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摘要：目前，可视化技术结合物联网技术正逐步应用到制造业中，在实现制造过程和制造设备的可视化方面为智能制造提供了基础。可视化技术的应用不仅降低了用户的工作负担，也改变了人们以往的思维习惯。用户可以在可视化技术的帮助下，与其他机器进行交流，共同完成生产工作，使得制造车间更加智能化。
关键词：可视化技术；智能制造；应用
引言
当前市场需求在不停的变化，加上国际化竞争的加剧，导致企业面临的压力越来越大，尤其是制造业。趋势是从大批量生产逐渐走向个性化客户定制式的小批量生产，那么如何在这样一个大背景下，实现柔性制造，把控成本，提高质量和服务，就成为企业必须要解决的问题，同时企业也应该对市场保持高度的灵敏，及时把握动态，体现出灵活性和适应性。
1可视化技术
1.1可视化技术的定义
可视化技术，是指可以将复杂或者特定流程简单化，以图像化地方式表达和呈现，便于用户能够更直观，更简单地理解的工作过程、洞察数据规律。能够将复杂、难以理解的事务或者流程、数据等转变为图像的过程均可以称为可视化。
1.2可视化技术的分类
除了科学计算可视化外，还包括数据可视化，信息可视化以及知识可视化。科学计算可视化，是通过计算机的图形图像技术，将计算结果通过图形图像形式呈现。数据可视化，是将数据进行必要的处理后通过图像的形式呈现，以便更加直观的洞察数据的内在联系和规律，数据的可视化通常也包含了科学计算的可视化。信息可视化，是通过更便于用户理解的图像形式，将信息和数据融合处理，一同呈现给用户，通过信息可视化，用户可以体验到更方便高效的服务。知识可视化，主要通过视觉图像，帮助知识的传播和创新，通过图像帮助人们记忆并应用较为复杂抽象的知识。
1.3可视化设计与仿真
可视化设计与仿真大量应用在现代制造系统中，可视化设计的流程一般为创建模型、可视化仿真、结果分析以及缺陷修改等。
1.3.1创建模型
创建模型是可视化设计的首要步骤，通常是根据实际事物创建计算机三维图形，并通过一定的数学模型实现模型的结构的内在关系，模型是可视化设计中的关键，也是实施仿真的基础。根据对象不同，模型具有差异性。比如要进行装配的可视化设计，第一步就是要创建装配模型，确保装配部件的设计严格按照要求的大小，形状等。
1.3.2可视化仿真
可视化仿真是指在创建模型之后，通过计算机模拟模型的运作，即进行计算机仿真操作。其操作内容不外乎模型验证、数据监测及变参数试验。模型验证在仿真中非常重要。如果模型存在问题，那么后续研究必将存在误差，所以模型验证必不可少。数据监测是为了结果分析做准备，需要详细监测各种数据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变参数试验，是通过变参数，设计对比试验，找出产品性能最好的状态。
1.3.3结果分析
通过对可视化仿真得到的结果进行分析，进行数据读取、曲线绘制、仿真动画和最优方案选择，能够及时地发现模型中存在的不足，并及时完善方案，增加方案的可行性和科学性，是可视化技术的核心内容。
1.3.4缺陷修改
在结束结果分析之后，一般都会出现部分显而易见的不足之处，包括零件缺陷、工艺偏差、运行漏洞和方案不合理等问题，此时就要及时解决这些问题。
2可视化技术在智能制造中的应用
2.1可视化技术在自动焊接中的应用
焊接是一个复杂的化学过程，而且周围具有较大的热能和应力，也存在大的电磁场。通过熔池连接工件，过程伴随持续热应力作用，熔池会发生组织迁移和性能改变，也会带有一定的结构变形。焊接可视化技术利用一定的信息技术手段，把焊接过程实时地模拟出来，这样可以直接反映焊接过程机理，对于焊接过程发生的问题，实时地进行反馈，避免了后期维护难的问题。可以保证焊接质量，和过程有效的控制。它包含了如下几方面内容。
