CN109857073A - 生产线的虚拟验证方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生产线的虚拟验证方法、装置及电子设备，该方法包括：获取待处理的车身数据；根据获取的车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息；获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。本发明能够改善现有技术中虚拟数据和现场设备一致性较差的问题。

Description

生产线的虚拟验证方法、装置及电子设备

技术领域

本发明涉及汽车生产技术领域，尤其是涉及一种生产线的虚拟验证方法、装置及电子设备。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，制造业领域智能化水平显著增长。汽车制造业在制造业中具有举足轻重的地位，打造数字化工厂成为当前趋势，但是实现数字化工厂需要软件支持，局部仿真和虚拟调试无法整合整个数据链，不能将仿真环境的数据应用到现场设备中，同时也无法系统性消除设备在现场安装时产生的误差，虚拟数据和现实设备的一致性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生产线的虚拟验证方法、装置及电子设备，以改善现有技术中虚拟数据和现实设备一致性较差的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种生产线的虚拟验证方法，该方法包括：获取待处理的车身数据；根据车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息；获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根据车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息的步骤，包括：根据车身数据建立生产线所包括的各个生产线设备的仿真模型；其中，生产线设备至少包括工装夹具；根据各个生产线设备的仿真模型，按照预设规划方式生成生产线的理论三维信息；其中，生产线的理论三维信息包括生产线设备的3D布局、生产线设备的工艺规划、生产线整体物流信息和生产线部分物流信息中的多种。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息的步骤，包括：通过点云技术获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，通过点云技术获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息的步骤，包括：采用三维激光扫描仪获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息；采用图像采集设备获取各个生产线设备的纹理信息；根据几何信息和纹理信息，生成生产线的实际三维信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，按照生产线的理论三维信息布置生产线的过程包括：按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系；通过激光划线方式，根据生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置；根据各个生产线设备的现场位置布置生产线。

第二方面，本发明实施例还提供一种生产线的虚拟验证装置，该装置包括：数据获取模块，用于获取待处理的车身数据；理论三维信息信息生成模块，用于根据车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息；实际三维信息获取模块，用于获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；验证模块，用于验证生产线的实际三维信息和生产线现场信息的一致性。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，实际三维信息获取模块，包括：几何信息获取单元，用于采用三维激光扫描仪获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息；纹理信息获取单元，用于采用图像采集设备获取各个生产线设备的纹理信息；实际三维信息生成单元，用于根据几何信息和纹理信息，生成生产线的实际三维信息。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，实际三维信息获取模块中按照生产线的理论三维信息布置生产线的过程还包括：坐标系建立单元，用于按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系；确定单元，用于通过激光划线方式，根据生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置；布置单元，用于根据各个生产线设备的现场位置布置生产线。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面任一项的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面任一项的方法的步骤。

本发明实施例提供了一种生产线的虚拟验证方法、装置及电子设备，首先获取待处理的车身数据；然后根据获取的车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息；之后可获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；最后验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。本发明实施例可基于由车身数据建立的生产线模型得到生产线的理论三维信息从而布置生产线，可验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性，改善了现有技术中虚拟数据和现场设备一致性较差的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种生产线的虚拟验证方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种生产线布置流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种生产线的虚拟验证方法流程图；

图4为本发明实施例提供的一种生产线的虚拟验证装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前制造业领域智能化水平提升，智能化水平的提升可降低项目运营成本缩短产品生命周期并且降低产品不良率，而汽车制造业在制造业中具有举足轻重的地位，数字化工厂的打造刻不容缓。实现数字化工厂需要软件支持，当前技术只能局部模拟仿真虚拟调试，并不能整合整个数据链，无法解决虚拟和现实数据一致的问题，同时也无法系统性消除现场安装设备产生的误差。为改善上述问题，本发明实施例提供的一种生产线的虚拟验证方法、装置以及电子设备。以下对本发明实施例进行详细介绍。

参见图1所示的一种生产线的虚拟验证方法流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取待处理的车身数据。

