CN115422861A - 三维仿真模型与电气原理图的交互方法及系统 - Google Patents

三维仿真模型与电气原理图的交互方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三维仿真模型与电气原理图的交互方法及系统，包括以下步骤：S10：构建三维仿真模型以及构建电气原理图；S20：建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系；S30：将激活组件加载于三维仿真模型中；S40：配置激活组件的初始化信息；S50：选择模型单元；S60：激活组件响应于所选择的模型单元，筛选出与该模型单元所对应的电气图元及所对应的电气原理图；S70：判断所筛选出的电气原理图是否已加载，若电气原理图已加载，更新电气图元在所对应的电气原理中的显示状态；S80：选择电气原理图中的电气图元；S90：激活组件响应于所选择的电气图元，筛选出与电气图元所对应的模型单元；S100：更新所筛选出的模型单元的显示状态。

Description

三维仿真模型与电气原理图的交互方法及系统
技术领域
本发明涉及虚拟仿真技术领域，尤其涉及一种三维仿真模型与电气原理图的交互方法及系统。
背景技术
电气原理图是用来表明设备电气的工作原理及各电气元件的作用，相互之间的关系的一种表示方式。 运用电气原理图的方法和技巧，对于分析电气线路，排除电路故障、程序编写是十分有益的。
然而，电气原理图缺乏直观的感觉，对于初学者而言，使电气原理图与实物设备的电气元件之间快速建立联系具有一定难度，尤其在教学过程中，需要在实物设备现场结合电气原理图对设备的电气运行原理进行讲解，例如，需要在现场操作实物设备某一开关的作用而电气原理图对应起来，而这一过程无法在一般教室完成，这势必带来安全性的挑战以及教学成本的提高。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种三维仿真模型与电气原理图的交互方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：
一种三维仿真模型与电气原理图的交互方法，包括以下步骤：
S10：构建三维仿真模型以及构建电气原理图；
S20：建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系；
S30：将激活组件加载于三维仿真模型中；
S40：配置激活组件的初始化信息；
S50：选择三维仿真模型中的模型单元；
S60：激活组件响应于所选择的模型单元，基于所建立的映射关系而筛选出与该模型单元所对应的电气图元及所对应的电气原理图；
S70：判断所筛选出的电气原理图是否已加载，若电气原理图已加载，更新电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致；
S80：选择电气原理图中的电气图元；
S90：激活组件响应于所选择的电气图元，基于所建立的映射关系而筛选出与电气图元所对应的模型单元；
S100：更新所筛选出的模型单元的显示状态，以与所选择的电气图元显示状态一致。
优选地，
在步骤S70中：
若判断所筛选出的电气原理图尚未加载，检索出该电气原理图并加载该电气原理图，且更新所筛选出的电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致。
优选地，
在步骤S10中：
构建三维仿真模型包括：
创建并装配模型单元；
对所装配的模型单元进行仿真；
基于仿真效果创建模型单元的三维动画；
创建电气原理图包括：
绘制电气图元，并通过绘制连线而将电气图元连接而形成电气原理图；
优选地，
在步骤S20中：所述的建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系包括：
建立电气图元的ID号与模型单元的ID对应关系；
建立电气图元ID与电气原理图ID的对应关系。
优选地，
在步骤S40中，初始化信息包括：
电气原理图的ID、电气原理图中的电气图元的ID以及电气图元的当前状态。
一种三维仿真模型与电气原理图的交互系统，所述系统包括：
电气原理图构建模块，用于构建三维仿真模型以及构建电气原理图；
映射关系建立模块，用于建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系；
仿真模型加载模块，用于将激活组件加载于三维仿真模型中；
配置模块，用于配置激活组件的初始化信息；
模型单元选择模块，用于选择三维仿真模型中的模型单元；
