一種關于聯合站三維立體展示和工藝流程三維演示的方法
【專利摘要】一種關于聯合站三維立體展示和工藝流程三維演示的方法，通過對聯合站進行一次數據采集、整理，在油田聯合站技術人員的配合下，收集工藝流程CAD圖和對聯合站內部設備實施進行非接觸掃描測量和拍照，再利用3D MAX軟件依據掃描的點云進行建模；最后使用Unity 3D引擎進行交互仿真的制作，用戶可以切換人物行走和高空飛行兩個漫游方式，可以對聯合站設施進行無死角的查看和追蹤某個工藝的走向，本發明的有益效果是：依據三維掃描點云正確搭建虛擬聯合站和工藝流程動畫，利用Unity 3D引擎增加互動，直觀展示設備內部構造和原理動畫。
【專利說明】
一種關于聯合站三維立體展示和工藝流程三維演示的方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種聯合站三維立體展示技術領域，特別是基于三維激光掃描技術、3D MAX技術、PBR材質和Unity 3D引擎，實現高仿真聯合站三維立體展示，適用于油田站庫仿真系統搭建和油田工作人員的培訓，特別涉及一種關于聯合站三維立體展示和工藝流程二維演不的方法。
【背景技術】
[0002]目前，國內的一些聯合站三維仿真系統主要采用油田聯合站的CAD圖紙和現場照片建立虛擬場景，測量精度不高且建模用時較多。這樣的虛擬仿真聯合站對油田內部人員作用甚小，有的模型還可能起到誤導作用。三維激光掃描技術又被稱為實景復制技術，是測繪領域繼GPS技術之后的一次技術革命。它突破了傳統的單點測量方法，具有高效率、高精度的獨特優勢.三維激光掃描技術能夠通過非接觸式高速激光掃描測量，以陣列式點云的形式獲取地形或復雜物體表面的三維空間數據，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數字地形模型。三維激光掃描儀得到的點云，不僅包含了三維位置信息，也包含了 RGB信息，便于移植到其他系統處理和使用。通過三維激光掃描技術、3D MAX技術、PBR材質相結合可以快速創建高保真的三維數字模型，給人一種身臨其境的感覺。常規的聯合站三維仿真主要是針對聯合站設備外觀展示或設備運行基本操作規程說明，運維人員對設備在整個工藝流程中起到的作用只能通過文字或者二維流程圖理解，無法直觀的查看設備流程。本發明技能完美的展示設備外觀，又能生動利用三維動畫展示設備運行原理和整個工藝流程走向，用戶還可以通過鼠標鍵盤與平臺互動，自由控制視角遠近距離查看聯合站設施。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種關于聯合站三維立體展示和工藝流程三維演示的方法。
[0004]一種關于聯合站三維立體展示和工藝流程三維演示的方法，其技術方案是:包括以下幾個步驟:
A)使用三維激光掃描儀采集聯合站三維點云數據、找相關技術人員索要工藝流程的CAD圖紙、利用相機采集現場照片；
B)將采集的點云數據導入到3dmax中，按照1:1的尺寸創建聯合站模型，需創建的三維模型具體包括:中控室、輸油崗、注水崗、污水崗；建模完成后制作聯合站關鍵設備內部運行原理動畫和工藝流程運作的三維動畫；
C)在Unity中創建資源文件夾，并分類為模型、工藝流程動畫、設備內部流程動畫:將在3dmax中制作的聯合站模型拖入到模型文件夾，將工藝流程動畫導入到工藝流程動畫文件夾中，將設備內部流程動畫拖入到設備內部流程動畫文件夾；
D)在Unity中新建場景，把模型文件放入到場景，并調整好相機和燈光角度和位置。給模型添加碰撞體和腳本，實現行走模式、飛行模式瀏覽場景和展示工藝流程三維動畫的運行效果;利用Unity GUI制作系統界面控制三維場景漫游和設備內部流程動畫視頻瀏覽，實現可交互的功能展示，最后利用Unity發布成web網頁。
[0005]本發明的有益效果是:依據三維掃描點云正確搭建虛擬聯合站和工藝流程動畫，利用Unity 3D引擎增加互動，直觀展示設備內部構造和原理動畫，能夠快速培訓運維人員、使他們能在短時間內掌握現場的操作技能。
【附圖說明】
[0006]附圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0007]對本發明作進一步的描述:
