CN109739477A - 基于Unity3d和VR设备的手动触碰模拟设备拆解系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于Unity3d和VR设备的手动触碰模拟设备拆解系统及手动触碰模拟设备拆解方法。所述手动触碰模拟设备拆解系统包括：数据采集模块：用于采集要模拟的设备的各零件模型的真实数据；模型构建模块：用于构建所述设备中的可以手动触碰拆下的零件模型，并设定该零件模型的可移动范围；拆卸顺序设置模块：用于设置所述零件模型的拆卸顺序；动作反馈调用模块：用于获取调用VR设备的VR手柄的动作反馈；数据传输模块：用于在VR设备与客户端之间传输所述零件模型的位置信息、VR手柄的动作信息。
Description
技术领域
本发明涉及工业设备虚拟拆装技术领域，具体涉及使用Unity3d和VR设备的模拟设备的拆解。
背景技术
VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。VR主要理由计算机生成一种模拟环境，通过各种传感设备使用户进入这个环境，实现该环境直接交换的技术。由于VR技术解决了许多工业上的技术问题并且不需要实际的装置、设备，节约了成本，并且不受环境的限制，在许多领域受到青睐。例如，设备昂贵且精细，员工的不当操作容易引用设备的损毁的如电厂等的大型设备等的拆装培训，通过使用VR技术能够实现与实际的设备拆装完全相同的环境，达到降低培训成本、提高培训效率的作用；
目前，在使用Unity3d软件开发VR虚拟现实产品时，需要结合VR眼镜以及VR手柄来确保更好的体验，VR设备便是常用的一种VR设备。但是Unity3d软件没有直接提供其和VR设备的结合方法。因此，在现阶段，开发者只能自行编写代码调用SDK提供的接口，再分别编写功能。但是开发者自行编写代码来调用SDK提供的接口的方法需要进行反复的测试，严重增加所需要的人工成本和时间成本，生产率低。
虽然也有一些涉及调用SDK提供的接口的编码的公开，但是这样的公开其中仅仅涉及非常简单的案例，甚至难以满足实际工业生产中的基本要求，在需要开发稍微复杂的VR产品时便需要继续编写代码，仍然会花费大量人工和时间成本。
使用Unity3d软件结合VR设备开发VR产品是现在常用的VR开发方式，但是现有技术中还没有将HTC VIVE的SDK文件和Unity3d的结合的实例，开发者在实际的开发过程中必须调用底层代码才能完成一些简单功能，使用不方便，工作效率也不高。
发明内容
为了给开发者提供便利，提高工作效率，为开发者提供接口，直接获取VR设备的手柄触碰事件，从而添加想要的功能，本发明人等进行了深入研究发现，通过采用本发明的基于Unity3d结合VR设备的手动触碰模拟设备拆解方法，为开发者提供接口，开发者不必从调用底层代码就可以完成直接获取VR设备的手柄触碰事件，从而完成了本发明。
本发明包括下述技术方案：
一方面，本发明提供一种基于Unity3d和VR设备的手动触碰模拟设备拆解系统，其包括：
数据采集模块：用于采集要模拟的设备的各零件模型的真实数据；
模型构建模块：用于构建所述设备中的可以手动触碰拆下的零件模型，并设定该零件模型的可移动范围；
拆卸顺序设置模块：用于设置所述零件模型的拆卸顺序；
动作反馈调用模块：用于获取调用VR设备的VR手柄的动作反馈；
数据传输模块：用于在VR设备与客户端之间传输所述零件模型的位置信息、VR手柄的动作信息。
另一方面，本发明提供一种基于Unity3d和VR设备的模拟设备拆解的方法，其包括下述步骤：
数据采集步骤：采集要模拟的设备的各零件模型的真实数据；
模型构建步骤，采用Unity3d构建可以手动触碰拆下的零件模型，并设定该零件模型的可移动范围；
拆卸顺序设置步骤：设置所述零件模型的拆卸顺序。
动作反馈调用步骤：设置获取调用VR设备的VR手柄的动作反馈的接口备用；