具体可以从记录有各车身数据的数据管理系统中导出待处理的车身数据；其中，待处理的车身数据可以包括：汽车白车身数据、焊点数据、涂胶数据、激光焊数据等。在实际应用中待处理的车身数据还可为其他数据，在此不再赘述。

步骤S104，根据车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息。

将车身数据导入数据管理软件平台进行处理，具体的，可利用CATIA和SOLID建模软件将车身数据转变为数据模型，利用Process Simulate和Process design软件对数据模型进行仿真验证检查设备动态干涉，在线模拟设备在生产过程中的运行状态，并根据模拟状态选择正确的工具如焊枪等，通过数据模拟和仿真可缩小安装误差，使安装误差缩小至理论值附近甚至达到理论值。然后根据各个设备的模拟数据整合建立生产线模型，根据生产线模型得到生产线的理论三维信息，生产线的理论三维信息可以包括生产线设备的3D布局、生产线设备的工艺规划、生产线整体物流信息和生产线部分物流信息中的多种。应当注意的是，此生产线的理论三维信息为虚拟信息，并非实际落位后生产线的现场信息。

步骤S106，获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息。

在具体实施时，根据生成的生产线的理论三维信息布置厂房内的生产线，也即根据生产线模型的理论三维位置信息指导生产线建设。具体的，当设备落位后采用高精度光学设备现场测量，激光设备自身精度能达到0.01mm的误差，具体的，可使用激光三坐标测量仪进行划线和安装，按照理论值来指导设备安装落位，在安装过程中采用高精度三坐标仪器配合，使设备的安装误差和仿真模型中的理论位置一致。在生产线建设完成之后，通过点云技术获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息。可以实现设备的全方位扫描定位，辅助检查仿真环境中的位置偏差。

步骤S108，验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。

利用点云扫描技术可以帮助快速生成工厂的三维模型，协同仿真软件与实现数据的同步，验证虚、实数据的一致性。具体的，可通过对比仿真建模得到的虚拟生产线的理论三维信息的具体数据和实际的生产线三维信息数据，若数据一致，则完成验证。

本发明实施例提供了一种生产线的虚拟验证方法，首先获取待处理的车身数据；然后根据获取的车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息；并获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；最后验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。本发明实施例可基于由车身数据建立的生产线模型得到生产线的理论三维信息从而布置生产线，可验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性，改善了现有技术中虚拟数据和现场设备一致性较差的问题。

具体的，根据车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息的步骤，包括：

(1)根据车身数据建立生产线所包括的各个生产线设备的仿真模型；其中，生产线设备至少包括工装夹具。

将获取的白车身数据及其焊点、涂胶、激光焊等待处理的车身数据导入到线体建模软件中，以此为基准进行工装3D模型设计，得到生产线设备模型也即工装夹具的CAD模型。

(2)根据各个生产线设备的仿真模型，按照预设规划方式生成生产线的理论三维信息；其中，生产线的理论三维信息包括生产线设备的3D布局、生产线设备的工艺规划、生产线整体物流信息和生产线部分物流信息中的多种。

将获取的CAD模型通过中间软件转换得到仿真软件可以使用的仿真数模，将仿真数模导入软件中，进行整体的设备3D布局及工艺规划、工厂整体及局部的物流分析。

进一步，上述获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息的步骤，包括：通过点云技术获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息。

在实际应用中，点云扫描的具体操作步骤可以为：首先现场勘查，然后制定扫描方案，架站，将扫描仪调平，给扫描仪上电开机，将扫描仪对准待扫描的设备，新建工程项目，靶标扫描，设置扫描范围，设置分辨率，之后获取照片，扫描并且拍照，新建测量站，测量下一站直至获得所有待测数据结束扫描。

