CN110020484B - 基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业自动化技术领域，特别是基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其包括如下步骤：步骤A，中间设备分类；步骤B，抽象中间装备的共性；步骤C,几何模型封装；步骤D,运动脚本封装；步骤E，触发机制封装；步骤F，建立中间设备公共库；步骤G，调用中间设备库实现生产线快速化定制设计。所述基于泛化封装技术的智能车间定制设计方法基于三维仿真系统，对中间设备的几何模型、运动脚本、控制网络以及优化算法进行高维度封装，最大化实现设计重用以及虚拟设备资源重用，支持车间定制生产线的快速化的搭建、以及解决高频换线带来的设备等待时间过长的问题，让智能车间的快速定制设计过程更加灵活高效。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化技术领域，特别是一种基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法。
背景技术
随着智能制造装备和通信技术的快速发展，我国制造业对自动化生产整线快速设计和合理实施的需求日益迫切。定制设计以满足客户的差异化需求为目标，在设计对象的基型上采用选择、配置、变型等技术与方法形成新的设计方案。车间的快速定制设计方法已成为智能制造迫切的需求。车间的定制设计需要按照客户生产场地、预期产能、工艺路径、遗留设备等方面的差异化需求，快速形成静态的车间布局，完成车间设备的动作设计与在制品的运动设计，实现上层管控系统与车间的集成设计与优化。车间的定制设计将延伸至装备、控制系统、管控软件的一体化集成，将涉及到其执行系统与引擎的自适应修正与其执行效率的整定。车间所需设备大多异构异型，控制器与通讯接口不尽相同，然而，专机设备之间、中间设备与专机设备需要协同作业，存在频繁通讯，这对车间整线的集成提出了极高的难度。
传统的虚拟车间产线中间设备设计的方法是根据设备的工艺过程利用三维仿真软件对设备的几何模型、运动脚本、动作触发机制、优化算法等进行设计并没有对已有的设计进行封装保存，所以当生产线另一处又要重复利用或者类似生产线重复利用该中间设备时，又需要对其进行以上几个方面的设计，这无疑就增加了设计工作，增加了产线设计的周期和效率，无法满足快速定制设计的市场需求。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种基于泛化封装技术的智能车间定制设计方法；对于生产线中的中间设备资源进行高维度封装，做到一次设计，多次和多场景的重复使用的效果，最大化实现设计重用以及设备资源利用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其应用于智能车间设计系统，所述基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法包括如下步骤：
步骤A，中间设备分类，根据中间设备的功能属性，将中间设备分为分拣类、仓储类和运输类；
步骤B，抽象的共性，对中间设备从几何模型、运动脚本和动作触发机制进行共性抽象；
步骤C,几何模型封装，依据设备选型，建立中间设备的三维模型，综合考虑中间设备在生产线中的位置、占地大小和布局，依据中间设备功能需求，简化三维模型；
步骤D,运动脚本封装，分析各种中间设备模型要实现的动作，进行动作设计和动作规划，分析三维模型对应设备模型的运动方式及运动参数；根据设备模型的运动方式和运动参数编写脚本文件；
步骤E，触发机制封装，当几何模型封装和运动脚本封装完成以后，要建立中间设备与专机设备动作逻辑关联，和中间设备与在制品之间的动作逻辑关联；
步骤F，建立中间设备公共库，Demo3d提供建库功能，将封装好的三维模型放入库中并保存；
步骤G，调用中间设备库实现生产线快速化定制设计，根据定制生产线的生产需求，并根据中间设备公共库中个中间设备的封装参数或功能进行调用。
具体的，所述步骤C中，利用三维建模软件设计建立中间设备的三维模型，然后将三维模型导入到Demo3D三维数字化仿真软件进行后续操作。
更优的，所述步骤C中还包括以下内容：利用Demo3D三维数字化仿真软件中模型处理功能对中间设备的三维模型的形状、大小、位置进行二次处理，详细分析设备的功能动作，区分模型的动件与不动件，去除不影响该设备功能的零部件，减少三维模型所占内存比，减轻仿真显示引擎的负担，达到简化三维模型的目的，利于三维模型在Demo3D三维数字化仿真软件中的运行从而适应产线的整体设计。
更优的，所述步骤D中还包括以下内容，所述中间设备的运动方式包含水平、垂直和旋转的基本动作以及由基本运动组成的复合运动；通过编写Jscript动作脚本封装动作函数，完成中间设备动作规划，完成在制品物流和运动规划。
