CN106843124A - 一种自动化仓库三维实时监控方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动化仓库三维实时监控方法和系统，所述方法包括以下步骤：S1、通过虚拟现实技术建立自动化仓库中各设备组件的三维仿真模型，搭建自动化仓库的虚拟三维模型；S2、将各设备组件三维仿真模型的仿真变量与对应自动化仓库的控制变量关联；S3、自动化仓库自动控制现场设备组件运行，同时将控制信息实时传递到对应的三维仿真模型中，驱动三维仿真模型同步运行。通过网络通道实时读取监测数据参数，将获取的监测数据反馈到三维仿真模型中，驱使仿真设备与现场设备同步运动，以达到监测目的。
Description
技术领域
本发明涉及三维场景建模技术领域，更具体地，涉及一种自动化仓库三维实时监控方法和系统。
背景技术
当前自动化立体仓库主流的监控系统，通常多是以二维平面形式展现，可以在平面上展示设备的动作和信号。多采用工控组态软件或西门子公司WinCC的人机界面系统。WinCC是西门子公司过程自动化领域中的先进技术与微软公司强大软件功能相结合的产物，WinCC自带丰富的图形对象库，通过编程调用，可以图形化展示现场工况，并使用C脚本语言编写程序使其产生动画效果，已达到工程监控效果。
WinCC组态软件虽具有强大的图形界面编辑器、实时的数据库系统、第三方程序接口组件和强大的控制功能组件，而且具有脚本编辑器，可完成高级编程语言实现的功能。但是组态软件更多为通用静态系统服务，对自动化仓库的控制系统，动态参数多，设备量大的专用监控界面，它就显得相对简单，并只能实现二维显示画面，在立体感和动感上非常欠缺，而仿真软件与PLC的结合，可以搭建自动化仓库的三维显示界面，能够实现从各个角度大场景观察仓库设备的运行情况，三维场景的效果比二维显示更加清晰直观。
三维仿真管理平台是一套全新理念的资源管理软件，形象化的虚拟场景和真实数据相结合，它区别于传统资源管理软件的地方在于将真实的场景通过计算机三维模拟如实地反映出来，用户在显示屏幕前即可查看到有限空间中的所有设备。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的自动化仓库三维实时监控方法和系统，通过网络通道实时读取监测数据参数，将获取的监测数据反馈到三维仿真模型中，驱使仿真设备与现场设备同步运动，以达到监测目的。
根据本发明的一个方面，提供一种自动化仓库三维实时监控方法，包括以下步骤：
S1、通过虚拟现实技术建立自动化仓库中各设备组件的三维仿真模型，搭建自动化仓库的虚拟三维模型；
S2、将各设备组件三维仿真模型的仿真变量与对应自动化仓库的控制变量关联；
S3、自动化仓库中控制模块控制现场设备组件运行，同时将控制信息实时传递到对应的三维仿真模型中，驱动三维仿真模型同步运行。
作为优选的，所述步骤S1中，通过Demo3D仿真软件对自动化仓库搭建虚拟三维模型，对各设备组件建立三维仿真模型，并设置每一个三维仿真模型的大小、位置及控制点。
作为优选的，所述步骤S2中，将自动化仓库的控制变量与三维仿真模型的控制点一一关联，从而建立实时连接，使自动化仓库的控制变量能够控制三维仿真模型跟随对应的自动化仓库现场各设备组件做同步运动。
作为优选的，所述步骤S2进一步包括：对三维仿真模型进行调试，根据现场设备组件的运行状态，对三维仿真模型的参数进行调整。
作为优选的，所述步骤S2中，三维仿真模型调试具体包括：以自动化仓库的控制变量数据为基础，在对应的三维仿真模型上编写不同的事件函数，驱使三维仿真模型运行，并根据现场设备组件的运行状态，对参数进行调整，使三维仿真模型与对应的现场设备组件同步运行。
一种自动化仓库三维实时监控系统，包括三维建模模块、变量控制模块和PLC控制模块；
所述三维建模模块用于对自动化仓库中的各设备组件建立三维仿真模型，搭建自动化仓库的虚拟三维模型；
所述PLC控制模块用于采集自动化仓库中各设备组件的现场数据并进行逻辑控制；
所述变量控制模块用于设置各三维仿真模型的大小、位置及控制点，所述控制点与PLC控制模块的控制变量关联，用于控制三维仿真模型运行。
