一种基于数字孪生技术的模型展示系统及方法与流程

1.本发明涉及模型展示技术领域，具体涉及一种基于数字孪生技术的模型展示系统及方法。


背景技术：

2.数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
3.目前传统的模型展示需要利用计算机上的建模系统，根据产品需求建立二维或三维的模型，但是这种模型难以完全体现产品实际的运行状态和操作流程，因此在现有的模型展示系统上加以改进，使具有数字孪生技术。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于数字孪生技术的模型展示系统及方法，以解决上述背景技术提出的目前传统的模型展示需要利用计算机上的建模系统，根据产品需求建立二维或三维的模型，但是这种模型难以完全体现产品实际的运行状态和操作流程的问题。
5.为解决上述的技术问题，本发明的一方面，提供一种基于数字孪生技术的模型展示系统，所述系统至少包括数据导入模块、数据接收模块、数据分析模块集成模块、仿真模块和动态展示模块，其中：
6.所述数据导入模块，用于采集待展示的产品结构参数和工艺参数数据；
7.所述数据接收模块与所述数据导入模块通过数据线相连接，其用于接收来自导入模块的数据；
8.数据分析模块与所述数据接收模块相连接，用于对来自数据接收模块的数据中的参数加以分析，并对数据类别加以定义；
9.所述集成模块与数据分析模块相连接，所述集成模块内部设置有采用数字孪生技术的虚拟建模系统，利用所述数据分析模块的分析结果构建待展示产品的虚拟的数字化模型；
10.仿真模块与所述集成模块相连接，其用于运行所述集成模块建立的数字化模型，从而对待展示产品的产品性能、运转工艺进行仿真分析，并按照工艺参数，按顺序执行每一工艺步骤；
11.动态展示模块与所述仿真模块相连接，其用于存储经仿真模块仿真处理的数字化模型运转流程中各个工艺步骤的执行过程的影像，并对所述影像进行可视化展示。
12.优选地，进一步包括：
13.反馈模块，连接在所述动态展示模块与数据接收模块之间，用于将模拟操作产品
时所出现的问题及时反馈给数据接收模块，以使集成模块对所生成的虚拟模型进行调整。
14.优选地，进一步包括：
15.状态保持模块，连接在所述数据分析模块和仿真模块之间，用于保持仿真模块仿真过程的完善性和独立性，其内部设置有传感设备，以监测并稳定保持数字化模型的运行状态。
16.优选地，其中：
17.所述产品结构参数至少包括待展示的产品的各零件的零部件编号、零部件名称和零部件的三维参数；
18.所述工艺参数包括待展示的产品的执行工艺步骤和各个步骤对应的需装配的零部件、每一步骤的起始装配状态、结束装配状态、组装参数以及步骤执行时间；至少其中一些步骤的起始状态为上一个步骤的结束装配状态。
19.优选地，所述集成模块根据待展示的产品的零部件三维参数，采用数字孪生技术生成对应的虚拟零部件；其中，对于多次重复的零部件，采用实例的形式存储。
20.优选地，所述仿真模块进一步包括：
21.起始状态获得单元，用于调用当前工艺步骤相关联的至少一个工艺步骤的结束装配状态，作为当前工艺步骤的起始装配状态；
22.结束状态获得单元，用于调用当前工艺步骤对应的虚拟零部件，按照组装参数将该虚拟零部件组装到该起始装配状态中，得到结束装配状态，所述装配过程按照步骤执行时间的进行限制；
23.预警处理单元，用于将当前工艺步骤的结束装配状态与预先存储的标准结束装配状态进行对比，若不匹配，则发出预警。
24.作为本发明的另一方面，还提供一种基于数字孪生技术的模型处理方法，其在前述的系统中实现，所述方法包括如下步骤：
25.步骤s10，数据导入模块采集待展示的产品结构参数和工艺参数数据；
26.步骤s11，数据接收模块接收来自数据导入模块传送的数据，并发送给数据分析模块进行参数分析；
27.步骤s12，所述集成模块内部设置有采用数字孪生技术的虚拟建模系统，利用所述数据分析模块的分析结果构建待展示产品的虚拟的数字化模型；根据所述待展示产品的每零部件三维参数，生成对应的虚拟零部件；
28.步骤s13，仿真模块运行所述集成模块建立的数字化模型，从而对待展示产品的产品性能、运转工艺进行仿真分析，并按照工艺参数，按顺序执行每一工艺步骤；
29.步骤s14，动态展示模块存储经仿真模块仿真生成的各个工艺步骤的执行过程的影像，并对所述影像进行可视化展示。
30.优选地，在所述步骤s10中：
31.所述产品结构参数至少包括待展示的产品的各零件的零部件编号、零部件名称和零部件的三维参数；
32.所述工艺参数包括待展示的产品的执行工艺步骤和各个步骤对应的需装配的零部件、每一步骤的起始装配状态、结束装配状态、组装参数以及步骤执行时间；至少其中一些步骤的起始状态为上一个步骤的结束装配状态。