焊接建模仿真，利用材料的物理特性、测试数据、以及相应的化学特征拟合数学模型。在模型基础上，可以进一步优化焊接用的材料和相关参数设置，包括焊接结构的调整。在高磁场的作用下，需要进行相应的耦合分析和大梯度处理，然后对其材料行为做进一步非线性函数的拟合，需要追踪熔池流体走向及其成型过程。
焊接过程智能控制以及视觉传感。在焊接的时候，视觉传感需要采用特殊方法避免弧光、熔池光、飞溅的影响，以及金属的干扰，否则回传到的视觉取样是模糊的，会大大降低准确度。国外很多专家在这方面都做了很多研究，其中，Y．Tsujimura的等离子温度分布，S．Wuetal焊接驼峰机理，J．Schein焊接气体脉冲波熔池流动的影响和Y．Kawahito激光束X射线成像法都为了消除焊接过程中视觉采样困难发明了针对性技术。焊接过程的智能控制也是一项比较大的难题，面对各种干扰因素，必须要解决抗磁场干扰和非理想环境。在整个智能控制过程中，借鉴了人体视觉结构，基于颜色纹理综合判断，融合动态跟踪系统，去除常规已知干扰因素，利用焊道坡口特征，做二次颜色提取，然后对其纹理进行灰度算法调整。利用共生矩阵方法建立焊接整体图像特征，包括整个热加工和氧化反应都有效地系统呈现。对焊缝的拟合度也会进行分析，判断整体焊接质量。
焊缝无损检测与焊缝成像。可视化焊接一个组成部分就是用X射线和超声波做焊后无损检测，可以分析缺陷引起超声信号改变，对焊缝进行定量描述。目前人工目视检测的方式中，人为因素比较大，导致焊缝误差很大。基于多帧X射线实时图像，多帧图像的重心坐标发生的运动轨迹减小了误差率，焊缝连续性灰度范围的变化也在无损检查里面得到了检验。低阈值和高阈值的剔除误检，有效适应了不同灰度范围及不同噪声水平的焊缝X射线实时图像。速度直方图和分类算法也是无损检查另外一个比较好的办法，在此基础上，进行焊缝成像。总体来说，焊接可视化作为智能制造可视化一个案例现在已经发展到了很高的水平。
2.2可视化技术应用于啤酒包装生产线
可视化技术在啤酒灌装生产线上的应用也日趋成熟，啤酒包装车间中，由于灌装机器的可靠性问题，往往由于灌装压力的不足、灌装嘴的堵塞等原因，造成灌装啤酒的液位不足现象，通常一条啤酒包装生产线的效率为每小时24000瓶，同时由于啤酒瓶在验瓶过程中是单排通过，运行速度非常快，不合格瓶的出现给后续的检测提出了严峻的挑战。因此设计一套高效、可靠性高的检验灌装液位系统对于整条啤酒灌装生产线的效率提升就显得尤为重要。如今，采用视觉传感器对啤酒液位进行检测的方法及设备应运而生，其具有高可靠性、非接触、高效率的特点。
2.3数据采集与监控系统
作为可视化与制造物联网的应用系统之一，监控与数据采集（SCADA）系统被广泛应用在能源、交通、化工、食品、制药等行业中，实现生产过程可视化。SCADA系统综合利用了计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成了对测控点分散的各种过程或设备的实时数据采集，本地或远程的自动控制，以生产过程的全面实时监控，并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及手段。
结束语
智能制造系统集人工智能，物联网等于一体，能够实现自主学习、自主决策，不断优化。但由于制造过程的复杂性，现阶段的智能制造系统仍然离不开人机交互与协同，可视化是人机交互的基础，可视化设计与制造技术在智能制造中具有广泛的应用前景。
参考文献：
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[4]田立瑞.面向生产制造的大数据分析平台技术研究[D].山东大学，2017.
论文作者:武宝杰1,郭呈亮2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/20
标签：技术论文; 模型论文; 过程论文; 熔池论文; 数据论文; 图像论文; 智能论文; 《基层建设》2017年第35期论文;