(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211045375.0 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 张贺　戚庆林　陶飞　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 专利代理师 安丽　邓治平 (51)Int.Cl. B23P 19/00(2006.01) B23P 21/00(2006.01) G06T 17/00(2006.01) G06T 19/20(2011.01) (54)发明名称 一种数字 孪生多层级 模型组装方法 (57)摘要 本发明公开了一种数字孪生多层级模型组 装方法， 该方法适用于具备多层 级特征的数字孪 生车间几何模 型， 包括数字孪生车间几何模型层 级划分模块、 同层级几何模型的空间关系构建模 块、 数字孪生车间几何模型组装顺序规划模块、 数字孪生车间几何模型组装实施模块及数字孪 生车间几何模 型更新策略模块。 本发 明考虑了数 字孪生模型构建对象 的几何特征， 减少了对非关 键几何特征的模 型组装， 提高了模 型组装过程的 合理性及高效性。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115351524 A 2022.11.18 CN 115351524 A 1.一种数字 孪生多层级模型组装方法， 其特 征在于， 所述方法步骤如下： 步骤(1)、 数字孪生车间模型层级划分， 根据车间特征及其包含的生产要素， 将数字孪 生车间几何模型划分为零件级几何模型、 部件级几何模型、 设备级几何模型、 生产线级几何 模型和车间级几何模型多个层级， 完成数字孪生车间模型层级划分。 所述数字孪生车间模 型， 为利用三维建模软件构建的几何模型； 步骤(2)、 数字孪生车间模型几何特征选择， 判断零件级、 部件级、 设备级、 生产线级和 车间级各层级模型是否包含关键几何特征， 若包含关键特征， 则进一步确定各包含关键几 何特征的生产要 素模型间空间关系， 否则将包含非关键特征的生产要 素作为一个整体进 行 几何模型的组装； 所述关键特征为使用者重点关注的生产要素的形状、 尺寸、 角度几何信 息； 所述非关键特 征为使用者相对不关注的几何信息； 步骤(3)、 构建零件级、 部件级、 设备级、 生产线级和车间级不同层级生产要素几何模型 之间的空间关系， 具体包括： (3.1)首先选定零件级模型Pi， 判定其他零件级模型Pj与Pi是否存在空间关系， 其 中i≠ j； 所述空 间关系， 包含 配合关系、 位置关系和连接关系， 若存在空 间关系， 将Pj与Pi关系表示 出来， 并将属于同一个部件的Pi构建为一个集合； (3.2)判断部件级模型Ci与其他部件级模型Cj是否空间关系， 所述空间关系为配合关 系、 位置关系或连接关系； 若存在空间关系， 将空间关系以符号形式表示， 并明确部件级模 型Ci所隶属于的设备模型； (3.3)构建设备级模型Mi之间的位置关系及机械连接关系， 并明确设备级模型Mi所属于 的生产线模型； (3.4)明确生产线模型之间的三维空间位置关系， 建立车间的三维坐标系O ‑XYZ， 基于 车间的三维坐标系将生产线位置进行坐标表示， 从而得到不同生产线之间的相对位置关 系； 步骤(4)、 根据零件级、 部件级、 设备级、 生产线级和车间级不同层级生产要素之间的空 间关系， 构建数字孪生几何模型组装顺序； 数字孪生几何模型的模型组装顺序采用从底层 到顶层的组装方式， 即从数字孪生零件级模型 ‑部件级模型 ‑设备级模 型‑生产线级模型 ‑车 间级模型逐层组装； 数字孪生几何模型 的模型组装采用串行组装和并行组装混合模式， 在 保证数字孪生几何模型的模型组装能够正确组装的同时， 提升数字孪生几何模型的模型组 装效率； 所述串行 组装方式为几何模型具有明确的先后顺序， 需依次完成几何模 型的组装； 所述并行组装方式为几何模型间无明确先后顺序， 能够同时进行不同几何模型 的组装； 几 何模型的组装顺序构建具体包括： (4.1)采用并行组装方式对(3.1)中构 建的集合 中零件级模型进行组装， 集合 内各零件 级模型根据构建的配合关系 、 位置关系或连接关系确定几何模型的组装顺序； (4.2)采用并行组装方式对不同设备级模型所包含的部件级模型进行组装， 组装顺序 根据步骤(3.2)构建的空间关系确定， 所述空间关系包括 位置关系 、 配合关系和连接关系； (4.3)根据生产线所包含的设备类型， 将设备级模型划分为不同集合， 不同集合之间的 组装过程采用并行组装方式， 设备级模型间的组装顺序根据步骤(3.3)构建的空间关系确 定； (4.4)根据步骤(3.4)确定的生产线级模型之间 的三维空间位置关系， 采用串行组装方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115351524 A 2式对生产线 级模型组装； 步骤(5)、 利用建模软件依据 步骤(1)划分的数字孪生车间模型层级、 步骤(2)选择需组 装的数字孪生车间几何模 型、 步骤(3)构建的零件级、 部件级、 设备级、 生产线级和车间级不 同层级生产要素几何模型之间的空间关系及步骤(4)确定的几何模型的组装顺序， 实现数 字孪生模型零件级 ‑部件级‑设备级‑生产线级 ‑车间级模 型的逐层 级组装， 得到组装后的数 字孪生车间几何模型； 步骤(6)、 根据步骤(5)组装后的数字孪生车间几何模型特征及实际服务需求， 确定步 骤(5)组装后模型 更新参数及模型 更新策略。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115351524 A 3