CN113064389B - 基于数字孪生的智能生产线触控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字孪生的智能生产线触控系统及方法，所述系统包括交互组件、中央处理器、控制组件以及仿真平台，交互组件包括触控装置和信号传递装置,中央处理器包括,交互组件将其产生的触摸动作数据通过信号传递装置发射至中央控制器，控制组件，中央处理器分析生成触控指令后，将其发送到控制组件，控制组件根据触控指令的内容控制智能生产线作业和停止，仿真平台用于仿真监控，建立虚拟仿真和实物的互联互通机制，中央处理器生成控制面板，操作人员通过触控面板生成触摸动作数据，中央处理器可通信地与仿真平台连接，实物反馈的现场数据实时驱动仿真模型，预测生产线是否符合预期要求，及时止损，同时进行协同测试。
Description
技术领域
本发明涉及智能工业自动化技术领域，具体涉及一种基于数字孪生的智能生产线触控系统及方法。
背景技术
目前中小型企业智能生产线数字化、智能化应用需求，针对中小型企业生产线差异大、设备种类众多、生产模式、制造工艺各异等问题，基于数字孪生的设计、制造能力仿真与分析技术，研发智能生产线各环节间数据接口通用工具和数字孪生耦合机制，实现物理生产线与虚拟产线的实时交互；在传统生产线工作时，由于机器体积较大，操作人员不易观察机器的实时动作，并且具有视角盲区，不能完全了解当前机器的作业情况，从而提升了操作人员的工作难度，也增加了失误率和危险程度，容易对人员造成人身安全威胁，从而大大降低机器工作效率，减少产出。操作人员往往高度集中精神判断当前机器工作状态,如果处于疲劳阶段，思考能力较低，很容易出现工作动作错误，而大大降低产出率。因此实现智能生产线可视化布局与管控，对生产过程进行各维度、全方位预测。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了基于数字孪生的智能生产线触控系统及方法，所述系统包括交互组件、中央处理器、控制组件以及仿真平台，所述交互组件包括触控装置和信号传递装置,所述中央处理器包括,所述交互组件将其产生的触摸动作数据通过信号传递装置发射至中央控制器，所述控制组件，中央处理器分析生成触控指令后，将其发送到控制组件，控制组件根据触控指令的内容控制智能生产线作业和停止，所述仿真平台用于仿真监控，建立虚拟仿真和实物的互联互通机制，所述中央处理器生成一控制面板，并通过所述交互组件展示控制面板，操作人员通过触控面板生成触摸动作数据，所述中央处理器可通信地与仿真平台连接，仿真平台包括一仿真模型，运用数字孪生技术，实物反馈的现场数据实时驱动仿真模型。
作为本发明的一种改进，所述系统还包括一监测组件，所述监测组件用于检测智能生产线的作业状态和位置信息。
作为本发明的一种改进，所述中央处理器包括一计算引擎、一储存装置和一信息传递装置，计算引擎通过内置算法计算分析中央处理器的分析工作，信息传递装置连接中央处理器和交互组件，通过信息传递装置传递信息，储存装置储存中央处理器的计算算法，并储存中央处理器工作过程中产生的计算数据。
作为本发明的一种改进，所述中央处理器还包括一运动分析单元、一指令分析单元以及显示分析单元，指令分析单元分析触摸动作数据，并将其转化成一触控指令，运动分析单元分析触控指令，根据触控指令分析对应的智能生产线的实时动作，并模拟智能生产线的实施动作通过图像展示，所述显示分析单元与交互模块连接，显示分析单元控制显示装置的显示内容。
作为本发明的一种改进，所述指令分析单元包括包括一信号传递模块、一异常分析模块、一手势分析模块以及一指令生成模块，信号传递模块接收信息传递装置传送的触控动作数据，由手势分析模块分析计算触控动作数据信息，由指令生成模块根据手势分析模块分析的数据生成与触控动作数据对应的触控指令，异常分析模块获取手势分析模块分析的数据信息，分析智能生产线的指令信息是否合理，运动分析单元包括一动作计算模块、一运动模拟模块以及一信息反馈模块，所述运动分析单元接受触控指令，动作计算模块根据触控指令内容计算智能生产线执行触控指令后的对应动作，由运动模拟模块根据动作计算模块的计算结果对所述生产线的实时动作经行模拟处理，信息反馈模块检测所述生产线对所述触控指令的执行状态，并在所述生产线执行异常时发出信号阻止动作模拟模块对所述生产线的动作模拟的展示，所述显示分析单元包括一面板显示模块，一动作显示模块，一区域分配模块以及一按键显示模块，面板显示模块生成所述显示装置显示的所述控制面板，动作显示模块转换所述动作模拟模块生成的所述生产线模拟画面到具体图像，并通过显示屏将其展示，按键显示模块在所述触控显示屏上生成一虚拟按键，虚拟按键通过触摸被激活，虚拟按键对应着不同的指令信息，区域分配模块分配所述控制面板的内容和所述虚拟按键的位置排布，并将其划分对应的指令区域。
