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中國電科38所汽車?yán)走_(dá)智能制造示范產(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控項(xiàng)目

2018-11-27   來源:   評論:0
摘要:中國電科38所根據(jù)目前智能制造的趨勢,以汽車?yán)走_(dá)智能制造示范產(chǎn)線為依托,對產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行廣泛的數(shù)據(jù)采集,并且以數(shù)字化映射(Digital Twin) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR為技術(shù)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的三維虛擬監(jiān)控應(yīng)用
  一、導(dǎo)讀
  中國電科38所根據(jù)目前智能制造的趨勢,以汽車?yán)走_(dá)智能制造示范產(chǎn)線為依托,對產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行廣泛的數(shù)據(jù)采集,并且以數(shù)字化映射(Digital Twin)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR為技術(shù)基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的三維虛擬監(jiān)控應(yīng)用,展現(xiàn)產(chǎn)線真實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動的三維仿真場景,然后通過Pi-IoT平臺將軟硬件互聯(lián)并快速定制一系列應(yīng)用場景,以達(dá)成研究目的,從而促進(jìn)具備實(shí)際價(jià)值的解決方案的形成。
  科普(名詞解釋):
  數(shù)字化映射(Digital Twin)是將三維模型通過物聯(lián)網(wǎng)平臺采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動,它將現(xiàn)實(shí)世界的物理動作直接體現(xiàn)在數(shù)字世界的三維界面上。說直白一點(diǎn)就是,它就像一面鏡子一樣,產(chǎn)品的信息將被同步動態(tài)得“映射”給制造商,包括產(chǎn)品的物理動作和各種數(shù)據(jù)。真正實(shí)現(xiàn)了讓產(chǎn)品“說話”。數(shù)字化映射能幫助制造商直觀、具體、遠(yuǎn)程得了解到產(chǎn)品是如何被使用,從而了解對客戶來說什么才是最有價(jià)值的。另一項(xiàng)技術(shù)叫Augmented Reality的東西,翻作:增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。這個(gè)技術(shù)能夠幫助你看到之前看不到的信息和數(shù)據(jù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)威力巨大,能夠從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞?。它在?shù)字和現(xiàn)實(shí)世界之間搭建了橋梁,創(chuàng)造的價(jià)值惠及整個(gè)企業(yè)。再結(jié)合 IoT 數(shù)據(jù),AR 應(yīng)用程序成為真正的變革性體驗(yàn),促使著許多企業(yè)完全重新設(shè)想自己如何設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、運(yùn)營和維修產(chǎn)品。
  引言:
  在汽車行業(yè)中,汽車?yán)走_(dá)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)和發(fā)展意義。從安全角度來說,車輛事故帶來的死傷和財(cái)產(chǎn)損失的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),說明了汽車?yán)走_(dá)的必要性,借助其技術(shù)輔助手段可以預(yù)防部分事故,社會需要機(jī)動車?yán)走_(dá)的發(fā)展。對于汽車所有者而言,汽車?yán)走_(dá)作為一個(gè)安全裝置,方便而且不是很昂貴,而且還承擔(dān)一些需要注意力、判斷力和技術(shù)性的工作,從而降低駕駛的強(qiáng)度,減少駕駛員的負(fù)擔(dān)。另一方面,從汽車制造商的角度來說,雷達(dá)是吸引消費(fèi)者購買的另一大特色,它是潛在的收入來源和競爭優(yōu)勢。那么當(dāng)汽車?yán)走_(dá)遇上智能制造這個(gè)當(dāng)紅 “炸子雞”,將擦出怎么的科技火花呢?
  二、應(yīng)用項(xiàng)目介紹
  中國電科38所介紹
  中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所(以下簡稱中國電科38所),1965年建于貴州,1988年底整體遷建合肥市,經(jīng)過50多年的探索和追求,中國電科38所已發(fā)展為集研究、開發(fā)、制造、測試于一體的電子信息高科技、集團(tuán)型研究所,擁有國際水平的設(shè)計(jì)研發(fā)平臺,精良完備的電子制造平臺,國內(nèi)先進(jìn)的電子測試、試驗(yàn)平臺,具備從事電子信息技術(shù)研發(fā)和系統(tǒng)工程建設(shè)的強(qiáng)大綜合實(shí)力。擁有國家級集成電路設(shè)計(jì)中心、俄羅斯新技術(shù)研發(fā)中心、中國電科浮空平臺研發(fā)中心、安徽省汽車電子工程研究中心、安徽省公共安全信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、安徽省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、合肥公共安全技術(shù)研究院、博士后科研工作站等研發(fā)平臺。50多年來,共先后取得1500多項(xiàng)科研成果,其中國家級、省部級科技進(jìn)步獎100多項(xiàng),多項(xiàng)成果填補(bǔ)國內(nèi)空白、居于國際領(lǐng)先地位。擁有安徽四創(chuàng)電子股份有限公司(中國雷達(dá)第一股,600990)、安徽博微長安電子有限公司、合肥博微電氣有限公司、安徽博微廣成信息科技有限公司、中電科技(合肥)博微信息發(fā)展有限責(zé)任公司等多家產(chǎn)業(yè)化公司。
  三、案例正文
  項(xiàng)目實(shí)施情況
  一、項(xiàng)目需求
  中國電子科技集團(tuán)公司第38研究所的汽車?yán)走_(dá)智能制造示范產(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控平臺,其需求目的是對產(chǎn)線進(jìn)行三維仿真建模,然后通過設(shè)備真實(shí)采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動三維模型來進(jìn)行虛擬結(jié)合真實(shí)的監(jiān)控平臺。
  二、項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容
 ?。?)軟件平臺
  軟件采用上海湃睿的Pi-IoT平臺,構(gòu)建智能制造示范產(chǎn)線應(yīng)用場景。