33.优选地，所述步骤s13进一步包括：
34.对于每一工艺步骤，调用当前工艺步骤相关联的至少一个工艺步骤的结束装配状态，作为当前工艺步骤的起始装配状态；
35.调用当前工艺步骤对应的虚拟零部件，按照组装参数将该虚拟零部件组装到该起始装配状态中，得到结束装配状态，所述装配过程按照步骤执行时间的限制进行；
36.将当前工艺步骤的结束装配状态与预先存储的标准结束装配状态进行对比，若不匹配，则发出预警。
37.优选地，进一步包括如下步骤：
38.反馈模块将模拟操作产品时所出现的问题及时反馈给数据接收模块，以使集成模块对所生成的虚拟模型进行调整。
39.实施本发明，具有如下的有益效果：
40.本发明提供一种该基于数字孪生技术的模型展示系统及方法，操作者将产品的性能、运转工艺等数据导入到数据导入模块内部后，数据接收模块接收来自数据导入模块的数据后，将所述数据传输至数据分析模块，数据分析模块对产品参数分析后，将数据分析结果传输至集成模块，利用集成模块内部的数字孪生技术建立产品的虚拟模型，在建立模型后利用仿真模块运行数字化模型，动态展示模块动态地展示产品的所有运转工艺，并通过反馈模块将模拟操作时产品所出现的问题及时反馈给数据接收模块。可以提高模型展示的效率以及减少调整模型的工作量；
41.实施本发明实施例，操作者将状态保持模块两端分别与数据分析模块和仿真模块连接，状态保持模块通过接收数据分析模块的分析结果，保持仿真模块仿真过程的完善性和独立性，起到了利用状态保持模块保持仿真模块连续运行的作用。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
43.图1为本发明提供的一种基于数字孪生技术的模型展示系统的一个实施例的结构示意图；
44.图2为图1中仿真模块的结构示意图；
45.图3为本发明提供的一种基于数字孪生技术的模型展示方法的一个实施例的主流程示意图。
46.图中：1、数据导入模块；2、数据接收模块；3、数据分析模块；4、状态保持模块；5、集成模块；6、仿真模块；7、动态展示模块；8、反馈模块。
具体实施方式
47.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
48.如图1所示，示出了本发明提供的一种基于数字孪生技术的模型展示系统的一个实施例的结构示意图。一并结合图2所示，在本实施例中，所述系统包括数据导入模块1、数据接收模块2、数据分析模块3、状态保持模块4、集成模块5、仿真模块6、动态展示模块7和反馈模块8，其中：
49.所述数据导入模块1，用于采集待展示的产品结构参数和工艺参数数据，其中，产品结构参数包括待展示的产品的各零部件的零部件编号、零部件名称和零部件的三维参数等；工艺参数包括待展示的产品的执行工艺步骤和各个步骤对应的需装配的零部件、每步骤的起始装配状态、结束装配状态、组装参数和步骤执行时间等。其中，部分步骤的起始状态，可以是上一个步骤的结束装配状态。具体地，在所述数据导入模块1中设置有运行内存(如32g)，并设置有usb接口，且采用220v的市政用电进行供电。
50.所述数据接收模块2与所述数据导入模块1通过数据线相连接，其用于接收来自导入模块的数据；具体地，在数据接收模块2的表面设置有若干组数据线接口。
51.数据分析模块3与所述数据接收模块2相连接，用于对来自数据接收模块2的数据中的参数加以分析，并对数据类别加以定义；具体地，在所述数据分析模块3内部设置有两组数据传输路径，且数据分析模块3内部设置有数据处理芯片和统计分析芯片，以实现分析处理数据的作用。
52.所述集成模块5与数据分析模块3相连接，所述集成模块5内部设置有采用数字孪生技术的虚拟建模系统，利用所述数据分析模块2的分析结果构建虚拟的数字化模型。具体地，根据待展示的产品零部件三维参数，采用数字孪生技术生成对应的虚拟零部件。其中，对于多次重复的零部件，可以是实例的形式存储，以供在进行展示调用时重复使用，以减少占用内存。
53.仿真模块6与所述集成模块5相连接，其用于在线上运行所述集成模块5建立的数字化模型，从而对产品性能、运转工艺等进行仿真分析，并按照工艺参数，执行各个工艺步骤；
54.在一个具体的例子中，所述仿真模块6进一步包括：
55.起始状态获得单元60，用于调用当前工艺步骤相关联的至少一个工艺步骤的结束装配状态，作为当前工艺步骤的起始装配状态；
56.结束状态获得单元61，用于调用当前工艺步骤对应的虚拟零部件，按照组装参数将该虚拟零部件组装到该起始装配状态中，得到结束装配状态，所述装配过程按照步骤执行时间的进行限制；
57.预警处理单元62，用于将当前工艺步骤的结束装配状态与预先存储的标准结束装配状态进行对比，若不匹配，则发出预警。
