本發(fā)明涉及一種工廠虛擬增強現(xiàn)實3d交互系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)需要實時了解工廠的生產(chǎn)狀況時，現(xiàn)有技術(shù)中，通常是通過監(jiān)控系統(tǒng)完成，監(jiān)控系統(tǒng)更多的是單向粗獷地監(jiān)控設(shè)備、材料和人員的進(jìn)出、安全、工作狀況，在現(xiàn)代化工廠管理過程中，作為管理者，還希望進(jìn)一步通過實時檢測、數(shù)據(jù)采集與交互、以及對人員和物料的準(zhǔn)確定位，實時反映工廠現(xiàn)場結(jié)構(gòu)布局和運行情況，包括設(shè)備準(zhǔn)確運行狀況、物料準(zhǔn)確運轉(zhuǎn)狀況、人員分配與作業(yè)情況、以及環(huán)境如能耗、溫度、濕度的變化情況；工廠的生產(chǎn)效率、產(chǎn)能負(fù)荷與工廠執(zhí)行情況等，更多的管理信息無法從普通的監(jiān)控系統(tǒng)獲得。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)以上不足，提供了一種工廠虛擬增強現(xiàn)實3d交互系統(tǒng)，把工廠的設(shè)備、物料、人員、環(huán)境等自行運行情況包括做什么、正常與否、異常問題等提交給3d實景系統(tǒng)平臺，平臺根據(jù)工廠運行狀況向人機料環(huán)下達(dá)指令，整個工廠人機料環(huán)賦予人格化管理，實現(xiàn)實時、一圖界面掌控工廠運行情況和管理一個工廠。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種工廠虛擬增強現(xiàn)實3d交互系統(tǒng)，其特征是，包括：

設(shè)備信息采集系統(tǒng)；

人員信息采集系統(tǒng)；

物料信息采集系統(tǒng)；

3d系統(tǒng)，其包括設(shè)備3d顯示系統(tǒng)、人員3d顯示系統(tǒng)、物料3d顯示系統(tǒng)，設(shè)備3d顯示系統(tǒng)、人員3d顯示系統(tǒng)、物料3d顯示系統(tǒng)分別按工廠的現(xiàn)實狀況實時顯示設(shè)備3d模型、人員3d模型、物料3d模型；

服務(wù)器，分別連接設(shè)備信息采集系統(tǒng)、人員信息采集系統(tǒng)、物料信息采集系統(tǒng)和3d系統(tǒng)。

需要說明的是，設(shè)備3d顯示系統(tǒng)、人員3d顯示系統(tǒng)、物料3d顯示系統(tǒng)也可以理解為設(shè)備3d顯示模塊、人員3d顯示模塊、物料3d顯示模塊，可以同時在同一屏幕上顯示設(shè)備3d模型、人員3d模型、物料3d模型從整體上可以縮小放大360度旋轉(zhuǎn)。

還包括：

車輛信息采集系統(tǒng)，該車輛信息采集系統(tǒng)包括了車輛本身狀態(tài)信息和車輛所載的物料的信息，車輛信息采集系統(tǒng)連接所述的服務(wù)器，所述的3d系統(tǒng)包括車輛3d顯示系統(tǒng)，能顯示車輛即時運行軌跡和車輛所載的物料信息。

還包括：

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)連接所述的服務(wù)器，所述的3d系統(tǒng)能顯示生產(chǎn)當(dāng)前和歷史運行數(shù)據(jù)。

還包括：

環(huán)境信息采集系統(tǒng)，其通過傳感器采集pm2.5、溫度、濕度、煙霧、各類有毒氣體的信息，該環(huán)境信息采集系統(tǒng)連接所述的服務(wù)器，所述的3d系統(tǒng)能顯示環(huán)境信息。

所述服務(wù)器包括：

設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器，其連接所述的設(shè)備信息采集系統(tǒng)；

人員信息采集服務(wù)器，其連接所述的人員信息采集系統(tǒng)；

物料信息采集服務(wù)器，其連接所述的物料信息采集系統(tǒng)；

車輛信息采集服務(wù)器，其連接所述的車輛信息采集系統(tǒng)；

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，其連接所述的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

環(huán)境信息采集服務(wù)器，其連接所述的環(huán)境信息采集系統(tǒng)；

云服務(wù)器，其分別連接所述的設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器、人員信息采集服務(wù)器、物料信息采集服務(wù)器、車輛信息采集服務(wù)器、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、環(huán)境信息采集服務(wù)器和所述的3d系統(tǒng)。

