CN109636923A - 基于vr的装配式构件安装可视化演示方法及系统 - Google Patents

基于vr的装配式构件安装可视化演示方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于VR的装配式构件安装可视化演示方法及系统，方法包括以下步骤：分析装配式构件的三维数据与装配流程；制作构件模型；根据装配流程制作VR演示方案；将演示方案植入到VR设备中；根据调用指令调用对应的演示方案，在VR设备中实时展示本方案通过将装配方案存储在VR设备中，用户通过VR设备根据需要调用对应的构件模型和演示方案进行实时演示，用户实时了解装配式构件的安装流程，更加清楚直接的为用户展示装配式构件的装配流程，提高演示效率，同时降低用户学习和理解成本。

Description

基于VR的装配式构件安装可视化演示方法及系统
技术领域
本发明涉及到VR演示领域，特别是涉及到一种基于VR的装配式构件安装可视化演示方法及系统。
背景技术
现有装配式建筑的技术交底通常采用交底书的方式，利用文字与图纸进行装配式建筑的安装演示。现有交底方案的缺点主要是，文字结合图纸的交底方式可能存在文字表述不清，图纸展示困难，以至于读者难以理解或理解不透彻等问题。
VR技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。该项技术包含三个重要特征，分别是沉浸性、交互性和想象性。虚拟现实是一种高端人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。
沉浸性是VR最重要的技术特征，它是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
发明内容
为了解决上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种基于VR的装配式构件安装可视化演示方法及系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于VR的装配式构件安装可视化演示方法，包括以下步骤：
分析装配式构件的三维数据与装配流程；
制作构件模型；
根据装配流程制作VR演示方案；
将演示方案植入到VR设备中；
根据调用指令调用对应的演示方案，在VR设备中实时展示。
进一步地，所述分析装配式构件的三维数据与安装流程步骤，包括
分析并获取装配式构件的三维数据；
分析并获取装配式构件的装配流程和连接数据。
进一步地，所述制作构件模型步骤，包括，
利用建模软件根据装配式构件的三维数据生成对应的构件模型；
进一步地，所述根据装配流程制作VR演示方案步骤，包括，
根据装配流程的装配顺序对构件模型进行命名。
进一步地，所述根据演示动画制作VR演示方案步骤，包括，
设定演示方案的交互场景；
生成与构件模型一一对应的UI图标；
根据构件模型的装配顺序驱动多个独立且连续的子构件进行演示安装；
将UI图标与进行演示安装的子构件一一对应关联，生成演示方案。
进一步地，所述根据调用指令调用对应的演示方案步骤，包括，
通过选定UI图标，调用对应的子演示方案。
本发明还出了一种基于VR的装配式构件安装可视化演示系统，包括：
分析单元，用于分析装配式构件三维数据与装配流程；
第一制作单元，用于制作构件模型；
第二制作单元，用于根据装配流程制作VR演示方案；
植入单元，用于将演示方案植入到VR设备中；
演示单元，用于根据调用指令调用对应的演示方案，在VR设备中实时展示。
进一步地，所述分析单元包括第一分析模块和第二分析模块，所述第一制作单元包括模型生成模块，
所述第一分析模块，用于分析并获取装配式构件的三维数据；
所述第二分析模块，用于分析并获取装配式构件的装配流程和连接数据。
所述模型生成模块，用于利用建模软件根据装配式构件的三维数据生成对应的构件模型。
进一步地，所述第二制作单元包括，
设定模块，用于设定演示方案的交互场景；
