[发明专利]面向实时虚拟监控的数字化车间三维建模方法

摘要

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。

主权项

1.一种面向实时虚拟监控的数字化车间三维建模方法，其特征在于，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中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的基础上，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；其中，步骤1)中3D模型建立方法为：实现对数字化车间实时状态的映射的需要，基于模型的显示需求，虚拟空间中的3D模型分为精模、半精模、简模，精模是尽可能的展示更多细节增加逼真度；半精模是在不影响模型外观情况下去除多余点、线、面；简模是通过牺牲部分细节或用贴图方式代替3D模型细节方法来压缩3D模型的容量；从映射实现的角度，虚拟空间的3D模型分为静态模型与动态模型，其中动态模型又分为三种：第一种是整个映射实现方法提前设置好，只需一个触发信号便完成整个映射的实现；第二种是一个映射的实现的每个步骤都需要数据的驱动；第三种，部分映射的实现是每一个映射的步骤都需要数据的驱动，剩下的映射的实现提前设置好，只需一个触发信号便完成该3D模型对监控对象的映射；步骤3)中虚拟空间优化方法包括：基于上述3D模型建立方法中所述实现对数字化车间实时状态的映射的逼真性需要，将仿真场景的3D模型分为精模、半精模、简模；将精模、半精模、简模分别定义为一级模型、二级模型、三级模型；根据场景模型的显示需求，动态地改变步骤2)场景中3D模型的模型等级；步骤3)中虚拟空间优化方法包括：屏蔽摄像机的视野外的3D模型，使用渲染主机将光照信息写入到场景中所有的物体贴图上，然后将经烘焙后的贴图再贴回到场景来替代动态光源，将视野远处的场景按照远近的差别与视角的不同生成为图片流，代替视野远处3D模型的实时渲染；步骤2)中所述的重构发生动作部分的3D模型状态方法为：根据监控对象的动态特征与应用逻辑，分析监控对象的系统中的动态特征，确定监控对象静态的部分与发生状态变化的部分，编写脚本实现只对发生状态变化的部分的3D模型状态进行重构，保持监控对象静态的部分原有的状态。