[发明专利]一种基于3D数字化模型的产品组件故障可视化方法

权利要求书

1.一种基于3D数字化模型的产品组件故障可视化方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：产品三维模型转化

首先需要将不规则的三维物理模型转化为规则的三维线框模型，即应用最小包容原则，用长、宽、高分别为L_ε、W_ε、H_ε的长方体线框来表示一个物理单元，线框的大小用(L_ε,W_ε,H_ε)表示；

步骤二：单元级故障信息可视化设计

包括故障可视化属性析取，故障特性可视化设计；

(1)故障可视化属性析取；从故障的信息空间中选择可表征故障特点的、且能在信息空间中表示的关键属性，即对故障的原始信息空间进行析取，以降低数据维度和干扰，从而得到可视化数据集；这里主要针对故障影响的严酷度类别和故障发生概率这两个特性进行可视化设计；

(2)故障特性可视化设计；在故障可视化模型中，用一个球表示一个故障；

①严酷度类别：以球体的不同的颜色来区分不同的严酷度类别，自左往右分别代表严酷度类别：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以及Ⅳ，用警示的颜色代表造成严重性后果的故障，以提醒工作人员注意；

②故障发生概率：故障的发生概率用球体的半径大小来表示，半径越大表示故障的发生概率越大；

③球心坐标：对于长方体ε中任一故障根据长方体的长、宽、高及故障的球体半径用产生随机数的方式得到球心坐标；应保证球体不能超出长方体区域，以及球体之间不相交；

步骤三：组件级故障信息可视化设计

(1)可视化数据获取；组件级故障包括两类，固有故障和涌现故障，分别获取它们的严酷度类别和发生概率等级；

①严酷度类别；对于组件级产品的涌现故障，其严酷度类别已在故障分析时给定，记为其中表示涌现故障的数量；对于组件级产品的固有故障，通过其故障原因的严酷度类别来确定，定义其为所有故障原因的严酷度类别的最大值；

②发生概率等级；利用故障逻辑计算公式，计算得到对应组件级产品s各个固有故障的发生概率；而涌现故障的发生概率在故障逻辑模型构建时已经给定，记为其中表示涌现故障的数量；

将故障发生概率分为5个等级，概率从大到小依次为：A、B、C、D、E或者5、4、3、2、1；

(2)可视化数据；利用风险矩阵法，将组件级产品各个故障在风险矩阵中表示出来，进一步地，综合严酷度类别和故障发生概率等级，将故障的危害度划分为B_s个等级，记为且组件级产品的危害度H_s即为所有故障危害度的最大值；同样，以不同颜色来区分不同的危害度类别；

步骤四：基于可视化模型的故障监控过程；

(1)层级关系网构建；对故障的层级关系进行可视化，通过以下步骤将产品模型转化为层级关系网络：

1)用小圆圈表示一个故障点，按照层次排列，并从上到下逐层对小圆圈进行编号；

2)取故障点的可视化模型中的颜色对小圆圈进行着色；

3)按照故障传递关系连接层级网络中的节点；

(2)层级关系网聚焦与动态过滤；假设选定某个节点聚焦，此时需要将与该聚焦节点无关的同层故障节点及下一层故障节点过滤，仅保留导致聚焦节点故障发生的故障节点；

(3)转换为三维故障模型，层级关系网及基于三维的故障模型之间应相互切换查看，以便设计师更好地分析故障原因。