熱力管網(wǎng)是指從熱源通往建筑物熱力入口的供熱管道的集合,由于其內(nèi)部包含泵、換熱器、閥門、管道等多種設(shè)備且種類繁多,因此傳統(tǒng)的實地培訓(xùn)方式已無法滿足當前的需求。當今社會隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的廣泛發(fā)展,國內(nèi)外大量企業(yè)與研究機構(gòu)開始運用VR技術(shù)開發(fā)并完成了產(chǎn)品的虛擬展示、拆裝、維修維護、制造、性能分析、培訓(xùn)等工作,在這種背景下,本文以石家莊某熱力管網(wǎng)為研究對象,提出了“基于VR技術(shù)的熱力管網(wǎng)設(shè)備維修維護培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)”的課題。本課題以SolidWorks、Cinema 4D及Unity3D引擎作為開發(fā)工具,結(jié)合C#和VeryEngine編程工具完成了以下研究及系統(tǒng)開發(fā)工作:（1）構(gòu)建了熱力管網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)總體框架;（2）對熱力管網(wǎng)設(shè)備組成及其關(guān)鍵設(shè)備進行了總體結(jié)構(gòu)、工作原理及其維修維護工藝的研究;（3）對虛擬仿真培訓(xùn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),如虛擬場景環(huán)境搭建、零部件高亮顯示、視角轉(zhuǎn)換、碰撞檢測、鼠標拖動、畫中畫顯示、交互式拆裝、語音提示、粒子特效、用戶注冊、成績報告輸出等技術(shù)進行了研究與實現(xiàn);（4）進行了熱力管網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的虛擬維修維護培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)的腳本制定;（5）完成了關(guān)鍵設(shè)備的三維建模、虛擬仿真優(yōu)化處理、拆... 

【文章來源】：河北科技大學河北省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SolidWorks用戶操作界面

82.1.2Cinema4D模型處理軟件在使用SolidWorks完成熱力管網(wǎng)設(shè)備模型的創(chuàng)建后，需要對模型進行預(yù)處理，包括材質(zhì)貼圖、破面處理、統(tǒng)一軸心等操作，以保證模型的真實性和準確性，最后制作設(shè)備拆裝及維修維護相關(guān)動畫，并導(dǎo)入Unity3D之中進行后續(xù)系統(tǒng)的設(shè)計。常用影視后期處理軟件有C4D、3DSMax、Maya，與3DSMax和Maya等其他同類軟件相比較，C4D的操作界面更加簡潔，更適合新手學習，能夠幫助設(shè)計者快速完成開發(fā)任務(wù)，因此選擇C4D作為模型預(yù)處理及動畫影視制作的軟件。Cinema4D（簡稱C4D）是由德國MAXON公司研發(fā)的一款綜合型的高級三維繪圖軟件，近年來在國內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域逐漸流行。軟件自身擁有極高的運算速度和渲染插件；豐富的材質(zhì)球庫能夠滿足用戶對各種材料的需求；其自帶的預(yù)置庫具有強大的功能，設(shè)計人員可以快速的從中選擇所需的模型、貼圖、環(huán)境、動力學等。C4D能與多款軟件完美兼容，從外部導(dǎo)入的模型均可被直接利用，且模型不會出現(xiàn)損壞[62]。圖2-2為C4D用戶操作界面。圖2-2C4D用戶操作界面2.1.3Unity3D系統(tǒng)開發(fā)平臺本課題主旨在于根據(jù)用戶對培訓(xùn)系統(tǒng)的需求，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)計出操作相對簡單且擁有一定的交互性的熱力管網(wǎng)設(shè)備維修維護培訓(xùn)系統(tǒng)，以此來提升企業(yè)的維修維護培訓(xùn)質(zhì)量和效率。目前虛擬現(xiàn)實的開發(fā)方式種類繁多，不同開發(fā)方式其優(yōu)缺點也各不相同，但大體上使用較多的主要是兩種開發(fā)方式。第一種是通過計算機基礎(chǔ)語言和開放圖形庫相結(jié)合的方式進行虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的開發(fā)，這種方式的優(yōu)點是

9能夠跨平臺編程，并且擁有極強的通用性和執(zhí)行效率；缺點是對研發(fā)人員的編程能力要求高，需要編寫大量的代碼來實現(xiàn)模型的建立、渲染和運動等，同時界面功能開發(fā)不強，且效果一般缺乏美觀性。在開發(fā)過程中大量代碼的編寫容易造成代碼之間的耦合，加大了編程人員的工作量。第二種是利用虛擬開發(fā)引擎進行虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)的方式，這種方式主要是通過第三方軟件優(yōu)先對模型進行預(yù)處理，然后將其導(dǎo)入到虛擬開發(fā)引擎當中完成系統(tǒng)開發(fā)。優(yōu)點是虛擬開發(fā)引擎通用性強，能夠兼容多種軟件模型；且在保證較高集成度的情況下減少了系統(tǒng)開發(fā)的周期。綜上所述，選擇第二種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)方式，在滿足系統(tǒng)功能需求的情況下能夠減少開發(fā)周期，降低開發(fā)難度。在此，選擇當前十分熱門的虛擬開發(fā)引擎Unity3D作為系統(tǒng)開發(fā)的主要工具。Unity3D是UnityTechnologies公司所推出的一款多平臺的綜合型的虛擬仿真引擎，同時也是一款性能穩(wěn)定開發(fā)高效的虛擬仿真軟件[63]。Unity3D是利用交互的圖形化開發(fā)環(huán)境為首要方式的軟件，它的編輯器可在Windows、Linux、MacOSX等系統(tǒng)環(huán)境下運行。Unity3D在進行游戲開發(fā)的同時也多次作為虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺被廣泛運用，該軟件通過使用NVIDIA的PhysX物理引擎能夠高效率的[64]制作出逼近真實的物理顯示效果和多彩的場景；自帶的粒子系統(tǒng)讓開發(fā)者簡單高效的完成特效的開發(fā)[65]；同時對硬件的需求也不高；軟件自身附帶的UGUI模塊為界面的編輯提供了方便，大大降低了界面開發(fā)難度。Unity3D用戶操作界面如圖2-3所示。圖2-3Unity3D操作界面2.1.4C#編程語言Unity3D的程序編輯器可以兼容C#、JavaScript、BooScript等三種編程語言，但


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