一种基于数字孪生的实时仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术属于实时仿真技术领域，具体公开了一种基于数字孪生的实时仿真方法及系统，包括：对实际场景构建对应的孪生模型，搭建与实际场景相对应的孪生场景；对采集信号与自定义信号、自定义信号与仿真模型的部件、运动策略与内部事件响应的映射关系分别配置映射文件；获取目标物体的运动数据，基于映射文件将数据与该目标物体对应的仿真模型关联绑定；将数据根据时间顺序发至孪生场景，基于关联绑定将运行数据转化为用于仿真模型运动的仿真控制参数；具有如下优点：可快速维护实际场景与孪生场景关联关系，实现孪生场景、仿真模型和事件响应的切换后，能够快速切换目标进行仿真，通过时间顺序发送数据使得实际场景和孪生场景的运动逻辑更加贴近。的运动逻辑更加贴近。的运动逻辑更加贴近。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的实时仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及实时仿真
，具体而言，涉及基于数字孪生的实时仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]数字孪生技术是通过将现实世界的实体、过程或系统建立虚拟的数字模型，实现实时仿真、监测和分析，以提供决策支持和优化各种应用领域的效率和可持续性。现在针对车间设备和产线的孪生案例停留在信号启停控制工艺动画方式或直接播放工艺动画方式,无法与实际设备实时联动，导致达到虚实结合实时仿真的功能欠缺。
[0003]为此提出一种基于数字孪生的实时仿真方法及系统，以解决上述提出的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供基于数字孪生的实时仿真方法，以解决或改善上述技术问题中的至少之一。
[0005]有鉴于此，本专利技术的第一方面在于提供基于数字孪生的实时仿真方法。
[0006]本专利技术的第二方面在于提供一种基于数字孪生的实时仿真系统。
[0007]本专利技术的第一方面提供了基于数字孪生的实时仿真方法，包括如下步骤：对实际场景构建对应的孪生模型，搭建与所述实际场景相对应的孪生场景；对实际场景的采集信号与孪生场景的自定义信号的映射关系、孪生场景的自定义信号与仿真模型的部件的映射关系、孪生场景的运动策略与孪生场景的内部事件响应的映射关系分别配置映射文件；通过数据采集模块获取所述实际场景内目标物体的运动数据，基于所述映射文件将运动数据与该目标物体对应的仿真模型关联绑定；将所述数据根据时间顺序发送至所述孪生场景，基于关联绑定将运动数据转化为用于仿真模型运动的仿真控制参数。
[0008]具体地，孪生场景的自定义信号为在孪生场景中维护的临时信号，通过此信号作为过渡实现采集信号和仿真模型的关联映射关联。
[0009]具体地，实际场景为所述实时仿真方法所要建设场景仿真的工厂流水线及其生产设备，例如运输线上的机械臂。
[0010]进一步地，所述映射文件为json文件，且所述json文件包括：第一文件，用于表征所述采集信号与定义信号之间的映射关系；第二文件，用于表征所述定义信号与仿真模型之间的映射关系；第三文件，用于表征所述定义信号与事件响应之间的映射关系。
[0011]进一步地，所述数据包括：用于表征所述目标物体运动的抓放事件响应的布尔量数据；用于表征所述目标物体运动的位姿特征响应的数据量数据。
[0012]进一步地，所述事件响应包括：抓取事件响应，所述抓取事件响应包括：所述仿真模型的操作项响应、被操作项响应、响应区间响应、多模型响应策略响应和位置姿态修正响应；释放时间响应，所述释放时间响应包括：所述仿真模型的操作项响应、被操作项响应、被放置项策略响应、被操作项放置策略响应和模型策略响应。
[0013]进一步地，所述特征响应包括：所述仿真模型的旋转响应和平移响应。
[0014]进一步地，所述的将所述数据根据时间顺序发送至所述孪生场景的步骤，包括：获取所述数据量数据的时间戳并预存包含该数据量数据的数据，根据所述时间戳排列所述数据量数据优先级；计算排序相邻所述数据量数据的时间戳的时间差Δt，将所述时间差Δt标记在优先级更低的数据量数据；根据所述时间差Δt设置发送间隔，向所述孪生场景发送所述数据。
[0015]进一步地，当所述仿真模型执行特征响应时，执行该特征响应的时间等于表征该特征响应的数据量数据上标记的时间差Δt。
[0016]进一步地，所述孪生场景内所有所述事件响应封装在该孪生场景内，用于根据所述采集数据中的布尔量数据控制仿真模型响应对应的目标物体抓放运动；所述孪生场景设置有驱动引擎，用于根据采集数据中的数字量数据控制仿真模型响应对应的目标物体位姿运动。
[0017]进一步地，每个所述孪生场景内的仿真模型设置至少一个，且对每个所述仿真模型与其所在孪生场景之间的映射关系分别配置映射文件。
