面向数字孪生的车间运行三维实时监控系统

为解决自动化生产车间生产运行过程和生产信息实时可视化程度低、设备数据采集困难等问题,研究了数字孪生技术和OPC UA技术在车间三维实时可视化方面的应用。首先,以搭建数字孪生车间为基础,完成了三维实时监控系统总体框架的设计,并确定了其关键运行流程和技术路线。然后,对实现该系统的4项关键技术,即车间设备孪生体建模及虚拟车间的构建、基于OPC UA技术的车间多源异构数据采集和传输方式、虚实车间同步运行,以及生产加工数据的实时可视化进行了详细阐述。最后,通过设计开发了某印章生产线的三维实时监控系统,以实时数据驱动孪生车间运行的方式,完成了对物理车间生产过程在三维场景中全方位、任意距离的实时监控。并对采集的实时数据进行分析、处理和计算,实现了车间中设备使用率、产品合格率和库存状况等生产信息动态可视化,验证了该监控系统的可行性和有效性。     

中小型自动化生产线可视化监控系统

针对自动化生产线生产过程信息实时掌握困难、可视化程度低等问题,研究了面向中小型自动化生产线的可视化监控系统。通过对自动化生产线的可视化需求分析,设计了可视化监控系统的总体技术框架,阐述了基于OPC技术的自动化生产线数据采集和传输、生产线信息模型构建和基于生产线布局的可视化监控这3项关键技术。最后以某企业自动化生产线为应用实例开发了一套可视化监控系统,实现了自动化生产线生产过程可视化监控以及生产线资源管理等功能。在企业的实际应用中验证了该系统的可行性与可靠性。     

数据驱动的生产线数字孪生系统构建与应用

为满足生产线智能化的发展需求,针对传统生产线现场调试周期长,生产线三维可视化能力差,生产数据不同步,现场状态监控成本高等问题,结合数字孪生技术,以数据驱动为基础,构建了生产线数字孪生系统。首先运用Process Simulate构建生产线上的各类设备的数字孪生模型,根据数据通信网络和数据采集架构图,利用OPC UA和Modbus通信,读取生产线设备实时数据,并存入相应的数据库中作为驱动生产线数字孪生模型的数据源,从而实现数字孪生模型对物理实体的实时映射。最后,通过搭建虚拟仿真环境,对数字孪生系统进行虚拟调试,并通过构建实例验证平台,验证生产线数字孪生系统的有效性和可行性。     

面向数字孪生车间的三维可视化实时监控方法

针对数字孪生车间的实时可视化监控难题,提出一种基于实时信息的生产车间三维可视化监控方法。分析了数字孪生车间与三维可视化实时监控之间的关系,提出一种多层次的三维可视化监控模式和实时数据驱动的虚拟车间运行模式。在此基础上,对基于实时信息的生产车间三维可视化实时监控方法4个关键实现技术,即虚拟车间几何建模、车间实时数据管理、车间多层次三维可视化监控和车间状态看板构建方法等进行了详细阐述。设计并开发了原型系统,通过实例验证了所提方法的有效性。     

基于实时数据驱动的车间输送线数字孪生系统研究与实现

为提高智能车间输送线场景生产运输过程的可视化程度，实现输送线设备状态的实时监控和设备故障的高效诊断处理，提出了基于实时数据驱动的车间输送线数字孪生系统架构。搭建与现场车间一致的数字孪生三维模型场景，利用车间实时数据驱动模型场景同步完成与现场车间一致的行为，建立了拓展性强，可灵活复用的可靠数字孪生系统。详细阐述了系统对设备实时数据的采集与利用策略，模型的驱动逻辑与原理和设备实时数据的详细表达方式。完成了系统的落地，并通过化纤生产线的输送线场景验证其可行性。     

基于GENESIS64的架桥机3D远程监控系统

介绍了一种基于组态软件GENESIS64创建的架桥机3D远程监控系统,该系统具备监控架桥机工作过程和指定运行参数能力,能够对重要的运行参数和安全状态进行记录并管理,并实时显示架桥机报警信息。结合GENESIS64独特的3D可视化及WIN7显示技术,通过现场数据实时驱动架桥机3D模型运动,实现了起重设备3D远程虚拟监控。     

