CN110058852A - 一种vr产品可视化开发系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种VR产品可视化开发系统及方法，包括零件生产系统：生产虚拟的通用零件，所述零件具有标准的输入和输出，输入通过可视化逻辑编辑器转化为输出；设备关系数据流系统：将零件间的输入、输出数据进行关联；物理系统：模拟底层物理并根据零件的底层物理对其运动状态进行渲染，所述底层物理包括零件的物理属性和物理表现。采用本系统不需要经验丰富的编程人员介入，对专业性要求低，成本下降，只需要具备较强逻辑的普通人员，即可通过可视化编辑对零件进行生产，缩短开发周期。

Description

一种VR产品可视化开发系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟仿真领域，具体涉及一种VR产品可视化开发系统及方法。

背景技术

虚拟仿真即模拟技术或VR，就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。在虚拟仿真过程中，会涉及到大量设备的模拟，现有制作虚拟设备的方法主要是通过编写代码实现，设备的制作往往牵涉到设备模型的制作、功能设备的编程和各种调试工作，并且设备间各种零件缺乏通用性，一旦牵涉到大批量的内容制作，往往需要调动大量具有编程经验人员进行功能编写，并且缺乏通用性；始终需要编程人员接入，只能复用设备，生产的仿真设备缺乏物理属性，同时无法并行生产。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种VR产品可视化开发系统及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种VR产品可视化开发系统及方法，包括：

零件生产系统：生产虚拟的通用零件，所述零件具有标准的输入和输出，输入通过可视化逻辑编辑器转化为输出；

设备关系数据流系统：将零件间的输入、输出数据进行关联；

物理系统：模拟底层物理并根据零件的底层物理对其运动状态进行渲染，所述底层物理包括零件的物理属性和物理表现。

本方案的虚拟仿真系统其包括3大部分，所有零件基于现实零件输入输出进行模拟，组装的设备具备物理属性，更加仿真化；通过对零件进行模拟，可以进行大规模复用，以后的同样功能零件只需要更换外形，不需要经验丰富的编程人员介入，对专业性要求低，成本下降，只需要具备较强逻辑的普通人员，即可通过可视化编辑对零件进行生产。以前单个仿真设备的开发至少需要3-4天，采用该系统，可大大提高开发效率，在降低成本的同时可将开发时间缩短至1天。

作为优选，所述逻辑编辑器包括：

含有利用代码封装的逻辑模块、功能模块的数据库；

对数据库中逻辑模块、功能模块进行管理的数据库管理模块；

利用连线实现逻辑模块和/或功能模块输入输出连接以生产通用零件的零件编辑模块；

将数据库中逻辑模块、功能模块信息导入零件编辑模块的信息导入模块；

对生产完成的通用零件进行封装输出的封装模块。

一种虚拟仿真方法，包括以下步骤：

A、采用图形化编辑的方式对逻辑模块、功能模块的代码进行封装，图形化的逻辑模块、功能模块具有输入和/或输出端口；

B、调用逻辑模块和/或功能模块完成零件的搭建，所述零件具有标准的输入输出；

C、调用设备所需零件，完成零件间的输入、输出数据关联；

D、根据设备零件的物理属性和物理表现对其运行状况进行渲染。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、采用本发明的方法和系统不需要经验丰富的编程人员介入，对专业性要求低，成本下降，只需要具备较强逻辑的普通人员，即可通过可视化编辑对零件进行生产并完成设备搭建，缩短开发周期。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明零件生产系统中电机的原理图。

图2为本发明零件生产系统中风扇的原理图。

图3为本发明实施例1中的数据关系图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种VR产品可视化开发系统及方法，包括物理系统、零件生产系统、设备关系数据流系统。

