(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 20221094374 4.1 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 吴海波　陈江　李全峰　张艺潇　 李勇　李东泽　李万　 (74)专利代理 机构 昆明人从众知识产权代理有 限公司 5 3204 专利代理师 陈波 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06Q 50/04(2012.01) H04L 67/01(2022.01) (54)发明名称 基于OPC UA协议的数字孪生车间虚实同步 运行方法、 系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于OPCUA协议的数字孪 生车间虚实同步运行方法、 系统， 包括： 依据物理 车间建立的各要素孪生模型构成虚拟车间； 建立 物理车间与虚拟车间的数据传输通道， 实现同步 运行。 本发 明可以使用虚拟车间进行实时映射物 理车间， 提高了车间生产过程全 方位的可视化水 平， 通过虚拟车间可以直观透明地了解制造车间 的整体运行情况； 内外部结合搭建OPCUA服务器 能够快速实现数据采集和传输， 有效提升数据传 输实时性， 使虚拟车间加工过程更加准确， 并将 物理车间采集到的生产加工信息实时可视化， 从 而对车间生产管理进行有效把控。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115408828 A 2022.11.29 CN 115408828 A 1.一种基于OPC  UA协议的数字 孪生车间虚实同步 运行方法， 其特 征在于： 包括： 依据物理车间建立的各要素孪生模型构成虚拟车间； 建立物理车间与虚拟车间的数据传输通道， 实现同步 运行。 2.根据权利要求1所述的基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行方法， 其特征 在于： 所述要素孪生模型的建立， 至少包括： 根据物理车间要素的几何属性， 利用三维建模软件进行几何属性建模， 获得几何模型； 获取要素的物理属性， 在数字空间中基于几何模型对物理属性进行建模。 3.根据权利要求2所述的基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行方法， 其特征 在于： 所述要素孪生模型的建立， 还 包括： 获取要素的运动逻辑属性， 在数字空间中进行建模； 和/或 获取要素的行为属性， 在数字空间构建通讯接口、 连接脚本、 动作脚本 。 4.根据权利要求1所述的基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行方法， 其特征 在于： 所述 通讯接口至少包括虚实信号接口； 所述虚实信号接口包括状态数据接口、 关节驱动数据接口、 触发动作信号接口及末端 执行器接口； 实现物理车间数据实时传输到虚拟车间， 实现各要素孪生模型间的交互和联 动。 5.根据权利要求4所述的基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行方法， 其特征 在于： 所述通讯接口还包括孪生模型间信号接口， 所述孪生模型间信号接口包括附加 性连 接接口、 动作信号连接 接口及执 行信号连接 接口。 6.根据权利要求1所述的基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行方法， 其特征 在于： 所述建立物理车间与虚拟车间的数据传输通道， 实现同步 运行， 包括： 建立外部OPC UA服务器、 嵌入式OPC  UA服务器， 作为数据采集端和数据传输的发送端； 在虚拟车间构 建OPC UA客户端， 作为数据传输的接收端， 形成数据OPC  UA服务器 ‑客户 端的数据传输通道； 在OPC UA服务器 ‑客户端的数据传输通道下， 将物理车间采集的数据与孪生模型所对 应的变量进行绑定， 虚拟车间和物理车间保持一致的初始状态， 物理车间启动运行时， OPC   UA服务器依据获取的物理车间运行时的数据变化作为采集和传输的信号， 实现数据的采集 和传输， 以实时数据驱动虚拟车间和物理车间同步 运行。 7.根据权利要求6所述的基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行方法， 其特征 在于： 所述外 部OPC UA服务器的优先级高于嵌入式OPC  UA服务器。 8.根据权利要求6所述的基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行方法， 其特征 在于： 所述外部OPC  UA服务器的构建指在电脑或物理车间工控机中构建OPC  UA服务器； 如 果通过电脑中构建OPC  UA服务器， 则构建了 OPC UA服务器的电脑再通过以太网接口连接物 理车间的以太网交换机， 实现对物理车间数据的采集； 如果通过物理车间工控机中构建OP C  UA服务器， 则通过构建了OPC  UA服务器的工控机实现对物理车间数据的采集。 9.根据权利要求6所述的基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行方法， 其特征 在于： 所述 嵌入式OP C UA服务器的搭建指， 将OPC  UA服务器写入开发板中， 依据与开发板连 接的物理车间感知模块设备 的数据通讯协议， 在开发板中编写协议转换指令， 将数据通讯 协议转换为OPC  UA协议， 然后将开发板连接到物理车间感知模块设备， 通过开发板中的权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408828 A 2WIFI功能模块将采集并转换为OPC  UA协议的数据传输 到虚拟车间。 10.一种基于OPC  UA协议的数字孪生车间虚实同步运行系统， 其特征在于： 包括物 理车 间、 数据层、 虚拟车间； 物理车间包 含感知模块、 实体设备模块； 数据层， 用于建立物理车间与虚拟车间的数据传输通道， 实现同步 运行； 虚拟车间为依据物理车间建立的各要素孪生模型的集 合。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408828 A 3