一种基于Unity3D的高炉炉料三维可视化方法与流程

一种基于unity3d的高炉炉料三维可视化方法
技术领域
1.本发明涉及炼铁高炉炉内三维可视化领域，具体涉及一种基于unity3d的高炉炉料三维可视化方法。


背景技术：

2.高炉布料是指炼铁过程中将炉料(主要是矿石和焦炭)按照设定的布料制度分批装入高炉炉喉的过程。炉料的分布和料面形状,会直接影响煤气流分布,煤气利用率以及软熔带的位置和形状,对高炉的稳定顺行,高产,高效起着十分关键的作用。然而,高炉是一个高温,高压,密闭的大型反应器,内部难以直接观察。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术中存在的技术缺陷和技术弊端，本发明实施例提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于unity3d的高炉炉料三维可视化方法，具体方案如下：
4.一种基于unity3d的高炉炉料三维可视化方法，所述方法包括；
5.步骤1，采集高炉炉内物料截面实时数据，并存储于数据库；
6.步骤2，读取步骤1采集的高炉炉内物料截面实时数据，利用delaunay三角剖分算法对读取的数据进行网格化处理，将处理后的数据输入到unity3d引擎中，在并unity3d引擎中通过mesh生成料堆的三维模型。
7.进一步地，步骤1中，通过安装在高炉炉顶的扫描仪获取高炉炉内物料的三维点云数据，并通过布料模型、下料模型等数学模型计算，获得炉内料面截面数据。
8.进一步地，由于料面截面数据为二维数据，无法在空间中直接实现三维成像，步骤1还包括：将采集的高炉炉内物料截面实时数据转换成三维坐标点。
9.进一步地，将采集的高炉炉内物料截面实时数据转换成三维坐标点具体为：
10.步骤1.1，获取高炉炉内物料截面实时数据点云的二维坐标点(xi,yi)，坐标点的坐标体系是以炉体底部中心点为坐标原点；
11.步骤1.2，将点(xi,yi)，以xi值为半径，绕y轴坐标旋转一周，得到空间坐标点(xi,y
i，
zi)。
12.进一步地，步骤1.1还包括：判断点(xi,yi)与相邻点之间的跳跃是否大于预设值，若大于，则对点(xi,yi)进行插值平滑处理，插值的基本原理是按照一定的步长，增加坐标点；
13.进一步地，步骤2中，通过数据库接口模块和数据库访问模块读取步骤1采集的高炉炉内物料截面实时数据，其中：所述数据库接口模块用于将unity3d所需的实时数据进行打包并序列化后，将数据请求发送到数据库访问模块；所述数据库访问模块用于基于所述数据请求在数据库进行查询，将查询后的数据返回数据接口模块；所述数据接口模块还用于对返回数据进行解析，供unity3d调用。
14.进一步地，步骤2中，利用delaunay三角剖分算法对读取的数据进行网格化处理，将处理后的数据输入到unity3d引擎中，在并unity3d引擎中通过mesh生成料堆的三维模型具体为：
15.步骤2.1，获取高炉炉内物料截面实时数据的点云数据，将点云数据投影到xy平面，定义为点集xylist；
16.步骤2.2，基于点云数据，构造一个超级三角形，将所有的点云数据包含在内；
17.步骤2.3，选取一个基准点p1，获取与p1距离最近的点p2，成为边p1p2；
18.步骤2.4，以p1为圆心画圆，找到包含了p2以及第三点p3的最小半径的圆；
19.步骤2.5，定义一个三角形链表list，将由p1、p2、p3点构成的三角形存入到list中；
20.步骤2.6，循环执行步骤2.4和2.5，直至把点集xylist中点都形成三角形存入到list中；
21.步骤2.7，unity3d通过获取三角形集list,利用mesh.triangles生成三维模型。
22.进一步地，所述方法还包括：
23.通过鼠标键盘，对三维模型视角进行平移、旋转、放大缩小；
24.在虚拟的三维模型场景中添加视角漫游的功能，包括：通过给场景摄像机添加代码，设置自由漫游、固定线路漫游和固定视角查看，进一步提高用户的体验感。
25.进一步地，所述方法还包括：将搭建好的三维模型设置为预设的分辨率，并添加至building seting发布对话框，打包发布为高炉炉内物料三维可视化平台。
26.本发明具有以下有益效果：