模型单元激活模块，用于激活组件响应于所选择的模型单元，基于所建立的映射关系而筛选出与该模型单元所对应的电气图元及所对应的电气原理图；
加载判断模块，用于判断所筛选出的电气原理图是否已加载，若电气原理图已加载，更新电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致；
电气图元选择模块，用于选择电气原理图中的电气图元；
电气图元激活模块，用于激活组件响应于所选择的电气图元，基于所建立的映射关系而筛选出与电气图元所对应的模型单元；
更新模块，用于更新所筛选出的模型单元的显示状态，以与所选择的电气图元显示状态一致。
与现有技术相比，本发明公开的三维仿真模型与电气原理图的交互方法及系统的有益效果是：
通过该方法，建立了三维仿真模型的各个模型单元与电气原理图中的电气图元之间的响应关系，在将三维仿真模型以及电气原理图置于同一界面后，在点击模型单元切换动作的同时，电气图元进行同步的切换，而在点击电气图元以切换电气图元的状态的同时，模型单元进行同步的切换动作。如此，利用上述的方法可使得教学不依赖于实物设备现场，并能够使学生更直观了解设备中电气系统的运行。
本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
图1为本发明所提供的三维仿真模型与电气原理图的交互方法的流出示意图。
具体实施方式
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。
本发明公开了一种三维仿真模型与电气原理图的交互方法，包括如下步骤：
S10：构建三维仿真模型以及构建电气原理图。具体而言，可在DtStudio三维渲染引擎平台创建组成三维模型的模型单元，该模型单元与电气原理图中电气图元均是用于表示电气元件，例如，电气开关，将所创建的模型单元进行组装，而使得机械或电气设备的三维模型中装有代表电气元件的模型单元，然后，对所装配的模型单元进行仿真，例如，使得代表电气开关的模型单元具有开、关动作和状态，并根据仿真效果而创建能够展示开、关动作及状态的三维动画。在DtStudio三维渲染引擎平台绘制电气图元，并利用所绘制的导线将所有电气图元进行连接而形成电气原理图。
S20：建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系。具体而言，建立电气图元的ID号与模型单元的ID对应关系以及建立电气图元ID与电气原理图ID的对应关系。如此，模型单元、电气图元以及电气原理图便实现了对应。
S30：将激活组件加载于三维仿真模型中。具体而言，利用DtStudio三维渲染引擎平台中的激活组件加载于三维仿真模型，使得电气图元以及电气原理图能够响应于鼠标对模型单元的单击选择。
S40：配置激活组件的初始化信息。具体而言，对与三维仿真模型中的模型单元对应的电气原理图及电气图元进行初始化，具体包括：初始化电气原理图的ID、电气原理图中的电气图元的ID以及电气图元的当前状态。
S50：选择三维仿真模型中的模型单元。具体可利用鼠标单击选择模型单元。
S60：激活组件响应于所选择的模型单元，基于所建立的映射关系而筛选出与该模型单元所对应的电气图元及所对应的电气原理图。由于建立了映射关系，在鼠标单击型单元后，激活组件响应于该单击事件而基于映射关系选择内存中的电气图元及电气原理图。
S70：判断所筛选出的电气原理图是否已加载，若电气原理图已加载，更新电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致，若判断所筛选出的电气原理图尚未加载，检索出该电气原理图并加载该电气原理图，且更新所筛选出的电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致。在该步骤完成后，模型单元到电气图元方向的响应过程完成，如此，在单击模型单元后，所对应的电气原理图中的电气图元的状态随模型单元一致的切换，例如，若单击模型单元而使模型单元产生从关到开的动作，电气图元也同步的显示从关到开的状态。
S80：选择电气原理图中的电气图元；该步骤的作用的原理与选择模型单元的作用的原理。具体可利用鼠标单击选择电气图元。
S90：激活组件响应于所选择的电气图元，基于所建立的映射关系而筛选出与电气图元所对应的模型单元。由于已建立了映射关系，在鼠标单击电气图元后，激活组件响应于该单击事件而基于映射关系选择三维仿真模型中的模型单元。
S100：更新所筛选出的模型单元的显示状态，以与所选择的电气图元显示状态一致。在该步骤完成后，电气图元到模型单元方向的响应过程完成。如此，在单击电气图元后，所对应的三维仿真模型中的模型单元随电气图元一致的切换，例如，若单击电气图元而使电气图元从开的状态切换到关的状态，模型单元也同步产生从开到关的动作。
