面向數字化車間的介入式三維實時監控系統

張 濤 唐敦兵 張澤群 魏 鑫

南京航空航天大學機電學院，南京，210016

0 引言

目前，市場競爭日益激烈，傳統的批量生產正在被個性化定制逐漸取代，伴隨著《中國制造2025》[1]的出臺，數字化制造逐漸成為了當前企業車間的主要模式。但是，數字化車間的制造工藝復雜不確定、產品結構復雜不確定、信息復雜不確定和突發情況復雜不確定，導致車間的生產效率低。高效的可視化監控技術有助于管理者實時掌握制造車間的運行狀態和生產情況，極大地提高應對突發狀況的能力和生產效率。傳統的利用數據報表、二維圖表和組態軟件的車間監控透明程度低、實時性差、監控界面可視性低，不能滿足數字化制造環境下的監控要求，不利于生產管理者掌握車間的運行情況。因此，數字化車間急需一種可視性高且能實時動態反映車間運行狀態和生產情況的監控系統，以有助于生產管理者實時地掌握車間運行情況，及時調整生產計劃，合理分配制造資源，實現資源的高效利用。

隨著制造業和信息化水平的不斷提高，車間生產過程逐漸透明化，越來越多的學者開始研究實時監控技術。文獻[2]研究了基于Flash的自動化生產線的上位機監控系統，開發了一個生產線上位機的可視化監控系統；文獻[3]研究了離散過程的規劃、建模和仿真技術，介紹了基于eM-Plant環境下的生產線的仿真；文獻[4]利用CAN總線傳輸數據，開發了由現場數據驅動的三維模型遠程監控的仿真系統；文獻[5]研究了監控系統的上位機和底層結構的通信方式，設計和實現了基于仿真軟件和組態軟件的三維監控系統；文獻[6]提出了MPS組態監控系統中的三維仿真，利用OpenGL圖像編程語言建立了三維模型仿真；文獻[7]利用Flexsim對車間生產執行情況可視化動態監控實現技術進行了研究，開發了一種能動態反映車間底層工況的可視化監控系統；文獻[8]采用面向對象的方法構建制造資源本體模型和一種支持生產系統實時監控的對象模型，在此基礎上，設計了一種支持制造過程且實時可視化監控的體系架構；文獻[9]針對柔性智能制造系統，利用OpenGL的Web集成版本在Web上實現了3D建模渲染，構建了一個基于物聯網的3D監控體系?？傊?，國內外對實時監控技術做了許多研究，取得了一定的成果。但是，這些研究的監控系統開發過程繁瑣，對硬件要求高，動態行為實時性差，監控界面可視性差，并且大多數研究都停留在生產線仿真的階段，針對數字化制造的實時三維監控，缺乏有效、合理、系統的研究。

因此，本文結合實時數據庫技術[10]、3D建模技術[11]和交互性界面設計技術[12]，設計了一種能實時動態反映車間的狀態、倉庫物料、零件加工和訂單等信息的介入式3D可視化實時監控系統。

1 3D實時監控系統的需求框架

利用模塊化設計思想[13]，將介入式3D實時監控系統的需求分為不同模塊，具體的需求框架如圖1所示。

圖1 監控系統的需求框架Fig.1 Requirements framework of monitoring system

系統管理模塊包括用戶管理、安全管理和權限管理。本文設計的監控系統將用戶分為普通用戶和專業用戶，對于不同的用戶，系統設置了不同的權限。普通用戶通過普通的注冊就可以進入監控系統，但是只能完成下訂單、對應訂單信息跟蹤和對應訂單內的工件加工執行情況跟蹤。專業用戶一般為車間工作人員，擁有監控系統的所有權限，包括跟蹤所有訂單、所有工件加工和所有機器運行狀態等信息。

訂單管理模塊包括訂單下放和訂單審核。普通用戶和專業用戶都可以下訂單，但是普通用戶下訂單后，因自身專業能力有限，必須經過專業用戶審核后才能下放車間，從而有效地避免了用戶定制的工件存在功能缺陷的問題。

