(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010732265.6
(22)申请日 2020.07.27
(71)申请人 清华大学
地址 100084 北京市海淀区清华园
(72)发明人 田凌 郑孟蕾 代菁洲 刘思超
(74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事
务所(普通合伙) 11201
代理人 石茵汀
(51)Int.Cl.
G06F 30/20(2020.01)
G06F 16/51(2019.01)
(54)发明名称
层建模方法
(57)摘要
本申请公开了一种基于图数据库的机械产
品数字孪生模型分层建模方法，包括以下步骤：
基于待建模的机械产品确定数字孪生模型所包
括的产品特征范围及各装配层级间的结构与属
性关系；在预设的图数据库中创建机械产品各子
装配体或零部件节点，并根据装配结构建立节点
间关系；创建机械产品的各类特征节点或属性，
并和相关子装配体或零部件建立关系；在所创建
的节点或属性中存储各类特征信息，或结合外部
资源对非结构化信息处理后进行存储；对所建立
的数字孪生模型进行后处理，以完成基于图数据
库的机械产品数字孪生模型建模。该方法灵活性
强，具有通用性，易于实现和部署，大大提升了机
械产品数字孪生模型的建模效率和模型质量。权利要求书2页 说明书8页 附图5页CN 111881578 A 2020.11.03
C N 111881578
A
1.一种基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于待建模的机械产品确定数字孪生模型所包括的产品特征范围及各装配层级间的结构与属性关系；
在预设的图数据库中创建所述机械产品各子装配体或零部件节点，并根据装配结构建立节点间关系；
创建所述机械产品的各类特征节点或属性，并和相关子装配体或零部件建立关系；
在所创建的节点或属性中存储各类特征信息，或结合外部资源对非结构化信息处理后进行存储；以及
对所建立的数字孪生模型进行后处理，以完成基于图数据库的机械产品数字孪生模型建模。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待建模的机械产品包括由单个零部件构成的机械产品或由多个零部件或子装配体构成的机械产品，所述数字孪生模型所包括的产品特征范围包括二维图纸、三维图纸、材料属性、仿真模型、仿真数据、测试数据、工况数据和运维数据，且各装配层级间的结构与属性关系包括子装配体或零部件间的组成关系、连接关系和配合关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图数据库为应用图形理论存储实体之间关系信息的非关系型数据库。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产品各类特征根据内部是否存在可结构化的逻辑、外部是否存在公共复用的需求在所述图数据库中创建为节点或属性，并与对应机械产品、子装配体或零部件创建关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，产品特征信息的存储位置包括机械产品、子装配体或零部件节点、属性节点或关系属性，且非结构化信息处理方法包括转化为结构化信息、压缩或外部存储后以统一资源定位符形式存储。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所建立的数字孪生模型进行后处理，包括：
二次开发图数据库相关接口、开发数字孪生模型可视化界面、开发机械产品数字孪生模型系统。
7.一种基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于基于待建模的机械产品确定数字孪生模型所包括的产品特征范围及各装配层级间的结构与属性关系；
建立模块，用于在预设的图数据库中创建所述机械产品各子装配体或零部件节点，并根据装配结构建立节点间关系；
创建模块，用于创建所述机械产品的各类特征节点或属性，并和相关子装配体或零部件建立关系；
存储模块，用于在所创建的节点或属性中存储各类特征信息，或结合外部资源对非结构化信息处理后进行存储；以及
建模模块，用于对所建立的数字孪生模型进行后处理，以完成基于图数据库的机械产品数字孪生模型建模。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述待建模的机械产品包括由单个零部件构成的机械产品或由多个零部件或子装配体构成的机械产品，所述数字孪生模型所包括的产品特征范围包括二维图纸、三维图纸、材料属性、仿真模型、仿真数据、测试数据、工况数据和运维数据，且各装配层级间的结构与属性关系包括子装配体或零部件间的组成关系、连接关系和配合关系。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-6任一项所述的基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-6任一项所述的基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模方法。
基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模方法
技术领域
