CN112822463B - 一种基于智能工厂的三维监控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能工厂的三维监控系统和方法，包括逻辑处理中心、界面交互处理中心与UI界面，备料产线和动力头装配产线设置成数字化三维模型，所述逻辑处理中心通过数据通信集成部分和场景集成控制部分与数字化三维模型连接；数字化三维模型包括FCC‑MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统、视频监控系统、IOT设备互联数据采集系统。以数字化三维模型为基础，设备采集数据为驱动，通过接入设备数据信息，驱动三维数字化模型，进行三维监控画面的展示和交互，实现设备实时运行数据、生产订单、AGV车辆实时状态、质量统计报表、监控视频的实时显示。

Description

一种基于智能工厂的三维监控系统和方法

技术领域

本发明涉及一种生产协同管理系统平台，尤其涉及一种基于智能工厂的三维监控系统和方法。

背景技术

随着智能制造、智能工厂的建设，企业对于加强计划调度和工艺过程管理提出了更高的要求，特别需要一个统一的基于“流程”的生产协同管理系统平台。用信息技术提高管理效率、过程管控能力，对产品的研制和生产具有极高的促进作用。智能工厂的三维监控系统以智能工厂产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化。对车间设备布局和功能、产品生产和产品工艺、自动化设备动作协作等不同环节进行模拟、分析、评估、验证和优化，从而提高生产线运行效率，增强产品质量控制水平，提升生产线数字化和智能化水平。同时，通过产品数据源及三维模型仿真分析数据管理，数字智能制造车间与数字化制造运营管理系统的数据交互，验证产品制造的各项性能指标，从而获得最优方案，避免传统制造模式下现场验证而造成的人力、物力和时间的浪费。

现有技术一：

大连理创科技有限公司公开的一种工厂车间智能化监控管理系统，包括组建单元、监管单元和提示单元。组建单元用于对工厂车间内的零部件进行三维立体建模，所述组建单元根据零部件的图像信息和尺寸的参数信息建立其三维立体模型，将建立的三维模型导入三维场景中进行虚拟化生产；所述组建单元对获取的零部件图像进行中值滤波处理和灰度世界色彩均衡处理；监管单元用于对工厂车间内设备的实际工作状态进行实时监控。该系统将工厂车间的设备进行虚拟化工作，并且是标准化的虚拟工作，然后将虚拟工作与工厂车间内时间的工作过程进行对比，从而实现工厂设备实际工作的监管。

现有技术一的缺点：

上述工厂车间智能化监控管理系统，不涉及整个产线的数字化工艺流程，不适用于智能工厂的三维监控。

现有技术二：

广州易行信息技术有限公司公开的一种工业生产线数字孪生方法及系统，涉及数字化工业生产线的技术领域，通过获取生产设备和产品的图像，将所述生产设备和产品的图像发送显示终端；获取所述生产设备和产品的运行期数据及数字模型，根据所述运行期数据和数字模型生成三维图像，将所述三维图像发送至所述显示终端；控制所述显示终端显示所述生产设备和产品的图像及三维图像，实现工业生产线的数字孪生，以代替传统展示过程中搬移设备和调试设备等的繁琐过程，并且通过数字孪生的三维模型，即可实现客户不受空间和时间无需到工厂即可完成参观、选购和监控生产过。

现有技术二的缺点：

上述工业生产线数字孪生方法及系统，无异构系统的数据集成功能，不适用于智能工厂的三维监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于智能工厂的三维监控系统和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于智能工厂的三维监控系统，包括逻辑处理中心、界面交互处理中心与UI界面，备料产线和动力头装配产线设置成数字化三维模型，所述逻辑处理中心通过数据通信集成部分和场景集成控制部分与数字化三维模型连接；

所述数据通信集成部分包括实时数据通信单元、MES通信单元、质量系统通信单元、视频监控连接单元；

所述场景集成控制部分包括多个设备特性模拟单元；

所述数字化三维模型包括FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统、视频监控系统、IOT设备互联数据采集系统。

