CN112632685A - 基于虚拟现实的数字化车间设计方法及装置 - Google Patents

基于虚拟现实的数字化车间设计方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于虚拟现实的数字化车间设计方法及系统。基于虚拟现实的数字化车间设计方法通过依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型，并依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。设计时能拟合各种工况所需环境对设备结构模型进行安放，在发现某些设备的型号不能放入工厂车间时，可以及时更换型号，避免购入无用型号的设备，减少了车间的成本。

Description

基于虚拟现实的数字化车间设计方法及装置
技术领域
本发明涉及数字化车间领域，具体涉及一种基于虚拟现实的数字化车间设计方法及装置。
背景技术
对于新建厂房车间等生产区域，在购置对应的生产设备时，需要考虑公司车间的容纳情况，现有技术中对车间进行设计时，完成对车间的尺寸测绘之后，便将所需的设备进行购置，在对设备进行放置时，有时会出现设备尺寸过大，放置之后影响员工实际操作，进而需要调整设备型号，费时费力。
上述问题是目前亟待解决的。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于虚拟现实的数字化车间设计方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于虚拟现实的数字化车间设计方法。包括：
获取车间内所需设备型号；
依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型；
获取工厂车间实际空间尺寸；
依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；
将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。
进一步的，所述输入车间内所需设备型号的方法包括：
输入设备型号；
依据设备型号获取与设备型号功能相同的相关设备型号；
依据将设备型号以及相关设备型号作为设备型号的样本。
进一步的，所述设备数据库的构建方法包括：
获取不同产业的生产线所需设备型号；
依据设备功能相关性对所需设备型号进行分类；
对所需设备型号进行三维重建，生成对应的设备结构模型。
进一步的，所述获取工厂车间实际空间尺寸的方法包括：
输入工厂车间的三维参数；
依据空间直角坐标系将三维参数转化为对应的空间向量。
进一步的，所述依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形，即，
将工厂车间实际空间尺寸对应的空间向量输入到空间直角坐标系中完成对三维车间图形的构建。
进一步的，所述将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计的方法包括：
依据设备结构模型对设备之间的主从关系进行排序；
对设备结构模型进行分层，获取基于地面的所有设备结构模型的排序方式，以及基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式；
依据基于地面的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的地面；
依据基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部；
获取微调指令，完成对所有设备结构模型的微调，以完成数字化车间设计。
进一步的，所述依据基于地面的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的地面的方法包括：
获取地面设备的设备结构模型的长度以及宽度；
计算所有地面设备的设备结构模型的长度的总和；
按照设备结构模型长度总和以及三维车间图形的至少一个容纳区域的长度总和进行对比，依据对比结果完成对设备结构模型的并列设置排序；
判断并列设置的结构模型的宽度之和是否小于三维车间图形的容纳区域的宽度，若小于，则完成对设备结构模型置入所述三维车间图形的地面的设计；
若大于，则选取对应设备结构模型的相关设备型号进行取缔，直至并列设置的结构模型的宽度之和小于三维车间图形的容纳区域的宽度。
进一步的，所述依据基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部的方法包括：
获取顶部设备的设备结构模型的长度以及宽度；
计算所有顶部设备的设备结构模型的长度的总和；
按照设备结构模型长度总和以及三维车间图形的至少一个容纳区域顶部的长度总和进行对比，依据对比结果完成对设备结构模型的并列设置排序；
判断并列设置的结构模型的宽度之和是否小于三维车间图形的容纳区域的宽度，若小于，则完成对设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部的设计；
若大于，则选取对应设备结构模型的相关设备型号进行取缔，直至并列设置的结构模型的宽度之和小于三维车间图形的容纳区域的宽度。
本发明实施例还提供了一种基于虚拟现实的数字化车间设计装置，所述装置包括：
型号获取模块，适于获取车间内所需设备型号；
结构模型获取模块，适于依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型；
车间尺寸获取模块，适于获取工厂车间实际空间尺寸；
三维车间构建模块，适于依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；
