CN114547717A - 一种基于cad数据程序化批量生成iot设备模型的方法 - Google Patents

一种基于cad数据程序化批量生成iot设备模型的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，属于数字孪生技术领域。一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，包括文件导入、文件编辑、生成模型、引擎联动和文件保存步骤，可以基于已规划设计的CAD图纸，集成建筑和设备信息模型，可以很好的匹配基于CAD创建的三维场景空间，形成程序化、批量化、动态的、实时IOT设备点位坐标编辑和管理方法。

Description

一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法
技术领域
本发明涉及数字孪生技术领域，更具体地说，涉及一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法。
背景技术
数字孪生的基本思想，即在虚拟空间构建的数字模型与物理实体交互映射，忠实地描述物理实体全生命周期的运行轨迹。
近年来，数字孪生得到越来越广泛的传播。同时，物联网软件平台的出现，可支持将实时操作数据与具体产品的数字信息有效整合，这大大推动了数字孪生体的实现。数字孪生不只是数字场景模型，它还复制了支持IoT的设备或系统的运行动态。
最新的调查显示，有51％的公司使用IoT设备来收集有关其设备健康状况的数据。同时，在所有受访者中，有37％表示IoT设备可帮助他们实现预测性维护，所以一个数字孪生场景中可能将会存在大量的IOT设备，类似智慧城市、未来社区等大型孪生场景，其IOT设备都是成百上千个，目前都是由三维建模人员在虚拟场景中一个个摆放，或者项目实施人员通过设备打点配置工具一个个手动放置。
由于大部分数字孪生场景都是有提供CAD设计图纸，目前都是手动来按照CAD图纸一个个在虚拟场景中放置，这样不能很好的利用现有设计图纸，效率低、重复性劳动、容易出现错误，且无法可视化查看该IOT具体为什么设备。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，它可以基于已规划设计的CAD图纸，更便利、更准确、程序化、批量化的生成IOT设备模型。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，包括以下步骤：
S1、文件导入，通过文件导入模块将CAD文件和IOT设备3D模型文件导入；
S2、文件编辑，通过文件编辑模块对导入的CAD文件中IOT设备进行分层和再次编辑；
S3、生成模型，根据导入的CAD文件对场景进行2D到3D立体空间模型的生成，根据CAD中IOT设备点位生成3D模型，该模型可以选取IOT模型库的3D模型，也可以自定义上传新的IOT设备模型；
S4、引擎联动，通过引擎联动接口将IOT设备信息以及IOT设备的点位信息传输给引擎，在引擎中渲染和最终打包；
S5、文件保存，通过文件保存模块对IOT设备的点位坐标文件进行保存。
进一步的，CAD文件导入时，将需要进行孪生场景的CAD总平面设计图纸导入，作为数字孪生场景和IOT设备空间元素，主要是获取场景和设备间的相对空间信息，导入后文件将在视图窗口中显示，支持的文件格式有：.dwg、.dxf、.dwt。
进一步的，IOT设备3D模型文件导入时，设备模型的面数不超过1万个三角面；支持贴图文件嵌入导入，贴图的分辨率需要保持在4096*4096像素以内，导入时文件会有归属类型选择，导入后文件将在相对应的IOT模型库窗口中显示，模型文件支持的格式有：.obj、.fbx、.dae。
进一步的，归属类型包括安防类、消防类、人行类、车行类和环境类。
进一步的，通过文件编辑模块对导入的CAD文件中IOT设备进行分层的具体步骤如下：选择一个IOT设备模型右键进行全选同类型，视图中会将所有该同类设备模型全部选中，在IOT分层管理窗框中，右键某一层执行将选择模型导入，选择的同类设备模型就加载到该层下，该层可进行自定义命名，同时可以进行隐藏和冻结管理。
进一步的，文件编辑模块还可以对单个或者多个IOT设备进行位移、旋转、缩放和复制功能，具体操作方式如下：在试图窗口中可选择一个或者多个IOT设备模型，快捷键W，在视图中进行选择模型的位置变换，快捷键E，在视图中进行选择模型的旋转变换，快捷键R，在视图中进行选择模型的缩放变换，同样的命令也可以在坐标窗框中，分别进行平移X、平移Y、平移Z、旋转X、旋转Y、旋转Z、缩放X、缩放Y、缩放Z自定义数值输入；在视图窗口中选择一个或者多个需要进行复制的IOT设备模型，然后选择复制按钮进行单机复制。
进一步的，S3中2D生成3D模型的步骤如下：
步骤一、选择总平面图文件，直接单机生成模型，视图窗口中会将选择的文件自动生成高度为3米的立体空间模型，高度可通过坐标窗口中平移Y轴来修改；
步骤二、选择IOT设备文件，可以是一个、多个同类型或者整个类型层中的所有设备，再加选IOT模型库中的所需设备模型，然后再单机生成模型，视图窗口中将会自动将2D文件替换成所需的3D设备模型，同时保持2D的空间位置不变。
