工廠虛擬現(xiàn)實(shí)展示技術(shù)
時(shí)間：2019-12-28 09:56:57
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來(lái)源：
欄目：工業(yè)vr
標(biāo)簽：工廠虛擬現(xiàn)實(shí) vr虛擬仿真 工廠三維漫游
導(dǎo)讀：系統(tǒng)直觀地展現(xiàn)整體廠區(qū)規(guī)劃、車(chē)間概況和生產(chǎn)工藝過(guò)程的3D虛擬現(xiàn)實(shí)立體展示。該軟件系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)交互應(yīng)用與大視角范圍內(nèi)容視覺(jué)呈現(xiàn)，具有豐富工廠業(yè)務(wù)管理和運(yùn)營(yíng)能力等方面的綜合展示功能。作為工廠建設(shè)與業(yè)務(wù)拓展專(zhuān)業(yè)的展示平臺(tái)，是組...
一、項(xiàng)目的背景與現(xiàn)狀
1.1、項(xiàng)目背景
本項(xiàng)目主要為了綜合展示工廠的整體廠區(qū)規(guī)劃、車(chē)間概況、生產(chǎn)工藝過(guò)程和相關(guān)數(shù)據(jù)可視化展示。
本系統(tǒng)基于三維模擬仿真平臺(tái)，建立工廠的主體規(guī)劃，周邊地形地貌三維數(shù)據(jù)，各主要車(chē)間和主要作業(yè)工藝流程的三維立體圖像建模及工藝流程三維動(dòng)態(tài)模擬，展示整體廠區(qū)、主要車(chē)間及生產(chǎn)線的三維信息。通過(guò)仿真平臺(tái)可以展示模擬主要工廠的產(chǎn)線三維虛擬演示及產(chǎn)線工藝流程三維動(dòng)態(tài)演示，呈現(xiàn)出工廠的產(chǎn)線的三維立體情況，并且能夠通過(guò)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景各個(gè)角度的呈現(xiàn)以及站內(nèi)的虛擬漫游；并可以展示靜態(tài)文字、視頻以及3D交互展示等多媒體信息。
對(duì)廠區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)，門(mén)禁系統(tǒng)及CRM系統(tǒng)整合到工廠虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述的系統(tǒng)的信息在工廠虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)內(nèi)實(shí)時(shí)顯示。
系統(tǒng)預(yù)留開(kāi)放管理權(quán)限入口，除了各種展示外，還可以開(kāi)放管理權(quán)限入口，主要功能描述為系統(tǒng)內(nèi)的音樂(lè)、圖片及視頻的文件，可以通過(guò)管理權(quán)限入口，由用戶(hù)自主更新比較新的信息，該系統(tǒng)自由生成展示內(nèi)容，無(wú)需二次開(kāi)發(fā)。注：配樂(lè)信息以*.mp3文件提供，圖片信息以*JPG文本文件提供，視頻信息以*MP4文本文件提供，存放在約定的路徑下，并且按照約定的文件命名規(guī)則確定文件名，文件可以由用戶(hù)根據(jù)需要自由替換，系統(tǒng)自動(dòng)生成比較新展示內(nèi)容，無(wú)需二次開(kāi)發(fā)。
目前常規(guī)的表現(xiàn)手法都是2D或視頻，隨著營(yíng)銷(xiāo)方式需要，現(xiàn)傳統(tǒng)表現(xiàn)形式無(wú)法更直觀、更全面及更有效的展示工廠全部信息，目前需要工廠構(gòu)建的仿真環(huán)境，對(duì)工廠規(guī)劃、車(chē)間、周邊配套及產(chǎn)線具體信息及工廠周邊環(huán)境進(jìn)行直觀、清晰、準(zhǔn)確地描述，使其展示方式更貼近實(shí)際，信息更準(zhǔn)確，更具靈活性、互動(dòng)性、3D可視性和操作性。
二、項(xiàng)目的目標(biāo)與任務(wù)
系統(tǒng)基于PC端開(kāi)發(fā)，通過(guò)Untiy3D技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工廠整體規(guī)劃、各個(gè)車(chē)間及生產(chǎn)線所需的相關(guān)3D信息和廠區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)，門(mén)禁系統(tǒng)及CRM系統(tǒng)兼容該系統(tǒng)內(nèi)。系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)3D互動(dòng)等特點(diǎn)。2.1、項(xiàng)目總體目標(biāo)
