本发明专利技术公开了一种集成多源性能分析数据的复杂装备作业流程仿真方法。定制仿真系统功能；编写仿真脚本；解析仿真脚本与多源性能分析数据；创建和注册层次化的仿真动作对象；完成集成多源性能分析数据的作业流程仿真。这种方法的特点是：定义了集成多源性能分析数据的复杂装备作业流程的建模和解析方法，可实现作业流程仿真和性能分析数据可视化同步执行；设计了统一的仿真动作接口支持仿真系统的扩展开发和仿真功能的定制；将渲染引擎与仿真方法分离，从而可以在不同的应用场景选择不同的渲染引擎以获得更好的可视化效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复杂装备数字样机作业流程仿真领域和数据可视化领域，尤其涉及一种。
技术介绍
复杂装备的作业流程复杂，涉及零部件多，受到复杂先序、有限资源以及时间节拍等条件的约束，通过模拟仿真，设计人员可以直观地进行作业流程分析与评价，在设计早期阶段发现缺陷、验证合理性。产品性能分析是产品开发过程中的重要步骤，能在设计阶段分析产品的性能情况，给设计提供指导。产品性能分析过程往往需要使用涉及多个学科的多种CAE分析软件，从而产生大量的多源性能分析数据。多源性能分析数据主要包括:1、一维时变数据，例如运动学分析得到的速度值随时间变化情况，该类数据一般用曲线进行可视化；2、标量场数据，此类数据记录有限元模型每个单元节点上标量性能值在关键时间点上的变化情况，例如静力学分析得到的应力应变数据，一般用动态云图进行可视化；3、矢量场数据，此类数据记录有限元模型每个单元节点或空间关键位置点上矢量性能值在关键时间点上的变化情况，例如流体力学分析得到的流量数据，一般用流场或模型变形进行可视化。在作业流程仿真的基础上，集成多源性能数据可视化，使得装备的设计者、制造者能直观地了解装备运行过程中关键工况、关键部件的性能情况。基于数字样机和数据可视化技术，开发集成多源性能数据可视化的数字样机作业流程仿真系统可服务于不同的用户群体: I各级领导者:可视化汇报各阶段项目进展，提供真实感决策依据等； I装备设计者:验证作业流程设计的合理性、发现缺陷；综合不同性能的分析结果，了解装备整体性能情况等； I各界用户:展示、科普和培训复杂装备相关技术。目前将作业流程建模仿真与多源性能分析数据可视化相结合的工作较少，且存在很大的局限性:诸如Delmia等流程建模软件不涉及性能分析数据的可视化；各类CAE分析软件只能针对单一自身领域的性能分析数据进行可视化，且无法与数字样机工作流程相结合；数据后处理软件(如Ensight)都不支持作业流程的建模。除此之外，各商业软件还存在两个方面的局限性:1、二次开发难度高，无法基于这些商业软件开发独立软件；2、不同商业软件都有固定的三维渲染引擎，建模方法与可视化结果耦合。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，用于将复杂装备的数字样机作业流程建模仿真与多源性能分析数据的可视化相结合，给开发者提供接口开发特定仿真任务所需求的多源性能分析数据解析方法、仿真行为。包括以下步骤: 1.1)定制仿真系统功能:实现与渲染引擎无关的三维场景控制和数据可视化接口 ；重用或定制与特定集成多源性能分析数据的复杂装备作业流程仿真任务相关的仿真对象类型，并使用对象创建的索引方法将类型注册在仿真系统中； 1.2)编写仿真脚本:根据复杂装备作业流程编写仿真脚本，并将多源性能分析数据通过链接的形式集成到仿真脚本中； 1.3)仿真脚本与多源性能分析数据解析:将仿真脚本和多源性能分析数据解析成树状仿真数据； 1.4)层次化的仿真动作对象创建与注册:使用对象创建的索引方法根据树状仿真数据进行仿真动作对象的创建，并根据触发器将仿真动作对象注册在仿真系统中； 1.5)集成多源性能分析数据的作业流程仿真:根据触发器执行仿真动作对象，完成作业流程仿真，并在流程仿真过程中实现性能分析数据同步可视化。所述渲染引擎无关的三维场景控制和数据可视化接口包括: 三维场景实体接口，定义在渲染引擎中添加、查找、操作三维场景实体的方法； 三维数据可视化接口，定义使用渲染引擎中渲染性能分析数据可视化结果的方法； Widget接口，提供在软件界面上绘制二维图形的方法； 所述仿真对象类型包括: 基本数据解析器类型:用于将字符串解析成基本类型的数据； 文件解析器类型:用于将脚本文件和性能分析数据文件解析成树状仿真数据； 仿真动作类型:在仿真中完成一项具体功能的单元； 触发器类型:用于表征仿真动作执行的时机； 性能分析数据类型:用于存储从性能分析数据文件中读取并解析得到的数据。