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智慧工厂VR拆解零件——3D虚实现实可视化系统

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图扑 2021-06-01 11:53 抢发第一评

VR,AR,XR,5G,工业互联网等名词频繁出现在我们的视野中,信息的分享与虚实的结合已经成为大势所趋,5G是新一代信息通信技术升级的重要方向,工业互联网是制造业转型升级的发展趋势。本文所讲的VR是机械制造业与设备的又一次交流,当技术新星遇上制造潮流,无疑将成为制造业,工控业等行业数字化转型的重要驱动力。

“5G + VR + 工业互联网”必将成为新的一年不变的话题,如何将当前工业中遇到的问题通过虚拟现实结合起来,让我们可以更近的去交流,去感受技术带给我们的变化。手机结合AR功能的 APP 已经早就问世,5G的速度加上 AR, VR 的身临其境,让我们感受到的不仅仅是技术的革新,更是让我们感受到技术在不同领域的实际应用场景,我相信 2021 年新的一年必定是“5G + VR + 工业互联网”应用的又一个新的开始,本文接下来所讲的就是 Hightopo 的 HT for Web 结合 WebVR 开发的具体应用案例。

VR 拆解还原

VR 操作

操作.gif

 VR 场景切换

22.gif

PC 端拆解还原

操作    1.gif

PC 端考试

89.gif

系统介绍

该系统共分为三个实际应用层面:

  • 三维培训:用户通过 mb 端手指触摸或者 pc 端鼠标拖拽可以将设备拆解开来,之后可以通过一键还原来将设备还原到最初的状态,或者可以通过拆解 or 还原按钮查看设备自动拆解的过程以及拆解之后自动还原的过程。

  • 考试系统:这部分是考验你对设备拆解的熟悉程度,在第一步的三维培训之后,可以在该系统中考核你对拆解过程的了解。

  • VR 模式:该部分便是三维场景结合 WebVR 的具体实现应用,在进入 VR 之后可以通过操作 VR 手柄,进行设备的拆解还原。

文章主要讲解第三部分的VR模式,让我们了解如何结合HT来搭建VR场景。下面描述了VR中的主要操作,没有进入VR的时候不会出现如下所说的六个按钮操作,在点击进入WebVR时,系统自动显示出VR场景里的六个操作按钮,反之退出VR时,系统也会自动隐藏三维中的六个操作按钮,VR中的主要操作如下:

  • 设备切换:顾名思义,可以通过手柄射线对准场景中左侧列表,按动板机进行场景设备切换。

  • 操作切换:VR 中对设备有如下两种操作,可以通过右下角的模式按钮点击切换。

  • 平移模式:该模式下,用户可以对准设备并且按动板机将设备从一个位置移动到另一个位置,并且可以通过触摸触摸板来拉近和拉远设备零件。

  • 抓取模式:该模式下,用户可以对准设备并且按动板机将设备抓取过来,抓取过来之后,可以通过触摸触摸板来旋转以及放大或者缩小零件。

  • 一键还原:将设备各部分零件还原到最初始的位置。

  • 拆解动画:将设备的各部分零件通过之前预定好的位置按步骤一步一步拆解开来。

  • 还原动画:该操作可以理解为拆解动画的倒放,即将拆解的过程逆序还原。

  • 线框切换:HT 支持将设备节点的三角面表示出来,可以具体的看到该设备的线框轮廓。

三维场景

HT支持obj模型的导入,VR场景所出现的设备零件均为 obj 模型,由于需要在之后进行设备的拆解,所以建模的时候需要分别对设备的各部分零件进行建模,而不是对设备整体进行建模,如果对设备整体建模那么在 HT 的场景中就是一个Data节点,从而不能对零件进行拆解,如果拆解开来,那么在 HT 中可以加载多个 obj 则就有多个 Data 节点,有多个零件的 Data 节点之后就可以对设备零件进行移动或者其它旋转操作。