数据传输步骤：在VR设备与客户端之间传输所述零件模型的位置信息、VR手柄的动作信息。
本发明的基于Unity3d和VR设备的模拟设备拆解系统具有下述的技术效果：
使用方便，把技术方案的文件导入Unity3d项目中，即可实现通过VR手柄手动拆解设备的功能。
支持扩展，技术方案提供了诸多技术接口，当现有的功能不满足时，开发者可以自行编写代码调用这些接口，来完成新功能。
应用广泛，本技术方案实现的技术案例，具有很强的代表性。不仅仅是实现了通过VR手柄对虚拟物体的抓取功能，而且是模拟了在工业领域中，对一台工业设备的完全拆解教学，这套解决方案，可以应用在多个VR产品中。
附图说明
图1为本发明的一个实施方式的模拟设备拆解方法的流程图；
图2为本发明的一个实施方式的模拟设备拆解系统的VR视觉效果截图；
图3为本发明的一个实施方式的模拟设备拆解系统的实际使用图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在本发明中，术语“Unity3d”是指，基于Unity三维引擎平台开发的软件。Unity是由Unity Technologies公司开发的能够让使用者基于该软件来将各自物品等可视化的综合开发引擎。
在本发明中，术语“VR设备”是由HTC与Valve联合开发的VR头显(虚拟现实头戴式显示器)产品。
本发明的基于Unity3d和VR设备的手动触碰模拟设备拆解系统包括：数据采集模块：用于采集要模拟的设备的各零件模型的真实数据；模型构建模块：用于构建所述设备中的可以手动触碰拆下的零件模型，并设定该零件模型的可移动范围；拆卸顺序设置模块：用于设置所述零件模型的拆卸顺序；动作反馈调用模块：用于获取调用VR设备的VR手柄的动作反馈；数据传输模块：用于在VR设备与客户端之间传输所述零件模型的位置信息、VR手柄的动作信息。
本发明的手动触碰模拟设备拆解系统具备与前述的数据采集模块以及前述的拆卸顺序设置模板中获得的数据连接的接口。
下面结合图1说明本发明的基于Unity3d和VR设备的模拟设备拆解系统的具体工作流程。首先，通过本发明的模拟设备拆解系统的数据采集模块采集出能手动触碰拆下的各个零件模型的数据，以及该零件模型的可移动范围的信息。所述的“数据”是指，零件模型在设备整体中所处的位置、外形、以及各个零件模型之间的连接关系等数据。例如，对于一个能够拆卸的螺丝帽，通过本发明的数据采集模块采集它的形状、大小以及能够脱离螺丝的接触从而自由移动所需要移动的距离等数据。
然后，利用拆卸顺序设置模块设置各个零件模型的拆卸顺序。对于一部分设备来说，其中的有一些零件的拆卸是有顺序的，例如，某一零件A能够卸下的条件是与其连接的另一零件B先被卸下。在这样的条件下，零件A的卸下的时机需要在零件B被卸下之后。因此，本发明的模拟设备拆解系统通过拆卸顺序设置模块按照设备实际操作中要求的顺序设定各个可拆卸零件模型的拆卸顺序。
本发明的基于Unity3d和VR设备的模拟设备拆解系统中，优选的是，具备与前述的数据采集模块以及前述的拆卸顺序设置模板中获得的数据连接的接口，使用者可以通过Excel表格等文件形式把这些内容编辑好，程序会自动读取出来。做好这些前置工作之后，便可以开始三维的工作了。
接着，通过动作调用反馈模块获取调用VR手柄的一系列动作反馈，如触摸、点击、滑动等。优选的是，将前述的动作反馈功能做好接口，方便调用。进一步，本发明优选的是，在前述基础上，把VR手柄的虚拟模型做了可修改功能，可以满足不同条件下的使用。例如在设备拆解时，手柄的模型就变成了工人手臂的外观。
然后，使用者用VR手柄当做自己的手臂，通过触碰每个零部件，将其拿住，拆下。这时，程序会根据之前编辑好的零件的拆下顺序判断是否可以拆下，以及零件的移动范围的设置来真实反映出该零件的拆卸方式。此时，如果松开手柄按钮(也就是在虚拟现实中松开手)，如果该零件仍是未拆卸状态，那它会停留在原地，如果已经将零件彻底拆下，那么它将会受重力原因落地。
