一种转子设备层次化虚拟装配拆解方法技术

本发明专利技术提供了一种转子设备层次化虚拟装配拆解方法。其中，该方法应用在基于Unity3D创建的转子设备虚拟装配拆解系统，包括层次化装配拆解与层次化设置碰撞体大小两部分。与现有技术相比，该方法为用户熟悉转子设备的装配拆解流程、转子设备各零部件之间的相互配合关系、转子设备各零部件的结构特征提供沉浸感体验，能够解决由于Unity3D中转子设备三维模型的模块与零部件之间碰撞器的重叠与交叉干扰，造成的模块与零部件在碰撞检测时识别错误，从而无法按照机械设备的结构层次进行拆装的问题，同时该方法提供了在Unity3D中转子设备虚拟装配拆解装配位置提示、拆装顺序提示与装配信息查询等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种转子设备层次化虚拟装配拆解方法
转子设备是汽轮机组的关键部件，在实际运行时转子设备在高温、高压、高转速的环境下极易造成损伤，往往需要频繁对转子设备进行维修与零部件更换，由此对熟悉转子设备的装配与拆解过程尤为重要，当前虚拟现实技术的快速发展，其中一个重要领域是借助虚拟现实装配拆解技术优势，为用户熟悉转子设备的装配拆解流程、转子设备各零部件之间的相互配合关系、转子设备各零部件的结构特征提供沉浸感体验。Unity3D作为虚拟现实开发引擎，已经广泛应用于机械设备的虚拟现实场景开发当中，特别是机械设备虚拟现实拆解装配技术，虚拟现实拆解装配技术通过射线检测与碰撞检测技术识别物体进行拖拽移动实现。目前，现有的Unity3D虚拟现实装配拆解技术在对模块与零部件进行碰撞检测识别时，由于模块与零部件之间碰撞器的重叠与交叉干扰，容易造成模块与零部件在碰撞检测时识别错误，从而无法按照机械设备的结构层次进行拆装，需要进行多次选择识别才能选中正确的拆装对象，大大降低了装配拆解的准确性，同时增加了交互控制难度，同时现有的虚拟现实装配拆解技术无法提供装配位置提示、拆装顺序提示与装配信息查询等功能。
技术实现思路
为了解决现有的Unity3D虚拟现实装配拆解技术在对模块与零部件碰撞检测识别时，由于模块与零部件之间碰撞器的重叠与交叉干扰，容易造成模块与零部件在碰撞检测时识别错误，从而无法按照机械设备的结构层次进行拆装，需要进行多次选择识别才能选中正确的拆装对象，大大降低了装配拆解的准确性，同时增加了交互控制难度，同时现有的虚拟现实装配拆解技术无法提供装配位置提示、拆装顺序提示与装配信息查询功能等问题，本专利技术基于虚拟现实技术，提供一种转子设备层次化虚拟装配拆解方法。本专利技术所采用的技术解决方案是：本专利技术一种转子设备层次化虚拟装配拆解方法，该方法应用在基于Unity3D创建的转子设备虚拟装配拆解系统，所述虚拟装配拆解系统包括虚拟场景、转子设备三维模型、装配位置空物体、转子设备运行工作台、装配零部件放置台、装配零部件、信息提示框、装配信息查询框、装配UI按钮、拆解UI按钮、拆装信息查询UI按钮；所述装配零部件包括叶盘、第一叶片、第二叶片、第一楔形块、第二楔形块、第一限位块、第二限位块、第一螺钉，第二螺钉、压板，所述装配零部件添加有碰撞器，并布置在装配零部件放置台上；所述装配位置空物体为添加碰撞器与高亮材质的空物体，与所述装配零部件为一一对应关系；所述装配UI按钮、拆解UI按钮与拆装信息查询UI按钮，当点击装配UI按钮时执行装配过程，点击拆解UI按钮时执行拆解过程，点击拆装信息查询UI按钮时会执行查询过程，同时弹出装配信息查询框；所述信息提示框可以对装配与拆解顺序的正确与错误进行提示；所述装配信息查询框可以查询所有的装配零部件当前装配信息，所有装配零部件初始默认信息为未安装，装配成功后信息会调整为已安装，拆解完成后信息会调整为未安装；所述碰撞器为Unity3D中的物理引擎，是Unity3D中物体进行碰撞检测识别的必要物理条件。