进一步的，S4中还可在引擎中进行IOT设备的点位调整，并将改动的坐标信息反馈给文件导入模块，执行更新命令，在操作窗口中会实时基于返回的坐标信息发生位置变换，方便统一参数管理和调用；可支持联动的引擎有Unreal Engine 4、Unity3D。
进一步的，选择所需要导入引擎的所有设备，执行单机引擎联动命令，即可将所选择的IOT设备模型导入到引擎中，当在引擎中对IOT设备模型的位置、选择、缩放再次编辑后，可在操作窗口中右键引擎联动，选择更新场景。
进一步的，文件保存模块还可单独导出IOT设备的点位坐标文件，便于其他配置工具调用。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(一)本方案可以基于已规划设计的CAD图纸，集成建筑和设备信息模型，可以很好的匹配基于CAD创建的三维场景空间，形成程序化、批量化、动态的、实时IOT设备点位坐标编辑和管理方法。
(二)IOT设备模型产品化，有大量的设备模型资产可以选择，用于数字孪生场景中IOT设备的可视化交互，同时，还具有上自定义所需设备模型进行上传的能力。
(三)可以和引擎进行无缝对接，方便用于引擎的渲染和整合打包，可双向管理IOT设备文件。
(四)极大的减少了人力成本，不需要重复性手动一个个在场景中放置IOT设备，提高IOT设备模型生成效率。
附图说明
图1为本发明的流程框图；
图2为本发明的界面示意图。
具体实施方式
请参阅图1-2的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，它包括以下步骤：
S1、文件导入，通过文件导入模块将CAD文件和IOT设备3D模型文件导入；
S2、文件编辑，通过文件编辑模块对导入的CAD文件中IOT设备进行分层和再次编辑；
S3、生成模型，根据导入的CAD文件对场景进行2D到3D立体空间模型的生成(便于更加直观的观看设备的位置所在之处)，根据CAD中IOT设备点位(IOT设备的位置、旋转角度、大小等)生成3D模型，该模型可以选取IOT模型库的3D模型，也可以自定义上传新的IOT设备模型；
S4、引擎联动，通过引擎联动接口将IOT设备信息以及IOT设备的点位信息传输给引擎，在引擎中渲染(灯光、材质调整)和最终打包；
S5、文件保存，通过文件保存模块对IOT设备的点位坐标文件进行保存。
CAD文件导入时，将需要进行孪生场景的CAD总平面设计图纸导入，作为数字孪生场景和IOT设备空间元素，主要是获取场景和设备间的相对空间信息，导入后文件将在视图窗口中显示，支持的文件格式有：.dwg、.dxf、.dwt。
IOT设备3D模型文件导入时，设备模型的面数不超过1万个三角面；支持贴图文件嵌入导入，贴图的分辨率需要保持在4096*4096像素以内，导入时文件会有归属类型选择，导入后文件将在相对应的IOT模型库窗口中显示，模型文件支持的格式有：.obj、.fbx、.dae。
归属类型包括安防类、消防类、人行类、车行类和环境类。
通过文件编辑模块对导入的CAD文件中IOT设备进行分层的具体步骤如下：选择一个IOT设备模型右键进行全选同类型，视图中会将所有该同类设备模型全部选中，在IOT分层管理窗框中，右键某一层执行将选择模型导入，选择的同类设备模型就加载到该层下，该层可进行自定义命名，同时可以进行隐藏和冻结管理。
文件编辑模块还可以对单个或者多个IOT设备进行位移、旋转、缩放和复制功能，具体操作方式如下：在试图窗口中可选择一个或者多个IOT设备模型，快捷键W，在视图中进行选择模型的位置变换，快捷键E，在视图中进行选择模型的旋转变换，快捷键R，在视图中进行选择模型的缩放变换，同样的命令也可以在坐标窗框中，分别进行平移X、平移Y、平移Z、旋转X、旋转Y、旋转Z、缩放X、缩放Y、缩放Z自定义数值输入；在视图窗口中选择一个或者多个需要进行复制的IOT设备模型，然后选择复制按钮进行单机复制。
S3中2D生成3D模型的步骤如下：
步骤一、选择总平面图文件，直接单机生成模型，视图窗口中会将选择的文件自动生成高度为3米的立体空间模型，高度可通过坐标窗口中平移Y轴来修改；
步骤二、选择IOT设备文件，可以是一个、多个同类型或者整个类型层中的所有设备，再加选IOT模型库中的所需设备模型，然后再单机生成模型，视图窗口中将会自动将2D文件替换成所需的3D设备模型，同时保持2D的空间位置不变。
S4中还可在引擎中进行IOT设备的点位调整，并将改动的坐标信息反馈给文件导入模块，执行更新命令，在操作窗口中会实时基于返回的坐标信息发生位置变换，方便统一参数管理和调用；可支持联动的引擎有Unreal Engine4、Unity3D。
选择所需要导入引擎的所有设备，执行单机引擎联动命令，即可将所选择的IOT设备模型导入到引擎中，当在引擎中对IOT设备模型的位置、选择、缩放再次编辑后，可在操作窗口中右键引擎联动，选择更新场景。
(文件保存模块不仅可以对编辑的系统场景进行工程文件保存，方便后续改动和管理)文件保存模块还可单独导出IOT设备的点位坐标文件，便于其他配置工具调用。
本发明的功能验证代码如下：
Figure BDA0003528896620000071
Figure BDA0003528896620000081

