CN114722624A - 一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用 - Google Patents
一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114722624A CN114722624A CN202210434123.0A CN202210434123A CN114722624A CN 114722624 A CN114722624 A CN 114722624A CN 202210434123 A CN202210434123 A CN 202210434123A CN 114722624 A CN114722624 A CN 114722624A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- simulation
- digital twin
- model
- equipment
- simulation system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于数字孪生的视景仿真系统，包括外景数据采集、数字孪生系统和现实仿真系统，所述外景数据采集包括采集设备和数据发送模块，所述数字孪生系统包括仿真分析和数据接收模块，所述数字孪生系统和外景数据采集通过数据发送模块和数据接收模块连接，所述仿真分析为对测量数据进行噪声处理和坐标转换、误差补偿，所述现实仿真系统为对数字孪生系统生成的模型进行模拟分配和组合；所述采集设备包括激光跟踪设备、拍摄测量装置、电磁波测距仪、水准仪；根据数字孪生的方式进行物理实体构建相应的三维模型，根据外景采集构建出可精确模拟各种实体的数字孪生体，从而能实现对各个行业的数据模拟。
Description
技术领域
本发明属于视景仿真技术领域，具体涉及一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用。
背景技术
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。视景仿真是采用计算机图形图像技术，根据仿真的目的，构造仿真对象的三维模型或再现真实环境的计算机仿真技术。是仿真的一个重要研究方向和应用分支。视景仿真充分利用人的视觉特性，通过三维图形的实时渲染为用户创造一个反映实体变化与相互作用的三维图形环境，以达到非常逼真的仿真效果。典型的视景仿真系统要求构造出逼真的三维模型，制作逼真的纹理和特效，高速逼真地再现仿真环境，实时响应交互操作。
现有的视景仿真系统在使用时不能根据现实景象进行高仿真、高精度多的仿真建模，且在使用时不能根据需要进行实时的改进和模拟的问题，为此我们提出一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生的视景仿真系统，包括外景数据采集、数字孪生系统和现实仿真系统，所述外景数据采集包括采集设备和数据发送模块，所述数字孪生系统包括仿真分析和数据接收模块，所述数字孪生系统和外景数据采集通过数据发送模块和数据接收模块连接，所述仿真分析为对测量数据进行噪声处理和坐标转换、误差补偿，所述现实仿真系统为对数字孪生系统生成的模型进行模拟分配和组合。
优选的，所述采集设备包括激光跟踪设备、拍摄测量装置、电磁波测距仪、水准仪、平板仪、陀螺经纬仪、激光测量仪器、液体静力水准仪和其他采集测量设备。
优选的，所述数字孪生系统通过仿真分析对装配设备建设模型、装配工具工装和环境检测模型。
优选的，所述数字孪生系统生产的模型基于现实设备按照1:1的等比例构建而成，模型与现实设备具有相同的集合结构、尺寸形状和材质表现。
优选的，所述数字孪生系统的仿真分析误差补偿用于基于现实仿真系统采集数据现实设备之间的参数误差，并进行误差自动校正。
优选的，所述现实仿真系统包括对设备控制系统的仿真，控制系统仿真用于对建设的设备模型进行自动控制，并生成数字孪生系统的设备运行过程中的仿真数据。
优选的，所述现实仿真系统中对设备模拟自动控制设置有用于设备仿真模型与现实控制服务器的通讯接口、用于通过控制器建立通讯校准设备模型的输入输出端口和用于初步调试现实控制系统的过程控制的逻辑并生产仿真模型。
优选的，所述数字孪生系统的模型生成步骤为：
依据现实中的设备建立关键要素的并生成三维CAD模型；
采取简化、替换或删除的方式处理顶点数和面片数较大的通用三维CAD模型，得到轻量化的本地部件仿真模型；
构建现实部件仿真模型之间清晰的模型层级结构；
根据设备资源配置和工艺的设备路径规划，集成所有仿真模型和模型层级结构构成完整模型。
优选的，所述现实仿真系统通过仿真设备和仿真控制系统相互配合，对仿真成型的模型进行模拟运行。
基于数字孪生的视景仿真系统可应用与各种工厂设备的布置模拟和运行模拟，并根据模拟进行优化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.根据数字孪生的方式进行物理实体构建相应的三维模型，根据外景采集构建出可精确模拟各种实体的数字孪生体，从而能实现对各个行业的数据模拟。
2.通过数字孪生实现对采集的数据进行管理分析，并配合外景采集和仿生系统对进行仿真模拟的取样进行全区域立体感知，有利于为各种设备等进行优化建设。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
具体实施方式