系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)完成主要廠區(qū)及生產(chǎn)線的三維場(chǎng)景建模、作業(yè)車(chē)間展示、作業(yè)流程工藝模擬以及環(huán)境3D漫游的詳細(xì)信息；用三維可視化等技術(shù)的整合，建設(shè)工廠3D虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)應(yīng)用，建成后的展示系統(tǒng)功能將非常強(qiáng)大，將能夠滿(mǎn)足各不同。系統(tǒng)將新?lián)碛幸韵鹿δ埽?br />l 實(shí)現(xiàn)整體廠區(qū)及周邊環(huán)境三維展示；
l 實(shí)現(xiàn)廠區(qū)指定的產(chǎn)線三維場(chǎng)景漫游及三種漫游方式（步行、飛行、穿行）；
l 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線三維虛擬演示；
l 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線工藝流程三維虛擬演示；
l 對(duì)接工廠監(jiān)控系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)及CRM系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)；
工作人員利用本展示系統(tǒng)，在日常工作、員工培訓(xùn)、訪客展示及內(nèi)部管理的過(guò)程中，通過(guò)3D立體、直觀的方式，清晰了解該工廠及其業(yè)務(wù)的所有的信息。
2.2、項(xiàng)目具體目標(biāo)
1）、該系統(tǒng)對(duì)整體廠區(qū)、周邊環(huán)境、車(chē)間內(nèi)部生產(chǎn)線的進(jìn)行三維場(chǎng)景建立；可完成在指定的3D場(chǎng)景內(nèi)任意視角的多種方式的漫游和觀察的展示功能，能滿(mǎn)足對(duì)場(chǎng)景視角體驗(yàn)的放大、縮小等功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與三維應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)使用。2）、該系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)線工藝流程三維虛擬演示，具體展現(xiàn)xx車(chē)間及xx車(chē)間等生產(chǎn)工藝流程，以及各工位及工序的具體操作內(nèi)容以及重點(diǎn)質(zhì)量控制，通過(guò)多樣種的展示方式對(duì)工藝流程進(jìn)行詳細(xì)解說(shuō)，具體為3D交互式漫游、圖文、配音說(shuō)辭及三維動(dòng)畫(huà)等方式對(duì)工藝流程的具體展示及解說(shuō)。
3）、該系統(tǒng)對(duì)工廠的監(jiān)控系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)及CRM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接，該相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在該系統(tǒng)中實(shí)時(shí)顯示，對(duì)于門(mén)禁系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)訪問(wèn)該區(qū)域的員工ID號(hào)，以便于后期查詢(xún)使用。
隨著該系統(tǒng)的不斷完善，可更充分發(fā)揮其良好的直觀性和信息3D可視化的特點(diǎn)，對(duì)工作成果展示、工廠形象宣傳及相關(guān)的管理提供高效的幫助。
三、 功能需求
本項(xiàng)目的主要任務(wù)是建立工廠虛擬現(xiàn)實(shí)三維展示應(yīng)用系統(tǒng)。具體來(lái)說(shuō)，主要任務(wù)包括：3.1、三維場(chǎng)景顯示
l 建立整體廠區(qū)1:1的三維場(chǎng)景精細(xì)建模，建立廠區(qū)周邊地形地貌及周邊配套設(shè)施的三維場(chǎng)景簡(jiǎn)模；l 建立工廠主要車(chē)間、生產(chǎn)線及車(chē)間配套設(shè)施等1:1三維精細(xì)建模，體驗(yàn)者可以漫游觀察所關(guān)心的詳細(xì)三維空間信息；
