[发明专利]一种场景动态模型管理系统

说明书

本发明提供一种场景动态模型管理系统，其包括数据转换部分、数据存储部分和运行时部分。本发明提供的场景动态模型管理系统，由于数据转换的发生可以按照定时或数据源更新的事件触发，因此可以保证虚拟现实装置中所使用的模型在允许一定延时的情况下总是最新的。

技术领域

本发明为核电相关行业的虚拟现实应用提供数据与信息的基本框架，具体涉及一种基于虚拟现实技术的场景动态模型管理系统。

背景技术

虚拟现实作为一种能够有效降低设计与实验成本的手段被引入到工业化生产中已有多年。虚拟现实技术可以在产品的设计阶段就给设计者提供良好的交互验证可能性。设计者可以参考虚拟验证的结果快速迭代和更新设计内容，而无需等待漫长且昂贵的原型阶段，从而大大节约时间和经费。

在核电行业中，部分项目已经将全厂范围的三维模型搭建和更新作为设计周期一个常规组成部分，以解决多专业之间的设备空间干涉等传统二维图纸和计算书难以处理的问题。但是，要将虚拟现实相关系统在类似核电这样的大型设备和复杂工业系统中进行全范围实质的应用，却一直存在困难和障碍。其中一个重要的原因就是，当前的虚拟现实都属于针对性开发应用，很少能够提供泛用性的平台，与设计的主流程是脱节的，往往造成现有工业应用案例展示目的多于实效实施。而造成这一问题的主要原因通常都与工业设计所使用的平台与当前虚拟现实所使用的技术较难直接相容有关。具体来说就是，工业设计使用的平台大多是基于曲面或者实体的专业造型系统，而虚拟现实所使用的渲染引擎基本上只能支持多边形的几何体。传统的虚拟现实应用在应对这个问题时，大多是在应用开发阶段对设计数据进行手动或半手动的数据转换，甚至重新建模。这种转换的缺点是显而易见的，特别在核电这样构筑物、系统和部件的数量非常巨大的行业：

1)单次手动或半手动的转换数据量巨大，且容易出错。

2)静态转换的数据无法跟随设计数据的频繁更新而更新。例如，在某核电项目中，已经实现了每天发布一版新的全厂三维模型，版本滞后的虚拟现实模型无法支持设计和验证工作。

3)多边形数据本身只能包含有限的具有现实意义的信息，更多数据信息难以关联。

4)多边形数据的不精确性在工业应用中也是无法接受的问题，特别是需要在应用中对数据进行测量、约束等高精度操作时。

无法按照设计主流程迭代速度进行高效更新的虚拟现实平台，无法关联除了三维模型之外更多设计信息，在工业界中的可用性是大打折扣的。而尺寸精确度无法保证的虚拟现实平台，其产生的验证结果效力也是无法保证的，在核电这样高度重视安全，且设计管控严格的行业，则完全无法应用。本发明力图通过一种模型的动态管理方法，实现设计模型向虚拟现实模型的大规模、快速、自动转换，并解决虚拟现实模型多边形几何体不准确的问题，为虚拟现实技术在复杂工业中的实质应用铺平道路。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种场景动态模型管理系统。

场景动态模型管理系统包括数据转换部分、数据存储部分和运行时部分；其中所述数据转换部分将设计平台的原始格式读取，按照所使用的曲面/实体处理引擎能够使用的格式转换数据；曲面/实体数据、多边形数据以及相互关系分别以实体数据文件，多边形文件以及关系型数据库数据表的方式保存；在虚拟现实运行时，系统按照多边形的来源文件、顶点序号、边线序号以及多边形序号查询原始实体的索引信息。

优选地，原始数据在被保存为实体数据文件前，对原曲面/实体模型的顶点、边界和表面分别添加索引；在多边形文件中不仅保存顶点列表和多边形列表，同时还保存边界线描述列表。

优选地，在关系型数据库中，将实体文件中加入的索引与多边形文件中顶点、边界、多边形的序号建立关系表。

优选地，虚拟现实应用使用动态链接或进程通讯方式调用运行时实体引擎演化出来的曲面计算单元，加载对应的实体数据，并按需进行曲面/实体相关的计算，将结果反馈给虚拟现实引擎。