CN114818334A - 一种互动型三维模型仿真方法及系统 - Google Patents

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姚俊峰
白士明
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Abstract

本发明提供了三维建模技术领域的一种互动型三维模型仿真方法及系统，方法包括如下步骤：步骤S1、创建一包括若干个刚体以及关节的三维模型，设定所述刚体的刚体属性以及关节的关节属性；步骤S2、基于所述刚体以及关节，将所述三维模型保存为若干个obj格式的刚体子模型以及关节子模型；步骤S3、分别解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性，基于模板渲染法将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件；步骤S4、基于各所述组织文件以及刚体子模型生成仿真模型。本发明的优点在于：实现对互动型的三维模型进行仿真，极大的提升了三维模型的仿真效果。

Description

一种互动型三维模型仿真方法及系统
技术领域
本发明涉及三维建模技术领域，特别指一种互动型三维模型仿真方法及系统。
背景技术
在完成三维模型的创建后，为了更直观的进行展示，或者对设计进行验证，需要对三维模型进行仿真，例如在机器人的设计与生产的过程中，就需要通过仿真来对机器人的设计进行验证。简单的三维模型只有外观特征，无法在仿真平台上进行精细建模仿真；复杂的三维模型即使构建了活动部件，但传统上也只能以静态模型的形式导入仿真平台，无法进行三维模型的互动，即无法达到让人满意的仿真效果。
因此，如何提供一种互动型三维模型仿真方法及系统，实现对互动型的三维模型进行仿真，提升仿真效果，成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种互动型三维模型仿真方法及系统，实现对互动型的三维模型进行仿真，提升仿真效果。
第一方面，本发明提供了一种互动型三维模型仿真方法，包括如下步骤：
步骤S1、创建一包括若干个刚体以及关节的三维模型，设定所述刚体的刚体属性以及关节的关节属性；
步骤S2、基于所述刚体以及关节，将所述三维模型保存为若干个obj格式的刚体子模型以及关节子模型；
步骤S3、分别解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性，基于模板渲染法将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件；
步骤S4、基于各所述组织文件以及刚体子模型生成仿真模型。
进一步地，所述步骤S1中，所述刚体为活动部件；所述关节为各刚体间的连接关系。
进一步地，所述步骤S1中，所述刚体属性至少包括刚体初始位置、物理性质、碰撞体积以及视觉体积；所述物理性质至少包括质量、质心位置以及惯性常量；
所述关节属性至少包括关节位置、关节类型、刚体标识以及摩擦系数；所述关节类型至少包括固定关节以及单轴旋转关节；所述刚体标识为父刚体或者子刚体。
进一步地，所述步骤S3具体为：
通过程序格式化读取，进而自动解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性；
基于仿真平台的格式创建一组织文件模板，基于模板渲染法以及所述组织文件模板，将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件。
进一步地，所述步骤S4具体为：
设定所述组织文件与各刚体子模型的引用关系，进而生成仿真模型。
第二方面，本发明提供了一种互动型三维模型仿真系统，包括如下模块：
三维模型创建模块，用于创建一包括若干个刚体以及关节的三维模型，设定所述刚体的刚体属性以及关节的关节属性；
子模型生成模块，用于基于所述刚体以及关节，将所述三维模型保存为若干个obj格式的刚体子模型以及关节子模型；
组织文件生成模块，用于分别解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性，基于模板渲染法将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件；
仿真模型生成模块，用于基于各所述组织文件以及刚体子模型生成仿真模型。
进一步地，所述三维模型创建模块中，所述刚体为活动部件；所述关节为各刚体间的连接关系。
进一步地，所述三维模型创建模块中，所述刚体属性至少包括刚体初始位置、物理性质、碰撞体积以及视觉体积；所述物理性质至少包括质量、质心位置以及惯性常量；
所述关节属性至少包括关节位置、关节类型、刚体标识以及摩擦系数；所述关节类型至少包括固定关节以及单轴旋转关节；所述刚体标识为父刚体或者子刚体。
进一步地，所述组织文件生成模块具体为：
通过程序格式化读取，进而自动解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性；
基于仿真平台的格式创建一组织文件模板，基于模板渲染法以及所述组织文件模板，将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件。
