一种基于虚拟现实的三维仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种基于虚拟现实的三维仿真方法及系统。该方法包括：基于设备基础信息创建设备初始模型；对设备初始模型进行优化，得到模型优化结果；对设备初始模型进行渲染，得到模型渲染结果；对设备初始模型进行分割，得到模型分割结果；将模型优化结果、模型渲染实例和模型分割结果导入至预设软件中，得到预设模型导入信息；基于环境元素对预设模型导入信息进行仿真场景搭建，得到模型仿真场景搭建结果；采用混合型碰撞检测算法，对模型仿真场景搭建结果进行场景的运动仿真交互设计，得到设备三维仿真结果。本发明专利技术实施例通过将设备结合VR交互操作进行三维立体展示，增加设备真实性，运用生动逼真的仿真动画，提高使用者的体验感。

A 3D simulation method and system based on virtual reality

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实的三维仿真方法及系统
本专利技术涉及三维仿真
，尤其涉及一种基于虚拟现实的三维仿真方法及系统。
技术介绍
虚拟现实(VirtualReality，简称VR)是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，它利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。而长久以来，VR技术仅应用于游戏娱乐领域，并未完全发挥其作用。尤其是在设备建模应用中，几乎还没有VR技术实际应用的案例。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于虚拟现实的三维仿真方法及系统，用以解决现有技术中还没有将VR技术应用至设备建模中。第一方面，本专利技术实施例提供一种基于虚拟现实的三维仿真方法，包括：获取设备基础信息，基于所述设备基础信息创建设备初始模型；对所述设备初始模型进行优化，得到模型优化结果；对所述设备初始模型进行渲染，得到模型渲染结果；对所述设备初始模型进行分割，得到模型分割结果；将所述模型优化结果、所述模型渲染实例和所述模型分割结果导入至预设软件中，得到预设模型导入信息；获取与所述设备关联的环境元素，基于所述环境元素对所述预设模型导入信息进行仿真场景搭建，得到模型仿真场景搭建结果；采用混合型碰撞检测算法，对所述模型仿真场景搭建结果进行场景的运动仿真交互设计，得到设备三维仿真结果。优选地，所述获取设备基础信息，基于所述设备基础信息创建设备初始模型，具体包括：获取设备的几何图、摄像图和设备参数等基础信息；基于所述基础信息，采用Catia软件创建所述设备初始模型。优选地，所述对所述设备初始模型进行优化，得到模型优化结果，具体包括：针对所述设备初始模型中不经常拆装零部件和复杂零部件，采用纹理贴图进行优化，得到第一模型优化结果；针对所述设备初始模型中的模型面片数进行优化，得到第二模型优化结果。优选地，所述对所述设备初始模型进行渲染，得到模型渲染结果，具体包括：采用预设图形渲染软件给所述设备初始模型添加材质、颜色和灯光阴影等效果，得到所述模型渲染结果。优选地，所述对所述设备初始模型进行分割，得到模型分割结果，具体包括：采用动态模型对所述设备初始模型进行分割，得到动态分割结果；采用静态模型对所述设备初始模型进行分割，得到静态分割结果。优选地，所述获取与所述设备关联的环境元素，基于所述环境元素对所述预设模型导入信息进行仿真场景搭建，得到模型仿真场景搭建结果；获取所述设备实际工作场景的环境元素，采用LOD技术实现对所述预设模型导入信息的实时渲染，得到所述模型仿真场景搭建结果。优选地，所述采用混合型碰撞检测算法，对所述模型仿真场景搭建结果进行场景的运动仿真交互设计，得到设备三维仿真结果，具体包括：通过基于空间分解的碰撞检测算法对所述模型仿真场景搭建结果进行检测，得到发生碰撞的第一网格和第二网格；基于层次包围盒的碰撞检测算法，对所述第一网格和所述第二网格确认发生运动碰撞的设备或零部件，得到第一包围盒和第二包围盒；通过射线碰撞检测，对所述第一包围盒中的第一零部件和所述第二包围盒中的第二零部件进行检测，沿所述第一零部件和所述第二零部件的相对运动方向发射射线，得到所述射线与所述第一零部件表面的第一交点，以及所述射线与所述第二零部件表面的第二交点；基于所述第一交点和所述第二交点，运用所述预设软件中的预设物理引擎，得到所述设备三维仿真结果。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于虚拟现实的三维仿真方法，包括：创建模块，用于获取设备基础信息，基于所述设备基础信息创建设备初始模型；优化模块，用于对所述设备初始模型进行优化，得到模型优化结果；渲染模块，用于对所述设备初始模型进行渲染，得到模型渲染结果；分割模块，用于对所述设备初始模型进行分割，得到模型分割结果；导入模块，用于将所述模型优化结果、所述模型渲染实例和所述模型分割结果导入至预设软件中，得到预设模型导入信息；仿真搭建模块，用于获取与所述设备关联的环境元素，基于所述环境元素对所述预设模型导入信息进行仿真场景搭建，得到模型仿真场景搭建结果；交互输出模块，用于采用混合型碰撞检测算法，对所述模型仿真场景搭建结果进行场景的运动仿真交互设计，得到设备三维仿真结果。第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述基于虚拟现实的三维仿真方法的步骤。第四方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任一项所述基于虚拟现实的三维仿真方法的步骤。本专利技术实施例提供的基于虚拟现实的三维仿真方法及系统，通过将设备虚拟可视化，结合VR交互操作进行三维立体展示，增加虚拟场景中设备的真实性，运用生动逼真的仿真动画，达到沉浸式体验，提高使用者的体验感。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于虚拟现实的三维仿真方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的基于虚拟现实的整体仿真流程图；图3为本专利技术实施例提供的场景模型分割结构图；图4为本专利技术实施例提供的仿真平台软件架构图；图5为本专利技术实施例提供的一种基于虚拟现实的三维仿真系统结构图；图6为本专利技术实施例提供的电子设备的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种基于VR的三维仿真平台，结合三维建模技术，在计算机中实现复杂设备的虚拟重现，增加虚拟场景中设备的真实性，提高使用者的体验感。使该仿真平台可广泛用于产品宣传、安全培训、远程指挥等多个领域。基于VR的三维仿真平台包括仿真软件平台和配套硬件设备，其中硬件设备主要为VR设备、工作站和体验机。VR设备包括VR眼镜和操作器，此处，操作器设计为鼠标和键盘，体验人员通过佩戴VR眼镜，观察展示场景，体验操作空间，通过操作操作器进行场景切换和操作练习。VR设备通过HDMI和USB接口与仿真软件进行数据交互，仿真软件平台采用C/S(Client/Server)架构，分为客户端和服务器端两部分，客户端部署在体验机上，服务器端部署在工作站，客户端与服务器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟现实的三维仿真方法，其特征在于，包括：/n获取设备基础信息，基于所述设备基础信息创建设备初始模型；/n对所述设备初始模型进行优化，得到模型优化结果；/n对所述设备初始模型进行渲染，得到模型渲染结果；/n对所述设备初始模型进行分割，得到模型分割结果；/n将所述模型优化结果、所述模型渲染实例和所述模型分割结果导入至预设软件中，得到预设模型导入信息；/n获取与所述设备关联的环境元素，基于所述环境元素对所述预设模型导入信息进行仿真场景搭建，得到模型仿真场景搭建结果；/n采用混合型碰撞检测算法，对所述模型仿真场景搭建结果进行场景的运动仿真交互设计，得到设备三维仿真结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实的三维仿真方法，其特征在于，包括：
获取设备基础信息，基于所述设备基础信息创建设备初始模型；
对所述设备初始模型进行优化，得到模型优化结果；
对所述设备初始模型进行渲染，得到模型渲染结果；
对所述设备初始模型进行分割，得到模型分割结果；
将所述模型优化结果、所述模型渲染实例和所述模型分割结果导入至预设软件中，得到预设模型导入信息；
获取与所述设备关联的环境元素，基于所述环境元素对所述预设模型导入信息进行仿真场景搭建，得到模型仿真场景搭建结果；
采用混合型碰撞检测算法，对所述模型仿真场景搭建结果进行场景的运动仿真交互设计，得到设备三维仿真结果。