更优的，所述步骤E中包括还包括一下内容，在的触发机制进行封装时，根据生产线的具体需求，在Demo3d中设置对应的传感器，即根据生产需要设置传感器的位置、长度、大小和响应时间；然后绑定传感器的对应触发事件，从而实现产品触发传感器时，告知对应的中间设备进行下一步操作。
更优的，所述步骤B中还需要对中间设备从运动优化算法进行共性抽象。
更优的，所述步骤E和F之间还有优化算法封装步骤：产线中的中间设备主要起物流作用，根据优化方案利用Demo3d中的二次开发功能，利用Jscript脚本编写物流动作优化算法和缓存调度算法。
更优的，所述步骤G中，还包括如下具体内容：
G1:考虑产线整体布局，综合考虑车间物流形式、制造工艺过程、生产组织形式和设备几何形态因素，完成生产线的整体布局；
G2:专机装备处理，根据具体的工艺需求，完成对专机设备的设计与布局；
G3:处理，根据G1中的整体布局，完成生产线中的布局与配置；
G4：整线集成，当与专机装备各自设计与布局完成后需要对两者进行简单的衔接与集成，对两者的几何模型和接口对接进行匹配的处理。
本发明提出一种基于泛化封装技术的智能车间定制设计方法及系统，所述基于泛化封装技术的智能车间定制设计方法基于三维仿真系统，封装一个产线中间设备公共库，对中间设备的几何模型、运动脚本、控制网络以及优化算法进行高维度封装，最大化实现设计重用以及虚拟设备资源重用，支持车间定制生产线的快速化的搭建、以及解决高频换线带来的设备等待时间过长的问题，以此实现一次设计、多次永久使用，解决了智能车间生产线设计过程中中间设备重复设计以及高频换线过程中产线等待时间长、换线成本高的问题，实现智能车间生产线具备高度的柔性和灵活性的问题。
附图说明
图1是本发明的一个实施例中中间设备封装内容的示意图；
图2是本发明的一个实施例中基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1和2所示，基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其应用于智能车间设计系统，所述基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法包括如下步骤：
步骤A，中间设备分类，根据中间设备的功能属性，将中间设备分为分拣类、仓储类和运输类。
步骤B，抽象的共性，对中间设备从几何模型、运动脚本、动作触发机制和运动优化算法进行共性抽象。
步骤C,几何模型封装，依据设备选型，利用三维建模软件设计建立中间设备的三维模型，然后将三维模型导入到Demo3D三维数字化仿真软件，利用Demo3D三维数字化仿真软件中模型处理功能对中间设备的三维模型的形状、大小、位置进行二次处理，详细分析设备的功能动作，区分模型的动件与不动件，去除不影响该设备功能的零部件，减少三维模型所占内存比，减轻仿真显示引擎的负担，达到简化三维模型的目的，利于三维模型在Demo3D三维数字化仿真软件中的运行从而适应产线的整体设计。
步骤D,运动脚本封装，分析各种中间设备模型要实现的动作，进行动作设计和动作规划，分析三维模型对应设备模型的运动方式及运动参数；根据设备模型的运动方式和运动参数编写脚本文件；所述中间设备的运动方式包含水平、垂直和旋转的基本动作以及由基本运动组成的复合运动；通过编写Jscript动作脚本封装动作函数，完成中间设备动作规划，完成在制品物流和运动规划。
步骤E，触发机制封装，当几何模型封装和运动脚本封装完成以后，要建立中间设备与专机设备动作逻辑关联，和中间设备与在制品之间的动作逻辑关联；在的触发机制进行封装时，根据生产线的具体需求，在Demo3d中设置对应的传感器，即根据生产需要设置传感器的位置、长度、大小和响应时间；然后绑定传感器的对应触发事件，从而实现产品触发传感器时，告知对应的中间设备进行下一步操作。
步骤F，建立中间设备公共库，Demo3d提供建库功能，将封装好的三维模型放入库中并保存；
步骤G，调用中间设备库实现生产线快速化定制设计，根据定制生产线的生产需求，并根据中间设备公共库中个中间设备的封装参数或功能进行调用。
上述步骤E和F之间还有优化算法封装步骤：产线中的中间设备主要起物流作用，根据优化方案利用Demo3d中的二次开发功能，利用Jscript脚本编写物流动作优化算法和缓存调度算法。
上述步骤G中，还包括如下具体内容：
G1:考虑产线整体布局，综合考虑车间物流形式、制造工艺过程、生产组织形式和设备几何形态因素，完成生产线的整体布局；
G2:专机装备处理，根据具体的工艺需求，完成对专机设备的设计与布局；
G3:处理，根据G1中的整体布局，完成生产线中的布局与配置；
G4：整线集成，当与专机装备各自设计与布局完成后需要对两者进行简单的衔接与集成，对两者的几何模型和接口对接进行匹配的处理。
