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中國電科38所汽車雷達智能制造示范產(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控項目

2018-11-27   來源：   評論：0
摘要：中國電科38所根據(jù)目前智能制造的趨勢，以汽車雷達智能制造示范產(chǎn)線為依托，對產(chǎn)線設(shè)備進行廣泛的數(shù)據(jù)采集，并且以數(shù)字化映射（Digital Twin） 增強現(xiàn)實AR為技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)產(chǎn)線的三維虛擬監(jiān)控應(yīng)用
　　一、導讀
　　中國電科38所根據(jù)目前智能制造的趨勢，以汽車雷達智能制造示范產(chǎn)線為依托，對產(chǎn)線設(shè)備進行廣泛的數(shù)據(jù)采集，并且以數(shù)字化映射（Digital Twin）/增強現(xiàn)實AR為技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)產(chǎn)線的三維虛擬監(jiān)控應(yīng)用，展現(xiàn)產(chǎn)線真實數(shù)據(jù)驅(qū)動的三維仿真場景，然后通過Pi-IoT平臺將軟硬件互聯(lián)并快速定制一系列應(yīng)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(shù)字化映射（Digital Twin）是將三維模型通過物聯(lián)網(wǎng)平臺采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動，它將現(xiàn)實世界的物理動作直接體現(xiàn)在數(shù)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(chǎn)品的信息將被同步動態(tài)得“映射”給制造商，包括產(chǎn)品的物理動作和各種數(shù)據(jù)。真正實現(xiàn)了讓產(chǎn)品“說話”。數(shù)字化映射能幫助制造商直觀、具體、遠程得了解到產(chǎn)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(shù)叫Augmented Reality的東西，翻作：增強現(xiàn)實。這個技術(shù)能夠幫助你看到之前看不到的信息和數(shù)據(jù)。增強現(xiàn)實威力巨大，能夠從根本上改變?nèi)藗兊墓ぷ鞣绞?。它在?shù)字和現(xiàn)實世界之間搭建了橋梁，創(chuàng)造的價值惠及整個企業(yè)。再結(jié)合 IoT 數(shù)據(jù)，AR 應(yīng)用程序成為真正的變革性體驗，促使著許多企業(yè)完全重新設(shè)想自己如何設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、運營和維修產(chǎn)品。
　　引言：
　　在汽車行業(yè)中，汽車雷達具有非常重要的現(xiàn)實和發(fā)展意義。從安全角度來說，車輛事故帶來的死傷和財產(chǎn)損失的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，說明了汽車雷達的必要性，借助其技術(shù)輔助手段可以預(yù)防部分事故，社會需要機動車雷達的發(fā)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(shù)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(yōu)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(yīng)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(jīng)過50多年的探索和追求，中國電科38所已發(fā)展為集研究、開發(fā)、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(shè)計研發(fā)平臺，精良完備的電子制造平臺，國內(nèi)先進的電子測試、試驗平臺，具備從事電子信息技術(shù)研發(fā)和系統(tǒng)工程建設(shè)的強大綜合實力。擁有國家級集成電路設(shè)計中心、俄羅斯新技術(shù)研發(fā)中心、中國電科浮空平臺研發(fā)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(shù)重點實驗室、安徽省北斗衛(wèi)星導航重點實驗室、合肥公共安全技術(shù)研究院、博士后科研工作站等研發(fā)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(nèi)空白、居于國際領(lǐng)先地位。擁有安徽四創(chuàng)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(fā)展有限責任公司等多家產(chǎn)業(yè)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(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控平臺，其需求目的是對產(chǎn)線進行三維仿真建模，然后通過設(shè)備真實采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動三維模型來進行虛擬結(jié)合真實的監(jiān)控平臺。
　　二、項目實施內(nèi)容
　?。?）軟件平臺
