一种产品数字孪生模型模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种产品数字孪生可表示性建模方法，方法包括：获取产品的三维几何信息、物理属性信息、装配拓扑信息和装配工艺信息；根据所述三维几何信息、所述物理属性信息和所述装配拓扑信息构建产品本体模型；根据所述产品本体模型和所述装配工艺信息利用知识图谱构建装配工艺模型；根据所述装配工艺模型利用机器学习算法构建装配性能模型；根据所述装配性能模型和所述产品的应用信息构建产品功能模型；利用所述产品功能模型对所述产品进行模拟和数字化展示。本发明专利技术能够实现真实模拟产品的使用功能。使用功能。使用功能。

【技术实现步骤摘要】
一种产品数字孪生模型模拟方法及系统


[0001]本专利技术涉及高精密产品装配领域，特别是涉及一种产品数字孪生模型模拟方法及系统。

技术介绍

[0002]高精密产品广泛应用于航空航天、船舶、汽车等系统中，属于系统的核心元件。高精密产品装配零组件较多、装配工艺复杂且装配精度要求较高，同时其输入输出存在复杂的非线性关系。传统虚拟仿真主要用于装配设计阶段，在建立的理想几何模型下进行虚拟仿真，得出装配路径、装配序列以及分析各项装配性能等。然而，通过理想几何模型仿真得到的装配工艺通常较为粗糙，且与实际装配过程参数存在较大出入，仿真数据无法直接用于实际装配操作。
[0003]近年来，数字孪生技术得到了快速发展，将数字孪生技术可以应用在产品装配仿真设计、装配过程在线质量预测与工艺优化和装配功能测试阶段。基于数字孪生的产品装配技术成为下一阶段研究的方向。然而，现有文献中针对高精密产品数字孪生建模方法还缺少系统性的研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种产品数字孪生模型模拟方法及系统，以实现真实模拟产品的使用功能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种产品数字孪生模型模拟方法，包括：
[0007]获取产品的三维几何信息、物理属性信息、装配拓扑信息和装配工艺信息；
[0008]根据所述三维几何信息、所述物理属性信息和所述装配拓扑信息构建产品本体模型；
[0009]根据所述产品本体模型和所述装配工艺信息利用知识图谱构建装配工艺模型；
[0010]根据所述装配工艺模型利用机器学习算法构建装配性能模型；
[0011]根据所述装配性能模型和所述产品的应用信息构建产品功能模型；
[0012]利用所述产品功能模型对所述产品进行模拟和数字化展示。
[0013]可选的，所述根据所述装配工艺模型利用机器学习算法构建装配性能模型，具体包括：
[0014]利用神经网络对所述装配工艺模型进行特征提取，得到多个特征信息；
[0015]利用灰色关联分析法对多个所述特征信息进行挖掘，得到关键装配特征参数；
[0016]根据所述关键装配特征参数对所述装配工艺模型进行填充，得到装配性能模型。
[0017]可选的，所述关键装配特征参数的计算公式为：
[0018][0019]其中，f
E
(x
i
)为关键装配特征参数，为最大相关性，为最大互补性，Com(x
i
,P
i
,G)为最小冗余性，α和β分别为最大相关性与最大互补性的比例因子。
[0020]可选的，所述装配拓扑信息为三元组形式信息。
[0021]一种产品数字孪生模型模拟系统，包括：
[0022]获取模型，用于获取产品的三维几何信息、物理属性信息、装配拓扑信息和装配工艺信息；
[0023]第一构建模块，用于根据所述三维几何信息、所述物理属性信息和所述装配拓扑信息构建产品本体模型；
[0024]第二构建模块，用于根据所述产品本体模型和所述装配工艺信息利用知识图谱构建装配工艺模型；
[0025]第三构建模块，用于根据所述装配工艺模型利用机器学习算法构建装配性能模型；
[0026]第四构建模块，用于根据所述装配性能模型和所述产品的应用信息构建产品功能模型；
[0027]模拟和展示模块，用于利用所述产品功能模型对所述产品进行模拟和数字化展示。
[0028]可选的，所述第三构建模块，具体包括：
[0029]特征提取单元，用于利用神经网络对所述装配工艺模型进行特征提取，得到多个特征信息；
[0030]挖掘单元，用于利用灰色关联分析法对多个所述特征信息进行挖掘，得到关键装配特征参数；
