一种核电设备虚拟识别展示系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种核电设备虚拟识别展示系统和方法，包括：三维模型设计模块，用于建立核电设备三维模型数据库；扫描模块，用于扫描现场二维图纸，形成目标图片；识别匹配模块，与所述三维模型设计模块和扫描模块相连，用于识别所述目标图片并从所述三维模型数据库中获取与所述目标图片相匹配的核电设备三维模型；展示模块，与所述识别匹配模块相连，用于将所述核电设备三维模型与目标图片叠加展示。本发明专利技术通过结合增强现实技术与核电虚拟仿真技术，将核电设备二维图纸与其三维模型绑定，实现设备图纸的动态识别与三维模型立体展示，并提供用户与核电设备三维模型的交互操作，使用户更便捷直观地了解核电设备构造、组成原理，提高工作效率和准确度。

A virtual identification display system and method for nuclear power equipment

The invention provides a virtual display system for nuclear power equipment identification and method, including: the design module of 3D model for the establishment of nuclear power equipment of 3D model database; scanning module for scanning the two-dimensional drawings, the formation of the target image recognition; matching module, and the three dimensional model design module and the scanning module is used to identify the target the pictures and get the 3D model of nuclear power equipment matching with the target image from the 3D model database; display module is connected with the recognition module, the 3D model of nuclear power equipment and target image overlay display. The present invention by combining the augmented reality technology and virtual simulation technology of nuclear power, nuclear power equipment will be two-dimensional drawings of its three-dimensional model binding, realize the dynamic identification of equipment drawing and 3D model of stereoscopic display, and provide user interaction and 3D model of nuclear power equipment, users more convenient and intuitive understanding of structure, principle of nuclear power equipment, improve work efficiency and accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种核电设备虚拟识别展示系统和方法
本专利技术涉及核电
，尤其涉及一种核电设备虚拟识别展示系统和方法。
技术介绍
虚拟现实技术(VR)已逐步应用到核电工程建设中，通过模拟再现三维场景以及嵌入仿真操作，为工程设计、施工、检修以及操作人员培训提供有利的帮助和服务。增强现实技术(AR)是VR领域一门新兴热门技术，通过在真实场景上附加虚拟信息来帮助人们更好地理解现实世界。目前，在现有的核电施工建设或维修过程中，一些关键设备存在体积大、结构复杂等特点，工作人员往往需要一边参照图纸文件或查看电子手册，一边对照设备进行安装和拆卸，这种方式效率低下，同时受环境影响，出错率高，而且过于依赖操作人员的个人技能和经验。另一方面，设备的二维设计图纸重点在于体现其设计参数和规格尺寸，但对其内部结构、零部件构成甚至是拆装步骤，却并不能给现场操作人员以立体直观的感受，在一定程度上影响了操作人员的判断准确性和工作体验。因此，对于现场复杂关键设备的检修操作需要一套可视化的识别、展示、引导方法或机制，保障核电设备检修安装工作低成本、低风险、高效率完成。
