CN106056667A - 一种关于联合站三维立体展示和工艺流程三维演示的方法 - Google Patents

Abstract

一种关于联合站三维立体展示和工艺流程三维演示的方法，通过对联合站进行一次数据采集、整理，在油田联合站技术人员的配合下，收集工艺流程CAD图和对联合站内部设备实施进行非接触扫描测量和拍照，再利用3D MAX软件依据扫描的点云进行建模；最后使用Unity 3D引擎进行交互仿真的制作，用户可以切换人物行走和高空飞行两个漫游方式，可以对联合站设施进行无死角的查看和追踪某个工艺的走向，本发明的有益效果是：依据三维扫描点云正确搭建虚拟联合站和工艺流程动画，利用Unity 3D引擎增加互动，直观展示设备内部构造和原理动画。

Description

一种关于联合站三维立体展示和工艺流程三维演示的方法

技术领域

本发明涉及一种联合站三维立体展示技术领域，特别是基于三维激光扫描技术、3D MAX技术、PBR材质和Unity 3D引擎，实现高仿真联合站三维立体展示，适用于油田站库仿真系统搭建和油田工作人员的培训，特别涉及一种关于联合站三维立体展示和工艺流程三维演示的方法。

背景技术

目前，国内的一些联合站三维仿真系统主要采用油田联合站的CAD图纸和现场照片建立虚拟场景，测量精度不高且建模用时较多。这样的虚拟仿真联合站对油田内部人员作用甚小，有的模型还可能起到误导作用。三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够通过非接触式高速激光扫描测量，以阵列式点云的形式获取地形或复杂物体表面的三维空间数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。三维激光扫描仪得到的点云，不仅包含了三维位置信息，也包含了RGB信息，便于移植到其他系统处理和使用。通过三维激光扫描技术、3D MAX技术、PBR材质相结合可以快速创建高保真的三维数字模型，给人一种身临其境的感觉。常规的联合站三维仿真主要是针对联合站设备外观展示或设备运行基本操作规程说明，运维人员对设备在整个工艺流程中起到的作用只能通过文字或者二维流程图理解，无法直观的查看设备流程。本发明技能完美的展示设备外观，又能生动利用三维动画展示设备运行原理和整个工艺流程走向，用户还可以通过鼠标键盘与平台互动，自由控制视角远近距离查看联合站设施。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种关于联合站三维立体展示和工艺流程三维演示的方法。

一种关于联合站三维立体展示和工艺流程三维演示的方法，其技术方案是：包括以下几个步骤：

A）使用三维激光扫描仪采集联合站三维点云数据、找相关技术人员索要工艺流程的CAD图纸、利用相机采集现场照片；

B）将采集的点云数据导入到3dmax中，按照1:1的尺寸创建联合站模型，需创建的三维模型具体包括：中控室、输油岗、注水岗、污水岗；建模完成后制作联合站关键设备内部运行原理动画和工艺流程运作的三维动画；

C）在Unity中创建资源文件夹，并分类为模型、工艺流程动画、设备内部流程动画：将在3dmax中制作的联合站模型拖入到模型文件夹，将工艺流程动画导入到工艺流程动画文件夹中，将设备内部流程动画拖入到设备内部流程动画文件夹；

D）在Unity中新建场景，把模型文件放入到场景，并调整好相机和灯光角度和位置。给模型添加碰撞体和脚本，实现行走模式、飞行模式浏览场景和展示工艺流程三维动画的运行效果；利用Unity GUI制作系统界面控制三维场景漫游和设备内部流程动画视频浏览，实现可交互的功能展示，最后利用Unity发布成web网页。

本发明的有益效果是：依据三维扫描点云正确搭建虚拟联合站和工艺流程动画，利用Unity 3D引擎增加互动，直观展示设备内部构造和原理动画，能够快速培训运维人员、使他们能在短时间内掌握现场的操作技能。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

