[發明專利]一種核燃料后處理廠首端虛擬現實系統和方法

有效

• 申請號: 201410806746.1
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104537910A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 秦永泉;劉中坤;陳勇;李鑫;王博;李思凡
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;H04N13/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

1.一種核燃料后處理廠首端虛擬現實系統，包括服務器、模型處理單元、數據采集單元、I/O數據交換傳輸單元、顯示單元、觸摸屏和虛擬外設，所述觸摸屏和虛擬外設的操作控制指令通過數據采集單元和I/O數據交換傳輸單元傳輸至模型處理單元，所述模型處理單元進行模型優化和動作設定，并將處理后的模型數據經服務器再次處理后傳輸顯示于顯示單元，其特征在于：所述的顯示單元包括二維顯示單元和三維顯示單元，所述的二維顯示單元采用液晶顯示屏，虛擬熱室攝像頭的顯示效果；所述的三維顯示單元包括多套反射投影裝置，每套反射投影裝置由暗箱、圓柱形硬質屏幕、三維投影儀、反射鏡組成，所述的三維投影儀和反射鏡布置在暗箱內部，圓柱形硬質屏幕固定于暗箱壁面上，三維投影儀將模擬的操作人員視場的三維畫面投射于反射鏡，并經反射鏡反射至圓柱形硬質屏幕予以顯示。

2.如權利要求1所述的核燃料后處理廠首端虛擬現實系統，其特征在于：所述的三維顯示單元由四套所述的反射投影裝置組合布置而成，四套反射投影裝置的圓柱形硬質屏幕拼接成一個180度全包覆的顯示柱面，在顯示柱面的圓柱焦點處設置模擬操作臺，所述觸摸屏和虛擬外設布置在模擬操作臺。

3.如權利要求1所述的核燃料后處理廠首端虛擬現實系統，其特征在于：所述的模型處理單元將模型的網格面統一轉化為三角形網格面，對于多維度變化較大的三角形頂點予以保留，對于單維度變化較小的三角形頂點進行刪除，剩余節點重新進行計算，生成新的三角形網格面，并對模型表面賦材質和進行表面貼圖；動作設定采用激發步進方式，虛擬動作信號送至模型處理單元后，模型被激發，按步長做出定量的位移或旋轉，所設置的步長δ＝v/(24～30)，其中v為運動速度。

4.如權利要求1所述的核燃料后處理廠首端虛擬現實系統，其特征在于：所述的數據采集單元采用機電轉換數據采集卡，將虛擬外設的機械信號轉換為計算機可識別的電信號；所述的I/O數據交換傳輸單元采用無條件傳送方式。

5.如權利要求1所述的核燃料后處理廠首端虛擬現實系統，其特征在于：所述觸摸屏模擬按鍵和滑塊操控設備的控制盤，通過切換不同頁面來模擬不同設備的控制盤；所述虛擬外設采用搖桿模擬機械手的操作并實現人員視場的轉動。

6.一種權利要求1所述的核燃料后處理廠首端虛擬現實系統的實現方法，包括如下步驟：

(1)模型處理單元采用網格面簡化和材質處理相結合的方式對初始模型進行處理，并對模型運動部件的動作進行設定；

(2)使用觸摸屏模擬控制盤，虛擬外設模擬后處理廠首端的機械操作，并將虛擬操作信號傳送給服務器；

(3)服務器獲取模型處理單元處理后的模型，并根據傳送來的虛擬操作信號對模型進行再次處理，按照虛擬操作信號對模型各部件的參數信息進行調整，將新的模型信息傳送至顯示單元，并將相應的反饋信息反向傳送至觸摸屏和虛擬外設；

(4)顯示單元的二維顯示單元和三維顯示單元分別接收服務器傳送的模型信息，并在屏幕上顯示。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于：步驟(1)中，模型處理單元將模型的網格面統一轉化為三角形網格面，對于多維度變化較大的三角形頂點予以保留，對于單維度變化較小的三角形頂點進行刪除，剩余節點重新進行計算，生成新的三角形網格面，并對模型表面賦材質和進行表面貼圖；動作設定采用激發步進方式，虛擬動作信號送至模型處理單元后，模型被激發，按步長做出定量的位移或旋轉，所設置的步長δ＝v/(24～30)，其中v為運動速度。

8.如權利要求6所述的方法，其特征在于：步驟(2)中，觸摸屏模擬控制盤的信號直接通過I/O數據交換傳輸單元采用無條件傳送方式傳送給服務器；虛擬外設首先使用機電轉換數據采集卡將機械操作轉換為計算機識別的電信號，然后通過I/O數據交換傳輸單元采用無條件傳送方式傳送給服務器。