【场景】:
终于要毕业了,从一开始都不知道数字孪生是什么,在没有老师和师兄师姐铺路的情况下,一点点看论文,复现论文,找创新点,真的太苦了。这里将我这三年在数字孪生的研究简单记录、分享一下,希望能帮到某些人,水平有限,不喜勿喷。
我所了解到的,现有数字孪生的主流实现方法大概有这么几种:基于unity的、基于Ansys的twin builder、基于AutomationML的以及factory io等。然后介绍一下我的研究课题,是基于AutomationML多模型融合驱动的数字孪生构建方法,然后主要流程为:
1.利用AutomationML来描述物体,包括几何模型、行为模型等,在这基础上本人利用automationML的接口实现对数据模型(数据采集方案、数据驱动几何模型规则和数据存储方法)、算法模型(python算法或dll文件)的支持,同时支持数据驱动几何模型。
2.然后开发相应程序解析aml文档,实现数字孪生体的构建。
【解决】:
大概讲一下我的实现方法,然后我把我的程序项目开源出来。
1.先是对一个生产过程进行分析建模,抽离出几何模型、数据模型、要仿真的算法、行为模型等,记录到AutomationML文件中;
2.数据采集我采用opc ua协议,数据存储用mysql数据库,几何模型采用blender建模得到的collada格式文件,算法模型是通过ansys仿真后利用机器学习训练得到pickle文件以及机理公式分析包装的dll,前端通过three.js(如果想做pc端,可以用Open Inventor试试)实现数据自动驱动几何模型运动。
3.利用开发的automationML解析程序,将aml文件进行解析,最后自动运行系统,实现数据采集、前端展示、仿真推演等。
下面是我的程序demo(部分功能还未完成,大体流程差不多了),然后aml是我做除尘系统建立的,可以参考我的(垃圾)论文:
https://gitee.com/chen_chongpo/data-twin.git
【展望】:
算法模型要是ansys的fmu文件支持python解析的话,就可以直接把仿真过程应用起来了
可以利用算法模型,实现对设备的控制逻辑
【参考】:
这里列几篇数字孪生方向上对我帮助特别大、容易快速入门、复现的论文:
Wang Y , Tao F , Zhang M , et al. Digital twin enhanced fault prediction for the autoclave with insufficient data[J]. Journal of Manufacturing Systems, 2021, 60(1):350-359.
陶飞, 张萌, 程江峰,等.数字孪生车间——一种未来车间运行新模式[J]. 计算机集成制造系统, 2017, 23(1):9.
朱睿. 数字孪生驱动的螺线管装配生产线运维系统设计与研究[D].东南大学,2019
庞宇.行星齿轮箱数字孪生体动力学仿真与故障诊断研究[D].中北大学,2020
丁永效. 服装生产线数字孪生的模型与系统实现[D].东华大学,2022.
宋庭新, 李轲. 基于OPC UA的智能制造车间数据通信技术及应用[J]. 中国机械工程, 2020, 31(14):7.