设计模块，适于将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，其特征在于，所述一个或一个以上的指令内的风险分析的装置的处理器执行时实现如上述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法。
本发明的有益效果是，本发明提供了一种基于虚拟现实的数字化车间设计方法及系统。基于虚拟现实的数字化车间设计方法通过依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型，并依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。设计时能拟合各种工况所需环境对设备结构模型进行安放，在发现某些设备的型号不能放入工厂车间时，可以及时更换型号，避免购入无用型号的设备，减少了车间的成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例所提供的基于虚拟现实的数字化车间设计方法的流程图。
图2是本发明实施例所提供的基于虚拟现实的数字化车间设计装置的原理框图。
图3是本发明实施例所提供的部分原理框图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，本实施例1提供了一种基于虚拟现实的数字化车间设计方法。设计时能拟合各种工况所需环境对设备结构模型进行安放，在发现某些设备的型号不能放入工厂车间时，可以及时更换型号，避免购入无用型号的设备，减少了车间的成本。
具体来说，基于虚拟现实的数字化车间设计方法包括：
S110：获取车间内所需设备型号。
具体来说，步骤S110包括以下子步骤：
输入设备型号；
依据设备型号获取与设备型号功能相同的相关设备型号；
依据将设备型号以及相关设备型号作为设备型号的样本。
S120：依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型；
其中，所述设备数据库的构建方法包括：
S121：获取不同产业的生产线所需设备型号；
S122：依据设备功能相关性对所需设备型号进行分类。
具体地，通过相关设备的确定，便于数字化车间在设计时可以根据自身需求进行设备的替换，提高了数字化工厂的设计效率。
S123：对所需设备型号进行三维重建，生成对应的设备结构模型。
S130：获取工厂车间实际空间尺寸。
具体来说，步骤S130包括以下步骤：
S131：输入工厂车间的三维参数；
S132：依据空间直角坐标系将三维参数转化为对应的空间向量。
S140：依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形，即，
将工厂车间实际空间尺寸对应的空间向量输入到空间直角坐标系中完成对三维车间图形的构建。
S150：将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。
具体来说，步骤S150包括以下步骤：
S151：依据设备结构模型对设备之间的主从关系进行排序；
S152：对设备结构模型进行分层，获取基于地面的所有设备结构模型的排序方式，以及基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式；
S153：依据基于地面的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的地面。
具体地，步骤S153包括：
获取地面设备的设备结构模型的长度以及宽度；
计算所有地面设备的设备结构模型的长度的总和；
按照设备结构模型长度总和以及三维车间图形的至少一个容纳区域的长度总和进行对比，依据对比结果完成对设备结构模型的并列设置排序；
判断并列设置的结构模型的宽度之和是否小于三维车间图形的容纳区域的宽度，若小于，则完成对设备结构模型置入所述三维车间图形的地面的设计；
若大于，则选取对应设备结构模型的相关设备型号进行取缔，直至并列设置的结构模型的宽度之和小于三维车间图形的容纳区域的宽度。
S154：依据基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部。
具体来说，步骤S154包括：
所述依据基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部的方法包括：
获取顶部设备的设备结构模型的长度以及宽度；
计算所有顶部设备的设备结构模型的长度的总和；
按照设备结构模型长度总和以及三维车间图形的至少一个容纳区域顶部的长度总和进行对比，依据对比结果完成对设备结构模型的并列设置排序；
判断并列设置的结构模型的宽度之和是否小于三维车间图形的容纳区域的宽度，若小于，则完成对设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部的设计；
若大于，则选取对应设备结构模型的相关设备型号进行取缔，直至并列设置的结构模型的宽度之和小于三维车间图形的容纳区域的宽度。
S155：获取微调指令，完成对所有设备结构模型的微调，以完成数字化车间设计。
具体地，通过触碰等方式，来完成所有设备结构模型的微调，以使布局更加美观便捷，同时采用本申请所提供的基于虚拟现实的数字化车间设计方法对车间进行设计时，可以直观反映各个设备的位置，提高了用户体验。
实施例2
请参阅图2，本实施例提供了一种基于虚拟现实的数字化车间设计装置。所述装置包括：
型号获取模块，适于获取车间内所需设备型号。
具体来说，具体来说型号获取模块用于执行以下方法：
输入设备型号；
依据设备型号获取与设备型号功能相同的相关设备型号；
