CN110062221A - 基于混合现实技术的智能仿真设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于混合现实技术的智能仿真设备及方法。本发明的目的是提供一种基于混合现实技术的智能仿真设备及方法。本发明的技术方案是：一种基于混合现实技术的智能仿真设备，其特征在于，包括：计算设备；现场实景采集设备，连接所述计算设备，包括显示系统和多个输入传感器，所述显示系统用于呈现混合现实环境，所述多个输入传感器包括用于捕捉化工工厂现场的化工设备图像的摄像头；所述计算设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并由所述处理器运行的计算机程序。本发明适用于培训教学领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于混合现实技术的智能仿真设备及方法。适用于培训教学领域。
背景技术
目前化工培训教学实体和半实物装置在设备硬件上一般采用以下方案：
1、以实际工厂的工艺工段为原型，根据实训中心场地情况，设备装置按一定比例缩小的方式进行设计，设计在贴近工业实际的同时符合实训中心的实际情况。
2、通过软件模拟生产数据，结合实训设备操作，再现工厂实际生产过程，为教育行业服务。有别于传统的实物实训装置，采用先进的流程模拟软件驱动实物装置，设备装置采用完全冷模结构，内不走物料。
3、一部分学员在真实软件的操作员界面上进行训练，另一部分学生在设备装置上能进行实操实训，完成在实物装置上的正常操作、冷态开车、正常停车和各种生产故障处理操作等培训。
上述教学方案数据集成程度低，学员在电脑软件界面上看到设备数据、在纸质操作手册上查看操作规程、在设备管理部门的设备管理清单中查看设备损耗数据、在设计图纸中查看设备的工艺设计数据等。这一点在实际教学和实际生产中造成跨部门、跨组织、跨平台等诸多不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于混合现实技术的智能仿真设备及方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于混合现实技术的智能仿真设备，其特征在于，包括：
计算设备；
现场实景采集设备，连接所述计算设备，包括显示系统和多个输入传感器，所述显示系统用于呈现混合现实环境，所述多个输入传感器包括用于捕捉化工工厂现场的化工设备图像的摄像头；
所述计算设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并由所述处理器运行的计算机程序，所述计算机程序被配置成：
获取通过摄像头所捕捉的化工设备的图像；
识别化工设备图像中的化工设备，获取对应的设备位号；
根据设备位号获取相关信息，并将该相关信息通过显示系统叠加显示在所述化工设备上；所述相关信息包括根据该化工工厂构建的工厂仿真模型中该设备位号对应的设备模型的相关数据；
通过所述多个输入传感器之一获取用户针对化工设备的操作指令；
根据操作指令控制工厂仿真模型中的相应设备模型；
在显示系统更新显示设备模型的相关数据。
所述识别化工设备图像中的化工设备，包括识别化工设备的场地布局、设备外观和管路走向。
所述现场实景采集设备包括头盔式显示器、眼睛式显示器和智能手机。
所述操作指令包括通过所述输入传感器获取的使用者位置、动作和语音指令。
一种基于混合现实技术的智能仿真方法，其特征在于，包括：
在化工工厂现场提供连接计算设备的现场实景采集设备，现场实景采集设备包括显示系统和多个输入传感器，所述显示系统用于呈现混合现实环境，所述多个输入传感器包括用于捕捉化工工厂现场的化工设备图像的摄像头；
获取通过摄像头所捕捉的化工设备的图像；
识别化工设备图像中的化工设备，获取对应的设备位号；
根据设备位号获取相关信息，并将该相关信息通过显示系统叠加显示在所述化工设备上；所述相关信息包括根据该化工工厂构建的工厂仿真模型中该设备位号对应的设备模型的相关数据；
通过所述多个输入传感器之一获取用户针对化工设备的操作指令；
根据操作指令控制工厂仿真模型中的相应设备模型；
在显示系统更新显示设备模型的相关数据。
所述识别化工设备图像中的化工设备，包括识别化工设备的场地布局、设备外观和管路走向。
所述现场实景采集设备包括头盔式显示器、眼睛式显示器和智能手机。
所述操作指令包括通过所述输入传感器获取的使用者位置、动作和语音指令。
本发明的有益效果是：本发明通过识别图像中的化工设备后将化工设备的相关信息通过显示系统叠加显示在化工设备上，通过用户输入的操作指令控制工厂仿真模型中的相应设备模型，并将相关的数据变化叠加显示在化工设备上，实现虚拟与现实的交互连通。
附图说明
图1为实施例的结构框图。
图2为实施例的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例为一种基于混合现实技术的智能仿真设备，包括计算设备1和现场实景采集设备2。
本例中现场实景采集设备2有线或无线连接计算设备1，传输数据，该现场实景采集设备包括显示系统201和多个输入传感器202，其中显示系统201用于呈现混合现实环境，多个输入传感器202包括用于捕捉化工工厂现场的化工设备图像的摄像头2021和用于获取用户语音指令的话筒模块2022。本实施例中现场实景采集设备2可采用头盔式显示器、眼镜式显示器、手部操作器和智能手机等。
本实施例中计算设备1包括存储器101、处理器102及存储在所述存储器101上并由处理器102运行的计算机程序103，计算机程序103被配置成：
获取通过摄像头2021所捕捉的化工设备3的图像。
识别化工设备图像中的化工设备3，获取对应的设备位号。现场实景采集设备2在拍摄和采集化工设备3之前，会对该化工设备3的场地布局301、设备外观302、管路走向303进行详细地识别和分析，通过分析做到在被现实采集设备拍摄过程中，智能设备能够够有针对性地识别。
