[發(fā)明專利]一種基于WebGL的工業(yè)機(jī)器人智能生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110506436.8
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN113495542A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 禹鑫燚;鄭坤;王犇;趙嘉楠;應(yīng)皓哲
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

一種基于WebGL的工業(yè)機(jī)器人智能生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)，包括基于多種數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；仿真模型庫模塊；生產(chǎn)可視化模塊；基于工藝優(yōu)化算法的數(shù)據(jù)分析模塊；系統(tǒng)功能模塊。主要應(yīng)用與工業(yè)機(jī)器人智能生產(chǎn)仿真等領(lǐng)域。系統(tǒng)采用SpringBoot作為后端框架，Vue.js作為前端框架，應(yīng)用成熟的數(shù)據(jù)庫、可視化工具。可解決生產(chǎn)監(jiān)控停留于數(shù)據(jù)層面不夠直觀的問題。可自定義搭建生產(chǎn)線，解決仿真系統(tǒng)拓展性差的問題。針對(duì)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立優(yōu)化模型，通過相應(yīng)算法得出分析結(jié)果，優(yōu)化生產(chǎn)過程。系統(tǒng)采用易于部署和遠(yuǎn)程訪問使用的B/S架構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)前后端分離開發(fā)，低耦合可獨(dú)立部署，解決系統(tǒng)跨平臺(tái)訪問的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及機(jī)器人家具噴涂等智能生產(chǎn)線，具體涉及一種基于WebGL的工業(yè)機(jī)器人智能生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)。

技術(shù)背景

自2013年德國工業(yè)4.0概念正式提出以來，世界各國均出臺(tái)相關(guān)戰(zhàn)略決策， 旨在抓住新一輪技術(shù)發(fā)展契機(jī)，加速完成工業(yè)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，提升本國實(shí)體制 造產(chǎn)業(yè)的競爭力。先進(jìn)制造高速發(fā)展背景下，優(yōu)先完成轉(zhuǎn)型將意味著在未來世界 市場競爭中處于有利位置，刺激本國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提升新經(jīng)濟(jì)格局下國家硬實(shí)力和 話語權(quán)。

智能制造蓬勃發(fā)展催生的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用平臺(tái)，近年來在工業(yè)生產(chǎn)生命 周期中扮演著越來越重要的角色。所謂工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng) 中的新型應(yīng)用形式，其模型按技術(shù)架構(gòu)從底至上可被抽象為“設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、邊緣 計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、企業(yè)應(yīng)用”5個(gè)層次，其中網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需承擔(dān)現(xiàn)場設(shè)備可視化管 理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集分析以及安全支撐等功能。

當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)往往都扎根于某個(gè)行業(yè)中，面向領(lǐng)域?qū)Ｒ换鄙?拓展性；此外對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)控往往停留于數(shù)據(jù)層面，缺少對(duì)實(shí)際現(xiàn)場的直觀展 現(xiàn)，無法模擬運(yùn)行，不具備提前評(píng)估預(yù)測能力；而一些具備仿真能力的平臺(tái)則大 多應(yīng)用重型引擎開發(fā)，運(yùn)行在PC平臺(tái)，靈活性差，使用成本高。現(xiàn)有的一些應(yīng) 用WebGL的系統(tǒng)平臺(tái)主要面向地理位置、建筑設(shè)計(jì)等信息展示。如吳越等在一 種基于社區(qū)業(yè)務(wù)中臺(tái)與數(shù)據(jù)中臺(tái)結(jié)合BIM的社區(qū)實(shí)時(shí)孿生系統(tǒng)[ZH]中使用 WebGL對(duì)社區(qū)內(nèi)部位置信息進(jìn)行了三維化的展示；孫上等在一種基于智慧建筑 的全景三維交互混合現(xiàn)實(shí)方法[ZH]中，提出了一種應(yīng)用WebGL進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)三 維化展示的方法。而例如ThingJS以及HT For Web等應(yīng)用WebGL技術(shù)的商業(yè)化 軟件，他們更多的是提供工業(yè)相關(guān)的模型組件和模擬動(dòng)畫，進(jìn)行工業(yè)場景運(yùn)行展 示，無法動(dòng)態(tài)按照實(shí)際需求進(jìn)行場景的編輯，也無法接收實(shí)際生產(chǎn)線上的實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)進(jìn)行真實(shí)的數(shù)字孿生仿真和虛擬調(diào)試。因此亟需一種基于WebGL技術(shù)的工業(yè) 機(jī)器人智能生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際需要編輯場景內(nèi)容，接收實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)， 進(jìn)行仿真運(yùn)行和虛擬調(diào)試。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種基于WebGL的工業(yè)機(jī)器人智 能生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)。

首先該系統(tǒng)可解決生產(chǎn)監(jiān)控停留于數(shù)據(jù)層面不夠直觀的問題。其次可自定義 搭建生產(chǎn)線，按照實(shí)際需求進(jìn)行場景編輯，動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)線模型的數(shù)量、相對(duì)位 置、周邊環(huán)境等，解決仿真系統(tǒng)拓展性差的問題。編輯完成的生產(chǎn)線仿真場景可 以接收真實(shí)生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)行1：1的數(shù)字孿生仿真運(yùn)行，并且場景 可以JSON文件的格式保存在數(shù)據(jù)庫中，支持重復(fù)編輯。針對(duì)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建 立優(yōu)化模型，通過相應(yīng)算法得出分析結(jié)果，優(yōu)化生產(chǎn)過程。最后采用易于部署和 遠(yuǎn)程訪問使用的B/S架構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)前后端分離開發(fā)，低耦合可獨(dú)立部署，解決 系統(tǒng)跨平臺(tái)訪問的問題。

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于WebGL的工業(yè)機(jī)器人智能生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)，包括基于多種數(shù)據(jù)庫 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；仿真模型庫模塊；生產(chǎn)可視化模塊；基于工藝優(yōu)化算法的數(shù)據(jù) 分析模塊；系統(tǒng)功能模塊。

所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊主要接收用戶上傳數(shù)據(jù)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。用戶上 傳數(shù)據(jù)主要是一些模型數(shù)據(jù)，提供給仿真模型庫模塊，做常規(guī)檢索與查看；現(xiàn)場 設(shè)備數(shù)據(jù)輸出給生產(chǎn)可視化模塊，實(shí)現(xiàn)3D仿真生產(chǎn)線的同步運(yùn)行以及數(shù)據(jù)監(jiān)控 大屏的數(shù)據(jù)更新。