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最后更新：2015-02-06
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生產(chǎn)企業(yè)：北京匯中順成科技有限公司
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產(chǎn)品詳細(xì)介紹一、引言：
Unity 3D是由來自美國的頂級3D引擎開發(fā)商Unity Technologies公司開發(fā)的一個輕松創(chuàng)建三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時三維動畫等互動內(nèi)容、多平臺的綜合型游戲開發(fā)工具，是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎。Unity 3D引擎可以幫助開發(fā)人員制作出絢麗的3D效果，并實(shí)時生成查看，目前已應(yīng)用于很多行業(yè)，工業(yè)、民用、教育培訓(xùn)等。
隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，組態(tài)軟件在工業(yè)控制領(lǐng)域的需求日益增大．它采用模塊化的方式使用戶能夠根據(jù)自己的控制對象和控制目的進(jìn)行任意組態(tài)，降低了監(jiān)控軟件開發(fā)的成本及難度，并且開發(fā)出的監(jiān)控軟件具有延續(xù)性、可擴(kuò)充性及通用性等特點(diǎn)，是一種高效的人機(jī)交互軟件．它可提供下位機(jī)的設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控、處理功能，同時可模擬各種工業(yè)現(xiàn)場工藝流程，為用戶提供一種簡單的仿真界面，使用戶可以通過組態(tài)軟件非常方便地對現(xiàn)場設(shè)備的參數(shù)以及工藝流程進(jìn)行監(jiān)控．但目前組態(tài)軟件的監(jiān)控組態(tài)界面是二維的，不能直觀地反映現(xiàn)場設(shè)備及工藝流程．窗口中顯示的信息量有限，對于復(fù)雜場景需要分窗口顯示，即產(chǎn)生窗口效應(yīng)．
化工設(shè)備化工設(shè)備種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用平面組裝圖、文字描述、教具、工廠參觀等傳 統(tǒng)的教學(xué)手段，都存在一定的局限性，學(xué)生難以理解。先進(jìn)的計算機(jī)多媒體技術(shù)在一定程度上能夠解決這類問題，但非計算機(jī)專業(yè)的教師研制多媒體教學(xué)課件有很大的難度。利用unity3D對于化工廠場景進(jìn)行三維組態(tài)，為教師授課和學(xué)生自學(xué)提供有效的、先進(jìn)的學(xué)習(xí)資源。使用unity3D制作換熱器、攪拌釜、板式塔三類化工設(shè)備的三維模型。這些精致的三維模型準(zhǔn)確地表達(dá)了化工設(shè)備中主要部件的立體結(jié)構(gòu)、空間組成等，突破了傳統(tǒng)的圖紙、文字等平面教學(xué)形式的約束，提供了全新的立體化的教學(xué)手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是上世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)高新技術(shù)，近年來倍受教育界的青睞。將化工設(shè)備三維模型制作成虛擬現(xiàn)實(shí) 教學(xué)素材。在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中，通過操作鼠標(biāo)、鍵盤，可對化工設(shè)備模型進(jìn)行隨意的三維空間中自由旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等交互操作，可以顯示化工設(shè)備中主要部件的名稱，可以在任意位置、以任意比例、從任意角度觀察虛擬模型，甚至可進(jìn)入模型內(nèi)部，觀察其結(jié)構(gòu)組成等，猶如進(jìn)入電腦游戲的虛幻世界中一樣，激發(fā)起學(xué)生們的好奇心和學(xué)習(xí)的興趣。