零件即与现实中零件的概念一致，虚拟仿真的设备制作，不需要精确到每个电路的设计与机械结构的设计都与现实一致，而是需要保证设备本身的视觉、操纵表现与现实一致，即通过零件生产系统完成该零件的逻辑状态与表现的描述。零件生产系统生产上述虚拟的通用零件，其包括设备编辑器。零件具有通用性且具有标准的输入输出，例如图1所示的风扇的电机，该电机在零件生产系统中定义输入为电流值、输出为转速，其可通过内部逻辑进行数字处理，譬如如图2所示的风扇，该风扇在零件生产系统中定义输入为转速、输出为风力，通过内部的逻辑进行转化；零件内，使用者通过可视化逻辑编辑器将输入值按照特定逻辑转化为输出值，单个零件只关注自身表现，通过输出数据流的方式影响其他零件。具体的，逻辑编辑器包括数据库、数据库管理模块、零件编辑模块、信息导入模块和封装模块。逻辑模块、功能模块分别采用图形化编辑的方式对各自代码进行封装，数据库存储上述逻辑模块、功能模块的信息；数据库管理模块分别对上述信息进行管理；零件编辑模块为可视化结构，信息导入模块将数据库中逻辑模块、功能模块信息导入零件编辑模块中，操作人员便可在零件编辑模块的可视化窗口中操作，利用连线实现逻辑模块和/或功能模块输入输出连接以完成通用零件的生产；封装模块对生产完成的通用零件进行封装输出，以便于设备关系数据流系统对零件的调用。通过该系统可提供完善的图形化工具，不再需要人员进行代码的编写，而是通过类似于流程图的方式进行线路的连接，至于流程图，大部分人都会，只要有基本的逻辑思维，加上对工具的熟悉，即可进行设备的编写，而不是需要专业的技术人员。

逻辑模块、功能模块构成单一节点，逻辑编辑器通过节点的方式定义基本处理单元，譬如旋转节点，将如何旋转的具体代码封装成了一个可视化的节点，上层人员不需要知道我是怎么旋转的，我到底是用四元素或者用欧拉角，使用者只需要编辑旋转、以多快的速度旋转，即发布一条指令即可。零件生产系统还包括用于调试输入值与输出值的调试器，可以输入预定数值测试输出，通过，在运行过程中，可以实时查看数据流向。

设备关系数据流系统通过导入上述封装好的零件，将零件间的输入输出数据进行关联，最后可形成一个数据关系图，用于表示对应零件直接数据的一种传输关系，如图3所示。该系统也具有可视化编辑窗口，便于对零件之间输入输出关系进行关联操作。设备关系数据流系统包括零件数据库、信息管理模块、设备编辑模块、零件信息导入模块。零件数据库用于存储有封装后的零件信息；信息管理模块对零件数据库中信息进行管理；设备编辑模块为可视化结构，对可视化结构中零件间输入、输出进行关联；零件信息导入模块将零件数据库中零件导入设备编辑器中。本方案对零件的逻辑模块、功能模块利用代码进行编写并封装为可视化编辑节点，通过零件的组装构成设备，相比于现有对整个设备进行功能代码编写的方式，其效率高且易于虚拟仿真设备的搭建。

物理系统用于模拟底层物理，主要提供仿真的物理反馈，即通过质量、速度、摩擦力等模拟经典力学中的运动反馈，此系统与业务逻辑无关，是属于物体的固有属性。物理系统本身即为牛顿经典力学的模拟，目前可借助市面上的开源物理引擎PhysX进行实现，即通过定义的物理属性计算与其他物体发生的力的传递与转换。物理系统可以模拟零件的物理属性，譬如零件的摩擦力、阻力等物理属性；也可以对物理表现进行模拟，譬如碰撞、反弹、加减速、重力掉落等物理表现，使其可以产生逼真的物理反馈；并根据零件的底层物理对其运动状态进行渲染以实现逼真的虚拟仿真。

传统设备制作离不开编程人员的参与，其代价高昂，同时，制作的设备基于功能而非基于现实，不同的需求可能需要对该虚拟设备进行反复的功能编写。本方案的虚拟仿真系统对虚拟设备定义接口，通过模块化设计使由编程人员进行的功能编写转换为可视化逻辑线路连接，减小仿真难度。本方案的虚拟仿真系统可更加直观的进行虚拟设备的生产制作，提高模拟设备的制作效率，降低内容生产难度，通过模块化的设计，为虚拟设备定义各种标准接口的零件，并且零件具有通用性，可以被其他设备进行采用，同时，将由编程人员进行的功能编写转换为可视化逻辑线路连接，让不会编码的人员也可以按照需求进行仿真设备的制作。物体在虚拟世界中本身具备形状、质量以及表面物理属性，物理属性借助底层物理系统，通过力学模拟，针对不同物体进行响应的碰撞以及运动反馈，同时借助物理引擎，为零件定制标准的物理输出属性，让本技术生产的虚拟设备可以与环境发生随机性互动。

