CN110287005A - 基于实时数据驱动的虚拟显示装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于实时数据驱动的虚拟显示装置和方法，所述装置包括：采集模块，采集模块用于实时采集监控对象的状态数据；虚拟仿真建模模块，虚拟仿真建模模块用于根据状态数据构建虚拟仿真模型；显示模块，显示模块用于显示虚拟仿真模型。本发明能够直观地显示监控对象的当前状态，以便用户交互使用，完成状态监测及指令决策，成本较低，效率较高，且实施简单方便，不受环境、人员等因素的限制。

Description

基于实时数据驱动的虚拟显示装置和方法
技术领域
本发明涉及虚拟仿真技术领域，具体涉及一种基于实时数据驱动的虚拟显示装置和一种基于实时数据驱动的虚拟显示方法。
背景技术
目前的状态监控设备一般通过按钮、指示灯、状态值、曲线等参数选项对监控对象的状态进行监控，具有一定片面性，无法准确直观快速地反应监控对象的当前状态，协助用户进行信息获取及指令操作。并且由于实施驱动通常受成本、效率、环境、人员等因素的限制，无法广泛的应用于控制领域。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于实时数据驱动的虚拟显示装置和方法，能够直观地显示监控对象的当前状态，以便用户交互使用，完成状态监测及指令决策，成本较低，效率较高，且实施简单方便，不受环境、人员等因素的限制。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于实时数据驱动的虚拟显示装置，包括：采集模块，所述采集模块用于实时采集监控对象的状态数据；虚拟仿真建模模块，所述虚拟仿真建模模块用于根据所述状态数据构建虚拟仿真模型；显示模块，所述显示模块用于显示所述虚拟仿真模型。
所述的基于实时数据驱动的虚拟显示装置还包括：指令生成模块，所述指令生成模块用于根据用户操作生成采集指令，并将所述采集指令发送至所述采集模块，以便所述采集模块根据所述采集指令采集所述监控对象的状态数据，所述指令生成模块还用于根据用户操作生成显示指令，并将所述显示指令发送至所述显示模块，以便所述显示模块根据所述显示指令确定所述虚拟仿真模型的显示方式。
所述采集模块包括：以太网接口，所述以太网接口通过以太网总线连接到所述监控对象；主控单元，所述主控单元用于控制所述以太网接口采集所述监控对象的状态数据。
所述虚拟仿真建模模块具体用于根据所述状态数据构建3Dmax模型文件，并采用Multigen Creator和Vega Prime虚拟现实开发工具为所述3Dmax模型文件提供面向对象编程接口，以及将面向对象编程接口文件转化为ocx控件，并注册ocx控件完成虚拟仿真模型的构建。
所述显示模块与所述指令生成模块集成为触摸显示模块。
一种基于实时数据驱动的虚拟显示方法，包括：实时采集监控对象的状态数据；根据所述状态数据构建虚拟仿真模型；显示所述虚拟仿真模型。
所述的基于实时数据驱动的虚拟显示方法还包括：根据用户操作生成采集指令，以便根据所述采集指令采集所述监控对象的状态数据；根据用户操作生成显示指令，以便根据所述显示指令确定所述虚拟仿真模型的显示方式。
其中，通过以太网总线采集所述监控对象的状态数据。
根据所述状态数据构建虚拟仿真模型，具体包括：根据所述状态数据构建3Dmax模型文件；采用Multigen Creator和Vega Prime虚拟现实开发工具为所述3Dmax模型文件提供面向对象编程接口；将面向对象编程接口文件转化为ocx控件，并注册ocx控件完成虚拟仿真模型的构建。
其中，通过触摸显示模块显示所述虚拟仿真模型和接收用户操作。
本发明的有益效果：
本发明通过实时采集监控对象的状态数据，根据状态数据构建虚拟仿真模型，并显示虚拟仿真模型，由此，能够直观地显示监控对象的当前状态，以便用户交互使用，完成状态监测及指令决策，成本较低，效率较高，且实施简单方便，不受环境、人员等因素的限制。
附图说明
图1为本发明实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示装置的方框示意图；
图2为本发明一个实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示装置的方框示意图；
图3为本发明一个实施例的采集模块的结构示意图；
图4为本发明实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示方法的流程图。
具体实施方式
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做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。
如图1所示，本发明实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示装置，包括采集模块10、虚拟仿真建模模块20和显示模块30。其中，采集模块10用于实时采集监控对象的状态数据；虚拟仿真建模模块20用于根据状态数据构建虚拟仿真模型；显示模块30用于显示虚拟仿真模型。
