【技術實現步驟摘要】
本申請屬于增強現實，具體涉及一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統及其構建方法。
技術介紹
1、目前，國內外對于增強現實的研究仍集中于增強現實的技術和應用上，增強現實技術被國內外學者運用于各種領域，例如古跡復原和數字文化遺產保護、醫學、教育培訓、導覽系統等等，例如phoneguide系統能對博物館少量展品進行實時識別，該系統采用檢測藍牙信號的方式定位用戶當前所在區域，以減少待識別物體的個數，提高識別速度和精度。增強現實系統還可以顯示增強層信息為醫生提供精確的指導，醫生根據這些提示的信息來完成復雜的手術操作，可以有效提高手術的精確率。
2、2019年提出了一種基于hololens的智能裝配生產線仿真方法(2019)，通過對裝配線的排產調度過程進行數學建模，將多目標作業車間調度的問題轉換問題角度，將其轉換成一個混合整數規劃模型問題，通過改進的遺傳算法對轉換后的問題進行計算，得到調整生產的方案，最后通過hololens頭顯顯示設備狀態給用戶，方便用戶觀察，該方法降低了生產裝配的成本，縮短了產品裝配周期，增強了用戶的交互體驗。
3、智能車間監控及輔助決策作為智能制造系統的閉環環節，通過結合工業互聯網以及數據采集技術，形成涵蓋產品生產制造過程的數據流；并在此基礎上通過融合mr增強現實技術、數據交互技術、5g技術、自動化控制技術等，實現制造過程的透明化管控，是實現智能制造系統的重要前提。虛擬現實(增強現實)作為制造過程透明化的重要使能技術，一方面為第三方提供一種簡單、直觀的方式參與個性化產品生產的每一個環節，另
4、綜上所述，國內外的研究人員在車間監控與決策輔助領域做出了許多的研究和貢獻，提出了不同的方法用于解決不同領域的仿真優化問題，且都具有一定的借鑒意義和價值。增強現實作為可以實現虛實結合、數據實時讀取、三維可視化，可以實現整個生產過程更直觀的實時監控，在監控和可視化方面具有不可替代的作用。
5、如何使用車間傳感器以及數控設備采集的數據驅動虛擬模型完成車間的監測與決策輔助，是本申請的需解決的技術問題。
技術實現思路
1、針對上述現有技術存在的問題，本申請提出了一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統及其構建方法。
2、為了實現上述目的，本申請的技術方案如下：
3、一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統，系統包括設備數據模塊、mr系統服務器模塊、移動應用端模塊和真實設備場景模塊；
4、設備數據模塊通過智能網關采集匯總機械設備狀態參數數據，然后通過mqtt物聯網協議傳輸數據給mr系統服務器模塊，在mr系統服務器模塊中完成模型處理與數據疊加工作，構建設備mr虛擬場景，并將mr虛擬場景根據移動應用端模塊的需求發送對應的場景內容，移動應用端模塊通過mr眼鏡實時跟蹤眼球、手勢動作的信息，匹配跟蹤標識、提供人機交互、渲染場景，輸出mr圖像。
5、優選的，設備數據模塊包括車間管理系統模塊，車間管理系統模塊：
6、在相關車間生產計劃方面，通過采集的生產設備相關的實時數據以及生產物料的相關數據對生產狀態進行實時跟蹤并動態的調整生產計劃；
7、在生產車間設備故障檢測方面，基于物理設備數控系統、傳感器與虛擬模型實時交互，通過數據驅動設備狀態評估、設備故障診斷，通過溫度監控，對設備老化或者功耗出現問題的設備提前預警；
8、在車間實時監控方面，通過建立現場制造設備的三維模型，在現實空間完成虛擬模型映射，實現制造設備的運行狀態監控與作業參數監控，通過可視化界面展示當前的生產細節，車間工作人員借助可視化的數據進行生產分析。
9、優選的，設備數據模塊包括數據采集模塊，數據采集模塊實時監控車間的運行狀態；
10、其中，數控設備數據包括數控機床的基本信息、報警信息和運行狀態信息，數控機床的基本信息包括車間數控機床的廠家名稱、型號、設備參數，報警信息包括故障的機床編號、故障種類、發生次數、發生率信息，運行狀態信息包括設備運行中的主軸倍率和進給倍率、主軸轉速、進給速度、機床運行模式、nc模式、數控機床開機時間、待機時間、設備和工序要求、加工零件個數；
