一种面向数字孪生的转机MBD标注方法及系统与流程

本发明涉及火电设备检修数字化与数字孪生，具体涉及一种面向数字孪生的转机mbd标注方法及系统。

背景技术：

1、火电行业中，风机、磨煤机、循泵、电机等转机设备是保障机组稳定运行的核心设备，其检修质量直接影响机组安全经济运行。目前转机检修过程中，零部件的拆卸、组装以及零部件替换缺乏统一的数字化标注标准，检修工艺与质量要求多依赖纸质检修手册与人员经验，检修质量难以把控，无法满足一体化管控要求。

2、现有三维模型标注技术多应用于设备设计制造阶段，在转机检修场景下，标注信息与设备装配层级结构相互独立，无法与零部件装配关系对应，难以适配数字孪生场景下转机拆解、组装的可视化检修与培训需求。同时，同类转机零部件在不同装配体中多次复用时，标注信息无法同步复制与更新，源模型标注变更后需逐个修改引用实例，维护效率低且易出现标注不一致的问题。此外，现有mbd标注均直接附着于模型几何特征，与设备装配层级结构是两套独立体系，无法依托装配树的节点复用能力实现标注批量同步；同时当前转机三维标注缺少系统化的合规校验机制，标注过程中易出现标注类型与几何特征不匹配、同类标注重复过定义、标注要素缺失等问题，标注的准确性与规范性无法得到有效保障。火电企业大量转机长期依赖外部厂家维修，因标注标准缺失导致检修人员无法自主完成标准化拆解校验，每年需支付高额外委运输、人工维保费用，一旦厂家维保响应滞后，会直接造成机组降负荷、非计划停机，带来巨大发电经济损失。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种面向数字孪生的转机mbd标注方法及系统，通过构建层级化装配树承载mbd标注信息，结合多维度标注合规性校验机制，实现转机mbd标注的标准化、可复用与规范化，适配数字孪生场景下的转机检修应用需求。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种面向数字孪生的转机mbd标注方法，包括以下步骤：

4、s1：获取转机设备的三维装配模型，解析所述三维装配模型内部的零部件装配关系，构建层级化装配树，并在装配树构建过程中，设置装配体节点与零件节点两类节点，为各节点配置唯一标识、节点名称、实例数目与模型资源路径，并在零件节点下挂载带唯一尺寸id的尺寸参数节点。

5、s2：构建转机mbd信息数据集，所述mbd信息数据集包含模型几何标注信息、精度特征标注信息与工程语义信息。

6、s3：将所述mbd信息数据集中的各类信息映射绑定至所述装配树对应的装配体节点与零件节点，建立零部件物理形态与数字形态的映射关系，生成带标注的初始数字孪生三维模型。

7、s4：对所述初始数字孪生三维模型执行标注合规性校验，所述标注合规性校验包括标注特征匹配校验、标注唯一性校验与标注要素完整性校验；若校验不通过，生成对应异常预警信息；若校验通过，输出最终标注完成的转机数字孪生mbd模型。

8、优选地，步骤s1中，支持导入obj、glb、gltf格式的三维模型文件，可直接解析文件内的零部件层级关系生成装配树，兼容主流三维模型资源，避免设备重复建模。

9、优选地，步骤s1中，所述尺寸参数节点配置有默认设计值与偏差量两项属性；同一零件节点下的各尺寸参数节点id唯一。该设置可承载零件尺寸的设计基准与公差要求，适配检修场景下的尺寸校验需求。

10、优选地，步骤s2中，所述模型几何标注信息包含零件尺寸标注与形位公差标注；所述精度特征标注信息包含平面度、粗糙度、圆柱度精度参数标注；所述工程语义信息包含零部件材料属性、加工工艺要求与检修装配工艺要求。

11、优选地，步骤s3中，依据所述装配树各节点的唯一标识进行对应绑定；标注信息随节点的实例数目同步复制到所有同类零件节点；当装配树节点所引用的原始三维装配模型，即节点对应的原始零件三维模型文件的标注信息发生变更时，所有引用该原始三维装配模型的节点同步更新标注内容。

12、优选地，步骤s4中，所述标注特征匹配校验的规则为：

13、标注特征匹配校验：识别待标注几何特征的类型，匹配对应允许的标注类型；若为平面特征，仅允许标注平面度、平面粗糙度类标注；若为圆柱面特征，仅允许标注圆柱度类标注；标注类型与几何特征不匹配时判定为校验不通过；