进一步地，如图2所示，本发明实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示装置还可包括指令生成模块40，指令生成模块40用于根据用户操作生成采集指令，并将采集指令发送至采集模块10，以便采集模块10根据采集指令采集监控对象的状态数据，指令生成模块40还用于根据用户操作生成显示指令，并将显示指令发送至显示模块30，以便显示模块30根据显示指令确定虚拟仿真模型的显示方式。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，显示模块30与指令生成模块40可集成为触摸显示模块。将触摸显示模块用以进行人机交互，既能够接收用户操作生成相关指令，又能够向用户显示监控对象的状态。
在本发明的一个实施例中，采集模块10可通过高速总线连接到监控对象，通过高速总线采集卡完成监控对象状态数据的实时采集，并根据接口协议将数据转化成对应的状态关键参数。同时，采集模块10可接收触摸显示模块经虚拟仿真建模模块20传输的采集指令，将相关指令实时发送给监控对象。
进一步地，采集模块10包括以太网接口和主控单元，以太网接口通过以太网总线连接到监控对象，主控单元可根据采集指令控制以太网接口采集监控对象的状态数据。以太网接口可采用图3所示的W5100作为网络协议芯片，该芯片内部集成10/100M以太网控制器、以太网介质传输层(MAC)、TCP/IP协议栈和物理层(PHY)，接口变压器采用HS9016，用以进行信号隔离。如图3所示，W5100的/CS、/WR、/RD、/INT、ADDR、DATA引脚分别连接到主控单元MCU的对应引脚。
在本发明的一个实施例中，虚拟仿真建模模块20可根据状态数据构建3Dmax模型文件，并采用Multigen Creator和Vega Prime虚拟现实开发工具为3Dmax模型文件提供面向对象编程接口，以及使用Vs2005Vega Prime将面向对象编程接口文件转化为ocx控件，并注册ocx控件完成虚拟仿真模型的构建。
具体地，虚拟仿真建模模块20可运行于64位系统的win7平台。首先，可使用转换工具将3Dmax模型转换成OpenFlight格式文件，OpenFlight采用几何层次结构和节点(数据库头节点、组、物体、面等)属性来描述三维物体，允许用户直接对层次结构及节点进行操作。然后将OpenFlight格式文件向Multigen Creator数据格式转换。Multigen Creator针对实时应用优化的OpenFlight数据格式，强大的多边形建模、矢量建模、大面积地形精确生成功能，以及多种专业选项及插件，能高效、最优化地生成实时三维(RT3D)数据库。OpenFlight格式的文件是Creator软件特有的文件格式。在Creator中进行纹理、dof节点、lod节点设置，将模型的参数通过坐标接口的形式进行确认。进而将Multigen Creator数据向OpenGL数据接口转换。Vega Prime采用VSG(Vega Scene Graph)作为底层驱动平台，VSG是跨平台的场景渲染API(Application Programming Interface，应用程序编程接口)，利用Creator和CTS建立的目标/场景模型通过Vega Prime进行场景驱动，生成满足需求的动态图像。Vega Prime通过界面定制技术与API开发包为用户提供了完整的场景驱动功能，并具有许多高级功能，能满足绝大部分视景仿真应用的需要，同时还具有简单易用的特性。VegaPrime包括Lynx Prime图形用户界面配置工具和Vega Prime的基础VSG高级跨平台场景渲染API。最后编译生成ocx控件，使用Labview调用ocx控件完成软件开发调试与使用。
在本发明的一个实施例中，触摸显示模块可采集虚拟仿真建模模块20传送的状态参数，并实时驱动虚拟仿真模型，实现监控对象的三维模型仿真显示。三维模型仿真显示方式可控，具体地，可根据内部指令或用户操作控制三维模型初始化、退出、旋转角度、速度、俯仰、方位等状态，以及三维模型的视角放大缩小，局部结构件分屏显示、隐藏等。
根据本发明实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示装置，通过采集模块实时采集监控对象的状态数据，并通过虚拟仿真建模模块根据状态数据构建虚拟仿真模型，以及通过显示模块显示虚拟仿真模型，由此，能够直观地显示监控对象的当前状态，以便用户交互使用，完成状态监测及指令决策，成本较低，效率较高，且实施简单方便，不受环境、人员等因素的限制。
对应上述实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示装置，本发明还提出一种基于实时数据驱动的虚拟显示方法。
如图4所示，本发明实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示方法包括以下步骤：
S1，实时采集监控对象的状态数据。
在本发明的一个实施例中，可通过高速总线连接到监控对象，通过高速总线采集卡完成监控对象状态数据的实时采集，并根据接口协议将数据转化成对应的状态关键参数。其中，高速总线可为以太网总线，即可通过以太网总线采集监控对象的状态数据。
S2，根据状态数据构建虚拟仿真模型。
在本发明的一个实施例中，可根据状态数据构建3Dmax模型文件，并采用MultigenCreator和Vega Prime虚拟现实开发工具为3Dmax模型文件提供面向对象编程接口，以及使用Vs2005Vega Prime将面向对象编程接口文件转化为ocx控件，并注册ocx控件完成虚拟仿真模型的构建。
