CN112509128B - 工业场景3d模型渲染方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工业场景3D模型渲染方法和装置，所述方法包括以下步骤：采用多线程封装多个WebGL渲染模块，其中，每个所述WebGL渲染模块用于对相应的一个待渲染3D模型数据进行渲染以得到3D模型；获取多个算法数据，并将所述多个算法数据一一对应地导入所述多个WebGL渲染模块；将导入所述多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对所述js类方法打包压缩为渲染用js文件；在应用时实例化所述渲染用js文件中的类方法，调用所述渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染。本发明能够为开发人员提供整条产线生产流程的可视化模拟，有助于提高开发效率。

Description

工业场景3D模型渲染方法和装置
技术领域
本发明涉及模型渲染技术领域，具体涉及一种工业场景3D模型渲染方法、一种工业场景3D模型渲染装置和一种计算机设备。
背景技术
在工业领域，常常需要根据产品设备来调整参数，以进行优化生产，并且在优化参数过程中，需要开发人员了解设备构造、设备组成以及可调参数等。目前对于产品设备的建模大多是建立产品设备的结构模型，这仅能使得开发人员查看到设备的外观，无法获知其功能和生产流程，影响设备开发效率。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种工业场景3D模型渲染方法和装置，能够为开发人员提供整条产线生产流程的可视化模拟，有助于提高开发效率。
本发明采用的技术方案如下：
一种种工业场景3D模型渲染方法，包括以下步骤：采用多线程封装多个WebGL渲染模块，其中，每个所述WebGL渲染模块用于对相应的一个待渲染3D模型数据进行渲染以得到3D模型；获取多个算法数据，并将所述多个算法数据一一对应地导入所述多个WebGL渲染模块；将导入所述多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对所述js类方法打包压缩为渲染用js文件；在应用时实例化所述渲染用js文件中的类方法，调用所述渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染。
封装WebGL渲染模块，具体包括：基于WebGL封装渲染函数和操作函数；将所述渲染函数和所述操作函数整体封装为所述WebGL渲染模块。
封装WebGL渲染模块，具体包括：基于WebGL封装渲染函数、操作函数、html文本和抗锯齿方式；将所述渲染函数、所述操作函数、所述html文本和所述抗锯齿方式整体封装为所述WebGL渲染模块。
基于WebGL封装操作函数，具体包括：以WebGL 3D正交、透视、摄像机API，定义视角变化操作、缩放操作、重新渲染操作、区域选择操作、旋转操作。
其中，通过鼠标实现操作。
基于WebGL封装的html文本包括坐标信息和待显示文字信息。
基于WebGL封装的抗锯齿方式为使用WebGL纹理来对3D模型的纹理坐标进行设置，通过对纹理的处理来降低锯齿。
一种工业场景3D模型渲染装置，包括：模块封装单元，用于采用多线程封装多个WebGL渲染模块，其中，每个所述WebGL渲染模块用于对相应的一个待渲染3D模型数据进行渲染以得到3D模型；算法导入单元，用于获取多个算法数据，并将所述多个算法数据一一对应地导入所述多个WebGL渲染模块；打包压缩单元，用于将导入所述多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对所述js类方法打包压缩为渲染用js文件；渲染应用单元，用于在应用时实例化所述渲染用js文件中的类方法，调用所述渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述工业场景3D模型渲染方法。
本发明的有益效果：
本发明通过采用多线程封装多个WebGL渲染模块，再将多个算法数据一一对应地导入多个WebGL渲染模块，然后将导入多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对js类方法打包压缩为渲染用js文件，最后在应用时实例化渲染用js文件中的类方法，调用渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染，由此，能够实现对工业场景多个模型的3D渲染，且能够提供模型功能的模拟，从而为开发人员提供整条产线生产流程的可视化模拟，有助于提高开发效率。
附图说明
图1为本发明实施例的工业场景3D模型渲染方法的流程图；
图2为本发明实施例的工业场景3D模型渲染装置的方框示意图。
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，本发明实施例的工业场景3D模型渲染方法包括以下步骤：
S1，采用多线程封装多个WebGL渲染模块，其中，每个WebGL渲染模块用于对相应的一个待渲染3D模型数据进行渲染以得到3D模型。
其中，WebGL渲染模块中可包含基本的渲染函数和操作函数，还可包含其他函数或功能。例如，在本发明的一个实施例中，可基于WebGL封装渲染函数和操作函数，并将渲染函数和操作函数整体封装为WebGL渲染模块。在本发明的另一个实施例中，可基于WebGL封装渲染函数、操作函数、html文本和抗锯齿方式，并将渲染函数、操作函数、html文本和抗锯齿方式整体封装为WebGL渲染模块。
