近年来,在物联网、虚拟仿真、人工智能等新技术广泛应用于制造业的背景下,如何把虚拟调试技术应用到工业制造领域,将成为未来产业核心竞争力的关键因素。虚拟调试可以减少产品设计的时间与成本,降低调试风险,同时可以提前发现调试过程中的问题,最终以可靠的设计方案进行生产。目前,对于工业生产线的调试任务大多是基于工程师的现场调试,现有的虚拟调试软件价格昂贵,且难以满足工业生产线调试过程中多平台信息交互的需要。针对这一问题,本文提出一种基于Unity3D的生产线跨平台虚拟调试系统设计方法,研究内容包括工业设备模型库、工业机器人、数据交互以及交互控制软件开发等,完成的主要工作如下:首先,根据系统需求,对工业生产线上的常用设备进行三维建模与处理,并导入到Unity3D中,同时分析了各工业设备的运动行为,最后基于Unity3D开发出设备运行的脚本程序,实现了设备的动作执行,直观地展示了设备的运行状态,为后续的虚拟生产线搭建提供了支持。其次,针对广泛使用于自动化生产线的六自由度工业机器人,利用D-H参数法进行了数学分析,建立了机器人运动学模型,推导了正逆运动学方程,利用机器人工具箱Robotics Toolbox验证了正逆解的正确性,并进行了轨迹规划研究。最后基于Unity3D平台,完成了虚拟工业机器人的建模,并设计了可视化的操作控制界面,实现了机器人的运动控制。然后,基于Unity3D的图形界面系统,开发了通信客户端,可完成与服务端的通信连接操作,以实现数据交互功能。为提高虚拟调试系统的友好性与流畅性,对系统的场景进行管理,并设计了人机交互界面。用户从登陆场景成功登陆后,在主界面中可以灵活地选择并进入到工业模型库模块、工业机器人模块、生产线虚拟调试模块以及退出返回到登录场景。随后,基于Visual Studio集成开发环境,利用Winform窗体应用程序开发了交互控制软件,具备登录验证功能,设置以及调试等功能模块,实现了与外部控制器的通信,完成了数据的采集与写入操作,并通过TCP/IP协议下的Socket通信,以交互控制软件作为服务端,建立起与Unity3D客户端的通信连接,有效实现了数据交互功能。最后,基于开发的虚拟调试系统,利用工业设备模型库等模块,搭建了自动化生产线,并进行了虚拟调试,实现了外部控制器与工业机器人、传感器等虚拟设备的信号交互,验证了系统的有效性。