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基于工业三维仿真的自动化生产线实时监控的应用

发布时间:2023-01-11

编辑人:灵图互动

阅读量:291

工业自动化生产线的输送单元众多、控制机构复杂、交互数据量大、分支多、路线变化大,如何进行全面高效地生产监控是一大难点。工业三维仿真实时监控技术很好解决了这一问题。基于工业三维仿真的自动化生产线实时监控三维仿真监系统,以生产现场真实数据实时驱动三维模型,实现了全面、直观、真实还原的监控目的。

1. 工业三维仿真监控在工业领域的应用

1.1 我国工业生产监控的现状

目前我国的工业生产监控普遍采用的是多摄像头视频监控,这种监控方式存在以下缺点:

(1)监控区域摄像头数量有限;

(2)监控位置固定,观察角度固定;

(3)视野有限;

(4)遮挡问题;

(5)视频监控无法观察到设备的内部状态

1.2 工业三维仿真监控的应用优势

基于实时生产数据启动的工业三维仿真监控,可对观察对象进行全方位多角度地观察;实时监控设备运行状态;能够更加直观有效地反应各种生产情况,便于生产管理人员集中掌握生产信息,也将管理数据与实际生产环节挂钩,提高了整体业务效率。

工业三维仿真监控在工业领域的应用

2. 工业自动生产线的三维仿真监控

2.1 工业自动生产线监控的关键问题

工业自动化生产线具有输送单元众多,控制机构复杂,交互数据量大,路线分支多、变化大等特点

2.2 工业三维仿真监控的技术难点

(1) 需根据自动化生产线的实时生产数据及时创建或更新三维场景;

(2) 需实时动态更新生产物料的空间位置信息和生产属性信息;

(3) 需根据生产物料的实时空间位置信息来修正物料的三维仿真行进状态和物料之间的碰撞关系

(4) 需对生产物料在自动化生产线上的前进方向进行判断。

2.3 工业三维仿真监控技术思路

工业三维仿真监控技术通过对自动化生产线上与物料流转相关的各类设备的运行规律和数据特点进行分析,为物料流转相关的各类设备制定数据接口,自动化生产线的控制单元通过数据接口将这些设备的运行信息存储到数据库中;为降低自动化生产线控制单元的资源占用,以保障不对自动化生产造成影响,只对自动化生产线中的岔路点、特殊更新点进行运行数据采集,其他点位物料流转的三维模拟采用三维程序自动计算方式进行模拟。

工业自动生产线的三维仿真监控

3. 工业三维仿真在工业自动生产线实时监控技术方案

3.1 组建虚拟路径

要模拟自动化生产线中的各条路径,需要通过自动化生产线中的各个关键点之间的连接,生成物料运行路径。经过分析,工业三维仿真将自动化生产线中的关键点分为以下几类。

(1) 基本节点 (为确定行进线路必要的点)

在工业三维仿真实时监控的基本节点中,需要确定该点的前置节点、后续节点、流向该节点的所有物料。通过这些基本点的前置节点与后续节点,连接出自动化生产线中的每一条行进路线。仿真中的物料流转到这类节点时,将自动向后续节点流转

(2) 物料位置更新点 (进行位置纠正更新)

物料位置信息更新点为基本点的子类,除了具有基本点的特点外,还记录通过此节点的物料ID。仿真中的物料流转到这类节点时不会自动向后续节点流转,而是在节点中停留等待实际生产线节点发送更新信息。

(3) 岔路点 (物料会在此选择行进路线)

岔路点为物料位置更新点的子类,除了具有物料位置更新点的特点外,还要在此处确定物料具体流向哪个分支。

工业三维仿真在工业自动生产线实时监控技术方案

3.2 物料位置始初化

(1) 物料位置区域判断

工业三维仿真将自动化生产线根据这些识别点分为多个区间,在初始化物料位置时,根据物料最后通过的物料位置更新点信息,先将物料分配到这些区间中。

(2) 区域内物料顺序判断

由于分段为一个较长的区间,区间内通常会有多个物料。工业三维仿真采用数据记录时间来进行排序判断,在物料每次通过物料位置更新点时,不仅记录物料 ID,物料位置更新点ID,还记录其通过的时间。初始化物料时,根据最后通过的物料位置更新点进行通过时间的排序,获得物料在区域内先后顺序的信息。

(3) 物料位置生成

工业三维仿真根据物料最后通过的物料位置更新点及该节点的后续节点属性,再结合物料通过识别点后经过的时间和生产线上物料流转的速度,计算物料的当前位置。

3.3 物料位置校正

物料在生产线中流转可能受到各种因素的影响,这就需要工业三维仿真对流转过程做校正工作。

3.4 物料先后位置判断

在自动化生产线中会存在几条线路到达同一个目标点的情况,当物料接近目标点时,在目标点上建立一个物料队列,所有流向该目标点的物料都存放到队列中。根据距离确定队列中的物料优先级序号。当物料距离目标点一定距离时,工业三维仿真通过判断物料是否在该队列中拥有最高优先级就能确定物料是继续流转还是等待。

3.5 物料的物理碰撞

由于大部分物料之间不需要进行碰撞检查,为了节约计算资源和统一框架,采取用距离判断的方式来实现物料之间的物理碰撞检测。工业三维仿真借助“物料先后位置判断”中为目标点添加的物料队列,可以确定最少的用于距离判断的物料。

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