具体地，可基于64位系统的win7平台，首先，使用转换工具将3Dmax模型转换成OpenFlight格式文件，OpenFlight采用几何层次结构和节点(数据库头节点、组、物体、面等)属性来描述三维物体，允许用户直接对层次结构及节点进行操作。然后将OpenFlight格式文件向Multigen Creator数据格式转换。Multigen Creator针对实时应用优化的OpenFlight数据格式，强大的多边形建模、矢量建模、大面积地形精确生成功能，以及多种专业选项及插件，能高效、最优化地生成实时三维(RT3D)数据库。OpenFlight格式的文件是Creator软件特有的文件格式。在Creator中进行纹理、dof节点、lod节点设置，将模型的参数通过坐标接口的形式进行确认。进而将Multigen Creator数据向OpenGL数据接口转换。Vega Prime采用VSG作为底层驱动平台，VSG是跨平台的场景渲染API，利用Creator和CTS建立的目标/场景模型通过Vega Prime进行场景驱动，生成满足需求的动态图像。Vega Prime通过界面定制技术与API开发包为用户提供了完整的场景驱动功能，并具有许多高级功能，能满足绝大部分视景仿真应用的需要，同时还具有简单易用的特性。Vega Prime包括LynxPrime图形用户界面配置工具和Vega Prime的基础VSG(Vega Scene Graph)高级跨平台场景渲染API。最后编译生成ocx控件，使用Labview调用ocx控件完成软件开发调试与使用。
S3，显示虚拟仿真模型。
通过采集状态参数，并实时驱动虚拟仿真模型，实现监控对象的三维模型仿真显示。
进一步地，本发明实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示方法还可包括：根据用户操作生成采集指令，以便根据采集指令采集监控对象的状态数据；根据用户操作生成显示指令，以便根据显示指令确定虚拟仿真模型的显示方式。
在本发明的一个实施例中，可通过触摸显示模块显示虚拟仿真模型和接收用户操作。将触摸显示模块用以进行人机交互，既能够接收用户操作生成相关指令，又能够向用户显示监控对象的状态。
在本发明的一个实施例中，三维模型仿真显示方式可控，具体地，可根据内部指令或用户操作控制三维模型初始化、退出、旋转角度、速度、俯仰、方位等状态，以及三维模型的视角放大缩小，局部结构件分屏显示、隐藏等。
根据本发明实施例的基于实时数据驱动的虚拟显示方法，通过实时采集监控对象的状态数据，根据状态数据构建虚拟仿真模型，并显示虚拟仿真模型，由此，能够直观地显示监控对象的当前状态，以便用户交互使用，完成状态监测及指令决策，成本较低，效率较高，且实施简单方便，不受环境、人员等因素的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于实时数据驱动的虚拟显示装置，其特征在于，包括：
采集模块，所述采集模块用于实时采集监控对象的状态数据；
虚拟仿真建模模块，所述虚拟仿真建模模块用于根据所述状态数据构建虚拟仿真模型；
显示模块，所述显示模块用于显示所述虚拟仿真模型。
2.根据权利要求1所述的基于实时数据驱动的虚拟显示装置，其特征在于，还包括：
指令生成模块，所述指令生成模块用于根据用户操作生成采集指令，并将所述采集指令发送至所述采集模块，以便所述采集模块根据所述采集指令采集所述监控对象的状态数据，所述指令生成模块还用于根据用户操作生成显示指令，并将所述显示指令发送至所述显示模块，以便所述显示模块根据所述显示指令确定所述虚拟仿真模型的显示方式。
3.根据权利要求2所述的基于实时数据驱动的虚拟显示装置，其特征在于，所述采集模块包括：
以太网接口，所述以太网接口通过以太网总线连接到所述监控对象；
主控单元，所述主控单元用于控制所述以太网接口采集所述监控对象的状态数据。
4.根据权利要求3所述的基于实时数据驱动的虚拟显示装置，其特征在于，所述虚拟仿真建模模块具体用于根据所述状态数据构建3Dmax模型文件，并采用Multigen Creator和Vega Prime虚拟现实开发工具为所述3Dmax模型文件提供面向对象编程接口，以及将面向对象编程接口文件转化为ocx控件，并注册ocx控件完成虚拟仿真模型的构建。
5.根据权利要求2所述的基于实时数据驱动的虚拟显示装置，其特征在于，所述显示模块与所述指令生成模块集成为触摸显示模块。
6.一种基于实时数据驱动的虚拟显示方法，其特征在于，包括：
实时采集监控对象的状态数据；
根据所述状态数据构建虚拟仿真模型；
显示所述虚拟仿真模型。
7.根据权利要求6所述的基于实时数据驱动的虚拟显示方法，其特征在于，还包括：
根据用户操作生成采集指令，以便根据所述采集指令采集所述监控对象的状态数据；
根据用户操作生成显示指令，以便根据所述显示指令确定所述虚拟仿真模型的显示方式。
8.根据权利要求7所述的基于实时数据驱动的虚拟显示方法，其特征在于，其中，通过以太网总线采集所述监控对象的状态数据。
9.根据权利要求8所述的基于实时数据驱动的虚拟显示方法，其特征在于，根据所述状态数据构建虚拟仿真模型，具体包括：
根据所述状态数据构建3Dmax模型文件；
采用Multigen Creator和Vega Prime虚拟现实开发工具为所述3Dmax模型文件提供面向对象编程接口；
将面向对象编程接口文件转化为ocx控件，并注册ocx控件完成虚拟仿真模型的构建。
10.根据权利要求7所述的基于实时数据驱动的虚拟显示方法，其特征在于，其中，通过触摸显示模块显示所述虚拟仿真模型和接收用户操作。
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