三维数字化工厂可视化系统的研究与开发

发布时间：2021-05-26 11:13

　　随着工业4.0、工业互联网、中国制造2025等概念的提出,数字化已成为制造业未来发展的必然趋势。集成工厂三维设计、实时运营与管理系统以打破工厂全面数字化过程中的信息隔离,有利于提升信息共享效率并提高工厂运营管理的自动化和智能化水平,助力我国制造业的转型升级。为了有效集成、整合工厂三维设计模型与实时运营数据,呈现出实时、真实、流畅的场景漫游与运行监控效果,本文着重研究了以下内容:（1）三维数字化工厂运营管理可视化解决方案。设计基于Web的三维可视化工厂架构,提出以Unity3D为三维可视化前端开发平台、Spring+SpringMVC+MyBatis后端框架搭建B/S模式下的WebGL版本数字化工厂可视化运营管理平台,实现浏览器端无插件查看工厂三维场景、模型并查询数据。（2）大规模数字化工厂模型简化和场景渲染优化技术。通过异构三维模型数据转换技术实现三维设计模型的重用,并提出细节特征简化、基于图元简化和同类同轴模型合并等大数据模型简化技术方案,为可视化系统的流畅运行奠定基础。采用多细节层次技术进行场景渲染优化,运行阶段根据视点实时距离动态显示不同细节层次模型,以此减少画面中需要渲染的模型... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 数字化工厂技术研究现状
        1.2.1 工厂三维可视化研究进展
        1.2.2 工厂实时监控系统研究进展
        1.2.3 集成数字化工厂研究进展
        1.2.4 虚拟拆装技术研究进展
    1.3 数字化工厂研究趋势
    1.4 研究意义和研究内容
        1.4.1 研究背景及意义
        1.4.2 课题研究内容
    1.5 本章小结
第二章 三维可视化系统总体设计与关键技术
    2.1 系统需求分析
    2.2 系统总体方案设计
        2.2.1 系统总体架构
        2.2.2 系统功能模块
    2.3 关键技术
        2.3.1 异构数据转换
        2.3.2 模型简化
        2.3.3 细节层次技术
        2.3.4 三维系统加速响应技术
    2.4 开发平台简介
        2.4.1 Unity3D游戏引擎
        2.4.2 WebGL技术
        2.4.3 Navisworks Manage三维审阅软件
        2.4.4 3Ds Max三维建模软件
        2.4.5 SSM服务器后端框架
    2.5 本章小结
第三章 海量数据模型轻量化与渲染优化
    3.1 模型预处理
        3.1.1 异构模型数据转化
        3.1.2 模型分系统批量导出
    3.2 海量数据轻量化
        3.2.1 细节特征简化
        3.2.2 基于图元简化
        3.2.3 同类同轴模型简化
    3.3 离散LOD算法
        3.3.1 LOD层次模型生成
        3.3.2 LOD层次选择策略
    3.4 可见性剔除算法
        3.4.1 背面剔除
        3.4.2 视锥体剔除
        3.4.3 遮挡剔除
    3.5 本章小结
第四章 系统加载优化策略
    4.1 资源场景分离策略
    4.2 资源打包
    4.3 资源包缓存
    4.4 基于四叉树的模型加载策略
    4.5 异步加载的实现
    4.6 本章小结
第五章 装配序列自动生成
    5.1 装配模型信息
        5.1.1 干涉矩阵
        5.1.2 联接矩阵
    5.2 装配序列评估
        5.2.1 约束条件
        5.2.2 优化目标函数
    5.3 基于蚁群算法的装配序列优化
    5.4 装配序列规划实例
    5.5 本章小结
第六章 三维数字化工厂应用实例
    6.1 系统概述
        6.1.1 系统开发环境与流程
        6.1.2 系统功能
        6.1.3 应用对象与系统界面
    6.2 应用测试与效果分析
        6.2.1 模型简化效果
        6.2.2 渲染帧率分析
        6.2.3 网站加载时间分析
        6.2.4 虚拟现实效果
        6.2.5 数据可视化
        6.2.6 虚拟拆装功能
        6.2.7 其他功能
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Unity3D的仓储可视化编辑器[J]. 杨迎春,廉东本,陈月.  计算机系统应用. 2016(08)
[2]融合虚拟与现实 成就未来“智”造工厂——以“数字化双胞胎”为基础的西门子数字化企业解决方案引领“工业4.0”潮流[J]. 杨得润.  电气时代. 2016(08)
[3]基于Unity3D建筑施工虚拟培训系统的研究与实现[J]. 闫兴亚,赵杰,崔晓云.  计算机与数字工程. 2016(07)
[4]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济.  中国机械工程. 2015(17)
[5]海工产品虚拟工厂的信息建模、集成与可视化[J]. 祝颖,鲍劲松,王丽亚,夏子越,柴金泽.  东华大学学报(自然科学版). 2015(04)
[6]PDMS数据转换应用研究[J]. 彭锐,彭小康,刘家洪.  天然气与石油. 2015(01)
[7]基于B/S架构的SIS系统设计及在燃机电厂中的应用[J]. 蒋银忠,张世军.  江苏电机工程. 2015(01)
[8]德国“工业4.0”:内容、动因与前景及其启示[J]. 丁纯,李君扬.  德国研究. 2014(04)
[9]一种简化PDMS三维模型的转换方法[J]. 刘文川,韩黎明.  山西科技. 2014(06)
[10]三维虚拟火电厂空间数据引擎设计与应用[J]. 周童,方彦军.  自动化与仪表. 2014(11)



本文编号：3206283