CN117635846A - 一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质 - Google Patents
一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117635846A CN117635846A CN202311702676.0A CN202311702676A CN117635846A CN 117635846 A CN117635846 A CN 117635846A CN 202311702676 A CN202311702676 A CN 202311702676A CN 117635846 A CN117635846 A CN 117635846A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- physical
- dimensional model
- dimensional
- information
- relevance
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 37
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 24
- 238000012550 audit Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 8
- 238000012552 review Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 4
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 4
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000004397 blinking Effects 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V30/00—Character recognition; Recognising digital ink; Document-oriented image-based pattern recognition
- G06V30/40—Document-oriented image-based pattern recognition
- G06V30/42—Document-oriented image-based pattern recognition based on the type of document
- G06V30/422—Technical drawings; Geographical maps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
本发明涉及一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质，方法包括：识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与物理对象对应的三维模型信息，基于三维模型信息生成与二维图纸对应的三维模型重建数据文件；基于三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的物理对象的三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与三维模型信息对应的三维模型。针对现有技术需要手动设定两个三维模型的物理关联性的缺陷，本发明至少能够半自动地生成三维场景下的工程对象，以提高数字孪生的效率并降低差错率。本发明还可以根据预设的规则对基于二维图纸生成的三维模型之间的物理关联性进行预审核。
Description
技术领域
本发明涉及数字孪生数据处理构建技术领域，尤其涉及一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质。
背景技术
在建立数字孪生工厂的三维模型的过程中，需要将大量的二维图纸中的设备数据构建形成三维设备数据，并且要求三维模型的设备与真实三维空间内的设备一致。但是，现有的三维模型生成软件，其存在的缺陷在于：设备和管线的三维模型的连接关系看起来是正确的，但在实体设备的连接过程中会导致实体设备的物理连接存在偏差。例如，实体设备在物理连接中需要密封连接以避免流体介质泄露，在密封连接后管路的物理高度与三维模型中的不一致；或者实体设备的物理连接的角度与三维模型存在偏差。这种现象是由于三维模型在真实空间内未实现数据互通导致的。
例如，公开号为CN113919022A的专利申请文件公开了一种基于易智瑞平台生成三维管道数据的处理方法，包括以下步骤：S1、检查管道测绘原始数据，删除其中的空数据，并保证数据坐标系的正确性；S2、根据管道测绘原始数据的属性表生成带z值的二维管线数据和二维管件数据；S3、根据带z值的二维管线数据和二维管件数据生成三维管线和三维管件。该技术方案仅能够根据测绘所得的二维数据来生成三维管线和管件，但其仅限于在三维图形建模软件内重现相关实体对象，而不涉及三维模型的属性数据的重现。三维模型的属性数据例如是连通性、压力、材料、其内所盛放的介质等。该技术方案适用于孤立的三维部件的快速生成，但对于工厂的数字孪生并无实际应用价值。因为孤立的三维模型的快速生成已经有了大量的现有技术，例如PDMS可以基于DB文件来快速生成带有属性数据的三维模型，这些三维模型也能够以坐标准确的方式生成在某个三维空间中。