作为本发明的一种改进，所述控制组件包括一控制模块和一驱动装置，所述控制模块接收所述触控指令,并根据所述触控指令内容控制所述驱动装置带动该智能生产线作出与所述触控指令对应动作。
作为本发明的一种改进，所述监测组件还包括一定位装置、至少一摄像装置以及至少一惯性测量装置，所述定位装置定位该智能生产线的位置坐标,所述摄像装置拍摄所述智能生产线的周边环境,所述惯性测量装置是一加速度计、陀螺仪和磁力计传感器的组合，所述惯性测量装置用于检测该智能生产线的和其作业装置的移动速度、方向。
作为本发明的一种改进，所述显示分析单元还包括一环境显示模块，用于模拟显示智能生产线周边环境，所述运动分析单元还包括一运行建议模块，其根据监测组件对智能生产线和环境的检测信息，根据获得的运行信息和机器状态以及障碍物的状况分析当前智能生产线最优运行路线和作业模式，生成一建议操作信息，由所述显示组件提供给操作人员。
作为本发明的一种改进，基于数字孪生的智能生产线触控系统,其中还包括一生产线控制程序,所述生产线控制程序搭载到一智能触屏移动设备运行,所述中央处理器的运行算法被设置在所述生产线控制程序上,所述交互组件被实施为该智能触屏移动设备,所述智能触屏移动设备通过网络或信息传递装置连接于该智能生产线。
作为本发明的一种改进，在基于数字孪生的智能生产线触控系统的基础上进一步提出一种应用于该系统的基于数字孪生的智能生产线触控方法，所述方法包括以下步骤：
S1：接收操作人员对一触控装置触控动作，分析生成一触摸动作信息；
S2：分析所述触摸动作信息，生成对应的一触控指令；
S3：根据触控指令控制智能生产线的运行和作业；
S4：仿真平台与智能生产线关联，进行一一对应，实现同步。
作为本发明的一种改进，所述S2中还包括分析所述触控指令，分析智能生产线根据触控指令进行的运行动作和作业动作，生成该智能生产线的一运动模拟画面，以模拟智能生产线动作，运用数字孪生技术对智能生产线进行虚拟数字化控制，所述S2中还包括检测所述触控指令是否合理，在检测出触控指令不合理时发出提醒。
本发明的有益效果是：本发明提出的触控系统及方法，其可在交互组件上显示该智能生产线的运动模拟图像，以便于控制该智能生产线进行高效率的运行生产以及实时了解作业状态并进行调整，其可在交互组件上显示该智能生产线的实时状态，所述交互组件可以远距离接收该智能生产线的工作状态，以便于远程同时操纵多个智能生产线进行运行，从而进一步提升智能机械化作业的效率，本发明所提出的系统及方法，其对操作人员的触控指令进行检测，在检测出触控指令不合理时提示用户并给出优化方案，从而可以有效的优化作业效率，本发明解决了中小型企业生产线差异大、设备种类众多、生产模式、制造工艺各异等问题，可以预测生产线是否符合预期要求，及时止损，同时进行协同测试，真实模拟实际生产现场，可以实时反馈生产运行状态。
附图说明
图1为基于数字孪生的智能生产线触控系统框架示意图。
图2为运动分析单元结构示意图。
图3为指令分析单元结构示意图。
图4为显示分析单元结构示意图。
图5为监测组件结构示意图。
图6为控制组件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：如图1所示，所述系统包括交互组件、中央处理器、控制组件以及仿真平台，所述交互组件包括触控装置和信号传递装置,所述中央处理器包括,所述交互组件将其产生的触摸动作数据通过信号传递装置发射至中央控制器，所述控制组件，中央处理器分析生成触控指令后，将其发送到控制组件，控制组件根据触控指令的内容控制智能生产线作业和停止，所述仿真平台用于仿真监控，建立虚拟仿真和实物的互联互通机制，所述中央处理器生成一控制面板，并通过所述交互组件展示控制面板，操作人员通过触控面板生成触摸动作数据，所述中央处理器可通信地与仿真平台连接，仿真平台包括一仿真模型，运用数字孪生技术，实物反馈的现场数据实时驱动仿真模型。
所述系统还包括一监测组件，所述监测组件用于检测智能生产线的作业状态和位置信息。
