一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿真系统构建方法技术方案

本申请涉及一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿真系统构建方法，包括如下步骤：步骤一，冶金生产过程的三维可视化建模，可视化过程分为建模

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿真系统构建方法


[0001]本申请涉及虚拟仿真
，尤其涉及一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿真系统构建方法
。

技术介绍

[0002]钢铁生产涉及大量复杂的材料和能量的转移和转化过程，这一过程产生的海量信息对于钢铁冶金行业的生产参数校正
、
技术决策和人员培训等具有重要作用
。
因此，过程可视化和虚拟仿真技术已成为钢铁冶金行业的研究热点，可大大提高生产效率和技术水平
。
[0003]虚拟现实技术是集计算机图形学
、
多媒体技术
、
人机交互技术
、
网络技术
、
立体显示技术和仿真技术于一体的一种新型可视化和人机交互技术
。
虚拟现实技术已经在各种领域得到广泛应用，包括钢铁制造业
。
目前，钢铁冶金行业的可视化仿真系统主要包括两种思路：一种是对钢铁冶金过程的三维重建，并展示实时生产数据，通过三维场景和数据可视化直观地了解钢铁生产的整个过程；另一种是结合数学模拟模型，对钢铁冶金生产中的典型过程或变化进行推演
。
然而，这两种系统都存在一定的缺陷：第一种系统虽然能够直观地展示生产过程和数据，但是缺乏针对冶金生产过程的仿真模型，不能对冶金生产过程进行推演；第二种系统则往往只针对某些冶金部件或某些过程进行建模，难以直观地展示整个生产流程
。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿真系统构建方法，以解决钢铁冶金过程三维可视化及虚拟仿真问题，该专利技术具有实施简单方便
、
可实施性高的特点
。
该专利技术可应用到钢铁行业的生产过程参数校正
、
决策技术支持
、
人员培训和过程可视化等场景中
。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0006]本申请实施例提供一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿真系统构建方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一，冶金生产过程的三维可视化建模，可视化过程分为建模
、
渲染
、
动画
、
编程和生成，通过接入预处理的实际生产数据，完成现场生产的数字孪生过程，形成闭环控制和监控，
[0008]步骤二，冶金生产过程的虚拟仿真建模，基于流体动力学或离散事件模拟引擎，构建三维可视化虚拟仿真模型，并实际生产数据转换为该虚拟仿真模型可以识别和使用的数据，实现三维可视化虚拟仿真模型的集成
。
[0009]冶金生产过程的三维可视化建模包括以下步骤：
[0010]配套软硬件准备，采用典型的软硬件平台，配备主流
VR
硬件，完成整个系统研发环境的构建；
[0011]可视化建模工作，可视化过程分为建模
、
渲染
、
动画
、
编程和生成；
[0012]建模：根据轮廓或包络面对真实世界中的对象进行建模；
[0013]渲染：对建立的模型进行感官模拟，以再现大脑对真实物体的印象，主要通过材质
、
透明胶片
、
地图和特效；
[0014]动画：静态模型的动画；
[0015]编程：灵活调用静态模型或动画演示，包括选择性动作触发条件设置
、
角度选择和跟进以及对象参数设置；
[0016]生成：生成完整场景
。
[0017]接入预处理的实际生产数据包括以下步骤：
[0018]数据采集：通过传感器
、
监测设备实时采集生产现场的数据；
[0019]数据清洗：对采集到的原始数据进行去噪
、
去重
、
异常值处理
、
数据对齐等操作，确保数据的准确性和完整性；
[0020]数据转换：将清洗后的数据转换为可供可视化系统使用的格式；
[0021]数据存储：将转换后的数据存储在数据库或文件中，以便可视化系统能够直接读取和使用这些数据；
