数字化车间虚拟监控系统研究

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1、RESEARCH研究论文数字化车间虚拟监控系统研究术姜康1，柯榕1，赵小勇1，何其昌2(1．合肥工业大学交通运输工程学院，合肥230009；2．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)【摘要】传统的虚拟监控系统管理层与执行层信息交互能力不足，不能满足当前车间监控需求，基于虚拟现实技术与信息集成技术，建立车间状态监控系统，实现整个车间内人员、物料、设备等位置及状况的实时监控。系统以三维制造资源模型为基础构建数据逻辑模型；采用xML规范建立系统模块间的数据接口；利用实时状态数据驱动三维虚拟模型；利用Unity3D技术实现虚拟场景的渲染与实时

2、人机交互，最后通过实例验证了系统的有效性。关键词：车间状态；虚拟监控；数据驱动；uni够3DStudyonVirtualMonitoringSystemfbrDigitalWorkshOp儿ANGKan91，KERon91，zHAOxiaoyon91，HEQichan∥(1．Schoolof11ramsportationEngiIleering，HefeiUniVersityofTbchnology，Hefei230009，China；2．SchoolofMech粕icalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniVersi吼

3、Shan曲ai200240，China)【ABSTRACT】Inordertosolvetheshonageofinfonllationexchangebet、veenmanagementsandexecutionsinmecur-rentworkshopwithtraditionalmonitoringsystem，thisp印erdeVelopedaworkshopstatemonitoringsystembasedonVir-tualrealitytecllIlologyandinfo姗ationintegrationtechnology，

4、whichcanmonitorthepersonnel，materials，equipment，etalatwholeworkplaceinreal-tiIIle．Itbuiltupalogicaldatamodelbasedon3Dmodel，adatainterf．acebetweensubsystemswithXMLspecification，andmodelmotiondrivenbyreal—timestatedata．Finally'theeffbctiVenessofthesystemwasVeri—fiedbyanapplicat

5、ionex锄ple．Keywords：Wbrl曲opstate；Ⅵrcualmonito咖g；Da协嘶Ven；Unity3DDoI：10．16080／j．issnl671．833x．2016．20．097当前企业生产车间现场信息繁多、情况复杂，导致车间的管理层和执行层之间的信息交互不及时、不准确、不全面”‘3】，车间管理人员迫切需要一个实时监控系统，实现各工作单元之间的信息交换和生产状态的及时反映。目前国内外许多学者对车间监控系统进行了研究实现，常仕军等川建立了车间监控对象的模型，应用甘特图等方式来展现监控结果，Qiu等【51建立了一种数控机床加

6、工过程状态的信息模型，用于监测加工过程中的加工状态，这些研究在技术层面上实现了车间状态的实时监控，但是忽略了对于监控数据的处理，会造成监控状态滞后、监控对象不全和监控力度不够等问题。李智等(61设计了数据采集方案和系统实现方案，提高了实时性，系统采用二维的监控界面，虽然能实现登陆、查询、操作等功能，但不能将车间真实情况可视化。而工业监+基金项目：上海市科学技术委员会科研计划项目(12dzll25302)。控中使用的组态软件具有数据采集、数据管理、工程监控等功能，但其二维用户界面与实际工业场景有较大的差距，显示数据的方式比较单调，不够直观和形象，这

7、些都会造成用户操作不便或导致误操作【7‘9l。将虚拟现实技术引人到监控系统中来，建立基于实时数据的三维虚拟监控系统，使车间管理人员可以通过客户端实现整个生产车间运行状态的监控，对于工业监控的技术发展具有重要意义。本文利用虚拟现实技术建立车间三维虚拟监控系统，对车间制造资源状态进行三维可视化，显示车间现场监控信息、生产进度信息、设备信息，并对其进行管理。同时利用现场传感器采集的信息来驱动三维虚拟场景中模型，实时可视化车间中制造资源的位姿和运行状态。1系统框架车间虚拟监控系统能够对车间设备状态，如开机、2016年第20期·航空制造技术97研究论文RE

8、SEARCH关机、故障灯等进行虚拟实时监控；可以通过鼠标等外设进行漫游操作，实现整个车间的监控管理；三维虚拟界面上高亮显示与产品生产工序