所述中央处理器包括一计算引擎、一储存装置和一信息传递装置，计算引擎通过内置算法计算分析中央处理器的分析工作，信息传递装置连接中央处理器和交互组件，通过信息传递装置传递信息，储存装置储存中央处理器的计算算法，并储存中央处理器工作过程中产生的计算数据。
所述中央处理器还包括一运动分析单元、一指令分析单元以及显示分析单元，指令分析单元分析触摸动作数据，并将其转化成一触控指令，运动分析单元分析触控指令，根据触控指令分析对应的智能生产线的实时动作，并模拟智能生产线的实施动作通过图像展示，所述显示分析单元与交互模块连接，显示分析单元控制显示装置的显示内容。
所述指令分析单元包括包括一信号传递模块(附图中的信号接收模块)、一异常分析模块、一手势分析模块以及一指令生成模块，信号传递模块接收信息传递装置传送的触控动作数据，由手势分析模块分析计算触控动作数据信息，由指令生成模块根据手势分析模块分析的数据生成与触控动作数据对应的触控指令，异常分析模块获取手势分析模块分析的数据信息，分析智能生产线的指令信息是否合理，运动分析单元包括一动作计算模块、一运动模拟模块以及一信息反馈模块，所述运动分析单元接受触控指令，动作计算模块根据触控指令内容计算智能生产线执行触控指令后的对应动作，由运动模拟模块根据动作计算模块的计算结果对所述生产线的实时动作经行模拟处理，信息反馈模块检测所述生产线对所述触控指令的执行状态，并在所述生产线执行异常时发出信号阻止动作模拟模块对所述生产线的动作模拟的展示，所述显示分析单元包括一面板显示模块，一动作显示模块，一区域分配模块以及一按键显示模块，面板显示模块生成所述显示装置显示的所述控制面板，动作显示模块转换所述动作模拟模块生成的所述生产线模拟画面到具体图像，并通过显示屏将其展示，按键显示模块在所述触控显示屏上生成一虚拟按键，虚拟按键通过触摸被激活，虚拟按键对应着不同的指令信息，区域分配模块分配所述控制面板的内容和所述虚拟按键的位置排布，并将其划分对应的指令区域。
所述控制组件包括一控制模块和一驱动装置，所述控制模块接收所述触控指令,并根据所述触控指令内容控制所述驱动装置带动该智能生产线作出与所述触控指令对应动作。
所述监测组件还包括一定位装置、至少一摄像装置以及至少一惯性测量装置，所述定位装置定位该智能生产线的位置坐标,所述摄像装置拍摄所述智能生产线的周边环境,所述惯性测量装置是一加速度计、陀螺仪和磁力计传感器的组合，所述惯性测量装置用于检测该智能生产线的和其作业装置的移动速度、方向。
所述显示分析单元还包括一环境显示模块，用于模拟显示智能生产线周边环境，所述运动分析单元还包括一运行建议模块，其根据监测组件对智能生产线和环境的检测信息，根据获得的运行信息和机器状态以及障碍物的状况分析当前智能生产线最优运行路线和作业模式，生成一建议操作信息。
实施例2：在基于数字孪生的智能生产线触控系统的基础上进一步提出一种应用于该系统的基于数字孪生的智能生产线触控方法，所述方法包括以下步骤：
S1：接收操作人员对一触控装置触控动作，分析生成一触摸动作信息；
S2：分析所述触摸动作信息，生成对应的一触控指令；
S3：根据触控指令控制智能生产线的运行和作业；
S4：仿真平台与智能生产线关联，进行一一对应，实现同步。
作为本发明的一种改进，所述S2中还包括分析所述触控指令，分析智能生产线根据触控指令进行的运行动作和作业动作，生成该智能生产线的一运动模拟画面，以模拟智能生产线动作，运用数字孪生技术对智能生产线进行虚拟数字化控制，所述S2中还包括检测所述触控指令是否合理，在检测出触控指令不合理时发出提醒。
最后应说明的是：以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.基于数字孪生的智能生产线触控系统，其特征在于，所述系统包括交互组件、中央处理器、控制组件以及仿真平台，
所述交互组件包括触控装置和信号传递装置,
所述中央处理器包括,所述交互组件将其产生的触摸动作数据通过信号传递装置发射至中央处理器，
所述控制组件，中央处理器分析生成触控指令后，将其发送到控制组件，控制组件根据触控指令的内容控制智能生产线作业和停止，
所述仿真平台用于仿真监控，建立虚拟仿真和实物的互联互通机制，
所述中央处理器生成一控制面板，并通过交互组件展示控制面板，操作人员通过触控面板生成触摸动作数据，
