CN110471367B - 一种能够协同运动的动态三维模型的构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够协同运动的动态三维模型的构建方法，首先，为动态三维模型挂载统一的结构化框架；其次，为每一个动态三维模型创建动作运行流程，将每一个动态三维模型的动作信号进行关联，并存储；再次，对所有动态三维模型进行动作执行信号分拣，并将分拣好的数据压缩到消息队列中；然后，在动态三维模型的属性面板中配置I/O逻辑信号，并建立用于存放运行逻辑的路径；最后，实时监听动作执行消息队列，执行相应的动作，并构建信号状态通知。重新设计了模型动作组件、虚拟系统都需配置各类I/O信号的过程，解决了配置较为麻烦，重复的工作量较大的问题，达到降低使用门槛、工作量和操作时间以及提升灵活度的目标。
Description
技术领域
本发明属于教学仿真用工具及方法领域，具体涉及一种能够协同运动的动态三维模型的构建方法。
背景技术
在仿真软件中，为了使动态三维模型能够按照工作流程协同运行，一般需要通过逻辑控制指令去触发各类动态三维模型不同动作的执行。大多数现有技术的仿真软件具体操作如下：
第一步、创建虚拟系统，用于构建并存储动态模型的运行流程，虚拟系统中包含工具数据、工件坐标、机器人目标点以及路径等配置信息；
第二步、配置虚拟系统编辑器中的I/O逻辑信号，用以控制模型动作组件中运行姿态的相关信号；
1)根据动态三维模型动作新建信号配置单元；
2)配置信号名称、信号类型、信号端口值，完整定义信号信息；
第三步、将配置的虚拟系统编辑器中I/O逻辑信号与模型动作组件中的运行姿态信号一一对应匹配；
第四步、根据各类动态三维模型的运行流程，在虚拟系统中建立一条用于存放运行逻辑的路径；
1)在该路径中，创建控制逻辑指令，配置指令及信号
2)在该路径中，插入机器人的目标点，生成示教指令，1条机器人路径由多个示教指令组成；
第五步、根据路径中的逻辑指令，在仿真执行时可查看动态三维模型的运行流程。
上述操作的不便利之处如下：
1、模型动作组件、虚拟系统都需配置各类I/O信号，信号的对应配置较为麻烦，重复的工作量较大。
2、通常在工业机器人应用上，由多个示教点生成1段机器人程序，通过调用机器人程序来执行机器人动作，使得机器人示教指令与模型逻辑信号交错在一起，缺乏机器人程序的概念培养。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够协同运动的动态三维模型的构建方法，解决了现有技术中三维模型型号配置过程繁琐、应用兼容性差、浪费时间的问题。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种能够协同运动的动态三维模型的构建方法，包括如下步骤：
步骤1、为动态三维模型挂载统一的结构化框架，该结构化框架能够被动作执行信号触发；
步骤2、为每一个动态三维模型创建动作运行流程，将每一个动态三维模型的动作信号进行关联，并存储动作运行流程及信号关联信息；
步骤3、对所有动态三维模型进行动作执行信号分拣，构成树形结构，将具有同一层级输出信号的动作执行信号分为一组，并将分拣好的数据压缩到消息队列中；
步骤4、在动态三维模型的属性面板中配置I/O逻辑信号，将其与模型动作的运行姿态信号一一对应匹配，并建立用于存放运行逻辑的路径；
步骤5、实时监听动作执行消息队列，获取相应的模型动作参数，执行相应的动作，并在动作执行前后构建信号状态通知。
结构化框架包括模型内部动作处理结构化、模型输入输出动作信号结构化、模型动作执行状态共享结构化。
所述步骤2中的数据存储在信号处理模块中，通过信号配置面板配置动态三维模型之间的信号关联关系，并在信号配置面板进行展示。
步骤3中的动作执行信号分拣规则如下：
首先获得所有执行的信号，然后，按照执行信号的类别进行分拣，根据信号的走向将所有的初始信号分为同一组，所有的输入信号分为同一组，所有的输出信号分为同一组；最后，根据分拣后信号的对应关系，构建成一个完整的动作执行信号序列。
步骤5中通过队列监听模块主动监听动作执行消息队列，当消息队列中出现数据时，队列监听模块主动读取该模型的动作参数，并调用该模型的动作API使其执行相应的动作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、重新设计了模型动作组件、虚拟系统都需配置各类I/O信号的过程，解决了配置较为麻烦，重复的工作量较大的问题，达到降低使用门槛、工作量和操作时间以及提升灵活度的目标。
2、本发明解决了动态三维模型在自定义执行过程中动作信号的并发性交互问题，模型采用统一的动作信号触发的模型框架，使模型动作之间的交互实现扩充，提高了系统的可扩展性。
