工厂虚拟现实展示技术
浏览次数：2536次 更新时间：2019-12-28 09:56:57
一、项目的背景与现状
1.1、项目背景
本项目主要为了综合展示工厂的整体厂区规划、车间概况、生产工艺过程和相关数据可视化展示。
本系统基于三维模拟仿真平台，建立工厂的主体规划，周边地形地貌三维数据，各主要车间和主要作业工艺流程的三维立体图像建模及工艺流程三维动态模拟，展示整体厂区、主要车间及生产线的三维信息。通过仿真平台可以展示模拟主要工厂的产线三维虚拟演示及产线工艺流程三维动态演示，呈现出工厂的产线的三维立体情况，并且能够通过互动，实现三维场景各个角度的呈现以及站内的虚拟漫游；并可以展示静态文字、视频以及3D交互展示等多媒体信息。
对厂区的监控系统，门禁系统及CRM系统整合到工厂虚拟现实展示系统内，实现对上述的系统的信息在工厂虚拟现实展示系统内实时显示。
系统预留开放管理权限入口，除了各种展示外，还可以开放管理权限入口，主要功能描述为系统内的音乐、图片及视频的文件，可以通过管理权限入口，由用户自主更新比较新的信息，该系统自由生成展示内容，无需二次开发。注：配乐信息以*.mp3文件提供，图片信息以*JPG文本文件提供，视频信息以*MP4文本文件提供，存放在约定的路径下，并且按照约定的文件命名规则确定文件名，文件可以由用户根据需要自由替换，系统自动生成比较新展示内容，无需二次开发。
目前常规的表现手法都是2D或视频，随着营销方式需要，现传统表现形式无法更直观、更全面及更有效的展示工厂全部信息，目前需要工厂构建的仿真环境，对工厂规划、车间、周边配套及产线具体信息及工厂周边环境进行直观、清晰、准确地描述，使其展示方式更贴近实际，信息更准确，更具灵活性、互动性、3D可视性和操作性。
二、项目的目标与任务
系统基于PC端开发，通过Untiy3D技术，实现工厂整体规划、各个车间及生产线所需的相关3D信息和厂区的监控系统，门禁系统及CRM系统兼容该系统内。系统具有操作简单、实时3D互动等特点。2.1、项目总体目标
系统将实现完成主要厂区及生产线的三维场景建模、作业车间展示、作业流程工艺模拟以及环境3D漫游的详细信息；用三维可视化等技术的整合，建设工厂3D虚拟现实展示系统应用，建成后的展示系统功能将非常强大，将能够满足各不同。系统将新拥有以下功能：l 实现整体厂区及周边环境三维展示；
l 实现厂区指定的产线三维场景漫游及三种漫游方式（步行、飞行、穿行）；
l 实现产线三维虚拟演示；
l 实现产线工艺流程三维虚拟演示；
l 对接工厂监控系统、门禁系统及CRM系统的相关数据；
工作人员利用本展示系统，在日常工作、员工培训、访客展示及内部管理的过程中，通过3D立体、直观的方式，清晰了解该工厂及其业务的所有的信息。
2.2、项目具体目标
1）、该系统对整体厂区、周边环境、车间内部生产线的进行三维场景建立；可完成在指定的3D场景内任意视角的多种方式的漫游和观察的展示功能，能满足对场景视角体验的放大、缩小等功能，同时实现与三维应用系统的关联使用。2）、该系统对产线工艺流程三维虚拟演示，具体展现xx车间及xx车间等生产工艺流程，以及各工位及工序的具体操作内容以及重点质量控制，通过多样种的展示方式对工艺流程进行详细解说，具体为3D交互式漫游、图文、配音说辞及三维动画等方式对工艺流程的具体展示及解说。
3）、该系统对工厂的监控系统、门禁系统及CRM系统的数据对接，该相关数据实时在该系统中实时显示，对于门禁系统来说，系统自动存储访问该区域的员工ID号，以便于后期查询使用。
随着该系统的不断完善，可更充分发挥其良好的直观性和信息3D可视化的特点，对工作成果展示、工厂形象宣传及相关的管理提供高效的帮助。