設備層信息獲取模塊包括實時工件信息獲取、實時機器狀態信息獲取和實時訂單信息獲取。實時工件信息包括工件所在位置、工件當前加工工序、工件剩余加工工序等；實時機器狀態信息包括機器主軸轉速、機器關鍵部位溫度、機器當前刀具等；實時訂單信息包括訂單內的在加工工件、訂單內剩余加工工件和訂單內工件的加工工序等。

實時驅動模型的運行模塊將設備層內影響車間機器的位置、機械結構的運轉和工件的尺寸變化等信息提取出來，用來驅動車間映射的三維場景內的相應模型的變化，將車間內的變化通過模型的動態變化表現出來。

監控結果輸出與統計模塊包括成品數量統計、在加工工件統計、故障信息警示、系統運行時間統計、瓶頸信息統計、質量信息統計和訂單信息統計，將車間內的數字化信息通過圖和表顯示或統計出來，反饋給專業用戶，專業用戶再根據相關情況做出相應調整。

2 3D實時監控系統的體系結構

基于介入式3D實時監控系統的需求框架，參考OSI的七層參考模型[14]，設計了介入式3D實時監控系統的體系結構。該體系結構從下到上依次為感知層、計算機網絡支持層和系統功能層。設計的體系結構如圖2所示。

感知層位于監控系統的底層，它包括各種機床(車床、銑床、磨床、刨床、鏜床、鉆床、數控機床和加工中心等)、各種傳感器(光電傳感器、紅外傳感器和壓力傳感器等)、AGV、自動化立體倉庫、質量檢測系統和射頻識別系統等，主要功能是將直接采集的車間內動態變化的數據和信息傳輸給該區域內的嵌入式控制器或直接控制車間設備的運行。

計算機網絡支持層包括OSI的七層參考模型中的數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層和表示層，負責系統內的信息傳輸，使不同的系統和不同的網絡之間實現了高可靠性、高安全性和無障礙的通信，是數據和信息共享的基礎支撐。

圖2 監控系統的體系結構Fig.2 Architecture of monitoring system

系統功能層位于監控系統的頂層，由分析部分、顯示部分、控制部分和監控對象組成，它將車間內采集的數據和信息進行分類、整理和分析，通過二維圖表顯示部分數據和信息，存儲備份部分數據和信息，用部分數據和信息來驅動車間內設備映射的三維模型，極大地提高了監控系統的可視性，方便了專業用戶管理車間。此外，它還可以通過訂單的指令給車間下放訂單，并根據訂單信息從工序庫中查找對應的G代碼傳輸到車間，還可以根據用戶需要的信息直接給車間發送狀態采集指令和程序上傳指令。

3 3D實時監控系統的運行模式

面向數字化車間的介入式3D實時監控系統對車間內的生產任務執行情況和車間的運行情況進行實時監控，有助于專業用戶及時掌握車間運行狀況和車間內的瓶頸信息，迅速對車間做出相應調整，充分利用車間內的生產資源，快速低成本地生產出優質的產品；有助于普通用戶及時了解自己的訂單的加工情況，及時跟蹤自己訂單相應的工件。設計的監控系統的運行模式如圖3所示。

結合圖3可以看出，實現實時監控系統的第一步是利用3DS MAX對車間實體進行等價造型，通過賦予材質和貼圖對模型進行渲染，使三維模型更加逼真，為了減輕硬件運行壓力，對模型進行適當簡化，然后輸出為.FBX的格式文件；第二步是采集車間內的訂單信息、工件信息、物料信息、設備信息等，編寫TCP/IP協議發送腳本，發送車間內采集的數據和信息；第三步是將.FBX模型文件導入Unity3D的場景；第四步是編寫TCP/IP協議的接收腳本，接收從車間發送來的數據和信息；第五步是將數據和信息進行分類和整理，將數據和信息分為模型驅動信息和非模型驅動信息；第六步是對模型驅動信息的數據描述結構進行統一，使車間底層的數據和信息、三維模型內的數據和信息匹配，再傳遞給Unity3D場景，驅動三維模型模擬車間內設備工作；第七步將非模型驅動信息進行進一步分類、分析和處理，一部分傳遞給Unity3D的UGUI(UGUI利用文字和二維圖表將信息直觀顯示)信息顯示組件，一部分輸出為文本文件，存儲在數據庫中；第八步將UGUI組件嵌入Unity3D場景；第九步利用UGUI編寫場景菜單欄，包括訂單管理、監控結果輸出、視角管理和幫助等選項；第十步編寫Unity3D場景內TCP/IP協議的發送腳本，編寫訂單指令、G代碼(G代碼獲取指令和設備狀態信息獲取指令)文件傳輸指令。經過上述的十步，基本完成了監控系統的內核構建，之后只需要對場景文件進行適當的調整，分別發布到windows平臺和android平臺。

