CN106569595A - 基于vr和bim的虚拟工程体验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于VR和BIM的虚拟工程体验方法及装置，其中装置包括VR设备和操作手柄，BIM模型场景建立单元，场景视角信号转化单元，最终视角模型建立单元和最终视角模型信号输出单元。本发明利用BIM技术建立工程模型，结合VR设备实现动态漫游，可以在虚拟中对整个工程的实施以及各种场景进行模拟，从而使体验者可以身临其境地体验各种场景，在其中可有效的发现工程实施过程中不可预见的问题，便于提前解决，减少工程变更，使工程投资可控；另外，可以减少工程施工过程中的浪费，节约材料，提高效率，满足绿色施工的理念。

Description

基于VR和BIM的虚拟工程体验方法及装置

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种基于VR和BIM的虚拟工程体验方法及装置。

背景技术

在隧道、高楼等工程建设施工前和过程中，经常需要对工程的建设施工效果进行评估或优化、火灾逃生或坠落等安全事故的演练等，同时还需要对施工者进行一些工法的学习培训。现有技术条件下，只能进行纸上谈兵式的演练或评估，无法使参加者有身临其境之感，因而难以对工程的建设施工提出有价值的优化方案，难以发现工程实施过程中的一些不可预见的问题，难以有效减少工程的变更。此外，以工法学习为例，现有传统作为一般是通过建立实物工程来进行工法教学，既浪费施工材料，又无法使每位工人亲自操作，学习效率低下，学习效果较差。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的技术目的在于提供一种基于VR和BIM的虚拟工程体验方法及装置，利用BIM技术建立工程模型，结合VR设备实现动态漫游，使体验者可以身临其境地体验各种场景中的模拟。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于VR和BIM的虚拟工程体验方法，包括以下步骤：

步骤A.建立虚拟工程的BIM模型文件；

步骤B.读取BIM模型文件，运用BIM模型建立场景；

步骤C.读取通信信号，将所述通信信号转化为场景视角信号；

步骤D.接合BIM模型建立的场景和场景视角信号建立最终视角模型；

步骤E.将最终视角模型信号输出至VR设备中供体验者观看。

进一步地，所述步骤B中，运用BIM模型建立场景具体包括运用BIM模型建立空间坐标系及路线规划。

进一步地，所述步骤C中，所述通信信号包括体验者头部的转动信号和手部的移动信号，所述头部的转动信号通过VR设备传输，所述手部的移动信号通过操作手柄传输。

进一步地，所述步骤C进一步包括：

步骤C1.读取VR设备传输的头部转动信号，解析为方位信号参数；

步骤C2.读取操作手柄传输的手部移动信号，解析为移动信号参数，并设定平均移动速度，所述移动信号参数包括前进信号参数和退后信号参数。

进一步地，所述步骤D进一步包括：

步骤D1.建立模型视角；

步骤D2.利用方位信号参数调整模型的显示视角；

步骤D3.获取前进信号参数和退后信号参数，根据所述前进信号参数和退后信号参数对模型视角进行平移操作；

步骤D4.将模型视角与BIM模型建立的场景结合形成最终视角模型。

进一步地，所述虚拟工程的BIM模型文件包括场景漫游模型文件、火灾逃生模拟模型文件、安全事故模拟模型文件、工法学习模拟模型文件和施工场景模型文件。

以隧道工程为例，本发明可以模拟隧道内开车的光线、速度、转弯效果，实现体验者场景漫游，体验者可以通过VR设备清楚的观察到隧道内每一个构件以及每个构件的详细参数，可以随意进出隧道内部、上下楼等，从而为参建者提供各种解决方案，并不断优化方案，真正从运营角度把控方案的准确性；还可进行隧道火灾逃生演练，可通本发明模拟逃生路线、灭火方案，用以测试消防方案是否满足火灾逃生要求；如进行安全事故模拟，可用于现场安全措施的加强、提高工人及管理者安全管理的意识、判定安全措施是否到位；进行工法学习，可通过本发明实现操作者真实的进行工法操作，相当于操作者实际操作了一遍，便于操作者记忆，无需实际耗费建筑材料搭建；施工场景的模拟，比如大临布置、现场施工场景布置模拟、大型机械进场模拟等等，都可以通过本发明技术实现方案决策。

