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专利号: 2024101953111
申请人: 北京国联视讯信息技术股份有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于三维可视化技术的交互式工厂管理系统,包括云计算平台,其特征在于,所述云计算平台通信连接有工厂数据采集模块、虚拟场景建立模块以及工厂可视化模块;

所述工厂数据采集模块设置有架构数据采集单元、外观数据采集单元以及场景定位装置;

所述场景定位装置由定位装置、无线信号装置以及系统时钟组成,其中系统时钟设置有数据采集指令和时间同步指令;

所述架构数据采集单元设置有若干个透视投影摄像机,用于采集工厂内各个组件的架构图像数据;

所述外观数据采集单元设置有若干个正交投影摄像机,用于采集工厂内各个组件的外观图像数据;

所述虚拟场景建立模块设置有组件骨骼模型单元、组件外观模型单元以及工厂可视化模型单元;

所述组件骨骼模型单元用于根据组件的架构图像数据建立对应的组件骨骼模型;

所述组件外观模型单元用于根据组件的外观图像数据建立对应的组件外观模型;

所述工厂可视化模型单元用于将组件的组件骨骼模型和组件外观模型进行分块映射,并根据二者的映射结果生成区块三维图像模型,将区块三维图像模型映射于三维平面坐标系上并进行像素颜色渲染,将各个完成像素颜色渲染的区块像素模型依次进行拼接,进而得到工厂可视化模型;

所述工厂可视化模块用于建立时空可视化空间,并将虚拟场景建立模块生成的工厂可视化模型映射于时空可视化空间中,对工厂可视化模型内各个区块三维图像模型设置单独的一维时间轴,并划分出若干个时间区段,进而建立对应区块三维模型的正常运行准则,根据正常运行准则判断各个区块三维图像模型是否运行正常,并根据判断结果判断生产是否异常。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维可视化技术的交互式工厂管理系统,其特征在于,所述场景定位装置的设置过程包括:将场景定位装置安装于各个工厂内各个组件上,且工厂数据采集模块对各个场景定位装置设置编号,当任意一条生产线开始工作时,位于该条生产线上的所有场景定位装置内的系统时钟相互通信完成时间同步,当时间同步完成后各个场景定位装置向工厂数据采集模块发送数据采集指令;

工厂数据采集模块接收到数据采集指令后,将数据采集指令发送至架构数据采集单元和外观数据采集单元;

所述架构数据采集单元和外观数据采集单元在各条生产线上分别设置有H个透视投影摄像机和正交投影摄像机,H为大于0的整偶数。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维可视化技术的交互式工厂管理系统,其特征在于,所述架构图像数据和外观图像数据的采集过程包括:当架构数据采集单元和外观数据采集单元接收到数据采集指令后,分别向对应生产线的透视投影摄像机和正交投影摄像机发送数据采集指令;

根据数据采集指令,透视投影摄像机和正交投影摄像机同时确定生产线上各个场景定位装置的所在位置,进而定位所要采集的组件位置;

进而透视投影摄像机和正交投影摄像机将处于移动状态的组件标注为生产组件,将处于非移动状态的组件标注为设备组件,并对生产组件和设备组件标注其对应的组件定位装置的编号;

以各个生产组件在生产线上的起始位置设置数据采集事件,当生产组件位于生产线起始位置时,透视投影摄像机和正交投影摄像机开始执行数据采集事件;

透视投影摄像机和正交投影摄像机定位生产组件的实时位置,进而分别采集生产组件的架构图像数据和外观图像数据,以及采集生产组件当前所处位置的设备组件的架构图像数据和外观图像数据。

4.根据权利要求3所述的一种基于三维可视化技术的交互式工厂管理系统,其特征在于,所述组件骨骼模型和组件外观模型的建立过程包括:当组件骨骼模型单元和组件外观模型单元接收到任意一个数据采集事件的第一份架构图像数据和外观图像数据时,则二者设置若干个单元时间节点t1、t2、……、tc,c为大于0的自然数;

组件骨骼模型单元接收到生产线上各个组件的架构图像数据后,根据架构图像数据建立对应组件的组件骨骼模型,以及组件外观模型单元接收到生产线上各个组件的外观图像数据后,根据外观图像数据建立对应组件的组件外观模型,每当组件骨骼模型单元接收到一份对应的架构图像数据,则对应生成一个组件骨骼模型,将相邻3个单位时间节点生成的3个组件骨骼模型进行重叠映射,进而将映射结果作为上述3个单位时间节点中最后一个时间节点的组件骨骼模型,并标注对应设备组件带有的编号以及单位时间节点;