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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：包括外景数据采集、数字孪生系统和现实仿真系统，所述外景数据采集包括采集设备和数据发送模块，采集设备包括激光跟踪设备、拍摄测量装置、电磁波测距仪、水准仪、平板仪、陀螺经纬仪、激光测量仪器、液体静力水准仪和其他采集测量设备，所述数字孪生系统包括仿真分析和数据接收模块，所述数字孪生系统和外景数据采集通过数据发送模块和数据接收模块连接，所述仿真分析为对测量数据进行噪声处理和坐标转换、误差补偿，所述现实仿真系统为对数字孪生系统生成的模型进行模拟分配和组合，所述数字孪生系统的仿真分析误差补偿用于基于现实仿真系统采集数据现实设备之间的参数误差，并进行误差自动校正。
从上述描述可知，本发明具有以下有益效果：根据数字孪生的方式进行物理实体构建相应的三维模型，根据外景采集构建出可精确模拟各种实体的数字孪生体，从而能实现对各个行业的数据模拟。
进一步地，所述数字孪生系统通过仿真分析对装配设备建设模型、装配工具工装和环境检测模型；所述数字孪生系统生产的模型基于现实设备按照1:1的等比例构建而成，模型与现实设备具有相同的集合结构、尺寸形状和材质表现；所述数字孪生系统的模型生成步骤为：
依据现实中的设备建立关键要素的并生成三维CAD模型；
采取简化、替换或删除的方式处理顶点数和面片数较大的通用三维CAD模型，得到轻量化的本地部件仿真模型；
构建现实部件仿真模型之间清晰的模型层级结构；
根据设备资源配置和工艺的设备路径规划，集成所有仿真模型和模型层级结构构成完整模型。
进一步地，所述现实仿真系统包括对设备控制系统的仿真，控制系统仿真用于对建设的设备模型进行自动控制，并生成数字孪生系统的设备运行过程中的仿真数据；所述现实仿真系统中对设备模拟自动控制设置有用于设备仿真模型与现实控制服务器的通讯接口、用于通过控制器建立通讯校准设备模型的输入输出端口和用于初步调试现实控制系统的过程控制的逻辑并生产仿真模型；所述现实仿真系统通过仿真设备和仿真控制系统相互配合，对仿真成型的模型进行模拟运行。
本发明基于数字孪生的视景仿真系统可应用与各种工厂设备的布置模拟和运行模拟，并根据模拟进行优化。
采用上述技术方案，通过数字孪生实现对采集的数据进行管理分析，并配合外景采集和仿生系统对进行仿真模拟的取样进行全区域立体感知，有利于为各种设备等进行优化建设。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：包括外景数据采集、数字孪生系统和现实仿真系统，所述外景数据采集包括采集设备和数据发送模块，所述数字孪生系统包括仿真分析和数据接收模块，所述数字孪生系统和外景数据采集通过数据发送模块和数据接收模块连接，所述仿真分析为对测量数据进行噪声处理和坐标转换、误差补偿，所述现实仿真系统为对数字孪生系统生成的模型进行模拟分配和组合。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：所述采集设备包括激光跟踪设备、拍摄测量装置、电磁波测距仪、水准仪、平板仪、陀螺经纬仪、激光测量仪器、液体静力水准仪和其他采集测量设备。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：所述数字孪生系统通过仿真分析对装配设备建设模型、装配工具工装和环境检测模型。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：所述数字孪生系统生产的模型基于现实设备按照1:1的等比例构建而成，模型与现实设备具有相同的集合结构、尺寸形状和材质表现。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：所述数字孪生系统的仿真分析误差补偿用于基于现实仿真系统采集数据现实设备之间的参数误差，并进行误差自动校正。
6.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：所述现实仿真系统包括对设备控制系统的仿真，控制系统仿真用于对建设的设备模型进行自动控制，并生成数字孪生系统的设备运行过程中的仿真数据。
7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：所述现实仿真系统中对设备模拟自动控制设置有用于设备仿真模型与现实控制服务器的通讯接口、用于通过控制器建立通讯校准设备模型的输入输出端口和用于初步调试现实控制系统的过程控制的逻辑并生产仿真模型。
8.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：所述数字孪生系统的模型生成步骤为：
依据现实中的设备建立关键要素的并生成三维CAD模型；
采取简化、替换或删除的方式处理顶点数和面片数较大的通用三维CAD模型，得到轻量化的本地部件仿真模型；
构建现实部件仿真模型之间清晰的模型层级结构；
根据设备资源配置和工艺的设备路径规划，集成所有仿真模型和模型层级结构构成完整模型。
9.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的视景仿真系统，其特征在于：所述现实仿真系统通过仿真设备和仿真控制系统相互配合，对仿真成型的模型进行模拟运行。