实施例2

基于上述实施例1的系统，本实施例公开一种虚拟仿真方法，包括以下步骤：

A、采用图形化编辑的方式对逻辑模块、功能模块的代码进行封装，图形化的逻辑模块、功能模块具有输入和/或输出端口；

B、调用逻辑模块和/或功能模块完成零件的搭建，所述零件具有标准的输入输出；

C、调用设备所需零件，完成零件间的输入、输出数据关联；

D、根据设备零件的物理属性和物理表现对其运行状况进行渲染。

以摆头风扇制作为例对本方案的系统进行举例说明。

风扇可拆分为电源、控制面板、转速电机、摆头电机、扇叶5大零件，零件生产系统对上述5大零件进行制作并定义零件的输入输出，例如电源接受输入，并直接转换输出，定义其值范围为[0,1]区间；定义控制面板对应五个输入口，单个输出口，输入包括关机键、档位键、摇头键，档位键包括1、2、3档档位键，输出接口包含两个，档位与摆头，即档位为一个整型值、摆头为一个布尔值；摆头电机包含输入，即前面的布尔值，无输出值；扇叶包含一个输入值，即前面的档位，同时包含一个输出值，即产生的风力。按照输入输出标准定义零件，例如扇叶，在零件制作过程中，需要根据输入的档位1、2、3档转换为对应的扇叶旋转速度并控制扇叶在表现上的旋转，同时产生对应的风力。因此可以描述为：零件进行输入、输出数据转换，通过数据控制自身的一些表现，例如旋转、摇摆等。零件制作完成后，设备关系数据流系统将零件进行关系连接，例如：电源的输出链接到电机与控制面板，电机的输出连接到扇叶，在该连接完成后，即可控制风扇，最终扇叶产生“风力”，通过物理系统影响到周围的其他物体，物理系统根据风扇各部分零件的物理属性和物理表现对其运行状况进行渲染以实现逼真的虚拟仿真。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种VR产品可视化开发系统，其特征在于，包括：

零件生产系统：生产虚拟的通用零件，所述零件具有标准的输入和输出，输入通过可视化逻辑编辑器转化为输出；

设备关系数据流系统：将零件间的输入、输出数据进行关联；

物理系统：模拟底层物理并根据零件的底层物理对其运动状态进行渲染，所述底层物理包括零件的物理属性和物理表现。

2.根据权利要求1的一种VR产品可视化开发系统，其特征在于，所述逻辑编辑器包括：

含有利用代码封装的逻辑模块、功能模块的数据库；

对数据库中逻辑模块、功能模块进行管理的数据库管理模块；

利用连线实现逻辑模块和/或功能模块输入输出连接以生产通用零件的零件编辑模块；

将数据库中逻辑模块、功能模块信息导入零件编辑模块的信息导入模块；

对生产完成的通用零件进行封装输出的封装模块。

3.根据权利要求1的一种VR产品可视化开发系统，其特征在于，所述设备关系数据流系统包括：

存储有封装后的零件信息的零件数据库；

管理零件信息的信息管理模块；

对零件间输入、输出进行关联的设备编辑模块；

将零件数据库中零件导入设备编辑器中的零件信息导入模块。

4.根据权利要求1的一种VR产品可视化开发系统，其特征在于，所述零件生产系统还包括用于调试零件输入值与输出值的调试器。

5.一种VR产品可视化开发方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、采用图形化编辑的方式对逻辑模块、功能模块的代码进行封装，图形化的逻辑模块、功能模块具有输入和/或输出端口；

B、调用逻辑模块和/或功能模块完成零件的搭建，所述零件具有标准的输入和/或输出；

C、调用设备所需零件，完成零件间的输入、输出数据关联；

D、根据设备零件的物理属性和物理表现对其运行状况进行渲染。