快速生成三维模型并不意味着工厂数字孪生可以实现自动化，因为大量三维模型需要彼此数字联通，以达成真正意义上的物理孪生，即重现管线之间的物理连接关系、阀门与法兰之间的压力数据关联，控制单元与控制对象之间的控制关系等。例如采用PDMS来生成其实体间彼此关联的两个三维模型时，这两个三维模型虽然存在坐标上彼此一致的接口，但它们彼此在三维空间内并没有实现数据互通。例如作为第一三维模型的储罐的入口坐标为E389650N 320100U 854490，作为与第一三维模型连通的第二三维模型的管道的出口坐标为E 391210N 320100U 855244.5，但是未经处理的第一三维模型与第二三维模型在该三维空间内仍然是彼此分立的独立对象，它们的物理属性仍然需要手动设置。例如在PDMS中需要先手动设定两个三维模型的物理关联性，如介质流、数据流的连接关系和方向性，此处例如是作为第二三维模型的管道的起止点；通过选择储罐的介质流起点(即出口)与管道的起点(即入口)，并分别将其指定为介质起点，才能实现这两个三维模型的数据互通，进而实现相关三维模型物理关联性的数字孪生。针对工厂的数字孪生工作而言，上述工作意味着巨大的手工工作的投入，在效率不高的同时出错率也不低，并且需要增加复杂的后期校审工作。
基于以上所述的在数字孪生工厂构建过程中的问题，本发明希望提供一种工程对象的数字孪生方法，使得生成的三维模型是能够具有物理属性且数字联通的能够应用的三维模型，减少工作人员设置三维模型物理属性数据的工作量，也减少后期的模型校审工作的工作量。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
为了快速地从大量二维图纸出发，完成工程对象的数字孪生，就需要一种全新的数字孪生方法，其至少能够半自动地生成三维场景下的工程对象，以提高数字孪生的效率并降低差错率。优选地，该数字孪生方法可以根据预设的规则对基于二维图纸生成的三维模型之间的物理关联性进行预审核。优选地，预审核是以供人工二次复核的表单方式实现的。现有技术中的数字孪生过程中，主要针对物理对象与虚拟对象的关联映射关系以在虚拟空间中构建与物理世界一致的高保真模型。例如，公开号为CN115601514A的专利文献公开了一种数字孪生数据自动关联映射方法，包括获取各实体建筑的建筑信息，基于北斗网格位置码对各建筑信息进行标准化处理并存储至建筑信息记录表；构建虚拟空间，并基于北斗网格位置码生成各虚拟建筑模型的虚拟空间位置编码；基于各虚拟空间位置编码以及虚拟建筑模型的模型ID生成建筑模型信息数据表；基于北斗网格位置码自动对建筑信息记录表以及建筑模型信息数据表进行融合映射，生成空间关联索引表；对空间关联索引表进行优化；基于空间关联索引表进行物理空间和虚拟空间的交互。该技术方案主要通过统一的北斗网格位置码搭建各实体建筑的建筑信息与各虚拟建筑模型之间的连接桥梁，再利用实体建筑和虚拟建筑模型的虚拟空间位置编码的空间距离自动进行融合映射，从而进行关联绑定得到关联数据记录，进而生成空间关联索引表，使得物理实体能够直接与虚拟模型建立关联关系。然而，该技术方案中的实体建筑之间的关系以及虚拟建筑模型之间的关系只能通过类似于坐标信息的空间位置编码进行反映，无法将实体物理对象之间的关系同步建立并反映在虚拟模型上，该技术方案无法解决在工厂环境下具有大量流程连接关系的工程对象的数字孪生问题。
针对现有技术之不足，本发明从第一方面提供了一种工程对象的数字孪生方法，方法包括：识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与物理对象对应的三维模型信息，基于三维模型信息生成与二维图纸对应的三维模型重建数据文件。基于三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的物理对象的三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与三维模型信息对应的三维模型。与现有技术基于单个二维图纸来生成单个的三维模型的方式相比，本发明能够批量化处理大量二维图纸，以形成初步的工程对象的三维呈现。
现有技术中已经出现针对流程型制造工业生产过程中涉及的众多工艺规程进行数字孪生的技术方案。例如，公开号为CN115495880A的专利文献公开了一种流程制造车间数字孪生模型构建方法，首先通过工业的建模软件对流程制造物理车间的各要素几何物理属性进行建模，构建静态物理模型SPM，然后依据流程制造物理车间的动态数据之间的关联关系，构建动态数据关系模型DDRM，随后建立数据通讯接口，对SPM与型DDRM进行模型融合，完成数字孪生模型的构建。该技术方案将流程制造生产过程中工序间的耦合关系转变为各孪生模型参数之间的耦合关系，从而明确各孪生模型之间的关联关系。然而，该技术方案中的仍然通过工业建模软件对流程制造物理车间的各要素几何物理属性进行建模，以构建物理车间各要素的静态物理模型，该静态物理模型构建过程无法直接反映彼此之间存在的物理关联性，更无法通过上述方式构建不同实体映射对象之间存在的指向信息连接关系。该技术方案实质上是将静态物理关系建模与动态数据关系建模进行了分离，无法实现静态物理对象彼此之间存在的相应动态指向信息的同步构建，显著降低了工程对象的数字孪生效率。
与上述现有技术相比，本发明能够根据涉及实体关联关系的二维图纸信息生成用于反映实体上相互关联的物理对象的对应三维模型。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何快速实现具有指向信息的工程对象的三维呈现。具体地，如上述现有技术，数字孪生工厂的三维模型搭建过程通常是将物理实体模型的生成与不同虚拟模型之间的连接分开处理的，工厂内各种独立的实体设备能够通过设备的各项尺寸参数进行快速生成，但生成后的三维虚拟模型需要通过人工或者另外建立的动态数据关系模型进行的连接以构建完整的具有指向信息的三维模型。相反地，本发明能够基于具有实体关联关系的二维图纸信息生成同时涉及的物理关联性与指向信息的三维模型重建数据文件，由此仅需要通过三维模型重建数据文件直接生成能够同时反映实体映射对象物理关联性与指向信息的三维模型，显著降低了三维模型的设置与生成的工作量。
进一步地，分析并确定三维模型重建数据文件中的若干三维模型，三维模型的实体映射对象彼此存在物理关联性。通过确定实体映射对象彼此存在物理关联性的三维模型，能够快速选择出异常的三维模型部件，以便提醒工作人员对物理关联性进行复核。