基于 VR 场景的综放工作面仿真系统设计研究

针对现阶段井下综放工作面工艺流程及生产过程中设备姿态、动作的可视化程度低,实时监测井下工作面生产状态能力不足的缺点,结合综放工作面的实际运行环境与应用场景,构建基于 VR 场景的综放工作面仿真系统.提出系统的建设构想与目标,其关键性技术主要有综放设备及生产环境数字化三维建模、综放设备多体动力学仿真和井下生产过程物理引擎优化等.采用 ３DS MAX 软件构建系统三维模型,同时构建基于多体动力学的综放设备仿真模型,并对场景三维模型、三维模型的展现以及系统 VR 场景进行优化.系统在王家岭煤矿某工作面进行了实践应用.研究及应用结果表明,该系统实现了煤矿综放工作面工艺流程和设备运行状态的实时监测监控及可视化呈现,为煤矿的安全生产提供了可靠保障.     

离散制造机加车间三维可视化监控系统

针对离散制造机加车间数控加工中心故障维修响应滞后,制约设备能力发挥的问题,进行三维可视化监控系统研究。系统基于OpenTK图形接口库和Visual Studio编程软件进行开发,突破二次误差作为度量代价的模型减面技术和动态扩充线程的实时数据驱动技术,解决现有可视化监控3D场景占用资源多和系统大数据量并发时系统卡顿的问题,实现了车间设备状态的三维实时监控和故障快速定位。通过将系统在某离散工厂关键工序机加车间进行部署应用,实现了设备状态秒级监控和故障快速定位,设备故障维修响应时间在系统部署前基础上缩短70%。     

基于数字孪生的工业机器人三维可视化监控EI北大核心

为实现对工业机器人的透明、实时可视化监控,提出一种基于数字孪生的工业机器人三维实时可视化监控系统。该系统基于改进的数字孪生系统框架建立机器人数字孪生体,实现了物理单元建模,以及孪生数据的采集、传输与解析,进而同步映射物理单元与虚拟单元,实现了对机器人的三维实时监控。通过采用所开发的原型系统进行验证,证明了所提系统的可行性和有效性。     

面向离散车间生产过程的三维可视化监控系统研究

针对传统车间监控方式落后、可视化程度低且实时性差的问题,设计一种面向离散车间生产过程的三维可视化监控系统.通过车间生产过程分析,确定系统的体系架构,明确系统的开发运行模式.对监控Agent构建、多源异构生产要素感知集成、实时信息数据处理和全参数虚拟车间建模技术进行研究.验证表明了该监控系统的有效性.     

堆垛机的数字孪生系统可视化模型搭建与实现

应用数字孪生理论搭建堆垛机数字孪生系统可视化模型。从多个维度对设备结构、运行原理、关键参数等进行分析,在此基础上使用SOLIDWORKS、3Dmax、unity3D等工具搭建了一个依托于堆垛机物理实体的虚拟映射孪生体,并通过实时数据采集和数据分析处理,实现对堆垛机系统的多层次监控与运维。     

烟草物流中心数字化车间监控系统研究

针对烟草物流自动化车间生产过程监控不足导致车间生产效率不高、管控难度大的问题,研究了一种面向生产过程的可视化监控方法,该方法从实体设备、车间作业流程等多方面构建具有多层级映射规则的数字孪生车间功能模型,在此基础上,建立孪生数据映射逻辑模型,搭建基于S7协议的实时数据采集传输架构,驱动孪生模型同步运行,设计并开发了数字化车间监控系统。最后通过实例验证,表明此系统能够有效集成、融合车间生产数据,实现对车间作业全流程的有效监控。     

异构数控机床数据采集系统的设计与实现

为了实现企业车间不同档次和型号数控机床的信息化管理,研究开发了一套异构数控机床数据采集系统,详细阐述了数据采集方法、系统软件/硬件设计方法及异构机床的联网方案。系统实现了对企业车间生产线不同数控机床运行状态及其运行数据的实时采集,并利用实时采集数据完成了对整个生产线运行情况的实时监控和分析。     

工业机器人三维虚拟监控系统的设计与实现

针对目前对工业机器人缺乏有效的手段进行实时监控的问题,以ABB-1400六自由度工业机器人为研究对象,设计了一种能够反映工业机器人实时状态并具有良好人机交互能力和真实感的三维虚拟监控系统。系统基于Unity3D虚拟现实引擎,通过结合三维实体建模技术、模型渲染技术以及数据采集与传输技术实现了B/S架构下工业机器人三维虚拟监控系统。现场调试的结果表明,该系统能够实时再现工业机器人的真实状态。     

