[发明专利]面向实时虚拟监控的数字化车间三维建模方法

说明书

本发明公开了一种面向实时虚拟监控的数字化车间三维建模方法，该三维建模方法面向特定目标工厂的数字化车间的实际运行状态的监控，以unity 3D物理引擎为开发平台，首先参照数字化车间的运行状态，创建静态3D模型，实现物理空间到虚拟空间的静态映射，其次参照数字化车间运行的工艺流程特征与逻辑，分层次优化重构具有动态特征部分的3D模型通过接收并处理监控对象的实时数据，并以这些数据驱动为特征，实现对数字化车间生产现场实时监控的动态映射。

技术领域

本发明属于3D建模技术领域，尤其指代一种面向实时虚拟监控的数字化车间三维建模方法。

背景技术

数字化车间具有显著非线性、时变性、空间分布性和不确定特征，高度复杂等特点。建设一套关于数字化车间的现场生产映射信息平台迫切需要一种适应于该平台的三维建模方法。中国发明专利申请号为201210442989.2，名称为“超大规模智能电能表自动化检测仿真模拟系统”专注于整个模拟系统的搭建和unity3D的特点优势；中国发明专利申请号为201310178410.0，名称为“基于Unity3D的电能表自动检定调度策略测试方法”专注于调度策略的仿真实现；中国发明专利申请号为201210417098.1，名称为“一种3D产品在线体验系统”专注于产品3D展示。而上述这些均没有介绍数字化可视平台中现实空间到虚拟空间实时映射3D建模方法。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种面向实时虚拟监控的数字化车间三维建模方法，解决了数字化可视平台中的3D建模问题，提供了数字化车间的数字化环境，丰富了数字化车间系统的研究手段，具有不错的应用前景。

为达到上述目的，本发明的一种面向实时虚拟监控的数字化车间三维建模方法，包括步骤如下：

1）利用 Unity3D物理引擎，参照所监控的数字化车间的场景特点与运行特征，在虚拟空间中创建与实际的数字化车间所用设备等相同的3D模型并依据实际布局布置，放置适合的灯光与摄像机，实现对现实的静态的数字化车间的静态映射；

2）利用编写程序实现数据信息流的接收，结合数字化车间的实际运行过程各个装配动作的具体运行流程，设计算法处理信息流，得出车间系统的状态数据，根据监控对象的动态特征与应用逻辑编写脚本重构发生动作部分的3D模型状态，建立对数字化车间实时状态的多层次映射，连接数据库记录数据信息流与车间系统的状态数据；

3）在步骤2）实现对数字化车间实时状态的映射，优化虚拟空间的性能，创建多任务窗口，窗口内容为二维面板或三维细节展示，全方位展示数字化车间的运行情况。

优选地，步骤1）中所述的3D模型建立方法为：分析系统中所需要监控的动态特征，将系统中包含这些动态特征的子系统和要素确立为监控对象并编号，再以具有需要监控的动态特征的子系统为研究对象，分析子系统中所需要监控的动态特征，将子系统中包含这些动态特征的子系统和要素确立为监控对象并编号，如此往复直到无需进一步分解为止。

优选地，步骤2）中所述的建立对数字化车间实时状态的多层次映射方法为：根据上述3D模型建立的方法，分解监控对象系统所得到的属于各层次的监控对象的子系统，首先在虚拟空间实现对监控对象系统整体状态的映射，再分别实现对监控对象的子系统状态的映射，然后分别实现对监控对象的下一层次的子系统状态的映射并重复此步骤直到实现对监控对象所有的动态特征的状态映射。