[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

说明书

本发明公开了一种基于数字化AR技术的虚拟工厂制造执行系统。该系统采用数字化增强现实(AR)技术、数据采集技术，通过控制系统信号的实时传输，动态再现生产场景。通过适当的文件配置和少量的编程，系统能在第一时间对工业现场中人、机、料、法、环五大环节发生的实时事件做出与真实场景一致的视觉反应和反馈处理。使用者无论置身何处，只需要通过网络设备，便可如身临其现场般，做到对工厂状况了如指掌，实现工厂中工作指令的发布，远程可视化监控、达到掌握、指导并控制生产过程的目的。

技术领域

本发明涉及对现实工厂的可视化监控和管理，具体的说是一种数字化AR 技术的虚拟工厂制造执行系统。

背景技术

目前对于工厂的制造执行系统，普通的制造执行系统多采用2D图片加文字说明的方式来管理生产车间，生产人员可以在图片上看到生产线的样子、零部件的装配方式，通过图文来理解各种设备的功能以及生产顺序。不过这种方式不够直观，没有受过培训的人仅通过图文说明很难理解某类设备或工具的使用方法。同时，在日常生产过程中，当工厂发生事件，普通的制造执行系统很难快速、准确定位设备故障位置，从而无法及时排出故障。这些都无形中降低了企业的生产效率，增加了企业的开销和成本。

而有了虚拟工厂制造执行系统，就可以设置不同的情景提早对生产线进行调整，找到最有效率的解决方案，从被动的计划改成主动的计划调整。将物理工厂的运行数据映射到虚拟工厂，从而驱动虚拟工厂运行，工作人员只需要面对虚拟工厂的动态三维模型就能全面掌控工厂中物流运送进度、生产装配进度、设备运行状态等工厂事件。

发明内容

针对现有制造执行系统的监控和管理需求，本发明提供了一种基于数字化 AR技术的虚拟工厂制造执行系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于数字化AR技术的虚拟工厂制造执行系统，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。

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。

一种基于数字化AR技术的虚拟工厂制造执行方法，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。