焦化廠鼓風冷凝工段三維虛擬仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、現(xiàn)代化工大型化、連續(xù)化、自動化及易燃易爆等特征，使高?；瘜W化工專業(yè)學生現(xiàn)場實習和化工企業(yè)員工技能培訓成為難題，傳統(tǒng)的化工仿真雖然已在高校和企業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用，但主要側(cè)重于實時數(shù)據(jù)模擬，缺乏逼真的場景，實際的交互體驗枯燥乏味，沒有沉浸感，所以一直以來高校和企業(yè)都渴望更有效的輔助手段以改善教學培訓效果。近十年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)得到了快速的發(fā)展和推廣，已經(jīng)開始逐漸被應(yīng)用到人們工作、生活的各個領(lǐng)域，尤其在教育培訓領(lǐng)域，虛擬裝配、虛擬工廠等虛擬仿真

2、系統(tǒng)的開發(fā)使新型教育培訓方式獲得快速發(fā)展。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于化工類虛擬仿真系統(tǒng)，構(gòu)建場景逼真、交互性強的化工三維虛擬仿真系統(tǒng)，必將對高?；瘜W化工專業(yè)教學和化工企業(yè)員工技能培訓的改善起到推動作用。因此，本課題借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以焦化廠鼓風冷凝工段為對象，對化工三維虛擬仿真系統(tǒng)的開發(fā)進行了探索研究。
　　依據(jù)國內(nèi)外三維虛擬仿真系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、各類三維建模軟件與3D引擎的技術(shù)特點，確定了本次探索開發(fā)的技術(shù)路線:以SketchUp為三維

3、建模工具，Unity3D為虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺，以C＃為腳本語言編寫控制腳本來組織三維場景和實現(xiàn)交互功能。主要工作包括:首先，依據(jù)信息采集資料，利用SketchUp創(chuàng)建了結(jié)構(gòu)精細、層級關(guān)系合理的鼓風冷凝工段三維場景模型;其次，通過綜合運用Unity3D的編輯器工具、物理引擎及粒子系統(tǒng)等，構(gòu)建了高逼真度的鼓風冷凝工段虛擬場景，并通過控制腳本開發(fā)實現(xiàn)了多種單機模式下的交互功能，如設(shè)備信息查詢、閥門調(diào)節(jié)及設(shè)備運行演示等功能;再次，通過對基于Uni

4、ty3D的多人在線作品實現(xiàn)方式的研究，為鼓風冷凝工段三維虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)建了C/S架構(gòu)的多人協(xié)作模式，實現(xiàn)多人協(xié)同漫游、交互的功能，而且為多人協(xié)作模式開發(fā)了聊天窗口，滿足學員之間實時溝通的需求;最后，將開發(fā)完成的場景發(fā)布為.exe格式文件，測試表明發(fā)布的程序在普通PC上運行流暢，設(shè)備模型結(jié)構(gòu)精細，場景逼真度高，交互功能符合預期效果。
　　通過對鼓風冷凝工段三維虛擬仿真系統(tǒng)開發(fā)的探索研究表明:以SketchUp和Unity3D作為平臺

5、進行化工三維虛擬仿真系統(tǒng)的開發(fā)，平臺之間兼容性良好，功能強大，開發(fā)者可以專注于精細模型的構(gòu)建和功能模塊的開發(fā)，開發(fā)效率高;利用SketchUp不僅可以快速地創(chuàng)建結(jié)構(gòu)精細的大場景三維模型，并且通過創(chuàng)建群組技術(shù)能夠方便地為設(shè)備構(gòu)建良好的結(jié)構(gòu)層級關(guān)系，并且導入Unity3D后依然可以識別，從而方便地通過控制腳本開發(fā)在Unity3D中實現(xiàn)虛擬裝配、設(shè)備操作等交互功能;基于Unity3D實現(xiàn)C/S架構(gòu)的多人協(xié)作模式，可以培養(yǎng)學員之間協(xié)同工作能力，