[0001]本申请涉及先进制造技术智能化信息技术领域，特别涉及一种基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模方法。
背景技术
[0002]随着新一代信息与通信技术的发展和制造企业自动化、数字化水平的提升，机械产品在设计、制造、运行与维护过程中可获取的数据类型和数据量与日俱增，一方面传统机械产品研发生产时产生的大量数据包括设计图纸、物料信息、工艺资料等被转化为计算机可存储并具备利用价值的数字资源，另一方面产生了大量新的数据，包括仿真计算数据、工艺测试数据、运行工况数据等。这些数据
信息密度大、利用价值高，在产品研发制造的各个阶段都具有广阔的应用前景。
[0003]近年来，数字孪生技术被认为是解决产品多源异构数据动态集成、实现产品信息物理深度融合的核心关键技术，得到了国内外学者和业界日益广泛的重视。国内的工四100术语编写组将其定义为：数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
[0004]然而，目前对机械产品数字孪生建模方法的研究较少，尚缺乏针对复杂机械产品的数字孪生模型建模手段，一定程度上限制了数字孪生技术在机械产品设计和制造技术智能化信息领域的应用，有待解决。
[0005]申请内容
[0006]本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007]为此，本申请的第一目的在于提出一种基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模方法，有利于处理大量复杂、互连接、低结构化的数据，并能够提供大规模可扩展性，具有良好的分布式存储和分析性能。
[0008]本申请的第二个目的在于提出一种基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模装置。
[0009]本申请的第三个目的在于提出一种电子设备。
[0010]本申请的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
[0011]为达到上述目的，本申请第一方面实施例提供一种基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模方法，包括以下步骤：
[0012]基于待建模的机械产品确定数字孪生模型所包括的产品特征范围及各装配层级间的结构与属性关系；
[0013]在预设的图数据库中创建所述机械产品各子装配体或零部件节点，并根据装配结构建立节点间关系；
[0014]创建所述机械产品的各类特征节点或属性，并和相关子装配体或零部件建立关系；
[0015]在所创建的节点或属性中存储各类特征信息，或结合外部资源对非结构化信息处理后进行存储；以及
[0016]对所建立的数字孪生模型进行后处理，以完成基于图数据库的机械产品数字孪生模型建模。
[0017]另外，根据本申请上述实施例的基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0018]可选地，所述待建模的机械产品包括由单个零部件构成的机械产品或由多个零部件或子装配体构成的机械产品，所述数字孪生模型所包括的产品特征范围包括二维图纸、三维图纸、材料属性、仿真模型、仿真数据、测试数据、工况数据和运维数据，且各装配层级间的结构与属性关系包括子装配体或零部件间的组成关系、连接关系和配合关系。[0019]可选地，所述图数据库为应用图形理论存储实体之间关系信息的非关系型数据库。
[0020]可选地，所述产品各类特征根据内部是否存在可结构化的逻辑、外部是否存在公共复用的需求在所述图数据库中创建为节点或属性，并与对应机械产品、子装配体或零部件创建关系。
[0021]可选地，产品特征信息的存储位置包括机械产品、子装配体或零部件节点、属性节点或关系属性，且非结构化信息处理方法包括转化为结构化信息、压缩或外部存储后以统一资源定位符形式存储。
[0022]可选地，所述对所建立的数字孪生模型进行后处理，包括：
[0023]二次开发图数据库相关接口、开发数字孪生模型可视化界面、开发机械产品数字孪生模型系统。
[0024]为达到上述目的，本申请第二方面实施例提供一种基于图数据库的机械产品数字孪生模型分层建模装置，包括：
[0025]确定模块，用于基于待建模的机械产品确定数字孪生模型所包括的产品特征范围及各装配层级间的结构与属性关系；
[0026]建立模块，用于在预设的图数据库中创建所述机械产品各子装配体或零部件节点，并根据装配结构建立节点间关系；
[0027]创建模块，用于创建所述机械产品的各类特征节点或属性，并和相关子装配体或零部件建立关系；
[0028]存储模块，用于在所创建的节点或属性中存储各类特征信息，或结合外部资源对非结构化信息处理后进行存储；以及
[0029]建模模块，用于对所建立的数字孪生模型进行后处理，以完成基于图数据库的机械产品数字孪生模型建模。
[0030]可选地，所述待建模的机械产品包括由单个零部件构成的机械产品或由多个零部件或子装配体构成的机械产品，所述数字孪生模型所包括的产品特征范围包括二维图纸、三维图纸、材料属性、仿
真模型、仿真数据、测试数据、工况数据和运维数据，且各装配层级间的结构与属性关系包括子装配体或零部件间的组成关系、连接关系和配合关系。[0031]为达到上述目的，本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至
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