图标生成模块，用于生成与构件模型一一对应的UI图标；
分解模块，用于根据构件模型的装配顺序驱动多个独立且连续的子构件的演示安装；
关联模块，将UI图标与进行演示的子构件一一对应关联，生成演示方案。
进一步地，所述演示单元包括调用模块，用于通过选定UI图标，调用对应的子演示方案。
本发明的有益效果是：本方案通过将装配方案存储在VR设备中，用户通过VR设备根据需要调用对应的构件模型和演示方案进行实时演示，用户实时了解装配式构件的安装流程，更加清楚直接的为用户展示装配式构件的装配流程，提高演示效率，同时降低用户学习和理解成本。
附图说明
图1为本发明一种基于VR的装配式构件安装可视化演示方法的方法流程图；
图2为本发明分析装配式构件装配流程步骤的方法流程图；
图3为本发明根据演示动画制作VR演示方案步骤的方法流程图；
图4为本发明根据演示动画制作VR演示方案步骤的方法流程图；
图5本发明一种基于VR的装配式构件安装可视化演示系统的结构框图；
图6本发明分析单元的结构框图；
图7本发明第一制作单元的结构框图；
图8本发明第二制作单元的结构框图。
具体实施方式
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如无特别说明，本文中的“/”代表含义为“或”。
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，VR技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。通过VR技术,可在VR眼镜中，360度全方位的观看装配式构件的安装动画，并且可以制作互动触发安装，如利用手柄或遥控器与装配式构建的VR模型产生互动，在互动中学习装配式构件的安装方法。
沉浸性是VR最重要的技术特征，它是由于人类两眼的视差，使人的大脑能将两眼所得到的细微差别的图像进行融合，从而在大脑中产生有空间感的立体物体视觉。
参照图1-4，提出本发明一具体实施例，一种基于VR的装配式构件安装可视化演示方法，包括以下步骤：
S1、分析装配式构件的三维数据与装配流程。
S2、制作构件模型。
S3、根据装配流程制作VR演示方案。
S4、将演示方案植入到VR设备中。
S5、根据调用指令调用对应的演示方案，在VR设备中实时展示。
对于步骤S1，装配式构件之间会通过一定的连接关系和位置关系进行装配，分析装配式构件装配流程，以获取对应的装配式构件三维数据和装配流程数据，为后续制作演示动画做准备。
现有的装配式构件的技术交底通常采用交底书的方式进行说明，具体利用文字与图纸进行装配式构件的安装演示，其存在的缺点主要是：文字结合图纸的交底方式可能存在文字表述不清，且图纸展示困难，以至于读者难以理解或理解不透彻等问题。
参考图2，步骤S1包括：
S11、分析并获取装配式构件的三维数据。
S12、分析并获取装配式构件的装配流程和连接数据。
对于步骤S11和S12，分析装配式构件得到装配式构件的三维数据，三维数据包括在虚拟坐标系中的坐标值，通过三维数据可以直接还原对应装配式构件，并用于后续演示；分析装配式构件的装配流程和装配式构架之间的连接数据，并将装配流程分解成不同装配动作，便于后续制作VR演示方案。
对于步骤S2，在步骤S1获取到三维数据以及装配流程之后，根据三维数据制作对应的构件模型，并使用不同的构件模型来模拟真实的装配流程，并根据构件模型和装配流程来生成VR演示方案，重现装配式构件的装配过程，可视化的演示过程，可以降低用户对于装配过程的理解难度，同时也可以更加全面的向用户展示装配流程。
参考图3，步骤S2包括：
S21、利用建模软件根据装配式构件的三维数据生成对应的构件模型。
对于步骤S21，利用相关建模软件如Revit或3Dmax制作装配式构件的构件模型，对构件模型按照安装顺序进行正确命名，以方便下一步在引擎中为模型制作交互动画。同时，其他可以制作模型与处理模型的软件均可代替Revit与3Dmax软件，如：navisworks、sketchup、ArchiCAD、AECOsim、CATIA、Rhimoceros、Maya、Blender、SketchUp、Wings 3D、C4D等。
