激光加工

中國電科38所汽車雷達智能制造示范產線三維虛擬監控項目

2018-11-27 來源：評論：0

摘要：中國電科38所根據目前智能制造的趨勢，以汽車雷達智能制造示范產線為依托，對產線設備進行廣泛的數據采集，并且以數字化映射（Digital Twin）增強現實AR為技術基礎，實現產線的三維虛擬監控應用

　　一、導讀

　　中國電科38所根據目前智能制造的趨勢，以汽車雷達智能制造示范產線為依托，對產線設備進行廣泛的數據采集，并且以數字化映射（Digital Twin）/增強現實AR為技術基礎，實現產線的三維虛擬監控應用，展現產線真實數據驅動的三維仿真場景，然后通過Pi-IoT平臺將軟硬件互聯并快速定制一系列應用場景，以達成研究目的，從而促進具備實際價值的解決方案的形成。

　　科普（名詞解釋）：

　　數字化映射（Digital Twin）是將三維模型通過物聯網平臺采集的數據驅動，它將現實世界的物理動作直接體現在數字世界的三維界面上。說直白一點就是，它就像一面鏡子一樣，產品的信息將被同步動態得“映射”給制造商，包括產品的物理動作和各種數據。真正實現了讓產品“說話”。數字化映射能幫助制造商直觀、具體、遠程得了解到產品是如何被使用，從而了解對客戶來說什么才是最有價值的。另一項技術叫Augmented Reality的東西，翻作：增強現實。這個技術能夠幫助你看到之前看不到的信息和數據。增強現實威力巨大，能夠從根本上改變人們的工作方式。它在數字和現實世界之間搭建了橋梁，創造的價值惠及整個企業。再結合 IoT 數據，AR 應用程序成為真正的變革性體驗，促使著許多企業完全重新設想自己如何設計、生產、銷售、運營和維修產品。

　　引言：

　　在汽車行業中，汽車雷達具有非常重要的現實和發展意義。從安全角度來說，車輛事故帶來的死傷和財產損失的統計數據，說明了汽車雷達的必要性，借助其技術輔助手段可以預防部分事故，社會需要機動車雷達的發展。對于汽車所有者而言，汽車雷達作為一個安全裝置，方便而且不是很昂貴，而且還承擔一些需要注意力、判斷力和技術性的工作，從而降低駕駛的強度，減少駕駛員的負擔。另一方面，從汽車制造商的角度來說，雷達是吸引消費者購買的另一大特色，它是潛在的收入來源和競爭優勢。那么當汽車雷達遇上智能制造這個當紅 “炸子雞”，將擦出怎么的科技火花呢？

　　二、應用項目介紹

　　中國電科38所介紹

　　中國電子科技集團公司第三十八研究所（以下簡稱中國電科38所），1965年建于貴州，1988年底整體遷建合肥市，經過50多年的探索和追求，中國電科38所已發展為集研究、開發、制造、測試于一體的電子信息高科技、集團型研究所，擁有國際水平的設計研發平臺，精良完備的電子制造平臺，國內先進的電子測試、試驗平臺，具備從事電子信息技術研發和系統工程建設的強大綜合實力。擁有國家級集成電路設計中心、俄羅斯新技術研發中心、中國電科浮空平臺研發中心、安徽省汽車電子工程研究中心、安徽省公共安全信息技術重點實驗室、安徽省北斗衛星導航重點實驗室、合肥公共安全技術研究院、博士后科研工作站等研發平臺。50多年來，共先后取得1500多項科研成果，其中國家級、省部級科技進步獎100多項，多項成果填補國內空白、居于國際領先地位。擁有安徽四創電子股份有限公司（中國雷達第一股，600990）、安徽博微長安電子有限公司、合肥博微電氣有限公司、安徽博微廣成信息科技有限公司、中電科技（合肥）博微信息發展有限責任公司等多家產業化公司。

