CN116467942A - 磁驱输送线监控方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种磁驱输送线监控方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：构建待监控的目标磁驱输送线以及目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据目标磁驱输送线以及关联设备的设备动作信息，生成数字孪生三维模型的运动仿真代码；获取目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号，并根据实时运动控制信号以及运动仿真代码，得到数字孪生三维模型的实时仿真代码；按照实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示实时运动仿真的可视化结果，以对目标磁驱输送线以及关联设备进行监控。采用本方法能够实现对磁驱输送线以及关联设备的远距离监控，提高了磁驱输送线的监控灵活性。
Description
技术领域
本申请涉及智能控制技术领域，特别是涉及一种磁驱输送线监控方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
随着智能控制技术的发展，出现了一种利用磁驱输送线进行物品运输的技术，相比于传统技术的输送线体，磁驱输送线具有设计灵活，更换快速，以及接触件或磨损件少，维修成本低等优点，因此可以提升生产线的生产能力，真正实现提速降本。
目前，利用磁驱输送线进行物品运输，通常需要监控磁驱输送线在运输过程中的各项参数，诸如磁驱输送线当前的动子速度以及动子位置等，来实现物品运输的精准控制，然而这种监控的过程通常需要人工到输送现场进行数据采集，因此，现有针对磁驱输送线监控技术灵活性较低。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高磁驱输送线监控技术灵活性的磁驱输送线监控方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种磁驱输送线监控方法，所述方法包括：
构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的设备动作信息，生成所述数字孪生三维模型的运动仿真代码；
获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码；
按照所述实时仿真代码驱动所述数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
在其中一个实施例中，所述构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，包括：获取组成所述目标磁驱输送线的输送线组件的第一三维机械图，以及所述关联设备的第二三维机械图；将所述第一三维机械图以及所述第二三维机械图输入预先设计的三维建模软件，通过所述三维建模软件输出所述第一三维机械图对应的第一三维模型，以及所述的第二三维机械图对应的第二三维模型；基于所述第一三维模型以及所述第二三维模型，组成所述数字孪生三维模型。
在其中一个实施例中，通过所述三维建模软件输出所述第一三维机械图对应的第一三维模型，包括：利用所述三维建模软件构建与所述第一三维机械图对应的初始三维模型；对所述初始三维模型进行模型预处理，得到所述第一三维模型；其中，所述模型预处理包括：模型轻量化处理、模型编组处理，以及三维模型材质渲染效果处理中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述实时运动控制信号通过可编程逻辑控制器输出得到；所述获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码，包括：根据预设的通信协议和通信字段内容，构建与所述可编程逻辑控制器的直接连接，从所述可编程逻辑控制器中获取所述实时运动控制信号；将所述实时运动控制信号转换成用于驱动所述数字孪生三维模型的实时数据信号；根据所述实时数据信号以及所述运动仿真代码，得到所述实时仿真代码。
在其中一个实施例中，所述在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控，包括：获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动数据；所述实时运动数据为所述目标磁驱输送线以及所述关联设备在所述实时运动控制信号的控制下对应的运动数据；将所述实时运动数据，以及所述实时运动仿真的可视化结果在所述监控设备端中展示，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