其中，步骤S3具体包括：根据装配流程的装配顺序对构件模型进行命名。
根据装配流程的装配顺序对构件模型进行命名，在用户通过VR设备观看时，可以直接通过构件模型的名称序号，来了解当前的装配步骤，也可以根据构件模型的名称来选择对应序号的步骤来观看对应的演示动画。
对于步骤S3，虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，VR技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。通过VR技术,可在VR眼镜中，360度全方位的观看装配式构件的安装动画，并且可以制作互动触发安装，如利用手柄或遥控器与装配式构建的VR模型产生互动，在互动中学习装配式构件的安装方法。
利用相关VR演示方案制作软件如Unity、Unreal Engine等游戏引擎制作装配式构件装配流程的可视化演示方案，以便于用户通过VR设备调用并实时观看演示，用户实时了解装配式构件的安装流程，更加清楚直接的向用户展示装配式构件的装配流程，提高演示效率，同时降低用户学习和理解成本。
参考图4，步骤S3包括以下步骤：
S31、设定演示方案的交互场景。
S32、生成与构件模型一一对应的UI图标。
S33、根据构件模型的装配顺序驱动多个独立且连续的子构件进行演示安装。
S34、将UI图标与进行演示安装的子构件一一对应关联，生成演示方案。
对于步骤S31，在引擎中先搭建一个场景，如搭建一个房间作为装配式构件的安装展示场景，提供一个具体的演示场景，例如安装展示场景可以设定为室内，室外或体育场，可以根据装配式构件的类型来选定。同时确定演示装配式构件装配过程的目标VR眼镜，事先确定好互动触发的方式，如采用视线、手柄还是语音进行交互触发。
对于步骤S32-S34，根据构件模型生成一一对应的UI图标，通过UI图标可以定位到具体的构件模型，UI图标可以作为调用指令的操作对象，例如通过手柄选择到对应的UI图标时，即代表输入调用该UI图标对应的VR演示方案的调用指令。
VR演示方案是包括组成构件模型的所有子构件的装配过程的总和，包含有不同子构件装配过程，因此可以根据构件模型来驱动多个连续但是独立的子构件进行安装演示。配合上述的UI图标，可以通过UI图标调用对应的子构件来进行安装演示。
举例说明，如某一装配式构件包含有名称为A、B、C和D的四个需要安装的子构件，且A、B、C、D为子构件安装顺序。进入场景后，首先出现A、B、C、D四个子构件的UI图标。先用手柄触碰到A的UI时，在场景中生成A构件，然后用手柄触碰到B的UI图标时，生成并播放B安装到A上的动画，手柄触碰到C的UI图标时，生成并播放C安装到B上的动画，最后手柄触碰到D的UI图标时，生成并播放D安装到C上的动画，此时该装配式构件安装演示完成。
对于步骤S4和S5，在做好演示方案之后，将演示方案植入到VR设备中，用户通过VR设备即可调用对应的演示动画进行实时演示。
其中调用指令可以是通过视线、手柄或者语音等交互方式输出调用指令，调用对应的演示动画进行播放。
步骤S5，具体包括：通过选定UI图标，调用对应的子演示方案。
本方案通过将装配方案存储在VR设备中，用户通过VR设备根据需要调用对应的构件模型和演示方案进行实时演示，用户实时了解装配式构件的安装流程，更加清楚直接的向用户展示装配式构件的装配流程，提高演示效率，同时降低用户学习和理解成本。
参考图5-8，本发明另一实施例还出了一种基于VR的装配式构件安装可视化演示系统，包括：
分析单元10，用于分析装配式构件的三维数据与装配流程。
第一制作单元20，用于制作构件模型。
第二制作单元30，用于根据装配流程制作VR演示方案。
植入单元40，用于将演示方案植入到VR设备中。
演示单元50，用于根据调用指令调用对应的演示方案，在VR设备中实时展示。