依据将设备型号以及相关设备型号作为设备型号的样本。
结构模型获取模块，适于依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型。其中，其中，所述设备数据库的构建方法包括：S121：获取不同产业的生产线所需设备型号；S122：依据设备功能相关性对所需设备型号进行分类。
具体地，通过相关设备的确定，便于数字化车间在设计时可以根据自身需求进行设备的替换，提高了数字化工厂的设计效率。
车间尺寸获取模块，适于获取工厂车间实际空间尺寸。
具体来说，具体来说，车间尺寸获取模块用于执行以下方法:
S131：输入工厂车间的三维参数；
S132：依据空间直角坐标系将三维参数转化为对应的空间向量。
三维车间构建模块，适于依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；
设计模块，适于将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。
具体来说，设计模块用于执行以下方法：
S151：依据设备结构模型对设备之间的主从关系进行排序；
S152：对设备结构模型进行分层，获取基于地面的所有设备结构模型的排序方式，以及基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式；
S153：依据基于地面的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的地面。
具体地，步骤S153包括：
获取地面设备的设备结构模型的长度以及宽度；
计算所有地面设备的设备结构模型的长度的总和；
按照设备结构模型长度总和以及三维车间图形的至少一个容纳区域的长度总和进行对比，依据对比结果完成对设备结构模型的并列设置排序；
判断并列设置的结构模型的宽度之和是否小于三维车间图形的容纳区域的宽度，若小于，则完成对设备结构模型置入所述三维车间图形的地面的设计；
若大于，则选取对应设备结构模型的相关设备型号进行取缔，直至并列设置的结构模型的宽度之和小于三维车间图形的容纳区域的宽度。
S154：依据基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部。
具体来说，步骤S154包括：
所述依据基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部的方法包括：
获取顶部设备的设备结构模型的长度以及宽度；
计算所有顶部设备的设备结构模型的长度的总和；
按照设备结构模型长度总和以及三维车间图形的至少一个容纳区域顶部的长度总和进行对比，依据对比结果完成对设备结构模型的并列设置排序；
判断并列设置的结构模型的宽度之和是否小于三维车间图形的容纳区域的宽度，若小于，则完成对设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部的设计；
若大于，则选取对应设备结构模型的相关设备型号进行取缔，直至并列设置的结构模型的宽度之和小于三维车间图形的容纳区域的宽度。
S155：获取微调指令，完成对所有设备结构模型的微调，以完成数字化车间设计。
具体地，通过触碰等方式，来完成所有设备结构模型的微调，以使布局更加美观便捷，同时采用本申请所提供的基于虚拟现实的数字化车间设计方法对车间进行设计时，可以直观反映各个设备的位置，提高了用户体验。
实施例3
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，其特征在于，所述一个或一个以上的指令内的风险分析的装置的处理器执行时实现如实施例1所提供的基于虚拟现实的数字化车间设计方法。
本实施方式中，数字化车间设计时，通过依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型，并依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。设计时能拟合各种工况所需环境对设备结构模型进行安放，在发现某些设备的型号不能放入工厂车间时，可以及时更换型号，避免购入无用型号的设备，减少了车间的成本。
实施例4
请参阅图3，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器中存储有至少一条程序指令；所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现实施例1所提供的基于5G网络的数字孪生工厂建模方法。
存储器502和处理器501采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器501和存储器502的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器501处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器501。
处理器501负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器502可以被用于存储处理器501在执行操作时所使用的数据。
综上所述，本发明提供了一种基于虚拟现实的数字化车间设计方法及系统。基于虚拟现实的数字化车间设计方法通过依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型，并依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。设计时能拟合各种工况所需环境对设备结构模型进行安放，在发现某些设备的型号不能放入工厂车间时，可以及时更换型号，避免购入无用型号的设备，减少了车间的成本。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于虚拟现实的数字化车间设计方法，其特征在于，包括：