[0022]数据渲染：对存储后的数据进行渲染，生成三维可视化效果，使用户可以通过图形界面观察实际生产过程；
[0023]数据动画：对渲染后的数据进行动画处理，形成生动的可视化效果，展示实际生产过程的动态变化
。
[0024]冶金生产过程的虚拟仿真建模包括以下步骤：
[0025]设计了流体动力学或离散事件模拟引擎，引擎主要实现基本逻辑级流体动力学或离散事件模拟功能；
[0026]建立了三维可视化仿真模型，在仿真引擎的基础上，建立了符合实际生产情况的视景真模型，模型应包括影响生产状态的所有相关资源
、
设备和人员，为关键设备模型建立数据接口，并嵌套基本仿真逻辑程序；
[0027]对生产数据进行预处理，将现场的实际生产数据转换为可视仿真模型可以识别和使用的数据；
[0028]将预处理后的生产数据导入到可视化仿真模型中，以模拟实际生产情况进行可视化生产，仿真结果验证了可视化仿真模型的准确性
。
在此基础上，对可视化仿真模型进行了改进和优化，直至满足仿真条件
。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0030]本专利技术的通过以上步骤，可以获得与真实世界高度一致的三维可视化仿真平台，并可以在该系统上进行各种实验
。
通过控制可视化仿真系统中的运行时钟，我们可以在短时间
(
例如一小时
)
内模拟现实世界中一年或更长时间的实际生产情况
。
通过使用历史事件的概率分布，系统可以模拟随机事件的发生，并捕捉到现实世界中可能发生但尚未发生的重要事件
。
同时，通过改变视景仿真系统的相关重要参数，如设备的生产时间和故障概率，可以知道生产系统变化时生产效率
、
生产质量和生产故障的变化
。
[0031]本专利技术的优点与积极效果在于：
[0032]本专利技术搭建的系统创建一个逼真的虚拟环境，通过视觉
、
听觉
、
触觉等感知行为来
创建一种强烈的沉浸感体验，并与虚拟环境交互，引起实时变化
。
[0033]本专利技术搭建的系统针对不同冶炼需求对工艺流程进行具体而详细的模拟，为操作员或学生提供工艺流程
、
系统和设备性能
、
设备安装等方面的培训，从而有效降低冶炼成本和实际操作风险
。
[0034]本专利技术搭建的系统集科研
、
教学
、
生产于一体，为企业的生产和安全管理提供了有力支持
。
[0035]本专利技术具有较好的推广价值，可在更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿真系统构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，冶金生产过程的三维可视化建模，可视化过程分为建模
、
渲染
、
动画
、
编程和生成，通过接入预处理的实际生产数据，完成现场生产的数字孪生过程，形成闭环控制和监控，步骤二，冶金生产过程的虚拟仿真建模，基于流体动力学或离散事件模拟引擎，构建三维可视化虚拟仿真模型，并实际生产数据转换为该虚拟仿真模型可以识别和使用的数据，实现三维可视化虚拟仿真模型的集成
。2.
根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿真系统构建方法，其特征在于，冶金生产过程的三维可视化建模包括以下步骤：
1)
配套软硬件准备，采用典型的软硬件平台，配备主流
VR
硬件，完成整个系统研发环境的构建；
2)
可视化建模工作，可视化过程分为建模
、
渲染
、
动画
、
编程和生成；
a)
建模：根据轮廓或包络面对真实世界中的对象进行建模；
b)
渲染：对建立的模型进行感官模拟，以再现大脑对真实物体的印象，主要通过材质
、
透明胶片
、
地图和特效；
c)
动画：静态模型的动画；
d)
编程：灵活调用静态模型或动画演示，包括选择性动作触发条件设置
、
角度选择和跟进以及对象参数设置；
e)
生成：生成完整场景
。3.
根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的钢铁冶金过程三维可视化与仿...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恒，熊嘉诚，史蕾，袁怀月，汪畅，胡伟路，任才，王雪钢，俞雨，罗璇，
申请(专利权)人：中冶武勘智诚武汉工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：