　　三、案例正文

　　項目實施情況

　　一、項目需求

　　中國電子科技集團公司第38研究所的汽車雷達智能制造示范產線三維虛擬監控平臺，其需求目的是對產線進行三維仿真建模，然后通過設備真實采集的數據驅動三維模型來進行虛擬結合真實的監控平臺。

　　二、項目實施內容

　　（1）軟件平臺

　　軟件采用上海湃睿的Pi-IoT平臺，構建智能制造示范產線應用場景。

　　（2）硬件平臺

　　產線供應商（蕪湖）。

　　（3）三維模型及引擎

　　1、三維模型制作；

　　2、三維引擎采用Web 3D平臺。

　　（4）場景搭建

　　軟硬件結合，三維引擎與物聯網平臺結合，采用物聯網平臺獲取設備數據，轉發給三維引擎用以構建三維虛擬監控場景。通過雙方提供的數據通訊協議接口，進行數據整合，從而使得真實數據能夠驅動三維虛擬模型內容。

　　（5）產線設備數據采集基礎

　　1、設備廠商提供了基于德國BECKHOFF公司出品的的TwinCAT軟件作為自動化程序設計軟件，該軟件具備OPC UA服務器組件，可以使得自動化程序采集到的設備數據可以通過符合OPC UA協議的方式供應其他系統使用。

　　2、Pi-IoT平臺提供OPC UA擴展支持符合OPC UA協議的數據獲取。

　　（6）產線三維建模

　　由于產線本身各設備的三維模型文件尺寸太大，為了減少對計算設備能力依賴，對整個產線進行重新建模。

　　（7）物理網平臺與Web 3D平臺數據互聯

　　1、憑借Pi-IoT平臺本身對RESTFUL API技術的強大支持能力，將設備數據組織成Web 3D引擎更容易解析的格式實時供應到接口。

　　2、Web 3D平臺通過輪詢方式，以極短時間間隔不斷請求Pi-IoT接口獲取數據，從而達到實時映射的作用。

　　三、項目實施過程，三維虛擬監控系統實施步驟

　　四、項目實施成果

　　（1）物聯網硬件網絡搭建

　　1、設備數據采集；

　　2、工廠與實驗室硬件網絡系統；

　　（2）物聯網軟件系統開發

　　1、產線三維虛擬監控平臺；

　　2、Pi-IoT與Web 3D平臺數據對接；

　　3、虛擬監控；

　　4、設備數據展示；

　　5、生產異常報警；

　　6、AR體驗；

　　（3）工廠與實驗室網絡架構

　　意義與價值：

　　汽車雷達的智能制造示范線虛擬監控平臺是經過數字化車間三維虛擬監控系統基于數字化映射（DT）技術與物聯網平臺整合，通過與數字化車間的設備數據以及DNC系統、MES系統、ERP系統等進行數據流的集成，實現B/S架構下的車間生產現場、中央控制平臺以及客戶端三位一體的信息化服務平臺。對車間制造資源進行三維可視化導航、顯示、分析與管理車間現場設備狀態信息、生產工藝參數信息、車間物流過程、產品質量信息以及設備故障的管理診斷信息等，形成面向整體車間的虛擬監控平臺，實現透明化生產，故障問題重現與仿真。

　　中國電科38所與湃睿科技強強聯合打造在智能制造過程中，通過物聯網技術，連接各種工業設備，采集工業設備的各種各樣的數據，通過對數據的統計分析，可以洞見各種瓶頸問題，從而獲得優化的依據與方式方法。

　　案例提供商：

　　湃睿科技（pisx.com）致力于在產品設計、制造、服務領域，為制造業客戶提供集成高效的信息技術解決方案和技術平臺，在CAD/CAE/CAM、產品生命周期管理PLM、數字化制造和仿真、ALM/SCM/SLM、物聯網IoT等領域提供解決方案以及規劃咨詢、實施推廣和定制開發服務。湃睿科技目前僅技術團隊超過100人規模，已服務于1200多家國內外知名企業，橫跨工業裝備、汽車、高科技電子、醫療設備、航空航天和國防等多個行業。

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