特別是充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)高級技術(shù)，針對不同化工設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計了相應(yīng)的交互操作，將傳統(tǒng)的圖片和動畫教學(xué)形式與虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)大的交互功能有機(jī)地結(jié)合起來，通過對虛擬設(shè)備進(jìn)行組裝、分解、突現(xiàn)等復(fù)雜的操作，逼真地表現(xiàn)了主要部件組成關(guān)系、組裝過程、操作原理等，極大地滿足了教學(xué)要求。高水平的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)素材的制作既是本課件的亮點(diǎn)，也是創(chuàng)新點(diǎn)。將自行研制的多種形式的教學(xué)素材整合，使用unity3D軟件研制了《虛擬世界中的化工設(shè)備》多媒體教學(xué)課件，為教學(xué)素材的使用搭建了流暢的播放平臺，課件畫面設(shè)計具有時代感，結(jié)構(gòu)層次簡單，跳轉(zhuǎn)方便，便于教師授課和學(xué)生自學(xué)。此外，還可以對化工廠整體場景進(jìn)行模擬，讓學(xué)生猶如身臨其境，由此實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，讓老師的教學(xué)更具生動性，更重要的是讓學(xué)生在實(shí)際工作中更具競爭性。
二、基于本體的監(jiān)控場景組態(tài)模型：
監(jiān)控場景對象是組態(tài)畫面的基本組成部分，主要包括：電機(jī)、反應(yīng)釜、管道、閥門、泵、控制柜以及與工業(yè)現(xiàn)場相關(guān)的輔助對象，如廠房、門窗、設(shè)備支架、臺座等．組態(tài)過程實(shí)際上就是通過人機(jī)交互使用這些對象，建立虛擬監(jiān)控場景的過程．這在二維環(huán)境下是比較快捷的，但是引入三維監(jiān)控界面以后，場景的復(fù)雜度增加，場景對象具有6個自由度，很大程度上增加了監(jiān)控場景組態(tài)的難度．如果按照普通引擎中所采用的人機(jī)交互方式，采用多視圖、坐標(biāo)精確定位和手工反復(fù)調(diào)整的方式進(jìn)行三維場景的人機(jī)交互，虛擬監(jiān)控場景及場景對象只在幾何層參與人機(jī)交互．另外，由于三維虛擬監(jiān)控場景與真實(shí)環(huán)境相比缺少觸覺反饋信息及物體重力等物理感知能力，很難實(shí)現(xiàn)自然、高效的組態(tài)過程，勢必影響三維組態(tài)軟件的實(shí)用價值，與組態(tài)軟件的設(shè)計目標(biāo)是相違背的．在進(jìn)行監(jiān)控場景組態(tài)時，為實(shí)現(xiàn)快速組態(tài)，將監(jiān)控場景對象賦予語義信息，場景對象除了具有幾何屬性以外還具有與交互相關(guān)的規(guī)則、約束及供給信息．計算機(jī)需要分析各種場景對象的描述信息來推理人的交互意圖．例如，當(dāng)用戶要把管道移近鍋爐時，計算機(jī)能夠通過對象間的語義約束信息推理出人是想將管道與鍋爐進(jìn)行連接．而且系統(tǒng)能夠根據(jù)對象語義信息自動將兩個場景對象按照規(guī)定的約束信息進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)快速組態(tài)的要求．針對三維組態(tài)軟件的發(fā)展需求，將本體理念及其相關(guān)技術(shù)引入到三維組態(tài)軟件的監(jiān)控場景組態(tài)過程中，對其中的場景對象進(jìn)行語義描述．借鑒本體在人工智能領(lǐng)域的研究成果，可以用本體描述語言和本體編輯工具來描述與注釋場景組態(tài)中的概念、屬性以及概念之間關(guān)系的語法和語義，構(gòu)造三維監(jiān)控場景組態(tài)的本體知識庫，輔助三維人機(jī)交互過程．為了更好地表達(dá)三維監(jiān)控場景組態(tài)中場景對象的模型信息，提出基于本體的場景對象描述模型．
三、系統(tǒng)模式組成：
1.生產(chǎn)環(huán)境3D模型及虛擬現(xiàn)實(shí)操作模型
2.漫游模式（可按設(shè)定路線進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，也可進(jìn)行隨意的漫游）
3.人物角色設(shè)定以及操作模式
4.生產(chǎn)操作任務(wù)的分配，協(xié)調(diào)與配合
5.安全事故預(yù)案以及事故演練
6.生產(chǎn)操作評分系統(tǒng)
7.場景、視角、人物的整體統(tǒng)一規(guī)劃 |
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