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一种适配器的数字孪生模型可视化方法

  • 国知局
  • 2024-11-19 09:44:01

本发明涉及可视化,尤其涉及一种适配器的数字孪生模型可视化方法。

背景技术:

1、作为导弹发射装置的关键组成部件,适配器的压缩应力应变特性、抗蠕变性等力学性能对导弹发射性能具有重要影响。因此,在适配器的设计和优化等研究过程中力学性能研究是不可缺少的一部分。而适配器数字孪生模型可以实现多尺度、多物理场耦合的虚拟建模和仿真分析。例如,结合适配器材料参数和载荷条件,可以精确预测其在发射过程中的应力、应变等力学响应。

2、但是,适配器数字孪生数据中包含了准确度较高的适配器全域应变性能数据,这些数据的数量较多,包含大量应变、应力等力学响应数据,如果不采用适当的方法进行处理,难以获知其内在规律,进而难以知晓适配器的性能状态,难以直观地反映适配器的整体物理状态,无法进行判断和决策。

3、因此,寻找一种既能够使适配器数据孪生模型附带物理状态信息以快速感知适配器的状态,又能够对适配器应变性能数据进行处理的方法,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提出了一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其能够根据实际场景需求合理调整适配器模型在屏幕上的显示尺寸,将数字孪生模型与实际的物理信息进行融合,提高数字孪生模型的可视化表达力。

2、本发明的技术方案是这样实现的:本发明提供了一种适配器的数字孪生模型可视化方法,包括以下步骤:

3、s1、设定适配器模型在屏幕上的目标成像尺寸;

4、s2、计算目标成像尺寸与待可视化适配器模型的实际物理宽度尺寸的比例,得到缩放比例因子,根据缩放比例因子对待可视化适配器模型进行等比例缩放,得到缩放后待可视化适配器模型,并测量缩放后待可视化适配器模型的表面积;

5、s3、根据缩放后待可视化适配器模型和待可视化适配器模型的表面积构建待可视化适配器模型的离散点云网格,并根据离散点云网格生成待可视化适配器模型的数字孪生模型;

6、s4、编写待可视化适配器模型的数字孪生模型的着色器进行数字孪生模型渲染,并将渲染后的数字孪生模型进行可视化展示。

7、在以上技术方案的基础上,优选的,步骤s3具体包括:

8、s31、根据待可视化适配器模型的顶点个数和表面积设置顶点密度;

9、s32、根据顶点密度构建缩放后待可视化适配器模型顶点的离散点云数据;

10、s33、连接离散点云数据对应的相邻顶点,形成三角形网格,并设置三角形网格的法线;

11、s34、将三角形网格导入三维场景中,得到待可视化适配器模型的数字孪生模型。

12、在以上技术方案的基础上,优选的,步骤s32具体包括:

13、根据顶点密度构建缩放后待可视化适配器模型的三维点云数据;

14、调整三维点云数据中顶点的分布,识别并剔除分布不规则的顶点和被遮挡的顶点,得到待可视化适配器模型顶点的离散点云数据。

15、在以上技术方案的基础上,优选的,步骤s4具体包括:

16、s41、提取离散点云网格中初始顶点坐标,并根据初始顶点坐标提取数字孪生模型的初始应变性能数据;

17、s42、根据初始应变性能数据获取不同载荷步的应变性能数据,并对应变性能数据进行处理,形成载荷应变性能数据序列;

18、s43、根据载荷应变性能数据序列对数字孪生模型的顶点进行应变信息指定;

19、s44、创建材质资源,通过材质资源将应变信息与数字孪生模型进行绑定,得到物理信息贴附的数字孪生模型;

20、s45、编写物理信息贴附的数字孪生模型的着色器,得到渲染后的数字孪生模型,并进行可视化展示。

21、在以上技术方案的基础上,优选的,所述对应变性能数据进行处理,具体包括:

22、将不同载荷步的应变性能数据输入至数据融合网络中进行数据融合,其中数据融合网络包括低保真度子网络、线性子网络和非线性子网络,所述低保真度子网络对不同载荷步的应变性能数据进行映射,所述线性子网络学习不同载荷步的应变性能数据间的线性关系,所述非线性子网络学习不同载荷步的应变性能数据间的非线性关系。

23、在以上技术方案的基础上,优选的,所述数据融合网络的结构为:

24、所述低保真度子网络包括4个128神经元的第一隐藏层和3个第一非线性激活函数,其中第一非线性激活函数位于两个第一隐藏层之间;

