基于 HT 技术汽车制造车间数字孪生可视化系统

在智能制造转型浪潮下，汽车制造行业对生产流程的可视化、可控化要求持续提升。图扑软件（Hightopo）基于自研 HT for Web 纯前端插件，融合 WebGL、Canvas 渲染技术与数据孪生理念，打造汽车制造车间可视化系统。该系统可通过 WebSocket/HTTP/MQTT 等多种协议完成实时数据对接，借助 JavaScript 脚本调用 HT 插件 API 实现面板数据动态更新，全面覆盖汽车组装全流程的可视化监控与管理，为汽车制造提供高效技术支撑。

1. 核心技术底座构建

1.1 底层渲染与数据交互架构

HT 插件作为系统核心技术载体，基于 WebGL 实现 3D 场景的高性能渲染，结合 Canvas 完成 2D 数据面板的清晰呈现，无需额外安装插件即可在浏览器端稳定运行。数据交互层面，系统通过 WebSocket 协议建立与工业现场设备的长连接，实时采集设备运行参数、生产进度等数据；对于非实时性数据，可通过 HTTP 协议进行异步请求。获取数据后，通过 JavaScript 脚本解析数据格式，调用 HT 插件提供的 API 接口，将数据映射至可视化场景与面板，实现数据与场景的动态同步。

1.2 高精度数字孪生建模

系统采用 1:1 数字孪生建模方式，还原汽车制造车间的物理环境与生产要素。针对汽车发动机、底盘、车身、电气设备四大核心组件，以及机械臂、输送线等生产设备，构建精细化三维模型，同时定义模型的关联关系与动画逻辑，确保虚拟场景与物理生产过程的高度一致性。

2. 核心功能技术实现解析

2.1 汽车零部件可视化与数据监控功能

l 零部件拆解可视化：通过 HT 相关的动画 API，定义汽车各零部件的拆解路径，并设置交互触发条件。利用 JavaScript 脚本控制动画播放逻辑，当用户触发拆解操作时，驱动零部件按预设路径移动、旋转，实现被遮挡零件的逐一呈现与精准定位，避免物理车辆的反复拆解。

l 零部件工况与数据查看：在三维模型中为每个零部件绑定唯一标识，通过 WebSocket 实时获取零部件的运行状态数据。当用户点击零件按钮时，JavaScript 脚本捕捉点击事件，调用 HT API 查询该零件对应的详细数据，包括尺寸参数、运行参数等，并在侧边 2D 面板中动态展示，同时更新虚拟电子仪表盘的实时数据，实现 “虚实双向” 的数据互通。

2.2 机械臂组装流程仿真功能

l 机械臂数字孪生构建：基于机械臂的物理结构与运动原理，通过 HT 插件渲染包含关节、机械臂臂展等细节的三维模型，并通过 API 定义各关节的运动范围、运动速度等参数，还原机械臂的真实运动特性。

l 组装流程可视化与交互：通过 JavaScript 脚本编写组装流程逻辑，将发动机安装、悬架组装、轮毂轮胎整装等工序拆解为有序的运动指令。利用 HT API 驱动机械臂模型按指令执行抓取、移动、安装等动作，同时支持第一人称视角漫游功能，通过 API 控制场景摄像机的位置与视角切换，让用户沉浸式观察组装细节。

2.3 关键系统安装监控功能

l 排气系统监控：通过 HTTP 协议对接生产管理系统，获取排气系统的安装流程、位置坐标等历史数据，结合 WebSocket 采集实时安装进度数据。利用 HT 插件的 API，对数据进行处理与可视化呈现，生成安装流程趋势图，同时通过 API 设置预警阈值，当安装位置偏差或进度异常时，触发可视化告警。

l 悬挂减震器安装适配：基于 1:1 建模获取的整车与减震器尺寸数据，通过 JavaScript 脚本计算最优安装角度与位置参数。调用 HT API 实现多视角场景切换，实时展示减震器的安装过程，通过数据对比确保安装位置与角度符合设计要求，提升安装精度。

l 车门与内饰组装监控：可实现车门安装过程的近距离可视化呈现，捕捉机械臂的每个安装动作细节。对于内饰组装，将各内饰零件模型与车架模型进行关联绑定，通过 API 控制零件的组装时序与位置，同时实时同步内饰安装进度数据至管理面板，保障组装流程的完整性。

2.4 整车成型与跨平台交互功能

l 车壳与喷漆可视化：车壳组装阶段，通过 HT API 实现机械臂关节运动的精准协同控制，确保各零部件的拼接精度，同时通过数据面板实时展示车架组装的完成度。喷漆工序中，利用 HT 构建虚拟喷漆门廊，通过 JavaScript 脚本定义喷漆颜色与覆盖逻辑，可视化呈现喷漆过程与效果，直观展示喷漆对车辆的保护与区分作用。

l 跨平台适配与操作：依托 HT 插件的跨平台特性，无需额外开发即可适配移动终端与 PC 端。通过 API 封装触屏交互事件，实现移动设备上的单指旋转、双指缩放、三指平移等操作，确保用户在不同终端上都能流畅操控可视化场景。

3. 多车间集成与数据闭环技术

系统基于 HT 插件的场景集成 API，将总装车间与冲压车间、焊装车间、涂装车间的可视化场景进行整合，实现多车间的统一监控与管理。通过 API 对接各车间的设备数据与生产数据，构建统一的数据中台，利用 JavaScript 脚本实现数据的汇总分析与可视化呈现。针对不良率、产量完成率等关键指标，通过 API 设置数据更新频率，实时同步至全局管理面板，形成 “数据采集 - 分析 - 展示 - 决策 - 优化” 的闭环管理，为生产质量提升提供数据支撑。

审核编辑 黄宇