10.一种基于数字孪生的视景仿真系统的应用，其特征在于：根据权利要求1至9任意所述的基于数字孪生的视景仿真系统可应用与各种工厂设备的布置模拟和运行模拟，并根据模拟进行优化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210434123.0A CN114722624A (zh) | 2022-04-24 | 2022-04-24 | 一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210434123.0A CN114722624A (zh) | 2022-04-24 | 2022-04-24 | 一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114722624A true CN114722624A (zh) | 2022-07-08 |
Family
ID=82246580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210434123.0A Withdrawn CN114722624A (zh) | 2022-04-24 | 2022-04-24 | 一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114722624A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116929143A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-10-24 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统及方法 |
-
2022
- 2022-04-24 CN CN202210434123.0A patent/CN114722624A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116929143A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-10-24 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统及方法 |
| CN116929143B (zh) * | 2023-07-03 | 2024-03-19 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 基于数字孪生的防空装备射击边界试验系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105513133B (zh) | 一种城市风环境数字地图制作及显示方法 | |
| CN102930374B (zh) | 一种运用三维模型模拟现实进行项目管理的系统 | |
| CN105157590A (zh) | 一种基于三维激光扫描技术的建构物健康监测系统 | |
| CN102072747B (zh) | 基于热工参数场监测的建筑群能耗监测系统及其方法 | |
| CN101872176A (zh) | 测控软件生成方法及系统 | |
| CN104392387A (zh) | 一种基于Unity3D的圆形煤场三维智能可视化展示平台 | |
| CN108073758B (zh) | 一种输电塔线风致振动响应仿真方法及装置 | |
| CN113538706B (zh) | 基于数字沙盘的房景展示方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN109145471A (zh) | 基于cad与实测数据共融模型的虚拟装配系统及方法 | |
| CN114722624A (zh) | 一种基于数字孪生的视景仿真系统及其应用 | |
| CN107729582A (zh) | 基于tls的构件缺陷监测与预测系统 | |
| CN113360980A (zh) | 一种基于bim技术的异型钢结构可视化施工方法 | |
| CN108639374A (zh) | 一种飞机部件数字化装配实测数据处理方法及系统 | |
| CN115222792A (zh) | 一种铁路桥梁数字孪生建模方法 | |
| CN113987659A (zh) | 一种基于bim技术的建筑设计方法 | |
| CN112651711A (zh) | 基于xdb文件在bs架构下的协同设计管理平台的搭建系统 | |
| Guo et al. | Art product design and vr user experience based on iot technology and visualization system | |
| Yang et al. | Development and optimization of CAD system based on big data technology | |
| CN110717252B (zh) | 一种基于wrf和sedris的虚拟大气环境数据生成方法及系统 | |
| CN102592251B (zh) | 地球系统模式的通用模块化并行耦合系统 | |
| CN110096814A (zh) | 一种基于bim模型的数字化桥梁施工系统 | |
| CN109657991A (zh) | 元数据质量评估方法、装置、电子设备、存储介质 | |
| CN113051637A (zh) | 一种关于公共医疗建筑的bim建模方法 | |
| CN109063223A (zh) | Bim模型的轻量化方法和装置以及bim模型的处理方法和系统 | |
| CN116069783B (zh) | 水文数据处理方法、装置、计算机设备及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220708 |