进一步，上述通过点云技术获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息的步骤，可以包括：

(1)采用三维激光扫描仪获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息。

(2)采用图像采集设备获取各个生产线设备的纹理信息。

(3)根据几何信息和纹理信息，生成生产线的实际三维信息。

工艺设备精细调整落位后，使用三维激光扫描仪实时获取工厂及工厂内工艺设备的三维几何信息，再利用高分辨率数码相机获取高质量的二维纹理数据，通过三维激光扫描仪及配套软件对获取的信息数据进行处理，得到实际工厂设备的整体3D数模。整体3D数模也为生产线的实际三维信息。将工厂设备的整体3D数模导入仿真数据，并调整仿真数据与实际一致。

扫描三维位置信息和纹理信息对目标的描述具有互补性。将影像和三维点云数据进行融合处理能够实现快速可视化的成图与建模，成图与建模过程中可同步显示影像与点云数据，增加成图与建模过程中的可视化效果，加快了数据采集与提取的速度，并基于影像解决了因部分点云数据缺失而无法获取三维空间信息的问题。

参照图2所示一种生产线布置流程图，按照生产线的理论三维信息布置生产线的过程包括如下步骤：

步骤S202，按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系。

在实际应用中，可以在车间立柱或墙壁上固定若干测量棱镜座或者激光测量球靶座一系列参考点，通过高精度的全站仪,获取该参考点的相对位置关系以及和水平面的位置关系。通过指定车间坐标系的原点以及X向(Z向垂直于水平面向上)，得到在车间坐标系下这些参考靶点的X、Y和Z值，输出这些参考靶点的X、Y和Z值，用于在激光划线及设备安装落位时反推建立车间坐标系。

步骤S204，通过激光划线方式，根据生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置。

具体的，激光划线的步骤可以为：获取2Dlayout提取的线体内装备(如工装夹具、外部固定工具、修磨器、放置台、APC、机器人底座(含七轴)、桥架、围栏等)的地脚板坐标(XY值相对于车间坐标系)。根据四个以上的参考靶点的X、Y和Z值(参考点按划线区域就近原则选取)，根据上述三坐标测量仪建立的车间坐标系，获取地脚板坐标在现场划线，划点误差≤0.1mm，得到生产线所包括的各个设备的划线位置，输出划线位置用于指导后续设备安装落位。

步骤S206，根据各个生产线设备的现场位置布置生产线。

根据现场划线放置设备，为保证设备安装及测量精度，要求使用激光设备(如激光跟踪仪)进行精细调整。获取仿真人员提供的CA1文件进行(CA1文件记录了从仿真数据中提取的设备特征基准位置的坐标)。根据四个以上的参考靶点的X、Y和Z值，使用三坐标测量仪建立车间坐标系，按照CA1文件进行设备的精细调整：

工位内主夹具安装以车间坐标系为基准定位调整，机器人底座相对于主工装进行精调安装，机器人相关设备(如修磨器、停放架、机器人外部工具等)相对于机器人底座进行精调，安装误差≤0.5mm(最终固定安装后的状态)。

其他非工艺设备装置(如围栏、放置台、上/下件台等)按划线点落位安装。

在实际应用中，可以设定机器人BASE的理论值与测量值误≤3mm，旋转≤0.3°。例如，在实际操作过程中，现场固定完成之后，测量值超出上述范围，则需要按照设备实际位置调整仿真环境中设备的布局。

此方法是利用高精度测量仪器辅助设备安装，得到现场设备的精细落位。现场设备的精细落位为设备最终位置，可以用于后续生产。

精细调整执行过程中的具体技术要求如下：

(1)夹具类安装要求：夹具类以BASE面上4个基准孔进行测量调整；底板夹具根据长度选定基准孔个数，至少4个(不得共线)；转台夹具以一面Base板调整为准；最终安装后所有个基准孔坐标测量值较理论在允许误差范围内。

(2)机器人底座(固定式)安装要求：机器人底座安装面上额外加工4个基准孔(直径为12mm)，供应商提供加工精度(参考值：位置；精度；≤0.04mm)；最终安装后4个基准孔坐标测量值较理论在允许范围内。