 ?。?)硬件平臺
  產(chǎn)線供應(yīng)商(蕪湖)。
 ?。?)三維模型及引擎
  1、三維模型制作;
  2、三維引擎采用Web 3D平臺。
 ?。?)場景搭建
  軟硬件結(jié)合,三維引擎與物聯(lián)網(wǎng)平臺結(jié)合,采用物聯(lián)網(wǎng)平臺獲取設(shè)備數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)發(fā)給三維引擎用以構(gòu)建三維虛擬監(jiān)控場景。通過雙方提供的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議接口,進(jìn)行數(shù)據(jù)整合,從而使得真實(shí)數(shù)據(jù)能夠驅(qū)動三維虛擬模型內(nèi)容。
 ?。?)產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)
  1、設(shè)備廠商提供了基于德國BECKHOFF公司出品的的TwinCAT軟件作為自動化程序設(shè)計(jì)軟件,該軟件具備OPC UA服務(wù)器組件,可以使得自動化程序采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)可以通過符合OPC UA協(xié)議的方式供應(yīng)其他系統(tǒng)使用。
  2、Pi-IoT平臺提供OPC UA擴(kuò)展支持符合OPC UA協(xié)議的數(shù)據(jù)獲取。
  (6)產(chǎn)線三維建模
  由于產(chǎn)線本身各設(shè)備的三維模型文件尺寸太大,為了減少對計(jì)算設(shè)備能力依賴,對整個(gè)產(chǎn)線進(jìn)行重新建模。
 ?。?)物理網(wǎng)平臺與Web 3D平臺數(shù)據(jù)互聯(lián)
  1、憑借Pi-IoT平臺本身對RESTFUL API技術(shù)的強(qiáng)大支持能力,將設(shè)備數(shù)據(jù)組織成Web 3D引擎更容易解析的格式實(shí)時(shí)供應(yīng)到接口。
  2、Web 3D平臺通過輪詢方式,以極短時(shí)間間隔不斷請求Pi-IoT接口獲取數(shù)據(jù),從而達(dá)到實(shí)時(shí)映射的作用。
  三、項(xiàng)目實(shí)施過程,三維虛擬監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施步驟
  四、項(xiàng)目實(shí)施成果
 ?。?)物聯(lián)網(wǎng)硬件網(wǎng)絡(luò)搭建
  1、設(shè)備數(shù)據(jù)采集;
  2、工廠與實(shí)驗(yàn)室硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);
 ?。?)物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)開發(fā)
  1、產(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控平臺;
  2、Pi-IoT與Web 3D平臺數(shù)據(jù)對接;
  3、虛擬監(jiān)控;
  4、設(shè)備數(shù)據(jù)展示;
  5、生產(chǎn)異常報(bào)警;
  6、AR體驗(yàn);
 ?。?)工廠與實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
  意義與價(jià)值:
  汽車?yán)走_(dá)的智能制造示范線虛擬監(jiān)控平臺是經(jīng)過數(shù)字化車間三維虛擬監(jiān)控系統(tǒng)基于數(shù)字化映射(DT)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)平臺整合,通過與數(shù)字化車間的設(shè)備數(shù)據(jù)以及DNC系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)流的集成,實(shí)現(xiàn)B/S架構(gòu)下的車間生產(chǎn)現(xiàn)場、中央控制平臺以及客戶端三位一體的信息化服務(wù)平臺。對車間制造資源進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航、顯示、分析與管理車間現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)信息、生產(chǎn)工藝參數(shù)信息、車間物流過程、產(chǎn)品質(zhì)量信息以及設(shè)備故障的管理診斷信息等,形成面向整體車間的虛擬監(jiān)控平臺,實(shí)現(xiàn)透明化生產(chǎn),故障問題重現(xiàn)與仿真。
  中國電科38所與湃??萍紡?qiáng)強(qiáng)聯(lián)合打造在智能制造過程中,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),連接各種工業(yè)設(shè)備,采集工業(yè)設(shè)備的各種各樣的數(shù)據(jù),通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,可以洞見各種瓶頸問題,從而獲得優(yōu)化的依據(jù)與方式方法。
  
  案例提供商:
  湃??萍迹╬isx.com)致力于在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)領(lǐng)域,為制造業(yè)客戶提供集成高效的信息技術(shù)解決方案和技術(shù)平臺,在CAD/CAE/CAM、產(chǎn)品生命周期管理PLM、數(shù)字化制造和仿真、ALM/SCM/SLM、物聯(lián)網(wǎng)IoT等領(lǐng)域提供解決方案以及規(guī)劃咨詢、實(shí)施推廣和定制開發(fā)服務(wù)。湃睿科技目前僅技術(shù)團(tuán)隊(duì)超過100人規(guī)模,已服務(wù)于1200多家國內(nèi)外知名企業(yè),橫跨工業(yè)裝備、汽車、高科技電子、醫(yī)療設(shè)備、航空航天和國防等多個(gè)行業(yè)。
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