三维组态图设计系统及方法

摘要

本发明涉及三维显示技术领域，特别涉及三维组态图设计，本发明包括场景编辑模块、图元提取模块、矢量编译模块、设备组态模块和文本渲染模块，通过将用户组建的三维效果图中提取出来的空间位置信息和图像属性信息进行矢量编译，转换生成三维矢量文本，并绑定工业物联网中的物理设备和控制功能，形成三维组态图，实现用户根据自己的控制对象与控制目的的任意组态来对工业物联网设备自动化控制的目的，本发明应用于工业物联网设备三维组态图设计。

说明书

技术领域

本发明涉及三维显示技术领域，特别涉及三维组态图设计。

背景技术

随着工业物联网自动化水平的迅速提高，计算机在工业物联网领域的广泛应用，人们对工业物联网自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业物联网领域的应用，使得传统的工业物联网控制软件已无法满足用户的各种需求。通用工业物联网组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业物联网控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态来完成最终的自动化控制工程。

然而当前组态软件中，生成可交互的组态图仅停留在二维图像上，不仅让用户对工业物联网缺少一个立体的感官认知，还缺少三维画面来展示在更加丰富的显示多媒体设备上，例如VR，3D电视投影等。

发明内容

本发明所解决的技术问题：本发明提供三维组态图设计系统及方法，解决用户不能根据自己的控制对象与控制目的的任意组态来实现对工业物联网设备的自动化控制的问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案：三维组态图设计系统，包括场景编辑模块、图元提取模块、矢量编译模块、设备组态模块和文本渲染模块；所述场景编辑模块用于生成三维效果图；所述图元提取模块用于解析并提取三维效果图的空间位置信息和图像属性信息；所述矢量编译模块用于将空间位置信息和图像属性信息转换成三维矢量文本；所述设备组态模块用于给三维矢量文本绑定工业物联网中的物理设备与控制功能；所述文本渲染模块用于对三维矢量文本进行整理，输出三维组态图。

进一步的，场景编辑模块包括场景空间和三维组件；所述场景空间包括界面层、场景层和交互层；所述三维组件包括监测仪器，管道线路和信息文本框。

进一步的，图元提取模块提取三维效果图的空间位置信息包括空间坐标、顶点坐标、深度值和欧拉角。

进一步的，图元提取模块提取三维效果图的图像属性信息包括图像的网格、颜色、光照和纹理。

进一步的，三维组态图设计方法包括以下步骤：

S01、用户在场景编辑模块中新建一个三维场景空间，在三维场景空间中选择合适的布局界面，导入工业设备的三维建模模型，同时添加预置的三维组件，摆放在用户自定义的位置，形成三维图；

S02、图元提取模块对三维图进行图元解析并提取出三维图像的空间位置信息和图像属性信息；

S03、矢量编译模块对图元提取模块提取的信息进行矢量编译，将三维图像转换为文本格式的矢量文本格式，生成一个包含三维空间信息的三维矢量文本；

S04、设备组态模块为三维矢量文本绑定工业物联网中的物理设备和控制功能；

S05、文本渲染模块对三维矢量文本进行整理，输出三维组态图。

进一步的，在步骤S03中，矢量编译模块会为空间位置信息和图像属性信息添加特有的标签，包括空间坐标标签position，顶点坐标标签vertex，深度值标签depth，欧拉角标签eulerangles和网格标签mesh；在转换过程中，每个元素的标签中矢量编译模块会把三维效果图中相应的图像参数转变为文本添加在标签后面。

进一步的，步骤S04中，物理设备把各种工作数据传回给三维矢量文本，三维矢量文本在相应元素下新建一个存储工作数据的标签data。

进一步的，步骤S04中，设备组态模块将三维矢量文本中每个对应物理设备的元素标记并分配序列号，然后添加控制功能并设置交互响应事件，将同一控制功能的设备分配在同一组团中形成一个组团类，在图像界面层上面单独显示每个组团类的成员，每个成员具有自己独有或公共的交互响应事件。

进一步的，设备组态模块在形成组团类的过程中，新建一个标签event来记录组团类所有成员的公共响应事件或者在新建标签event内容中指定成员来响应事件。

本发明的有益效果：本发明三维组态图设计系统及方法通过将用户组建的三维效果图中提取出来的空间位置信息和图像属性信息进行矢量编译，转换生成三维矢量文本，并绑定工业物联网中的物理设备和控制功能，形成三维组态图，实现用户根据自己的控制对象与控制目的的任意组态来对工业物联网设备自动化控制，并且能够提供三维画面，提高了用户的立体感和视觉效果。