(3)机器人底座(七轴)安装要求：地脚板(含补高架)按激光划线落位安装；需要用三坐标仪器测量轨道直线度±0.25mm(Y)、平面度±0.25mm(Z)；用于连续性焊接或涂胶的七轴，轨道直线度±0.125mm(Y)、平面度±0.125mm(Z)；机器人Base至少保证分别在轨道两端、中间区域测量，使用测量数据验证直线度和平面度(可依据机器人底板上销孔或销轴测量)，最终安装后4个基准孔坐标测量值较理论在允许范围内。

(4)外部固定工具安装要求：支架地脚板按激光划线落位安装；支架上与工具安装面上加工制作4个基准孔或者制作测量板，基准孔加工精度同机器人底座；最终安装后所有基准孔坐标测量值较理论值在允许误差内。

设备精确调整采用的坐标系，可使用车间坐标系或车身坐标系。但考虑测量误差的可控性，可在工位内主工装以车间坐标系精调整，与工装相关的操作机器人以工装车身坐标系定位。无产品工艺操作(如仅为搬运、抓放、修磨等)的装置仅按激光划线落位安装即可，但安装高度须与仿真一致。

在具体安装过程中，还需要设备配套的程序驱动生产线设备，参照图3所示的另一种生产线的虚拟验证方法流程图，包括如下步骤：

步骤S302，产品数据导入。从数据管理软件中导出汽车白车身的数据，焊点，涂胶，激光焊等数据，将该数据进行整理和分析，然后把整理和分析的结果发布至生产线建模软件进行建立模型。

步骤S304，线体建模。获取整理和分析好的白车身数据及其焊点，涂胶，激光焊等数据，将这些数据导入到线体建模软件中，以此为基准进行工装3D模型设计，得到工装夹具的CAD模型。将工装夹具的CAD模型导入到仿真软件中进行仿真模拟。

步骤S306，工艺布局。获取工装夹具CAD模型,将CAD模型通过中间软件转换，得到仿真软件可以使用的仿真数模，将仿真数模导入软件中，进行整体的设备3D布局及工艺规划、工厂整体及局部的物流分析。

步骤S308，仿真验证。获取整体设备3D布局及工艺规划，将整体设备3D布局及工艺规划导入仿真软件中，进行运动轨迹的分析、装配工艺过程仿真、机器人生产线仿真、干涉模拟、人机工程分析等，得到最终设备2D布局图，工艺清单。将设备2D布局图，工艺清单输出到现场指导设备落位及工艺生产。若仿真验证虚拟数据达到理论值，执行步骤S310和步骤S320。若无法满足要求，则需更改数据继续执行步骤S304进行线体建模。当然仿真验证阶段也会发现工艺布局中的不合理，比如，焊接可达性、机器人焊接时的姿态和管线包状态、机器人修磨、换帽等，同样若发现工艺设备布局影响正常工艺，需要修改。将修改后的正确数据应用到步骤S310和步骤S320。

步骤S310，建立车间坐标系。在车间立柱或墙壁上固定若干测量棱镜座或者激光测量球靶座一系列参考点，通过高精度的全站仪,获取这些参考点的相对位置关系以及和水平面的位置关系。通过指定车间坐标系的原点以及X向(Z向垂直于水平面向上)，得到在车间坐标系下这些参考靶点的X,Y,Z值，输出这些参考靶点的X,Y,Z值，用于在激光划线及设备安装落位时反推建立车间坐标系。当然，在实际操作中厂房建成之后就可以建立车间坐标系。

步骤S312，激光划线。获取2Dlayout提取的线体内装备(如工装夹具、外部固定工具、修模器、放置台、APC、机器人底座(含七轴)、桥架、围栏等)的地脚板坐标(XY值相对于车间坐标系)。根据四个以上的参考靶点的X,Y,Z值(参考点按划线区域就近原则选取)，使用三坐标测量仪建立车间坐标系，根据获取的地脚板坐标在现场划线，划点误差≤0.1mm。得到现场的划线位置，输出划线位置用于指导后续设备安装落位。只需保证设备安全即可激光划线，在此激光划线顺序并不限定。

