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申请/专利权人：北京天玛智控科技股份有限公司;北京煤科天玛自动化科技有限公司

摘要：本申请提出一种基于数字孪生技术的支架仿真方法，其中，方法包括：构建支架的数字孪生模型，监听对所述支架的控制指令，向所述数字孪生模型输入所述控制指令，以获取输出的所述支架的姿态数据，并根据所述姿态数据展示所述支架响应于所述控制指令后所处的姿态。该方法能够通过与真实世界支架映射对应的支架数字孪生模型输出支架姿态数据，对支架的姿态动作进行直观清晰地展示。

主权项：1.一种基于数字孪生技术的支架仿真方法，其特征在于，包括：构建支架的数字孪生模型；监听对所述支架的控制指令；向所述数字孪生模型输入所述控制指令，以获取输出的所述支架的姿态数据；根据所述姿态数据展示所述支架响应于所述控制指令后所处的姿态；其中，所述支架为两柱掩护式液压支架，所述支架的运动主体部分由底座、前连杆、后连杆、掩护梁、顶梁及立柱和平衡千斤顶组成，所述支架从底座到顶梁有三个运动传递环，所述平衡千斤顶和所述立柱分属两个不同的运动传递环，所述构建支架的数字孪生模型，包括：获取根据所述支架的结构信息所建立的抽象杆系模型；根据所述抽象杆系模型中的结构参数，构建所述数字孪生模型，其中，所述结构参数具体包括长度、倾角、前连杆、后连杆、立柱、平衡杆、掩护梁与水平面夹角，立柱油缸长度，平衡油缸长度，底座，底座前后销轴，立柱销轴，前后连杆，前后连杆与掩护梁销轴，掩护梁，平衡油缸与掩护梁销轴，掩护梁与顶梁销轴，立柱与顶梁销轴，顶梁中的至少一种；利用Powell优化算法解析所述孪生模型中的参数；所述根据所述抽象杆系模型中的结构参数，构建数字孪生模型，包括：根据所述抽象杆系模型中的结构参数，建立矢量环方程组；对所述矢量环方程组进行推导得到所述孪生模型的模型方程；矢量环包括四连杆矢量环、平衡油缸与顶梁掩护梁矢量环、含立柱在内的支架整体结构矢量环，所述矢量环方程组表示为：RAB+RBD＝RAC+RCDREG+RGF＝REFRKA+RAC+RCG+RGI＝RKI其中，RXY表示点X到点Y的矢量，A为底座后销轴与后连杆的连接点，B为底座前销轴与前连杆的连接点，C为后连杆、与后连杆连接的掩护梁销轴的连接点，D为前连杆、与前连杆连接的掩护梁销轴的连接点，E为与平衡油缸连接的掩护梁销轴、平衡油缸的连接点，F为平衡油缸、与平衡油缸连接的顶梁销轴的连接点，G为与掩护梁连接的顶梁销轴、与顶梁连接的顶梁销轴的连接点，I为立柱油缸、与立柱油缸连接的顶梁销轴的连接点，K为立柱销轴与平衡油缸的连接点；所述孪生模型的模型方程表示为： H＝S1sinθ10+L5+L17cosθ13其中， LXY表示点X到点Y的长度，H表示支架高度，θ2为后连杆与水平面夹角，θ3为前连杆与水平面夹角，θ7为平衡杆与水平面夹角，θ10为立柱与水平面夹角，θ12为掩护梁与水平面夹角，S1为立柱油缸长度，S2为平衡油缸长度，L5为立柱销轴长度，L17为与立柱连接的顶梁销轴的长度，L1表示底座前销轴与底座后销轴之间的底座的长度，L2表示底座前销轴与立柱销轴之间的底座的长度，L3表示底座后销轴长度，L4底座前销轴长度，L8表示与后连杆连接的掩护梁销轴的长度，L9表示与前连杆连接的掩护梁销轴的长度，L10表示与后连杆连接的掩护梁销轴、与前连杆连接的掩护梁销轴之间的掩护梁的长度，L11表示与前连杆连接的掩护梁销轴、与平衡油缸连接的掩护梁销轴之间的掩护梁的长度，L12表示与平衡油缸连接的掩护梁销轴的长度，L13表示与平衡油缸连接的掩护梁销轴、与掩护梁连接的顶梁销轴之间的掩护梁的长度，L14表示与掩护梁连接的顶梁销轴的长度，L15表示与顶梁连接的顶梁销轴的长度，L16表示与平衡油缸连接的顶梁销轴的长度，L18表示与顶梁连接的顶梁销轴、与平衡油缸连接的顶梁销轴之间的顶梁的长度，L19表示与平衡油缸连接的顶梁销轴、与立柱油缸连接的顶梁销轴之间的顶梁的长度；所述根据所述姿态数据展示所述支架响应于所述控制指令后所处的姿态，包括：建立所述支架的三维模型；将所述三维模型与所述数字孪生模型进行绑定映射；将所述三维模型导入至三维引擎；将所述姿态数据输入到所述三维引擎中以展示所述支架响应于所述控制指令后所处的姿态；所述建立所述支架的三维模型，包括：确定所述支架的各个部件之间的父子节点关系；基于所述父子节点关系，建立所述三维模型；所述建立所述支架的三维模型，还包括：确定各个关键旋转中心点位，以使所述支架的三维模型的构件进行旋转操作，其中，所述关键旋转中心点位包括护帮旋转中心、护帮千斤顶旋转中心、顶梁旋转中心、平衡千斤顶旋转中心、掩护梁旋转中心、后连杆旋转中心、前连杆旋转中心和立柱旋转中心；所述将所述三维模型导入至三维引擎，包括：在三维引擎中，对所述三维模型进行附着贴图，烘焙灯光渲染，得到展示支架。

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