上述的基于智能工厂的三维监控系统实现三维监控的方法，包括步骤：

首先，进行数字化三维布局和数字化三维工艺流程；

与IOT设备互联数据采集系统、FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统和视频监控系统进行集成，按照业务流程传输数据；

与IOT设备互联数据采集系统通过通信协议获取设备状态信息、设备报警信息、设备运行信息；

与FCC-MES系统通过数据接口获取设备订单信息等；

通过通信协议获取设备实时运行数据；

与FCC质量管理子系统通过数据接口获取质量信息；

与视频监控系统通过通信协议获取视频监控信息。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于智能工厂的三维监控系统和方法，以数字化三维模型为基础，设备采集数据为驱动，通过接入设备数据信息，驱动三维数字化模型，进行三维监控画面的展示和交互。与FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统、视频监控系统、IOT设备互联数据采集系统进行集成，实现设备实时运行数据、生产订单、AGV车辆实时状态、质量统计报表、监控视频的实时显示。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于智能工厂的三维监控系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于智能工厂的三维监控系统软件模块图；

图3为本发明实施例的登录流程图；

图4为本发明实施例的产线选择流程图；

图5为本发明实施例的产线全局展示流程图；

图6为本发明实施例的单元展示流程图；

图7为本发明实施例的设备详情流程图；

图8为本发明实施例的设备总览流程图；

图9为本发明实施例的质量统计流程图；

图10为本发明实施例的视频监控流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的基于智能工厂的三维监控系统，其较佳的具体实施方式是：

包括逻辑处理中心、界面交互处理中心与UI界面，备料产线和动力头装配产线设置成数字化三维模型，所述逻辑处理中心通过数据通信集成部分和场景集成控制部分与数字化三维模型连接；

所述数据通信集成部分包括实时数据通信单元、MES通信单元、质量系统通信单元、视频监控连接单元；

所述场景集成控制部分包括多个设备特性模拟单元；

所述数字化三维模型包括FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统、视频监控系统、IOT设备互联数据采集系统。

包括以下软件功能模块：

登录模块、产线选择模块、产线全局展示模块、单元展示模块、设备详情模块、设备总览模块、质量统计模块和视频监控模块，所述视频监控模块包括视频监控信息和视频监控总览。

所述登录模块主要用于用户登录系统，通过获取用户输入的用户名和密码判断用户是否能登录本系统进行系统操作；

所述产线选择模块功能提供系统产线选择加载功能，选择不同的产线进入相应的场景，选择产线后，等待系统加载完成，即能进入产线全局界面；

所述产线全局展示模块主要展示生产线的场景，包括工作场景和生产线具体信息，通过产线全局展示能全方位观察生产线的运行情况，能直观观察到生产线的设备运行数据信息，设备利用率及效率统计，质量信息和仓储统计；

所述单元展示模块主要展示生产线各个单元的订单信息，故障信息和设备状态；

所述设备详情模块主要展示生产线各个设备的订单信息，故障信息和设备状态；

所述设备总览模块主要用于展示生产线所有设备，选择相应的设备能跳转到该设备的设备详情界面；

所述质量统计模块主要展示生产线质量统计信息，通过质量统计信息能直观的查看生产线产品的质量情况；

所述视频监控模块包括视频监控信息和视频监控总览；

视频监控信息主要展示监控摄像头的设备信息，通过视频监控信息能直观的全局查看生产线的视频监控信息；

视频监控总览主要展示生产线监控摄像头的设备信息和监控画面，通过视频监控总览能直接调取各个生产单元的监控视频画面，从而直观的观察到生产线生产单元的现场作业情况。

上述的基于智能工厂的三维监控系统实现三维监控的方法，包括步骤：

首先，进行数字化三维布局和数字化三维工艺流程；

与IOT设备互联数据采集系统、FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统和视频监控系统进行集成，按照业务流程传输数据；