25、所述线性子网络包括3个128神经元的第二隐藏层;

26、所述非线性子网络包括4个128神经元的第三隐藏层和3个第二非线性激活函数,其中第二非线性激活函数位于两个第三隐藏层之间。

27、在以上技术方案的基础上,优选的,所述数据融合的过程具体包括:

28、将不同载荷步的应变性能数据输入至低保真度子网络,经过映射后得到低保真度输出数据;

29、将低保真度输出数据和低保真度子网络的输入形成4维向量,将4维向量并列输入线性子网络和非线性子网络;

30、将线性子网络和非线性子网络的输出进行加权求和,得到融合后应变性能数据。

31、在以上技术方案的基础上,优选的,步骤s43具体包括:

32、根据应变性能数据的值域设置色彩编码映射关系,将应变性能数据转换为对应的颜色值;

33、将颜色值按照载荷步有序地指定给三角形网格顶点,使每个顶点具有应变信息。

34、更进一步优选的,所述编写物理信息贴附的数字孪生模型的着色器包括编写物理信息贴附的数字孪生模型的顶点着色器和编写物理信息贴附的数字孪生模型的片元着色器,所述顶点着色器对编写物理信息贴附的数字孪生模型顶点数据进行变换处理,所述片元着色器插值计算像素信息,得到每个像素的颜色,其中顶点数据包括顶点的位置坐标、应变信息和法线向量。

35、在以上技术方案的基础上,优选的,所述变换处理包括几何变换、着色计算和光照计算。

36、本发明的数字孪生模型可视化方法相对于现有技术具有以下有益效果:

37、(1)通过根据实际场景需求合理调整适配器模型在屏幕上的显示尺寸,利用点云网格捕捉物理对象细节,将数字孪生模型与实际的物理信息进行融合,并通过着色器渲染提高可视化效果,提高数字孪生模型的可视化表达力;

38、(2)通过数据融合网络实现了不同载荷步应变数据的有效融合与整合,充分挖掘应变数据的线性和非线性特征,生成了更加完整和准确的应变性能数据序列,能够更好地捕捉不同载荷步的应变性能数据之间的复杂关系,增强对不同载荷条件下应变性能数据的建模和预测能力。

技术特征:

1.一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于:包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,步骤s3具体包括:

3.如权利要求2所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,步骤s32具体包括:

4.如权利要求1所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,步骤s4具体包括:

5.如权利要求4所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,所述对应变性能数据进行处理,具体包括:

6.如权利要求5所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,所述数据融合网络的结构为:

7.如权利要求6所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,所述数据融合的过程具体包括:

8.如权利要求4所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,步骤s43具体包括:

9.如权利要求4所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,所述编写物理信息贴附的数字孪生模型的着色器包括编写物理信息贴附的数字孪生模型的顶点着色器和编写物理信息贴附的数字孪生模型的片元着色器,所述顶点着色器对编写物理信息贴附的数字孪生模型顶点数据进行变换处理,所述片元着色器插值计算像素信息,得到每个像素的颜色,其中顶点数据包括顶点的位置坐标、应变信息和法线向量。

10.如权利要求9所述的一种适配器的数字孪生模型可视化方法,其特征在于,所述变换处理包括几何变换、着色计算和光照计算。

技术总结本发明提出了一种适配器的数字孪生模型可视化方法,属于可视化领域,包括:S1、设定适配器模型在屏幕上的目标成像尺寸;S2、计算目标成像尺寸与待可视化适配器模型的实际物理宽度尺寸的比例,得到缩放比例因子,根据缩放比例因子对待可视化适配器模型进行等比例缩放,得到缩放后待可视化适配器模型,并测量缩放后待可视化适配器模型的表面积;S3、构建待可视化适配器模型的离散点云网格,并根据离散点云网格生成待可视化适配器模型的数字孪生模型;S4、编写待可视化适配器模型的数字孪生模型的着色器进行数字孪生模型渲染,并将渲染后的数字孪生模型进行可视化展示。本申请利用点云网格捕捉物理对象细节,将数字孪生模型与实际的物理信息进行融合,并通过着色器渲染提高可视化效果,提高数字孪生模型的可视化表达力。技术研发人员:周奇,龙田,胡杰翔,罗舒杨,黄旭丰,权德森威,罗荣敏,吴金红,李保平,金正龙受保护的技术使用者:华中科技大学技术研发日:技术公布日:2024/11/14

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