14、标注唯一性校验：遍历同一几何特征上的同类标注，若存在重复定义的标注项，判定为过定义异常，生成过定义预警提示；

15、标注要素完整性校验：依据gps几何产品规范标准，核对每项标注的标注要素、公差数值、基准信息是否完整，缺失关键要素时判定为校验不通过。

16、优选地，所述方法还包括检修质量比对步骤：接收转机检修过程中采集的零部件实测数据与检修记录，将所述实测数据与所述数字孪生mbd模型中对应零部件的标注标准值比对，输出偏差比对结果。

17、优选地，当零件节点下的尺寸参数发生变更时，同步更新对应零件节点上绑定的模型几何标注信息，并重新执行标注合规性校验，同步更新所有引用该原始三维装配模型的节点的标注内容；标注完成的数字孪生mbd模型按零部件维度进行存储，每个零部件节点关联存储对应标注信息、历史检修记录与零部件规格信息。

18、第二方面，本发明提供一种面向数字孪生的转机mbd标注系统，用于实现上述任一项所述的面向数字孪生的转机mbd标注方法，包括模型解析模块、标注配置模块与合规校验模块：

19、模型解析模块，内置装配树构建单元，用于导入并解析转机三维装配模型，生成层级化装配树结构；

20、标注配置模块，内置标注映射管理单元，用于管理mbd信息数据集并完成标注信息与装配树节点的绑定挂载。

21、合规校验模块，内置校验规则引擎，用于对带标注的三维模型执行多维度合规性校验并输出校验结果。

22、优选地，所述模型解析模块支持导入obj、glb、gltf格式文件，可提取文件内零部件层级与连接关系生成初始装配树，并为零件节点配置带唯一标识的尺寸参数字段。

23、优选地，所述标注配置模块内置分类子集架构的标准化mbd信息数据集，具体分为几何标注子集、精度特征标注子集与工程语义子集；该模块以节点唯一标识为匹配索引，可基于实例数目实现标注数据的批量同步挂载，源三维模型标注数据变更时，所有引用该源三维模型的装配节点自动同步刷新标注内容。

24、优选地，所述合规校验模块的校验规则引擎内置三类校验逻辑：一是几何特征与标注类型的匹配校验逻辑，二是标注重复过定义判定逻辑，三是基于gps几何产品规范的标注要素完整性校验逻辑；校验异常时自动输出对应预警信息。

25、优选地，所述系统还包括检修数据比对模块，该模块支持接入检修现场的零部件实测数据与检修记录，匹配调取孪生模型内对应零部件的标注标准阈值，完成偏差计算并输出比对结果。

26、优选地，所述系统还包括参数联动更新模块与零部件化存储模块；所述参数联动更新模块接收到零件尺寸参数变更指令后，可同步刷新对应节点绑定的标注数据并触发重新校验，同步所有同源引用节点的标注内容；所述零部件化存储模块采用以零部件为单元的分类存储架构，对完成标注的数字孪生mbd模型进行分类管理，每个零部件节点对应关联其标注数据、历史检修记录与零部件规格参数。

27、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

28、1.通过构建包含装配体节点与零件节点的层级化装配树，将mbd标注信息与装配树节点映射绑定，使转机零部件标注与装配结构深度对应，可直接支撑数字孪生场景下转机拆解、组装的可视化检修。该方案可直接配套区域性转机检修基地数字化培训使用，降低新进检修人员学习门槛。

29、2.通过设置标注特征匹配校验、标注唯一性校验、标注要素完整性校验三重校验机制，从特征适配、唯一性、完整性三个维度自动排查标注错误，有效减少标注类型错配、重复过定义、要素缺失问题，解决了现有标注校验依赖人工、规范性不足的问题。

30、3.依托装配树节点的复用机制，同类零件的标注信息可随实例数目批量复制；源模型标注信息变更时，所有同源引用节点自动同步更新，无需人工逐个修改，大幅提升标注维护效率，同时保障同类零部件标注的一致性。

31、4.支持obj、glb、gltf等主流格式的三维模型导入，可直接解析生成装配树并完成标注，充分复用现有模型资源，避免重复建模成本，适配不同来源的转机设备模型。