[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字化AR技術(shù)的虛擬工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711381393.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN109947052B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宇;王挺;于海斌;曾鵬;王譯笙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.一種基于數(shù)字化AR技術(shù)的虛擬工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)，其特征在于，包括過程控制模塊、通訊接口模塊、虛擬增強(qiáng)模塊；

所述過程控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作，并采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

所述通訊接口模塊，用于實(shí)現(xiàn)過程控制模塊和虛擬增強(qiáng)模塊的通信；

所述虛擬增強(qiáng)模塊，用于構(gòu)建虛擬工廠場(chǎng)景，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作；

所述通訊接口模塊包括OPC-UA接口、WebSocket接口和AJAX接口；

所述虛擬增強(qiáng)模塊包括可視化過程監(jiān)控模塊、生產(chǎn)訂單跟蹤模塊、場(chǎng)景建模模塊、設(shè)備要素建模模塊、3D圖形引擎和平臺(tái)架構(gòu)服務(wù)模塊；

場(chǎng)景建模模塊，用于根據(jù)對(duì)車間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備表面進(jìn)行掃描，得到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的三維坐標(biāo)，并根據(jù)三維坐標(biāo)構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景建模；

設(shè)備要素建模模塊，用于根據(jù)過程控制模塊采集的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型關(guān)聯(lián)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與其對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型的運(yùn)動(dòng)軌跡；

生產(chǎn)訂單跟蹤模塊，用于根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃選擇現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；

可視化過程監(jiān)控模塊，用于獲取生產(chǎn)任務(wù)信息并顯示；

3D圖形引擎和平臺(tái)架構(gòu)服務(wù)模塊，用于將選擇的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行3D動(dòng)態(tài)顯示。

2.按照權(quán)利要求1所述一種基于數(shù)字化AR技術(shù)的虛擬工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)，其特征在于，所述過程控制模塊包括PLC、AGV、生產(chǎn)線傳送帶、RFID、傳感器、無線PDA；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括PLC、AGV、生產(chǎn)線傳送帶。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)字化AR技術(shù)的虛擬工廠制造系統(tǒng)的執(zhí)行方法，其特征在于，包括以下步驟；

所述過程控制模塊驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作，并采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

所述通訊接口模塊實(shí)現(xiàn)過程控制模塊和虛擬增強(qiáng)模塊的通信；

所述虛擬增強(qiáng)模塊構(gòu)建虛擬工廠場(chǎng)景，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備動(dòng)作；

所述虛擬增強(qiáng)模塊執(zhí)行以下步驟；

場(chǎng)景建模模塊根據(jù)對(duì)車間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備表面進(jìn)行掃描，得到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的三維坐標(biāo)，并根據(jù)三維坐標(biāo)構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景建模；

設(shè)備要素建模模塊根據(jù)過程控制模塊采集的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型關(guān)聯(lián)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與其對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型的運(yùn)動(dòng)軌跡；

以構(gòu)建的虛擬數(shù)字化車間模型庫(kù)和動(dòng)畫庫(kù)為基礎(chǔ)，在通過定義模型、動(dòng)畫屬性及運(yùn)動(dòng)部件與模型之間的映射關(guān)系，指令庫(kù)定義生產(chǎn)指令與模型之間的映射關(guān)系，數(shù)據(jù)交換插件完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與三維仿真平臺(tái)的數(shù)據(jù)映射；

根據(jù)條件觸發(fā)向三維仿真平臺(tái)發(fā)送實(shí)時(shí)指令，三維仿真平臺(tái)解析生產(chǎn)指令，驅(qū)動(dòng)模型矩陣的變化，實(shí)現(xiàn)三維模型的運(yùn)動(dòng)；

三維模型的運(yùn)動(dòng)，包括：工廠場(chǎng)景中的位置變化、旋轉(zhuǎn)、碰撞、伸縮、手抓握、表面變形物理特性，虛擬工廠可真實(shí)模擬各類工廠設(shè)備及邏輯控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線；

生產(chǎn)訂單跟蹤模塊根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃選擇現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；

可視化過程監(jiān)控模塊獲取生產(chǎn)任務(wù)信息并顯示；

3D圖形引擎和平臺(tái)架構(gòu)服務(wù)模塊將選擇的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行3D動(dòng)態(tài)顯示。