作為優(yōu)選，所述設(shè)備信息采集系統(tǒng)包括：

設(shè)備中自帶的plc，其通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與所述的設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器連接；和/或，

設(shè)備自帶的數(shù)據(jù)庫，其通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與所述的設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器連接；和/或，

物聯(lián)網(wǎng)傳感器，其輸入端連接設(shè)備，輸出端通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與所述的設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器連接。物聯(lián)網(wǎng)傳感器包括：

電壓表，采集設(shè)備的電壓，通過網(wǎng)絡(luò)連接到設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器；

電流表，采集設(shè)備的電流，通過網(wǎng)絡(luò)連接到設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器；

智能電表，采集設(shè)備的功率，通過網(wǎng)絡(luò)連接到設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器；

電壓表、電流表、智能電表還可以經(jīng)電力載波設(shè)備與設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器連接。

作為優(yōu)選，所述人員信息采集系統(tǒng)包括：

人員佩戴的定位和身份識別模塊；

uwb無線定位基站，uwb無線定位基站與定位和身份識別模塊無線連接，同時還與所述的人員信息采集服務(wù)器連接。

作為優(yōu)選，所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括：

觸摸屏錄入系統(tǒng)，采集生產(chǎn)信息；

條碼掃描設(shè)備，采集零部件、整機信息；

工卡讀取設(shè)備，采集工藝流轉(zhuǎn)卡信息、生產(chǎn)工單信息；

無線讀取設(shè)備，采集員工卡信息、員工作業(yè)狀況信息；

無線定位設(shè)備，采集物料框射頻卡、物流車射頻卡、員工射頻卡信息和三維位置信息。

人員在崗效標(biāo)示讀取設(shè)備，讀取員工卡信息、讀取人員效率檔案信息；

所述3d系統(tǒng)還設(shè)置有特殊情況報警系統(tǒng)：

其能發(fā)出聲音預(yù)警、圖像閃爍預(yù)警、高亮顯示預(yù)警、顏色改變預(yù)警、信息條的閃爍預(yù)警。

產(chǎn)能效率標(biāo)示條狀燈讀取設(shè)備，讀取設(shè)備產(chǎn)能檔案信息、讀取生產(chǎn)工單信息、工藝流轉(zhuǎn)卡信息；

設(shè)備功能故障預(yù)警燈讀取設(shè)備，讀取設(shè)備信息、讀取設(shè)備故障信息

設(shè)備點檢預(yù)警條狀燈讀取設(shè)備，讀取設(shè)備信息、點檢檔案信息、點檢卡信息；

所述3d系統(tǒng)設(shè)置有vr、ar交互系統(tǒng)，通過vr交互系統(tǒng)獲得所述設(shè)備、人員、物料信息，通過ar獲得設(shè)備、人員、物料、工廠現(xiàn)場實景信息，通過vr和ar的融合獲得實景、數(shù)據(jù)的交互。

本發(fā)明還公開了一種工廠虛擬增強現(xiàn)實3d交互的實現(xiàn)方法：包括如下步驟：

步驟1.采集工廠中設(shè)備、人員和物料的現(xiàn)實狀況信息，并實時顯示設(shè)備3d模型、人員3d模型和物料3d模型；

步驟2.當(dāng)選中設(shè)備3d模型時，即顯示與設(shè)備相關(guān)的設(shè)備管理菜單、設(shè)備運行情況數(shù)據(jù)、設(shè)備異常預(yù)警數(shù)據(jù)、設(shè)備產(chǎn)能和/或工藝數(shù)據(jù)，能夠從中獲得更進(jìn)一步的詳細(xì)信息；

當(dāng)選中人員3d模型時，即顯示與人員相關(guān)的人員管理菜單、人員檔案數(shù)據(jù)、在崗時間效率數(shù)據(jù)和/或崗位技能數(shù)據(jù)，能夠從中獲得更進(jìn)一步的詳細(xì)信息；

當(dāng)選中物料3d模型時，即顯示與物料相關(guān)的物料管理菜單、物料檔案數(shù)據(jù)、物料數(shù)量與存放時間數(shù)據(jù)、物料屬于哪筆業(yè)務(wù)訂單數(shù)據(jù)和/或存放超期預(yù)警數(shù)據(jù)，能夠從中獲得更進(jìn)一步的詳細(xì)信息；

設(shè)備管理菜單包括：

設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的設(shè)備信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的生產(chǎn)信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的環(huán)境信息和/或人員信息采集系統(tǒng)中采集到的人員信息；