根据实体映射对象存在关联的三维模型的相互配对的相应具体部件的各自指向信息来指定彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的起点与终点。其实体映射对象彼此存在物理关联性的三维模型是按照其实体间物理关系而建立数据互通的方式连接在一起的。这样就使得三维模型之间存在物理属性的关联，减少了人工添加并核对物理属性信息的步骤。
根据一个优选实施方式，方法还包括：在通过文字识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸时，识别二维图纸中的具有指向信息的物理对象的具体部件的坐标信息。与上述现有技术相比，本发明能够识别二维图纸中所包含的物理对象的坐标信息。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何根据二维图纸信息实现不同物理对象的具体部件的初步定位。具体地，通过识别坐标信息，能够初步确定不同具体部件之间的位置关系和物理关联性，避免具体部件之间由于失去指向信息导致的物理关联性需要人工设置的缺陷。
根据一个优选实施方式，自动生成与三维模型信息对应的三维模型的方法包括：确定具有指向信息的物理对象的具体部件的坐标信息；根据指向信息和坐标信息来分别确定若干三维模型的物理关联性；根据三维模型的物理关联性来分析若干三维模型的彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件。与上述现有技术相比，本发明能够根据指向信息和坐标信息来确定三维模型部件之间的物理关联性是否存在匹配异常。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何提高三维模型部件的配对准确性以及异常三维模型部件的复核效率。具体地，本发明一方面能够响应于异常三维模型部件的确定，加载与异常三维模型部件相关的各个二维图纸，以便进行人工复核，避免工作人员从海量数据中查找二维图纸并消耗大量时间的现象。另一方面，本发明仅在确定异常三维模型部件后加载相对应的二维图纸，无需将所有部件的二维图纸作为分析对象，由此显著降低了数据分析处理量。
根据一个优选实施方式，根据三维模型的物理关联性来分析若干三维模型的彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的方法包括：将根据坐标信息确定的三维模型间的第一物理关联性与根据指向信息所确定的三维模型间的第二物理关联性进行比较，确定第一物理关联性与第二物理关联性之间不一致的具体部件，将第一物理关联性与第二物理关联性不一致的具体部件确定为异常三维模型部件。与上述现有技术相比，本发明能够通过两个步骤来额外考虑物理属性的匹配性以提取出需要人工审核的待确认信息。基于上述区别技术特征，本发明要解决的问题可以包括：如何根据不同信息与三维模型间的不同物理关联性确定具体的异常三维模型部件，以降低在生成三维模型的过程中的出错概率。具体地，不一致的情况存在很多可能性。有可能是坐标信息出错，也有可能是指向信息出错。因此，将第一物理关联性与第二物理关联性进行对比，更容易发现坐标信息或指向信息的不一致问题，方便提示后续进行人工审核。
根据一个优选实施方式，方法还包括：在通过文字识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸时，将与物理关联性相关的具体部件的坐标信息与指向信息以彼此关联的方式加以存储。在后续进行人工审核时，这样的方式有利于同时审核具体部件的坐标信息和指向信息，避免形成坐标信息或指向信息的单方面审核。
根据一个优选实施方式，方法还包括：将实体映射对象存在关联的三维模型的坐标信息彼此一致的至少两个具体部件的接口按照与指向信息相适应的方式来建立与实体映射对象物理关系一致的数据互通关系。本发明中，实体映射对象彼此存在物理关联性的三维模型的连接方式是：凭借其实体间物理关系而建立数据互通。这样设置的优势在于：能够使得三维模型的物理关联性与实体设备的关联性一致，避免了后续人工对每一个接口进行审核的繁复工作。
根据一个优选实施方式，方法还包括：在确定异常三维模型部件的情况下，生成用于提醒人工复核的提醒信息并指示异常三维模型部件的位置。这样设置的优势在于，简化人工复核的工作量，使得复核人员能够直接根据提醒信息来直接找到异常三维模型部件。
本发明从第二方面还提供一种工程对象的数字孪生方法的存储介质，用于存储工程对象的数字孪生方法的编码程序。工程对象的数字孪生方法包括：识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与物理对象对应的三维模型信息，基于三维模型信息生成与二维图纸对应的三维模型重建数据文件；基于三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的物理对象的三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与三维模型信息对应的三维模型；分析并确定三维模型重建数据文件中的若干三维模型，三维模型的实体映射对象彼此存在物理关联性；根据实体映射对象存在关联的三维模型的相互配对的相应具体部件的各自指向信息来指定彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的起点与终点。
本发明的存储介质，能够运行本发明的工程对象的数字孪生方法，使得各类终端通过该存储介质能够快速将二维图纸自动生成其实体存在物理关联性的三维模型。
