[发明专利]一种基于WebGL的工业机器人智能生产线仿真系统

说明书

一种基于WebGL的工业机器人智能生产线仿真系统，包括基于多种数据库的数据存储模块；仿真模型库模块；生产可视化模块；基于工艺优化算法的数据分析模块；系统功能模块。主要应用与工业机器人智能生产仿真等领域。系统采用SpringBoot作为后端框架，Vue.js作为前端框架，应用成熟的数据库、可视化工具。可解决生产监控停留于数据层面不够直观的问题。可自定义搭建生产线，解决仿真系统拓展性差的问题。针对历史生产数据，建立优化模型，通过相应算法得出分析结果，优化生产过程。系统采用易于部署和远程访问使用的B/S架构。整个系统前后端分离开发，低耦合可独立部署，解决系统跨平台访问的问题。

技术领域

本发明涉及工业互联网及机器人家具喷涂等智能生产线，具体涉及一种基于WebGL的工业机器人智能生产线仿真系统。

技术背景

自2013年德国工业4.0概念正式提出以来，世界各国均出台相关战略决策， 旨在抓住新一轮技术发展契机，加速完成工业生产的转型升级，提升本国实体制 造产业的竞争力。先进制造高速发展背景下，优先完成转型将意味着在未来世界 市场竞争中处于有利位置，刺激本国经济发展，提升新经济格局下国家硬实力和 话语权。

智能制造蓬勃发展催生的工业互联网及其应用平台，近年来在工业生产生命 周期中扮演着越来越重要的角色。所谓工业互联网是互联网技术在传统工业系统 中的新型应用形式，其模型按技术架构从底至上可被抽象为“设备、网关、边缘 计算、网络平台、企业应用”5个层次，其中网络平台需承担现场设备可视化管 理、生产数据采集分析以及安全支撑等功能。

当下工业生产线仿真系统往往都扎根于某个行业中，面向领域专一化，缺少 拓展性；此外对生产过程的监控往往停留于数据层面，缺少对实际现场的直观展 现，无法模拟运行，不具备提前评估预测能力；而一些具备仿真能力的平台则大 多应用重型引擎开发，运行在PC平台，灵活性差，使用成本高。现有的一些应 用WebGL的系统平台主要面向地理位置、建筑设计等信息展示。如吴越等在一 种基于社区业务中台与数据中台结合BIM的社区实时孪生系统[ZH]中使用 WebGL对社区内部位置信息进行了三维化的展示；孙上等在一种基于智慧建筑 的全景三维交互混合现实方法[ZH]中，提出了一种应用WebGL进行建筑结构三 维化展示的方法。而例如ThingJS以及HT For Web等应用WebGL技术的商业化 软件，他们更多的是提供工业相关的模型组件和模拟动画，进行工业场景运行展 示，无法动态按照实际需求进行场景的编辑，也无法接收实际生产线上的实时数 据进行真实的数字孪生仿真和虚拟调试。因此亟需一种基于WebGL技术的工业 机器人智能生产线仿真系统，可根据实际需要编辑场景内容，接收实际生产数据， 进行仿真运行和虚拟调试。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种基于WebGL的工业机器人智 能生产线仿真系统。

首先该系统可解决生产监控停留于数据层面不够直观的问题。其次可自定义 搭建生产线，按照实际需求进行场景编辑，动态调整生产线模型的数量、相对位 置、周边环境等，解决仿真系统拓展性差的问题。编辑完成的生产线仿真场景可 以接收真实生产线的实时运行数据，进行1：1的数字孪生仿真运行，并且场景 可以JSON文件的格式保存在数据库中，支持重复编辑。针对历史生产数据，建 立优化模型，通过相应算法得出分析结果，优化生产过程。最后采用易于部署和 远程访问使用的B/S架构。整个系统前后端分离开发，低耦合可独立部署，解决 系统跨平台访问的问题。

本发明为解决现有技术问题所采用的技术方案是：

一种基于WebGL的工业机器人智能生产线仿真系统，包括基于多种数据库 的数据存储模块；仿真模型库模块；生产可视化模块；基于工艺优化算法的数据 分析模块；系统功能模块。

所述数据存储模块主要接收用户上传数据和生产现场设备运行数据。用户上 传数据主要是一些模型数据，提供给仿真模型库模块，做常规检索与查看；现场 设备数据输出给生产可视化模块，实现3D仿真生产线的同步运行以及数据监控 大屏的数据更新。