进一步地，所述仿真模型生成模块具体为：
设定所述组织文件与各刚体子模型的引用关系，进而生成仿真模型。
本发明的优点在于：
通过创建包括刚体以及关节的三维模型，并设定刚体属性以及关节属性，再基于刚体以及关节将述三维模型保存为若干个刚体子模型以及关节子模型，接着基于模板渲染法将刚体子模型以及关节子模型解析得到的刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件，最后设定组织文件与各刚体子模型的引用关系以生成仿真模型，即生成的仿真模型携带刚体属性以及关节属性，以实现对互动型的三维模型进行仿真，进而极大的提升了三维模型的仿真效果。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种互动型三维模型仿真方法的流程图。
图2是本发明一种互动型三维模型仿真系统的结构示意图。
具体实施方式
请参照图1至图2所示，本发明一种互动型三维模型仿真方法的较佳实施例，包括如下步骤：
步骤S1、创建一包括若干个刚体以及关节的三维模型，设定所述刚体的刚体属性以及关节的关节属性；即对仿真平台的模型进行预建模；
步骤S2、基于所述刚体以及关节，将所述三维模型保存为若干个obj格式的刚体子模型以及关节子模型；obj格式便于后续的读取解析；通过保存为若干个子模型，便于后续独立的解析和整合，便于组织文件对子模型进行分别引用；
步骤S3、分别解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性，基于模板渲染法将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件；
步骤S4、基于各所述组织文件以及刚体子模型生成仿真模型。
所述步骤S1中，所述刚体为活动部件，例如钢琴模型中的琴键和琴身；所述关节为各刚体间的连接关系，即两两连接的抽象因素，不具有物理实体，建模时用一个极小的球体或者正方体表示。
所述步骤S1中，所述刚体属性至少包括刚体初始位置(默认为世界坐标原点)、物理性质、碰撞体积以及视觉体积；所述物理性质至少包括质量、质心位置以及惯性常量；
所述关节属性至少包括关节位置、关节类型、刚体标识以及摩擦系数；所述关节类型至少包括固定关节以及单轴旋转关节；所述刚体标识为父刚体或者子刚体。所述父刚体和子刚体表示刚体与关节的连接关系，例如将人的大臂与小臂比喻为两个刚体，肘部位置为连接两个刚体的关节，则对于该关节来说，大臂为父刚体，小臂为子刚体。所述摩擦系数为关节内部的摩擦系数。
所述步骤S3具体为：
通过程序格式化读取，进而自动解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性；
基于仿真平台的格式创建一组织文件模板，基于模板渲染法以及所述组织文件模板，将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件。所述组织文件为仿真平台的仿真模型的主体，采用标记语言记录所述刚体属性以及关节属性。
所述步骤S4具体为：
设定所述组织文件与各刚体子模型的引用关系，进而生成仿真模型。
本发明一种互动型三维模型仿真系统的较佳实施例，包括如下模块：
三维模型创建模块，用于创建一包括若干个刚体以及关节的三维模型，设定所述刚体的刚体属性以及关节的关节属性；即对仿真平台的模型进行预建模；
子模型生成模块，用于基于所述刚体以及关节，将所述三维模型保存为若干个obj格式的刚体子模型以及关节子模型；obj格式便于后续的读取解析；通过保存为若干个子模型，便于后续独立的解析和整合，便于组织文件对子模型进行分别引用；
组织文件生成模块，用于分别解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性，基于模板渲染法将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件；
仿真模型生成模块，用于基于各所述组织文件以及刚体子模型生成仿真模型。
所述三维模型创建模块中，所述刚体为活动部件，例如钢琴模型中的琴键和琴身；所述关节为各刚体间的连接关系，即两两连接的抽象因素，不具有物理实体，建模时用一个极小的球体或者正方体表示。
所述三维模型创建模块中，所述刚体属性至少包括刚体初始位置(默认为世界坐标原点)、物理性质、碰撞体积以及视觉体积；所述物理性质至少包括质量、质心位置以及惯性常量；
所述关节属性至少包括关节位置、关节类型、刚体标识以及摩擦系数；所述关节类型至少包括固定关节以及单轴旋转关节；所述刚体标识为父刚体或者子刚体。所述父刚体和子刚体表示刚体与关节的连接关系，例如将人的大臂与小臂比喻为两个刚体，肘部位置为连接两个刚体的关节，则对于该关节来说，大臂为父刚体，小臂为子刚体。所述摩擦系数为关节内部的摩擦系数。
所述组织文件生成模块具体为：
通过程序格式化读取，进而自动解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性；
