[发明专利]一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法

权利要求书

1.一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，具体包括以下包括：

步骤一、建立与物理设备相一致的3D虚拟模型，导入Unity3D引擎，建立Unity3D引擎和PLC的数据通讯连接；

步骤二、将3D虚拟模型根据物理设备的运动方式进行划分，包括：动画方式驱动模型和滑板模型；

步骤三、动画方式驱动模型的驱动：PLC获得与此类模型一致的物理设备的数据包括：状态值和数据值，根据状态值和数据值计算此类模型所处的位置或角度；

步骤四、滑板模型的驱动：判断滑板是否和驱动设备接触，

若接触，滑板根据驱动设备的运转速度移动；

若不接触，滑板依靠相互作用力推挤移动，结合物理引擎进行仿真。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，所述动画方式驱动模型为根据PLC提供的运动状态和运转速度可以直接计算出位置或角度。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，所述滑板模型为PLC数据中无法直接获得其状态的数据，PLC获取到的数据进行计算分析出其状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，所述步骤三中的状态值包括：正向运转、正向到位、反向运转和反向到位；数据值包括：运转速度。

5.根据权利要求1所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，所述步骤三具体包括以下步骤：

步骤301、如果状态值为正向到位或者反向到位，测量物理设备位于正向到位与反向到位的位置或角度并作为已知参数，立刻对3D虚拟模型进行赋值同步；

步骤302、如果状态值为正向运动或者反向运动，则根据运转方向的不同，则虚拟模型的新的位置或新的角度的计算公式如下：

新的位置＝当前位置+位置变化速度*时间增量；

新的角度＝当前角度+角度变化速度*时间增量，其中，所述位置变化速度和角度变化速度均含方向在内。

6.根据权利要求1所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，所述滑板与驱动设备之间的关系包括：0和1，0代表不接触，即无占位，1代表接触，即有占位；

当占位状态由0变1时，此时有滑板进入，确定占位信号0≥1变化；

当占位状态由1变0时，此时有滑板离开，确定占位信号1≥0变化，均以滑板所在的位置为校正点，进行滑板模型位置的校正。

7.根据权利要求6所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，所述滑板模型位置的驱动具体方法如下：

步骤A：所有的滑板重置属性，将移动速度重置为0，且不受物理影响；

步骤B：根据占位的驱动设备的数据进行占位校正；

步骤C：驱动设备给相接触的滑板设置速度，设置速度时，即将对应滑板的速度更新，使该滑板不受物力影响；

步骤D：滑板根据自身属性进行移动，移动时，有速度的根据速度移动且不会被推挤；速度为0的不会根据速度移动，且会被推挤。

8.根据权利要求7所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，所述步骤B中的占位校正具体包括以下步骤：

在3D虚拟模型中以校正点为中心，滑板模型的尺寸为半径的范围内搜索，如果搜索到滑板模型，取距离校正点最近的滑板模型，将其位置调整为校正点位置；如果未搜索到滑板模型，则新生成一个滑板模型，并将其位置调整为校正点位置。

9.根据权利要求1所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，所述驱动设备通过转轮的旋转，依靠摩擦力推动滑板沿轨道前进；

驱动设备的运转速度即是转轮的旋转速度，将PLC中获取的角速度转换成线速度，则计算出滑板的移动速度。

10.根据权利要求1所述的一种基于PLC数据的汽车装配线数字孪生方法，其特征在于，对于每个滑板模型的仿真，每一帧都要进行以下操作：

步骤A1、在占位矫正、驱动处理之前，重置自身属性，重置内容包括：开启物理模拟功能、移动速度设置为0；

步骤A2、接收驱动设备的运转速度设置，接收到驱动速度的滑板模型除了设置运转速度外，还需关闭物理模拟功能；

步骤A3、滑板模型根据当前位置，结合滑板的移动速度和时间增量，计算位置并更新；

步骤A4、位置更新后，开启物理模拟功能的滑板模型，因会受到相接触的其他滑板模型的力的影响进行移动，通过调整物理模拟参数，使开启物理模拟的滑板模型在不和其他装配模型接触时，立刻停止力的作用，并停止移动。