[发明专利]一种沉浸式虚拟现实仿真交互展示方法及其展示系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业机械行业的仿真技术，具体涉及一种沉浸式虚拟现实仿真交互展示方法及其展示系统。

背景技术

虚拟现实技术，简称(VR)，实现利用模拟技术产生一个三维空间的虚拟世界，使用户通过视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让用户如同身历其境一般，可以不受时间、空间、地理、大小的限制，去了解产品及物品的特点及工作原理。一般涉及机械、电子、控制、动力学等学科领域，尤其是，工业机械行业，一直是一个难以表达的行业，特别是大型机械机器等设备在展示、销售、维修、培训等各个方面都有很多不方便之处，复杂内部结构和操作流程，无论在施工、安装、操作过程中，对基础人员的培训上，或是市场销售上，都需要很好的展现和表现，将虚拟现实技术应用于工业仿真领域的模拟系统，适合任何工业机械仿真，及虚拟工作原理。以其强大的物理实时计算功能，简便快捷的操作方式，为广大工业机械行业带来了科技实效的展示方法。 

在现有技术的虚拟仿真操作中，机器设备的部件只能用不同的颜色来区别，其缺点在于，例如金属的转轴只能是用灰色的圆柱形色块来表示，这很难让操作者对真实的机器有正确的认识，也出现了操作者在电脑上能操作，但是由于和真实机器设备差别太大，到了真实的机器上操作还是无法进行操作的尴尬局面。

现有技术的机床加工仿真模拟无法以第一人称视角在加工环境中走动，只能以定点的方式通过旋转模型来达到观看不同角度的目的，因此不是真正意义上的三维仿真，不利于操作人员全面了解机械装备。

但当前机械设备仿真采用组态、Flash、3D、和Visual Studio.NET等技术模拟操作和加工，主要存在三大问题。第一是机械机床设备的仿真视觉效果差交互能力弱，对机械机床的整体和部件操作上几乎为零。例如：无法对机械机床的配电箱、控制屏幕吊臂等设备进行操作。只能通过一个二维的操作面板来操作机械机床的运行。第二个主要问题，由于没有采用图形加速和特效技术，画面操作缓慢，没有灯光、阴影等基本环境设置缺少真实感，同时无法表现工件加工时的水、气、火花等方面的模拟。第三点是，工件加工整体环境的模拟无法体现。例如一个大型工件，放在操作台之前的吊装过程，或者电动（手动）推车的送料过程都无法模拟。

发明内容

本发明公开了一种沉浸式虚拟现实仿真交互展示方法及其展示系统，可模拟大型设备的模拟操作、加工环境及其工作状态，并对仿真模型进行真实化处理，让用户有身临其境的操作感受。

为实现上述目的，本发明说明了一种沉浸式虚拟现实仿真交互展示系统，其特点是，该系统包含控制模块，与该控制模块双向电路连接的数据处理模块和存储模块，与该控制模块的输入端电路连接的仿真操作输入模块，与该控制模块的输出端电路连接的仿真显示模块，以及与该数据处理模块的输入端电路连接的数据采集模块。

一种沉浸式虚拟现实仿真交互展示方法，其特点是，该方法包含以下步骤： 

步骤1数据采集模块进行现场数据采集，并发送至数据处理模块；

步骤2 数据处理模块对模型数据进行加工处理；

步骤2.1数据处理模块建立机械设备的三维模型；

步骤2.2 数据处理模块对三维模型不必要的部分进行优化和删除；

步骤2.3 数据处理模块对模型的材质和灯光进行真实化处理；

步骤3 系统实现人机交互；

步骤3.1 仿真显示模块显示仿真模型；

步骤3.2 通过仿真操作输入模块进行指令输入，进行模拟操作。

上述的步骤3.1中，所述的仿真显示模块可采用三维立体显示装置。

本发明一种沉浸式虚拟现实仿真交互展示方法及其展示系统与现有技术相比，其优点在于，本发明通过和真实设备的照片比对，对三维模型进行材质、色彩、灯光方面的处理，得到了与真实世界中一模一样的三维物体，三维模型可以呈现出与真实设备一模一样的效果，从而使操作者操纵虚拟设备和操作真实设备同样的感受，再也不会出现能在电脑上虚拟操作，而真实操作中找不到哪对应哪的尴尬现象；

本发明加入了立体显示技术，设有三维立体显示装置在我们的程序中加入两台相机来模拟人的左右两只眼睛，佩戴立体眼镜后让用户有身临其境的操作感受，可以在模拟加工的过程中更好的把握和体验物体的深度，突破了之前仿真的平面化；