[0031]填充单元，用于根据所述关键装配特征参数对所述装配工艺模型进行填充，得到装配性能模型。
[0032]可选的，所述关键装配特征参数的计算公式为：
[0033][0034]其中，f
E
(x
i
)为关键装配特征参数，为最大相关性，为最大互补性，Com(x
i
,P
i
,G)为最小冗余性，α和β分别为最大相关性与最大互补性的比例因子。
[0035]可选的，所述装配拓扑信息为三元组形式信息。
[0036]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0037]本专利技术提供的一种产品数字孪生模型模拟方法及系统，根据所述三维几何信息、所述物理属性信息和所述装配拓扑信息构建产品本体模型；根据所述产品本体模型和所述装配工艺信息利用知识图谱构建装配工艺模型；根据所述装配工艺模型利用机器学习算法构建装配性能模型；根据所述装配性能模型和所述产品的应用信息构建产品功能模型；利用所述产品功能模型对所述产品进行模拟和数字化展示，从而实现真实模拟产品的使用功能。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039]图1为本专利技术提供的一种产品数字孪生模型模拟方法流程图；
[0040]图2为产品数字孪生模型构成及关系示意图；
[0041]图3为产品本体模型构成示意图；
[0042]图4为装配工艺知识图谱示意图；
[0043]图5为产品本体模型与装配性能模型关联关系示意图；
[0044]图6为产品数字孪生模型使用功能模拟示意图；
[0045]图7为产品数字孪生模型可表示性建模过程示意图。
具体实施方式
[0046]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0047]本专利技术的目的是提供一种产品数字孪生模型模拟方法及系统，以实现真实模拟产品的使用功能。
[0048]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0049]如图1所示，本专利技术提供的一种产品数字孪生模型模拟方法，包括：
[0050]步骤101：获取产品的三维几何信息、物理属性信息、装配拓扑信息和装配工艺信息。所述装配拓扑信息为三元组形式信息。
[0051]步骤102：根据所述三维几何信息、所述物理属性信息和所述装配拓扑信息构建产品本体模型。
[0052]步骤103：根据所述产品本体模型和所述装配工艺信息利用知识图谱构建装配工艺模型。
[0053]步骤104：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产品数字孪生模型模拟方法，其特征在于，包括：获取产品的三维几何信息、物理属性信息、装配拓扑信息和装配工艺信息；根据所述三维几何信息、所述物理属性信息和所述装配拓扑信息构建产品本体模型；根据所述产品本体模型和所述装配工艺信息利用知识图谱构建装配工艺模型；根据所述装配工艺模型利用机器学习算法构建装配性能模型；根据所述装配性能模型和所述产品的应用信息构建产品功能模型；利用所述产品功能模型对所述产品进行模拟和数字化展示。2.根据权利要求1所述的产品数字孪生模型模拟方法，其特征在于，所述根据所述装配工艺模型利用机器学习算法构建装配性能模型，具体包括：利用神经网络对所述装配工艺模型进行特征提取，得到多个特征信息；利用灰色关联分析法对多个所述特征信息进行挖掘，得到关键装配特征参数；根据所述关键装配特征参数对所述装配工艺模型进行填充，得到装配性能模型。3.根据权利要求2所述的产品数字孪生模型模拟方法，其特征在于，所述关键装配特征参数的计算公式为：其中，f
E
(x
i
)为关键装配特征参数，为最大相关性，为最大互补性，Com(x
i
,P
i
,G)为最小冗余性，α和β分别为最大相关性与最大互补性的比例因子。4.根据权利要求1所述的产品数字孪生模型模拟方法，其特征在于，所述装配拓扑信息为三元组形式信息。5.一种产品数字孪生模型模拟系统，其特征在于，包括：获取模型，用于获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍劲松，张荣，孙学民，刘世民，李婕，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：