58.动态展示模块7与所述仿真模块6相连接，其用于动态地、全方位地展示经仿真模块6仿真处理的数字化模型运转流程。具体地，其用于存储经仿真模块6仿真处理的数字化模型运转流程中各个工艺步骤的执行过程的影像，并通过展示装置可视化地展示所述影像。
59.所述反馈模块8连接在所述动态展示模块7与数据接收模块2之间，用于将模拟操作产品时所出现的问题及时反馈给数据接收模块2，以使集成模块对所生成的虚拟模型进
行调整。
60.状态保持模块4连接在所述数据分析模块3和仿真模块6之间，用于保持仿真模块6仿真过程的完善性和独立性，其内部设置有传感设备，以监测并稳定保持数字化模型的运行状态。
61.实施上述图1中的系统，具体的工作原理如下：
62.首先操作者将产品的性能、运转工艺等数据导入数据导入模块1内部；
63.数据接收模块2接收来自数据导入模块的数据后，将所述数据传输至数据分析模块3；
64.数据分析模块3对产品参数分析后，将数据分析结果传输至集成模块5；
65.利用集成模块5内部的数字孪生技术建立产品的虚拟模型；
66.在建立模型后利用仿真模块6运行数字化模型，动态展示模块7动态地展示产品的运转工艺，并通过反馈模块8将模拟操作产品时所出现的问题及时反馈给数据接收模块2，起到了便于利用数字孪生技术建立模型展示系统的作用；
67.然后操作者将状态保持模块4两端分别与数据分析模块3和仿真模块6连接，状态保持模块4通过接收数据分析模块3的分析结果，保持仿真模块6仿真过程的完善性和独立性，起到了利用状态保持模块4保持仿真模块6连续运行的作用，这就是基于数字孪生技术的模型展示系统的特点，本说明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
68.如图3所示，示出了本发明提供的一种基于数字孪生技术的模型处理方法的一个实施例的主流程示意图；在本实施例中，其在如图1所示的系统中实现，具体地，所述方法包括如下步骤：
69.步骤s10，数据导入模块采集待展示的产品结构参数和工艺参数数据，其中，所述产品结构参数至少包括待展示的产品的各零件的零部件编号、零部件名称和零部件的三维参数；所述工艺参数包括待展示的产品的执行工艺步骤和各个步骤对应的需装配的零部件、每一步骤的起始装配状态、结束装配状态、组装参数以及步骤执行时间；至少其中一些步骤的起始状态为上一个步骤的结束装配状态。
70.步骤s11，数据接收模块接收来自数据导入模块传送的数据，并发送给数据分析模块进行参数分析；
71.步骤s12，集成模块利用所述数据分析模块的分析结果构建待展示产品的虚拟的数字化模型；根据所述待展示产品的每个零部件三维参数，生成对应的虚拟零部件；其中，对于多次重复的零部件，可以是实例的形式存储，以供在进行展示调用时重复使用，减少占用内存。
72.步骤s13，仿真模块运行所述集成模块建立的数字化模型，从而对待展示产品的产品性能、运转工艺进行仿真分析，并按照工艺参数，按顺序执行每一工艺步骤
73.具体地，对于每一工艺步骤，调用当前工艺步骤相关联的至少一个工艺步骤的结束装配状态，作为当前工艺步骤的起始装配状态；
74.调用当前工艺步骤对应的虚拟零部件，按照组装参数将该虚拟零部件组装到该起始装配状态中，得到结束装配状态，所述装配过程按照步骤执行时间的限制进行；
75.将当前工艺步骤的结束装配状态与预先存储的标准结束装配状态进行对比，若不
匹配，则发出预警。
76.步骤s13，动态展示模块存储经仿真模块仿真生成的各个工艺步骤的执行过程的影像，并对所述影像进行可视化展示
77.更进一步的，在此过程中，反馈模块将模拟操作产品时所出现的问题及时反馈给数据接收模块，以使集成模块对所生成的虚拟模型进行调整。
78.实施本发明，具有如下的有益效果：
79.本发明提供一种该基于数字孪生技术的模型展示系统及方法，操作者将产品的性能、运转工艺等数据导入到数据导入模块内部后，数据接收模块接收来自数据导入模块的数据后，将所述数据传输至数据分析模块，数据分析模块对产品参数分析后，将数据分析结果传输至集成模块，利用集成模块内部的数字孪生技术建立产品的虚拟模型，在建立模型后利用仿真模块运行数字化模型，动态展示模块动态地展示产品的所有运转工艺，并通过反馈模块将模拟操作时产品所出现的问题及时反馈给数据接收模块。可以提高模型展示的效率以及减少调整模型的工作量；
80.实施本发明实施例，操作者将状态保持模块两端分别与数据分析模块和仿真模块连接，状态保持模块通过接收数据分析模块的分析结果，保持仿真模块仿真过程的完善性和独立性，起到了利用状态保持模块保持仿真模块连续运行的作用。
81.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。