一种基于VR操作的化工实验设备的构建方法技术

本发明专利技术公开一种基于VR操作的化工实验设备的构建方法，包括：创建三维模型：根据化工实验设备的设计图纸在三维模型制作软件中进行三维模型制作或利用三维扫描装置直接对设备进行扫描生成三维模型，然后根据化工实验设备各组件的用料和颜色在三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件；构建虚拟现实场景：将三维模型文件放入实时渲染引擎中，同时加入相应的三维环境模型以及相关的材料和设备模型，并在三维环境模型中加入虚拟现实的观察组件；实现化工实验设备的虚拟现实操作：根据化工实验设备的工作原理为设备模型中的开关、活动机构、显示面板以及控制组件添加相对应的控制程序，使其能够与用户的手柄或动作捕捉操作交互。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于VR操作的化工实验设备的构建方法。
技术介绍
虚拟现实，简称为VR，是使用计算机模拟出一个三维的虚拟空间，为使用者提供包括视觉、触觉、听觉等感官感受进行实际模拟，同时可以快速、不受限制地对事物进行观察。使用者在进行移动位置时，计算机将会及时展开复杂运算，精确地将虚拟三维世界的视频传输给使用者，从而产生亲身临场的感觉。是一种经过计算机技术加以辅助而产生的高技术性的模拟系统。虚拟现实技术的发展大致上可分为四个发展时期。1963年以前式虚拟现实技术发展的萌芽期，1963年至1972年的十年间将带有声音的形动态进行模拟过程中便包含有虚拟现实思想。1973年至1989年，该时期虚拟现实的概念以及理论开始产生。1990年至今虚拟现实技术得到不断的发展与完善并应用于实际中。2012年Google首次发布了GoogleGlass，将虚拟现实技术、头戴式显示器、增强现实展现到普通民众的视野中，这对原有的图像显示设备进行完全的颠覆。2013年，头戴式显示器得到了广泛的关注，随后世界众多公司均加入到虚拟现实头盔的竞争中。VR技术在医学、娱乐、教育、航空航天等领域具有广阔的应用前景。2016年被业界成为VR元年，内容的匮乏是该行业目前痛点，即都认为VR能改变世界，但是不知道VR怎样改变世界，因此内容的开发商也是百花齐放，各行业各都有探索，其中尤以娱乐行业为开发热点。但是VR的“浸入感”对教育来讲，可以从根本上改变传统的“老师教，学生学”的教学模式，被认为是极有可能产生颠覆性的领域。目前尚未有基于化学化工、材料领域所涉及到的大型分析测试设备，构建的基于VR的设备操作方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于VR操作的化工实验设备的构建方法，可有效解决上述问题。本专利技术提供一种基于VR操作的化工实验设备的构建方法，包括以下步骤：(1)创建三维模型：根据所述化工实验设备的设计图纸在三维模型制作软件中进行三维模型制作或利用三维扫描装置直接对设备进行扫描生成三维模型，然后根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件；(2)构建虚拟现实场景：将所述三维模型文件放入实时渲染引擎中，同时加入相应的三维环境模型以及相关的材料和设备模型，并在所述三维环境模型中加入虚拟现实的观察组件；(3)实现化工实验设备的虚拟现实操作：根据所述化工实验设备的工作原理为设备模型中的开关、活动机构、显示面板以及控制组件添加相对应的控制程序，使其能够与用户的手柄或动作捕捉操作交互。作为进一步改进的，所述利用三维扫描装置直接对设备进行扫描生成三维模型的步骤包括：通过三维激光扫描仪对所述化工实验设备的各个表面进行扫描，获得各个表面的三维点云数据；以及对所述三维点云数据进行处理从而生成所述三维模型。作为进一步改进的，所述根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件的步骤包括：通过光学相机根据所述三维点云数据对所述化工实验设备的各个表面分别进行拍照，获取不同的光学照片；将所述光学照片分别进行合成，使得对应的点云数据的坐标点同时具有距离信息和色彩信息。作为进一步改进的，所述根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件的步骤包括：根据所述化工实验设备的工作原理将所述三维模型的组件进行拆分，然后所述根据所述化工实验设备各组件的实际用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件。作为进一步改进的，所述化工实验设备为大型的材料分析测试设备。作为进一步改进的，所述材料分析测试设备包括热重分析仪、电镜、光谱仪、色谱仪、X射线衍射仪以及X射线光电子能谱仪。作为进一步改进的，所述相关的材料和设备模型包括使用所述化工实验设备所需的材料及配套设备。作为进一步改进的，所述三维环境模型包括实验室三维环境模型以及课堂三维环境模型。作为进一步改进的，在步骤(2)中，所述三维环境模型的构建包括以下步骤：实地环境拍摄：对所述化工实验设备所处的实地环境做好整体规划，记录拍摄点，并在拍摄点架设三脚架、全景云台、数码单反相机，然后设置参数进行360°图片链采集；照片的调整与拼接：运用Photoshop对生成立方体全景图照片进行处理，包括去除全景图中的三脚架、人或者仪器影子，并且纠正拍照不当造成拼接扭曲、事物变形；以及将拼接的图片生成为所述三维环境模型。