所述的一种转子设备层次化虚拟装配拆解方法，其特征在于，层次化装配拆解包含以下步骤：S1：点击转子设备虚拟装配拆解系统中的装配UI按钮；S2：鼠标单击选择放置在装配零部件放置台上的装配零部件；S3：执行射线检测，获取选择的装配零部件信息；S4：判断选中的零部件是否按顺序装配，当装配顺序错误时信息提示框显示“装配顺序错误，请重新选择”，此时返回S2继续选择其他装配零部件，当装配顺序正确时信息提示框显示“装配顺序正确，请装配”，此时对应装配位置空物体发亮提示；S5：对发亮的装配位置空物体进行层次化设置碰撞器大小；S6：鼠标拖拽装配零部件进行移动；S7：当到达装配位置空物体时执行碰撞检测，由于对装配位置空物体的碰撞器进行了层次化设置，能够防止周围其他装配位置空物体的干扰，保证碰撞检测的物体为高亮显示的装配位置空物体，此时装配零部件进行姿态与位置调整，使装配零部件的姿态、位置与装配位置空物体一致；S8：鼠标释放，装配零部件安装到装配位置；S9：装配完成后装配信息查询框对应该装配零部件的信息调整为已安装；S10：遍历所有装配零部件，判断是否全部完成装配，如果没有则返回S2继续选择其他装配零部件，如果全部完成，终止装配；S11：全部完成装配后，点击转子设备虚拟装配拆解系统中的拆解UI按钮，执行拆解步骤；S12：鼠标单击选择已经装配好的装配零部件；S13：对已经装配好的装配零部件进行层次化设置碰撞器大小；S14：执行射线检测，获取选中的装配零部件信息，由于对已经装配好的装配零部件的碰撞器进行了层次化设置，能够防止周围其他装配零部件的干扰，保证射线检测到的物体为选中的已经装配好的装配零部件；S15：判断选中的装配零部件是否按顺序拆解，当拆解顺序错误时信息提示框显示“拆解顺序错误，请重新选择”，此时返回S2继续选择其他装配零部件，当拆解顺序正确时信息提示框显示“拆解顺序正确，请拆解”；S16：鼠标拖拽装配零部件进行移动；S17：当脱离装配位置空物体时，装配零部件恢复原来的姿态；S18：鼠标拖拽装配零部件至装配零部件放置台的初始位置；S19：拆解完成后装配信息查询框对应该装配零部件的信息调整为未安装；S20：遍历所有装配零部件，判断是否全部完成拆解，如果没有则返回S2继续选择其他装配零部件，如果全部完成，终止拆解。所述层次化装配拆解步骤S5与S13中所述的层次化设置碰撞器大小执行步骤一致，都包含以下步骤：S501：设置一个公共变量作为进行碰撞器大小调整的固定值增量，使用时可以对该公共变量进行赋值；S502：获取需要层次化设置碰撞器大小的物体的大小，该大小为三元数，包含X，Y，Z轴方向的大小值，这里将需要层次化设置碰撞器大小的物体称为主物体；S503：执行重叠盒射线检测，重叠盒的中心为主物体的中心，重叠盒的长、宽、高分别为主物体在X，Y，Z轴方向上大小值的一半，重叠盒的角度与主物体角度一致，即重叠盒射线检测范围正好包围着主物体，通过重叠盒射线检测获取所有与主物体接触并且带有碰撞器的物体，这里将检测到的物体称为接触物体；S504：判断是否检测到接触物体，如果没有则设置碰撞器大小与主物体大小一致，使碰撞器紧密包围主物体，碰撞器大小设置完成，如果检测到接触物体则进行主物体的碰撞器大小调整；S505：进行碰撞器大小调整，获取所有接触物体的坐标位置，坐标位置为三元数，包含X，Y，Z轴方向的坐标值；S506：将主物体X，Y，Z轴方向上的坐标值分别对应减去接触物体X，Y，Z轴方向上的坐标值，分别获得主物体与接触物体在X，Y，Z轴方向的相对位置差；S507：将获得的所有相对位置差中最小的接触物体选定为参考物体，相对位置差越小说明主物体与接触物体接触越紧密，碰撞器之间重叠与交叉越严重，容易造成识别错误，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转子设备层次化虚拟装配拆解方法，使用基于Unity3D创建的转子设备虚拟装配拆解系统，所述虚拟装配拆解系统包括虚拟场景、转子设备三维模型、装配位置空物体、转子设备运行工作台、装配零部件放置台、装配零部件、信息提示框、装配信息查询框、装配UI按钮、拆解UI按钮、拆装信息查询UI按钮；/n所述装配零部件包括叶盘、第一叶片、第二叶片、第一楔形块、第二楔形块、第一限位块、第二限位块、第一螺钉，第二螺钉、压板，所述装配零部件添加有碰撞器，并布置在装配零部件放置台上；/n所述装配位置空物体为添加碰撞器与高亮材质