人員管理菜單包括：

設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的設(shè)備信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的生產(chǎn)信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的環(huán)境信息和/或人員信息采集系統(tǒng)中采集到的人員信息；

物料管理菜單包括：

設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的設(shè)備信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的生產(chǎn)信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的環(huán)境信息和/或人員信息采集系統(tǒng)中采集到的人員信息；

需要說明的是，很多信息是互相關(guān)聯(lián)的，因此，可以交叉使用；

為此，設(shè)備管理菜單除了包括設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的信息外，還可以包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的信息、人員信息采集系統(tǒng)中采集到的信息；

同理，人員管理菜單除了包括人員信息采集系統(tǒng)中采集到的信息外，還可以包括設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的信息。

同理，物料管理菜單，還可以包括設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的信息；

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的信息、人員信息采集系統(tǒng)中采集到的信息。

本發(fā)明實現(xiàn)方法可以直接通過在屏幕上點擊鼠標(biāo)或通過觸摸屏觸摸顯示的3d模型，從而獲得相關(guān)的管理信息，極大方便了管理者管理工廠，具有直觀方便的優(yōu)點。

本發(fā)明具有管理方便、虛擬現(xiàn)實3d交互、工作效率高的有益效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：

如圖所示，一種工廠虛擬增強現(xiàn)實3d交互系統(tǒng)，包括：

設(shè)備信息采集系統(tǒng)；

人員信息采集系統(tǒng)；

物料信息采集系統(tǒng)；

3d系統(tǒng)，其包括設(shè)備3d顯示系統(tǒng)、人員3d顯示系統(tǒng)、物料3d顯示系統(tǒng)，設(shè)備3d顯示系統(tǒng)、人員3d顯示系統(tǒng)、物料3d顯示系統(tǒng)分別按工廠的現(xiàn)實狀況實時顯示設(shè)備3d模型、人員3d模型、物料3d模型；

服務(wù)器，分別連接設(shè)備信息采集系統(tǒng)、人員信息采集系統(tǒng)、物料信息采集系統(tǒng)和3d系統(tǒng)。

還包括：

車輛信息采集系統(tǒng)，該車輛信息采集系統(tǒng)包括了車輛本身狀態(tài)信息和車輛所載的物料的信息，車輛信息采集系統(tǒng)連接服務(wù)器，3d系統(tǒng)包括車輛3d顯示系統(tǒng)，能顯示車輛即時運行軌跡和車輛所載的物料信息。

車輛信息采集系統(tǒng)也可以作為設(shè)備信息采集系統(tǒng)的一部分。

還包括：

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)連接服務(wù)器，3d系統(tǒng)能顯示生產(chǎn)當(dāng)前和歷史運行數(shù)據(jù)。

還包括：

環(huán)境信息采集系統(tǒng)，其通過傳感器采集pm2.5、溫度、濕度、煙霧、各類有毒氣體的信息，該環(huán)境信息采集系統(tǒng)連接服務(wù)器，3d系統(tǒng)能顯示環(huán)境信息。

服務(wù)器包括：

設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器，其連接設(shè)備信息采集系統(tǒng)；

人員信息采集服務(wù)器，其連接人員信息采集系統(tǒng)；

物料信息采集服務(wù)器，其連接物料信息采集系統(tǒng)；

車輛信息采集服務(wù)器，其連接車輛信息采集系統(tǒng)；

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，其連接生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

環(huán)境信息采集服務(wù)器，其連接環(huán)境信息采集系統(tǒng)；

云服務(wù)器，其分別連接設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器、人員信息采集服務(wù)器、物料信息采集服務(wù)器、車輛信息采集服務(wù)器、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、環(huán)境信息采集服務(wù)器和3d系統(tǒng)。

設(shè)備信息采集系統(tǒng)包括：

設(shè)備中自帶的plc，其通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器連接；和/或，

設(shè)備自帶的數(shù)據(jù)庫，其通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器連接；和/或，

物聯(lián)網(wǎng)傳感器，其輸入端連接設(shè)備，輸出端通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備采集系統(tǒng)服務(wù)器連接。

