基于Unity3D的数字化工厂建模仿真系统

文章编号：1003-5168（2020）29-0071-04
Modeling and Simulation System of Digital Factory Based on Unity3D
ZHANG Hongshuai1 JIANG Baozhu2
（1.School of Mechanical and Power Engineering, Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450001；2.School of Physical Engineering, Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450001）
时数据驱动、有限状态机仿真的设备实时仿真方法，并基 于消息队列中间件技术实现数据采集系统内物理设备实 时数据与虚拟仿真系统内虚拟设备的绑定，最终利用网 络编程技术实现虚拟仿真系统的搭建［1］。测试结果证 明，建模仿真系统具有集成建模仿真资源便捷、可复用性 强、灵活性和可配置性高等特点。
1 关键技术研究
Abstract: In this paper, the manufacturing equipment simulation modeling and process real-time data-driven simula⁃ tion technology were studied. Firstly, SolidWorks was used to complete solid modeling, 3D Max was used to realize model rendering, and Unity3D scene integration was used to digitally and three-dimensionally model the production workshop and equipment, at the same time, a real-time equipment simulation method based on real-time data driv⁃ ing and finite state machine simulation was studied, and based on the message queue middleware technology, the re⁃ al-time data of the physical equipment in the data collection system was bound to the virtual equipment in the virtual simulation system, and finally the network programming technology was used to realize the construction of the virtual simulation system. The test results prove that the simulation system has the characteristics of convenient integrated modeling and simulation resources, strong reusability, flexibility and high configurability. Keywords: digital factory；data-driven；Unity3D
近年来，智能制造领域的快速发展引领了产业革命， 数字孪生、信息物理系统（CPS）等概念成为智能制造的组 成部分。工业虚拟仿真是实现数字孪生和 CPS 虚实结合 的方向之一，在智能制造发展中具有举足轻重的地位。传 统工业虚拟仿真主要集中在工厂产线布局、仿真动画演示 等展示性功能上。本研究以硅片制造生产车间和工艺流 程为研究对象，进行制造设备仿真建模和工艺实时数据驱 动仿真技术研究。首先采用 SolidWorks 完成实体建模，借 助 3D Max 实现模型渲染，并以 Unity3D 场景集成的方式对 生产车间和设备进行数字化三维建模，同时研究了基于实
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基于 Unity3D 的数字化工厂建模仿真系统
第 29 期
种类型：根据位移/旋转运动仿真、根据速度/角速度运动 仿真。
总 727 期第二十九期 2020 年 10 月
河南科技 Journal of Henan Science and Technology
工业技术
基于 Unity3D 的数字化工厂建模仿真系统
张宏帅 1 姜宝柱 2
（1. 郑州大学机械与动力工程学院，河南 郑州 450001；2. 郑州大学物理工程学院，河南 郑州 450001）
1.1 基于实时数据的设备模型驱动仿真 在虚拟运动仿真中，基于实时数据的仿真主要有两
收稿日期：2020-09-10 作者简介：张宏帅（1991—），男，硕士，助理实验师研究方向：测 量与控制。
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于消息队列中间件技术实现数据采集系统内物理设备实时数据与虚拟仿真系统内虚拟设备的绑定，最终利
用网络编程技术实现虚拟仿真系统的搭建。测试结果证明，仿真系统具有集成建模仿真资源便捷、可复用性
强、灵活性和可配置性高等特点。
关键词：数字化工厂；数据驱动；Unity3D
中图分类号：TH122；TH123
文献标识码：A
摘 要：本文以硅片制造生产车间和工艺流程为对象，研究制造设备仿真建模和工艺实时数据驱动仿真技
术。首先采用 SolidWorks 完成实体建模，借助 3D Max 实现模型渲染，并以 Unity3D 场景集成的方式对生产车
间和设备进行数字化三维建模，其次研究了基于实时数据驱动、有限状态机仿真的设备实时仿真方法，并基