根据设备位号从数据库中获取相关信息，并将该相关信息通过显示系统201叠加显示在所述化工设备3上。本例中相关信息包括根据该化工工厂构建的工厂仿真模型中该设备位号对应的设备模型的相关数据。数据库中的数据分为两大类：一类为常规数据，此类数据原存在于化工装置的控制系统(DCS、PLC)、模拟培训系统(OTS)、生产过程执行系统(MES)、企业资源计划(ERP)等，通过系统集成和数据采集，将上述数据采集到混合现实系统的数据库中以备调用；另一类为三维数据，该类数据先以三维动画特效、三维动态数据、三维静态数据等形式设计，然后存在于混合现实系统的数据库中。
通过输入传感器202捕捉使用者的位置、动作或语音指令，形成针对相应化工设备3的操作指令。
根据操作指令控制工厂仿真模型中的相应设备模型；
通过显示系统201更新显示叠加上化工设备3上的相应设备模型的相关数据。
如图2所示，本实施例为一种基于混合现实技术的智能仿真方法，包括以下步骤：
在化工工厂现场提供连接计算设备1的现场实景采集设备2，现场实景采集设备2包括显示系统201和多个输入传感器202，显示系统201用于呈现混合现实环境，多个输入传感器202包括用于捕捉化工工厂现场的化工设备图像的摄像头2021；
获取通过摄像头2021所捕捉的化工设备3的图像；
识别化工设备图像中的化工设备3，获取对应的设备位号；
根据设备位号获取相关信息，并将该相关信息通过显示系统201叠加显示在所述化工设备3上；所述相关信息包括根据该化工工厂构建的工厂仿真模型中该设备位号对应的设备模型的相关数据；
通过所述多个输入传感器202之一获取用户针对化工设备3的操作指令；
根据操作指令控制工厂仿真模型中的相应设备模型；
在显示系统201更新显示设备模型的相关数据。
现场若无防爆要求，本实施例可在化工现场采用混合现实装置完成企业员工培训、操作工现场巡检、值长数据监视等功能。本例将化工工厂与建立在现有仿真软件中的工厂仿真模型建立联系，在用户观察到化工工厂现场的化工设备3时，可通过现场实景采集设备2的显示系统201在化工设备3上叠加显示相关信息；在用户对眼前的化工设备3输入操作指令后，工厂仿真模型中的相应设备模型根据操作指令进行控制，从而会引起工厂仿真模型中设备模型相关数值变化，并将相关数值的变化过程通过显示系统201叠加显示在化工工厂现场的化工设备3上。
Claims (8)
1.一种基于混合现实技术的智能仿真设备，其特征在于，包括：
计算设备(1)；
现场实景采集设备(2)，连接所述计算设备(1)，包括显示系统(201)和多个输入传感器(202)，所述显示系统(201)用于呈现混合现实环境，所述多个输入传感器(202)包括用于捕捉化工工厂现场的化工设备图像的摄像头(2021)；
所述计算设备(1)包括存储器(101)、处理器(102)及存储在所述存储器(101)上并由所述处理器(102)运行的计算机程序(103)，所述计算机程序(103)被配置成：
获取通过摄像头(2021)所捕捉的化工设备(3)的图像；
识别化工设备图像中的化工设备(3)，获取对应的设备位号；
根据设备位号获取相关信息，并将该相关信息通过显示系统(201)叠加显示在所述化工设备(3)上；所述相关信息包括根据该化工工厂构建的工厂仿真模型中该设备位号对应的设备模型的相关数据；
通过所述多个输入传感器(202)之一获取用户针对化工设备(3)的操作指令；
根据操作指令控制工厂仿真模型中的相应设备模型；
在显示系统(201)更新显示设备模型的相关数据。
2.根据权利要求1所述的基于混合现实技术的智能仿真设备，其特征在于：所述识别化工设备图像中的化工设备(3)，包括识别化工设备的场地布局(301)、设备外观(302)和管路走向(303)。
3.根据权利要求1所述的基于混合现实技术的智能仿真设备，其特征在于：所述现场实景采集设备(2)包括头盔式显示器、眼睛式显示器和智能手机。
4.根据权利要求1所述的基于混合现实技术的智能仿真设备，其特征在于：所述操作指令包括通过所述输入传感器(202)获取的使用者位置、动作和语音指令。
5.一种基于混合现实技术的智能仿真方法，其特征在于，包括：
在化工工厂现场提供连接计算设备(1)的现场实景采集设备(2)，现场实景采集设备(2)包括显示系统(201)和多个输入传感器(202)，所述显示系统(201)用于呈现混合现实环境，所述多个输入传感器(202)包括用于捕捉化工工厂现场的化工设备图像的摄像头(2021)；
获取通过摄像头(2021)所捕捉的化工设备(3)的图像；
识别化工设备图像中的化工设备(3)，获取对应的设备位号；
根据设备位号获取相关信息，并将该相关信息通过显示系统(201)叠加显示在所述化工设备(3)上；所述相关信息包括根据该化工工厂构建的工厂仿真模型中该设备位号对应的设备模型的相关数据；
通过所述多个输入传感器(202)之一获取用户针对化工设备(3)的操作指令；
根据操作指令控制工厂仿真模型中的相应设备模型；
在显示系统(201)更新显示设备模型的相关数据。
6.根据权利要求5所述的基于混合现实技术的智能仿真方法，其特征在于：所述识别化工设备图像中的化工设备(3)，包括识别化工设备(3)的场地布局(301)、设备外观(302)和管路走向(303)。
7.根据权利要求5所述的基于混合现实技术的智能仿真方法，其特征在于：所述现场实景采集设备(2)包括头盔式显示器、眼睛式显示器和智能手机。
8.根据权利要求5所述的基于混合现实技术的智能仿真方法，其特征在于：所述操作指令包括通过所述输入传感器(202)获取的使用者位置、动作和语音指令。
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