所述对象创建的索引方法，使用泛型编程和宏隐藏传统工厂方法模式中的创建工厂角色，其具体步骤包括: 3.1)定义对象创建工厂接口，对象创建工厂接口包括一个创建方法，继承所述接口，使用类模板实现一个模板化创建工厂类型，模板化创建工厂类型的创建方法构造一个模板类型的对象并返回该对象指针； 3.2)使用宏定义仿真对象类型的注册过程:使用仿真对象类型实例化一个模板化创建工厂对象，将创建工厂对象注册到创建工厂映射表中，创建工厂映射表是仿真对象类型的索引字符串与创建工厂对象的映射； 3.3)使用宏定义所述仿真对象的创建过程:根据索引字符串匹配创建工厂对象，调用创建工厂对象的创建方法创建仿真对象。所述仿真脚本与多源性能分析数据解析包括以下步骤: 4.1)定义树状仿真数据存储集成多源性能分析数据的复杂装备作业流程建模的数据，树状仿真数据的节点包含四种数据: 节点名称，表明该节点数据适用的对象； 属性列表，为属性名称与类型为字符串的属性值之间映射的映射表，用以存储该节点中值为基本类型的属性； 子节点，分为两种:节点名称形如“节点名称.子节点名称”的子节点为节点的复杂属性，复杂属性是指属性值具有结构且无法用基本类型数据及其数组表示的属性，节点名称形如“子节点名称”的子节点单纯作为子节点用于其他对象； 节点值，存储在数据解析过程中生成的无法用字符串表示的值； 4.2)使用Xml文件格式作为集成多源性能分析数据的复杂装备作业流程建模的脚本文件格式，并定义特殊Xml标记用以链接到其他脚本文件和性能分析数据文件； 4.3)执行文件解析器解析过程，将脚本文件和性能分析数据文件解析成树状仿真数据。所述文件解析器解析过程包含如下步骤: 5.1)针对脚本文件和各种扩展名的性能分析数据文件开发或重用对应的文件解析器，并将文件解析器注册在创建工厂映射表中，索引字符串是文件的扩展名； 5.2)解析主脚本文件，遇到特殊Xml标记时，根据链接文件的扩展名创建对应文件解析器对象进行解析； 5.3) Xml文件解析器将Xml文件解析成与Xml文件结构相同的树状仿真数据；性能分析数据文件解析器解析文件生成性能分析数据对象，新建树状仿真数据的节点，将性能分析数据对象作为节点的节点值； 5.4)文件解析器递归地解析文件，得到若干树状仿真数据，将树状仿真数据的根节点添加至上层树状仿真数据的子节点中，主脚本文件解析得到的树状仿真数据的根节点为所有树状仿真数据的根节点。仿真动作对象的接口定义包括: 属性表字段，用于定义仿真动作对象需要的属性； 触发器字段，用于定义仿真动作对象执行的时机； 执行状态字段，用于标示仿真动作对象执行的状态，包括未执行、正在执行、已执行次数； 解析方法，根据属性表字段解析树状仿真数据； 执行方法，执行仿真动作对象，修改仿真系统的状态； 撤销方法，撤销仿真动作对象对仿真系统的修改； 所述仿真动作对象包括两种类型: 基本仿真动作对象:实现仿真系统中某一特定状态的转移； 容器仿真动作对象:管理一组仿真动作对象，在执行方法中使用自定义的算法调用被管理的仿真动作对象的执行方法。所述层次化的仿真动作对象创建与注册包含如下步骤: 7.1)开发或重用仿真动作类型、触发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成多源性能分析数据的复杂装备作业流程仿真方法，其特征在于包括以下步骤：1.1）定制仿真系统功能：实现与渲染引擎无关的三维场景控制和数据可视化接口；重用或定制与特定集成多源性能分析数据的复杂装备作业流程仿真任务相关的仿真对象类型，并使用对象创建的索引方法将类型注册在仿真系统中；1.2）编写仿真脚本：根据复杂装备作业流程编写仿真脚本，并将多源性能分析数据通过链接的形式集成到仿真脚本中；1.3）仿真脚本与多源性能分析数据解析：将仿真脚本和多源性能分析数据解析成树状仿真数据；1.4）层次化的仿真动作对象创建与注册：使用对象创建的索引方法根据树状仿真数据进行仿真动作对象的创建，并根据触发器将仿真动作对象注册在仿真系统中；1.5）集成多源性能分析数据的作业流程仿真：根据触发器执行仿真动作对象，完成作业流程仿真，并在流程仿真过程中实现性能分析数据同步可视化。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘振宇，胡亮，谭建荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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