本发明还公开了一种基于VR和BIM的虚拟工程体验装置，包括VR设备和操作手柄，还包括：

BIM模型场景建立单元，用于读取BIM模型文件，运用BIM模型建立场景；

场景视角信号转化单元，用于读取通信信号，将所述通信信号转化为场景视角信号；

最终视角模型建立单元，用于接合BIM模型建立的场景和场景视角信号建立最终视角模型；

最终视角模型信号输出单元，用于将最终视角模型信号输出至VR设备中供体验者观看。

进一步地，所述BIM模型场景建立单元包括空间坐标系建立模块和路线规划模块。

进一步地，所述通信信号包括体验者头部的转动信号和手部的移动信号，所述头部的转动信号通过VR设备传输，所述手部的移动信号通过操作手柄传输；所述场景视角信号转化单元包括：

方位信号参数解析模块，用于读取VR设备传输的头部转动信号，解析为方位信号参数；

移动信号参数解析模块，用于读取操作手柄传输的手部移动信号，解析为移动信号参数，并设定平均移动速度，所述移动信号参数包括前进信号参数和退后信号参数。

进一步地，所述最终视角模型建立单元包括：

模型视角建立模块，用于建立模型视角；

模型视角调整模块，用于利用方位信号参数调整模型的显示视角；

模型视角平移模块，用于获取前进信号参数和退后信号参数，根据所述前进信号参数和退后信号参数对模型视角进行平移操作；

最终视角模型合成模块，用于将模型视角与BIM模型建立的场景结合形成最终视角模型。

本发明的有益效果：

本发明由于采用了上述方法，可以在虚拟中对整个工程的实施以及各种场景进行模拟，可有效的发现工程实施过程中不可预见的问题，便于提前解决，减少工程变更，使工程投资可控；另外，可以减少工程施工过程中的浪费，节约材料，提高效率，满足绿色施工的理念。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明方法的流程框图。

图2为本发明装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一具体实施例，一种基于VR和BIM的虚拟工程体验方法，包括以下步骤：

S1建立虚拟工程的BIM模型文件；

S2读取BIM模型文件，运用BIM模型建立场景；步骤S2中，运用BIM模型建立场景具体包括步骤S21运用BIM模型建立空间坐标系及路线规划。

S3(图未示出)读取通信信号，将通信信号转化为场景视角信号；步骤S3中，通信信号包括体验者头部的转动信号和手部的移动信号，头部的转动信号通过VR设备传输，手部的移动信号通过操作手柄传输。步骤S3进一步包括：S31.读取VR设备传输的头部转动信号，解析为方位信号参数；S32.读取操作手柄传输的手部移动信号，解析为移动信号参数，并设定平均移动速度，移动信号参数包括前进信号参数和退后信号参数。

S4(图未示出)接合BIM模型建立的场景和场景视角信号建立最终视角模型；步骤S4进一步包括：S41.建立模型视角；S42.利用方位信号参数调整模型的显示视角；S43.获取前进信号参数和退后信号参数，根据前进信号参数和退后信号参数对模型视角进行平移操作；S44.将模型视角与BIM模型建立的场景结合形成最终视角模型。

S5.将最终视角模型信号输出至VR设备中供体验者观看。

虚拟工程的BIM模型文件包括场景漫游模型文件、火灾逃生模拟模型文件、安全事故模拟模型文件、工法学习模拟模型文件和施工场景模型文件。

以隧道工程为例，本发明可以模拟隧道内开车的光线、速度、转弯效果，实现体验者场景漫游，体验者可以通过VR设备清楚的观察到隧道内每一个构件以及每个构件的详细参数，可以随意进出隧道内部、上下楼等，从而为参建者提供各种解决方案，并不断优化方案，真正从运营角度把控方案的准确性；还可进行隧道火灾逃生演练，可通本发明模拟逃生路线、灭火方案，用以测试消防方案是否满足火灾逃生要求；如进行安全事故模拟，可用于现场安全措施的加强、提高工人及管理者安全管理的意识、判定安全措施是否到位；进行工法学习，可通过本发明实现操作者真实的进行工法操作，相当于操作者实际操作了一遍，便于操作者记忆，无需实际耗费建筑材料搭建；施工场景的模拟，比如大临布置、现场施工场景布置模拟、大型机械进场模拟等等，都可以通过本发明技术实现方案决策。

如图2所示，本发明还公开了一种基于VR和BIM的虚拟工程体验装置，包括VR设备1和操作手柄2，还包括：

BIM模型场景建立单元3，用于读取BIM模型文件，运用BIM模型建立场景；BIM模型场景建立单元3包括空间坐标系建立模块31和路线规划模块32。

场景视角信号转化单元4，用于读取通信信号，将通信信号转化为场景视角信号；通信信号包括体验者头部的转动信号和手部的移动信号，头部的转动信号通过VR设备1传输，手部的移动信号通过操作手柄2传输。场景视角信号转化单元4包括：方位信号参数解析模块41，用于读取VR设备传输的头部转动信号，解析为方位信号参数；移动信号参数解析模块42，用于读取操作手柄传输的手部移动信号，解析为移动信号参数，并设定平均移动速度，移动信号参数包括前进信号参数和退后信号参数。

