[發(fā)明專利]一種基于Unity3D的激光熔覆虛擬實驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910532028.2
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110377151A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周金宇;張文;任維彬
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇理工學(xué)院
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06Q50/20;G06T19/00
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發(fā)明涉及一種基于Unity3D的激光熔覆虛擬實驗平臺。包括如下步驟:利用SolidWorks建立激光熔覆實驗室主要設(shè)備模型；利用3dsmax對模型優(yōu)化，導(dǎo)出FBX格式文件；將三維模型導(dǎo)入Unity3D中，編寫C#腳本實現(xiàn)其熔覆效果；利用NGUI制作UI界面實現(xiàn)系統(tǒng)交互功能；利用Nhibernate插件將MYSQL數(shù)據(jù)庫集成到PhotonServer服務(wù)器端，編寫程序代碼實現(xiàn)服務(wù)器與虛擬仿真系統(tǒng)對接。本發(fā)明通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)與激光熔覆試驗的有機(jī)融合，解決了激光熔覆試驗準(zhǔn)備周期長、設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高、難以廣泛性開展經(jīng)常性試驗教學(xué)等問題，能夠提升教學(xué)資源利用率、教學(xué)服務(wù)對象廣泛性、教學(xué)質(zhì)量具有較大裨益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光熔覆教學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種基于Unity3D的激光熔覆虛擬實驗平臺。

背景技術(shù)

激光熔覆作為激光再制造的一種，作為先進(jìn)的表面工程工藝和增材制造方式，成為工業(yè)4.0發(fā)展理念的重點(diǎn)目標(biāo)和內(nèi)容。自2017年2月以來，國家教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》、《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實踐項目的通知》、《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》等文件，其中都將激光熔覆技術(shù)作為新工科教育發(fā)展和研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

但是由于激光熔覆試驗開展準(zhǔn)備周期長、設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高、工藝開展過程要求較高、限定嚴(yán)格，實際工藝試驗成功率低，具有一定的教學(xué)安全隱患等問題，激光熔覆工藝試驗教學(xué)受到極大制約，這成為增材制造教學(xué)發(fā)展前沿探索的難點(diǎn)和掣肘。

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的不斷發(fā)展，其良好的交互性、沉浸性以及智能化等特征優(yōu)勢愈加彰顯。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與激光熔覆教學(xué)試驗的有機(jī)融合，極大程度地緩解了學(xué)生數(shù)目多與試驗設(shè)備緊缺間的矛盾關(guān)系，有效地解決了試驗危險性、時間地域限制性以及研究過程反復(fù)性等關(guān)鍵性的教育教學(xué)試驗開展難題，對于提升教學(xué)資源有效利用率、教學(xué)服務(wù)對象廣泛性、教學(xué)質(zhì)量效果效能水平具有較大裨益。

發(fā)明內(nèi)容

1、本發(fā)明的目的

為解決目前激光熔覆實驗教學(xué)存在的諸多問題，本發(fā)明提出一種基于Unity3D的激光熔覆虛擬實驗平臺。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明公開了一種基于Unity3D的激光熔覆虛擬實驗方法，按照如下步驟進(jìn)行：

步驟1、利用SolidWorks軟件建立激光熔覆實驗室設(shè)備三維模型，設(shè)備模型包括KUKA機(jī)器人(KR60HA)、Laser Mach熔覆頭、IPG激光器(4000W)、操作臺；

步驟2、優(yōu)化幾何模型，對多余面及段數(shù)進(jìn)行修剪后導(dǎo)出為FBX格式文件；

使其模型更具真實感，步驟3將FBX文件導(dǎo)入至Unity3D中，新建terrain基本場景，部署基礎(chǔ)實驗室場景

將FBX文件導(dǎo)入至Unity3D中，添加Material材質(zhì)；在Scene場景下創(chuàng)建Terrain組件制作地面，將機(jī)器人放于地板之上，通過Inspector面板下Paint Terrain添加背景圖片；

步驟4設(shè)置機(jī)器人運(yùn)動軌跡及實現(xiàn)激光熔覆虛擬

步驟4.1采用父子關(guān)系實現(xiàn)機(jī)器人父臂帶動子臂；通過設(shè)置六個空物體來代表每個關(guān)節(jié)的效果，每個空物體控制一個自由度的轉(zhuǎn)動，每個空物體的轉(zhuǎn)動都是相對于其父物體坐標(biāo)系；

為了實現(xiàn)激光熔覆效果，步驟4.2在熔覆頭末端添加Line Renderer組件，具體操作為Create Empty>Component>Effects>Line Renderer，選取合適Material材質(zhì)，并利用Unity中Particle System系統(tǒng)模擬熔覆過程中的火花效果；

步驟5利用NGUI制作UI界面，實現(xiàn)激光熔覆虛擬實驗平臺交互；