作为进一步改进的，所述设置数码单反相机的参数进行360°图片链采集的步骤包括：将数码单反相机的设置为手动档M，根据各个实验室的光线情况调节数码单反相机的曝光度及焦距；将数码单反相机旋转至水平方向，每旋转60度拍摄一张照片，水平拍摄6张后；以及将相机朝上旋转90度拍摄一张实验室天花板。本专利技术提供的所述基于VR操作的化工实验设备的构建方法，具有以下优点：1、本构建方法可以对常用的化工实验设备进行虚拟现实的构建，且基于上述方法所构建了化工实验设备的VR程序，操作人员带上HTCVIVE头盔，拿手柄，即可对设备进行相关操作，其场景与实际操作设备的场景基本一致，可以方便的用于对化工实验设备的操作程序进行教学，使操作人员快速掌握化工实验设备的操作程序。2、本构建方法还具有方法简单，易于商业化应用等特点。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于VR操作的化工实验设备的构建方法的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。请参照图1，本专利技术实施例提供一种基于VR操作的化工实验设备的构建方法，包括以下步骤：(1)创建三维模型：根据所述化工实验设备的设计图纸在三维模型制作软件中进行三维模型制作或利用三维扫描装置直接对设备进行扫描生成三维模型，然后根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件；(2)构建虚拟现实场景：将所述三维模型文件放入实时渲染引擎中，同时加入相应的三维环境模型以及相关的材料和设备模型，并在所述三维环境模型中加入虚拟现实的观察组件；(3)实现化工实验设备的虚拟现实操作：根据所述化工实验设备的工作原理为设备模型中的开关、活动机构、显示面板以及控制组件添加相对应的控制程序，使其能够与用户的手柄或动作捕捉操作交互。作为进一步改进的，在步骤(1)中，所述利用三维扫描装置直接对设备进行扫描生成三维模型的步骤包括：通过三维激光扫描仪对所述化工实验设备的各个表面进行扫描，获得各个表面的三维点云数据；以及对所述三维点云数据进行处理从而生成所述三维模型。所述根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件的步骤包括：通过光学相机根据所述三维点云数据对所述化工实验设备的各个表面分别进行拍照，获取不同的光学照片；将所述光学照片分别进行合成，使得对应的点云数据的坐标点同时具有距离信息和色彩信息。本实施例中，通过三维激光扫描仪对所述热重分析仪的各个表面进行扫描，获得各个表面的三维点云数据；以及对所述三维点云数据进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于VR操作的化工实验设备的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)创建三维模型：根据所述化工实验设备的设计图纸在三维模型制作软件中进行三维模型制作或利用三维扫描装置直接对设备进行扫描生成三维模型，然后根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件；(2)构建虚拟现实场景：将所述三维模型文件放入实时渲染引擎中，同时加入相应的三维环境模型以及相关的材料和设备模型，并在所述三维环境模型中加入虚拟现实的观察组件；(3)实现化工实验设备的虚拟现实操作：根据所述化工实验设备的工作原理为设备模型中的开关、活动机构、显示面板以及控制组件添加相对应的控制程序，使其能够与用户的手柄或动作捕捉操作交互。

【技术特征摘要】
1.一种基于VR操作的化工实验设备的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)创建三维模型：根据所述化工实验设备的设计图纸在三维模型制作软件中进行三维模型制作或利用三维扫描装置直接对设备进行扫描生成三维模型，然后根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件；(2)构建虚拟现实场景：将所述三维模型文件放入实时渲染引擎中，同时加入相应的三维环境模型以及相关的材料和设备模型，并在所述三维环境模型中加入虚拟现实的观察组件；(3)实现化工实验设备的虚拟现实操作：根据所述化工实验设备的工作原理为设备模型中的开关、活动机构、显示面板以及控制组件添加相对应的控制程序，使其能够与用户的手柄或动作捕捉操作交互。2.按照权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述利用三维扫描装置直接对设备进行扫描生成三维模型的步骤包括：通过三维激光扫描仪对所述化工实验设备的各个表面进行扫描，获得各个表面的三维点云数据；以及对所述三维点云数据进行处理从而生成所述三维模型。3.按照权利要求2所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件的步骤包括：通过光学相机根据所述三维点云数据对所述化工实验设备的各个表面分别进行拍照，获取不同的光学照片；将所述光学照片分别进行合成，使得对应的点云数据的坐标点同时具有距离信息和色彩信息。4.按照权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述根据所述化工实验设备各组件的用料和颜色在所述三维模型中的相应部位设置对应的真实材质形成三维模型文件的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗松涛，
申请(专利权)人：罗松涛，
类型：发明
国别省市：福建;35