介入式3D實時監控系統中，專業用戶可以根據不同的工序信息，給車間內設備傳輸不同的G代碼，如果加工時的G代碼發生錯誤，可以遠程要求設備上傳對應的G代碼，專業用戶再根據上傳的G代碼，做出相應的調整，極大地提高了專業用戶的工作效率。為了提高數據的實時性，如果專業用戶想查看某一臺設備的狀態信息，只需單擊該設備，等待幾秒鐘，控制該設備信息采集的裝置就會采集該設備的信息發送給Unity3D場景，經分析處理顯示在該設備上，從而保證專業用戶看到的數據是實時的。

圖3 監控系統的運行模式Fig.3 Operation mode of monitoring system

通過該介入式3D實時監控系統，數字化車間變得更加透明化，車間內的物料信息、訂單加工信息、工件加工信息和設備狀態信息總是能通過非常直觀的方式呈現在用戶面前，專業用戶可以通過該系統進行簡單故障處理，通過設備狀態信息并結合動態系統的故障預測方法[15]，對系統做出故障預測，然后調整車間內的生產資源，從而提前預防故障。

4 3D實時監控系統的關鍵技術

4.1 數據描述模型

在數字化車間運行過程中，有大量的數據需要處理，其中，部分數據和信息是隨時間改變的，例如加工時間、加工進度和車間狀態等，剩余數據是一些靜態的數據和信息，例如機床型號和參數、刀具參數和工序等。傳統的數據庫難以滿足信息存儲的實時性要求，為此本文采用實時數據庫存儲監控系統的數據和信息。

實時數據庫是在傳統數據庫的基礎上發展起來的，具有以下特性[16]：①支持數據庫隨時改變；②支持事務的定時限制、內部構造和彼此之間的相關性，事務能協同、合作并發執行；③支持數據庫的邏輯一致性；④能實現數據和事務的“時間一致性”；⑤支持實時驅動的優先級事務調度；⑥不要求故障時“完全復原”數據庫狀態，但能繼續實施實時控制的故障恢復策略，支持不中斷系統服務的故障恢復。

對于采集到的智能設備和工件的信息，均通過接收并存儲在該實時數據庫中。通過分析數字化車間的數據，設計了實時數據庫的E-R-T模型(圖4)，然后根據該E-R-T模型建立實時數據庫。

圖4 實時數據庫的E-R-T模型Fig.4 E-R-T model of real-time database

E-R-T模型中，車間和設備之間是靜態關系，工件和設備之間是動態關系，設備參數和工件參數既包含動態參數，又包含靜態參數。為了減少重復表達，在模型圖中只選取了部分設備、部分工件以及部分設備的部分參數和部分工件的部分參數。

4.2 場景的性能優化

在監控系統的運行過程中，大數據處理需要占用很大的一部分CPU，場景渲染需要占用很大一部分GPU，因而運行監控系統對CPU和GPU的壓力較大，監控系統運行的流暢度極易受到影響，有時甚至會影響監控系統的正常工作。為了減小CPU和GPU的運行壓力，有必要對場景進行適當性能優化。本文所提出的監控系統針對場景的性能優化采用了以下技術：

(1)實例化技術。當整個三維模型中有一個以上幾何尺寸和幾何形狀相同但位置不同的模型時，只需建造一個幾何模型，其他的模型只需對此模型進行實例化[17]，這樣使得在增加同類物體數量時，多邊形數量和內存不增加，而只需對該實例進行平移和旋轉，大大減小了場景中多邊形面片的數量，節省了大量內存。