本发明从第三方面还提供一种工程对象的数字孪生系统，可以包括处理器，处理器被配置为：识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与物理对象对应的三维模型信息，基于三维模型信息生成与二维图纸对应的三维模型重建数据文件；基于三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的物理对象的三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与三维模型信息对应的三维模型；分析并确定三维模型重建数据文件中的若干三维模型，三维模型的实体映射对象彼此存在物理关联性；根据实体映射对象存在关联的三维模型的相互配对的相应具体部件的各自指向信息来指定彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的起点与终点。
本发明的系统，硬件较少且运行速度快。本发明的系统能够根据预设的规则对基于二维图纸生成的三维模型之间的物理关联性进行预审核。
根据一个优选实施方式，处理器还被配置为：确定具有指向信息的物理对象的具体部件的坐标信息；根据指向信息和坐标信息来分别确定若干三维模型的物理关联性；根据三维模型的物理关联性来分析若干三维模型的彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件。
本发明的系统能够响应于异常三维模型部件的确定，加载与异常三维模型部件相关的各个二维图纸，以便进行人工复核，避免工作人员从海量数据中查找二维图纸并消耗大量时间的现象。
附图说明
图1是本发明提供的三维模型的示意图；
图2是现有技术的二维管道设计图；
图3是本发明的工程对象的数字孪生方法的步骤示意图。
附图标记列表
100：第一物理对象；110：第一接口；200：第二物理对象；220：第二接口；300：流向。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明。
本发明提供一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质。本发明还可以是一种基于数字孪生工厂的三维模型的物理关联性的检验系统及方法。本发明还可以是基于数字孪生工厂的三维模型的物理连接关系的预警系统及方法。本发明还可以是一种实体映射对象彼此存在物理关联性的三维模型生成系统及方法。
本发明对部分名词术语进行说明。
三维模型的物理关联性：包括介质流、数据流的连接关系和方向性。例如是三维模型的管道的起止点、储罐的介质流起点(即出口)与管道的起点(即入口)被指定为介质起点。
指向信息：是指各个具体部件之间的连接关系的方向性。
坐标信息：是指各个具体部件的坐标数据。
三维模型重建数据文件：是指包含有坐标信息和指向信息的具体部件的三维模型数据文件。它与普通的三维模型信息不同。普通的三维模型信息是从二维图纸直接提取并生成的三维模型，仅含有与物理关联信息无关的坐标信息，并且不包括指向信息。
实施例1
为了快速地从大量二维图纸出发，完成工程对象的数字孪生，就需要一种全新的数字孪生方法，其至少能够半自动地生成三维场景下的工程对象，以提高数字孪生的效率并降低差错率。优选地，该数字孪生方法可以根据预设的规则对基于二维图纸生成的三维模型之间的物理关联性进行预审核。优选地，预审核是以供人工二次复核的表单方式实现的。
针对现有技术之不足，本发明的工程对象的数字孪生方法，如图3所示，方法包括步骤S1～S2。工程对象的数字孪生方法由工程对象的数字孪生系统来运行。工程对象的数字孪生系统包括至少一个处理器。处理器可以带有显示组件，也可以与至少一个具有显示组件的终端连接以显示工程对象的数字孪生过程。优选地，处理器能够运行工程对象的数字孪生方法的编码程序。处理器可以是计算机中的处理器、专用集成芯片及其组合，也可以是独立设置的处理器、专用集成芯片及其组合。
S1：识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与物理对象对应的三维模型信息，基于三维模型信息生成与二维图纸对应的三维模型重建数据文件。
一个物理对象可能由多个具体部件构成。如图2所示，二维图纸上标记有各个物理对象的具体部件的坐标信息，能够体现各个具体部件之间的位置和连接关系。此时连接关系是不具有指向的。通过文字识别的方式从二维图纸中读取各个物理对象的相互关联信息。相互关联信息例如是第一物理对象100的第一接口110与第二物理对象200的第二接口220连接。需要注意的是。此时的连接关系也表示物理对象之间的实体连接关系。
在识别二维图纸上的物理对象的相互关联信息后，生成与物理对象对应的三维模型信息。此时的三维模型信息仅能够包括坐标信息，各个物理对象之间的指向信息是未被包括的。因此，基于三维模型信息和物理对象的相互关联信息来生成三维模型重建数据文件。
S11：在通过文字识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸时，识别二维图纸中的具有指向信息的物理对象的具体部件的坐标信息。通过识别坐标信息，能够初步确定不同具体部件之间的位置关系和物理关联性，避免具体部件之间由于失去指向信息导致的物理关联性需要人工设置的缺陷。
本发明在ISO图纸智能识别阶段采用了智能图纸识别技术，其中包括端到端的识别技术，此项技术已经在实际项目上得到成功应用。步骤S111～S113如下：
S111：使用文字识别网络提取图纸的管线号和仪表位号；
S112：使用检测和分割网络提取图纸中的符号和管线；
S113：使用图神经网络建立符号和管道的上下游逻辑管线。
例如，从图2中的二维图纸中识别到：第一物理对象100的位号为T01。第二物理对象200的位号为E01。左下角的文字标识“连接至T01 N1”、右上角的文字标识“连接至E01N1”以及箭头线表示连接关系为：第一接口110与第二接口220通过管道连接。左上角记载的“连接50-OG-004-6.3A1”文字性提示信息为指向信息。介质流的流向300沿箭头所指的方向。明显地，从图2中识别的信息为：介质流的流向300从第一物理对象100的第一接口110指向第二物理对象200的第二接口220。
根据图2的二维图纸的连接信息，生成图1中的三维模型。在图1中，不同物理对象之间的连接关系不仅包括物理连接关系(例如第一接口110与第二接口220通过管道连接)，还包括介质流的指向信息。在图1中，介质流的流向300为指向信息。
