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3D虛擬現實仿真軟件

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最后更新：2015-02-06
關注度：5903
生產企業：天津冠世緣科技發展有限公司

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產品詳細介紹一、引言：
Unity 3D是由來自美國的頂級3D引擎開發商Unity Technologies公司開發的一個輕松創建三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等互動內容、多平臺的綜合型游戲開發工具，是一個全面整合的專業游戲引擎。Unity 3D引擎可以幫助開發人員制作出絢麗的3D效果，并實時生成查看，目前已應用于很多行業，工業、民用、教育培訓等。
隨著工業自動化水平的不斷提高，組態軟件在工業控制領域的需求日益增大．它采用模塊化的方式使用戶能夠根據自己的控制對象和控制目的進行任意組態，降低了監控軟件開發的成本及難度，并且開發出的監控軟件具有延續性、可擴充性及通用性等特點，是一種高效的人機交互軟件．它可提供下位機的設備數據的實時監控、處理功能，同時可模擬各種工業現場工藝流程，為用戶提供一種簡單的仿真界面，使用戶可以通過組態軟件非常方便地對現場設備的參數以及工藝流程進行監控．但目前組態軟件的監控組態界面是二維的，不能直觀地反映現場設備及工藝流程．窗口中顯示的信息量有限，對于復雜場景需要分窗口顯示，即產生窗口效應．
化工設備化工設備種類多，結構復雜，采用平面組裝圖、文字描述、教具、工廠參觀等傳統的教學手段，都存在一定的局限性，學生難以理解。先進的計算機多媒體技術在一定程度上能夠解決這類問題，但非計算機專業的教師研制多媒體教學課件有很大的難度。利用unity3D對于化工廠場景進行三維組態，為教師授課和學生自學提供有效的、先進的學習資源。使用unity3D制作換熱器、攪拌釜、板式塔三類化工設備的三維模型。這些精致的三維模型準確地表達了化工設備中主要部件的立體結構、空間組成等，突破了傳統的圖紙、文字等平面教學形式的約束，提供了全新的立體化的教學手段。虛擬現實技術是上世紀90年代興起的一項高新技術，近年來倍受教育界的青睞。將化工設備三維模型制作成虛擬現實教學素材。在虛擬現實場景中，通過操作鼠標、鍵盤，可對化工設備模型進行隨意的三維空間中自由旋轉、縮放、平移等交互操作，可以顯示化工設備中主要部件的名稱，可以在任意位置、以任意比例、從任意角度觀察虛擬模型，甚至可進入模型內部，觀察其結構組成等，猶如進入電腦游戲的虛幻世界中一樣，激發起學生們的好奇心和學習的興趣。特別是充分利用虛擬現實高級技術，針對不同化工設備結構特點設計了相應的交互操作，將傳統的圖片和動畫教學形式與虛擬現實強大的交互功能有機地結合起來，通過對虛擬設備進行組裝、分解、突現等復雜的操作，逼真地表現了主要部件組成關系、組裝過程、操作原理等，極大地滿足了教學要求。高水平的虛擬現實教學素材的制作既是本課件的亮點，也是創新點。將自行研制的多種形式的教學素材整合，使用unity3D軟件研制了《虛擬世界中的化工設備》多媒體教學課件，為教學素材的使用搭建了流暢的播放平臺，課件畫面設計具有時代感，結構層次簡單，跳轉方便，便于教師授課和學生自學。此外，還可以對化工廠整體場景進行模擬，讓學生猶如身臨其境，由此實現理論與實踐相結合的教學模式，讓老師的教學更具生動性，更重要的是讓學生在實際工作中更具競爭性。
二、基于本體的監控場景組態模型：
監控場景對象是組態畫面的基本組成部分，主要包括：電機、反應釜、管道、閥門、泵、控制柜以及與工業現場相關的輔助對象，如廠房、門窗、設備支架、臺座等．組態過程實際上就是通過人機交互使用這些對象，建立虛擬監控場景的過程．這在二維環境下是比較快捷的，但是引入三維監控界面以后，場景的復雜度增加，場景對象具有6個自由度，很大程度上增加了監控場景組態的難度．如果按照普通引擎中所采用的人機交互方式，采用多視圖、坐標精確定位和手工反復調整的方式進行三維場景的人機交互，虛擬監控場景及場景對象只在幾何層參與人機交互．另外，由于三維虛擬監控場景與真實環境相比缺少觸覺反饋信息及物體重力等物理感知能力，很難實現自然、高效的組態過程，勢必影響三維組態軟件的實用價值，與組態軟件的設計目標是相違背的．在進行監控場景組態時，為實現快速組態，將監控場景對象賦予語義信息，場景對象除了具有幾何屬性以外還具有與交互相關的規則、約束及供給信息．計算機需要分析各種場景對象的描述信息來推理人的交互意圖．例如，當用戶要把管道移近鍋爐時，計算機能夠通過對象間的語義約束信息推理出人是想將管道與鍋爐進行連接．而且系統能夠根據對象語義信息自動將兩個場景對象按照規定的約束信息進行連接，從而實現快速組態的要求．針對三維組態軟件的發展需求，將本體理念及其相關技術引入到三維組態軟件的監控場景組態過程中，對其中的場景對象進行語義描述．借鑒本體在人工智能領域的研究成果，可以用本體描述語言和本體編輯工具來描述與注釋場景組態中的概念、屬性以及概念之間關系的語法和語義，構造三維監控場景組態的本體知識庫，輔助三維人機交互過程．為了更好地表達三維監控場景組態中場景對象的模型信息，提出基于本體的場景對象描述模型．
三、系統模式組成：
1.生產環境3D模型及虛擬現實操作模型
2.漫游模式（可按設定路線進行參觀學習，也可進行隨意的漫游）
3.人物角色設定以及操作模式
4.生產操作任務的分配，協調與配合
5.安全事故預案以及事故演練
6.生產操作評分系統
7.場景、視角、人物的整體統一規劃

天津冠世緣科技發展有限公司

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