在其中一个实施例中，所述实时运动控制信号通过可编程逻辑控制器输出得到；所述方法还包括：在接收到所述可编程逻辑控制器反馈的所述目标磁驱输送线，或者所述关联设备的故障信号的情况下，根据所述故障信号确定故障设备；在所述监控设备端中触发告警信号，并将所述故障设备对应的故障设备三维模型进行区分展示，以及在所述监控设备端中展示针对于所述故障设备的设备维修信息。
第二方面，本申请还提供了一种磁驱输送线监控装置，所述装置包括：
三维模型构建模块，用于构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的设备动作信息，生成所述数字孪生三维模型的运动仿真代码；
实时信号驱动模块，用于获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码；
实时仿真监控模块，用于按照所述实时仿真代码驱动所述数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的设备动作信息，生成所述数字孪生三维模型的运动仿真代码；
获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码；
按照所述实时仿真代码驱动所述数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
第四方面，本申请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，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的设备动作信息，生成所述数字孪生三维模型的运动仿真代码；
获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码；
按照所述实时仿真代码驱动所述数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的设备动作信息，生成所述数字孪生三维模型的运动仿真代码；
获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码；
按照所述实时仿真代码驱动所述数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
上述磁驱输送线监控方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过构建待监控的目标磁驱输送线以及目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据目标磁驱输送线以及关联设备的设备动作信息，生成数字孪生三维模型的运动仿真代码；获取目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号，并根据实时运动控制信号以及运动仿真代码，得到数字孪生三维模型的实时仿真代码；按照实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示实时运动仿真的可视化结果，以对目标磁驱输送线以及关联设备进行监控。本申请通过构建磁驱输送线，以及磁驱输送线相关联设备的数字孪生三维模型，以及数字孪生三维模型的运动仿真代码，从而可以在接收到磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号时，可以利用实时运动控制信号以及运动仿真代码，来得到构建的数字孪生三维模型的实时仿真代码，从而利用该实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并进行可视化展示，从而实现了对磁驱输送线以及关联设备的远距离监控，提高了磁驱输送线的监控灵活性。
附图说明
图1为一个实施例中磁驱输送线监控方法的流程示意图；
图2为一个实施例中构建数字孪生三维模型的流程示意图；
图3为一个实施例中得到数字孪生三维模型的实时仿真代码的流程示意图；
图4为一个应用实例中数字孪生三维可视化处理方法的流程示意图；
图5为一个应用实例中数字孪生三维可视化处理方法的技术架构示意图；
图6为一个应用实例中设备数字孪生3D可视-关键技术架构示意图；
图7为一个应用实例中设备数字孪生3D平台的性能对比示意图；
图8为一个实施例中磁驱输送线监控装置的结构框图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种磁驱输送线监控方法，本实施例以该方法应用于服务端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务端，还可以应用于包括服务端和终端的系统，并通过终端和服务端的交互实现。本实施例中，该方法包括以下步骤：