系統(tǒng)中需要實(shí)現(xiàn)大量的三維模型，需要進(jìn)行精細(xì)建模的主要車(chē)間以及周邊標(biāo)志性建筑物。系統(tǒng)整體效果逼真，使得沒(méi)有到過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的人有身臨其境的感覺(jué)，將對(duì)整體工廠及車(chē)間包括出入口等等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精細(xì)建模，尤其對(duì)于一些與用戶(hù)業(yè)務(wù)相關(guān)的模型，比如生產(chǎn)線等重要設(shè)施進(jìn)行精細(xì)建模，對(duì)于其它的非重要設(shè)施進(jìn)行示意性建模。
利用高分辨率的航拍圖片、DEM數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、工廠CAD數(shù)據(jù)等等，通過(guò)一定的三維建模技術(shù)和三維顯示方法，快速構(gòu)建真實(shí)的三維工廠，做到能夠?qū)崟r(shí)、任意角度瀏覽工廠不同的車(chē)間場(chǎng)景、工廠的結(jié)構(gòu)布局、車(chē)間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)線的重要設(shè)施，提供真實(shí)的三維空間環(huán)境。在三維場(chǎng)景中提供重要信息顯示功能，例如工廠出入口的信息。
3.2、3D交互漫游
在工廠虛擬現(xiàn)實(shí)三維展示應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)的三維漫游查詢(xún)界面視角可以任意變換，畫(huà)面可以有限放大和縮小，基于實(shí)時(shí)渲染的三維模型內(nèi)部沉浸式，通過(guò)UI界面設(shè)計(jì)及熱點(diǎn)功能自由切換自主式漫游功能，導(dǎo)游模式（視頻）與自由行走模式這三種功能。全屏與普通模式互相切換，可支持步行、飛行、穿行等多種模式漫游。手動(dòng)3D漫游主要依靠鍵盤(pán)A、W、S、D鍵來(lái)前后左右漫游（鼠標(biāo)控制方向）或觸摸屏實(shí)時(shí)交互觸控方式。自動(dòng)3D漫游提前設(shè)置比較佳漫游路徑，當(dāng)點(diǎn)擊UI界面按鈕的，畫(huà)面直接切換從初始點(diǎn)開(kāi)始自動(dòng)漫游，可隨時(shí)暫停、繼續(xù)、停止等操作。自動(dòng)播放各個(gè)車(chē)間的3D空間信息，可在漫游的過(guò)程中，實(shí)時(shí)查看設(shè)備的基礎(chǔ)信息，并提供對(duì)該工藝流程的圖片、視頻、文字及語(yǔ)音解說(shuō)。
3D交互式漫游空間主要區(qū)域有如下：
l 廠區(qū)風(fēng)貌三維虛擬展示,可實(shí)現(xiàn)環(huán)視360°，上下仰角180°無(wú)縫瀏覽廠房各類(lèi)信息；自主和自動(dòng)漫游虛擬廠區(qū)及產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)廠區(qū)及車(chē)間內(nèi)的自由行走，包含步行、飛行、穿行等三種模式；
l 產(chǎn)線三維虛擬演示，實(shí)現(xiàn)展現(xiàn)xx車(chē)間及xx車(chē)間等橋梁生產(chǎn)工藝流程；
注：
步行模式解釋?zhuān)耗M人視角在廠區(qū)內(nèi)行走，可讓用戶(hù)體驗(yàn)員工視角時(shí)廠內(nèi)設(shè)備和工藝；
飛行模式解釋?zhuān)耗M無(wú)人機(jī)視角查看廠區(qū)內(nèi)整體效果，通過(guò)在空中不同的高度和角度查看設(shè)備和工藝；
穿行模式解釋?zhuān)喝∠锢砼鲎残Ч?，可穿越設(shè)備、墻體等。讓用戶(hù)可以在一些特殊位置查看廠房設(shè)備和工藝。
在系統(tǒng)右上角會(huì)顯示小地圖或場(chǎng)景中有UI界面提示，小地圖上有工廠主體區(qū)域圖，當(dāng)體驗(yàn)者實(shí)時(shí)任意選擇某區(qū)域時(shí)，能快速定位該區(qū)域的空間內(nèi)進(jìn)行3D漫游，并能在小地圖實(shí)時(shí)顯示體驗(yàn)者現(xiàn)有的位置，3D漫游的過(guò)程中，小地圖上對(duì)應(yīng)亮點(diǎn)位置一起變化。（小地圖會(huì)有亮點(diǎn)和方向坐標(biāo)顯示即是對(duì)應(yīng)的漫游者所在位置）
3.3、產(chǎn)線工藝流程展示