对本发明作进一步的描述：

本发明需要对联合站进行一次数据采集、整理，外业人员携带专业相机和三维激光扫描设备，在油田联合站技术人员的配合下，收集工艺流程CAD图和对联合站内部设备实施进行非接触扫描测量和拍照。再利用3D MAX软件依据扫描的点云进行建模，由于现场有些管线遮挡严重，这种情况下要结合联合站设计CAD和现场管道标识后期对管线进行对行反复校正。模型完成后就是依据油田工艺流程图和管线实际情况制作流程动画，模拟出整个联合站油水气的流程动向。最后使用Unity 3D引擎进行交互仿真的制作，用户可以切换人物行走和高空飞行两个漫游方式，可以对联合站设施进行无死角的查看和追踪某个工艺的走向。

如图1所示，本实施例的步骤如下：

A）使用三维激光扫描仪采集联合站三维点云数据、找相关技术人员索要工艺流程的CAD图纸、利用相机采集现场照片；

B）将采集的点云数据导入到3dmax中，按照1:1的尺寸创建联合站模型。需创建的三维模型具体包括：中控室、输油岗、注水岗、污水岗；

建模完成后结合联合站设计CAD和现场管道标识制作工艺流程运作的三维动画：利用箭头表示流程方向，红黄蓝分别表示油气水介质，制作一个周期的循环动画；

设备内部流程动画的制作需要设备的设计图纸或者相关参考视频，将设备模型进行剖面处理，内部结构按照实际情况进行建模，用线动画表示一个完整工作流程中的介质的移动方向，用颜色表示介质的种类，例如三相分离器中混液用粉红色表示，红黄绿表示油气水用文字注释进出口管道名称，在混液进入三相分离器进行物理分离后，用黄色上浮并从顶部出口离开罐体，红色上浮到另一个舱室并在油出口离开，绿色逐渐在罐体底部出现并从水出口排出；

最后将联合站模型和工艺流程三维动画导出FBX格式，设备内部运行原理动画渲染*.mov格式的视频；

C）在Unity中创建资源文件夹，并分类为模型、工艺流程动画、设备内部流程动画：将在3dmax中制作的联合站模型拖入到模型文件夹，将工艺流程动画导入到工艺流程动画文件夹中，将设备内部流程动画拖入到设备内部流程动画文件夹；

D）在Unity中新建场景，把模型文件放入到场景。添加两个平行灯光作为补光让场景中的光影比较柔和自然。删除场景默认的主相机，新增两个功能相机：行走相机和飞行相机。行走相机可以利用unity自带的角色控制器实现，飞行相机要通过添加脚本实现利用键盘控制相机的升降，并设置好相机的升降范围。然后给模型添加碰撞体，如果没有特殊要求要降低碰撞的复杂程度，可以利用场景中的简单碰撞体或者多面体碰撞；

将工艺流程三维动画拖入到场景中，检查位置是否正确，把工艺流程动画类型设置为Legacy，并把WrapMode设置为Loop，利用Unity GUI制作动画控制图标，给图标添加控制脚本，实现工艺流程动画的分类查看，可以单独查看油水气流程动画。利用Unity GUI制作显示设备内部流程视频展示界面，给视频播放对象添加脚本实现视频的播放暂停。最后发布成web网页。

在本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上事实例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡以本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种关于联合站三维立体展示和工艺流程三维演示的方法，其特征是：包括以下几个步骤：

A）使用三维激光扫描仪采集联合站三维点云数据、绘制工艺流程的CAD图纸、采集现场照片；

B）将采集的点云数据导入到3dmax中，按照1:1的尺寸创建联合站模型，需创建的三维模型具体包括：中控室、输油岗、注水岗、污水岗；建模完成后制作联合站关键设备内部运行原理动画和工艺流程运作的三维动画；

C）在Unity中创建资源文件夹，并分类为模型、工艺流程动画、设备内部流程动画：将在3dmax中制作的联合站模型拖入到模型文件夹，将工艺流程动画导入到工艺流程动画文件夹中，将设备内部流程动画拖入到设备内部流程动画文件夹；

D）在Unity中新建场景，把模型文件放入到场景，并调整好相机和灯光角度和位置；给模型添加碰撞体和脚本，实现行走模式、飞行模式浏览场景和展示工艺流程三维动画的运行效果；利用Unity GUI制作系统界面控制三维场景漫游和设备内部流程动画视频浏览，实现可交互的功能展示，最后利用Unity发布成web网页。