作为优选的，还包括调试模块，所述调试模块用于现场设备组件的运行状态，对三维仿真模型的参数进行调整。
作为优选的，还包括显示模块，所述显示模块用于对虚拟三维模型进行显示。
作为优选的，还包括控制界面模块，所述控制界面模块用于对虚拟三维模型进行监控和控制。
作为优选的，所述PLC控制器与变量控制模块间通过TCP/TP协议进行数据传输。
本申请提出一种自动化仓库的三维实时监控方法和系统，通过建立自动化仓库中各设备组件的三维仿真模型，建立自动化仓库的虚拟三维模型，结合自动化仓库控制系统的控制原理，将自动化仓库控制系统中现场运行设备主控制器与三维仿真模型的控制点参数建立一一对应关系，通过网络通道实时读取检测数据参数，将获取的检测数据反馈到三维仿真模型中，在现场主控制器控制设备组件运行时，同时驱使对应的三维仿真模型同步运动，以达到监测目的，可全方位的看到设备组件的运行状态，运行效果流畅美观，满足了用户对自动化仓库实时监控的需求。
附图说明
图1为本发明实施例的自动化仓库三维实时监控方法流程图；
图2是本发明实施例的自动化仓库三维实时监控系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
图1示出了一种自动化仓库三维实时监控方法，包括以下步骤：
S1、通过虚拟现实技术建立自动化仓库中各设备组件的三维仿真模型，搭建自动化仓库的虚拟三维模型；
S2、将各设备组件三维仿真模型的仿真变量与对应自动化仓库的控制变量关联；
S3、自动化仓库中控制模块控制现场设备组件运行，同时将控制信息实时传递到对应的三维仿真模型中，驱动三维仿真模型同步运行。
作为优选的，所述步骤S1中，通过Demo3D仿真软件对自动化仓库搭建虚拟三维模型，对各设备组件建立三维仿真模型，并设置每一个三维仿真模型的大小、位置及控制点。可通过Demo3D仿真软件提供了三维模型的动画编辑器，使用动画编辑器能够创建、设置三维模型，使用户能够通过三维模型清楚的观察系统的每一部分的运行状态；三维模型搭建在三维场景内，首先要添加一幅三维场景。选择Demo3D菜单栏上的File，点击New添加一幅新的三维场景视图。
然后在三维视图里面搭建自动化仓库系统的三维立体模型。Demo3D仿真软件提供常用的图形库，结合现场真实设备可扩充完善图形库，将准备好的模型直接拖拽到视图中。在三维视图中双击添加的模型设置模型的大小和位置等其他属性。在三维视图中依据CAD图纸中模型位置，添加好所需的实体模型，设置好每一个模型的属性，搭建完成立体仓库系统整体模型。搭建好的立体仓库虚拟模型。
作为优选的，所述步骤S2中，将自动化仓库的控制变量与三维仿真模型的控制点一一关联，从而建立实时连接，使自动化仓库的控制变量能够控制三维仿真模型跟随对应的自动化仓库现场各设备组件做同步运动。自动化仓库的控制通过PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)进行自动控制，将自动化仓库中现场运行设备主控制器，PLC中监测的I/O点与仿真模型参数建立一一对应的关系，通过网络通道实时读取监测数据参数，将获取的监测数据反馈到三维仿真模型中，驱使仿真设备与现场设备同步运动，以达到监测目的。
仿真软件中初始搭建的三维模型是静态的，为实现自动化仓库系统的执行过程并且使其能够实时反映自动立体仓库现场的状况，需要把模型关键属性与相应的PLC上的控制变量一一关联，从而建立连接，驱使模型运动，达到使变量能够控制模型。在仿真场景中，选中需要添加变量的模型，在菜单里面点击Edit Custom Properties，弹出变量控制对话框。在对话框里添加需要控制的参数变量。自动化仓库现场设备使用光电传感器、限位开关等采集库存信息、库位占用情况、叉车位置等信息参数，传给设备控制核心PLC，PLC对这些参数进行逻辑操作的同时，也将信息传递给Demo3D中的控制点，控制点上的变化和控制属性关联到仿真模型建立的属性中，使PLC可以控制仓库真实设备的同时，也可以驱动三维场景模型运动。其操作过程在仿真软件菜单栏点击Tag Browser，弹出Servers控制界面，增加新的Servers，关联上对应的PLC控制器。