采用建立组件骨骼模型的方法,建立组件外观模型并标注相应的编号以及单元时间节点。

5.根据权利要求4所述的一种基于三维可视化技术的交互式工厂管理系统,其特征在于,对所述区块三维图像模型进行像素颜色渲染的过程包括:工厂可视化模型将带有编号的组件骨骼模型和组件外观模型相互匹配,进而根据匹配结果将带有相同编号的组件骨骼模型和组件外观模型同时划分为J个区块,根据各个区块所对应的位置相互匹配,并进行相互重叠映射,进而得到J个区块三维图像模型,使得每一个区块三维图像模型同时包含部分设备组件和部分生产组件,其中J为大于0的自然数;

建立J个三维平面坐标系,并将各个区块三维图像模型切割成P个二维图像数据,进而将各个二维图像数据映射于同一个三维平面坐标系上,P为大于0的自然数;

统计二维图像数据上各个像素的像素值,并将各个二维图像数据按照其在对应区块三维图像模型的位置进行排列;

进而将相邻位置的二维图像数据上的像素相互映射,将相邻位置空间上的像素的像素值相加取平均值后,并重新赋予对应的两个像素;

通过上述方法,将第一个二维图像数据与第二个二维图像数据、第三个二维图像数据与第四个二维图像数据、……、第P‑1个二维图像数据与第P个二维图像数据上的像素的像素值平均化;

将相邻的两个二维图像数据合并,得到部分区域三维图像模型,并在局部区域三维图像模型中划分出若干个空间像素,并计算各个空间像素的像素值,采集与对各个二维图像数据的像素值平均化的相同操作,对各个局部区域三维图像模型的空间像素进行像素值平均化;

重复上述操作,直到各个局部区域三维图形模型逐步合并成局域三维图像模型,在局域三维图像模型中划分出若干个空间像素,并获取各个空间像素的像素值,进而以像素值为颜色值对各个空间像素进行像素颜色渲染。

6.根据权利要求5所述的一种基于三维可视化技术的交互式工厂管理系统,其特征在于,当全部区域三维图像模型的像素颜色渲染完成后,将各个区域三维图像模型根据在生产线上的对应位置进行依次拼接,进而得到工厂可视化模型,同时对工厂可视化模型内各个生产组件和设备组件对应的区块三维图像模型标注相应的编号以及单位时间节点。

7.根据权利要求6所述的一种基于三维可视化技术的交互式工厂管理系统,其特征在于,所述正常运行准则的建立过程包括:工厂可视化模块建立时空可视化空间,并将来自虚拟场景建立模块的工厂可视化模型映射于时空可视化空间中;

根据工厂可视化模型中各个生产组件和设备组件对应的区块三维图像模型带有单位时间节点,对各个区块三维图像模型设置单独的一维时间轴,并根据数据采集事件的单位时间节点数量在一维时间轴上划分出相同数量的时间区段;

根据3个数据采集事件对应的工厂可视化模型在一维时间轴上生产组件和各个设备组件在各个时间区段内的区块三维图像模型变化状况,将处于同一时间区段下的区块三维图像模型进行重叠,进而获得3个区块三维图像模型内各个空间像素在对应的时间区段的运动轨迹,将3条运动轨迹相互映射,进而选取三个相互重叠的部分作为标准轨迹曲线,若各个轨迹曲线的重叠部分不足以一条完整的标准轨迹曲线,则选取与其他轨迹曲线的重叠部分最多的轨迹曲线作为参考轨迹曲线;

进而选取参考轨迹曲线中的部分曲线连接相互重叠部分,进而得到标准轨迹曲线,将全部标准轨迹曲线拟合,进而得到生产线生成对应种类生产组件的正常运行准则。

8.根据权利要求7所述的一种基于三维可视化技术的交互式工厂管理系统,其特征在于,根据所述正常运行准则判断生产是否异常的过程包括:当后续的数据采集事件生成对应的实时工厂可视化模型时,工厂可视化模块机将实时工厂可视化模型发送至时空可视化空间中,进而匹配相应的正常运行准则;

进而生成实时工厂可视化模型内各个空间像素的实时轨迹曲线,并将其与正常运行准则中对应的标准轨迹曲线进行重叠映射,进而获得各个实时轨迹曲线与其对应的标准轨迹曲线之间的不重合部分占比;

若二者之间的不重合部分占比大于等于50%,则判断对应空间像素异常,否则判断对应空间像素正常;

统计处于异常的空间像素数量,若处于异常的空间像素数量大于或等于工厂可视化模型中空间像素总数的1/3,则判断对应生产组件或设备组件存在异常,进而根据对应生产组件或设备组件生成维护决策发送至工厂维护人员,工厂维护人员根据维护决策对存在异常的生产组件或设备组件进行维护;

若处于异常的空间像素数量小于工厂可视化模型中空间像素总数的1/3,则判断当前生产正常,重复上述操作,直到对应数据采集事件结束为止。