虚拟工厂规划中的关键技术的研究

摘要

当今，中国已经成为一个制造业大国，各式各样的工厂如雨后春笋般涌现出来，因此中国赢得了世界工厂的称号。工厂的发展极大程度的改变了人们的生活，并强有力的推动了中国的现代化进程。为了方便对工厂进行规划设计，使工厂能够快速适应市场变化的需求。从而，对工厂规划技术的研究成为了当前的热点。
　　 在传统的规划过程中，规划通常都是借助实物设备来完成的，这种规划方法要求时间长、费用高，准确性差，不能灵活及时对一个方案进行修改，延长了产品的生产周期。虚拟现实技术在工厂规划中的应用从根本上改变了传统规划和制造模式，在进行实际布局生产之前，先在虚拟环境中模拟现实生产的要求，用虚拟模型代替实际设备进行试验，对其工艺流程和生产节拍进行计算和评估，得出一个最优化的解决方案，从而降低了研发周期和规划成本，使企业在市场竞争中有快速的反应能力，使企业立于不败之地。
　　 本论文在描述虚拟工厂规划系统的基础之上，介绍系统的设计框架和功能模块，随后介绍了系统开发过程中用到的一些关键算法和技术，并结合生产流水线设计的实例对系统做一个更深入的了解。本文的主要工作如下：
　　 (1)论文介绍了用于开发虚拟工厂规划系统的虚拟实验室，介绍实验室的硬件设备和平台结构，并简要的描述了平台的工作原理。
　　 (2)介绍了虚拟工程规划系统的总体架构。系统有两个功能模块组成：虚拟仿真模块和模型库管理模块。论文把系统的架构分成三个层分析。系统界面层：介绍了界面和渲染窗口的设计；应用层：介绍系统场景图的设计和离散事件处理的原理技术实现；数据层：介绍了模型库管理系统和场景数据的存储。
　　 (3)介绍了在系统设计中使用的一些关键技术；如路径规划、人物运动、碰撞检测、立体显示等技术。探讨了这些技术在系统中应用和实现。
　　 (4)本文介绍了流水线在工厂生产中的优势和应用，并描述了流水线仿真在虚拟规划系统中实现和原理。
　　 (5)论文的最后，使用虚拟工厂规划系统进行实战规划，组建了一条简单的生产流水线，并对流水线实行生产仿真操作。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 论文研究的背景

1.1.1 社会发展的需要

1.1.2 相关技术的发展

1.2 课题研究的意义

1.3 国内外现状

1.4 论文研究的课题及目标

1.5 论文结构

第二章 系统开发的工具与环境

2.1 虚拟工厂规划系统的硬件平台

2.2 系统开发工具与软件平台

2.2.1 Qt用户图形界面库

2.2.2 Open Scene Graph的介绍

2.2.3 MySQL数据库的介绍

2.2.4 建模软件与动画插件

第三章 虚拟规划系统架构与实现

3.1 虚拟仿真系统界面层

3.1.1 渲染窗口的实现

3.1.2 系统拾取的原理

3.2 虚拟仿真系统应用层

3.2.1 场景渲染

3.2.2 事件调度

3.3 数据存储层

3.3.1 模型库管理系统

3.3.2 虚拟工厂规划系统的场景读取

3.3.3 路径的保存

第四章 虚拟工厂规划系统的关键技术

4.1 运动路径管理

4.1.1 Bezier曲线定义

4.1.2 Bezier曲线拼接

4.1.3 路径离散化

4.1.4 路径设计

4.2 人物运动

4.2.1 人物运动技术

4.2.2 有限状态机

4.3 虚拟工厂中的碰撞检查

4.3.1 碰撞检查技术在系统中的应用

4.3.2 层次包围盒方法的应用

4.3.3 碰撞检测算法

4.3.4 系统中碰撞检查

4.4 立体显示

第五章 虚拟工厂规划系统的分析与实例

5.1 流水线仿真功能介绍

5.2 流水线仿真结果

5.3 其他介绍

第六章 总结和展望

6.1 论文总结

6.2 今后工作的展望

致谢

参考文献

附 录