的空物体，与所述装配零部件为一一对应关系；/n所述装配UI按钮、拆解UI按钮与拆装信息查询UI按钮，当点击装配UI按钮时执行装配过程，点击拆解UI按钮时执行拆解过程，点击拆装信息查询UI按钮时会执行查询过程，同时弹出装配信息查询框；/n所述信息提示框可以对装配与拆解顺序的正确与错误进行提示；/n所述装配信息查询框可以查询所有的装配零部件当前装配信息，所有装配零部件初始默认信息为未安装，装配成功后信息会调整为已安装，拆解完成后信息会调整为未安装；/n所述碰撞器为Unity3D中的物理引擎；/n其特征在于，所述转子设备层次化虚拟装配拆解方法包括以下步骤：/nS1：点击转子设备虚拟装配拆解系统中的装配UI按钮；/nS2：鼠标单击选择放置在装配零部件放置台上的装配零部件；/nS3：执行射线检测，获取选择的装配零部件信息；/nS4：判断选中的零部件是否按顺序装配，当装配顺序错误时信息提示框显示“装配顺序错误，请重新选择”，此时返回S2继续选择其他装配零部件，当装配顺序正确时信息提示框显示“装配顺序正确，请装配”，此时对应装配位置空物体发亮提示；/nS5：对发亮的装配位置空物体进行层次化设置碰撞器大小；/nS6：鼠标拖拽装配零部件进行移动；/nS7：当到达装配位置空物体时执行碰撞检测，由于对装配位置空物体的碰撞器进行了层次化设置，能够防止周围其他装配位置空物体的干扰，保证碰撞检测的物体为高亮显示的装配位置空物体，此时装配零部件进行姿态与位置调整，使装配零部件的姿态、位置与装配位置空物体一致；/nS8：鼠标释放，装配零部件安装到装配位置；/nS9：装配完成后装配信息查询框对应该装配零部件的信息调整为已安装；/nS10：遍历所有装配零部件，判断是否全部完成装配，如果没有则返回S2继续选择其他装配零部件，如果全部完成，终止装配；/nS11：全部完成装配后，点击转子设备虚拟装配拆解系统中的拆解UI按钮，执行拆解步骤；/nS12：鼠标单击选择已经装配好的装配零部件；/nS13：对已经装配好的装配零部件进行层次化设置碰撞器大小；/nS14：执行射线检测，获取选中的装配零部件信息，由于对已经装配好的装配零部件的碰撞器进行了层次化设置，能够防止周围其他装配零部件的干扰，保证射线检测到的物体为选中的已经装配好的装配零部件；/nS15：判断选中的装配零部件是否按顺序拆解，当拆解顺序错误时信息提示框显示“拆解顺序错误，请重新选择”，此时返回S2继续选择其他装配零部件，当拆解顺序正确时信息提示框显示“拆解顺序正确，请拆解”；/nS16：鼠标拖拽装配零部件进行移动；/nS17：当脱离装配位置空物体时，装配零部件恢复原来的姿态；/nS18：鼠标拖拽装配零部件至装配零部件放置台的初始位置；/nS19：拆解完成后装配信息查询框对应该装配零部件的信息调整为未安装；/nS20：遍历所有装配零部件，判断是否全部完成拆解，如果没有则返回S2继续选择其他装配零部件，如果全部完成，终止拆解；/n所述层次化装配拆解步骤S5与S13中所述的层次化设置碰撞器大小执行步骤一致，都包含以下步骤：/nS501：设置一个公共变量作为进行碰撞器大小调整的固定值增量，使用时可以对该公共变量进行赋值；/nS502：获取需要层次化设置碰撞器大小的物体的大小，该大小为三元数，包含X，Y，Z轴方向的大小值，这里将需要层次化设置碰撞器大小的物体称为主物体；/nS503：执行重叠盒射线检测，重叠盒的中心为主物体的中心，重叠盒的长、宽、高分别为主物体在X，Y，Z轴方向上大小值的一半，重叠盒的角度与主物体角度一致，即重叠盒射线检测范围正好包围着主物体，通过重叠盒射线检测获取所有与主物体接触并且带有碰撞器的物体，这里将检测到的物体称为接触物体；/nS504：判断是否检测到接触物体，如果没有则设置碰撞器大小与主物体大小一致，使碰撞器紧密包围主物体，碰撞器大小设置完成，如果检测到接触物体则进行主物体的碰撞器大小调整；/nS505：进行碰撞器大小调整，获取所有接触物体的坐标位置，坐标位置为三元数，包含X，Y，Z轴方向的坐标值；/nS506：将主物体X，Y，Z轴方向上的坐标值分别对应减去接触物体X，Y，Z轴方向上的坐标值，...