基于上述可知，通过上述的方法，建立了三维仿真模型的各个模型单元与电气原理图中的电气图元之间的响应关系，在将三维仿真模型以及电气原理图置于同一界面后，在点击模型单元切换动作的同时，电气图元进行同步的切换，而在点击电气图元以切换电气图元的状态的同时，模型单元进行同步的切换动作。如此，利用上述的方法可使得教学不依赖于实物设备现场，并能够使学生更直观了解设备中电气系统的运行。
仿真交互电气原理图包括电气图元编辑器、电气原理图编辑器、三维渲染引擎交互功能组件和电气原理图显示交互界面，实现了基于三维渲染引擎的三维仿真动画交互过程使二维的电气原理图显示状态实时更新，反过来，二维电气原理图更新开关状态对应的三维仿真环境中的开关部件随之更新。
电气图元编辑器包括：按照电路图需要制作元器件的图元png图片，并记录图元名称和ID号，默认图片，状态变换图片，类型，用于连线的引脚，多状态的状态列表。普通开关按钮位置固定，多状态开关根据多状态属性记录的位置显示切换按钮。记录多状态属性如：是否通电，状态切换开关位置，状态图片信息。编辑后存储为图元数据文件。并可对已有图元数据文件加载和编辑。
电气原理图编辑器包括：电气原理图编辑器加载和显示图元数据文件，显示每个图元即item。加载items。根据item类型分类显示。通过名字搜索查找需要的item。根据需求选择item显示在画布上，记录item唯一Id,通过引脚连线，编辑item属性。
信息面板，用于修改名称，是否显示名称，字体大小、角度。
pins面板，用于显示选中的item上所有的连线，查看连线引脚编号，预览并切换电流走向，并且给连线绑定它所需要的开关。绑定开关为当前选中的item下当前选择的连线需要在它绑定的所有开关状态都为on的时候才会出现电流。
switch面板，用于为选中的item绑定串联子开关或者并联子开关。一般作用于普通开关，虚拟开关，继电器线圈等有状态变化的item。
补充，用于虚拟开关仅作用于绑定串并联电路电流。并且通过不同的虚拟开关以不同的形式绑定，实现复杂电路的开关绑定实现正确的电流效果，画布上可隐藏显示。
多状态开关，用于根据状态数量和顺序选择相应数量的虚拟子开关。可实现状态切换时虚拟开关的状态切换，通过虚拟开关的绑定来实现电路图需求。
电路图绘制完成后记录所有item的唯一编号，items中的id,画布中的显示位置，所有连线绑定开关列表、电流走向，串/并联子开关列表，名称属性及是否显示，保存成文本。
电气原理图显示交互界面包括：由事件驱动后接收来自三维仿真场景中的信息，实现电路图加载，根据选择的电路图，加载item的唯一编号，items中的id,画布中的显示位置，所有连线绑定开关列表、电流走向，串/并联子开关列表，名称属性及是否显示等属性。通过记录的id在加载的Items列表中选择相应的item显示在画布中正确的位置，根据属性显示名称，然后根据引脚连线信息显示连线，绑定连线父开关，绑定串/并联子开关。
三维渲染引擎交互组件：
模型添加激活组件+电气原理图组件；记录该模型绑定的电路图名称和item编号。
课程开始时，记录当前课程需要使用到的开关模型列表，打开电气原理图画布时将自己的介绍文字和定位位置发送给对应电路图Item。
用户点击模型选择动画激活电气原理图组件，通过电路图名称索引出需要显示的电路图(如当前显示为选择电路图则跳过索引步骤)，通过编号指定对应电路图元器件item.将开关状态发送给item.item做出相应状态切换，显示该元器件的介绍文字在画布上，并判断当前电路图所有子开关状态及整体通电状态和电流走向。
用户点击电路图上item。画布显示该元器件的介绍文字。并可通过定位功能通过之前保存的定位位置找到该元器件的模型位置。点击选中item时模型部件高亮闪烁提示。点击开关类型的item时，item通过绑定的模型发送开关状态至模型部件，部件做出相应动画提示。电路图同样状态切换并判断当前电路图所有子开关状态及通电状态和电流走向。
一种三维仿真模型与电气原理图的交互系统包括：
电气原理图构建模块，用于构建三维仿真模型以及构建电气原理图；
映射关系建立模块，用于建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系；
仿真模型加载模块，用于将激活组件加载于三维仿真模型中；
配置模块，用于配置激活组件的初始化信息；
模型单元选择模块，用于选择三维仿真模型中的模型单元；
模型单元激活模块，用于激活组件响应于所选择的模型单元，基于所建立的映射关系而筛选出与该模型单元所对应的电气图元及所对应的电气原理图；