如下为导入场景中的obj模型:

obj.png

从上图可以看出我们导入obj之后零件之间是分散的,所以需要对零件的初始位置进行调整,从而调整出一个由许多零件构成的完整设备,当然调整不可能通过代码来调整,对应的有三维编辑器可以调整,进行拖拖拽拽将不同零件拼凑起来,如下为组合之后的设备整体:

69.png

当然 HT 提供的 VR 插件还有很多的配置项,方便用户更好的调整 VR 场景,包括刷地形,场景移动方式,场景操作方式都可以通过配置进行配置。

拆解规则从文章前面的部分效果图可以看到我们每个场景的设备都有拆解,并且每个设备的零件数量,零件位置,零件拆解的方向,偏移的长短都是不一致的,所以不可能通过代码来将上面的偏移长短,偏移方向写死,需要制定一套拆解规则来帮助我们可以更方便制作每个场景的拆解动画,这样只需要设计师根据与程序约定好的拆解规则进行配置就可以配置出不同场景不同设备的拆解动画。该系统的拆解分为两种情况:

  • 单体移动:单个设备零件沿着父节点位置和该节点位置的连接线方向移动

  • 组合移动:多个设备零件的组合沿着某个方向移动,组合移动之后,设备零件可以在组合移动之后的位置进行再沿着某个方向进行移动,可以无限进行嵌套,即组合之后还可以组合移动,或者单体移动

单体移动示意图如下:

单体.gif

组合移动示意图如下:

组合.gif

VR 软件以及硬件安装

本系统采用的VR硬件设备为HTC VIVE接下来讲的是安装 HTC VIVE的过程和步骤。

第一步:撮合 HTC VIVE 和电脑主机

到HTC官网找到连接指南,然后按照步骤安装即可,我们只需看以下截图部分的目录即可。

999.png

第二步:下载软件

到Steam官网下载 Steam,下载完 Steam 可以在 Steam 中下载 Stream VR。

第三步:打开 Stream VR 检查设备状态

打开 Stream VR,会出现以下画面,这是用来表示 HTC VIVE 头显的工作状态的,通过图标我们即可查看头显、手柄控制器和定位器等配件的工作情况。

第四步:选择房间设置模式

如果您的房间位置比较大可以选择第一项,我选择的模式为第二项,站立模式。建议选择一种房间规模,可以完整的进行设置。

第五步:将头盔、两个手柄控制器放置在两个定位器可视范围内,建立定位

第六步:校准头盔中心点

该步为设置头盔默认的朝向。

第七步:定位地面

将两个手柄控制器放置在定位器可视范围内,然后点击电脑屏幕上的按钮“校准地面”,等待系统校准

第八步:进入 Steam VR 自带房间进行测试

设置完毕之后可以进入 Steam VR 自带的房间进行体验。

当人们谈起5G时代的新应用,VR、AR总是一大热门话题。4G 时代移动网络已经足以承载起高清视频,那么 5G 时代理所当然就能传输数据量更大的沉浸式 VR、AR 影像。因此,不少人将 5G 视为 VR、AR 崛起的踏板,随时随地身临天涯海角,似乎并非是遥不可及的梦。当前 4G 网络应用在 VR/AR 上会带来大约 70ms 的时延,这个时延会导致体验者存在眩晕感,而 5G 数据传输的延迟可达到毫秒级,可以有效解决数据时延带来的眩晕感,有助于 VR/AR 的大规模应用。

目前随着 5G 网络的逐渐普及,VR/AR 产业正逐步走向复苏,市场热情在逐渐升温,虚拟现实游戏、虚拟现实现场直播等都是 5G 在 VR/AR 上的具体应用。在科技进步的今天,安全也是一个重要的话题,VR 结合仿真的应用也是大势所趋,仿真可以让用户真实切身感受,例如消防预警,管道预警,可以让用户在 VR 世界中体验消防灭火等消防员的操作,让用户沉浸在 VR 世界中感受到火灾来临时怎么进行实际操作。所以 VR 带来的应用远远不止仿真,模拟等体验,更多带来的是能为人们提供真实的实际作用,而不是噱头。


所属栏目: 企业服务 VR/AR 大数据
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