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最后更新：2015-02-06
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生產(chǎn)企業(yè)：天津冠世緣科技發(fā)展有限公司
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產(chǎn)品詳細介紹一、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、可擴充性及通用性等特點，是一種高效的人機交互軟件．它可提供下位機的設(shè)備數(shù)據(jù)的實時監(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。先進的計算機多媒體技術(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確地表達了化工設(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)實技術(shù)是上世紀90年代興起的一項高新技術(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 教學(xué)素材。在虛擬現(xiàn)實場景中，通過操作鼠標、鍵盤，可對化工設(shè)備模型進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，甚至可進入模型內(nèi)部，觀察其結(jié)構(gòu)組成等，猶如進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)實高級技術(shù)，針對不同化工設(shè)備結(jié)構(gòu)特點設(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)實強大的交互功能有機地結(jié)合起來，通過對虛擬設(shè)備進行組裝、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)實教學(xué)素材的制作既是本課件的亮點，也是創(chuàng)新點。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行模擬，讓學(xué)生猶如身臨其境，由此實現(xiàn)理論與實踐相結(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、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)過程實際上就是通過人機交互使用這些對象，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交互方式，采用多視圖、坐標精確定位和手工反復(fù)調(diào)整的方式進行三維場景的人機交互，虛擬監(jiān)控場景及場景對象只在幾何層參與人機交互．另外，由于三維虛擬監(jiān)控場景與真實環(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)軟件的實用價值，與組態(tài)軟件的設(shè)計目標是相違背的．在進行監(jiān)控場景組態(tài)時，為實現(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，當用戶要把管道移近鍋爐時，計算機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)定的約束信息進行連接，從而實現(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，輔助三維人機交互過程．為了更好地表達三維監(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)實操作模型
2.漫游模式（可按設(shè)定路線進行參觀學(xué)習(xí)，也可進行隨意的漫游）
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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