[发明专利]一种基于Unity3D的实验仪器控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于Unity3D的实验仪器控制系统及方法，系统包括实验仪器和上位机，所述实验仪器包括组件和组件通信端口；所述上位机包括模型构建模块、端口通信模块和数据处理模块；模型构建模块用以构建实验仪器各个组件模型并导入到Unity3D；端口通信模块用以实现实验仪器与上位机的通信，数据处理模块包括数据可视化和数据本地存储两部分，数据可视化将接收到的数据以数值和曲线图两种方式显示，数据的本地存储将接收到的数据实时存储到本地。本发明一种基于Unity3D的实验仪器控制系统及方法，可视化强且操作方便，能显著提高用户的工作效率。

技术领域

本发明涉及仪器控制技术领域，具体涉及一种基于Unity3D的实验仪器控制系统及方法。

背景技术

在化学领域中，实验仪器占据着非常重要的位置。实验仪器决定着化学实验的准确性和高效性，一直推动着化学学科的发展。而实验仪器又大致可以分为两种类型，一种是配备电脑的仪器，采用软件终端来控制仪器的部分功能或对实验产生的数据进行处理；另一种是无电脑独立操作的仪器。传统的软件终端大多为2D界面，主要用来采集和分析数据，用户友好度较低。Unity3D是由Unity Technologies开发的一个让用户轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型的互动内容的多平台综合性游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。其强大的物理引擎和粒子系统，能够很好地仿真现实世界中的场景并进行控制，使其不仅仅局限于游戏开发领域，在工业设计、系统仿真及建筑可视化等领域也有较好的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于Unity3D的实验仪器控制系统及方法，实现实验仪器的3D显示及对实验仪器进行控制，能够增加界面友好度，并通过上位机进行实时数据采集及控制。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一方面，本发明一种基于Unity3D的实验仪器控制系统，包括实验仪器和上位机，所述实验仪器包括组件和组件通信端口；所述上位机包括模型构建模块、端口通信模块和数据处理模块；

所述模型构建模块，用于根据实验仪器中各组件的实际参数在SOLIDWORKS中构建实验仪器各组件模型；将所述组件模型导出后导入至3ds Max或MeshLab，再从3ds Max或MeshLab导出成.fbx格式后导入至Unity3D；在所述Unity3D中，给需要添加动画效果的组件添加动画效果及动画效果控制脚本，并添加指定事件控制脚本及设置参数；将设置好的组件模型做成预制体，使用预制体构建完整的实验仪器模型；

所述端口通信模块，用于根据所述组件通信端口的端口类型和端口参数实现与实验仪器组件的实时通信；

所述数据处理模块，用于通过所述端口通信模块接收实验仪器数据，并将接收到的实验仪器数据进行动态显示及存储；还用于接收指定事件触发请求，执行对应的动作。

优选的，所述根据实验仪器中各组件的实际参数在SOLIDWORKS中构建实验仪器各组件模型，具体包括：

获取实验仪器的真实数据，包括所有组件的尺寸及角度数据，然后根据这些数据在SOLIDWORKS中构建各组件模型，单位设置成cm。

优选的，所述将所述组件模型导出，具体包括：

将没有动画效果的固定组件在SOLIDWORKS中进行组装作为整体导出，将需要添加动画效果的组件单个导出。

优选的，所述没有动画效果的固定组件包括框架、温控表、压力表、流量计和泵；所述需要添加动画效果的组件包括压力表的指针、流量计指针、减压阀、一通球阀、二通球阀和三通球阀；组件模型导入Unity3D后，编写脚本给压力表的指针添加指针走动的动画效果以模拟压力表数值的变化；编写脚本给减压阀添加转动的动画效果以模拟对压力值的调节；编写脚本给一通球阀、二通球阀和三通球阀添加向下转动的动画效果以模拟气体通路的开关。