(2)層次細節(levers of detail，LOD)技術。層次細節技術的實質是，用多個具有層次結構的模型集合成一個場景時，可以根據不同的標準進行細節省略[18]。本文采用距離標準、尺寸標準和運行速度標準進行細節省略。模型距離觀察者越遠，被觀察到的細節部分越少，可以對該模型進行適當細節省略；模型尺寸越小，人眼相對該模型的分辨力越弱，可以適當減少該模型的細節；模型的運動速度越高，觀察者觀察的模型越模糊，可以對該模型細節進行粗糙化。

(3)紋理映射技術。紋理映射技術的本質是對三維場景進行二維參數化，即先求得三維物體表面上的任意一點的二維參數值，進而得到該點的紋理值，生成二維紋理圖案，最終完成三維圖形的紋理映射[19]。如果紋理圖案定義在紋理空間內的一個正交坐標系(u,v)中，曲面定義在場景空間的正交坐標系(x,y,z)中，它在參數空間(δ,ψ)中的表示為x(δ,ψ)、y(δ,ψ)、z(δ,ψ)，則從紋理空間到參數空間的映射為δ=f(u,v)，ψ=g(u,v)，從參數空間到紋理空間的逆映射為u=r(δ,ψ) ，v=s(δ,ψ)。車間內的設備和零件存在不同的外觀，如果每一個設備和零件都采用由多邊形面片組成的幾何體，勢必造成很大的資源消耗。為了模擬設備和零件不同的外觀，在3DS MAX建造模型的過程中，引入UV貼圖。UV是(u,v)紋理貼圖坐標的簡稱，它定義了圖片上每個點的位置信息。這些點與3D模型是相互聯系的, 決定表面紋理貼圖的位置。UV貼圖就是將圖像上每一個點精確對應到模型物體的表面。圖5所示為電機紋理映射，貼圖后大大增加了電機的細節等級和真實感。

圖5 電機紋理映射Fig.5 Texture mapping of motor

4.3 基于Unity3D的車間設備模型的動態行為

模型的動態性行為都是由模型的平移、旋轉或平移和旋轉組合而成的。Unity3D開發了多種實現物體平移的方法，例如通過Transform組件平移、通過Rigidbody組件平移和通過CharacterController組件平移。同樣，針對模型的旋轉，Unity3D中包括多種實現方法，包括矩陣旋轉、歐拉旋轉和四元數旋轉。綜合考慮監控系統的應用環境，車間模型的動態行為的平移采用Transform組件，旋轉采用四元數旋轉。下面以AGV為例，闡述模型的平移和旋轉。

4.3.1 Transform組件平移

通過Transform組件來移動物體，指的是直接操作Transform組件來控制物體的位置，其基本思想如下：

在空間坐標系(x,y,z)中，假設AGV的坐標為(x1,y1,z1)。將AGV沿X軸平移Δx，沿Y軸平移Δy，沿Z軸平移Δz，中心坐標變為(x11,y11,z11)，用矩陣表示為

得x11=x1+Δx，y11=y1+Δy，z11=z1+Δz。

Transform組件中包括以下實現平移的方法：

(1)Transform.Translate()方法。該方法可以將物體從當前位置移動到指定位置，并且可以選擇參照的坐標系。當需要進行坐標系轉換時，可以考慮采用該方法以省去轉換坐標系的步驟。

(2)Vector3.Lerp()、Vector3.Slerp()和Vector3. MoveTowards()方法。這三個方法均為插值方法， Lerp()為線性插值，Slerp()為球形插值，MoveTowards()在Lerp()的基礎上增加了限制最大速度功能。當需要從指定點A移動到點B時，可以考慮這些方法。

(3)Vector3.SmoothDamp()方法。該方法可以平滑地從點A逐漸移動到點B，并且可以控制速度，最常見的用法是相機跟隨目標。

(4)Transform.position()方法。重新賦值position能更快實現移動。

4.3.2四元數旋轉

四元數旋轉能夠有效地避免萬向節鎖[20]，只需要一個四維的四元數就可以執行繞任意經過原點的向量的旋轉，方便快捷，在某些情況下比旋轉矩陣效率更高，可以提供平滑插值，其數學描述如下：

