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数字化车间三维可视化监控系统

发布时间:2023-06-09

编辑人:灵图互动

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数字化车间三维可视化孪生系统,将三维可视化技术应用到制造车间中,通过构造与物理车间等比例的虚拟车间,来实现完全监控车间生产的目的。数字化车间三维可视化监控系统可用到的关键技术主要包含有:物联网技术、网络技术和虚拟现实技术;物联网技术通过采集各种传感器设备的信息;网络技术将实时信息高效快速的传递给虚拟空间,将虚拟世界和实际车间场景通过车间实时状态信息关联起来;虚拟现实技术则通过处理提取到的信息,提供人机交互界面,使用数据驱动虚拟车间,达到实时车间监控的目的。

1. 三维可视化监控系统设计目标与应用意义

1.1 三维可视化监控系统设计目标

(1)对信息数据进行实时采集与处理,保证信息从采集到处理,到呈现在三维可视化监控系统的过程用时最短,从而实时监控数字化车间各生产装配系统的生产计划任务、各系统设备状态等信息。

(2)对场景进行高效实时监控,做到秒级地还原整个车间运行状态,实时实景还原数字化车间生产装配过程。 

1.2 三维可视化监控系统应用意义

(1)通过三维可视化技术,创造与物理车间平行的虚拟车间,使监控者能够在第一时间准确直观的了解制造车间的整体运行情况。 

(2)利用三维可视化技术来监控车间的实时生产状态,可以减少企业的资源浪费,实现合理调度分配,帮助企业最大限度实现资源的利用与优化,节省了运维成本,规划车间生产流程。 

(3)利用三维可视化监控技术将复杂工艺拆分成简单工艺的子系统,使得制造人员、工作人员更直观的了解生产工艺,熟悉掌握生产过程,加深印象和理解,对车间管理与运营有更深刻的了解。

三维可视化监控系统应用意义

2. 三维可视化监控系统体系架构

2.1 数据采集层

在车间中布置大量的信息感知单元如各类传感器,RFID标签原件等。通过物联网技术的利用,实时采集三维可视化系统所需要的底层信息数据。根据三维可视化监控系统具体要求,制定采集方案,对数据进行清洗与整合,实现信息集成,进而达到感知的目的。

2.2 数据传输层

用以连通三维可视化监控系统各层次结构,实现层次结构之间的信息传递。数据一般以无线传感网络、蓝牙、Internet等方式在各层次间进行交流。

2.3 数据处理层

在数据处理层中,先是将数据采集层采集到的车间实时数据进行数据格式转换,然后对统一格式的信息数据进行处理计算,通过对制造车间的现有逻辑规则进行整理分类,生成数据来镜像数字化车间的生产与制造过程,并为后续的可视化显示提供数据基础。

2.4 可视化显示层

可视化显示层用来实现数字化车间实时三维可视化监控。利用计算机图形技术,三维虚拟建模技术与实时图像处理技术等,通过对数据处理层数据的应用,在三维虚拟空间中实时镜像车间生产制造过程,显示车间各子系统、设备、智能单元的状态信息,实现数字化车间实时三维可视化监控

三维可视化监控系统体系架构

3. 三维可视化监控系统功能模块

3.1 数据处理模块 

在制造执行的过程中,经由各种数据感知设备采集而来的车间数据信息具有多源异构冗杂的特点,信息冗余严重,信息的表述与存储方式不统一。因此先对采集到的信息数据过滤预处理,保存成统一形式,再经由复杂事件处理模块对信息进行处理,生成用来驱动可视化模块的数据信息。 

3.2 三维虚拟系统模型模块 

通过三维建模软件对车间的生产环境,车间设备,面板信息等进行模型生成。建模前需要明确三维可视化的需求,确定模型的精细度等级,对不同部位按照不同的层次结构进行建模。对所有需要模型展示的部分,按照其所属结构,一一在虚拟模型中表现出来,为后续三维可视化提供模型支持。 

三维可视化监控系统功能模块

3.3 车间可视化模块 

通过Unity 3D平台软件,将车间的整体三维镜像模型导入到可视化软件平台中。利用软件平台,将虚拟模型按照车间工艺流程逻辑驱动起来,通过采集到的实时数据信息,实时同步镜像车间生产现状,在此基础上,显示车间现行生产设备实时状态信息与设备任务的信息。 

3.4 系统管理模块

用来实现用户管理,权限管理等功能,用以登陆用户的信息以及记录不同用户拥有的权限,通过权限设置保证了三维可视化监控系统的安全性。权限级别不同的人员无法查看到其权限之外的内容。权限的划分能够良好的避免设置参数,车间生产数据库等信息在误操作的情况下被修改破坏。

3.5 系统集成接口

与车间其他系统相结合,实现信息的互联互通,达到生产车间信息的分布式集成。


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