与IOT设备互联数据采集系统通过通信协议获取设备状态信息、设备报警信息、设备运行信息；

与FCC-MES系统通过数据接口获取设备订单信息等；

通过通信协议获取设备实时运行数据；

与FCC质量管理子系统通过数据接口获取质量信息；

与视频监控系统通过通信协议获取视频监控信息。

具体包括以下工作流程：

登录流程、产线选择流程、产线全局展示流程、单元展示流程、设备详情流程、设备总览流程、质量统计流程和视频监控流程。

本发明的基于智能工厂的三维监控系统，以某车间备料产线和动力头装配产线的设备布局图和设备清单，实现备料产线和动力头装配产线所有设备的三维建模和场景建模，通过渲染和动画设计使其与真实场景相同的虚拟场景效果。支持模型之间的关联和嵌套，具备从车间-单元-设备的逐级查看和返回，能通过鼠标键盘对相关模型进行细节查看，支持模型的旋转、缩放、及视角切换等，对模型上关联的数据能进行动态查询。支持对设备的关键部位的动画浏览。支持音视频、图像文件的播放和展示功能。支持对全车间的三维可视化场景的展现和漫游。可通过与来自异构系统的离散分布数据进行集成，获取可驱动设备模型运动的相关数据，并展示设备的状态信息，设备报警信息，设备运行信息，生产订单信息，AGV实时运行信息，监控视频信息，质量信息的统计图表等。

具体实施例：

如图1所示，智能工厂三维监控系统以数字化三维模型为基础，设备采集数据为驱动，通过接入设备数据信息，驱动三维数字化模型，进行三维监控画面的展示和交互。与FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统、视频监控系统、IOT设备互联数据采集系统进行集成，实现设备实时运行数据、生产订单、AGV车辆实时状态、质量统计报表、监控视频的实时显示。

1、软件方案

智能工厂三维监控系统的软件功能包括登录模块、产线选择模块、产线全局展示模块、单元展示模块、设备详情模块、设备总览模块、质量统计模块和视频监控模块，功能模块划分如图2所示。其中视频监控模块包括视频监控信息和视频监控总览。

(1)登录模块

登录模块主要用于用户登录系统，通过获取用户输入的用户名和密码判断用户是否可以登录本系统进行系统操作。

(2)产线选择模块

产线选择模块功能提供系统产线选择加载功能，选择不同的产线进入相应的场景，选择产线后，等待系统加载完成，即可进入产线全局界面。

(3)产线全局展示模块

产线全局展示模块主要展示生产线的场景，包括工作场景和生产线具体信息。通过产线全局展示可以全方位观察生产线的运行情况。可直观观察到生产线的设备运行数据信息，设备利用率及效率统计，质量信息和仓储统计。

(4)单元展示模块

单元展示模块主要展示生产线各个单元的订单信息，故障信息和设备状态等。

(5)设备详情模块

设备详情模块主要展示生产线各个设备的订单信息，故障信息和设备状态等。

(6)设备总览模块

设备总览模块主要用于展示生产线所有设备，选择相应的设备可跳转到该设备的设备详情界面。

(7)质量统计模块

质量统计模块主要展示生产线质量统计信息，通过质量统计信息可直观的查看生产线产品的质量情况。

(8)视频监控模块

视频监控模块包括视频监控信息和视频监控总览。视频监控信息主要展示监控摄像头的设备信息，通过视频监控信息可直观的全局查看生产线的视频监控信息。视频监控总览主要展示生产线监控摄像头的设备信息和监控画面，通过视频监控总览可直接调取各个生产单元的监控视频画面，从而直观的观察到生产线生产单元的现场作业情况。

2、工作流程

(1)相关系统

FCC-MES系统(FMES)、AGV调度管理系统(AGVS)、FCC质量管理子系统(FQMS)、视频监控系统(VMS)、IOT设备互联数据采集系统(IOT)。

(2)工作流程

如图3-图10所示，工作流程按照实际情况可分为8个流程：登录流程，产线选择流程，产线全局展示流程，单元展示流程，设备详情流程，设备总览流程，质量统计流程和视频监控流程。

