本技术公开一种基于Unity3D的电解行车数字孪生系统及其搭建方法,属于电解行车数字孪生技术领域。包括搭建包含电解行车可视化几何模型、电解行车可交互逻辑模型的电解行车数字孪生模型、基于TIA Portal端的虚拟设备、基于Unity3D可视化人机交互面板,基于TIA Portal端的虚拟设备,分别与电解行车数字孪生模型和可视化人机交互面板进行通信连接;基于Unity3D可视化人机交互面板,包括UI可视化界面和交互面板两个部分,交互按钮负责控制设备移动,UI可视化界面显示电解行车的实时运动情况以及电解行车中各项设备运行参数;此外还可以为电解行车操作人员提供更直观,更可靠的工作指导和决策支持,使其能够更加准确地掌握电解行车的运行情况,及时发现和解决问题。
背景技术
电解铜是现代工业中一种重要的金属提炼方式,广泛应用于电子、电气、建筑等领域。电解铜过程中用到的电解行车主要有机械系统、执行机构和电气系统三个重要部分组成。机械系统包括了主梁和端梁构成的桥架、桥架运行的钢轨、安装在桥架上的小车架,其中桥架多数为箱型结构,用高强度螺栓连接主梁和端梁,构成电解行车的主体框架。执行机构主要为大车、小车、吊具、抓具和驾驶室等,其主要功能是利用电机、减速器、钢丝绳和卷筒等传动机构,驱动电解行车在工作空间内各个方向的运动。电气系统则包括的是供电线路、电气设备、监控系统和控制系统等,其作用则是将电能通过电缆传输到电解行车的执行机构上,完成控制指令。
在电解铜生产过程中,通过电解行车上面的抓具将阴阳极板从电解槽中提取出来,并通过大车机构和小车机构的配合使用,在生产线上进行移动和定位。生产过程中均采用人工手动操作桥式起重机完成极板的吊运工作,同时驾驶员需要与地面指挥人员对话来完成极板与目标电解槽间的准确对接,占用人力资源较多。此外在物料运输过程中会有电解液体滴落,可能造成工作环境的污染,增加作业人员的安全隐患。
数字孪生的本质是在虚拟世界内对物理世界进行多学科、多领域、多尺度、多维度的融合建模,从而实现对物理世界的真实复原,并且实现物理世界与虚拟世界之间的虚实交互的一种技术手段。数字孪生技术通过数字化方法建立高保真的数字孪生模型,有效利用并高度集成物理空间和信息空间的多源异构数据,能够感知、分析、模拟、预测和优化实际物理对象的实时状态和行为特性。在制造业中数字孪生技术已经成为提高产品设计、生产和维护效率的重要手段。随着数字化技术的不断成熟和普及,数字孪生技术的发展前景非常广阔。
目前使用Unity3D完成数字孪生开发已经成为一种常见做法。Unity3D作为一款强大的三维游戏引擎,具备强大的实时3D渲染技术,这对于构建逼真的数字孪生模型至关重要。除此之外Unity3D提供了丰富的功能和易用的开发工具,能够处理复杂的图形和物理效果,使得数字孪生模型更加真实和生动。然而,Unity3D是为高质量的游戏和虚拟现实等应用而设计的,其性能和资源消耗相对较高。完全依赖Unity3D可能受到性能限制、功能限制,增加项目的复杂度和维护成本,以及学习曲线较为陡峭等。
实现思路