基于数字孪生的柔性线状态监测与分析系统

随着智能制造的发展，数字孪生技术在制造业中的应用逐步深化，可以用于复杂设备的运行监测。为实现柔性生产线的三维可视化与加工过程监控，同时指导用户对生产过程进行管理和预测，设计开发了一种基于数字孪生的柔性生产线状态监测系统。该系统的基本架构包括数据保障层、建模计算层、数字孪生功能层、用户空间层，保障了系统的功能性、时效性、可操作性等。同时从几何模型、行为模型、数据模型三个维度构建了数字孪生系统模型，实现了动作特征虚实融合一致性和工艺数据与质量数据采集。以某柔性生产线为例进行实验测试与分析，系统可以与实际柔性生产线正常通讯并对数据做出响应，且延迟均值为131.1 ms，可见虚拟映射与现实状况保持高度一致，验证了该方法的可行性。     

基于多维向量点的生产车间可视化监控技术研究

针对生产车间实时监控能力差的问题,提出了基于多维向量点的生产车间可视化监控技术.该技术借鉴面向对象的思想,通过构建和应用车间对象三维模型库,确定生产车间对象的多维向量点,构建车间生产虚拟场景;通过信息采集、处理和传输技术,实现多维向量点信息的实时更新,实现生产车间的可视化监控,最后通过实例验证了该技术的可行性.     

基于智能制造系统的物联网三维虚拟监控研究

文章根据智能制造系统在生产过程中数据采集、数据分析与处理、透明化与可视化监控以及上下交互等需求,思考了一种可有效融合多种数据采集技术的三维虚拟监控设计方法,从数据的采集、分析、处理、传输直至状态显示,进行了完整物联网三维虚拟监控系统的设计。经检验,系统性能良好,具有实际应用价值。     

压铸设备运行实时监控系统研究及应用

针对压铸设备运行状态信息难以实时获取和生产过程管控力度薄弱等问题,结合套接字(socket)通信机制对压铸设备运行过程实时数据采集技术和数据处理技术进行了研究,构建了压铸设备实时监控系统的体系结构和功能结构,并基于Java语言设计和开发了一套压铸设备实时监控系统。该系统已成功应用于某企业压铸车间的生产现场,并取得了良好的效果。     

面向机器人实训生产线的仿真系统设计与研究

针对传统的工业机器人实践教学模式中存在的高成本、高风险等问题,提出了一种面向机器人实训生产线的仿真系统方法,建立了受控设备的统一模型框架,并基于统一模型框架提出一种生产线仿真方法。仿真系统由受控设备模型库、生产线搭建、生产过程仿真、通信、人机交互等模块组成,为用户提供可配置的生产过程模拟仿真功能,以辅助验证所设计的生产线的运行生产情况。从受控设备中将它们的属性模型、行为模型、交互模型等共同特征抽象出来,建立虚拟受控设备的逻辑模型的框架,并基于此框架实现生产过程的仿真;基于Unity引擎对生产线进行建模与仿真,构建了虚拟生产线场景和人机交互模块;建立了一个数据交换中间件,基于Profinet技术建立中间件与PLC之间的实时通信桥梁,实现对PLC的I/O数据的采集和传输;基于共享内存技术建立数据共享区,实现虚拟场景中受控设备模型与中间件之间的数据共享。最后,通过以机器人搬运与装配生产线为例,进行了生产线的系统建模及生产过程仿真,验证了该仿真系统设计方法的有效性。     

基于Quest3D的煤矿副井提升机虚拟实操系统的开发

针对目前煤矿上对提升机岗位工进行技能培训的方法存在的问题,开发了基于Quest3D的矿用提升机虚拟实操系统。该实操系统首先采用三维建模工具,将井上绞车房、井下巷道、轨道、副井提升机系统等进行三维建模,构建副井提升机运行的三维场景,然后制作能够实现对上位机中的副井提升机运行进行控制的操作台下位机系统,最后采用单片机系统实现操作台下位机与副井提升机运行三维场景的上位机进行通信,从而实现培训副井提升机岗位工技能的功能。该实操系统安全可靠、临场感强、培训效果好,降低了培训成本。