三、 功能需求
本项目的主要任务是建立工厂虚拟现实三维展示应用系统。具体来说，主要任务包括：3.1、三维场景显示
l 建立整体厂区1:1的三维场景精细建模，建立厂区周边地形地貌及周边配套设施的三维场景简模；l 建立工厂主要车间、生产线及车间配套设施等1:1三维精细建模，体验者可以漫游观察所关心的详细三维空间信息；
系统中需要实现大量的三维模型，需要进行精细建模的主要车间以及周边标志性建筑物。系统整体效果逼真，使得没有到过现场的人有身临其境的感觉，将对整体工厂及车间包括出入口等等结构实现精细建模，尤其对于一些与用户业务相关的模型，比如生产线等重要设施进行精细建模，对于其它的非重要设施进行示意性建模。
利用高分辨率的航拍图片、DEM数据、矢量数据、工厂CAD数据等等，通过一定的三维建模技术和三维显示方法，快速构建真实的三维工厂，做到能够实时、任意角度浏览工厂不同的车间场景、工厂的结构布局、车间的内部结构、生产线的重要设施，提供真实的三维空间环境。在三维场景中提供重要信息显示功能，例如工厂出入口的信息。
3.2、3D交互漫游
在工厂虚拟现实三维展示应用系统内的三维漫游查询界面视角可以任意变换，画面可以有限放大和缩小，基于实时渲染的三维模型内部沉浸式，通过UI界面设计及热点功能自由切换自主式漫游功能，导游模式（视频）与自由行走模式这三种功能。全屏与普通模式互相切换，可支持步行、飞行、穿行等多种模式漫游。手动3D漫游主要依靠键盘A、W、S、D键来前后左右漫游（鼠标控制方向）或触摸屏实时交互触控方式。自动3D漫游提前设置比较佳漫游路径，当点击UI界面按钮的，画面直接切换从初始点开始自动漫游，可随时暂停、继续、停止等操作。自动播放各个车间的3D空间信息，可在漫游的过程中，实时查看设备的基础信息，并提供对该工艺流程的图片、视频、文字及语音解说。
3D交互式漫游空间主要区域有如下：
l 厂区风貌三维虚拟展示,可实现环视360°，上下仰角180°无缝浏览厂房各类信息；自主和自动漫游虚拟厂区及产线，实现所见厂区及车间内的自由行走，包含步行、飞行、穿行等三种模式；
l 产线三维虚拟演示，实现展现xx车间及xx车间等桥梁生产工艺流程；
注：
步行模式解释：模拟人视角在厂区内行走，可让用户体验员工视角时厂内设备和工艺；
飞行模式解释：模拟无人机视角查看厂区内整体效果，通过在空中不同的高度和角度查看设备和工艺；
穿行模式解释：取消物理碰撞效果，可穿越设备、墙体等。让用户可以在一些特殊位置查看厂房设备和工艺。
在系统右上角会显示小地图或场景中有UI界面提示，小地图上有工厂主体区域图，当体验者实时任意选择某区域时，能快速定位该区域的空间内进行3D漫游，并能在小地图实时显示体验者现有的位置，3D漫游的过程中，小地图上对应亮点位置一起变化。（小地图会有亮点和方向坐标显示即是对应的漫游者所在位置）
3.3、产线工艺流程展示
通过厂房小地图或UI界面提示快速切换到厂房内各工作区间。根据用户的提供的工艺流程布局，通过厂房小地图或UI界面提示，用户可以自由切换到厂房内对应的生产线位置并能实时3D模拟相关的产线工艺。l 产线工艺流程三维虚拟演示，能实现展现各个车间等生产工艺流程，以及各工位及工序的具体操作内容以及重点质量控制；
l 实时3D模拟符合实际连续生产状态展示，也可切换镜头重点展示生产线个别工位的生产工艺；
l 提前预设动画漫游路径，用以实时查看产线的工艺流程简介，在重要部位设置相关热点提示或具有科技类线条UI界面，点击相关画面提示出现该部位及设备的视频、图文及音频的解说；
3.4、数据对接