具体地，在用VR手柄触碰、抓取零件后，判断模型是否属于安装状态，如果判断模型处于安装状态，则可以在之前的数据采集步骤中获取的允许移动的范围内移动，从而将零件成功拆卸下来。成功拆下之后，使用者也可以暂时不放手，将零部件抓在手中仔细观察，观看零件模型的细节。如果判断模型未处于安装状态，则可以将该模型抓取后使模型随VR手柄自由移动。
前述的触碰、抓取零件以及移动零件的动作可以对设备的各个零件模型重复进行，直到将整个设备的零件全部拆解下来，从而完成拆机工作。
图2示出了本发明的模拟设备拆解系统的VR视觉效果截图。图3为本发明的模拟设备拆解系统的实际使用图。从图2可以看出，通过使用本发明的模拟设备拆解系统，能够不需要实际配置昂贵的设备就能够模拟设备拆解的实际情况，高效率地完成教学培训等。
本发明的模拟设备拆解系统还提供了多种模式来配合教学体验的工作，可以进行：自动演示、讲解模式、考试模型、评分等智能化的工作，满足使用者在不同需求下的使用，丰富体验。
本技术方案，应用在了发电企业的VR培训平台上，将需要学习拆解的设备，显示在虚拟现实中，通过VR手柄来操作，实现了设备的拆解教学，体验良好，方式新颖，加深印象。
发电企业的培训是很重要的一项工作，要保证新员工的技术学习和生产安全，因此有一个良好的培训平台是很重要的。VR培训平台可以很好地完成培训任务，将本技术方案应用在培训平台之后，完成整套虚拟现实的培训，对于发电企业具有很重要的意义，特别是对于员工很难接触到的设备，或者有一定危险性的设备的培训，意义就更加明显。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
Claims (4)
1.一种基于Unity3d和VR设备的手动触碰模拟设备拆解系统，其包括：
数据采集模块：用于采集要模拟的设备的各零件模型的真实数据；
模型构建模块：用于构建所述设备中的可以手动触碰拆下的零件模型，并设定该零件模型的可移动范围；
拆卸顺序设置模块：用于设置所述零件模型的拆卸顺序；
动作反馈调用模块：用于获取调用VR设备的VR手柄的动作反馈；
数据传输模块：用于在VR设备与客户端之间传输所述零件模型的位置信息、VR手柄的动作信息。
2.根据权利要求1中所述的基于Unity3d和VR设备的手动触碰模拟设备拆解系统，其特征在于，其具备与前述的数据采集模块以及前述的拆卸顺序设置模板中获得的数据连接的接口。
3.一种基于Unity3d和VR设备的手动触碰模拟设备拆解方法，其使用权利要求1或2所述的基于Unity3d和VR设备的手动触碰模拟设备拆解系统，其包括下述步骤：
数据采集步骤：利用所述数据采集模块采集要模拟的设备的各零件模型的真实数据；
模型构建步骤，利用所述模型构建模块采用Unity3d构建可以手动触碰拆下的零件模型，并设定该零件模型的可移动范围；
拆卸顺序设置步骤：利用所述拆卸顺序设置模块所述零件模型的拆卸顺序。
动作反馈调用接口设置步骤：利用所述动作反馈调用模块设置获取调用VR设备的VR手柄的动作反馈的接口备用。
4.根据权利要求3所述的基于Unity3d和VR设备的模拟设备拆解的方法，其中，所述动作包括触摸、点击、滑动。
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|---|---|---|---|---|
| CN114758557A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-07-15 | 徐州九鼎机电总厂 | 一种沉浸式特种车辆驾驶综合训练模拟系统 |
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