所述中央处理器可通信地与仿真平台连接，仿真平台包括一仿真模型，运用数字孪生技术，实物反馈的现场数据实时驱动仿真模型，所述系统还包括一监测组件，所述监测组件用于检测智能生产线的作业状态和位置信息，所述中央处理器包括一计算引擎、一储存装置和一信息传递装置，计算引擎通过内置算法计算分析中央处理器的分析工作，信息传递装置连接中央处理器和交互组件，通过信息传递装置传递信息，储存装置储存中央处理器的计算算法，并储存中央处理器工作过程中产生的计算数据，所述中央处理器还包括一运动分析单元、一指令分析单元以及显示分析单元，指令分析单元分析触摸动作数据，并将其转化成一触控指令，运动分析单元分析触控指令，根据触控指令分析对应的智能生产线的实时动作，模拟智能生产线的实时动作并通过图像展示，所述显示分析单元与交互模块连接，显示分析单元控制显示装置的显示内容，所述指令分析单元包括一信号传递模块、一异常分析模块、一手势分析模块以及一指令生成模块，信号传递模块接收信息传递装置传送的触控动作数据，由手势分析模块分析计算触控动作数据信息，由指令生成模块根据手势分析模块分析的数据生成与触控动作数据对应的触控指令，异常分析模块获取手势分析模块分析的数据信息，分析智能生产线的指令信息是否合理，运动分析单元包括一动作计算模块、一运动模拟模块以及一信息反馈模块，所述运动分析单元接受触控指令，动作计算模块根据触控指令内容计算智能生产线执行触控指令后的对应动作，由运动模拟模块根据动作计算模块的计算结果对所述智能生产线的实时动作经行模拟处理，信息反馈模块检测所述生产线对所述触控指令的执行状态，并在所述生产线执行异常时发出信号阻止动作模拟模块对所述生产线的动作模拟的展示，所述显示分析单元包括一面板显示模块，一动作显示模块，一区域分配模块以及一按键显示模块，面板显示模块生成所述显示装置显示的所述控制面板，动作显示模块转换所述动作模拟模块生成的所述生产线模拟画面到具体图像，并通过显示屏将其展示，按键显示模块在所述触控显示屏上生成一虚拟按键，虚拟按键通过触摸被激活，虚拟按键对应着不同的指令信息，区域分配模块分配所述控制面板的内容和所述虚拟按键的位置排布，并将其划分对应的指令区域。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的智能生产线触控系统，其特征在于，所述控制组件包括一控制模块和一驱动装置，所述控制模块接收触控指令,并根据触控指令内容控制驱动装置带动该智能生产线作出与触控指令对应动作。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的智能生产线触控系统，其特征在于，所述监测组件还包括一定位装置、至少一摄像装置以及至少一惯性测量装置，所述定位装置定位该智能生产线的位置坐标,所述摄像装置拍摄智能生产线的周边环境,所述惯性测量装置是一加速度计、陀螺仪和磁力计传感器的组合，用于检测智能生产线的和其作业装置的移动速度、方向。
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的智能生产线触控系统，其特征在于，所述显示分析单元还包括一环境显示模块，用于模拟显示智能生产线周边环境，所述运动分析单元还包括一运行建议模块，其根据监测组件对智能生产线和环境的检测信息，根据获得的运行信息和机器状态以及障碍物的状况分析当前智能生产线最优运行路线和作业模式，生成一建议操作信息。
5.一种基于数字孪生的智能生产线触控方法，所述方法应用于权利要求1-4任一项所述的基于数字孪生的智能生产线触控系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：接收操作人员对一触控装置触控动作，分析生成一触摸动作信息；
S2：分析所述触摸动作信息，生成对应的一触控指令；
S3：根据触控指令控制智能生产线的运行和作业；
S4：仿真平台与智能生产线关联，进行一一对应，实现同步。
6.根据权利要求5所述的基于数字孪生的智能生产线触控方法，其特征在于，所述S2中还包括分析所述触控指令，分析智能生产线根据触控指令进行的运行动作和作业动作，生成该智能生产线的一运动模拟画面，以模拟智能生产线动作，运用数字孪生技术对智能生产线进行虚拟数字化控制，所述S2中还包括检测所述触控指令是否合理，在检测出触控指令不合理时发出提醒。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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