通過(guò)廠房小地圖或UI界面提示快速切換到廠房?jī)?nèi)各工作區(qū)間。根據(jù)用戶(hù)的提供的工藝流程布局，通過(guò)廠房小地圖或UI界面提示，用戶(hù)可以自由切換到廠房?jī)?nèi)對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)線位置并能實(shí)時(shí)3D模擬相關(guān)的產(chǎn)線工藝。l 產(chǎn)線工藝流程三維虛擬演示，能實(shí)現(xiàn)展現(xiàn)各個(gè)車(chē)間等生產(chǎn)工藝流程，以及各工位及工序的具體操作內(nèi)容以及重點(diǎn)質(zhì)量控制；
l 實(shí)時(shí)3D模擬符合實(shí)際連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)展示，也可切換鏡頭重點(diǎn)展示生產(chǎn)線個(gè)別工位的生產(chǎn)工藝；
l 提前預(yù)設(shè)動(dòng)畫(huà)漫游路徑，用以實(shí)時(shí)查看產(chǎn)線的工藝流程簡(jiǎn)介，在重要部位設(shè)置相關(guān)熱點(diǎn)提示或具有科技類(lèi)線條UI界面，點(diǎn)擊相關(guān)畫(huà)面提示出現(xiàn)該部位及設(shè)備的視頻、圖文及音頻的解說(shuō)；
3.4、數(shù)據(jù)對(duì)接
l 工廠的監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)接在虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)在3D場(chǎng)景中選擇攝像頭，點(diǎn)擊該攝像頭或熱點(diǎn)直接進(jìn)入該監(jiān)控的現(xiàn)實(shí)的畫(huà)面。l 工廠的門(mén)禁系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)接在虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)內(nèi)，在虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)內(nèi)的后臺(tái)可以實(shí)時(shí)查看門(mén)禁記錄并存儲(chǔ)在專(zhuān)用的文件夾中，門(mén)禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式和要求，需要對(duì)接門(mén)禁系統(tǒng)廠家，在確定相關(guān)顯示格式。
l 工廠的CRM系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)接在虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)在3D空間信息內(nèi)實(shí)時(shí)查看設(shè)備及工序的相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)抓取相關(guān)數(shù)據(jù)，并在3D場(chǎng)景中有熱點(diǎn)顯示。
3.5、基礎(chǔ)擴(kuò)展功能
在UI界面上，手動(dòng)漫游和自動(dòng)漫游可以隨意切換；背景音樂(lè)可隨意切換靜音或播放功能，在軟件的左右上角有小地圖提示，用途實(shí)時(shí)提醒體驗(yàn)者位置，漫游時(shí),在場(chǎng)景中點(diǎn)擊相關(guān)熱點(diǎn)提示并進(jìn)行實(shí)時(shí)查看該熱點(diǎn)相關(guān)的信息等；l 進(jìn)入屏保狀態(tài)，以廠區(qū)中心（3D大盤(pán)）為軸心360度旋轉(zhuǎn)；
l 在重要的場(chǎng)景上方會(huì)有熱點(diǎn)提示，當(dāng)體驗(yàn)者點(diǎn)擊相關(guān)的熱點(diǎn)UI界面的時(shí)，直接進(jìn)去該場(chǎng)景的體驗(yàn)內(nèi)容；（大盤(pán)熱點(diǎn)提示）
l 系統(tǒng)內(nèi)以圖文、視頻及音頻的格式內(nèi)容，都支持實(shí)時(shí)人工更換，一鍵生成比較新替換的內(nèi)容，無(wú)需二次開(kāi)發(fā)。
四、性能指標(biāo)