附图说明

图1是本发明三维组态图设计系统及方法的步骤流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明三维组态图设计系统包括场景编辑模块、图元提取模块、矢量编译模块、设备组态模块和文本渲染模块。

第一步，场景编辑模块，导入工业设备的三维建模模型并添加三维组件生产三维效果图。

具体的，用户首先在场景编辑模块新建一个三维场景空间，在三维场景空间中选择合适的布局界面以便适应不同的工业物联网需求；用户还需要导入工业设备的三维建模模型完成虚拟工业物联网的初步搭建工作，同时添加预置的三维组件包括监测仪器，管道线路和信息文本框等，同时摆放在用户自定义的位置来完成工业物联网的三维效果图搭建。布局界面在三维场景空间中通常分为界面层，场景层和交互层，用户可以采用预置的布局界面来实现轻量化开发三维矢量组态图，也可以自定义编辑后保存成为模板，方便以后复用开发；用户导入的三维建模模型和添加的三维组件都在场景层中，用户可以旋转移动摆放来模拟真实的工业物联网场景完成工业物联网的三维效果图搭建。

第二歩，图元提取模块，解析并提取出三维图像的空间位置信息和图像属性信息。

具体的，图元提取模块会对三维建模模型和三维组件按照深度值大小从小到大来分配绘制顺序并参照绘制顺序依次解析提取，用户可以改变绘制顺序来到达控制三维建模模型和三维组件显示遮挡关系；图元提取模块解析并提取的空间位置信息包括空间坐标，顶点坐标，深度值和欧拉角等，图元提取模块解析并提取的图像属性信息包括图像的网格，颜色，光照和纹理等。

第三歩，矢量编译模块，将空间位置信息和图像属性信息转换为文本格式的矢量文本。

具体的，矢量编译模块对三维图像提取的信息进行矢量编译，将三维图像转换为文本格式的矢量文本格式；矢量编译模块会读取三维图像的空间位置信息和图像属性信息，将三维图像的每条信息都按照约定的格式依次转换成文本保存下来；在转换过程中，矢量编译模块将三维图像的每条信息都当作一个新的元素并且采用标签的形式为不同的元素添加标识，将三维图像的信息分门别类的按照文本格式保存下来生成一个包含三维空间信息的三维矢量文本，矢量编译模块会为空间位置信息和图像属性信息添加特有的标签，包括空间坐标标签position，顶点坐标标签vertex，深度值标签depth，欧拉角标签eulerangles和网格标签mesh；在转换过程中，每个元素的标签中矢量编译模块会把三维效果图中相应的图像参数转变为文本添加在标签后面。

第四步，设备组态模块，为三维矢量文本绑定工业物联网中的物理设备与控制功能。

具体的，设备组态模块先将三维矢量文本中每个对应物理设备的元素标记并分配序列号，然后添加控制功能并设置交互响应事件，根据用户的设计将同一控制功能的设备分配在同一组团中形成一个组团类，每个组团类的成员都可以在图像界面层上面单独显示，并且具有自己独有或公共的交互响应事件，用户也可以批量操作组团类中所有成员的控制功能；设备组态模块在编辑组团类的过程中会将交互响应事件和控制功能都以文本格式在相应的元素后面添加新的标签，并且在建立一个组团类的过程中会新建一个索引目录，方便用户更加高效的对组团类成员进行批量控制，组团类的所有成员也可以同时响应公共的交互事件，设备组态模块为三维矢量文本绑定工业物联网中的物理设备与控制功能后，物理设备也会把各种工作数据传回给三维矢量文本，三维矢量文本需要在相应元素下新建一个存储工作数据的标签data，三维矢量文本会监测工作数据用以触发响应事件，用户还可以通过控制功能来改变物理设备的实际工作状态；设备组态模块在编辑组团类的过程中，还会新建一个标签event来记录组团类所有成员的公共响应事件，也可以在标签内容中指定成员来响应事件。

第五步，文本渲染模块，输出一个基于矢量文本的三维组态图。

具体的，文本渲染模块对三维矢量文本进行整理，输出一个基于矢量文本的三维组态图，用户可以在各种三维显示设备上清晰直观地看到立体组态图像，并对组态图中所有虚拟的工业物联网设备进行操作。