2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、1基于BIM與VR技術(shù)裝配式建筑與虛擬仿真技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)王守平陸海燕寧寶寬(沈陽工業(yè)大學建筑與土木工程學院郵編110870)【摘要】為構(gòu)建現(xiàn)代化裝配式建筑三維模型和可視化軟件系統(tǒng),本研究利用三維視圖設(shè)計方法獲得裝配式建筑及設(shè)施的模型參數(shù),根據(jù)參數(shù)生成BIM模型;利用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù),實現(xiàn)包括裝配式構(gòu)件模型、施工模擬、構(gòu)件查詢等場景的現(xiàn)代化建筑工程虛擬現(xiàn)實施工,從而可在互聯(lián)網(wǎng)平臺上再現(xiàn)施工環(huán)境與設(shè)施裝備場景,并為施工生產(chǎn)管理和監(jiān)測預(yù)警物

2、聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)提供技術(shù)支持?!娟P(guān)鍵詞】裝配式建筑;Unity3D;BIM;虛擬現(xiàn)實技術(shù)近年來,我國裝配式建筑越來越普及,產(chǎn)業(yè)越來越集中,裝配式建筑技術(shù)不斷提高,對現(xiàn)代化技術(shù)的依靠越來越明顯。現(xiàn)代化裝配式建筑施工普遍提高施工技術(shù)和管理水平。其中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,可實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的的環(huán)境監(jiān)控,使項目實施過程變得更直觀;各部門之間能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一,既提高工程效率,又能避免重復(fù)勞動,控制成本風險;提高預(yù)制裝配工程施工品質(zhì)、推進預(yù)制裝配工程發(fā)

3、展,降低工程成本[1];減少施工帶來的污染問題;物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為裝配式建筑發(fā)展帶來新的飛躍。物聯(lián)網(wǎng)建筑施工系統(tǒng)包含施工環(huán)境監(jiān)測、施工過程監(jiān)控、智能化設(shè)施裝備和產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源等多個功能平臺。本文基于BIM和VR虛擬現(xiàn)實技術(shù),針對裝配式建筑的設(shè)計、施工及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,進行虛擬仿真設(shè)計與實現(xiàn)的研究探討。1、BIMBIM和VRVR虛擬現(xiàn)實發(fā)展現(xiàn)況虛擬現(xiàn)實發(fā)展現(xiàn)況BIM(BuildingInfmationModeling)技術(shù)是近十年來在傳統(tǒng)的CA

4、D技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種建筑信息模型集成技術(shù),涵蓋了幾何學、空間關(guān)系、地理信息系統(tǒng)、各種建筑組件的性質(zhì)及數(shù)量(例如供應(yīng)商的詳細信息)。建筑信息模型可以用來展示整個建筑生命周期,包括了興建過程及營運過程??梢苑奖愕奶崛〗ㄖ?nèi)材料的信息。建筑內(nèi)各個部分、各個系統(tǒng)都可以呈現(xiàn)出來。項目建設(shè)的各相關(guān)參與方能夠在三維的建筑模型環(huán)境中,在建筑全生命周期中協(xié)同操作建筑模型信息,從而提高工作效率和質(zhì)量,減少錯誤和風險。20世紀90年代我國在虛擬現(xiàn)實技術(shù)

5、研究才剛剛起步,該技術(shù)在建筑領(lǐng)域上的應(yīng)用研究比工業(yè)、軍事、造船、飛機制造等更為滯后。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(VirtualReality,VR)技術(shù)逐漸地滲透進入人們的生活中,它可有效模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術(shù)。該技術(shù)是人工智能、計算機圖形學、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及高度并行的實時計算技術(shù)等系列技術(shù)的綜合集成。這種模擬改變了傳統(tǒng)生硬、枯燥和被動的人機交互模式,增強人的感性和理性認識,具有

6、三種基本特征:臨境感、交互性和想象性[2]。2、系統(tǒng)概括、系統(tǒng)概括建立現(xiàn)代化裝配式建筑三維建模與視景仿真系統(tǒng),對裝配式建筑現(xiàn)代化生產(chǎn)進行設(shè)計與虛擬展示。系統(tǒng)基于三維可視化、視景仿真、數(shù)字動畫生成,綜合BIM建模、Unity3D處理和虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn),利用三維視圖設(shè)計方法獲得裝配式建筑的模型參數(shù),根據(jù)參數(shù)生成三維模型,利用虛擬現(xiàn)實技術(shù),實現(xiàn)對裝配式建筑施工過程進行虛擬漫游,對施工人員和工程進行管理與監(jiān)控;創(chuàng)立構(gòu)件的查詢系統(tǒng)和施工流程的展示