优选地，在通过文字识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸时，将与物理关联性相关的具体部件的坐标信息与指向信息以彼此关联的方式加以存储。例如将涉及介质流或数据流的出入口坐标和介质流的流向、数据流的流向等数据信息存储。通过将坐标信息与指向信息彼此关联，能够使得后续生成的三维模型信息的坐标信息和指向信息不会被遗漏，且随时能够被调取出数据并进行核对。
在后续进行人工审核时，这样的方式有利于同时审核具体部件的坐标信息和指向信息，避免形成坐标信息或指向信息的单方面审核。
优选地，在二维图纸中未记录指向信息的情况下，基于物理对象的物理属性和使用功能来预测某个具体部件的指向信息，以避免由于指向信息不存在导致的后续三维模型生成的指向信息不明确的缺陷。对于预测形成的指向信息，以与读取的指向信息能够区分的颜色、显示方式来显示，以便人工在后续查看过程中能够快速发现、补充和审核。显示方式例如是闪烁等能够引起查看注意的方式。
优选地，在通过文字识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸时，基于物理对象的物理属性和使用功能来初步判断指向信息的正确性。在判断某个指向信息可能不正确时，将与该指向信息相关的三维模型、三维模型重建数据文件关联并标记人工审核预警标识，以便后期人工审核该指向信息。
例如，当固定的罐体的3个接口均被识别为介质流入口时且不存在介质流出口时，该罐体的某个接口的指向信息可能是错误的。但是，由于还未生成具有物理关联性的三维模型，因此暂时无法对各个关联数据的正确性进行确认。此时将该罐体的3个接口的3个关联关系全部标记人工审核预警标识，以便后期生成的三维模型的物理关联性被重点配对和判断。
S2：基于三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的物理对象的三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与三维模型信息对应的三维模型。与现有技术基于单个二维图纸来生成单个的三维模型的方式相比，本发明能够批量化处理大量二维图纸，以形成初步的工程对象的三维呈现。
三维模型建模软件例如是PDMS、SP3D、Autodesk AutoCAD等等。
优选地，自动生成三维管道模型的步骤包括：
S3：分析并确定三维模型重建数据文件中的其实体映射对象彼此存在物理关联性若干三维模型。
S31：确定带有指向信息的具体部件的坐标信息。
优选地，将坐标信息与其指向信息以彼此关联的具体部件提取出来，基于指向信息的标识选择具体部件，将该具体部件的坐标信息作为选择对象。
S32：根据指向信息(如图2左上角记载的“连接50-OG-004-6.3A1”文字性提示)和坐标信息两者来确定若干三维模型的物理关联性。
例如，根据坐标信息能够确定两个物理对象的连接关系。根据指向信息能够确定该连接关系的介质流的起点和终点。那么，这两个物理对象的物理关联性为：一个物理对象向另一个物理对象通过管道输送介质流，管道接口属于密封连接。若介质流为易燃易爆流体，那么管道的物理属性为能够适用易燃易爆流体的属性参数。
S33：根据所确定的物理关联性来分析若干三维模型的彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件。
将根据坐标信息确定的三维模型间的第一物理关联性与根据指向信息所确定的三维模型间的第二物理关联性进行比较，确定两者间存在不一致的具体部件。将存在不一致的具体部件确定为异常三维模型部件。
出现“不一致”的情况存在很多可能性。例如，(1)在识别期间出现错误的坐标信息或指向信息；(2)在若干二维图纸中出现了彼此矛盾的指向信息；(3)在识别期间出现了由于指向信息或者坐标信息采集失败导致对应信息缺失的情况等等。
基于以上多种可能性，优选地，响应于异常三维模型部件的确定，加载与异常三维模型部件相关的各个二维图纸，并以二维图纸和三维模型并行展示的方式，以利于人工复核。这是因为，复核有时需要再次查看二维图纸，对于海量数据而言，意味着大量时间消耗。本发明将与异常三维模型部件相关的各个二维图纸调取出来，减少了工作人员重新查找文件和回溯信息的时间。采用并行展示的方式，有利于工作人员将二维图纸与三维模型进行对比，能够方便查找出现不一致的原因。
优选地，在显示时，将不同原因导致的物理关联性不一致的具体部件以不同的显示方式来表示，例如通过颜色差异、闪动差异、标识差异等方式来表达，以使得工作人员能够基于原因进行快速复核。
优选地，根据坐标信息确定的三维模型间的第一物理关联性的步骤包括：
基于坐标信息来初步确定存在物理关联性的物理对象的具体部件之间的关联关系。
在一个物理对象存在至少两个与其关联的物理对象的情况下，核对关联关系及其对应的物理对象的物理属性是否相关。在关联关系及其对应的物理对象的物理属性相关的情况下，确定物理对象的具体部件之间的关联关系为第一物理关联性。在关联关系及其对应的物理对象的物理属性不相关(或者违反关联样本规律)的情况下，将该关联关系标记为待确认的第一物理关联性并标识人工审核预警标识。
例如，在罐体之间的介质流的物理属性为高温气体的情况下，连接管道的物理属性中的材料类别参数能否适用于高温气体。在可以适用的情况下，判断第一物理关联性正常。在不可以适用的情况下，判断第一物理关联性为待确认的第一物理关联性。
根据指向信息确定的三维模型间的第二物理关联性的步骤包括：基于指向信息来初步确定存在物理关联性的物理对象的具体部件之间的关联关系。
在一个物理对象存在至少两个与其关联的物理对象的情况下，核对指向方向及其对应的物理对象的物理属性是否相关。在指向方向及其对应的物理对象的物理属性相关的情况下，确定物理对象的具体部件之间的关联关系为第二物理关联性。在指向方向及其对应的物理对象的物理属性不相关(或者违反关联样本规律)的情况下，将该关联关系标记为待确认的第二物理关联性并标识人工审核预警标识。
