[发明专利]一种基于三维模型的隧道掘进机展示方法及系统

权利要求书

1.一种基于三维模型的隧道掘进机展示方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：数据采集模块实时采集隧道掘进机的PLC控制器和导向系统的数据，通过网络传送至数据库并进行存储；

步骤二：三维建模模块根据隧道掘进机的类型进行三维建模；

所述三维建模模块包括分类管理单元和三维建模单元，分类管理单元，用于根据数据采集模块获取的隧道掘进机参数对不同的隧道掘进机进行类型区分；三维建模单元，用于根据隧道掘进机的不同类型对隧道掘进机进行三维建模，渲染三维模型；

所述三维建模模块根据四种类型隧道掘进机分别建模，实现流程包括建模、材质贴图、灯光、动画、摄影机控制和渲染；建模是指通过三维建模软件绘制出角色模型，材质贴图是指对物体的颜色、透明度、反光度、反光强度、自发光及粗糙程度的特性通过软件的计算贴到三维模型上，形成表面细节和结构；灯光是指最大限度的模拟自然界的光线类型和人工光线类型，通过灯光的组合来模拟真实场景下的三维效果；动画是运用已设计好的造型在三维动画软件中制作对应的动画片段，动作与画面的变化通过关键帧来实现，设定动画的主要画面为关键帧，关键帧之间的过渡由计算机完成；摄影机控制是指依照摄影原理在三维建模软件中使用摄像机工具实现分镜头效果，渲染是指根据场景的设置，赋予物体的材质和贴图、灯光，由程序绘制出一副完整的画面或动作；

步骤三：模型数据驱动模块将数据库中的数据输入三维模型，通过真实数据驱动三维模型联动，实现三维实时展现；

步骤四：虚拟交互模块与三维模型进行仿真数据交互，实现设备拆解、模型装配或施工模拟。

2.根据权利要求1所述的基于三维模型的隧道掘进机展示方法，其特征在于，所述数据采集模块采集的数据包括但不限于掘进参数、设备参数、地质参数和导向参数，采集的数据包括贯入度、推进速度、总推进力或护盾、油缸、主推进系统、皮带机掘进过程中的数据；所述隧道掘进机的类型包括但不限于土压平衡TBM、泥水平衡TBM、敞开式TBM和双护盾TBM。

3.根据权利要求1所述的基于三维模型的隧道掘进机展示方法，其特征在于，所述三维建模模块利用的三维软件中的灯光包括泛光和方向光，泛光是探照灯或电筒有照明方向的光源，方向光是太阳或蜡烛四面发射光线的光源。

4.根据权利要求3所述的基于三维模型的隧道掘进机展示方法，其特征在于，所述三维建模单元采用Unity3D软件进行实现，三维模型的动画效果是预先设定好的或者通过调用三维软件中现成的接口设定的；虚拟交互模块基于VR外设与三维模型进行交互。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的基于三维模型的隧道掘进机展示方法，其特征在于，所述三维建模模块根据隧道掘进机的类型以三维的方式将隧道掘进机进行等比例缩放并展现；所述模型数据驱动模块根据隧道掘进机的当前状态实时驱动三维建模模块进行同步渲染，使得三维模型与隧道掘进机的实际工况保持完全一致；同时，虚拟交互模块对三维模型进行交互联动，包括设备拆解、模型装配、施工模拟等操作。

6.一种基于三维模型的隧道掘进机展示系统，其特征在于，包括数据采集模块、三维建模模块、模型数据驱动模块和虚拟交互模块，数据采集模块通过互联网与数据库相连接，数据库分别与模型数据驱动模块相连接，模型数据驱动模块与三维建模模块相连接，三维建模模块与虚拟交互模块相连接；

所述三维建模模块包括分类管理单元和三维建模单元，分类管理单元，用于根据数据采集模块获取的隧道掘进机参数对不同的隧道掘进机进行类型区分；三维建模单元，用于根据隧道掘进机的不同类型对隧道掘进机进行三维建模，渲染三维模型；

所述三维建模模块根据四种类型隧道掘进机分别建模，实现流程包括建模、材质贴图、灯光、动画、摄影机控制和渲染；建模是指通过三维建模软件绘制出角色模型，材质贴图是指对物体的颜色、透明度、反光度、反光强度、自发光及粗糙程度的特性通过软件的计算贴到三维模型上，形成表面细节和结构；灯光是指最大限度的模拟自然界的光线类型和人工光线类型，通过灯光的组合来模拟真实场景下的三维效果；动画是运用已设计好的造型在三维动画软件中制作对应的动画片段，动作与画面的变化通过关键帧来实现，设定动画的主要画面为关键帧，关键帧之间的过渡由计算机完成；摄影机控制是指依照摄影原理在三维建模软件中使用摄像机工具实现分镜头效果，渲染是指根据场景的设置，赋予物体的材质和贴图、灯光，由程序绘制出一副完整的画面或动作。