对于分析单元10，装配式构件之间会通过一定的连接关系和位置关系进行装配，分析装配式构件装配流程，以获取对应的装配式构件三维数据和装配流程数据，为后续制作演示动画做准备。
参考图6，分析单元10包括第一分析模块11和第二分析模块12。
第一分析模块11，用于分析并获取装配式构件的三维数据。
第二分析模块12，用于分析并获取装配式构件的装配流程和连接数据。
对于第一分析模块11和第二分析模块12，分析装配式构件得到装配式构件的三维数据，三维数据包括在虚拟坐标系中的坐标值，通过三维数据可以直接还原对应装配式构件，并用于后续演示；分析装配式构件的装配流程和装配式构架之间的连接数据，并将装配流程分解成不同装配动作，便于后续制作VR演示方案。
对于第一制作单元20，在分析单元10获取到三维数据以及装配流程之后，根据三维数据制作对应的构件模型，并使用不同的构件模型来模拟真实的装配流程，并根据构件模型和装配流程来生成VR演示方案，重现装配式构件的装配过程，可视化的演示过程，可以降低用户对于装配过程的理解难度，同时也可以更加全面的向用户展示装配流程。
参考图7，第一制作单元20包括模型生成模块21和动画制作模块22。
模型生成模块21，用于利用建模软件根据装配式构件的三维数据生成对应的构件模型。
具体的，利用相关建模软件如Revit或3Dmax制作装配式构件的构件模型，对构件模型按照安装顺序进行正确命名，以方便下一步在引擎中为模型制作交互动画。同时，其他可以制作模型与处理模型的软件均可代替Revit与3Dmax软件，如：navisworks、sketchup、ArchiCAD、AECOsim、CATIA、Rhimoceros、Maya、Blender、SketchUp、Wings 3D、C4D等。
对于第二制作单元30，虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，VR技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。通过VR技术，可在VR眼镜中，360度全方位的观看装配式构件的安装动画，并且可以制作互动触发安装，如利用手柄或遥控器与装配式构建的VR模型产生互动，在互动中学习装配式构件的安装方法。
利用相关VR演示方案制作软件如Unity、Unreal Engine等游戏引擎制作装配式构件装配流程的可视化演示方案，以便于用户通过VR设备调用并实时观看演示，用户实时了解装配式构件的安装流程，更加清楚直接的向用户展示装配式构件的装配流程，提高演示效率，同时降低用户学习和理解成本。
参考图8，第二制作单元30包括：
设定模块31，用于设定演示方案的交互场景。
图标生成模块32，用于生成与构件模型一一对应的UI图标。
分解模块33，用于根据构件模型的装配顺序驱动多个独立且连续的子构件进行演示安装。
关联模块34，将UI图标与进行演示安装的子构件一一对应关联，生成演示方案。
对于设定模块31，在引擎中先搭建一个场景，如搭建一个房间作为装配式构件的安装展示场景，提供一个具体的演示场景，例如安装展示场景可以设定为室内，室外或体育场，可以根据装配式构件的类型来选定。同时确定演示装配式构件装配过程的目标VR眼镜，事先确定好互动触发的方式，如采用视线、手柄还是语音进行交互触发。
对于图标生成模块32，分解模块33和关联模块34，根据构件模型生成一一对应的UI图标，通过UI图标可以定位到具体的构件模型，UI图标可以作为调用指令的操作对象，例如通过手柄选择到对应的UI图标时，即代表输入调用该UI图标对应的VR演示方案的调用指令。
VR演示方案是构件模型的所有子构件的装配过程的总和，包含有不同子构件的装配过程，因此可以根据构件模型来驱动多个连续但是独立的子构件进行安装演示。配合上述的UI图标，可以通过UI图标调用对应的子构件来进行安装演示。
