近幾年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以窗口VR、分布式、混和現(xiàn)實(shí)等形式在生物醫(yī)學(xué)、軍事、航空航天工業(yè)等許多不同領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，取得了很大的成功。在制造業(yè)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得波音、通用等公司實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品無(wú)紙化生產(chǎn)。但是在制造業(yè)的生產(chǎn)監(jiān)控領(lǐng)域，傳統(tǒng)的二維表格或網(wǎng)格式的單一監(jiān)控界面或者攝像頭監(jiān)視仍然是大部分企業(yè)所采用的形式。這種監(jiān)控形式雖有成本低、適配環(huán)境要求小等優(yōu)點(diǎn)，但操作復(fù)雜難度大，界面單調(diào)缺乏人性化，監(jiān)控效率低。為解決上述問(wèn)題，本文在Intemet/lntranet架構(gòu)下，建立破碎站生產(chǎn)線節(jié)點(diǎn)的MMD850篩分式雙輥破碎機(jī)的VR生產(chǎn)監(jiān)控模型，很大程度上解決了上述問(wèn)題，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)力。此模型可以動(dòng)態(tài)取得數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)分析，在一定程度上取代了煤礦工人井下危險(xiǎn)作業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，具有普通攝像頭監(jiān)控?zé)o法比擬的優(yōu)勢(shì)。
1、整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)框架確立
整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)框架圖見(jiàn)圖1。系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成：
a) MMD850虛擬模型數(shù)據(jù)庫(kù)及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)
b) JSP服務(wù)平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境構(gòu)建
c)設(shè)備運(yùn)動(dòng)異常處理
在本系統(tǒng)中，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)（煤礦礦井下）設(shè)備上安裝的PLC數(shù)據(jù)采集裝置在采集到數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)存放到采集數(shù)據(jù)庫(kù)中，JSP讀到數(shù)據(jù)后將其轉(zhuǎn)化為VRML可識(shí)別的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)作為設(shè)備模型數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分隨監(jiān)控端Browser啟動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)虛擬設(shè)備，同時(shí)JSP將采集到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行比較，如果產(chǎn)生異常，則JSP立刻啟動(dòng)異常處理模塊，調(diào)整或中止現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行并將異常信息生成異常報(bào)告發(fā)送給監(jiān)控端（控制結(jié)果反饋）。
2、建立MMD850虛擬模型數(shù)據(jù)庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)
2.1建立MMD850虛擬模型數(shù)據(jù)庫(kù)
設(shè)備虛擬模型數(shù)據(jù)庫(kù)包括三個(gè)方面：
a)零件幾何模型數(shù)據(jù)
在企業(yè)中零件模型通常是由三維工程建模軟件建立的，如Solidworks，UG，Catia，Pro _E等。為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，編寫(xiě)一個(gè)轉(zhuǎn)換接口程序模塊將這些模型統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為wrl格式的模型文件，并組織到模型數(shù)據(jù)庫(kù)中，采用常規(guī)CAD軟件中目錄樹(shù)的分組管理方式，使用模型ID來(lái)索引標(biāo)識(shí)。
b)零件空間位置數(shù)據(jù)
零件的空間位置數(shù)據(jù)主要存儲(chǔ)零件按目錄樹(shù)父子關(guān)系分組的相對(duì)空間位置坐標(biāo)、旋轉(zhuǎn)角度、縮放比例等坐標(biāo)變換數(shù)據(jù)。程序載入零件幾何模型數(shù)據(jù)和空間位置數(shù)據(jù)得到MMD850靜態(tài)虛擬樣機(jī)如圖2所刁弋。
c)動(dòng)作零件運(yùn)動(dòng)路徑數(shù)據(jù)
動(dòng)作零件運(yùn)動(dòng)路徑數(shù)據(jù)本質(zhì)來(lái)源是煤礦中設(shè)備上集成的PLC元件采集到的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換，實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)換成VRML可認(rèn)知的動(dòng)作數(shù)據(jù)類型，存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中以用來(lái)模擬相關(guān)部件的動(dòng)作。
2.2 建立MMD850標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)
標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)來(lái)源于設(shè)備制造商。設(shè)備制造商提供了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)關(guān)鍵部件的運(yùn)動(dòng)范圍數(shù)據(jù)并提供了相應(yīng)PLC等元件檢測(cè)到這些數(shù)據(jù)的方法，將這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)按對(duì)比要求記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3、JSP服務(wù)平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境構(gòu)建
JSP服務(wù)平臺(tái)的搭建需要安裝JDK(5.O)、HTTP服務(wù)器( Tomcat5. 59)、SQL Server 2000 Driver for JD-BC，服務(wù)器環(huán)境為Win2000SP4，本地SQL Server2000 +SP3，搭建過(guò)程中需對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行配置，寫(xiě)一個(gè).jsp文件試驗(yàn)連接數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)果正確說(shuō)明配置連接成功。
創(chuàng)建好JSP平臺(tái)后，系統(tǒng)Brower端請(qǐng)求執(zhí)行流程如圖3所示：
本系統(tǒng)生產(chǎn)線節(jié)點(diǎn)模型數(shù)據(jù)庫(kù)中動(dòng)作零件運(yùn)動(dòng)路徑數(shù)據(jù)要不斷從PLC中讀取，校對(duì)程序要不斷對(duì)讀入的數(shù)據(jù)跟標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，從而使得在本
系統(tǒng)中不可避免的要用到JsP數(shù)據(jù)庫(kù)連接池技術(shù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的實(shí)現(xiàn)方式如圖4所示。
4、設(shè)備運(yùn)動(dòng)異常處理模塊
該模塊作為監(jiān)控的最終意義實(shí)現(xiàn)端，具有重要意義。主要包括：
a)異常判斷
異常判斷主要通過(guò)比較PLC中讀取的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行判斷，程序具有快速的響應(yīng)能力從而及時(shí)得做出判斷。
b)異常處理
異常處理程序主要實(shí)現(xiàn)將檢測(cè)到的異常信號(hào)話，負(fù)責(zé)及時(shí)將信號(hào)發(fā)送至生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)從而調(diào)整設(shè)備或停止設(shè)備運(yùn)行。
c)異常處理反饋
異常處理反饋是將異常處理的結(jié)果發(fā)回至監(jiān)控端。
d)意外處理
意外處理是在外部環(huán)境發(fā)生意外，如停電、爆炸、不可抗自然災(zāi)害等發(fā)生時(shí)的對(duì)設(shè)備進(jìn)行的緊急自我保護(hù)處理程序的啟動(dòng)程序。
以上程序均在JavaBean里實(shí)現(xiàn)。
5、結(jié)束語(yǔ)
該監(jiān)控模型目前正在進(jìn)行最后的檢測(cè)調(diào)試工作，調(diào)試成功后將投入煤礦的正式開(kāi)采運(yùn)作中。基于VR的監(jiān)控模式隨著軟硬件平臺(tái)的逐漸提升，將逐漸整合到整個(gè)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)中，并隨著ERP和嵌入式平臺(tái)的提升越來(lái)越靈活機(jī)動(dòng)而高效。