11、生產物料數據包含產品的屬性、原料種類、數量，倉庫庫存數據包含產品入庫、出庫的數量、存儲的數量；
12、傳感儀器數據包含機械臂、agv小車、無線溫度采集器、三軸振動傳感器的相關的輔助設備產生的數據，包括輔助設備的基本信息、方法參數；
13、其它數據包括環境數據和位置信息，環境數據包含車間的溫度、濕度以及日期，位置信息是設備在車間中的坐標。
14、一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統的構建方法，在本方法中以生產車間作為物理對象，首先搭建虛擬場景中的車間虛擬模型并對搭建好的模型進行優化、處理虛擬模型中存在的碰撞檢測問題，其次通過mqtt協議連接車間的執行設備、傳感器和控制器采集車間的實時數據，將從車間的執行設備、傳感器和控制器中采集的數據傳輸到系統服務器中，借助c#腳本驅動系統中的模型進行運動，從而完成整個動態仿真的工作，實現系統實時監控的功能；
15、基于此開發流程，首先要完成的是虛擬場景的搭建工作，確定建模對象、建模、優化及碰撞檢測的方法；其次是分析系統的數據來源和類型，確定數據結構和需要采集的實時數據，通過mqtt客戶端/服務端的模式采集車間生產過程中產生的實時數據，然后存入到數據庫中以及使用c#腳本通過socket通信的方式將實時數據寫入虛擬模型中，同時通過對數據庫中存儲的孿生數據進行加工和處理提供數據管理和統計的相關系統服務功能；最終，在unity3d中建立車間生產的動態仿真模型，從而實現基于數字孿生的車間作業仿真與監控系統；
16、(1).虛擬場景的搭建：
17、(1.1)分析并確定建模方案，分析系統設計需求，決定使用solidworks、unity3d來實現建模工作；
18、(1.2)建立與真實車間一致的虛擬車間的幾何模型：
19、首先根據設備說明書中的資料確定模型結構和尺寸；
20、其次在建模過程中，由于考慮到后續模型要與數據對接進行運動，所以要對整體模型進行拆解，具體到單個設備零部件進行建模，對子模塊建模完成后再進行拼接；在導出模型前，還需要對模型進行優化處理；
21、將建好的模型導入到到unity中進行材質添加的其它后續處理；通過添加真實設備的紋理圖片和貼圖的方式制作材質球，完成后給讀入的模型添加相應的材質，提高模型的虛擬仿真效果；然后在unity3d中通過調用腳本的方式將貼圖的不同部分附著到模型上，實現虛擬仿真的效果；最后再將這些模型制作成預設體，方便之后場景搭建工作的進行，這就完成了虛擬環境本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統，其特征在于，系統包括設備數據模塊、MR系統服務器模塊、移動應用端模塊和真實設備場景模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統，其特征在于，設備數據模塊包括車間管理系統模塊，車間管理系統模塊：
3.根據權利要求1所述的一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統，其特征在于，設備數據模塊包括數據采集模塊，數據采集模塊實時監控車間的運行狀態；
4.一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統的構建方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統，其特征在于，系統包括設備數據模塊、mr系統服務器模塊、移動應用端模塊和真實設備場景模塊；
2.根據權利要求1所述的一種基于增強現實的智能車間監測及決策輔助系統，其特征在于，設備數據模塊包括車間管理系統模塊，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔智，榮成，孫樹利，李金洋，
申請(專利權)人：山東萊茵科斯特智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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