3、动作处理上，采用消息队列的交互模式，先进先出，大大降低了模型动作交互的资源消耗问题。
4、动作执行信号一次触发后，生产线场景重置后，可在次执行，实现了一次触发多次执行的目的。
5、每个模型的动作在执行前/后都会采用通知方式，让下一个模型或几个模型运动，实现场景中各模型的紧密交互。
6、队列监听的触发模式，规避了同一个模型在同一时间点上多次收到执行动作信号问题，使整个仿真生产线上的模型运动符合运动规律。
7、用户应用本发明的仿真系统，不需要花费大量的时间配置模型运动信号，只需要思考在真实生产线中各工件的运动流程和各工件的交互动作即可。
附图说明
图1为本发明构建并存储动态三维模型的运行流程图。
图2为本发明动态三维模型的工作流程协同运动分拣构建流程图。
图3为本发明动态三维模型的工作流程协同运动姿态信号匹配流程图。
图4为本发明具体实施例的上下料产线示意图。
图5为本发明具体实施例的信号配置面板示意图。
图6为本发明具体实施例输送线的属性面板示意图。
图7为本发明具体实施例中输送线信号连接面板示意图。
图8为本发明具体实施例的机床信号配置面板示意图。
其中，图中的标识为：1-输送线；2-传感器；3-物料；4-机器人；5-机床。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。
一种能够协同运动的动态三维模型的构建方法，包括如下步骤：
步骤1、为动态三维模型挂载统一的结构化框架，该结构化框架能够被动作执行信号触发；
步骤2、为每一个动态三维模型创建动作运行流程，将每一个动态三维模型的动作信号进行关联，并存储动作运行流程及信号关联信息；
步骤3、对所有动态三维模型进行动作执行信号分拣，构成树形结构，将具有同一层级输出信号的动作执行信号分为一组，并将分拣好的数据压缩到消息队列中；
步骤4、在动态三维模型的属性面板中配置I/O逻辑信号，将其与模型动作的运行姿态信号一一对应匹配，并建立用于存放运行逻辑的路径；
步骤5、实时监听动作执行消息队列，获取相应的模型动作参数，执行相应的动作，并在动作执行前后构建信号状态通知。
结构化框架包括模型内部动作处理结构化、模型输入输出动作信号结构化、模型动作执行状态共享结构化。
所述步骤2中的数据存储在信号处理模块中，通过信号配置面板配置动态三维模型之间的信号关联关系，并在信号配置面板进行展示。
步骤3中的动作执行信号分拣规则如下：
首先获得所有执行的信号，然后，按照执行信号的类别进行分拣，根据信号的走向将所有的初始信号分为同一组，所有的输入信号分为同一组，所有的输出信号分为同一组；最后，根据分拣后信号的对应关系，构建成一个完整的动作执行信号序列。
步骤5中通过队列监听模块主动监听动作执行消息队列，当消息队列中出现数据时，队列监听模块主动读取该模型的动作参数，并调用该模型的动作API使其执行相应的动作。
具体实施例，如图1至图3所示：
以搭建上下料产线为例，对本申请的方法做进一步的说明：
该上下料产线包括五个部分，分别为物料、输送线、6轴机器人、机床、传感器；
第一步，创建五个模型，分别为：物料3、输送线1、6轴机器人4、机床5、传感器2模型，然后摆放模型到合适地方；如图4所示，将物料3摆放在输送线1的一端，传感器2设置在输送线1的另一端，6轴机器人4放在输送线1的侧面，机床5放置在6周机器人4的旁边。
第二步，为每一个动态三维模型挂载统一的结构化框架，该结构化框架能够被动作执行信号触发，为每一个模型配置运动信号，其中，输送线运动信号包括启动、停止信号；六轴机器人运动型号包括放料信号；机床运动信号包括机床加工信号；传感器运动信号包括传感器触发信号。
第三步，为每一个动态三维模型创建动作运行流程，将每一个动态三维模型的动作信号进行关联，并存储动作运行流程及信号关联信息；打开信号配置面板，为产线配置信号，如图5、图6、图7所示，做动作信号配置时，首先要对模型进行I/O信号的配置，具体的操作步骤如下：
1、在模型列表中找到输送线，然后通过右键菜单打开输送线的属性面板；
2、在动作设置区域中输入速度(米/秒)，在方向列表中选择滚动方向；
3、设置好动作信息后，在I/O信号中选择输送线的动作，包括：启动和停止。
配置好模型的I/O信号后，在配置模型的动作连接部分，具体步骤为：
1、点击工具栏上的信号连接按钮，打开信号连接面板；
2、在信号连接面板中的起始设置中选择设备，如：输送线启动；
3、在连接设置中选择设备，传感器触发，在选择输送线停止，设置好后点击“连接”按钮。点击连接后，如图5所示。
该实施例的信号流程为：输送线启动–>传感器触发->输送线停止->机器人放料->机床加工，输送线启动，物体触碰到传感器时传感器会在内部发出触发信号，当传感器触发后输送线停止。