步骤S101，构建待监控的目标磁驱输送线以及目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据目标磁驱输送线以及关联设备的设备动作信息，生成数字孪生三维模型的运动仿真代码。
其中，目标磁驱输送线指的是需要进行监控的磁驱输送线，该磁驱输送线可以是用于输送生产过程中所需要的设备零件的输送线路，而关联设备则可以是与目标磁驱输送线相关联的其他设备，例如可以是在进行生产过程中需要与目标磁驱输送线进行协同工作的生产设备等等。而数字孪生三维模型则是通过数字孪生技术构建的，针对目标磁驱输送线，以及与目标磁驱输送线相关联设备的三维模型。而设备动作信息则指的是目标磁驱输送线以及关联设备相关的动作信息，该设备动作信息可以是设备工艺动作流程图、设备运动动作时序CT表等信息，而运动仿真代码则指的是用于仿真目标磁驱输送线以及关联设备的设备基本动作的代码。
具体来说，服务端可以先通过数字孪生技术构建出需要进行监控处理的目标磁驱输送线，以及与该目标磁驱输送线相关联设备的数字孪生三维模型，并且还可以通过目标磁驱输送线相关联设备的设备工艺动作流程图、设备运动动作时序CT表，进行三维模型运动仿真功能开发与设计，从而得到数字孪生三维模型的运动仿真代码。
步骤S102，获取目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号，并根据实时运动控制信号以及运动仿真代码，得到数字孪生三维模型的实时仿真代码。
而实时运动控制信号则是用于控制目标磁驱输送线，或者控制关联设备的设备运动的实时控制信号，本实施例中，目标磁驱输送线以及关联设备的生产控制过程可以是通过实时运动控制信号进行控制，而实时仿真代码则是用于驱动数字孪生三维模型进行运动仿真的代码，该实时仿真代码可以是由目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号，以及数字孪生三维模型的运动仿真代码得到。
步骤S103，按照实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示实时运动仿真的可视化结果，以对目标磁驱输送线以及关联设备进行监控。
最后，在得到实时仿真代码后，则可以利用实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，由于实时仿真代码是基于实时运动控制信号得到，因此通过实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，可以使得仿真的数字孪生三维模型，可以和目标磁驱输送线以及关联设备进行同步运动，同时服务端还可以将实时运动仿真的可视化结果，发送至用于进行设备监控的监控设备端上进行展示，从而可以通过监控设备端，来实现针对目标磁驱输送线以及关联设备的远程监控处理。
上述磁驱输送线监控方法中，通过构建待监控的目标磁驱输送线以及目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据目标磁驱输送线以及关联设备的设备动作信息，生成数字孪生三维模型的运动仿真代码；获取目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号，并根据实时运动控制信号以及运动仿真代码，得到数字孪生三维模型的实时仿真代码；按照实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示实时运动仿真的可视化结果，以对目标磁驱输送线以及关联设备进行监控。本申请通过构建磁驱输送线，以及磁驱输送线相关联设备的数字孪生三维模型，以及数字孪生三维模型的运动仿真代码，从而可以在接收到磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号时，可以利用实时运动控制信号以及运动仿真代码，来得到构建的数字孪生三维模型的实时仿真代码，从而利用该实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并进行可视化展示，从而实现了对磁驱输送线以及关联设备的远距离监控，提高了磁驱输送线的监控灵活性。
在一个实施例中，如图2所示，步骤S101可以进一步包括：
步骤S201，获取组成目标磁驱输送线的输送线组件的第一三维机械图，以及关联设备的第二三维机械图。
第一三维机械图指的是组成目标磁驱输送线的输送线组件的三维机械图，而第二三维机械图则是与目标磁驱输送线相关联的关联设备的三维机械图，本实施例中，目标磁驱输送线由多个部件，即多个输送线组件所组成，例如可以包括：高速磁驱线体轨道、定子、动子、载具等等。具体来说，服务端在构建目标磁驱输送线以及关联设备的数字孪生三维模型时，可以先得到组成目标磁驱输送线的输送线组件以及关联设备的SOLIDWORKS三维机械图，并将其分别作为第一三维机械图即第二三维机械图。
