生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统及方法与流程

本发明属于产线设计，尤其涉及一种生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统及方法。

背景技术：

1、在制造业等领域，产线布局设计是一个至关重要的环节。随着工业生产的精细化、高效化要求不断提高，传统仅凭经验进行产线布局的方式已难以满足需求。现场排布与图纸结合的产线布局设计技术应运而生。

2、在传统的制造业机械加工企业进行生产线和生产环境建设、改造和升级过程中，目前常规手段仍然先采用现场排布和图纸结合的方式进行产线布局设计，由不同专业设计师绘制相应系统的二维图纸，设计完成后进行图纸的关联整合，并根据二维图纸建立三维模型，通过模型进行三维空间合理性校核分析，发现并记录问题后进行图纸修改和变更，同时制作产线运行动画与用户进行沟通确认，如此反复迭代最终完成产线设计。不但过程繁琐，模型和图纸也容易出错，准确率较低。

3、目前采用的技术方法存在以下几方面问题：

4、一是，现场排布和二维图纸设计方式平面定位精度比较低，同时空间布局容易相互交叉干扰、影响；

5、二是，在三维空间控制上容易产生疏漏，特别是在大型车间、设备复杂、存在不易移动的大型设备、存在大量配套管线以及物流传送设备的情况下，传统布局设计方法会出现“错、漏、碰、缺”等问题；

6、三是，针对三维空间控制目前采用的通过三维建模进行校核的模式，没有与设计过程形成联动，问题关联和处理效率低；

7、四是，各专业设计师数据共享程度低，设计协同交互差，设计成果不直观；

8、五是，工业产线设计图纸专业性强，用户存在知识理解壁垒，同时通过制作好的工艺动画进行交互，整个设计过程参与度不够，严重影响设计效率和质量，浪费人力物力。

9、虚拟现实技术（virtual reality，vr）作为一种计算机科学技术，通过设备和软件将用户的视觉和听觉带入到虚拟环境中，辅以触觉和嗅觉使得用户可以沉浸式地感受虚拟场景并与之交互，保障用户的沉浸感、交互性和构想性。沉浸感通过高分辨率的图像和立体音效等技术手段实现，为用户提供“真实感”。目前vr技术已广泛应用与军事航天、游戏娱乐以及城市规划等领域。本发明利用了vr技术对传统的生产环境与设备布局进行了改进。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统及方法，旨在解决现有技术产线设计繁琐和准确率较低的问题。