基于仿真平台的格式创建一组织文件模板，基于模板渲染法以及所述组织文件模板，将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件。所述组织文件为仿真平台的仿真模型的主体，采用标记语言记录所述刚体属性以及关节属性。
所述仿真模型生成模块具体为：
设定所述组织文件与各刚体子模型的引用关系，进而生成仿真模型。
综上所述，本发明的优点在于：
通过创建包括刚体以及关节的三维模型，并设定刚体属性以及关节属性，再基于刚体以及关节将述三维模型保存为若干个刚体子模型以及关节子模型，接着基于模板渲染法将刚体子模型以及关节子模型解析得到的刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件，最后设定组织文件与各刚体子模型的引用关系以生成仿真模型，即生成的仿真模型携带刚体属性以及关节属性，以实现对互动型的三维模型进行仿真，进而极大的提升了三维模型的仿真效果。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种互动型三维模型仿真方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1、创建一包括若干个刚体以及关节的三维模型，设定所述刚体的刚体属性以及关节的关节属性；
步骤S2、基于所述刚体以及关节，将所述三维模型保存为若干个obj格式的刚体子模型以及关节子模型；
步骤S3、分别解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性，基于模板渲染法将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件；
步骤S4、基于各所述组织文件以及刚体子模型生成仿真模型。
2.如权利要求1所述的一种互动型三维模型仿真方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述刚体为活动部件；所述关节为各刚体间的连接关系。
3.如权利要求1所述的一种互动型三维模型仿真方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述刚体属性至少包括刚体初始位置、物理性质、碰撞体积以及视觉体积；所述物理性质至少包括质量、质心位置以及惯性常量；
所述关节属性至少包括关节位置、关节类型、刚体标识以及摩擦系数；所述关节类型至少包括固定关节以及单轴旋转关节；所述刚体标识为父刚体或者子刚体。
4.如权利要求1所述的一种互动型三维模型仿真方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：
通过程序格式化读取，进而自动解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性；
基于仿真平台的格式创建一组织文件模板，基于模板渲染法以及所述组织文件模板，将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件。
5.如权利要求1所述的一种互动型三维模型仿真方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：
设定所述组织文件与各刚体子模型的引用关系，进而生成仿真模型。
6.一种互动型三维模型仿真系统，其特征在于：包括如下模块：
三维模型创建模块，用于创建一包括若干个刚体以及关节的三维模型，设定所述刚体的刚体属性以及关节的关节属性；
子模型生成模块，用于基于所述刚体以及关节，将所述三维模型保存为若干个obj格式的刚体子模型以及关节子模型；
组织文件生成模块，用于分别解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性，基于模板渲染法将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件；
仿真模型生成模块，用于基于各所述组织文件以及刚体子模型生成仿真模型。
7.如权利要求6所述的一种互动型三维模型仿真系统，其特征在于：所述三维模型创建模块中，所述刚体为活动部件；所述关节为各刚体间的连接关系。
8.如权利要求6所述的一种互动型三维模型仿真系统，其特征在于：所述三维模型创建模块中，所述刚体属性至少包括刚体初始位置、物理性质、碰撞体积以及视觉体积；所述物理性质至少包括质量、质心位置以及惯性常量；
所述关节属性至少包括关节位置、关节类型、刚体标识以及摩擦系数；所述关节类型至少包括固定关节以及单轴旋转关节；所述刚体标识为父刚体或者子刚体。
9.如权利要求6所述的一种互动型三维模型仿真系统，其特征在于：所述组织文件生成模块具体为：
通过程序格式化读取，进而自动解析各所述刚体子模型以及关节子模型，得到所述刚体属性以及关节属性；
基于仿真平台的格式创建一组织文件模板，基于模板渲染法以及所述组织文件模板，将所述刚体属性以及关节属性编辑为仿真平台的组织文件。
10.如权利要求6所述的一种互动型三维模型仿真系统，其特征在于：所述仿真模型生成模块具体为：
设定所述组织文件与各刚体子模型的引用关系，进而生成仿真模型。
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