2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的三维仿真方法，其特征在于，所述获取设备基础信息，基于所述设备基础信息创建设备初始模型，具体包括：
获取设备的几何图、摄像图和设备参数等基础信息；
基于所述基础信息，采用Catia软件创建所述设备初始模型。


3.根据权利要求1或2所述的基于虚拟现实的三维仿真方法，其特征在于，所述对所述设备初始模型进行优化，得到模型优化结果，具体包括：
针对所述设备初始模型中不经常拆装零部件和复杂零部件，采用纹理贴图进行优化，得到第一模型优化结果；
针对所述设备初始模型中的模型面片数进行优化，得到第二模型优化结果。


4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的三维仿真方法，其特征在于，所述对所述设备初始模型进行渲染，得到模型渲染结果，具体包括：
采用预设图形渲染软件给所述设备初始模型添加材质、颜色和灯光阴影等效果，得到所述模型渲染结果。


5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的三维仿真方法，其特征在于，所述对所述设备初始模型进行分割，得到模型分割结果，具体包括：
采用动态模型对所述设备初始模型进行分割，得到动态分割结果；
采用静态模型对所述设备初始模型进行分割，得到静态分割结果。


6.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的三维仿真方法，其特征在于，所述获取与所述设备关联的环境元素，基于所述环境元素对所述预设模型导入信息进行仿真场景搭建，得到模型仿真场景搭建结果；
获取所述设备实际工作场景的环境元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国，郭江，朱文强，黄思旭，章芳情，
申请(专利权)人：武汉瑞莱保能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42