[0018]本专利技术的第二方面提出了一种基于数字孪生的实时仿真系统，包括：数据采集模块，用于对实际场景内目标物体的运动获取采集数据；映射分配模块，用于维护实际场景与孪生场景关联关系；时间管理模块，用于按时间顺序发送和排序采集数据；数据转化模块，用于按布尔量、数字量类型通过策略解析实现仿真模型运动；仿真控制模块，用于依托孪生场景再现实际场景运动特征。
[0019]本专利技术与现有技术相比所具有的有益效果：
[0020]制定模型抓取/释放策略，其中含操作策略、被操作策略、指定区域响应策略等应用策略，并通过json格式配置即可完成对应策略快速应用；
[0021]制定时间域排序策略，即设置时间缓存变量DATA_CACHE承载信号推送信息，采用信号进站出站方式逐条按执行时间Δt进行信号释放，并通过运动类执行策略进行；
[0022]制定映射策略，可快速维护实际场景与孪生场景关联关系，实现孪生场景、仿真模型和事件响应的切换后，能够快速切换目标进行仿真；
[0023]通过维护json格式文件，能够快速配置数字孪生实时仿真系统，即可响应不同动作运行策略，实现数据驱动模型，实时再现实物运行轨迹与操作，实现现实与虚拟的实时场景映射。
[0024]根据本专利技术的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本专利技术的实施例的实践了解到。
附图说明
[0025]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0026]图1为本专利技术的方法逻辑框图；
[0027]图2为本专利技术的方法流程图；
[0028]图3为本专利技术的数据采集流程图；
[0029]图4为本专利技术的数据采集工作流程图；
[0030]图5为本专利技术的孪生体构建示意图；
[0031]图6为本专利技术的孪生场景示意图。
具体实施方式
[0032]为了可以更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0034]请参阅图1
‑
6，下面描述本专利技术一些实施例的基于数字孪生的实时仿真方法及系统。
[0035]本专利技术第一方面的实施例提出了基于数字孪生的实时仿真方法。在本专利技术的一些实施例中，如图1
‑
6所示，该实时仿真方法包括：
[0036]S1，对实际场景构建对应的孪生模型，搭建与实际场景相对应的孪生场景。
[0037]具体而言，构建与实物尺寸比例一致的三维模型，可采用工业设计软件soildwork、PROE、UG等工业设计软件进行部件设计，也可采用3dmax、blender等进行建模。
[0038]孪生场景搭建依托浪潮成方数字孪生引擎平台，引擎库开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的实时仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：对实际场景构建对应的孪生模型，搭建与所述实际场景相对应的孪生场景；对实际场景的采集信号与孪生场景的自定义信号的映射关系、孪生场景的自定义信号与仿真模型的部件的映射关系、孪生场景的运动策略与孪生场景的内部事件响应的映射关系分别配置映射文件；通过数据采集模块获取所述实际场景内目标物体的运动数据，基于所述映射文件将运动数据与该目标物体对应的仿真模型关联绑定；将所述数据根据时间顺序发送至所述孪生场景，基于关联绑定将运动数据转化为用于仿真模型运动的仿真控制参数。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的实时仿真方法，其特征在于，所述映射文件为json文件，且所述json文件包括：第一文件，用于表征所述采集信号与定义信号之间的映射关系；第二文件，用于表征所述定义信号与仿真模型之间的映射关系；第三文件，用于表征所述定义信号与事件响应之间的映射关系。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的实时仿真方法，其特征在于，所述数据包括：用于表征所述目标物体运动的抓放事件响应的布尔量数据；用于表征所述目标物体运动的位姿特征响应的数据量数据。4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的实时仿真方法，其特征在于，所述事件响应包括：抓取事件响应，所述抓取事件响应包括：所述仿真模型的操作项响应、被操作项响应、响应区间响应、多模型响应策略响应和位置姿态修正响应；释放时间响应，所述释放时间响应包括：所述仿真模型的操作项响应、被操作项响应、被放置项策略响应、被操作项放置策略响应和模型策略响应。5.根据权利要求3所述的基于数字孪生的实时仿真方法，其特征在于，所述特征响应包括：所述仿真模型的旋转响应和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫民，牛继业，王旭，宁笑永，
申请(专利权)人：山东浪潮成方数字服务有限公司，
类型：发明
国别省市：