四元數是一種高階復數，它能夠很方便地表示剛體繞任意軸的旋轉。四元數q可以表示為

q=(α,β,γ,w)=αi+βj+γk+w

i、j、k滿足：i2=j2=k2=-1；ij=k，jk=i，ki=j。由于i、j、k的性質和笛卡爾坐標系三個軸叉乘的性質很像，所以可以將四元數寫成一個向量和一個實數組合的形式：

q=(v，w)=((α,β,γ),w)

當四元數用來描述三維空間的旋轉時，如果AGV繞單位向量表示的軸旋轉角度θ時，則對應的四元數為

如果AGV進行一個歐拉旋轉，即分別繞X軸、Y軸和Z軸旋轉α、β和γ，則對應的四元數為

x=sin(β/2)sin(γ/2)cos(α/2)+
cos(β/2)cos(γ/2)sin(α/2)
y=sin(β/2)cos(γ/2)cos(α/2)+
cos(β/2)sin(γ/2)sin(α/2)
z=cos(β/2)sin(γ/2)cos(α/2)-
sin(β/2)cos(γ/2)sin(α/2)
w=cos(β/2)cos(γ/2)cos(α/2)-
sin(β/2)sin(γ/2)sin(α/2)

因此AGV中的點p：(P,0)(寫成四元數的形式)旋轉后的坐標p′為

p′=qpq-1

根據四元數的數學描述，在Unity3D中，設計了以下四元數旋轉的方法：

(1)Quaternion.eulerAngles()方法表示旋轉的角度，首先繞Z軸旋轉euler.z，然后繞X軸旋轉euler.x，最后繞Y軸旋轉euler.y。

(2)Quaternion.Euler()方法，進行一個歐拉旋轉 ,即分別繞X軸、Y軸和Z軸旋轉α、β和γ。

(3)Quaternion.FromToRotation()方法，進行從一個方向到另一個方向的旋轉。

(4)Quaternion.Inverse()方法，返回反向的旋轉。

(5)Quaternion.Lerp()、Quaternion.Slerp()和RotateTowards()方法。這三個方法均為插值方法， Lerp()為線性插值，Slerp()為球形插值，MoveTowards()在Lerp的基礎上增加了限制最大角度功能。當需要從點A旋轉到點B時，可以考慮這些方法。

4.4 車間映射模型的實時信息顯示

目前，大多數監控系統都是首先將車間內定時采集的數據和信息存儲在數據庫中，如果想要查看車間內某個設備的狀態信息，就從數據庫中調用采集時間最晚的信息，最后通過一些轉化顯示在監控系統的界面上。通過分析這種實時信息顯示方法，不難發現它的信息很難滿足實時性要求，不可能實時采集信息，將采集時間間隔調整到滿足實時性要求，會造成采集頻率太高，硬件平臺負載急劇增加，有時甚至造成硬件損壞。因此，本文所提出的監控系統摒棄了以前的實時信息顯示方法，開發了一種新的實時性高的介入式顯示方法。

介入式顯示采用實時問答機制，當鼠標左鍵單擊模型時，利用Unity3D中的ScreenPointToRay()方法，捕捉鼠標左鍵單擊的具體模型，如圖6所示。根據射線擊中的模型，向車間內對應的具體設備發送獲取設備狀態指令，設備收到獲取設備狀態信息指令后，快速采集設備狀態信息，采集完成后反饋給監控系統，最后在監控界面射線擊中的模型中顯示設備狀態信息，從而完成了設備實時狀態信息的介入式顯示，整個過程如圖7所示。利用該機制不僅提高了狀態數據和信息顯示的實時性，還減小了系統運行平臺的硬件壓力。

圖6 ScreenPointToRay()方法示意圖Fig.6 Schematic diagram of ScreenPointToRay() method

圖7 實時信息介入式顯示Fig.7 Real-time information intervention display

5 監控系統的應用實例

為了驗證本文所提方法的可行性，筆者搭建了一個數字化車間桌面模擬平臺，硬件框架如圖8所示。桌面模擬平臺由1個模擬智能立體倉庫、2臺模擬智能AGV、4個模擬智能加工單元和1臺LCD液晶顯示器組成。所有的智能設備的核心都是stm32f107zet6芯片，通過對該芯片進行編程實現各個設備自組織、自適應和自協調的功能。設備之間通過WIFI芯片，采用TCP/IP協議構建無線局域網，實現各個設備之間的相互通信。桌面模擬平臺的工作原理如圖9所示。