例如，在两个罐体之间的介质流的物理属性为高温气体的情况下，用于输送高温气体的第一罐体和用于接收高温气体的第二罐体的物理属性能够满足存储高温气体的需要。例如，若第一罐体和第二罐体的材料属于耐高温金属罐体，那么其物理属性满足存储高温气体的需要。在此情况下，指向方向与物理对象的物理属性是相关的。此时得到的物理关联性为第二物理关联性。否则，将得到的物理关联性标记为待确认的第二物理关联性并标识人工审核预警标识。
本发明通过两个步骤来额外考虑物理属性，能够为工作人员提取出待确认信息，以降低在生成三维模型的过程中的差错概率。
S4：根据实体映射对象存在关联的三维模型的相互配对的相应具体部件的各自指向信息来指定彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的起点与终点。
将实体映射对象存在关联的三维模型的坐标信息彼此一致的至少两个具体部件的接口按照与指向信息相适应的方式来建立与实体映射对象物理关系一致的数据互通关系。
本发明中，实体映射对象彼此存在物理关联性的三维模型的连接方式是：凭借其实体间物理关系而建立数据互通。这样设置的优势在于：能够使得三维模型的物理关联性与实体设备的关联性一致，避免了后续人工对每一个接口进行审核的繁复工作。
例如，如图2所示，第一物理对象100的位号为T01，其存在第一接口110。第二物理对象200的位号为E01，其存在第二接口220。第一接口110和第二接口220通过管道连接。
第一接口110和第二接口220之间的管道内的介质流的流向300为第一接口110→第二接口220。在生成三维模型后，第一物理对象100的第一接口110的介质流的数据自动变化为输出数据，第二物理对象200的第二接口220的介质流的数据自动变化为输入数据。
本发明自动生成的三维模型，其属性数据与其实体的属性数据一致，关联关系也与实体的物理关联性一致，因此不需要工作人员在后期调整三维模型的属性数据及其关联关系，只需要对待确认的数据进行核对即可。
本发明利用了ISO图纸的自动化识别和管道三维模型重建技术，使用端到端的深度学习的统一框架，最大化地减少人工的识别和干预图纸的识别和重建过程。本系统需要大量的图纸数据进行符号、关系、管线的标注，通过监督方法进行学习，让各个网络的精度达到当前最优，从而相互串联、相互配合，进行全自动的识别和重建。
优选地，通过确定实体映射对象彼此存在物理关联性的三维模型，能够快速选择出异常的三维模型部件，以便提醒工作人员对物理关联性进行复核。
在确定异常三维模型部件的情况下，生成用于提醒人工复核的提醒信息并指示异常三维模型部件的位置。这样设置的优势在于，简化人工复核的工作量，使得复核人员能够直接根据提醒信息来直接找到异常三维模型部件。
实施例2
本实施例是对实施例1的进一步改进，重复的内容不再赘述。
本发明从第二方面还提供一种工程对象的数字孪生方法的存储介质，用于存储工程对象的数字孪生方法的编码程序。工程对象的数字孪生方法包括：识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与物理对象对应的三维模型信息，基于三维模型信息生成与二维图纸对应的三维模型重建数据文件；基于三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的物理对象的三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与三维模型信息对应的三维模型；分析并确定三维模型重建数据文件中的若干三维模型，三维模型的实体映射对象彼此存在物理关联性；根据实体映射对象存在关联的三维模型的相互配对的相应具体部件的各自指向信息来指定彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的起点与终点。
本发明的存储介质，能够运行本发明的工程对象的数字孪生方法，使得各类终端通过该存储介质能够快速将二维图纸自动生成其实体存在物理关联性的三维模型。
本发明从第三方面还提供一种工程对象的数字孪生系统，可以包括处理器，处理器被配置为：
S1：识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与物理对象对应的三维模型信息，基于三维模型信息生成与二维图纸对应的三维模型重建数据文件。
S2：基于三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的物理对象的三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与三维模型信息对应的三维模型。
自动生成与三维模型信息对应的三维模型的方法包括：
S3：分析并确定三维模型重建数据文件中的若干三维模型，三维模型的实体映射对象彼此存在物理关联性。
S31：确定带有指向信息的具体部件的坐标信息。
优选地，将坐标信息与其指向信息以彼此关联的具体部件提取出来，基于指向信息的标识选择具体部件，将该具体部件的坐标信息作为选择对象。
S32：根据指向信息(如图2左上角记载的“连接50-OG-004-6.3A1”文字性提示)和坐标信息两者来确定若干三维模型的物理关联性。
例如，根据坐标信息能够确定两个物理对象的连接关系。根据指向信息能够确定该连接关系的介质流的起点和终点。那么，这两个物理对象的物理关联性为：一个物理对象向另一个物理对象通过管道输送介质流，管道接口属于密封连接。若介质流为易燃易爆流体，那么管道的物理属性为能够适用易燃易爆流体的属性参数。
S33：根据所确定的物理关联性来分析若干三维模型的彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件。
S4：根据实体映射对象存在关联的三维模型的相互配对的相应具体部件的各自指向信息来指定彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的起点与终点。
本发明的系统，硬件较少且运行速度快。本发明的系统能够根据预设的规则对基于二维图纸生成的三维模型之间的物理关联性进行预审核。
