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化工管路安装虚拟仿真系统开发-管网安装虚拟仿真方案

发布时间:2023-08-30

编辑人:灵图互动

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化工管路安装虚拟仿真系统采用3DMax和Unity3D联合开发模式,以管路安装实验工艺为对象,利用三维虚拟仿真技术完成简化流程图、组态、调试等工作,构建了一套可对化工管件观察学习及管路安装操作的交互式三维虚拟仿真实验系统,实现了装置的旋转控制、水平移动控制、仪器的自动对齐、完成实验目标的操作检测、对学生操作进行记录并实现评价功能、记录实验数据等功能。使学生在高度仿真的虚拟环境中能够直观地了解化工管路安装的操作要点,有效地弥补了实验设备不足的问题,提高了实验操作的趣味性和针对性。

化工管路安装虚拟仿真系统介绍

化工管路安装虚拟仿真系统的开发是一个涉及到多个领域知识的复杂过程,需要团队的紧密合作和精细的工作。首先设计开发流程,明确需求与功能。然后通过实地考察采集数据,使用3D建模软件创建模型。接下来进行程序制作,借助游戏引擎实现动画与交互,并进行调试。最后,对系统进行优化以提升性能和用户体验,然后导出为可执行程序或网页应用供用户使用。具体内容如下:

1. 开发流程设计

化工管路安装虚拟仿真系统以管理安装实验装置为对象,通过3DMax和Unity3D进行开发工作,化工管路安装虚拟仿真系统开发流程可划分为:实验设备测量、模型简化、建模、模型美化、导入、优化、代码编译、调试。

在Unity3D中对导入模型进行编程,并将编写好的功能代码赋予到对应的设备模型上,从而实现对三维模型的动态操作和控制功能。代码编写及功能设定关系到软件的用户体验,需要注意细节的处理。另一个需要注意的问题是,在进行模型子对象与相应父对象的设定时需要仔细考量,如果在某一操作中需对多个父对象进行处理,考虑到软件运行的终端差异较大,软件在部分终端运行时就容易出现卡顿现象。

2. 数据采集及建模

为使建模精准化,首先需对管路安装实验装置进行测量,绘制实验装置三视图,需注意绘图比例和实际物体大小比例要保持一致。然后以三视图为蓝本,使用3DMax进行建模。通过3DMax中提供的基础建模、复合建模、sufacetoods建模、多边形建模、面片建模和NURBS建模等建模方法,完成实验装置的建模工作。

考虑到系统需要部署到不同终端,为保证流畅性,在建模工作中需要注意:(1)尽量采用内置模型及二维线条建模,并进行合理解析,模型的切面、段数、边数的合理即可,切勿片面追求精细。

(2)删除不可见部分可有效节省内存占用。在完成初步建模工作后,需要进行材质的处理和贴图以及相应的环境光颜色调节,使设备看起来更加美观和真实,以满足化工管路安装虚拟仿真系统采的视觉需求。

将制作好的3DMax模型以FBX格式导入到Unity3D中,导入前需要注意3DMax文件中的渲染、单位、媒体等问题。特别是在Unity3D使用的默认单位与3DMax默认单位不一致,如果不加注意,往往会导致贴图丢失,模型比例大小不对,模型丢失等问题。经上述建模、渲染材质导出导入处理后,完成了建模工作。

化工管路安装虚拟仿真系统开发

3. 程序制作及调试

在完成上述工作后,将获得单纯的设备三维模型。在模型导入Unity3D后,通过Unity3D及代码编制实现环境优化、交互操作、评分等功能。

为增强环境真实感,需要使用Unity3D的部分功能对实验室环境进一步优化,如:添加地形、灯光、人物模型等。并为模型添加刚体及碰撞体,使模型具有物理属性,防止漫游时出现穿透现象。Unity3D支持多种脚本语言,如:Javascript、C#、Python等。根据实际需要编写出合适的代码,将之附在物体之上,可以方便的实现仿真系统的各项功能。本系统中通过代码编制主要实现了以下功能调试工作:系统菜单界面调试,人称控制器调试,模型器材操作功能调试,器材操作自动对齐功能调试,GUI界面调试和器材触发器检测调试等,从而实现人机交互,使用户可以通过简单的键盘操作对管路安装进行操作

4. 系统的优化与导出

在Unity3D中,可以采用断点调试,也可以在播放预览模式下,直接修改检视器(Inspector)中显示的变量的值,根据预览效果来完成调试工作。

调试及优化主要侧重两个方面:(1)优化环境属性在场景属性,提高系统的体验感和真实感。

(2)优化代码,降低系统资源占用率,避免系统运行卡顿现象的出现。在系统测试运行无误后,导出系统,利用Unity3D将软件打包发布。Unity3D可导出多种格式,如Pc、Web、Ios、Android版等。

通过以上步骤即可完成化工管路安装虚拟仿真系统的开发,实现画面显示、参数调节、联接现场、智能分析与调节、操作评分与成绩统计、知识点扩充等功能。

化工管路安装虚拟仿真系统应用价值

化工管路安装虚拟仿真系统基于管路安装的技术要求和操作要点,利用虚拟现实技术的沉浸性、交互性、逼真性的特点,为学生构建一套高度仿真的虚拟操作练习环境。让学生不受时间空间限制,重复操作练习,不仅可以培养学生的化工基础操作技能,而且还能引导学生自主学习,通过拓展性操作训练,发现问题,解决问题,并在这一过程中更好的掌握专业知识。

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