Claims (10)

1.一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、文件导入，通过文件导入模块将CAD文件和IOT设备3D模型文件导入；
S2、文件编辑，通过文件编辑模块对导入的CAD文件中IOT设备进行分层和再次编辑；
S3、生成模型，根据导入的CAD文件对场景进行2D到3D立体空间模型的生成(便于更加直观的观看设备的位置所在之处)，根据CAD中IOT设备点位(IOT设备的位置、旋转角度、大小等)生成3D模型，该模型可以选取IOT模型库的3D模型，也可以自定义上传新的IOT设备模型；
S4、引擎联动，通过引擎联动接口将IOT设备信息以及IOT设备的点位信息传输给引擎，在引擎中渲染(灯光、材质调整)和最终打包；
S5、文件保存，通过文件保存模块对IOT设备的点位坐标文件进行保存。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：CAD文件导入时，将需要进行孪生场景的CAD总平面设计图纸导入，作为数字孪生场景和IOT设备空间元素，主要是获取场景和设备间的相对空间信息，导入后文件将在视图窗口中显示，支持的文件格式有：.dwg、.dxf、.dwt。
3.根据权利要求1所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：IOT设备3D模型文件导入时，设备模型的面数不超过1万个三角面；支持贴图文件嵌入导入，贴图的分辨率需要保持在4096*4096像素以内，导入时文件会有归属类型选择，导入后文件将在相对应的IOT模型库窗口中显示，模型文件支持的格式有：.obj、.fbx、.dae。
4.根据权利要求3所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：归属类型包括安防类、消防类、人行类、车行类和环境类。
5.根据权利要求1所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：通过文件编辑模块对导入的CAD文件中IOT设备进行分层的具体步骤如下：选择一个IOT设备模型右键进行全选同类型，视图中会将所有该同类设备模型全部选中，在IOT分层管理窗框中，右键某一层执行将选择模型导入，选择的同类设备模型就加载到该层下，该层可进行自定义命名，同时可以进行隐藏和冻结管理。
6.根据权利要求1所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：文件编辑模块还可以对单个或者多个IOT设备进行位移、旋转、缩放和复制功能，具体操作方式如下：在试图窗口中可选择一个或者多个IOT设备模型，快捷键W，在视图中进行选择模型的位置变换，快捷键E，在视图中进行选择模型的旋转变换，快捷键R，在视图中进行选择模型的缩放变换，同样的命令也可以在坐标窗框中，分别进行平移X、平移Y、平移Z、旋转X、旋转Y、旋转Z、缩放X、缩放Y、缩放Z自定义数值输入；在视图窗口中选择一个或者多个需要进行复制的IOT设备模型，然后选择复制按钮进行单机复制。
7.根据权利要求1所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：S3中2D生成3D模型的步骤如下：
步骤一、选择总平面图文件，直接单机生成模型，视图窗口中会将选择的文件自动生成高度为3米的立体空间模型，高度可通过坐标窗口中平移Y轴来修改；
步骤二、选择IOT设备文件，可以是一个、多个同类型或者整个类型层中的所有设备，再加选IOT模型库中的所需设备模型，然后再单机生成模型，视图窗口中将会自动将2D文件替换成所需的3D设备模型，同时保持2D的空间位置不变。
8.根据权利要求1所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：S4中还可在引擎中进行IOT设备的点位调整，并将改动的坐标信息反馈给文件导入模块，执行更新命令，在操作窗口中会实时基于返回的坐标信息发生位置变换，方便统一参数管理和调用；可支持联动的引擎有Unreal Engine 4、Unity3D。
9.根据权利要求1所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：S4的具体步骤如下：选择所需要导入引擎的所有设备，执行单机引擎联动命令，即可将所选择的IOT设备模型导入到引擎中，当在引擎中对IOT设备模型的位置、选择、缩放再次编辑后，可在操作窗口中右键引擎联动，选择更新场景。
10.根据权利要求1所述的一种基于CAD数据程序化批量生成IOT设备模型的方法，其特征在于：(文件保存模块不仅可以对编辑的系统场景进行工程文件保存，放便后续改动和管理)文件保存模块还可单独导出IOT设备的点位坐标文件，便于其他配置工具调用。
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