步骤S314，设备安装落位。获取现场划线，根据现场划线放置设备，得到现场设备的初步落位。现场设备的初步落位用于后续设备精细落位。初步落位后，为保证设备安装及测量精度，要求使用激光设备(如激光跟踪仪)进行精细调整。

步骤S316，三坐标测量。使用三坐标测量仪建立车间坐标系，若通过测量，设备安装有误差，对设备进行精细调整。若设备安装无误差执行步骤S318继续点云扫描。

步骤S318，点云扫描。使用三维激光扫描仪实时获取工厂及工厂内工艺设备的三维几何信息，再利用高分辨率数码相机获取高质量的二维纹理数据，通过软件对这些信息数据进行处理，得到实际工厂设备的整体3D数模。将工厂设备的整体3D数模导入仿真数据，并调整仿真数据与实际一致。点云扫描技术，可以实现设备的全方位扫描定位，辅助检查仿真环境中的位置偏差。同时利用点云扫描技术可以帮助快速生成工厂的三维模型，协同仿真软件与实现数据的同步，保证虚、实数据的高度一致性。若通过点云扫描当前生产线无法满足虚拟数据和现实数据一致，则需返回步骤S306重新进行工艺布局，建立新的生产线现场信息。若数据一致，生产线安装完毕，执行步骤S328。在实际操作过程中，某些项目可能不使用点云技术，直接利用三坐标测量，测量结果偏差太大影响了机器人离线程序，离线工程师会在现场直接修改机器人离线轨迹。

步骤S320，虚拟调试。获取工装气路图，信号表及仿真数据，按照气路图把仿真中的3D数据进行动作编辑同时创建控制信号引脚，使数模具有可被PLC信号驱动的数据接口，同时对机器人模型加载虚拟控制器(RCS)，模拟真实运动状态，细化机器人轨迹，同时增加机器人模型的工艺动作，如点焊，涂胶，滚边，激光，弧焊，冲铆，等工艺，按照机器人类型自动调用机器人逻辑块，编制机器人程序逻辑，包括干涉区以及和PLC的互锁信号等。同时按照信号表把所有仿真环境中的数模都在软件中建立好驱动信号。建立好信号接口及机器人程序后用于动态干涉验证工作。虚拟调试工作同样可以在项目设计阶段就开始，但是需要正确的工艺布局、机器人离线程序和其他工艺设备驱动功能块、PLC离线程序等必备条件。

步骤S322，动态干涉验证。利用相应的PLC信号驱动虚拟环境下的工艺设备，包括滚床、升降机、转台、转毂、气缸夹具、机器人等，查看设备之间是否存在动作干涉，气缸夹紧打开顺序是否和工艺设计的匹配，机器人和其他工艺设备之间的交互信号是否能够安全准确工作以及机器人之间或者机器人与操作人员在同一工作区域工作时是否有干涉或者对人员造成伤害等等。例如，机器人轨迹和工艺设备或者车身工件干涉，则要调整机器人轨迹；夹具之间动作干涉，则要调整控制夹具动作的PLC程序；含有机器人多次焊接或者在机器人一个焊接任务中工艺设备需要多次动作的需要验证机器人是否停在了安全位置等待工艺设备动作以及PLC程序能否准确安全的和机器人配合。若经过动态验证满足预设要求执行步骤S324，若无法满足要求则需返回步骤S320虚拟调试，从而消除程序漏洞，从虚拟集成系统中输出可供机器人和PLC控制器直接使用的程序。

步骤S324，输出PLC离线程序和机器人离线程序。

在实际应用中，可基于吉利汽车研究院开发的PLC程序库和控制器程序生成器，自动生成现场控制器的普通程序。工程师再根据电气方案编写控制器安全程序。在线调试自动生成的现场控制器的离线程序，包括夹具、转台、滚床、升降机等机械设备之间的互锁逻辑和机器人干涉区以及机器人和PLC的其他交互信号，修改错误或者不合理的程序；程序逻辑调试结束后，进行空运行测试，验证程序重复性；现场电气安装结束后，对现场电气设备通电并配置网络，下载虚拟调试验证好的PLC程序到现场控制器。