7、,實現(xiàn)現(xiàn)代化施工虛擬現(xiàn)實可視化系統(tǒng),并將這套系統(tǒng)導(dǎo)入云端,供客戶購買使用。3、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)我們由BIM建模軟件提供三維模型的創(chuàng)建,通過云端上傳到系統(tǒng)。但是光憑借上述的3藝流程展示系統(tǒng),實現(xiàn)現(xiàn)代化施工虛擬現(xiàn)實可視化系統(tǒng)。建筑模型要求嚴格根據(jù)圖紙進行創(chuàng)建,這項工作將交由設(shè)計院或BIM工程師進行,建立BIM數(shù)據(jù)庫,導(dǎo)入完善后的BIM模型,方便模型的調(diào)用。4.14.1虛擬漫游虛擬漫游(1)漫游的種類三維虛擬場景中,常見的場景漫游方

8、式分兩種:一種屬于交互式的漫游方式,這種漫游方式相對比較靈活,給用戶更多的可操作性,它完全是通過用戶控制鼠標、鍵盤或其他輸入設(shè)備,根據(jù)用戶的意圖和想法隨意改變視線方向或者旋轉(zhuǎn)視野瀏覽虛擬場景,但是這種漫游方式也有缺陷,如果當用戶處在一個陌生的虛擬環(huán)境中進行自由交互漫游操作時,用戶會很容易迷失方向,減少了用戶的體驗興趣,因此在虛擬系統(tǒng)中還需要實現(xiàn)另外一種場景漫游方式,即自動尋徑漫游方式,這種場景漫游方式是用戶按照事先設(shè)定好的固定路線,在三

9、維虛擬場景中漫游,這樣可以讓用戶更好的瀏覽建筑場景[3],在虛擬漫游中需要建立這兩種漫游方式。(2)交互式漫游虛擬場景漫游實現(xiàn)本質(zhì)是通過Unity平臺中的虛擬相機實現(xiàn)的,將腳本掛載到攝像機上,通過鍵盤輸入W、S、A、D,分別控制攝像機的前、后、左、右的移動,通過移動鼠標進行視野的旋轉(zhuǎn)。當按下W、S、A、D或旋轉(zhuǎn)鼠標,實現(xiàn)場景的變換,這樣就完成了交互式漫游。(3)自動尋路漫游自動尋路漫游是指:用戶從初始點位置沿著系統(tǒng)事先設(shè)定好的路徑到達指

10、定目標的漫游方式。這種漫游方式與自由漫游方式最大的不同就是:以兩個指定地點的最短路徑最為漫游路線,用戶只需要跟蹤觀察。通過這種方式,用戶可以大致了解周圍建筑的環(huán)境,增強了用戶的沉浸式體驗,提高了用戶與施工環(huán)境的互動性和漫游效率。4.24.2人員管理人員管理在Unity3D中的裝配式建筑施工場景中建立與參與施工人員職務(wù)與人數(shù)相匹配的人員模型,并加入信號的接收裝置;在參與裝配式建筑施工人員的安全帽中配備實時人員位置信號發(fā)射裝置。當人員進入施

11、工現(xiàn)場佩戴安全帽的同時啟動該裝置,在另一頭的接收裝置接收到模擬信號,并將這種信號反應(yīng)在人員模型的身上,模型將會作出相應(yīng)的動作。這樣做既保證了現(xiàn)場施工人員的監(jiān)控與管理,同時也保證了施工人員的隱私安全,極大程度的提高了施工的效率。4.34.3施工管理施工管理在裝配式建筑施工現(xiàn)場搭建自動掃描施工建筑設(shè)備,將掃描到的建筑物以3D模型的形式傳輸?shù)诫娔X設(shè)備中,并在Unity3D平臺中搭建模型,完成現(xiàn)場施工信息實時傳回,實現(xiàn)施工現(xiàn)場的監(jiān)控。這項系統(tǒng)操

12、作不限時間與地點,更加快捷準確地獲取施工進展信息,達到輕松管理施工的目的。4.44.4構(gòu)件查詢構(gòu)件查詢(1)搜索查詢將BIM模型導(dǎo)入Unity3D后,在相關(guān)文件夾中建立與構(gòu)件相關(guān)的詳細信息庫,如構(gòu)件名稱,構(gòu)件尺寸,購買時間,生產(chǎn)廠家等。在Unity3D中,創(chuàng)建UI界面,包括InputField(輸入框),Text(文本),Button(按鈕)等控件。當在輸入欄中輸入想要查詢的構(gòu)件時,虛擬攝像機會找到所搜索的物體,將物體以合適的放大倍數(shù)所

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