步骤S202，将第一三维机械图以及第二三维机械图输入预先设计的三维建模软件，通过三维建模软件输出第一三维机械图对应的第一三维模型，以及的第二三维机械图对应的第二三维模型。
三维建模软件则是用于构建三维模型的软件，例如可以是3D MAX软件，第一三维模型则是通过3D MAX软件对第一三维机械图构建得到的三维模型，而第二三维模型则是通过3D MAX软件对第二三维机械图构建得到的三维模型。服务端在得到第一三维机械图以及第二三维机械图后，还可以进一步将第一三维机械图以及第二三维机械图输入至预先设计的三维建模软件，即3DMAX软件中，从而可以通过3D MAX软件分别输出第一三维机械图对应的第一三维模型，以及第二三维机械图对应的第二三维模型。
步骤S203，基于第一三维模型以及第二三维模型，组成数字孪生三维模型。
最后，服务端则可以给予构建得到的第一三维模型以及第二三维模型，来组成数字孪生三维模型，例如可以是根据每个第一三维模型所对应的输送线组件的位置，以及第二三维模型所对应的关联设备的位置，将各个第一三维模型以及第二三维模型进行组合，从而形成数字孪生三维模型。
本实施例中，服务端可以利用组成目标磁驱输送线的输送线组件的三维机械图，以及关联设备的三维机械图，来构建输送线组件与关联设备的三维模型，从而形成数字孪生三维模型，通过上述方式，可以精准生成数字孪生三维模型，提高数字孪生三维模型的精度。
进一步地，步骤S202可以进一步包括：利用三维建模软件构建与第一三维机械图对应的初始三维模型；对初始三维模型进行模型预处理，得到第一三维模型；其中，模型预处理包括：模型轻量化处理、模型编组处理，以及三维模型材质渲染效果处理中的至少一种。
初始三维模型指的是利用三维建模软件基于第一三维机械图首次构建得到的三维模型，本实施例中，服务端将第一三维机械图导入三维建模软件后，不会直接得到第一三维模型，而是先生成初始三维模型，再执行对初始三维模型的模型预处理，才得到第一三维模型。其中，模型预处理的可以包含以下类型：模型轻量化技术处理，例如模型减面、删除不必要零件等，模型编组处理例如模型编组、父子关系绑定、骨骼绑定、蒙皮等，以及三维模型材质渲染效果处理，例如材质合并、灯光设置、UV展开、贴图/纹理制作、贴图/纹理烘焙、采用V-Ray for 3ds Max射线渲染器，将三维模型渲染成与实体设备一样或相近的视觉效果。通过上述模型预处理，可以将初始三维模型处理成为第一三维模型。
类似的，对于第二三维机械图也可以通过以上方式生成第二三维模型，即先基于第二三维机械图构建初始三维模型，再通过诸如模型轻量化处理、模型编组处理，以及三维模型材质渲染效果处理等模型预处理，来生成第二三维模型。
本实施例中，利用三维建模软件构建第一三维模型，可以是先构建初始三维模型，再通过对初始三维模型进行模型预处理来得到，通过上述方式可以使得构建的三维模型可以更加精准轻便，进一步提高三维模型构建的智能性。
在一个实施例中，实时运动控制信号通过可编程逻辑控制器输出得到；如图3所示，步骤S102可以进一步包括：
步骤S301，根据预设的通信协议和通信字段内容，构建与可编程逻辑控制器的直接连接，从可编程逻辑控制器中获取实时运动控制信号。
其中，预设的通信协议可以是OPC UA等通信协议，而可编程逻辑控制器则可以是PLC控制器，本实施例中，用于控制目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号可以是由PLC控制器，即可编程逻辑控制器输出得到，并且服务端可以通过建立与PLC控制器的直接连接的方式，直接从PLC控制器中得到实时运动控制信号。
具体来说，服务端可以通过预先设定的通信协议，以及通信协议中包含的通信字段内容，来构建服务端与可编程逻辑控制器的直接连接，之后，服务端则可以从可编程逻辑控制器中得到实时运动控制信号。
步骤S302，将实时运动控制信号转换成用于驱动数字孪生三维模型的实时数据信号；
步骤S303，根据实时数据信号以及运动仿真代码，得到实时仿真代码。
实时数据信号则是用于驱动三维模型进行运动的信号，服务端接收到实时运动控制信号，可以首先执行对实时运动控制信号的转换，例如可以是先接收解析数据格式，并执行数据格式的转换计算，得到实时数据信号后，再利用实时数据信号驱动运动仿真代码，从而得到实时仿真代码。
本实施例中，服务端还可以通过直接连接可编程逻辑控制器的方式，来得到实时运动控制信号，并将实时运动控制信号转换成驱动数字孪生三维模型的实时数据信号后，生成实时仿真代码，通过上述方式可以提高实时运动控制信号获取的效率，从而进一步提高数字孪生三维模型的仿真结果与目标磁驱输送线以及关联设备的运动控制的同步性。
在一个实施例中，步骤S103可以进一步包括：获取目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动数据；实时运动数据为目标磁驱输送线以及关联设备在实时运动控制信号的控制下对应的运动数据；将实时运动数据，以及实时运动仿真的可视化结果在监控设备端中展示，以对目标磁驱输送线以及关联设备进行监控。