本实施例提出一种基于泛化封装技术的智能车间定制设计方法，所述基于泛化封装技术的智能车间定制设计方法基于三维仿真系统，封装一个产线中间设备公共库，对中间设备的几何模型、运动脚本、控制网络以及优化算法进行高维度封装，最大化实现设计重用以及虚拟设备资源重用，支持车间定制生产线的快速化的搭建、以及解决高频换线带来的设备等待时间过长的问题，以此实现一次设计、多次永久使用，解决了智能车间生产线设计过程中中间设备重复设计以及高频换线过程中产线等待时间长、换线成本高的问题，实现智能车间生产线具备高度的柔性和灵活性的问题。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其应用于智能车间设计系统，其特征在于，所述基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法包括如下步骤：
步骤A，中间设备分类，根据中间设备的功能属性，将中间设备分为分拣类、仓储类和运输类；
步骤B，抽象的共性，对中间设备从几何模型、运动脚本和动作触发机制进行共性抽象；
步骤C,几何模型封装，依据设备选型，建立中间设备的三维模型，综合考虑中间设备在生产线中的位置、占地大小和布局，依据中间设备功能需求，简化三维模型；
步骤D,运动脚本封装，分析各种中间设备模型要实现的动作，进行动作设计和动作规划，分析三维模型对应设备模型的运动方式及运动参数；根据设备模型的运动方式和运动参数编写脚本文件；
步骤E，触发机制封装，当几何模型封装和运动脚本封装完成以后，要建立中间设备与专机设备动作逻辑关联，和中间设备与在制品之间的动作逻辑关联；
步骤F，建立中间设备公共库，Demo3d提供建库功能，将封装好的三维模型放入库中并保存；
步骤G，调用中间设备库实现生产线快速化定制设计，根据定制生产线的生产需求，并根据中间设备公共库中个中间设备的封装参数或功能进行调用。
2.根据权利要求1所述的基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其特征在于，所述步骤C中，利用三维建模软件设计建立中间设备的三维模型，然后将三维模型导入到Demo3D三维数字化仿真软件进行后续操作。
3.根据权利要求2所述的基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其特征在于，所述步骤C中还包括以下内容：利用Demo3D三维数字化仿真软件中模型处理功能对中间设备的三维模型的形状、大小、位置进行二次处理，详细分析设备的功能动作，区分模型的动件与不动件，去除不影响该设备功能的零部件，减少三维模型所占内存比，减轻仿真显示引擎的负担，达到简化三维模型的目的，利于三维模型在Demo3D三维数字化仿真软件中的运行从而适应产线的整体设计。
4.根据权利要求1所述的基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其特征在于，所述步骤D中还包括以下内容，所述中间设备的运动方式包含水平、垂直和旋转的基本动作以及由基本运动组成的复合运动；通过编写Jscript动作脚本封装动作函数，完成中间设备动作规划，完成在制品物流和运动规划。
5.根据权利要求1所述的基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其特征在于，所述步骤E中包括还包括一下内容，在的触发机制进行封装时，根据生产线的具体需求，在Demo3d中设置对应的传感器，即根据生产需要设置传感器的位置、长度、大小和响应时间；然后绑定传感器的对应触发事件，从而实现产品触发传感器时，告知对应的中间设备进行下一步操作。
6.根据权利要求1所述的基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其特征在于，所述步骤B中还需要对中间设备从运动优化算法进行共性抽象。
7.根据权利要求6所述的基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其特征在于，所述步骤E和F之间还有优化算法封装步骤：产线中的中间设备主要起物流作用，根据优化方案利用Demo3d中的二次开发功能，利用Jscript脚本编写物流动作优化算法和缓存调度算法。
8.根据权利要求1所述的基于泛化封装技术的智能车间快速定制设计方法，其特征在于，所述步骤G中，还包括如下具体内容：
G1:考虑产线整体布局，综合考虑车间物流形式、制造工艺过程、生产组织形式和设备几何形态因素，完成生产线的整体布局；
G2:专机装备处理，根据具体的工艺需求，完成对专机设备的设计与布局；
G3:处理，根据G1中的整体布局，完成生产线中的布局与配置；
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