基于WebGL封装渲染函数，具体可以以顶点着色器(产生投影矩阵的坐标，渲染基础)、片段着色器(绘制颜色)、GLSL(渲染的矢量)结合封装为工厂函数形式，可用以输入标准的json数据形式的待渲染3D模型数据，然后将其处理为图像数据并渲染。
基于WebGL封装操作函数，具体可以以WebGL 3D正交、透视、摄像机等原理API，定义视角变化操作、缩放操作、重新渲染操作、区域选择操作、旋转操作等操作。其中，操作可以是通过鼠标实现的。更具体地，基于WebGL封装操作函数可以包括：(1)以3D正交，将三维点与4x4矩阵结合，通过控制摄像机视角、矩阵参数、透视参数等来控制3D渲染；(2)通过鼠标缩放事件与摄像机相结合，通过滚轮来操作摄像机矩阵的参数变化，通过摄像机矩阵的参数变化来控制视角的变化，从而处理3D模型的放大缩小以及不同视角变化后模型的渲染；(3)通过鼠标拖动事件与正交矩阵的结合，将鼠标按住移动的距离来替换矩阵中三维点的坐标，并且重新渲染模型；(4)监听鼠标点击事件，在鼠标点击渲染3D模型的某个区域时，获取模型数据并设置摄像机视角，通过更改渲染数据顺序来控制展示点击区域在当前视角面；(5)监听鼠标点击、滑动事件，根据点击的位置以及滑动的角度计算模型旋转角度，根据平面180度来进行模型的旋转，由于在旋转过程中，只需要修改矩阵的角度参数以及数据渲染顺序，因此在每次旋转时都会实时显示模型的变化，实现模型的360度旋转。通过封装操作函数，能够使得开发人员根据需求通过操作后以不同角度、大小等查看模型。
基于WebGL封装的html文本可包括坐标信息和待显示文字信息。例如可包含三个参数：平面x、y坐标及文字内容。由此，根据传入的x、y坐标以及文字内容，可以在浏览器中渲染dom节点文字，并且使用帧动画，在传入的参数不断变化时，可逐帧渲染移动过程。
基于WebGL封装的抗锯齿方式为使用WebGL纹理来对3D模型的纹理坐标进行设置，通过对纹理的处理来降低锯齿。如果WebGL渲染模块不包含该抗锯齿方式，则所渲染的3D模型在棱角部分会出现锯齿现象，在进行放大缩小后锯齿更加明显，因此本发明实施例包含抗锯齿方式的WebGL渲染模块能够有效地抗锯齿，提高所渲染的3D模型的质量。
工业场景下不同的3D模型可以包括不同设备的3D模型，例如加工设备、组装设备、检测设备的3D模型等。由于要渲染多个3D模型，本步骤要得到多个WebGL渲染模块，通过采用webwork多线程形式进行并行处理，使用postMessage sendMessage对不同线程的数据进行通信，可以解决多模块生成及多模型渲染的卡顿问题。
S2，获取多个算法数据，并将多个算法数据一一对应地导入多个WebGL渲染模块。
本发明实施例的算法数据，可以为设备实现其模拟功能所执行的算法函数，例如检测设备实现检测功能所采用的神经网络函数，因此，不同的3D模型对应不同的算法数据，也即不同的WebGL渲染模块对应不同的算法数据。通过将算法数据导入相应的WebGL渲染模块，可以使算法与3D模型数据进行耦合，在实现模型显示的同时，可实现模型功能的模拟。
算法导入的步骤具体可包括：提供输入入口，提供模板算法示例，可按照规则导入算法；因为该应用是在浏览器端的应用，因此，需要开发者将需要嵌入的算法函数封装为js文件，每个WebGL渲染模块可以导入对应的js文件，但是需要按照上一个WebGL渲染模块的输出必须与下一个WebGL渲染模块的输入参数保持一一对应；整个模型渲染链中，有入口按钮，点击入口按钮后导入算法的输入数据，导入整个json文件即可。此外，还可提供结果下载按钮，导入json文件后，经过不同算法的计算，将结果导入txt文件中，并展示以及提供下载。
S3，将导入多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对js类方法打包压缩为渲染用js文件。
S4，在应用时实例化渲染用js文件中的类方法，调用渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染。
上述步骤S1～S3属于渲染用js文件开发阶段，在步骤S4的应用阶段，首先导入压缩包，即渲染用js文件，实例化类方法，调用相应的WebGL渲染模块并输入相应的参数即可实现3D模型的渲染。
根据本发明实施例的工业场景3D模型渲染方法，通过采用多线程封装多个WebGL渲染模块，再将多个算法数据一一对应地导入多个WebGL渲染模块，然后将导入多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对js类方法打包压缩为渲染用js文件，最后在应用时实例化渲染用js文件中的类方法，调用渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染，由此，能够实现对工业场景多个模型的3D渲染，且能够提供模型功能的模拟，从而为开发人员提供整条产线生产流程的可视化模拟，有助于提高开发效率。
对应上述实施例的工业场景3D模型渲染方法，本发明还提出一种工业场景3D模型渲染装置。
如图2所示，本发明实施例的工业场景3D模型渲染装置包括：模块封装单元10、算法导入单元20、打包压缩单元30和渲染应用单元40。其中，模块封装单元10用于采用多线程封装多个WebGL渲染模块，其中，每个WebGL渲染模块用于对相应的一个待渲染3D模型数据进行渲染以得到3D模型；算法导入单元20用于获取多个算法数据，并将多个算法数据一一对应地导入多个WebGL渲染模块；打包压缩单元30用于将导入多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对js类方法打包压缩为渲染用js文件；渲染应用单元40用于在应用时实例化渲染用js文件中的类方法，调用渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染。