本發明需要對聯合站進行一次數據采集、整理，外業人員攜帶專業相機和三維激光掃描設備，在油田聯合站技術人員的配合下，收集工藝流程CAD圖和對聯合站內部設備實施進行非接觸掃描測量和拍照。再利用3D MAX軟件依據掃描的點云進行建模，由于現場有些管線遮擋嚴重，這種情況下要結合聯合站設計CAD和現場管道標識后期對管線進行對行反復校正。模型完成后就是依據油田工藝流程圖和管線實際情況制作流程動畫，模擬出整個聯合站油水氣的流程動向。最后使用Unity 3D引擎進行交互仿真的制作，用戶可以切換人物行走和高空飛行兩個漫游方式，可以對聯合站設施進行無死角的查看和追蹤某個工藝的走向。
[0008]如圖1所示，本實施例的步驟如下:
A)使用三維激光掃描儀采集聯合站三維點云數據、找相關技術人員索要工藝流程的CAD圖紙、利用相機采集現場照片；
B)將采集的點云數據導入到3dmax中，按照1:1的尺寸創建聯合站模型。需創建的三維模型具體包括:中控室、輸油崗、注水崗、污水崗；
建模完成后結合聯合站設計CAD和現場管道標識制作工藝流程運作的三維動畫:利用箭頭表示流程方向，紅黃藍分別表示油氣水介質，制作一個周期的循環動畫；
設備內部流程動畫的制作需要設備的設計圖紙或者相關參考視頻，將設備模型進行剖面處理，內部結構按照實際情況進行建模，用線動畫表示一個完整工作流程中的介質的移動方向，用顏色表示介質的種類，例如三相分離器中混液用粉紅色表示，紅黃綠表示油氣水用文字注釋進出口管道名稱，在混液進入三相分離器進行物理分離后，用黃色上浮并從頂部出口離開罐體，紅色上浮到另一個艙室并在油出口離開，綠色逐漸在罐體底部出現并從水出口排出；
最后將聯合站模型和工藝流程三維動畫導出FBX格式，設備內部運行原理動畫渲染*.mo V格式的視頻；
C)在Unity中創建資源文件夾，并分類為模型、工藝流程動畫、設備內部流程動畫:將在3dmax中制作的聯合站模型拖入到模型文件夾，將工藝流程動畫導入到工藝流程動畫文件夾中，將設備內部流程動畫拖入到設備內部流程動畫文件夾；
D)在Unity中新建場景，把模型文件放入到場景。添加兩個平行燈光作為補光讓場景中的光影比較柔和自然。刪除場景默認的主相機，新增兩個功能相機:行走相機和飛行相機。行走相機可以利用unity自帶的角色控制器實現，飛行相機要通過添加腳本實現利用鍵盤控制相機的升降，并設置好相機的升降范圍。然后給模型添加碰撞體，如果沒有特殊要求要降低碰撞的復雜程度，可以利用場景中的簡單碰撞體或者多面體碰撞；
將工藝流程三維動畫拖入到場景中，檢查位置是否正確，把工藝流程動畫類型設置為Legacy，并把fcapMode設置為Loop，利用Unity GUI制作動畫控制圖標，給圖標添加控制腳本，實現工藝流程動畫的分類查看，可以單獨查看油水氣流程動畫。利用Unity GUI制作顯示設備內部流程視頻展示界面，給視頻播放對象添加腳本實現視頻的播放暫停。最后發布成web網頁。
[0009]在本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上事實例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡以本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【主權項】
1.一種關于聯合站三維立體展示和工藝流程三維演示的方法，其特征是:包括以下幾個步驟: A)使用三維激光掃描儀采集聯合站三維點云數據、繪制工藝流程的CAD圖紙、采集現場照片； B)將采集的點云數據導入到3dmax中，按照1:1的尺寸創建聯合站模型，需創建的三維模型具體包括:中控室、輸油崗、注水崗、污水崗；建模完成后制作聯合站關鍵設備內部運行原理動畫和工藝流程運作的三維動畫； C)在Unity中創建資源文件夾，并分類為模型、工藝流程動畫、設備內部流程動畫:將在3dmax中制作的聯合站模型拖入到模型文件夾，將工藝流程動畫導入到工藝流程動畫文件夾中，將設備內部流程動畫拖入到設備內部流程動畫文件夾； D)在Unity中新建場景，把模型文件放入到場景，并調整好相機和燈光角度和位置;給模型添加碰撞體和腳本，實現行走模式、飛行模式瀏覽場景和展示工藝流程三維動畫的運行效果;利用Unity GUI制作系統界面控制三維場景漫游和設備內部流程動畫視頻瀏覽，實現可交互的功能展示，最后利用Unity發布成web網頁。
【文檔編號】G06T19/00GK106056667SQ201610386589
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月4日
【發明人】趙華剛, 易彩梅, 于曉東
【申請人】山東天元信息技術股份有限公司