举例说明，如某一装配式构件包含有名称为A、B、C和D四个需要安装的子构件，且A、B、C、D为子构件安装顺序。进入场景后，首先出现A、B、C、D四个子构件的UI图标。先用手柄触碰到A的UI时，在场景中生成A构件，然后用手柄触碰到B的UI图标时，生成并播放B安装到A上的动画，手柄触碰到C的UI图标时，生成并播放C安装到B上的动画，最后手柄触碰到D的UI图标时，生成并播放D安装到C上的动画，此时该装配式构件安装演示完成。
对于植入单元40和演示单元50，在做好演示方案之后，将演示方案植入到VR设备中，用户通过VR设备即可调用对应的演示动画进行实时演示。
其中调用指令可以是通过视线、手柄或者语音等交互方式输出调用指令，调用对应的演示动画进行播放。
其中，演示单元50包括调用模块51，用于通过选定UI图标，调用对应的子演示方案。
本方案通过将装配方案存储在VR设备中，用户通过VR设备根据需要调用对应的构件模型和演示方案进行实时演示，用户实时了解装配式构件的安装流程，更加清楚直接的为用户展示装配式构件的装配流程，提高演示效率，同时降低用户学习和理解成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于VR的装配式构件安装可视化演示方法，其特征在于，包括以下步骤：
分析装配式构件的三维数据与装配流程；
制作构件模型；
根据装配流程制作VR演示方案；
将演示方案植入到VR设备中；
根据调用指令调用对应的演示方案，在VR设备中实时展示。
2.如权利要求1所述的基于VR的装配式构件安装可视化演示方法，其特征在于，所述分析装配式构件的三维数据与安装流程步骤，包括
分析并获取装配式构件的三维数据；
分析并获取装配式构件的装配流程和连接数据。
3.如权利要求2所述的基于VR的装配式构件安装可视化演示方法，其特征在于，所述制作构件模型步骤，包括，
利用建模软件根据装配式构件的三维数据生成对应的构件模型。
4.如权利要求3所述的基于VR的装配式构件安装可视化演示方法，其特征在于，所述根据装配流程制作VR演示方案步骤，包括，
根据装配流程的装配顺序对构件模型进行命名。
5.如权利要求3所述的基于VR的装配式构件安装可视化演示方法，其特征在于，所述根据演示动画制作VR演示方案步骤，包括，
设定演示方案的交互场景；
生成与构件模型一一对应的UI图标；
根据构件模型的装配顺序驱动多个独立且连续的子构件进行演示安装；
将UI图标与进行演示安装的子构件一一对应关联，生成演示方案。
6.如权利要求5所述的基于VR的装配式构件安装可视化演示方法，其特征在于，所述根据调用指令调用对应的演示方案步骤，包括，
通过选定UI图标，调用对应的子演示方案。
7.一种基于VR的装配式构件安装可视化演示系统，其特征在于，包括：
分析单元，用于分析装配式构件的三维数据与装配流程；
第一制作单元，用于制作构件模型；
第二制作单元，用于根据装配流程制作VR演示方案；
植入单元，用于将演示方案植入到VR设备中；
演示单元，用于根据调用指令调用对应的演示方案，在VR设备中实时展示。
8.如权利要求7所述的基于VR的装配式构件安装可视化演示系统，其特征在于，所述分析单元包括第一分析模块和第二分析模块，所述第一制作单元包括模型生成模块，
所述第一分析模块，用于分析并获取装配式构件的三维数据；
所述第二分析模块，用于分析并获取装配式构件的装配流程和连接数据。
所述模型生成模块，用于利用建模软件根据装配式构件的三维数据生成对应的构件模型。
9.如权利要求8所述的基于VR的装配式构件安装可视化演示系统，其特征在于，所述第二制作单元包括，
设定模块，用于设定演示方案的交互场景；
图标生成模块，用于生成与构件模型一一对应的UI图标；
分解模块，用于根据构件模型的装配顺序驱动多个独立且连续的子构件进行演示安装；
关联模块，将UI图标与进行演示的子构件一一对应关联，生成演示方案。
10.如权利要求9所述的基于VR的装配式构件安装可视化演示系统，其特征在于，所述演示单元包括调用模块，用于通过选定UI图标，调用对应的子演示方案。
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