编写PLC控制器程序，利用Simatic.NET软件、OPC-UA软件技术、Simulation unit硬件单元协同Process Simulate仿真软件建立数据通讯，然后用真实的PLC控制器输出的信号控制仿真数模中的数学模型，同时通过Process Simulate中的I/O信号驱动机器人模型，气缸模型，转台模型等仿真环境中的其他设备，通过这种模拟真实信号交互的过程来验证机器人动作与设备或者其他设备之间是否存在干涉。在生产线现场集成前把可能存在的风险消除掉，既保证了生产线设备的尺寸质量又能保证输出的机器人离线程序和PLC程序的质量。最终把高质量的生产线数据和程序交付给现场设备使用。实现了数据流从虚拟到现实的互通。同时可以利用仿真软件Process Simulate替代人工手动在线编辑机器人离线程序和机器人运动轨迹。只需在软件里进行操作即可完成对机器人的编程。通过上述方法可减少设计失误带来的经济损失，减少人工调试工时，降低成本，缩短产品的上市时间。

设计的PLC程序在生产线中可按如下操作运行：首先初始化参数，等待车型的信息，Y1夹具夹紧，人工第一次上件，Y6夹具夹紧，转台旋转至180°位置，Y6夹具打开，人工第二次上件，Y2-Y6夹具夹紧，转台转至0°，启动机器人，机器人焊接完成，Y1-Y6夹具打开，人工取件，本轮操作完成，继续初始化操作，进行下一轮生产。

步骤S326，程序导入到现场控制器。

现场电气设备上电并打通网络，然后分别将PLC程序和机器人程序导入到PLC中和机器人控制器中。

步骤S328，生产线自动化交付。所有机械设备安装并测量完毕，软件程序编写并测试完成并且下载到现场控制器，生产线即可直接投入运行。

通过本方法实现了虚拟到现实的贯通即智能制造的虚实互联，提升了设备安装的精度，使安装误差缩小到和理论值无限接近甚至和理论值一致。保证虚、实数据的高度一致性。

综上所述，利用本实施例提供的上述方法，可以检查设备动态干涉，同时也可以帮助机器人选择正确的工具如焊枪等，验证工艺参数，分析工位的节拍，同时可以利用仿真软件Process Simulate替代人工手动在线编辑机器人离线程序和机器人运动轨迹。只需在软件里进行操作即可完成对机器人的编程。在生产线现场集成前把可能存在的风险消除掉，既保证了生产线设备的尺寸质量又能保证输出的机器人离线程序和PLC程序的质量。最终把高质量的生产线数据和程序交付给现场设备使用。实现了数据流从虚拟到现实的互通。在安装过程中采用高精度光学设备进行测量指导，激光设备自身精度能达到0.01mm的误差，使设备的安装位置和仿真模型中的理论位置一致，保证了虚拟和现实设备位置及布局的一致性。

对应于上述生产线的虚拟验证方法，本发明实施例还提供了一种生产线的虚拟验证装置，参照图4所示的一种生产线的虚拟验证装置结构框图，该装置包括：

数据获取模块402，用于获取待处理的车身数据；

理论三维信息生成模块404，用于根据车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息；

实际三维信息获取模块406，用于获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；

验证模块408，用于验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。

本发明实施例提供了一种生产线的虚拟验证装置，首先获取待处理的车身数据；然后根据获取的车身数据建立生产线模型，并根据生产线模型得到生产线的理论三维信息；并获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；最后验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性。本发明实施例可基于由车身数据建立的生产线模型得到生产线的理论三维信息从而布置生产线，可验证生产线的实际三维信息和生产线的理论三维信息的一致性，改善了现有技术中虚拟数据和现场设备一致性较差的问题。