針對該實驗平臺，利用3DS MAX對其進行三維等價造型，將輸出的.FBX格式的模型文件導入到Unity3D中，再建立監控系統的實時數據庫，存儲感知層采集到的信息，最后結合C#編程建立了一種基于Unity3D的介入式3D實時監控系統，該系統具有訂單管理、設備狀態顯示、物料信息顯示、工件狀態跟蹤、故障顯示等功能。圖10所示為某一時刻該系統實際運行的監控界面。當鼠標左鍵單擊在該系統的智能設備模型時，將會顯示該智能設備的狀態信息，圖10中，鼠標左鍵單擊AGV1，顯示了AGV1的狀態信息。目前，該系統不僅能夠實時動態反映車間的狀態、倉庫物料、零件加工和訂單等信息，而且監控界面極大地提高了可視性和人機交互性。

圖8 數字化車間桌面模擬平臺硬件框架Fig.8 Hardware framework of digital workshop desktop simulation platform

圖9 數字化車間桌面模擬平臺工作原理圖Fig.9 Work principle of digital workshop desktop simulation platform

6 結語

數字化車間自動化水平高、產品種類多、產品工藝復雜、車間的信息復雜和突發情況較多，目前并沒有一種適用于數字化車間的合理高效的監控方法。本文針對數字化車間開發了一種基于Unity3D的能實時動態反映車間的狀態、倉庫物料、零件加工和訂單等信息的介入式3D實時監控系統。首先，利用模塊化設計的思想，根據實際需求，設計了監控系統的需求框架。然后，根據需求框架，設計了監控系統的體系結構和運行模式。之后，研究了監控系統的關鍵技術，針對車間部分信息隨時間改變的特性，提出了利用實時數據庫存儲車間信息的方法，設計了監控系統的實時數據庫的E-R-T模型；針對結構復雜的場景，為節省場景的運行內存和減輕場景的運行壓力，采用了實例化技術、LOD技術和紋理映射技術，優化了場景模型；為了實現場景中模型的動態行為驅動，利用Unity3D的Transform組件實現平移，利用四元數實現旋轉；提出了基于實時問答機制的介入式顯示的方法。最后，搭建了數字化車間的桌面模擬平臺，利用本文所提方法構建了該桌面模擬平臺的監控系統，運行結果表明，采用該監控系統顯著提高了車間的透明度、實時性、可視性和人機交互性。

圖10 3D可視化監控系統Fig.10 3D visual surveillance system

參考文獻：

[1] 周濟. 智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J]. 中國機械工程, 2015, 26(17): 2273-2284.

ZHOU Ji. Intelligent Manufacturing—Main Direction of “Made in China 2025”[J]. China Mechanical Engineering, 2015, 26(17): 2273-2284.

[2] 伍俊. 基于Flash的自動生產線上位機可視化監控系統的研究[J]. 計算機應用與軟件,2010,27(3):172-175.

WU Jun. On Flash-based Visual Monitoring System for Upper Computer in Automated Production Line [J]. Computer Applications and Software, 2010, 27(3):172-175.

[3] 賈晨輝, 張浩, 陸劍峰. 離散制造系統規劃與仿真建模研究[J]. 計算機工程與應用, 2007, 43(3):242-245.

JIA Chenhui, ZHANG Hao, LU Jianfeng. Research on Planning and Simulation Modeling of Discrete Manufacturing System[J]. Computer Engineering & Applications, 2007, 43(3):242-245.

[4] LI Yangming, LIU Chengliang. Integrating Field Data and 3D Simulation for Tower Crane Activity Monitoring and Alarming[J]. Automation in Construction, 2012, 27(11): 111-119.

[5] 任銅擘. 自動化立體倉庫三維可視化監控系統設計[D]. 保定：河北大學, 2013.

REN Tongbo. The Design of Automated Warehouse 3D Visualization Monitoring System[D]. Baoding: Hebei University, 2013.

[6] 閔佳園. MPS組態監控系統的三維設計與仿真[D]. 上海: 上海交通大學, 2007.