获取车间内所需设备型号；
依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型；
获取工厂车间实际空间尺寸；
依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；
将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。
2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法，其特征在于，所述输入车间内所需设备型号的方法包括：
输入设备型号；
依据设备型号获取与设备型号功能相同的相关设备型号；
依据将设备型号以及相关设备型号作为设备型号的样本。
3.如权利要求2所述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法，其特征在于，所述设备数据库的构建方法包括：
获取不同产业的生产线所需设备型号；
依据设备功能相关性对所需设备型号进行分类；
对所需设备型号进行三维重建，生成对应的设备结构模型。
4.如权利要求3所述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法，其特征在于，所述获取工厂车间实际空间尺寸的方法包括：
输入工厂车间的三维参数；
依据空间直角坐标系将三维参数转化为对应的空间向量。
5.如权利要求4所述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法，其特征在于，所述依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形，即，
将工厂车间实际空间尺寸对应的空间向量输入到空间直角坐标系中完成对三维车间图形的构建。
6.如权利要求5所述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法，其特征在于，所述将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计的方法包括：
依据设备结构模型对设备之间的主从关系进行排序；
对设备结构模型进行分层，获取基于地面的所有设备结构模型的排序方式，以及基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式；
依据基于地面的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的地面；
依据基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部；
获取微调指令，完成对所有设备结构模型的微调，以完成数字化车间设计。
7.如权利要求6所述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法，其特征在于，所述依据基于地面的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的地面的方法包括：
获取地面设备的设备结构模型的长度以及宽度；
计算所有地面设备的设备结构模型的长度的总和；
按照设备结构模型长度总和以及三维车间图形的至少一个容纳区域的长度总和进行对比，依据对比结果完成对设备结构模型的并列设置排序；
判断并列设置的结构模型的宽度之和是否小于三维车间图形的容纳区域的宽度，若小于，则完成对设备结构模型置入所述三维车间图形的地面的设计；
若大于，则选取对应设备结构模型的相关设备型号进行取缔，直至并列设置的结构模型的宽度之和小于三维车间图形的容纳区域的宽度。
8.如权利要求7所述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法，其特征在于，所述依据基于车间顶部的所有设备结构模型的排序方式将对应的设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部的方法包括：
获取顶部设备的设备结构模型的长度以及宽度；
计算所有顶部设备的设备结构模型的长度的总和；
按照设备结构模型长度总和以及三维车间图形的至少一个容纳区域顶部的长度总和进行对比，依据对比结果完成对设备结构模型的并列设置排序；
判断并列设置的结构模型的宽度之和是否小于三维车间图形的容纳区域的宽度，若小于，则完成对设备结构模型置入所述三维车间图形的顶部的设计；
若大于，则选取对应设备结构模型的相关设备型号进行取缔，直至并列设置的结构模型的宽度之和小于三维车间图形的容纳区域的宽度。
9.一种基于虚拟现实的数字化车间设计装置，其特征在于，所述装置包括：
型号获取模块，适于获取车间内所需设备型号；
结构模型获取模块，适于依据设备型号从预先建立的设备数据库中获取对应的设备结构模型；
车间尺寸获取模块，适于获取工厂车间实际空间尺寸；
三维车间构建模块，适于依据工厂车间实际空间尺寸构建三维车间图形；
设计模块，适于将设备结构模型依据预设规则置入所述三维车间图形中以完成数字化车间设计。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，其特征在于，所述一个或一个以上的指令内的风险分析的装置的处理器执行时实现权利要求1至8中任一所述的基于虚拟现实的数字化车间设计方法。
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