l 工厂的监控系统的数据实时对接在虚拟现实展示系统内，可以实现在3D场景中选择摄像头，点击该摄像头或热点直接进入该监控的现实的画面。l 工厂的门禁系统数据对接在虚拟现实展示系统内，在虚拟现实展示系统内的后台可以实时查看门禁记录并存储在专用的文件夹中，门禁系统的数据格式和要求，需要对接门禁系统厂家，在确定相关显示格式。
l 工厂的CRM系统数据对接在虚拟现实展示系统内，可以实现在3D空间信息内实时查看设备及工序的相关的生产数据。实时抓取相关数据，并在3D场景中有热点显示。
3.5、基础扩展功能
在UI界面上，手动漫游和自动漫游可以随意切换；背景音乐可随意切换静音或播放功能，在软件的左右上角有小地图提示，用途实时提醒体验者位置，漫游时,在场景中点击相关热点提示并进行实时查看该热点相关的信息等；l 进入屏保状态，以厂区中心（3D大盘）为轴心360度旋转；
l 在重要的场景上方会有热点提示，当体验者点击相关的热点UI界面的时，直接进去该场景的体验内容；（大盘热点提示）
l 系统内以图文、视频及音频的格式内容，都支持实时人工更换，一键生成比较新替换的内容，无需二次开发。
四、性能指标
该系统运行时软、硬件设备性能指标，及组成系统后的性能指标如下：1、系统的启动加载数据时间不高于5秒，由于三维系统启动时需要加载的数据量很大，因此系统需要采用分批加载的方法，只加载一些关键数据，其它数据需要时再调度。
2、系统的三维漫游停滞时间不高于3秒，对于厂车间内部，由于生产线数据和工业设备模型数据量很大，漫游时可能产生短暂的停滞现象。
3、系统可以完成鼠标（控制方向）和键盘漫游，支持触摸屏实时触控，视点可以任意变换，使用人员能够通过视点和视角的调节变化对整个场景进行全方位的观察。
4、整个三维显示效果逼真，地形影像数据分辨率至少达到1米，厂区和主要设备模型纹理数据精细。
五、硬件配置
系统对运行环境不作特殊要求，在常温下正常工作，对它的运转地点和时间不作特殊要求。选择一台高档配置的主机作为软件系统的运行载体,其技术参数为：
| 名称 | 型号 | 备注 |
| CPU | 英特尔i5-4590/AMD FX 8350 equivalent或者更高； | |
| 显卡 | Nvidia GTX 970/4G或者更高； | |
| 硬盘 | 希捷Barracuda，缓存： 16MB，接口类型： SATA3.0，转速： 7200rpm，接口速率： 6Gb/秒； | |
| 内存 | 8G； | |
| 网卡 | 千兆以太网卡； | |
| 声卡 | SoundMAX兼容声卡； | |
| 操作系统 | Windows7/8/10； |
六、功能详细设计
6.1、技术方案
产品设计内容主要针对整个厂区、车间及产线工艺3D虚拟现实展示，即厂区漫游部分、车间漫游部分和产线工艺展示部分，并对厂区涉及的监控系统、门禁系统及CRM系统的相关数据对接，实现上述三种系统的数据实时显示在虚拟现实展示系统内。以展现工厂全貌、车间及产线，串联周边配套相关信息及工厂内部基础管理等可视化管理系统。产线工艺展示针对各个车间的生产工艺流程，以及各工位及工序的具体操作内容以及重点质量控制；产品定位是为企业形象展示及新员工培训辅助，所以在设计实现及项目展示上，要求同时具备商业化的美观性质与科学应用工具性质。搭载平台要求主要面向PC端开发，可以通过触摸屏、鼠标、键盘方式进行展示和操控。
【原创声明：转载请备注北京四度vr公司，如需工厂虚拟现实技术解决方案，请咨询张经理，18612192938】
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