MIN Jiayuan. Design and Realization of Wireless Communication Module of Modular Production System[D]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University, 2007.

[7] 尹超，張飛，李孝斌，等. 多品種小批量機加工車間生產任務執行情況可視化動態監控系統[J]. 計算機集成制造系統，2013,19(1)：46-54.

YIN Chao, ZHANG Fei, LI Xiaobin, et al. Visualization Dynamic Monitoring System of Production Execution for Multi-variety and Small-batch Job Shop[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2013, 19(1):46-54.

[8] 劉明周，王強，馬靖. 基于實時信息驅動的制造過程可視化監控平臺[J]. 中國機械工程，2015,26(18) : 2466-2472

LIU Mingzhou, WANG Qiang, MA Jing. Visual Monitoring Platform of Manufacturing Process Based on Real-time Information Driven[J]. China Mechanical Engineering, 2015, 26(18): 2466-2472.

[9] 劉昭斌，劉文芝，顧才東，等 基于智能制造系統的物聯網3D監控[J]. 實驗技術與管理，2015, 32(2)：89-93.

LIU Zhaobin, LIU Wenzhi, GU Caidong, et al. 3D Monitoring for IOT Based on Intelligent Manufacturing System[J]. Experimental Technology & Management, 2015, 32(2)：89-93.

[10] 徐國風. 實時數據庫關鍵技術研究[D]. 西安：西安建筑科技大學,2006.

XU Guofeng. Study of Pivotal Technologies for Real-time Databases[D]. Xi’an: Xi’an University of Architecture and Technology, 2006.

[11] 欒悉道，應龍，謝毓湘，等. 三維建模技術研究進展[J]. 計算機科學,2008(2):208-210.

LUAN Xidao, YING Long, XIE Shuxiang, et al. Advances in Study of 3D Modeling[J]. Computer Science, 2008(2): 208-210.

[12] 姜葳. 用戶界面設計研究[D]. 杭州：浙江大學, 2006.

JIANG Wei. Research on User Interface Design[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2006.

[13] 蔡業彬. 模塊化設計方法及其在機械設計中的應用[J]. 機械設計與制造, 2005(8):154-156.

CAI Yebin. The Method of Modularization Design and Its Application in Machine Design[J]. Machinery Design & Manufacture, 2005(8):154-156.

[14] LI Yadong, CUI Wenqiang, LI Danlan, et al. Research Based on OSI Model[C]//IEEE, International Conference on Communication Software and Networks. Xi’an, 2011:554-557.

[15] 艾紅,周東華. 動態系統的故障預測方法[J]. 華中科技大學學報(自然科學版),2009,37(增刊1):222-225.

AI Hong, ZHOU Donghua. Fault Prediction Approach for Dynamic System[J]. Journal of Huazhong University(Science & Technology), 2009,37(S1):222-225.

[16] 劉云山.實時數據庫系統[M]. 北京: 科學出版社, 2012.

LIU Yunshan. Real-time Database System[M]. Beijing: Science Publishing Company, 2012.

[17] 田師聰. 基于實例化的實時三維場景繪制加速研究與實現[D]. 成都：電子科技大學, 2013.

TIAN Shicong. Research and Implementation on 3D real-time Rendering Optimization Based-on Instancing[D]. Chengdu: University of Electronic Science and Technology, 2013.

[18] 郭陽明,翟正軍,陸艷紅. 虛擬場景生成中的LOD技術綜述[J]. 計算機仿真,2005, 22 (12):180-184.

GUO Yangming, ZHAI Zhengjun, LU Yanhong. A Survey: Technologies of LOD in Virtual Environment Generation[J]. Computer Simulation, 2005, 22(12):180-184.

[19] 左魯梅,黃心淵. 紋理映射技術在三維游戲引擎中的應用[J]. 計算機仿真,2004, 21(10):146-148.

ZUO Lumei, HUANG Xinyuan. Texture Mapping and Its Application in 3D Game Engine[J]. Computer Simulation, 2004, 21(10):146-148.

[20] VASS G. Avoiding Gimbal Lock[J]. Computer Graphics World, 2009, 32(6):10-11.