　　軟件采用上海湃睿的Pi-IoT平臺，構(gòu)建智能制造示范產(chǎn)線應(yīng)用場景。

　?。?）硬件平臺
　　產(chǎn)線供應(yīng)商（蕪湖）。
　?。?）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。
　?。?）場景搭建
　　軟硬件結(jié)合，三維引擎與物聯(lián)網(wǎng)平臺結(jié)合，采用物聯(lián)網(wǎng)平臺獲取設(shè)備數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)給三維引擎用以構(gòu)建三維虛擬監(jiān)控場景。通過雙方提供的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議接口，進行數(shù)據(jù)整合，從而使得真實數(shù)據(jù)能夠驅(qū)動三維虛擬模型內(nèi)容。
　?。?）產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)
　　1、設(shè)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(shè)計軟件，該軟件具備OPC UA服務(wù)器組件，可以使得自動化程序采集到的設(shè)備數(shù)據(jù)可以通過符合OPC UA協(xié)議的方式供應(yīng)其他系統(tǒng)使用。
　　2、Pi-IoT平臺提供OPC UA擴展支持符合OPC UA協(xié)議的數(shù)據(jù)獲取。
　?。?）產(chǎn)線三維建模
　　由于產(chǎn)線本身各設(shè)備的三維模型文件尺寸太大，為了減少對計算設(shè)備能力依賴，對整個產(chǎn)線進行重新建模。
　?。?）物理網(wǎng)平臺與Web 3D平臺數(shù)據(jù)互聯(lián)
　　1、憑借Pi-IoT平臺本身對RESTFUL API技術(shù)的強大支持能力，將設(shè)備數(shù)據(jù)組織成Web 3D引擎更容易解析的格式實時供應(yīng)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(shù)據(jù)，從而達到實時映射的作用。
　　三、項目實施過程，三維虛擬監(jiān)控系統(tǒng)實施步驟
　　四、項目實施成果
　?。?）物聯(lián)網(wǎng)硬件網(wǎng)絡(luò)搭建
　　1、設(shè)備數(shù)據(jù)采集；
　　2、工廠與實驗室硬件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；
　?。?）物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)開發(fā)
　　1、產(chǎn)線三維虛擬監(jiān)控平臺；
　　2、Pi-IoT與Web 3D平臺數(shù)據(jù)對接；
　　3、虛擬監(jiān)控；
　　4、設(shè)備數(shù)據(jù)展示；
　　5、生產(chǎn)異常報警；
　　6、AR體驗；
　　（3）工廠與實驗室網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
　　意義與價值：
　　汽車雷達的智能制造示范線虛擬監(jiān)控平臺是經(jīng)過數(shù)字化車間三維虛擬監(jiān)控系統(tǒng)基于數(shù)字化映射（DT）技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)平臺整合，通過與數(shù)字化車間的設(shè)備數(shù)據(jù)以及DNC系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)流的集成，實現(xiàn)B/S架構(gòu)下的車間生產(chǎn)現(xiàn)場、中央控制平臺以及客戶端三位一體的信息化服務(wù)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(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)信息、生產(chǎn)工藝參數(shù)信息、車間物流過程、產(chǎn)品質(zhì)量信息以及設(shè)備故障的管理診斷信息等，形成面向整體車間的虛擬監(jiān)控平臺，實現(xiàn)透明化生產(chǎn)，故障問題重現(xiàn)與仿真。
　　中國電科38所與湃?？萍紡姀娐?lián)合打造在智能制造過程中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，連接各種工業(yè)設(shè)備，采集工業(yè)設(shè)備的各種各樣的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可以洞見各種瓶頸問題，從而獲得優(yōu)化的依據(jù)與方式方法。
　　
　　案例提供商：
　　湃?？萍迹╬isx.com）致力于在產(chǎn)品設(shè)計、制造、服務(wù)領(lǐng)域，為制造業(yè)客戶提供集成高效的信息技術(shù)解決方案和技術(shù)平臺，在CAD/CAE/CAM、產(chǎn)品生命周期管理PLM、數(shù)字化制造和仿真、ALM/SCM/SLM、物聯(lián)網(wǎng)IoT等領(lǐng)域提供解決方案以及規(guī)劃咨詢、實施推廣和定制開發(fā)服務(wù)。湃睿科技目前僅技術(shù)團隊超過100人規(guī)模，已服務(wù)于1200多家國內(nèi)外知名企業(yè)，橫跨工業(yè)裝備、汽車、高科技電子、醫(yī)療設(shè)備、航空航天和國防等多個行業(yè)。
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