最终视角模型建立单元5，用于接合BIM模型建立的场景和场景视角信号建立最终视角模型；最终视角模型建立单元5包括：模型视角建立模块51，用于建立模型视角；模型视角调整模块52，用于利用方位信号参数调整模型的显示视角；模型视角平移模块53，用于获取前进信号参数和退后信号参数，根据前进信号参数和退后信号参数对模型视角进行平移操作；最终视角模型合成模块54，用于将模型视角与BIM模型建立的场景结合形成最终视角模型。

最终视角模型信号输出单元6，用于将最终视角模型信号输出至VR设备中供体验者观看。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于VR和BIM的虚拟工程体验方法，包括以下步骤：

步骤A.建立虚拟工程的BIM模型文件；

步骤B.读取BIM模型文件，运用BIM模型建立场景；

步骤C.读取通信信号，将所述通信信号转化为场景视角信号；

步骤D.接合BIM模型建立的场景和场景视角信号建立最终视角模型；

步骤E.将最终视角模型信号输出至VR设备中供体验者观看。

2.根据权利要求1所述的基于VR和BIM的虚拟工程体验方法，其特征在于，所述步骤B中，运用BIM模型建立场景具体包括运用BIM模型建立空间坐标系及路线规划。

3.根据权利要求2所述的基于VR和BIM的虚拟工程体验方法，其特征在于，所述步骤C中，所述通信信号包括体验者头部的转动信号和手部的移动信号，所述头部的转动信号通过VR设备传输，所述手部的移动信号通过操作手柄传输。

4.根据权利要求3所述的基于VR和BIM的虚拟工程体验方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括：

步骤C1.读取VR设备传输的头部转动信号，解析为方位信号参数；

步骤C2.读取操作手柄传输的手部移动信号，解析为移动信号参数，并设定平均移动速度，所述移动信号参数包括前进信号参数和退后信号参数。

5.根据权利要求4所述的基于VR和BIM的虚拟工程体验方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括：

步骤D1.建立模型视角；

步骤D2.利用方位信号参数调整模型的显示视角；

步骤D3.获取前进信号参数和退后信号参数，根据所述前进信号参数和退后信号参数对模型视角进行平移操作；

步骤D4.将模型视角与BIM模型建立的场景结合形成最终视角模型。

6.根据权利要求1-5任一所述的基于VR和BIM的虚拟工程体验方法，其特征在于，所述虚拟工程的BIM模型文件包括场景漫游模型文件、火灾逃生模拟模型文件、安全事故模拟模型文件、工法学习模拟模型文件和施工场景模型文件。

7.一种基于VR和BIM的虚拟工程体验装置，包括VR设备和操作手柄，其特征在于，还包括：

BIM模型场景建立单元，用于读取BIM模型文件，运用BIM模型建立场景；

场景视角信号转化单元，用于读取通信信号，将所述通信信号转化为场景视角信号；

最终视角模型建立单元，用于接合BIM模型建立的场景和场景视角信号建立最终视角模型；

最终视角模型信号输出单元，用于将最终视角模型信号输出至VR设备中供体验者观看。

8.根据权利要求7所述的基于VR和BIM的虚拟工程体验装置，其特征在于，所述BIM模型场景建立单元包括空间坐标系建立模块和路线规划模块。

9.根据权利要求8所述的基于VR和BIM的虚拟工程体验装置，其特征在于，所述通信信号包括体验者头部的转动信号和手部的移动信号，所述头部的转动信号通过VR设备传输，所述手部的移动信号通过操作手柄传输；所述场景视角信号转化单元包括：

方位信号参数解析模块，用于读取VR设备传输的头部转动信号，解析为方位信号参数；

移动信号参数解析模块，用于读取操作手柄传输的手部移动信号，解析为移动信号参数，并设定平均移动速度，所述移动信号参数包括前进信号参数和退后信号参数。

10.根据权利要求9所述的基于VR和BIM的虚拟工程体验装置，其特征在于，所述最终视角模型建立单元包括：

模型视角建立模块，用于建立模型视角；

模型视角调整模块，用于利用方位信号参数调整模型的显示视角；

模型视角平移模块，用于获取前进信号参数和退后信号参数，根据所述前进信号参数和退后信号参数对模型视角进行平移操作；

最终视角模型合成模块，用于将模型视角与BIM模型建立的场景结合形成最终视角模型。