第四步，对所有动态三维模型进行动作执行信号分拣，构成树形结构，将具有同一层级输出信号的动作执行信号分为一组，并将分拣好的数据压缩到消息队列中；该实施例中具体的分拣过程如下：
将所有的信号分为根信号、输入信号(INPUT信号)、输出信号(OUTPUT信号)，将输出信号(OUTPUT信号)定义为A组，输入信号(INPUT信号)定义为B组，
将输送线启动做为生产线运动的根，单独为其分为一组，
然后传感器触发，该信号为输出(OUTPUT)信号，将这个信号分成另外的一组(这里定义为A组)，
传感器触发后会使输送线停止，输送线停止这个动作我们称为INPUT输入信号，这种输入信号要分为一组(这里我们定义为B组)，
当输送线执行完停止动作后，会发出OUTPUT信号，这个输出信号我们在内部会放到A组信号中，
然后再执行机器人放料信号，机器人放料信号相对于输送线停止属于INPUT输入信号，所以会放到B组中，
接下来机器人放料动作完成，发出OUTPUT输出信号，这个输出信号我们在内部会放到A组信号中，
然后执行机床加工动作，这个动作对于上一个机器人放料动作来说，他是INPUT输入信号，所以会放到B组中，
这种过程就是该生产线的信号分拣过程，这个过程的目地的把整个生产线的运动全部在系统中序列化，运行时只要按照序列执行就可以，不需要做大量的复杂判断；
第五步，在动态三维模型的属性面板中配置I/O逻辑信号，将其与模型动作的运行姿态信号一一对应匹配，并建立用于存放运行逻辑的路径；该实施例中，在机床的属性面板中，只要在IO信号区域内选择对应的信号，系统内部会将其与模型动作的运行姿态信号一一对应匹配，并建立用于存放运行逻辑的路径；如图8所示，具体操作步骤如下：
1、在模型列表中找到机床，然后通过右键打开机床的属性面板；
2、点击图中的增加按钮，填加一条机床动作设置信息，在机床的动作信息中输入动作名称、选择加工成品件、输入加工时长(秒为单位)；
3、设置好动作信息后，在I/O信号中选择动作名称，即完成机床加工的动作设置。
第六步，当配置好信号后，点击仿真运行按扭时，仿真内部信号处理模块会实时监听动作执行消息队列，获取相应的模型动作参数，执行相应的动作，并在动作执行前后构建信号状态通知。
本方案重新设计了模型动作组件、虚拟系统都需配置各类I/O信号的过程，解决了配置较为麻烦，重复的工作量较大的问题，达到降低使用门槛、工作量和操作时间以及提升灵活度的目标。
解决了动态三维模型在自定义执行过程中动作信号的并发性交互问题，模型采用统一的动作信号触发的模型框架，使模型动作之间的交互实现扩充，提高了系统的可扩展性。
Claims (5)
1.一种能够协同运动的动态三维模型的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、为动态三维模型挂载统一的结构化框架，该结构化框架能够被动作执行信号触发；
步骤2、为每一个动态三维模型创建动作运行流程，将每一个动态三维模型的动作信号进行关联，并存储动作运行流程及信号关联信息；
步骤3、对所有动态三维模型进行动作执行信号分拣，构成树形结构，将具有同一层级输出信号的动作执行信号分为一组，并将分拣好的数据压缩到消息队列中；
步骤4、在动态三维模型的属性面板中配置I/O逻辑信号，将其与模型动作的运行姿态信号一一对应匹配，并建立用于存放运行逻辑的路径；
步骤5、实时监听动作执行消息队列，获取相应的模型动作参数，执行相应的动作，并在动作执行前后构建信号状态通知。
2.根据权利要求1所述的能够协同运动的动态三维模型的构建方法，其特征在于：结构化框架包括模型内部动作处理结构化、模型输入输出动作信号结构化、模型动作执行状态共享结构化。
3.根据权利要求1所述的能够协同运动的动态三维模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2中的数据存储在信号处理模块中，通过信号配置面板配置动态三维模型之间的信号关联关系，并在信号配置面板进行展示。
4.根据权利要求1所述的能够协同运动的动态三维模型的构建方法，其特征在于：步骤3中的动作执行信号分拣规则如下：
首先获得所有执行的信号，然后，按照执行信号的类别进行分拣，根据信号的走向将所有的初始信号分为同一组，所有的输入信号分为同一组，所有的输出信号分为同一组；最后，根据分拣后信号的对应关系，构建成一个完整的动作执行信号序列。
5.根据权利要求1所述的能够协同运动的动态三维模型的构建方法，其特征在于：步骤5中通过队列监听模块主动监听动作执行消息队列，当消息队列中出现数据时，队列监听模块主动读取该模型的动作参数，并调用该模型的动作API使其执行相应的动作。
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