技术实现思路
本专利技术针对核电厂关键设备检修及拆装过程中存在的低效率、易出错、过于依赖人员经验技能等问题，提供了一种核电设备虚拟识别展示方法及系统，充分结合虚拟现实和增强现实技术，发挥三维模型的可视化效果，为现场工作提供操作指导和参考。本专利技术用于解决以上技术问题的技术方案为，提供一种核电设备虚拟识别展示系统，包括：三维模型设计模块，用于建立核电设备三维模型数据库；扫描模块，用于扫描现场二维图纸，形成目标图片；识别匹配模块，与所述三维模型设计模块和扫描模块相连，用于识别所述目标图片并从所述三维模型数据库中获取与所述目标图片相匹配的核电设备三维模型；展示模块，与所述识别匹配模块相连，用于将所述核电设备三维模型与目标图片叠加展示。优选地，所述三维模型设计模块包括：输入模块，用于根据核电设备的二维图获取核电设备的二维图信息；三维建模模块，用于根据核电设备的二维图信息建立所述核电设备的初级三维模型和贴图外观；处理模块，用于识别核电设备的二维图信息中的标识特征以形成标识特征图；仿真功能模块，分别与所述三维建模模块和处理模块相连，用于将所述初级三维模型、贴图外观与标识特征图进行绑定得到具有标识特征的所述核电设备三维模型；所述仿真功能模块进一步包括：存储模块，用于存储所述核电设备三维模型以建立三维模型数据库。优选地，所述三维建模模块进一步包括：基础建模模块，用于根据核电设备的二维图建立所述核电设备的基础三维模型；优化处理模块，分别与所述基础建模模块和仿真功能模块相连，从三维建模模块处获取所述基础三维模型的数据，并对所述基础三维模型进行优化处理，以获得初级三维模型和贴图外观。优选地，所述仿真功能模块包括以下接口：模型文件接口，与所述优化处理模块相连，用于获取所述初级三维模型的数据；材质贴图接口，与所述优化处理模块相连，用于获取所述贴图外观的数据；仿真开发接口，与所述处理模块相连，用于从所述处理模块获取核电设备的二维图信息的标识特征的数据；跨平台发布接口，用于发布所述展示系统。优选地，所述基础建模模块采用PDMS及ProE平台建模技术，所述优化处理模块采用3DVIAcomposer或3DMax软件，所述仿真功能模块采用Unity3D仿真引擎，所述处理模块采用Vuforia增强现实开发库。优选地，所述展示系统进一步包括控制模块，与扫描模块和展示模块相连，存储有操作指令模块。优选地，所述控制模块包括交互指令模块，用于对所述核电设备三维模型进行虚拟操作，以添加模型交互功能。优选地，所述控制模块还包括更换图纸指令模块，与扫描模块相连，用于控制扫描模块再次扫描现场二维图纸以获取目标图片。本专利技术进一步提供了一种核电设备虚拟识别展示方法，包括以下步骤：S100、建立核电设备三维模型数据库；S200、扫描现场二维图纸形成目标图片；S300、识别所述目标图片形成标识特征图片，并从所述三维模型数据库中获取与所述目标图片相匹配的核电设备三维模型；S400、将所述核电设备三维模型与目标图片叠加展示。优选地，S100进一步包括以下子步骤：S110、根据核电设备的二维图获取核电设备的二维图信息；S120、根据核电设备的二维图信息建立所述核电设备的初级三维模型；S130、识别核电设备的二维图信息中的标识特征以获得标识特征图；S140、将所述初级三维模型和贴图信息与对应的标识特征图进行绑定得到具有标识特征的核电设备三维模型；S150、将具有标识特征的核电设备三维模型存储到核电设备三维模型数据库中。优选地，S120进一步包括下述次级子步骤：S121、根据核电设备的二维图纸建立核电设备的基础三维模型；S122、对所述基础三维模型进行优化处理，获得初级三维模型和贴图外观。优选地，S300进一步包括以下子步骤：S310、识别目标图片的标识特征；S320、根据目标图片的标识特征查找与所述目标图片具有相匹配标识特征的核电设备三维模型；S330、获取所述核电设备三维模型。优选地，所述展示方法进一步包括以下步骤：S500、判断是否需要进行模型交互，若是，则对所述核电设备三维模型进行虚拟操作。优选地，所述展示方法进一步包括以下步骤：S600、判断是否更换二维图纸，若是，则重复步骤S200-S400或步骤S200-S500。本专利技术在深入分析核电设备相关技术特点和现场工作模式及需求的基础上，提出基于增强现实技术的核电设备的二维图纸识别及三维模型立体可视化方法，提供必要的模型交互操作，并形成了展示系统，该展示系统可以被发布到windows7、Android2.2以上等平台上，从而实现操作人员在现场根据现场二维图纸即可查看相应的核电设备三维模型、设备内部结构或拆装步骤。优化了核电设备的数字化、虚拟化、智能化现场操作流程，提高了操作人员的工作效率和准确度，同时也为设备检修分析、预演以及员工培训提供了一种新的体验方式和实施方案。