27.本发明提供的一种基于unity3d的高炉炉料三维可视化平台，通过实时获取高炉炉内料面截面实时数据，然后对数据进行插值平滑处理并转换为三维坐标点，利用delaunay三角剖分算法对三维坐标点数据进行网格化处理，输入到unity3d引擎中，通过mesh生成料堆的三维模型。为了提高用户体验感，为鼠标添加平移、交互、缩放的功能，在虚拟的三维场景中添加视角漫游的功能。通过这些功能的开发，实现对高炉炉内实时、全面、直观的掌控。
附图说明
28.图1为本发明实施例提供的一种基于unity3d的高炉炉料三维可视化方法流程示意图。
29.图2为本发明实施例提供的基于unity3d的高炉炉料三维可视化平台的网格图；
30.图3为本发明实施例提供的基于unity3d的高炉炉料三维可视化平台实施效果图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.发明实施例提供的一种基于unity3d的高炉炉料三维可视化方法，可实现对高炉
炉内实时、全面、直观的掌控，如图1所示，具体包括以下步骤：
33.步骤1，通过扫描仪监测，数学模型计算等方式，实时获取获取高炉炉内料面截面实时数据；
34.步骤2，unity3d通过实时读取数据库数据，获取高炉炉内料面截面实时数据；
35.步骤3，利用delaunay三角剖分算法对读取数据进行网格化处理，通过在unity3d中生成mesh实现料面三维模型的成像，即高炉炉料三维可视化平台，如图2所示；
36.步骤4，在高炉炉料三维可视化平台增加交互功能；
37.步骤5，进行高炉炉料三维可视化平台发布，如图3所示。
38.优选地，步骤1中，通过安装在高炉炉顶的扫描仪，以及布料模型、下料模型的计算等，获得炉内料面截面数据。
39.优选地，由于步骤1获取的料面截面数据为二维数据，无法在空间中直接实现三维成像，需要将其转换成三维坐标点，处理的基本步骤是：
40.(1)输入二维坐标点(xi,yi)，该在坐标点的坐标体系是以炉体底部中心点为坐标原点；
41.(2)如果相邻点之间出现较大的跳跃，需要对其进行插值平滑处理，插值的基本原理是按照一定的步长，增加坐标点；
42.(3)将处理好的点(xi,yi)，以xi值为半径，绕y轴坐标旋转一周，得到空间坐标点(xi,y
i，
zi)。
43.步骤2中，数据库读取实时数据分为数据接口模块和数据库访问模块。数据库接口模块用于将三维显示模块所需的实时数据进行打包并序列化后，将数据请求发送到数据库访问模块，由数据库访问模块在数据库进行查询。数据库访问模块将查询后的数据返回数据接口模块，数据接口模块对该返回数据进行解析，unity3d调用调用数据实现炉料的三维实时成像。
44.优选地，步骤3中，利用delaunay三角剖分算法对插值平滑之后的数据进行网格化处理，处理好的网格数据在unity3d中通过mesh生成三维模型。delaunay三角剖分有最大化最小角，“最接近于规则化的“的三角网和唯一性(任意四点不能共圆)两个特点。具体算法步骤如下：
45.(1)将从数据库读取的点云数据投影到xy平面，定义为点集xylist；
46.(2)基于点云数据，构造一个超级三角形，将所有的点云数据包含在内；
47.(3)选取一个基准点p1，获取其他距离最近的点p2，成为边p1p2；
48.(4)以p1为圆心画圆，找到包含了p2以及第三点p3的最小半径的圆；
49.(5)定义一个三角形链表list，将由p1、p2、p3点构成的三角形存入到list中；
50.(6)循环执行步骤(4)和(5)，直至把点集xylist中点都形成三角形存入到list中；
51.(7)unity3d通过获取三角形集list,利用mesh.triangles生成三维模型。
52.优选地，步骤4中，为了充分展示高炉炉内炉料三维模型，需要给unity3d的虚拟场景添加交互功能，具体具体实施步骤如下：
53.(1)为了方便查看高炉炉内炉料三维模型，需要给鼠标添加视角的平移、旋转、交互的功能；
54.(2)为了提高用户的体验感，通过给场景摄像机添加代码，设置自由漫游、固定线
路漫游和固定视角查看，进一步提高用户的体验感。
55.优选地，步骤5中，进行高炉炉料三维可视化平台发布具体为：将搭建好的unity3d的虚拟场景设置好分辨率，将场景添加至building seting发布对话框，打包发布为高炉炉内料面三维可视化平台。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。