加载判断模块，用于判断所筛选出的电气原理图是否已加载，若电气原理图已加载，更新电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致；
电气图元选择模块，用于选择电气原理图中的电气图元；
电气图元激活模块，用于激活组件响应于所选择的电气图元，基于所建立的映射关系而筛选出与电气图元所对应的模型单元；
更新模块，用于更新所筛选出的模型单元的显示状态，以与所选择的电气图元显示状态一致。
此外，尽管已经在本发明中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本发明的具有等同元件、修改、省略、组合（例如，各种实施例交叉的方案）、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例（或其一个或更多方案）可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本发明。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种三维仿真模型与电气原理图的交互方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：构建三维仿真模型以及构建电气原理图；
S20：建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系；
S30：将激活组件加载于三维仿真模型中；
S40：配置激活组件的初始化信息；
S50：选择三维仿真模型中的模型单元；
S60：激活组件响应于所选择的模型单元，基于所建立的映射关系而筛选出与该模型单元所对应的电气图元及所对应的电气原理图；
S70：判断所筛选出的电气原理图是否已加载，若电气原理图已加载，更新电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致；
S80：选择电气原理图中的电气图元；
S90：激活组件响应于所选择的电气图元，基于所建立的映射关系而筛选出与电气图元所对应的模型单元；
S100：更新所筛选出的模型单元的显示状态，以与所选择的电气图元显示状态一致。
2.根据权利要求1所述的三维仿真模型与电气原理图的交互方法，其特征在于，
在步骤S70中：
若判断所筛选出的电气原理图尚未加载，检索出该电气原理图并加载该电气原理图，且更新所筛选出的电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致。
3.根据权利要求1所述的三维仿真模型与电气原理图的交互方法，其特征在于，
在步骤S10中：
构建三维仿真模型包括：
创建并装配模型单元；
对所装配的模型单元进行仿真；
基于仿真效果创建模型单元的三维动画；
创建电气原理图包括：
绘制电气图元，并通过绘制连线而将电气图元连接而形成电气原理图。
4.根据权利要求1所述的三维仿真模型与电气原理图的交互方法，其特征在于，
在步骤S20中：所述的建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系包括：
建立电气图元的ID号与模型单元的ID对应关系；
建立电气图元ID与电气原理图ID的对应关系。
5.根据权利要求1所述的三维仿真模型与电气原理图的交互方法，其特征在于，
在步骤S40中，初始化信息包括：
电气原理图的ID、电气原理图中的电气图元的ID以及电气图元的当前状态。
6.一种三维仿真模型与电气原理图的交互系统，其特征在于，所述系统包括：
电气原理图构建模块，用于构建三维仿真模型以及构建电气原理图；
映射关系建立模块，用于建立三维仿真模型与电气原理图之间的交互的映射关系；
仿真模型加载模块，用于将激活组件加载于三维仿真模型中；
配置模块，用于配置激活组件的初始化信息；
模型单元选择模块，用于选择三维仿真模型中的模型单元；
模型单元激活模块，用于激活组件响应于所选择的模型单元，基于所建立的映射关系而筛选出与该模型单元所对应的电气图元及所对应的电气原理图；
加载判断模块，用于判断所筛选出的电气原理图是否已加载，若电气原理图已加载，更新电气图元在所对应的电气原理中的显示状态，以与所选择的模型单元的显示状态一致；
电气图元选择模块，用于选择电气原理图中的电气图元；
电气图元激活模块，用于激活组件响应于所选择的电气图元，基于所建立的映射关系而筛选出与电气图元所对应的模型单元；
更新模块，用于更新所筛选出的模型单元的显示状态，以与所选择的电气图元显示状态一致。
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