基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法技术

本发明专利技术涉及基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法，包括服务器，还设有3D工业数字孪生体，3D工业数字孪生体由低到高依次设有3D网络模型、孪生体机理模型、数据驱动模型，3D网络模型采用通用性及组件化3D网格方式构建，3D网格方式采用参数化模式，孪生体机理模型采用类型机理模型或类型机理模块方式构建，数据驱动模型采用模型模块或服务功能方式构建。式构建。式构建。

【技术实现步骤摘要】
基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法


[0001]本专利技术涉及3D工业数字孪生系统，具体涉及一种基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法。

技术介绍

[0002]现有3D工业数字孪生系统是基于3D引擎来开发的，开发时需要从3D建模开始
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3D模型展UV、制作贴图材质
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导入Unity及导入设置
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位置摆放
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孪生体对象需求设置
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目标对象模型算法开发等；且3D工业数字孪生系统定制化程度高，导致复用程度低，开发效率低，进而导致3D工业数字孪生系统落地难度高。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，有必要提供一种适用性广、复用程度高、开发效率高，且对技术要求较低的基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法。
[0004]基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法，包括服务器，还设有3D工业数字孪生体，3D工业数字孪生体由低到高依次设有3D网络模型、孪生体机理模型、数据驱动模型，实现3D工业数字孪生体的多态性和扩展性，且采用参数化模式及组件挂载形式构建3D工业数字孪生体；本专利技术步骤如下：S1：依据孪生体3D轮廓特征需求，依次设计3D网络模块、孪生体机理模型、数据驱动模型；S2：3D网络模块先后完成多模块组装为基础的3D网格对象模型，以及参数化配置3D网格模型，实现网格模型之间根据需求可进行组合；S3：孪生体机理模型根据孪生机理特征，将机理模型进行参数化配置及组合，构建成孪生体机理模型组；S4：数据驱动模型根据需求可由多个数据驱动模型组合形成新的数据驱动算法模型；S5：根据需求将3D网络模块、孪生体机理模型、数据驱动模型组合搭配，构建孪生体单位，且通过孪生体单位组合成为新的孪生体。
[0005]进一步地，3D网络模型采用通用性及组件化3D网格方式构建，3D网络模型设有参数化动态配置的3D网格、匹配贴图及材质的素材库，所述参数化动态配置的3D网格设有3D孪体网格位置、尺寸、朝向，所述匹配贴图及材质的素材库设有材质类型、光滑度、金属性、表面细节；匹配贴图及材质的素材库采用通用3ds Max进行基础素材制作。
[0006]进一步地，3D网格采用参数化系数，通过位置、缩放比例、朝向的数字变化共同构成新的外形轮廓，并构建编辑周期管理工具，用于参数化部署配置，以及运行时参数化生成。
[0007]进一步地，孪生体机理模型采用类型机理模型或类型机理模块方式构建，孪生体机理模型设有状态机理、物理机理、化学机理、图形几何机理、驱动逻辑机理。
[0008]进一步地，状态机理、物理机理、化学机理、图形几何机理、驱动逻辑机理通过参数化配置实现对同类或相近机理特征的区域覆盖，由若干个机理模块共同构成孪生体机理模型。
[0009]进一步地，数据驱动模型采用模型模块或服务功能方式构建，数据驱动模型设有基础对象模型、状态管理模型、驱动模型、监测模型、诊断模型、预测模型、决策模型、执行模型，基础对象模型、状态管理模型、驱动模型、监测模型、诊断模型、预测模型、决策模型、执行模型采用若干模块拼接组合或若干层级嵌套方式构建数据驱动模型，且采用通用性数据接口。
[0010]相对现有技术，本专利技术的有益效果为，一是通过参数化配置及多层次组装的方式提高在3D引擎中开发制作3D工业数字孪生系统或应用建设过程中数字孪生体对象的复用程度，提高工业数字孪生系统建设生产效率，并降低对开发人员的专业性要求；二是通过在孪生体对象库（目录）选择孪生体对象进行配置的方式，在孪生工厂中可实现孪生体类型专业化效果，对比常规模式下孪生体构建模式极大降低了构建复查度，同时也降低了孪生体构建流程中对开发人员专业素质的要求，从而降低了工业数字孪生工厂开发建设从业人员的门槛；三是对比现有常规工业数字孪生工厂建设流程中每次重复构建设备孪生体且同类不同规格设备分开建设的方式，构建一次多层次多层次结构模型的3D工业数字孪生体可实现同类不同规格孪生设备的多次复用；四是作为基础素材资产，多层次多层次结构模型的3D工业数字孪生体资产可在相同的开发平台的不同项目间重复使用，重复使用次数越高，效率提升越明显，同时可在复用过程中对孪生体对象进行迭代优化，实现孪生体对象的更新进化；五是多层次多层次结构模型的3D工业数字孪生体在孪生体构建过程中采用统一规范数据接口，在后续开发过程中可一定程度提高孪生工厂与物理工厂孪生连接匹配的效率；六是通过工具脚本实现孪生工厂内孪生体对象的工厂化组装及配置，提高孪生工厂的兼容性。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0012]图1是本专利技术实施例的基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法示意图。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，
本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0014]在本申请中所使用的，术语“部件”、“系统”、“平台”、“层”、“控制器”、“终端”、“站”、“节点”、“接口”旨在指代计算机相关实体、或与具有一个或更多个特定功能的操作设备相关的或作为该操作设备的一部分的实体，其中，这样的实体可以是硬件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于：在处理器上运行的进程、处理器、硬盘驱动器、包括附加固态存储驱动器(例如，螺丝拧紧或螺栓固定)或者可移除式附加固态存储驱动器的(光存储介质或磁存储介质的)多个存储驱动器；对象；可执行体；执行线程；计算机可执行程序；以及/或者计算机。作为例示，服务器上运行的应用以及服务器两者可以为部件。一个或更多个部件可以驻留在执行的进程和/或线程内，并且部件可以位于一个计算机上以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，本文所描述的部件可以从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读存储介质来执行。部件可以经由本地和/或远程进程例如根据具有一个或更多个数据包的信号(例如，来自与本地系统、分布式系统中的另一部件和/或经由信号跨网络例如因特网与其他系统进行交互的一个部件的数据)进行通信。作为另一示例，部件可以是具有由下述电气或电子电路操作的机械部分提供的特定功能的设备，所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法，包括服务器，其特征在于：还设有3D工业数字孪生体，所述3D工业数字孪生体由低到高依次设有3D网络模型、孪生体机理模型、数据驱动模型，所述3D网络模型采用通用性及组件化3D网格方式构建，所述3D网格方式采用参数化模式，所述孪生体机理模型采用类型机理模型或类型机理模块方式构建，所述数据驱动模型采用模型模块或服务功能方式构建。2.如权利要求1所述基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法，其特征在于：所述3D网络模型设有参数化动态配置的3D网格、匹配贴图及材质的素材库，所述参数化动态配置的3D网格设有3D孪体网格位置、尺寸、朝向，所述匹配贴图及材质的素材库设有材质类型、光滑度、金属性、表面细节。3.如权利要求1所述基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体，其特征在于：所述孪生体机理模型设有状态机理、物理机理、化学机理、图形几何机理、驱动逻辑机理。4.如权利要求1所述基于多层次结构模型的3D工业数字孪生体的构建方法，其特征在于：所述数据驱动模型设有基础对象模型、状态管理...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟富文，仵浩，王奇锋，林朝福，陈伟平，温大盛，谢宝发，黄韬，郭贤华，龚详龙，陈鹏，曾德威，
申请(专利权)人：江西冠英智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：