而实时运动数据则指的是目标磁驱输送线以及关联设备，在实时运动控制信号的控制下的运动数据，该实时运动数据可以是通过数据采集设备采集得到，例如可以是通过PLC、电气控制、激光控制系统、CCD检测系统、质量检测系统、关键核心零部件、各类传感器等物理设备获取得到，该实时运动数据可以包括诸如目标磁驱输送线的动子当前速度、动子当前位置、到位工位等等，也可以包括关联设备，例如机台设备中的伺服电机的实时位置与运行速度，或者气缸开合的位移距离等等。本实施例中，除了可以在监控设备端中展示目标磁驱输送线及其关联设备的实时运动仿真结果，同时还可以将目标磁驱输送线及其关联设备的实时运动数据在监控设备端中展示，从而用户则可以通过展示的目标磁驱输送线及其关联设备的实时仿真结果，以及实时运动数据，来实现对目标磁驱输送线及其关联设备的实时监控。
具体来说，在目标磁驱输送线以及其关联设备按照实时运动控制信号进行运动过程中，可以通过数据采集设备实时采集上述目标磁驱输送线以及其关联设备的实时运动数据，之后数据采集设备还可以将上述实时运动数据传输至服务端，服务端接收到实时运动数据后，还可以将实时运动数据以及目标磁驱输送线以及其关联设备的实时运动仿真结果，一并在监控设备端上展示，来使得用户则可以通过展示的目标磁驱输送线及其关联设备的实时仿真结果，以及实时运动数据，来实现对目标磁驱输送线及其关联设备的实时监控。
本实施例中，服务端还可以将目标磁驱输送线以及其关联设备的实时运动数据，与实时运动仿真结果，一并在监控设备端上展示，从而可以进一步提高监控数据展示的完整性，进一步提高磁驱输送线监控的准确性。
另外，实时运动控制信号通过可编程逻辑控制器输出得到；磁驱输送线监控方法，还可以包括：在接收到可编程逻辑控制器反馈的目标磁驱输送线，或者关联设备的故障信号的情况下，根据故障信号确定故障设备；在监控设备端中触发告警信号，并将故障设备对应的故障设备三维模型进行区分展示，以及在监控设备端中展示针对于故障设备的设备维修信息。
本实施例中，可编程逻辑控制器，即PLC除了可以用于向目标磁驱输送线以及关联设备输出用于控制实时运动的实时运动控制信号，还可以检测目标磁驱输送线以及关联设备是否发生故障，如果发生故障，可以向服务端触发表征故障发生的故障信号，并且该故障信号中还可以携带发生故障的故障设备IO点，可以用于服务端确定出故障设备。
之后，如果服务端接收到由可编程逻辑控制器反馈的目标磁驱输送线，或者关联设备的故障信号的情况下，则可以先在监控设备端中触发告警信号，来对用户进行告警，例如可以是在监控设备端中通过告警信号驱动数字孪生三维模型的三色灯进行闪烁报警，来告知用户发生故障。
同时，服务端还可以根据接收到的故障信号，确定出发生故障的故障设备，并且在监控设备端中，将故障设备所对应的三维模型，即故障设备三维模型与其他三维模型进行区分展示，例如可以是将监控设备端上展示的故障设备三维模型进行标红处理，来表征该设备已经发生故障。并且服务端也可以预先存储有不同设备发生故障后的相关设备维修信息，例如可以是存储各个设备的维修人员信息，因此在确定出故障设备后，除了可以将故障设备的三维模型进行区分展示以外，还可以将故障设备所对应的设备维修信息进行展示，以提高故障维修的效率。
本实施例中，如果设备发生故障，服务端还可以在接收到故障信号的情况下，在监控设备端中触发告警信号，来触发对监控人员的告警，同时还可以在监控设备端中将故障设备的三维模型进行区分展示，以及展示故障设备的设备维修信息，通过上述方式，可以提高设备故障的处理效率，以提高利用磁驱输送线进行生产过程的安全性。
在一个应用实例中，还提供了一种数字孪生三维可视化处理方法，该方法具体过程可如图4所示，具体的技术架构可如图5所示，整体架构包括：设备层、采集层、数据层、接口层、模型层、业务逻辑层、视图层、WebGL3D前端技术栈层、WebGL3D数字孪生技术平台层、应用层。
设备层包括两部分组成：(1)PLC、电气控制、运动控制、激光控制、CCD检测、各类传感器等物理设备，主要产生结构化和半结构化数据。(2)上位机、下级平台以及其他系统等软件系统，主要产生结构化数据。
采集层：主要通过各种工业协议采集设备层的数据，并存储到数据层。
数据层：主要是各种数据库、数据结构设计与存储等。
接口层：提供各种数据接口，从数据层获取数据，并为应用层的孪生3D可视等应用提供数据。
模型层：主要进行3D模型建模、模型轻量化、材质渲染、模型编组、基础运动动画仿真，并提供孪生3D模型文件等。
WebGL3D数字孪生技术平台层：包含业务逻辑层、视图层、WebGL3D前端技术栈层等。
应用层：包含：数字孪生3D可视化、HMI/APP/PAD应用、上位机系统、中央大屏监控、设备管理系统、MES/MOM系统等。
而设备数字孪生3D可视-关键技术架构设计则可如图6所示，可包括以下部分：
1)整套应用，采用前后端分离的模式进行开发，前端和后端程序均部署到Nginx上，由Nginx代理，负载均衡。