本发明的有益效果

本发明实施例针对某车间备料产线和动力头装配产线而设计，带来的有益效果如下：

(1)无需到现场即可直观的观察到生产线全设备运行状况，提高作业效率和作业安全性。

(2)多系统集成，简化工作流程，可一套系统观察到多系统的数据信息，并更加生动直观。

(3)通过全产线生产设备的实时运行数据，可实现全生产过程的可视化监控，对出现的异常情况进行及时处理和调整，并不断优化生产过程。

本发明的技术关键点：

(1)智能工厂三维监控系统备料产线和动力头装配产线数字化三维设备模型，数字化三维布局和数字化三维工艺流程。

(2)智能工厂三维监控系统与IOT设备互联数据采集系统、FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统和视频监控系统进行集成，按照业务流程传输数据。

(3)智能工厂三维监控系统与IOT设备互联数据采集系统通过通信协议获取设备状态信息、设备报警信息、设备运行信息等。

(4)智能工厂三维监控系统与FCC-MES系统通过数据接口获取设备订单信息等。

(5)智能工厂三维监控系统与AGV调度管理系统通过通信协议获取设备实时运行数据。

(6)智能工厂三维监控系统与FCC质量管理子系统通过数据接口获取质量信息。

(7)智能工厂三维监控系统与视频监控系统通过通信协议获取视频监控信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于智能工厂的三维监控系统，其特征在于，包括逻辑处理中心、界面交互处理中心与UI界面，备料产线和动力头装配产线设置成数字化三维模型，所述逻辑处理中心通过数据通信集成部分和场景集成控制部分与数字化三维模型连接；

所述数据通信集成部分包括实时数据通信单元、MES通信单元、质量系统通信单元、视频监控连接单元；

所述场景集成控制部分包括多个设备特性模拟单元；

所述数字化三维模型包括FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统、视频监控系统、IOT设备互联数据采集系统；

包括以下软件功能模块：

登录模块、产线选择模块、产线全局展示模块、单元展示模块、设备详情模块、设备总览模块、质量统计模块和视频监控模块，所述视频监控模块包括视频监控信息和视频监控总览；

所述登录模块主要用于用户登录系统，通过获取用户输入的用户名和密码判断用户是否能登录本系统进行系统操作；

所述产线选择模块功能提供系统产线选择加载功能，选择不同的产线进入相应的场景，选择产线后，等待系统加载完成，即能进入产线全局界面；

所述产线全局展示模块主要展示生产线的场景，包括工作场景和生产线具体信息，通过产线全局展示能全方位观察生产线的运行情况，能直观观察到生产线的设备运行数据信息，设备利用率及效率统计，质量信息和仓储统计；

所述单元展示模块主要展示生产线各个单元的订单信息，故障信息和设备状态；

所述设备详情模块主要展示生产线各个设备的订单信息，故障信息和设备状态；

所述设备总览模块主要用于展示生产线所有设备，选择相应的设备能跳转到该设备的设备详情界面；

所述质量统计模块主要展示生产线质量统计信息，通过质量统计信息能直观的查看生产线产品的质量情况；

所述视频监控模块包括视频监控信息和视频监控总览；

视频监控信息主要展示监控摄像头的设备信息，通过视频监控信息能直观的全局查看生产线的视频监控信息；

视频监控总览主要展示生产线监控摄像头的设备信息和监控画面，通过视频监控总览能直接调取各个生产单元的监控视频画面，从而直观的观察到生产线生产单元的现场作业情况。

2.一种权利要求1所述的基于智能工厂的三维监控系统实现三维监控的方法，其特征在于，包括步骤：

首先，进行数字化三维布局和数字化三维工艺流程；

与IOT设备互联数据采集系统、FCC-MES系统、AGV调度管理系统、FCC质量管理子系统和视频监控系统进行集成，按照业务流程传输数据；

与IOT设备互联数据采集系统通过通信协议获取设备状态信息、设备报警信息、设备运行信息；

与FCC-MES系统通过数据接口获取设备订单信息；

通过通信协议获取设备实时运行数据；

与FCC质量管理子系统通过数据接口获取质量信息；

与视频监控系统通过通信协议获取视频监控信息。

3.根据权利要求2所述的基于智能工厂的三维监控系统实现三维监控的方法，其特征在于，具体包括以下工作流程：

登录流程、产线选择流程、产线全局展示流程、单元展示流程、设备详情流程、设备总览流程、质量统计流程和视频监控流程。