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术的展示系统示意图；图2为本专利技术实施例一的一种三维模型设计模块的结构示意图；图3为本专利技术实施例一的另一种三维模型设计模块的结构示意图；图4为本专利技术采用优化处理模块处理前后的三维模型对比图；图5为本专利技术的初级三维模型的设计数据结构图；图6为本专利技术的仿真功能模块的结构示意图；图7为本专利技术的Unity3D仿真引擎的技术框架接口图；图8为本专利技术一优选实施例的基础技术框架图；图9为本专利技术实施例一的展示系统的展示步骤流程图；图10为本专利技术实施例二的系统中的控制模块结构示意图；图11为本专利技术实施例二的展示系统的展示步骤流程图；图12为本专利技术的展示方法步骤示意图。图13为本专利技术一实施例的步骤S300的子步骤流程图；图14为核电设备三维模型叠加显示在现场二维图示上的效果图图15为拆分后的核电设备三维模型叠加显示在现场二维图示上的效果图图16为本专利技术以一优选实施例的增强现实展示效果图。现对附图中的缩略语和关键术语进行说明：VR：VirtualReality，即虚拟现实技术，利用计算机生成模拟环境，通过实时交互式仿真使用户沉浸到该环境中。AR：AugmentedReality，即增强现实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电设备虚拟识别展示系统，其特征在于，包括：三维模型设计模块(100)，用于建立核电设备三维模型数据库；扫描模块(200)，用于扫描现场二维图纸，形成目标图片；识别匹配模块(300)，与所述三维模型设计模块(100)和扫描模块(200)相连，用于识别所述目标图片并从所述三维模型数据库中获取与所述目标图片相匹配的核电设备三维模型；展示模块(400)，与所述识别匹配模块(300)相连，用于将所述核电设备三维模型与目标图片叠加展示。

【技术特征摘要】
1.一种核电设备虚拟识别展示系统，其特征在于，包括：三维模型设计模块(100)，用于建立核电设备三维模型数据库；扫描模块(200)，用于扫描现场二维图纸，形成目标图片；识别匹配模块(300)，与所述三维模型设计模块(100)和扫描模块(200)相连，用于识别所述目标图片并从所述三维模型数据库中获取与所述目标图片相匹配的核电设备三维模型；展示模块(400)，与所述识别匹配模块(300)相连，用于将所述核电设备三维模型与目标图片叠加展示。2.根据权利要求1中所述的核电设备虚拟识别展示系统，其特征在于，所述三维模型设计模块(100)包括：输入模块(101)，用于根据核电设备的二维图获取核电设备的二维图信息；三维建模模块(110)，用于根据核电设备的二维图信息建立所述核电设备的初级三维模型和贴图外观；处理模块(120)，用于识别核电设备的二维图信息中的标识特征以形成标识特征图；仿真功能模块(130)，分别与所述三维建模模块(110)和处理模块(120)相连，用于将所述初级三维模型、贴图外观与标识特征图进行绑定得到具有标识特征的所述核电设备三维模型；所述仿真功能模块(130)进一步包括：存储模块(135)，用于存储所述核电设备三维模型以建立三维模型数据库。3.根据权利要求2所述的核电设备虚拟识别展示系统，其特征在于，所述三维建模模块(110)进一步包括：基础建模模块(111)，用于根据核电设备的二维图建立所述核电设备的基础三维模型；优化处理模块(112)，分别与所述基础建模模块(111)和仿真功能模块(130)相连，从三维建模模块(110)处获取所述基础三维模型的数据，并对所述基础三维模型进行优化处理，以获得初级三维模型和贴图外观。4.根据权利要求3中所述的核电设备虚拟识别展示系统，其特征在于，所述仿真功能模块(130)包括以下接口：模型文件接口(131)，与所述优化处理模块(112)相连，用于获取所述初级三维模型的数据；材质贴图接口(132)，与所述优化处理模块(112)相连，用于获取所述贴图外观的数据；仿真开发接口(133)，与所述处理模块(120)相连，用于从所述处理模块(120)获取核电设备的二维图信息的标识特征的数据；跨平台发布接口(134)，用于发布所述展示系统。5.根据权利要求4所述的核电设备虚拟识别展示系统，其特征在于，所述基础建模模块(111)采用PDMS及ProE平台建模技术，所述优化处理模块(112)采用3DVIAcomposer或3DMax软件，所述仿真功能模块(130)采用Unity3D仿真引擎，所述处理模块(120)采用Vu...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，李丹，杨正辉，张翼，
申请(专利权)人：中广核工程有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44