[发明专利]生产线基于数字孪生的物理仿真方法及其系统

权利要求书

1.生产线基于数字孪生的物理仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对生产线进行系统分析，确定生产线的布局策略；

(2)基于预先构造的通用数字孪生模型，自定义生产线中生产设备的数字孪生模型，其包括以下步骤：

(s1)对生产设备从物理空间到虚拟空间的映射；

(s2)获取生产设备行为动作之间的共性和个性，修改数字孪生模型的控制脚本，规划生产设备的行为动作；

(s3)包括以下步骤：

a、分析物料和生产设备的受力；

b、根据所述a步骤中的受力分析，对整个模型场景的摩擦力进行划分；根据问题的需要，决定是否模拟物料之间的碰撞；

c、配置生产设备的物理属性：设置物理实体属性，配置质量参数，设置质心，生产设备摩擦系数配置和设置碰撞几何体类型；

d、配置物料的物理属性：设置角度阻尼和线性阻尼，设置角因数和线因数，质量参数配置，设置质心和物料摩擦系数配置；

e、定义通用的仿真场景，并对实际的仿真问题进行分类，生产设备和物料两者的物理属性进行提取归类，生成并储存一系列的默认配置；

(3)通过数字孪生技术，建立生产设备和其虚拟模型的通讯通道，使生产设备和对应的虚拟模型的实时交互；同时运行虚拟动态模型和生产线物理实体设备，对生产线的配置进行测试和联调；

(4)分析步骤(3)的测试和联调结果，获取生产线的缺陷及仿真；并对虚拟动态模型进行修改；重复步骤(3)，直至优化出最佳结果。

2.根据权利要求1所述的生产线基于数字孪生的物理仿真方法，其特征在于，物理状态变化过程包括：碰撞、滑移和跌落。

3.根据权利要求1所述的生产线基于数字孪生的物理仿真方法，其特征在于，所述(s3)中，步骤a与步骤b之间设置仿真时间步长。

4.根据权利要求1所述的生产线基于数字孪生的物理仿真方法，其特征在于，所述步骤c中，碰撞几何体类型为球体、立方体、圆柱体和三角网格体中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的生产线基于数字孪生的物理仿真方法，其特征在于，质量参数配置：相互碰撞的物料之间质量比不能超过1：10。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的生产线基于数字孪生的物理仿真方法，其特征在于，所述步骤(3)，设计孪生模型的通讯数据接口，配置各个虚拟设备的PLC输出端口信息，生成生产线动态模型的PLC控制端口信息列表；通过数字孪生技术，建立生产设备和其虚拟模型的通讯通道，使生产设备和对应的虚拟模型的实时交互；同时运行虚拟动态模型和生产线物理实体设备，对生产线的配置进行测试和联调。