【技术特征摘要】
1.一种转子设备层次化虚拟装配拆解方法，使用基于Unity3D创建的转子设备虚拟装配拆解系统，所述虚拟装配拆解系统包括虚拟场景、转子设备三维模型、装配位置空物体、转子设备运行工作台、装配零部件放置台、装配零部件、信息提示框、装配信息查询框、装配UI按钮、拆解UI按钮、拆装信息查询UI按钮；
所述装配零部件包括叶盘、第一叶片、第二叶片、第一楔形块、第二楔形块、第一限位块、第二限位块、第一螺钉，第二螺钉、压板，所述装配零部件添加有碰撞器，并布置在装配零部件放置台上；
所述装配位置空物体为添加碰撞器与高亮材质的空物体，与所述装配零部件为一一对应关系；
所述装配UI按钮、拆解UI按钮与拆装信息查询UI按钮，当点击装配UI按钮时执行装配过程，点击拆解UI按钮时执行拆解过程，点击拆装信息查询UI按钮时会执行查询过程，同时弹出装配信息查询框；
所述信息提示框可以对装配与拆解顺序的正确与错误进行提示；
所述装配信息查询框可以查询所有的装配零部件当前装配信息，所有装配零部件初始默认信息为未安装，装配成功后信息会调整为已安装，拆解完成后信息会调整为未安装；
所述碰撞器为Unity3D中的物理引擎；
其特征在于，所述转子设备层次化虚拟装配拆解方法包括以下步骤：
S1：点击转子设备虚拟装配拆解系统中的装配UI按钮；
S2：鼠标单击选择放置在装配零部件放置台上的装配零部件；
S3：执行射线检测，获取选择的装配零部件信息；
S4：判断选中的零部件是否按顺序装配，当装配顺序错误时信息提示框显示“装配顺序错误，请重新选择”，此时返回S2继续选择其他装配零部件，当装配顺序正确时信息提示框显示“装配顺序正确，请装配”，此时对应装配位置空物体发亮提示；
S5：对发亮的装配位置空物体进行层次化设置碰撞器大小；
S6：鼠标拖拽装配零部件进行移动；
S7：当到达装配位置空物体时执行碰撞检测，由于对装配位置空物体的碰撞器进行了层次化设置，能够防止周围其他装配位置空物体的干扰，保证碰撞检测的物体为高亮显示的装配位置空物体，此时装配零部件进行姿态与位置调整，使装配零部件的姿态、位置与装配位置空物体一致；
S8：鼠标释放，装配零部件安装到装配位置；
S9：装配完成后装配信息查询框对应该装配零部件的信息调整为已安装；
S10：遍历所有装配零部件，判断是否全部完成装配，如果没有则返回S2继续选择其他装配零部件，如果全部完成，终止装配；
S11：全部完成装配后，点击转子设备虚拟装配拆解系统中的拆解UI按钮，执行拆解步骤；
S12：鼠标单击选择已经装配好的装配零部件；
S13：对已经装配好的装配零部件进行层次化设置碰撞器大小；
S14：执行射线检测，获取选中的装配零部件信息，由于对已经装配好的装配零部件的碰撞器进行了层次化设置，能够防止周围其他装配零部件的干扰，保证射线检测到的物体为选中的已经装配好的装配零部件；
S15：判断选中的装配零部件是否按顺序拆解，当拆解顺序错误时信息提示框显示“拆解顺序错误，请重新选择”，此时返回S2继续选择其他装配零部件，当拆解顺序正确时信息提示框显示“拆解顺序正确，请...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青雷，刘云赏，周莹，段建国，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31