作为优选的，所述步骤S2进一步包括：对三维仿真模型进行调试，根据现场设备组件的运行状态，对三维仿真模型的参数进行调整。
作为优选的，所述步骤S2中，三维仿真模型调试具体包括：以自动化仓库的控制变量数据为基础，在对应的三维仿真模型上编写不同的事件函数，Demo3D仿真软件内嵌了JavaScript编程语言，通过编写JavaScript代码，依据PLC传递过来的数据为基础，在模型上编写不同的事件函数，编写对应的代码，驱使模型在场景运动，并根据现场设备运行状态，调整参数，使其三维模型设备运行正常。
实施例2
图2示出了一种自动化仓库三维实时监控系统，包括三维建模模块、变量控制模块和PLC控制模块；
所述三维建模模块用于对自动化仓库中的各设备组件建立三维仿真模型，搭建自动化仓库的虚拟三维模型；在本发明实施例中，通过Demo3D仿真软件提供了三维模型的动画编辑器，使用动画编辑器能够创建、设置三维模型，使用户能够通过三维模型清楚的观察系统的每一部分的运行状态。
三维模型搭建在三维场景内，首先要添加一幅三维场景。选择Demo3D菜单栏上的File，点击New添加了一幅新的三维场景视图。
然后在三维视图里面搭建自动化仓库系统的三维立体模型。Demo3D仿真软件提供常用的图形库，结合现场真实设备可扩充完善图形库，将准备好的模型直接拖拽到视图中。在三维视图中双击添加的模型设置模型的大小和位置等其他属性。在三维视图中依据CAD图纸中模型位置，添加好所需的实体模型，设置好每一个模型的属性，搭建完成立体仓库系统整体模型。搭建好的立体仓库虚拟模型。
所述PLC控制模块用于采集自动化仓库中各设备组件的现场数据并进行逻辑控制；
所述变量控制模块用于设置各三维仿真模型的大小、位置及控制点，所述控制点与PLC控制模块的控制变量关联，用于控制三维仿真模型运行。仿真软件中初始搭建的三维模型是静态的，为实现自动化仓库系统的执行过程并且使其能够实时反映自动立体仓库现场的状况，需要把模型关键属性与相应的PLC上的控制变量一一关联，从而建立连接，驱使模型运动，达到使变量能够控制模型。在仿真场景中，选中需要添加变量的模型，在菜单里面点击Edit Custom Properties，弹出变量控制对话框。在对话框里添加需要控制的参数变量。自动化仓库现场设备使用光电传感器、限位开关等采集库存信息、库位占用情况、叉车位置等信息参数，传给设备控制核心PLC，PLC对这些参数进行逻辑操作的同时，也将信息传递给Demo3D中的控制点，控制点上的变化和控制属性关联到仿真模型建立的属性中，使PLC可以控制仓库真实设备的同时，也可以驱动三维场景模型运动。其操作过程在仿真软件菜单栏点击Tag Browser，弹出Servers控制界面，增加新的Servers，关联上对应的PLC控制器。
作为优选的，还包括调试模块，所述调试模块用于现场设备组件的运行状态，对三维仿真模型的参数进行调整。Demo3D仿真软件内嵌了JavaScript编程语言，通过编写JavaScript代码，依据PLC传递过来的数据为基础，在模型上编写不同的事件函数，编写对应的代码，驱使模型在场景运动，并根据现场设备运行状态，调整参数，使其三维模型设备运行正常。
在本实施例中，还包括显示模块和控制界面模块，所述显示模块用于对虚拟三维模型进行显示，所述控制界面模块用于对虚拟三维模型进行监控和控制。任何一个操作的系统都会包含一个操作界面，它包含用于控制的各种按钮、开关和用于显示的指示灯等控制。三维监控系统同样需要创建友好的用户界面，便于操作人员对监控系统进行操作和控制。Demo3D仿真软件使用灵活的Windows Presentation Foundation(WPF)来创建用户界面。WPF是微软推出的基于Windows Vista的用户界面框架，属于.NET Framework 3.0的一部分。它提供了统一的编程模型、语言和框架，提供了全新的多媒体交互用户图形界面。启用VS2010软件，创建WPF应用程序，布局用户界面，此界面是基于Windows窗体的，创建基于StackPanel的界面。将界面的XAML窗口代码复制到仿真软件Demo3D的Scence的XAML属性中，并编写Scence的OnReset、OnLoaded、OnUnLoaded和OnXAMLUpdated事件函数代码，在仿真软件中生成控制界面模块。