2、本发明实施例的第一方面提供了一种生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，包括：

3、vr评审端、三维设计端、模型处理端和数据管理端；vr评审端、三维设计端、模型处理端均分别与数据管理端连接；

4、模型处理端用于完成产线设备的建模、标准化处理以及模型管理；

5、三维设计端用于响应于设计人员的设计指令，通过数据管理端从模型处理端调取模型，创建三维生产环境场景；

6、vr评审端包括多个操作客户端；各个操作客户端响应于操作信息对三维生产环境场景进行评审和优化；

7、数据管理端用于根据每个操作客户端的操作信息，更新三维生产环境场景的状态信息，并将状态信息广播至各个操作客户端。

8、在一种可能的实现方式中，操作客户端用于：

9、对三维生产环境场景进行漫游、数据查询、信息标注，完成评审过程；

10、对三维生产环境场景进行交互式设计操作，完成优化过程。

11、在一种可能的实现方式中，操作客户端还用于：

12、以不同的标记在三维生产环境场景中显示各个操作客户端对应的状态信息；

13、根据各个操作客户端对应的状态信息，确定三维生产环境场景的调整信息。

14、在一种可能的实现方式中，数据管理端还用于：

15、根据调整信息，更新三维生产环境场景，同时更新三维生产环境场景对应的2d图纸。

16、在一种可能的实现方式中，三维设计端用于：

17、响应于设计人员的设计指令，通过数据管理端从模型处理端调取模型，完成下述任一项或多项空间操作：模型导入、材质编辑、属性绑定以旋转、平移；

18、对完成操作的模型进行碰撞分析、接口吸附、测量标注，得到三维生产环境场景。

19、在一种可能的实现方式中，三维设计端包括多个设计终端；三维设计端用于：

20、根据各个设计终端的设计指令，通过数据管理端从模型处理端调取模型，创建三维生产环境场景。

21、在一种可能的实现方式中，模型处理端用于：

22、建立各个产线设备的模型；

23、导入第三方设备的模型；

24、对所有模型进行轻量化处理和标注化处理。

25、在一种可能的实现方式中，模型处理端用于：

26、对各个模型进行分类和调用管理。

27、在一种可能的实现方式中，产线设备包括机加设备和传输设备。

28、本发明实施例的第二方面提供了一种生产环境与设备布局交互式沉浸设计方法，应用于如上第一方面的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统；方法包括：

29、根据模型处理端完成产线设备的建模、标准化处理以及模型管理；

30、响应于三维设计端中设计人员的设计指令，通过数据管理端从模型处理端调取模型，在三维设计端中创建三维生产环境场景；

31、响应于vr评审端包括各个操作客户端的操作信息对三维生产环境场景进行评审和优化；

32、根据每个操作客户端的操作信息，更新数据管理端中三维生产环境场景的状态信息，并将状态信息广播至各个操作客户端。

33、本发明实施例提供的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统及方法，首先根据模型处理端完成产线设备的建模、标准化处理以及模型管理；然后响应于三维设计端中设计人员的设计指令，通过数据管理端从模型处理端调取模型，在三维设计端中创建三维生产环境场景；接着响应于vr评审端包括各个操作客户端的操作信息对三维生产环境场景进行评审和优化；最终根据每个操作客户端的操作信息，更新数据管理端中三维生产环境场景的状态信息，并将状态信息广播至各个操作客户端。本发明通过加入vr评审端进行多端协同设计，既解决了常规二维设计的短板，又兼顾协同设计要求，同时沉浸式编辑评审方式降低对业主专业性要求，有效提高设计交互效率和设计成果质量。

技术特征：

1.一种生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，包括：vr评审端、三维设计端、模型处理端和数据管理端；所述vr评审端、所述三维设计端、所述模型处理端均分别与所述数据管理端连接；

2.根据权利要求1所述的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，所述操作客户端用于：

3.根据权利要求1所述的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，所述操作客户端还用于：

4.根据权利要求3所述的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，所述数据管理端还用于：

5.根据权利要求1所述的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，所述三维设计端用于：

6.根据权利要求1所述的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，所述三维设计端包括多个设计终端；所述三维设计端用于：

7.根据权利要求1所述的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，所述模型处理端用于：

8.根据权利要求1所述的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，所述模型处理端用于：

9.根据权利要求1所述的生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统，其特征在于，所述产线设备包括机加设备和传输设备。

10.一种生产环境与设备布局交互式沉浸设计方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-9任一项的所述生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统；所述方法包括：

技术总结本发明属于产线设计技术领域，本发明提供了一种生产环境与设备布局交互式沉浸设计系统及方法，首先根据模型处理端完成产线设备的建模、标准化处理以及模型管理；然后响应于三维设计端中设计人员的设计指令，通过数据管理端从模型处理端调取模型，在三维设计端中创建三维生产环境场景；接着各个操作客户端的操作信息对三维生产环境场景进行评审和优化；最终根据每个操作客户端的操作信息，更新数据管理端中三维生产环境场景的状态信息，并广播至各个操作客户端。本发明通过加入VR评审端进行多端协同设计，既解决了常规二维设计的短板，又兼顾协同设计要求，同时沉浸式编辑评审方式降低对业主专业性要求，有效提高设计交互效率和设计成果质量。技术研发人员：李岩松,曹胜昔,王成望,李东玉,王立苗,王江悦,赵亮,董一鸣受保护的技术使用者：北方工程设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/13