2)移动端和PC端通过Http/Https协议请求Nginx获取前后端服务。
3)前端主要采用了Node.JS、ThreeJs、G2、Vue、WebGL等技术。
4)后端基于最新的Net6框架开发，用Furion作为主框架。ORM使用的Sqlsugar，缓存用的Redis，认证使用的JWT，API管理使用Swagger，日志使用的Serilog，通信使用了Websocket、MQTT、OPC UA等。
5)后端主要包括数字孪生孪生、3D可视化、数据可视化、设备管理和智能分析等核心应用，包含数字孪生、智能预警、诊断分析以及虚拟调试等核心服务，还有邮件、数据存储、数据缓存等通用服务。
该平台相较于现有的3D软件平台，具有诸如技术免费开源、无需安装插件、跨平台应用方便、占用内存小以及所需人力资源少等优势，具体可如图7所示。
该过程可以应用于高速磁驱线的监控，具体可包括以下步骤：
1、创建与构建虚拟孪生3D模型：
将高速磁驱线体轨道、定子、动子、载具，以及相关设备的SOLIDWORKS 3D机械图，通过3D MAX专业软件处理：3D模型构建、模型轻量化技术处理(模型减面、删除不必要零件等)、模型编组处理(模型编组、父子关系绑定、骨骼绑定、蒙皮等)、3D模型材质渲染效果处理(材质合并、灯光设置、UV展开、贴图/纹理制作、贴图/纹理烘焙、采用V-Ray for 3ds Max射线渲染器，将3D模型渲染成与实体设备一样或相近的视觉效果)，转换输出(FBX/GLB/GLTF)格式的孪生3D模型文档，创建并构建出虚拟数字孪生3D模型；包含：高速磁驱线体轨道、定子、动子、载具、周边相关设备等，模型编组、父子关系绑定等3D模型。
2、工业设备运动数据采集解析与通讯传输：
将高速磁驱线与相关设备的电气IO分布图、PLC-IO变量参数表、PLC-IO配置表、整理出与PLC运动数据交互表，采用自研数据采集服务【软采方案】，(取代业界普遍采用第三方智能数据采集器/智能网关/路由器等数据采集硬件)，直接连接设备的PLC，通过OPC UA等通讯协议，采集设备PLC运动数据。将相关运动信号转换成3D模型驱动的数据信号，采取低延时(100-150ms毫秒之内)技术，通过Websocket通讯协议的数据服务，提供给WebGL-3D运动数据服务支持；
例如：
2.1、高速磁驱线的动子编号ID、动子当前速度、动子当前位置、动子状态、)到位信号、到位工位、绑定完成、解绑状态、运动故障、到工位上动子编号ID、到位信号、启动信号、工位状态(使能、暂停)等信息；
2.2、各机台设备中的伺服电机、马达、气缸、传感器、各类轴、机器人、各类传感器等信号)：
伺服电机和马达：当前位置、目标位置、实时位置、运行速度、实时速度、加速度、减速度、到安全位信号、到取料位置信号、到扫码位置信号、到放料位置信号、到抽检放料位置信号、到抽检取料位置信号、扭矩、旋转角度；
气缸开合的初始位信号、动作位信号、开合位移距离；
机器人的各轴信息号：当前位置、目标位置、实时位置、运行速度、实时速度、加速度、减速度、到安全位信号、到取料位置信号、到扫码位置信号、到放料位置信号、到抽检放料位置信号、到抽检取料位置信号、扭矩、旋转角度；
电芯检测传感器：是否有料、电芯条码、电芯质量状态:OK状态、NG状态等。
3、WebGL-3D模型运动控制开发设计：
将虚拟孪生3D模型，导入/加载至自研的WebGL-3D数字孪生平台系统、并采用Draco工具网格压缩技术、解压技术，将3D模型压缩至50-100MB以内大小的轻量化3D模型资源，采用threeJS 3D引擎技术，参考设备工艺动作流程图、设备运动动作时序CT表，进行3D模型运动仿真功能开发与设计、3D模组/机构件细项运动仿真代码开发设计。
4、数据转换与数据接入：
后端服务通过Websocket通讯协议广播数据，采用NodeJs后端服务进行数据接收服务，监听WebSocket广播数据，接收解析数据格式并转换计算；将运动信号转换成3D模型驱动的数据信号，进行3D模型的三维空间坐标、运动数据格式转换，采用3D模型驱动的数据信号、三维空间坐标数据、驱动虚拟孪生3D模型与实体设备之间建立实时同步一对一映射关系，驱动虚拟孪生3D模型与实体设备实时同步运动。
5、工业设备在产品生加工过程中的核心数据采集解析与通讯传输：
按照设备数字孪生智能平台系统设计，从PLC、电气控制、激光控制系统、CCD检测系统、质量检测系统、关键核心零部件、各类传感器等物理设备，上位机系统、下级平台以及其他系统，通过自研工业设备数据采集解析软件平台技术，将采集到的数据给Web前端各项功能，进行数据存储和数据运算，并将核心数据可视化显示。
6、数字孪生3D可视化与数据可视化展示：
实现真实设备与孪生设备3D模型之间建立实时同步一对一映射关系，驱动虚拟孪生3D模型与实体设备实时同步运动与生产加工过程核心数据可视化；
例如：