作为优选的，所述PLC控制器与变量控制模块间通过TCP/TP协议进行数据传输。
本申请提出一种自动化仓库的三维实时监控方法和系统，通过建立自动化仓库中各设备组件的三维仿真模型，建立自动化仓库的虚拟三维模型，结合自动化仓库控制系统的控制原理，将自动化仓库控制系统中现场运行设备主控制器与三维仿真模型的控制点参数建立一一对应关系，通过网络通道实时读取检测数据参数，将获取的检测数据反馈到三维仿真模型中，在现场主控制器控制设备组件运行时，同时驱使对应的三维仿真模型同步运动，以达到监测目的，可全方位的看到设备组件的运行状态，运行效果流畅美观，满足了用户对自动化仓库实时监控的需求。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动化仓库三维实时监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过虚拟现实技术建立自动化仓库中各设备组件的三维仿真模型，搭建自动化仓库的虚拟三维模型；
S2、将各设备组件三维仿真模型的仿真变量与对应自动化仓库的控制变量关联；
S3、自动化仓库中控制模块自动控制现场设备组件运行，同时将控制信息实时传递到对应的三维仿真模型中，驱动三维仿真模型同步运行。
2.根据权利要求1所述的自动化仓库三维实时监控方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过Demo3D仿真软件对自动化仓库搭建虚拟三维模型，对各设备组件建立三维仿真模型，并设置每一个三维仿真模型的大小、位置及控制点。
3.根据权利要求2所述的自动化仓库三维实时监控方法，其特征在于，所述步骤S2中，将自动化仓库的控制变量与三维仿真模型的控制点一一关联，从而建立实时连接，使自动化仓库的控制变量能够控制三维仿真模型跟随对应的自动化仓库现场各设备组件做同步运动。
4.根据权利要求1所述的自动化仓库三维实时监控方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：对三维仿真模型进行调试，根据现场设备组件的运行状态，对三维仿真模型的参数进行调整。
5.根据权利要求3所述的自动化仓库三维实时监控方法，其特征在于，所述步骤S2中，三维仿真模型调试具体包括：以自动化仓库的控制变量数据为基础，在对应的三维仿真模型上编写不同的事件函数，驱使三维仿真模型运行，并根据现场设备组件的运行状态，对参数进行调整，使三维仿真模型与对应的现场设备组件同步运行。
6.一种自动化仓库三维实时监控系统，其特征在于，包括三维建模模块、变量控制模块和PLC控制模块；
所述三维建模模块用于对自动化仓库中的各设备组件建立三维仿真模型，搭建自动化仓库的虚拟三维模型；
所述PLC控制模块用于采集自动化仓库中各设备组件的现场数据并进行逻辑控制；
所述变量控制模块用于设置各三维仿真模型的大小、位置及控制点，所述控制点与PLC控制模块的控制变量关联，用于控制三维仿真模型运行。
7.根据权利要求6所述的自动化仓库三维实时监控系统，其特征在于，还包括调试模块，所述调试模块用于现场设备组件的运行状态，对三维仿真模型的参数进行调整。
8.根据权利要求6所述的自动化仓库三维实时监控系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块用于对虚拟三维模型进行显示。
9.根据权利要求6所述的自动化仓库三维实时监控系统，其特征在于，还包括控制界面模块，所述控制界面模块用于对虚拟三维模型进行监控和控制。
10.根据权利要求1所述的自动化仓库三维实时监控系统，其特征在于，所述PLC控制器与变量控制模块间通过TCP/TP协议进行数据传输。
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