該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)軟、硬件設(shè)備性能指標(biāo)，及組成系統(tǒng)后的性能指標(biāo)如下：1、系統(tǒng)的啟動(dòng)加載數(shù)據(jù)時(shí)間不高于5秒，由于三維系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)需要加載的數(shù)據(jù)量很大，因此系統(tǒng)需要采用分批加載的方法，只加載一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)需要時(shí)再調(diào)度。
2、系統(tǒng)的三維漫游停滯時(shí)間不高于3秒，對(duì)于廠車(chē)間內(nèi)部，由于生產(chǎn)線數(shù)據(jù)和工業(yè)設(shè)備模型數(shù)據(jù)量很大，漫游時(shí)可能產(chǎn)生短暫的停滯現(xiàn)象。
3、系統(tǒng)可以完成鼠標(biāo)（控制方向）和鍵盤(pán)漫游，支持觸摸屏實(shí)時(shí)觸控，視點(diǎn)可以任意變換，使用人員能夠通過(guò)視點(diǎn)和視角的調(diào)節(jié)變化對(duì)整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行全方位的觀察。
4、整個(gè)三維顯示效果逼真，地形影像數(shù)據(jù)分辨率至少達(dá)到1米，廠區(qū)和主要設(shè)備模型紋理數(shù)據(jù)精細(xì)。
五、硬件配置
系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行環(huán)境不作特殊要求，在常溫下正常工作，對(duì)它的運(yùn)轉(zhuǎn)地點(diǎn)和時(shí)間不作特殊要求。選擇一臺(tái)高檔配置的主機(jī)作為軟件系統(tǒng)的運(yùn)行載體,其技術(shù)參數(shù)為：
| 名稱(chēng) | 型號(hào) | 備注 |
| CPU | 英特爾i5-4590/AMD FX 8350 equivalent或者更高； | |
| 顯卡 | Nvidia GTX 970/4G或者更高； | |
| 硬盤(pán) | 希捷Barracuda，緩存： 16MB，接口類(lèi)型： SATA3.0，轉(zhuǎn)速： 7200rpm，接口速率： 6Gb/秒； | |
| 內(nèi)存 | 8G； | |
| 網(wǎng)卡 | 千兆以太網(wǎng)卡； | |
| 聲卡 | SoundMAX兼容聲卡； | |
| 操作系統(tǒng) | Windows7/8/10； |
六、功能詳細(xì)設(shè)計(jì)
6.1、技術(shù)方案
產(chǎn)品設(shè)計(jì)內(nèi)容主要針對(duì)整個(gè)廠區(qū)、車(chē)間及產(chǎn)線工藝3D虛擬現(xiàn)實(shí)展示，即廠區(qū)漫游部分、車(chē)間漫游部分和產(chǎn)線工藝展示部分，并對(duì)廠區(qū)涉及的監(jiān)控系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)及CRM系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)上述三種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)展示系統(tǒng)內(nèi)。以展現(xiàn)工廠全貌、車(chē)間及產(chǎn)線，串聯(lián)周邊配套相關(guān)信息及工廠內(nèi)部基礎(chǔ)管理等可視化管理系統(tǒng)。產(chǎn)線工藝展示針對(duì)各個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)工藝流程，以及各工位及工序的具體操作內(nèi)容以及重點(diǎn)質(zhì)量控制；產(chǎn)品定位是為企業(yè)形象展示及新員工培訓(xùn)輔助，所以在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及項(xiàng)目展示上，要求同時(shí)具備商業(yè)化的美觀性質(zhì)與科學(xué)應(yīng)用工具性質(zhì)。搭載平臺(tái)要求主要面向PC端開(kāi)發(fā)，可以通過(guò)觸摸屏、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)方式進(jìn)行展示和操控。
【原創(chuàng)聲明：轉(zhuǎn)載請(qǐng)備注北京四度vr公司，如需工廠虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)解決方案，請(qǐng)咨詢(xún)張經(jīng)理，18612192938】
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