更具体的实施方式可参照上述工业场景3D模型渲染方法的实施例，在此不再赘述。
根据本发明实施例的工业场景3D模型渲染装置，能够实现对工业场景多个模型的3D渲染，且能够提供模型功能的模拟，从而为开发人员提供整条产线生产流程的可视化模拟，有助于提高开发效率。
对应上述实施例，本发明还提出一种计算机设备。
本发明实施例的计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该计算机程序时，可实现根据本发明上述实施例所述的工业场景3D模型渲染方法。
根据本发明实施例的计算机设备，处理器执行存储在存储器上的计算机程序时，能够实现对工业场景多个模型的3D渲染，且能够提供模型功能的模拟，从而为开发人员提供整条产线生产流程的可视化模拟，有助于提高开发效率。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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针对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。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种工业场景3D模型渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用多线程封装多个WebGL渲染模块，其中，每个所述WebGL渲染模块用于对相应的一个待渲染3D模型数据进行渲染以得到3D模型；
获取多个算法数据，并将所述多个算法数据一一对应地导入所述多个WebGL渲染模块，其中，所述算法数据为设备实现其模拟功能所执行的算法函数；
将导入所述多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对所述js类方法打包压缩为渲染用js文件；
在应用时实例化所述渲染用js文件中的类方法，调用所述渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染。
2.根据权利要求1所述的工业场景3D模型渲染方法，其特征在于，封装WebGL渲染模块，具体包括：
基于WebGL封装渲染函数和操作函数；
将所述渲染函数和所述操作函数整体封装为所述WebGL渲染模块。
3.根据权利要求1所述的工业场景3D模型渲染方法，其特征在于，封装WebGL渲染模块，具体包括：
基于WebGL封装渲染函数、操作函数、html文本和抗锯齿方式；
将所述渲染函数、所述操作函数、所述html文本和所述抗锯齿方式整体封装为所述WebGL渲染模块。
4.根据权利要求2或3所述的工业场景3D模型渲染方法，其特征在于，基于WebGL封装操作函数，具体包括：
以WebGL 3D正交、透视、摄像机API，定义视角变化操作、缩放操作、重新渲染操作、区域选择操作、旋转操作。
5.根据权利要求4所述的工业场景3D模型渲染方法，其特征在于，其中，通过鼠标实现操作。
6.根据权利要求3所述的工业场景3D模型渲染方法，其特征在于，基于WebGL封装的html文本包括坐标信息和待显示文字信息。
7.根据权利要求3所述的工业场景3D模型渲染方法，其特征在于，基于WebGL封装的抗锯齿方式为使用WebGL纹理来对3D模型的纹理坐标进行设置，通过对纹理的处理来降低锯齿。
8.一种工业场景3D模型渲染装置，其特征在于，包括：
模块封装单元，用于采用多线程封装多个WebGL渲染模块，其中，每个所述WebGL渲染模块用于对相应的一个待渲染3D模型数据进行渲染以得到3D模型；
算法导入单元，用于获取多个算法数据，并将所述多个算法数据一一对应地导入所述多个WebGL渲染模块，其中，所述算法数据为设备实现其模拟功能所执行的算法函数；
打包压缩单元，用于将导入所述多个算法数据后的多个WebGL渲染模块封装为一个js类方法，并对所述js类方法打包压缩为渲染用js文件；
渲染应用单元，用于在应用时实例化所述渲染用js文件中的类方法，调用所述渲染用js文件中的至少一个WebGL渲染模块，以实现对相应待渲染3D模型数据的渲染。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现根据权利要求1-7中任一项所述的工业场景3D模型渲染方法。
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Denomination of invention: 3D model rendering method and device for industrial scenes

Effective date of registration: 20230530

Granted publication date: 20220715

Pledgee: China Zheshang Bank Co.,Ltd. Changzhou Branch

Pledgor: Changzhou Weiyizhi Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980042278

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