[发明专利]数字孪生模型的渲染方法、视锥体剔除方法及系统

说明书

本发明涉及一种断路器生产线数字孪生模型的渲染方法、视锥体剔除方法及系统，将断路器和生产设备的孪生模型剖分为多个子模型，每个所述子模型含相等数量三角面片；构建每个所述子模型的子模型包围体；在CPU为通用图形处理器配置多个线程；利用每个所述线程对视锥体数据与每个所述子模型包围体进行相交计算，得到与视锥体范围具有相交部分的所述子模型包围体，并剔除与视锥体范围无相交部分的所述子模型包围体对应的所述子模型。通过采用视锥体细粒度剔除方法，可以有效剔除视锥体之外的模型部分，减轻了后续渲染流程中的模型数据量，减轻了CPU和通用图形处理器的渲染负担，提高了后续断路器生产线的渲染效率。

技术领域

本发明涉及数字孪生模型渲染领域，特别是涉及一种断路器生产线数字孪生模型的渲染方法、视锥体剔除方法及系统。

背景技术

数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体增加或扩展新的能力，从而促进物理空间与虚拟空间交互迭代、虚实融合，便于产品设计、生产、运维等过程的数字化和信息化。目前数字孪生技术已广泛应用于制造业，例如用于断路器生产制造中，企业利用断路器数字孪生系统进行断路器生产线场景的模型仿真、数据分析和行为预测，有益于实现对断路器生产线实体的优化控制和精准管控。

断路器生产线数字孪生模型以数字化方式为断路器生产线构建虚拟模型，用来反映断路器生产过程的真实运动和行为特征。对断路器生产线数字孪生模型进行实时渲染，实时、动态生成定制化空间、模型和场景，是构建断路器生产线数字孪生系统的关键环节。因此，模型渲染速度和效率对于断路器生产线数字孪生系统性能有较大影响。

现有的断路器生产线数字孪生模型渲染方法中，渲染工作主要由图形渲染方案完成，为了提高运行速度，一般需要对断路器生产线的孪生模型进行视锥体剔除操作，即将可视场景之外的模型剔除，减少需要进行渲染的模型数量，进而提高可视场景内模型的运行效率。当数字孪生场景复杂、模型数据量较大时，现有技术方案容易出现以下不足，亟待改进：

现有的视锥体剔除主要采取粗粒度的方式进行，视锥体剔除操作无法完全剔除在视锥体外部的模型，导致这部分理应被剔除的模型仍然会进入后续的渲染流程，加剧CPU和GPU的渲染负担，降低后续渲染效率。针对以上问题，本发明提出一种断路器生产线数字孪生模型的渲染方法、视锥体剔除方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种断路器生产线数字孪生模型的渲染方法、视锥体剔除方法及系统，采用细粒度视锥体剔除算法对现有粗粒度剔除方法进行优化，提高剔除精度，减少后续渲染流程所需渲染模型的数量，提高渲染效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种断路器生产线数字孪生模型的视锥体剔除方法，所述方法包括：

将断路器和生产设备的孪生模型剖分为多个子模型，每个所述子模型含相等数量三角面片；

构建每个所述子模型的子模型包围体；

在CPU为通用图形处理器配置多个线程；

利用每个所述线程对视锥体数据与每个所述子模型包围体进行相交计算，得到与视锥体范围具有相交部分的所述子模型包围体，并剔除与视锥体范围无相交部分的所述子模型包围体对应的所述子模型。

本发明还提供一种断路器生产线数字孪生模型的视锥体剔除系统，所述系统包括：

子模型获取模块，用于将断路器和生产设备的孪生模型剖分为多个子模型，每个所述子模型含相等数量三角面片；

子模型包围体获取模块，用于构建每个所述子模型的子模型包围体；

线程配置模块，用于在CPU为通用图形处理器配置多个线程；