[发明专利]基于数字孪生技术的智慧教学方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开的一种基于数字孪生技术的智慧教学方法、系统及存储介质，包括：采集实训教学设备实体数据信息，根据实体数据信息生成实训教学设备的点云数据，通过点云数据进行三维重建生成实训教学设备的三维重建模型；将实训教学设备的三维重建模型建立数字孪生体模型，根据数字孪生体模型构建虚拟交互场景；目标用户通过交互终端进行实训学习，获取目标用户在实训过程中的操作学习信息，根据操作学习信息评价目标用户的实训学习状况；根据目标用户的实训学习状况制定适应性实训教学计划，通过周期性考核制度对适应性实训教学计划进行更新修正。本发明通过数字孪生融合实训教学过程，提高了实训效率，同时有效解决培训效率低、危险系数高等问题。

技术领域

本发明涉及数字孪生技术领域，更具体的，涉及一种基于数字孪生技术的智慧教学方法、系统及存储介质。

背景技术

随着招生规模扩大，学生实训需求和实训资源短缺的矛盾日益突出，而虚拟仿真实训教学平台的高效、便利和高复用性，可有效缓解实训资源紧张困境，降低实训教学成本，加快职业人才的培养速度。虚拟仿真实训教学通过仿真模拟、沉浸式体验，为教学提供了沉浸式学习环境和自由灵活的教学方式，相比单一媒体的教学方式以及复合型的多媒体教学方式的教学效率来说会更高，解决传统实训“高投入、高耗材、高危险、难实施、难观摩”的难题，实现学习经验即工作经验，给学生创造充分动手实践、反复实践机会，调动学习积极性，保障教学质量。

数字孪生是将物理空间中的人、事、物完全映射到虚拟空间，建立虚拟世界与实体物理世界的连接，并对物理空间的各类设备系统进行实时优化。构建物理空间与虚拟空间的虚实交融、同生共存，是可智能操控的映射关系。因此通过数字孪生技术实现实训教学及考核任务，实现实训环境的虚拟再现，学生沉浸式现场实训学习有效解决培训效率低、成本高、安全风险性高、技术文件难以整合等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于数字孪生技术的智慧教学方法、系统及存储介质。

本发明第一方面提供了一种基于数字孪生技术的智慧教学方法，包括：

采集实训教学设备实体数据信息，根据所述实体数据信息生成实训教学设备的点云数据，通过所述点云数据进行三维重建生成实训教学设备的三维重建模型；

根据所述实训教学设备的三维重建模型建立数字孪生体模型，根据数字孪生体模型构建虚拟交互场景；

目标用户通过交互终端进行实训学习，获取目标用户在实训过程中的操作学习信息，根据所述操作学习信息评价目标用户的实训学习状况；

根据目标用户的实训学习状况制定适应性实训教学计划，同时，通过周期性考核制度对适应性实训教学计划进行更新修正。

本方案中，根据所述实训教学设备的三维重建模型建立数字孪生体模型，具体为：

通过机器视觉设备获取实训教学设备的多角度图像信息，根据所述多角度图像信息获取点云数据，对点云数据进行预处理，获取实训教学设备的实体尺寸信息及装配信息；

通过点云数据进行三维重建，根据所述实体尺寸信息及装配信息将点云数据进行配准及连接，生成实训教学设备的三维重建模型；

将实训教育设备的实体材料属性、机电对象属性及运动约束条件赋予所述三维重建模型，构建实训教学设备的数字孪生体模型；

判断实训教学设备的数字孪生体模型与实训教学设备实体的运动匹配度是否处于预设运动匹配度阈值范围内；

若不处于，则证明实训教学设备实体的运动与数字孪生体模型存在不匹配现象，则对数字孪生体模型进行优化。

本方案中，所述的目标用户通过交互终端进行实训学习，具体为：

通过通讯接口建立数字孪生体模型与实训教学设备实体的连接及映射关系，实现数字孪生体模型的数据传输；