[发明专利]一种基于数据驱动的普洱茶生产原料运动仿真方法

说明书

本发明一种基于数据驱动的普洱茶生产原料运动仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：获取普洱茶产线加工过程数据；把条索状的原料茶叶片作为粒子；初始化粒子属性；计算茶叶粒子的密度，并进行粒子范围划分、确定边界层粒子和更新边界层粒子；计算粒子压力和粘滞力；根据计算的压力和粘滞力，得到粒子加速度；根据计算的粒子加速度，计算粒子位置和速度；对粒子表面进行构建，并进行渲染；返回粒子密度迭代计算，得到模拟流体粒子运动效果，即普洱茶生产原料运动仿真。本发明把条索状的原料茶叶片当作粒子，通过粒子的流体仿真进行茶原料在产线输送设备上的运动形态的仿真，区别于现有普洱茶产线的仿真，仿真效果更真实。

技术领域

本发明涉及普洱茶智能制造技术领域，具体涉及一种基于数据驱动的普洱茶生产原料运动仿真方法。

背景技术

计算机图形学拥有丰厚的科学理论基础，伴随着计算机动画使用技术的快速更新，计算机动画成为了计算机图形学科研领域的重要分支，与建模、渲染技术合称为计算机图形学中并驾前行的三驾马车。在计算机动画中，仿真模拟自然界中的运动物体需要考虑许多因素，其中最重要的是找到准确描述物体在自然界运动的物理定律。而计算机动画基于物理定律仿真模拟的客观物体运动的优势在于其可以正确反映现实世界物体运动的规律，并能够达到使用者对真实感方面的需求。

目前基于物理流体动画的研究，主要集中于单一的流体模拟，比如标准条件下的空气、水、火焰、烟雾，但与此形成鲜明对比的是，在工业生产过程中，存在多种多样的流体需要模拟计算，不再局限于单一的流体模拟，也就是说，普遍存在的是多样化的流体模拟需求，而单一的流体模拟只是满足一定条件下的特殊存在。

普洱茶柔性智能制造产线是复杂的生产系统，在数字孪生仿真中，有多样化的流体模拟需求，但是现在还未有多样化的流体模拟，特别基于流体仿真的普洱茶生产原料运动仿真，现有普洱茶产线的仿真还是采用传统的仿真方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于数据驱动的普洱茶生产原料运动仿真方法，把条索状的原料茶叶片当作粒子，将模拟流体看成由若干粒子单元组成的整体；通过纳维斯托克斯方程来得到每个粒子受到的外力以及粒子之间的相互作用力，使用时间积分来计算粒子位置的变化量，从而描述出流体在该时间段内的运动轨迹。

本发明是通过如下步骤来实现的：

本发明一种基于数据驱动的普洱茶生产原料运动仿真方法，包括如下步骤：

步骤一：获取普洱茶产线加工过程数据；

步骤二：把条索状的原料茶叶片作为粒子；初始化粒子属性；

步骤三：计算茶叶粒子的密度，并进行粒子范围划分、确定边界层粒子和更新边界层粒子；

步骤四：计算粒子压力和粘滞力；

步骤五：根据计算的压力和粘滞力，得到粒子加速度；

步骤六：根据计算的粒子加速度，计算粒子位置和速度；对粒子表面进行构建，并进行渲染；

步骤七：返回步骤三，迭代计算，得到模拟流体粒子运动效果，即普洱茶生产原料运动仿真。

作为优选，所述步骤一具体包括：通过车间PLC网络获取客户订单、生产计划、生产批次、产线传送设备参数，以及驱动设备运行的电机状态数据、设定频率数据和模拟量数值。

作为优选，所述步骤二中，初始化粒子属性包括流体粒子初始化和模拟流体属性确定；所述流体粒子初始化的计算参数包括流体初始密度、流体模拟粒子数、边界粒子数、粒子影响半径r；所述模拟流体属性包括属性因子m的值和密度光滑核函数。

作为优选，所述步骤三中，计算茶叶粒子的密度的公式，如下：