[发明专利]一种基于数字化AR技术的虚拟工厂制造执行系统及方法

权利要求书

1.一种基于数字化AR技术的虚拟工厂制造执行系统，其特征在于，包括过程控制模块、通讯接口模块、虚拟增强模块；

所述过程控制模块，用于驱动现场设备动作，并采集现场设备的运动状态；

所述通讯接口模块，用于实现过程控制模块和虚拟增强模块的通信；

所述虚拟增强模块，用于构建虚拟工厂场景，并根据现场设备的运动状态实时显示现场设备动作；

所述通讯接口模块包括OPC-UA接口、WebSocket接口和AJAX接口；

所述虚拟增强模块包括可视化过程监控模块、生产订单跟踪模块、场景建模模块、设备要素建模模块、3D图形引擎和平台架构服务模块；

场景建模模块，用于根据对车间现场设备表面进行扫描，得到现场设备的三维坐标，并根据三维坐标构建现场设备模型，实现场景建模；

设备要素建模模块，用于根据过程控制模块采集的运动状态数据，将运动状态数据与现场设备模型关联，即现场设备的运动状态数据转换成与其对应的现场设备模型的运动轨迹；

生产订单跟踪模块，用于根据生产计划选择现场设备；

可视化过程监控模块，用于获取生产任务信息并显示；

3D图形引擎和平台架构服务模块，用于将选择的现场设备模型根据运动状态数据进行3D动态显示。

2.按照权利要求1所述一种基于数字化AR技术的虚拟工厂制造执行系统，其特征在于，所述过程控制模块包括PLC、AGV、生产线传送带、RFID、传感器、无线PDA；现场设备包括PLC、AGV、生产线传送带。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字化AR技术的虚拟工厂制造系统的执行方法，其特征在于，包括以下步骤；

所述过程控制模块驱动现场设备动作，并采集现场设备的运动状态；

所述通讯接口模块实现过程控制模块和虚拟增强模块的通信；

所述虚拟增强模块构建虚拟工厂场景，并根据现场设备的运动状态实时显示现场设备动作；

所述虚拟增强模块执行以下步骤；

场景建模模块根据对车间现场设备表面进行扫描，得到现场设备的三维坐标，并根据三维坐标构建现场设备模型，实现场景建模；

设备要素建模模块根据过程控制模块采集的运动状态数据，将运动状态数据与现场设备模型关联，即现场设备的运动状态数据转换成与其对应的现场设备模型的运动轨迹；

以构建的虚拟数字化车间模型库和动画库为基础，在通过定义模型、动画属性及运动部件与模型之间的映射关系，指令库定义生产指令与模型之间的映射关系，数据交换插件完成实时数据与三维仿真平台的数据映射；

根据条件触发向三维仿真平台发送实时指令，三维仿真平台解析生产指令，驱动模型矩阵的变化，实现三维模型的运动；

三维模型的运动，包括：工厂场景中的位置变化、旋转、碰撞、伸缩、手抓握、表面变形物理特性，虚拟工厂可真实模拟各类工厂设备及逻辑控制的自动化生产线；

生产订单跟踪模块根据生产计划选择现场设备；

可视化过程监控模块获取生产任务信息并显示；

3D图形引擎和平台架构服务模块将选择的现场设备模型根据运动状态数据进行3D动态显示。