本发明的系统能够响应于异常三维模型部件的确定，加载与异常三维模型部件相关的各个二维图纸，以便进行人工复核，避免工作人员从海量数据中查找二维图纸并消耗大量时间的现象。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。
Claims (10)
1.一种工程对象的数字孪生方法，其特征在于，所述方法包括：
识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与所述物理对象对应的三维模型信息，基于所述三维模型信息生成与所述二维图纸对应的三维模型重建数据文件；
基于所述三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的所述物理对象的所述三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与所述三维模型信息对应的三维模型。
2.根据权利要求1所述的工程对象的数字孪生方法，其特征在于，所述方法还包括：分析并确定所述三维模型重建数据文件中的若干三维模型，所述三维模型的实体映射对象彼此存在物理关联性。
3.根据权利要求2所述的工程对象的数字孪生方法，其特征在于，所述方法还包括：根据实体映射对象存在关联的所述三维模型的相互配对的相应具体部件的各自指向信息来指定彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的起点与终点。
4.根据权利要求1～3任一项所述的工程对象的数字孪生方法，其特征在于，所述方法还包括：在通过文字识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸时，识别所述二维图纸中的具有指向信息的物理对象的具体部件的坐标信息。
5.根据权利要求1～4任一项所述的工程对象的数字孪生方法，其特征在于，自动生成与所述三维模型信息对应的所述三维模型的方法包括：
确定具有指向信息的物理对象的具体部件的坐标信息；
根据所述指向信息和所述坐标信息来分别确定若干所述三维模型的物理关联性；
根据所述三维模型的物理关联性来分析若干所述三维模型的彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件。
6.根据权利要求1～5任一项所述的工程对象的数字孪生方法，其特征在于，据所述三维模型的物理关联性来分析若干所述三维模型的彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的方法包括：
将根据坐标信息确定的三维模型间的第一物理关联性与根据指向信息所确定的三维模型间的第二物理关联性进行比较，
确定所述第一物理关联性与所述第二物理关联性之间不一致的具体部件，
将所述第一物理关联性与所述第二物理关联性不一致的具体部件确定为异常三维模型部件。
7.根据权利要求1～6任一项所述的工程对象的数字孪生方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述实体映射对象存在关联的三维模型的坐标信息彼此一致的至少两个具体部件的接口按照与指向信息相适应的方式来建立与实体映射对象物理关系一致的数据互通关系。
8.一种工程对象的数字孪生方法的存储介质，其特征在于，用于存储工程对象的数字孪生方法的编码程序；
所述工程对象的数字孪生方法包括：
识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与所述物理对象对应的三维模型信息，基于所述三维模型信息生成与所述二维图纸对应的三维模型重建数据文件；
基于所述三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的所述物理对象的所述三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与所述三维模型信息对应的三维模型。
9.一种工程对象的数字孪生系统，其特征在于，包括处理器，所述处理器被配置为：
识别物理对象的涉及实体关联关系的二维图纸并生成与所述物理对象对应的三维模型信息，基于所述三维模型信息生成与所述二维图纸对应的三维模型重建数据文件；
基于所述三维模型重建数据文件将在实体上相互关联的所述物理对象的所述三维模型信息导入三维模型建模软件，从而自动生成与所述三维模型信息对应的三维模型。
10.根据权利要求9所述的工程对象的数字孪生系统，其特征在于，所述处理器还被配置为：
分析并确定所述三维模型重建数据文件中的若干三维模型，所述三维模型的实体映射对象彼此存在物理关联性；
根据实体映射对象存在关联的所述三维模型的相互配对的相应具体部件的各自指向信息来指定彼此存在物理关联性的相互配对的具体部件的起点与终点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311702676.0A CN117635846A (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311702676.0A CN117635846A (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117635846A true CN117635846A (zh) | 2024-03-01 |
Family
ID=90025234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311702676.0A Pending CN117635846A (zh) | 2023-12-12 | 2023-12-12 | 一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117635846A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117876642A (zh) * | 2024-03-08 | 2024-04-12 | 杭州海康威视系统技术有限公司 | 数字模型的构建方法、计算机程序产品及电子设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200134106A1 (en) * | 2018-10-31 | 2020-04-30 | Trimble Solutions Corporation | Engineering drawings and digital twins |