6.1、在高速磁驱线上，由(动子+载具)带着产品，在各工位的设备上进行实时运动、停止、工位加工、离开、运动到下一位、激光焊接、CCD视觉检测、良品下料、不良品下料等，整个生产过程的同步运动过程监控。
6.2、激光焊接核心工艺数据显示：设备编号、设备名称、工站状态、激光设定能量功率、设定频率、实际能量功率、实际频率、焊接速度、传动速度、单笔速度、离焦量、焊接质量OK、NG等信息；
6.3、CCD视觉质量检测数据显示：电芯条码、总检测结果、爆点面积、凹坑面积、断焊虚焊面积、焊缝过宽/过窄、凸起高度、毛刺高度、瑕疵面积、焊缝尺寸等；
6.4、在(动子+载具)上的产品生产加工数据：动子编号、是否有料、运动状态、工位状态、当前工位名称、物料条码、质量状态等；
6.5、设备故障智能报警与维修指引
(1)从PLC接收到设备模组IO点的故障信号，驱动孪生3D模型的三色灯闪烁报警；
(2)从PLC接收到设备模组IO点的故障信号，驱动设备故障3D模型/模组自动定位、标红闪烁报警；
(3)同时页弹出故障报警信息与维修指引；
设备编码、设备名称、当前状态、报警等级、故障类型、报警时间、累计耗时、故障信息内容、设备维修人员、设备维修处理方法维修指引信息等；
通过本应用实例可以为设备智能化增值服务，提升设备高附加值，达到拓展装备功能、增强装备性能、提升设备价值的目的。并且充分融合新一代信息技术助力装备数智化升级，实现装备软硬系统的自主研发创新。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的磁驱输送线监控方法的磁驱输送线监控装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个磁驱输送线监控装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于磁驱输送线监控方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种磁驱输送线监控装置，包括：三维模型构建模块801、实时信号驱动模块802和实时仿真监控模块803，其中：
三维模型构建模块801，用于构建待监控的目标磁驱输送线以及目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据目标磁驱输送线以及关联设备的设备动作信息，生成数字孪生三维模型的运动仿真代码；
实时信号驱动模块802，用于获取目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动控制信号，并根据实时运动控制信号以及运动仿真代码，得到数字孪生三维模型的实时仿真代码；
实时仿真监控模块803，用于按照实时仿真代码驱动数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示实时运动仿真的可视化结果，以对目标磁驱输送线以及关联设备进行监控。
在一个实施例中，三维模型构建模块801，进一步用于获取组成目标磁驱输送线的输送线组件的第一三维机械图，以及关联设备的第二三维机械图；将第一三维机械图以及第二三维机械图输入预先设计的三维建模软件，通过三维建模软件输出第一三维机械图对应的第一三维模型，以及的第二三维机械图对应的第二三维模型；基于第一三维模型以及第二三维模型，组成数字孪生三维模型。
在一个实施例中，三维模型构建模块801，进一步用于利用三维建模软件构建与第一三维机械图对应的初始三维模型；对初始三维模型进行模型预处理，得到第一三维模型；其中，模型预处理包括：模型轻量化处理、模型编组处理，以及三维模型材质渲染效果处理中的至少一种。
在一个实施例中，实时运动控制信号通过可编程逻辑控制器输出得到；实时信号驱动模块802，进一步用于根据预设的通信协议和通信字段内容，构建与可编程逻辑控制器的直接连接，从可编程逻辑控制器中获取实时运动控制信号；将实时运动控制信号转换成用于驱动数字孪生三维模型的实时数据信号；根据实时数据信号以及运动仿真代码，得到实时仿真代码。
在一个实施例中，实时仿真监控模块803，进一步用于获取目标磁驱输送线以及关联设备的实时运动数据；实时运动数据为目标磁驱输送线以及关联设备在实时运动控制信号的控制下对应的运动数据；将实时运动数据，以及实时运动仿真的可视化结果在监控设备端中展示，以对目标磁驱输送线以及关联设备进行监控。
在一个实施例中，实时运动控制信号通过可编程逻辑控制器输出得到；实时仿真监控模块803，还用于在接收到可编程逻辑控制器反馈的目标磁驱输送线，或者关联设备的故障信号的情况下，根据故障信号确定故障设备；在监控设备端中触发告警信号，并将故障设备对应的故障设备三维模型进行区分展示，以及在监控设备端中展示针对于故障设备的设备维修信息。