在实际应用中，上述现场信息生成模块，包括：

仿真模型建立单元，用于根据车身数据建立生产线所包括的各个生产线设备的仿真模型；其中，生产线设备至少包括工装夹具；

理论三维信息生成单元，用于根据各个生产线设备的仿真模型，按照预设规划方式生成生产线的理论三维信息；其中，生产线的理论三维信息包括生产线设备的3D布局、生产线设备的工艺规划、生产线整体物流信息和生产线部分物流信息中的多种。

具体的，上述理论三维信息生成模块还包括：

点云技术应用单元，用于通过点云技术获取按照生产线现场信息进行布置的生产线的实际三维信息。

进一步，上述实际三维信息获取模块，包括：

几何信息获取单元，用于采用三维激光扫描仪获取按照生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息；

纹理信息获取单元，用于采用图像采集设备获取各个生产线设备的纹理信息；

三维信息生成单元，用于根据几何信息和纹理信息，生成生产线的实际三维信息。

在具体实施时，上述实际三维信息获取模块中按照生产线的理论三维信息布置生产线的过程还包括：

坐标系建立单元，用于按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系；

确定单元，用于通过激光划线方式，根据生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置；

布置单元，用于根据各个生产线设备的现场位置布置生产线。

本实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

参见图5所示的一种电子设备结构示意图，该电子设备100，包括：处理器50，存储器51，总线52和通信接口53，所述处理器50、通信接口53和存储器51通过总线52连接；处理器50用于执行存储器51中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器51可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口53(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线52可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器51用于存储程序501，所述处理器50在接收到执行指令后，执行所述程序501，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器50中，或者由处理器50实现。

处理器50可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器50中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器50可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器51，处理器50读取存储器51中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种生产线的虚拟验证方法，其特征在于，包括：

获取待处理的车身数据；

根据所述车身数据建立生产线模型，并根据所述生产线模型得到生产线的理论三维信息；

获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；

验证所述生产线的实际三维信息和所述生产线的理论三维信息的一致性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述车身数据建立生产线模型，并根据所述生产线模型得到生产线的理论三维信息的步骤，包括：

根据所述车身数据建立生产线所包括的各个生产线设备的仿真模型；其中，所述生产线设备至少包括工装夹具；

根据各个所述生产线设备的仿真模型，按照预设规划方式生成生产线的理论三维信息；其中，所述生产线的理论三维信息包括生产线设备的3D布局、生产线设备的工艺规划、生产线整体物流信息和生产线部分物流信息中的多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息的步骤，包括：

通过点云技术获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过点云技术获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息的步骤，包括：

采用三维激光扫描仪获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息；

采用图像采集设备获取各个所述生产线设备的纹理信息；

根据所述几何信息和所述纹理信息，生成所述生产线的实际三维信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述生产线的理论三维信息布置生产线的过程包括：

按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系；

通过激光划线方式，根据所述生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置；

根据各个所述生产线设备的现场位置布置生产线。

6.一种生产线的虚拟验证装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取待处理的车身数据；

理论三维信息生成模块，用于根据所述车身数据建立生产线模型，并根据所述生产线模型得到生产线的理论三维信息；

实际三维信息获取模块，用于获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线的实际三维信息；

验证模块，用于验证所述生产线的实际三维信息和所述生产线的理论三维信息的一致性。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述实际三维信息获取模块，包括：

几何信息获取单元，用于采用三维激光扫描仪获取按照所述生产线的理论三维信息进行布置的生产线所包括的各个生产线设备的几何信息；

纹理信息获取单元，用于采用图像采集设备获取各个所述生产线设备的纹理信息；

实际三维信息生成单元，用于根据所述几何信息和所述纹理信息，生成所述生产线的实际三维信息。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述实际三维信息获取模块中按照所述生产线的理论三维信息布置生产线的过程还包括：

坐标系建立单元，用于按照预设的坐标系参考靶点，采用三坐标测量仪建立车间坐标系；

确定单元，用于通过激光划线方式，根据所述生产线的理论三维信息确定生产线所包括的各个生产线设备的现场位置；

布置单元，用于根据各个所述生产线设备的现场位置布置生产线。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。