| CN116384020A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-07-04 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种融合多维语义信息的数字孪生变电站空间布局方法 |
| WO2023151566A1 (zh) * | 2022-02-08 | 2023-08-17 | 中兴通讯股份有限公司 | 数字孪生体系的构建方法、终端设备及存储介质 |
-
2023
- 2023-12-12 CN CN202311702676.0A patent/CN117635846A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200134106A1 (en) * | 2018-10-31 | 2020-04-30 | Trimble Solutions Corporation | Engineering drawings and digital twins |
| WO2023151566A1 (zh) * | 2022-02-08 | 2023-08-17 | 中兴通讯股份有限公司 | 数字孪生体系的构建方法、终端设备及存储介质 |
| CN116384020A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-07-04 | 国网智能电网研究院有限公司 | 一种融合多维语义信息的数字孪生变电站空间布局方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117876642A (zh) * | 2024-03-08 | 2024-04-12 | 杭州海康威视系统技术有限公司 | 数字模型的构建方法、计算机程序产品及电子设备 |
| CN117876642B (zh) * | 2024-03-08 | 2024-06-11 | 杭州海康威视系统技术有限公司 | 数字模型的构建方法、计算机程序产品及电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3928168B1 (en) | Automatic extraction of assets data from engineering data sources | |
| CN117635846A (zh) | 一种工程对象的数字孪生方法、系统及存储介质 | |
| CN104756106B (zh) | 表征数据存储系统中的数据源 | |
| CN108132957B (zh) | 一种数据库处理方法及装置 | |
| US6393426B1 (en) | Method for modeling, storing and transferring data in neutral form | |
| CN113190937A (zh) | 一种排水管网的三维模型自动构建方法 | |
| CN112818460A (zh) | 一种从二维图纸到三维模型的智能建筑翻模方法 | |
| CN107688710A (zh) | 基于Revit平台的阀门参数化建族方法 | |
| Jiang et al. | Semantic enrichment for BIM: Enabling technologies and applications | |
| CN101527011B (zh) | 一种实时故障处理流程自动导航方法和装置 | |
| CN106126789B (zh) | 基于Revit与Matlab的监测数据更新与处理的集成系统及方法 | |
| CN117392269B (zh) | 一种管网图纸数据提取方法及装置 | |
| CN114818361A (zh) | 一种基于应用场景的数字孪生模型构建方法 | |
| CN110991065A (zh) | 一种建筑信息模型中设计变更自动识别方法 | |
| CN101807225A (zh) | 一种稠油油藏数值模拟方法及装置 | |
| CN116881512A (zh) | 一种跨系统元数据血缘自动解析方法 | |
| CN116663100A (zh) | 一种基于智能建造技术的工程资料调用方法及系统 | |
| KR102591478B1 (ko) | 자동화 솔루션 소프트웨어를 통한 배관 입찰 물량 산출 방법 | |
| CN113569367A (zh) | 一种页岩气井采气管柱设计方法及其在线签审系统 | |
| CN117290798B (zh) | 燃气管网拓扑数据中异常数据的检修方法、系统和芯片 | |
| CN118626072A (zh) | 一种sama图自动生成组态程序的方法 | |
| CN107194089A (zh) | 建筑信息模型中模型元素的成本计量列项方法及装置 | |
| CN116521777B (zh) | 一种隧洞工程监测数据的远程接口方法 | |
| Paprotny et al. | Reducing model creation cycle time by automated conversion of a CAD AMHS layout design | |
| CN118608814A (zh) | 一种用于施工图纸的多维度审验方法及系统 |
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 |