上述磁驱输送线监控装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储设备动作信息数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种磁驱输送线监控方法。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、相变存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种磁驱输送线监控方法，其特征在于，所述方法包括：
构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的设备动作信息，生成所述数字孪生三维模型的运动仿真代码；
获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码；
按照所述实时仿真代码驱动所述数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，包括：
获取组成所述目标磁驱输送线的输送线组件的第一三维机械图，以及所述关联设备的第二三维机械图；
将所述第一三维机械图以及所述第二三维机械图输入预先设计的三维建模软件，通过所述三维建模软件输出所述第一三维机械图对应的第一三维模型，以及所述的第二三维机械图对应的第二三维模型；
基于所述第一三维模型以及所述第二三维模型，组成所述数字孪生三维模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述三维建模软件输出所述第一三维机械图对应的第一三维模型，包括：
利用所述三维建模软件构建与所述第一三维机械图对应的初始三维模型；
对所述初始三维模型进行模型预处理，得到所述第一三维模型；其中，所述模型预处理包括：模型轻量化处理、模型编组处理，以及三维模型材质渲染效果处理中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时运动控制信号通过可编程逻辑控制器输出得到；
所述获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码，包括：
根据预设的通信协议和通信字段内容，构建与所述可编程逻辑控制器的直接连接，从所述可编程逻辑控制器中获取所述实时运动控制信号；
将所述实时运动控制信号转换成用于驱动所述数字孪生三维模型的实时数据信号；
根据所述实时数据信号以及所述运动仿真代码，得到所述实时仿真代码。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控，包括：
获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动数据；所述实时运动数据为所述目标磁驱输送线以及所述关联设备在所述实时运动控制信号的控制下对应的运动数据；
将所述实时运动数据，以及所述实时运动仿真的可视化结果在所述监控设备端中展示，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述实时运动控制信号通过可编程逻辑控制器输出得到；所述方法还包括：
在接收到所述可编程逻辑控制器反馈的所述目标磁驱输送线，或者所述关联设备的故障信号的情况下，根据所述故障信号确定故障设备；
在所述监控设备端中触发告警信号，并将所述故障设备对应的故障设备三维模型进行区分展示，以及在所述监控设备端中展示针对于所述故障设备的设备维修信息。
7.一种磁驱输送线监控装置，其特征在于，所述装置包括：
三维模型构建模块，用于构建待监控的目标磁驱输送线以及所述目标磁驱输送线的关联设备的数字孪生三维模型，并根据所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的设备动作信息，生成所述数字孪生三维模型的运动仿真代码；
实时信号驱动模块，用于获取所述目标磁驱输送线以及所述关联设备的实时运动控制信号，并根据所述实时运动控制信号以及所述运动仿真代码，得到所述数字孪生三维模型的实时仿真代码；
实时仿真监控模块，用于按照所述实时仿真代码驱动所述数字孪生三维模型进行实时运动仿真，并在监控设备端中展示所述实时运动仿真的可视化结果，以对所述目标磁驱输送线以及所述关联设备进行监控。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117576294A (zh) * | 2024-01-16 | 2024-02-20 | 太原理工大学 | 采掘装备数字孪生系统的数据传输参数优化方法 |
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2023
- 2023-04-06 CN CN202310403906.7A patent/CN116467942A/zh active Pending
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