人員信息采集系統(tǒng)包括：

人員佩戴的定位和身份識別模塊；

uwb無線定位基站，uwb無線定位基站與定位和身份識別模塊無線連接，同時還與人員信息采集服務(wù)器連接。

生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括：

觸摸屏錄入系統(tǒng)，采集生產(chǎn)信息；

條碼掃描設(shè)備，采集零部件、整機信息；

工卡讀取設(shè)備，采集工藝流轉(zhuǎn)卡信息、生產(chǎn)工單信息；

無線讀取設(shè)備，采集員工卡信息、員工作業(yè)狀況信息；

無線定位設(shè)備，采集物料框射頻卡、物流車射頻卡、員工射頻卡信息和三維位置信息。

人員在崗效標(biāo)示讀取設(shè)備，讀取員工卡信息、讀取人員效率檔案信息；

3d系統(tǒng)還設(shè)置有特殊情況報警系統(tǒng)：

其能發(fā)出聲音預(yù)警、圖像閃爍預(yù)警、高亮顯示預(yù)警、顏色改變預(yù)警、信息條的閃爍預(yù)警。

產(chǎn)能效率標(biāo)示條狀燈讀取設(shè)備，讀取設(shè)備產(chǎn)能檔案信息、讀取生產(chǎn)工單信息、工藝流轉(zhuǎn)卡信息；

設(shè)備功能故障預(yù)警燈讀取設(shè)備，讀取設(shè)備信息、讀取設(shè)備故障信息；

設(shè)備點檢預(yù)警條狀燈讀取設(shè)備，讀取設(shè)備信息、點檢檔案信息、點檢卡信息；

3d系統(tǒng)設(shè)置有vr、ar交互系統(tǒng)，通過vr交互系統(tǒng)獲得設(shè)備、人員、物料信息，通過ar獲得設(shè)備、人員、物料、工廠現(xiàn)場實景信息，通過vr和ar的融合獲得實景、數(shù)據(jù)的交互。

本發(fā)明還公開了一種工廠虛擬增強現(xiàn)實3d交互的實現(xiàn)方法：包括如下步驟：

步驟1.采集工廠中設(shè)備、人員和物料的現(xiàn)實狀況信息，并實時顯示設(shè)備3d模型、人員3d模型和物料3d模型；

步驟2.當(dāng)選中設(shè)備3d模型時，即顯示與設(shè)備相關(guān)的設(shè)備管理菜單、設(shè)備運行情況數(shù)據(jù)、設(shè)備異常預(yù)警數(shù)據(jù)、設(shè)備產(chǎn)能和/或工藝數(shù)據(jù)，能夠從中獲得更進(jìn)一步的詳細(xì)信息；

當(dāng)選中人員3d模型時，即顯示與人員相關(guān)的人員管理菜單、人員檔案數(shù)據(jù)、在崗時間效率數(shù)據(jù)和/或崗位技能數(shù)據(jù)，能夠從中獲得更進(jìn)一步的詳細(xì)信息；

當(dāng)選中物料3d模型時，即顯示與物料相關(guān)的物料管理菜單、物料檔案數(shù)據(jù)、物料數(shù)量與存放時間數(shù)據(jù)、物料屬于哪筆業(yè)務(wù)訂單數(shù)據(jù)和/或存放超期預(yù)警數(shù)據(jù)，能夠從中獲得更進(jìn)一步的詳細(xì)信息。

設(shè)備管理菜單包括：

設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的設(shè)備信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的生產(chǎn)信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的環(huán)境信息和/或人員信息采集系統(tǒng)中采集到的人員信息；

人員管理菜單包括：

設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的設(shè)備信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的生產(chǎn)信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的環(huán)境信息和/或人員信息采集系統(tǒng)中采集到的人員信息；

物料管理菜單包括：

設(shè)備信息采集系統(tǒng)中采集到的設(shè)備信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集到的生產(chǎn)信息、環(huán)境信息采集系統(tǒng)中采集到的環(huán)境信息和/或人員信息采集系統(tǒng)中采集到的人員信息；

例如，當(dāng)選中某設(shè)備3d模型時，即顯示相關(guān)的設(shè)備信息如設(shè)備名稱、型號、功耗、設(shè)備當(dāng)天運行的時間、累計運行的時間；生產(chǎn)數(shù)據(jù)如該設(shè)備加工的產(chǎn)品名稱、型號、計劃完成數(shù)量、已完成數(shù)量、產(chǎn)品合格率；環(huán)境信息如現(xiàn)環(huán)境溫度為多少，設(shè)備要求的環(huán)境溫度為多少；人員信息如操作設(shè)備的員工姓名、該員工的技術(shù)等級、產(chǎn)品合格率、計劃完成數(shù)量、已完成數(shù)量等。