基于移动端的可视化编程平台及二维图纸三维可视化方法

摘要

本发明公开了一种基于移动端的可视化编程平台及二维图纸三维可视化方法，属于建筑工程技术领域，采用的技术方案为：①基于移动端的可视化编程平台，台包括基础模块，采用Unity 3d开发平台实现；参数配置模块，用于提供注释卡图片；交互模块，采用Unity 3d开发平台与PlayMaker可视化编程模块实现。②基于移动端的二维图纸三维可视化方法，该方法是将三维建筑信息模型导入到Unity 3d开发平台并在Unity 3d开发平台上将二维施工图纸与三维建筑信息模型设置对应关系，通过移动端扫描二维施工图纸后，即可在移动端的屏幕上显示对应的三维建筑信息模型，通过可视化编程平台制作三维建筑信息模型的爆炸效果动画及恢复效果动画，实现二维施工图纸在移动端三维显示。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体地说是一种基于移动端的可视化编程平台及二维图纸三维可视化方法。

背景技术

目前，在建筑工程设计领域，设计师传递建筑施工方案的主要方法是施工图纸；我们生活在三维世界，设计师为了保存及传递已确定的三维的建筑施工方案，将三维的建筑施工方案按照设计规则抽象成二维的建筑施工图纸。施工人员拿到二维的施工图纸后，根据已掌握的设计规则，在大脑中还原出设计人员要表达的三维建筑施工方案，然后循序建造出工程实体。

由于二维的施工图纸缺少直观视觉效果，施工人员读图能力参差不齐，施工人员大脑中还原出的三维的施工方案容易出现偏差，会导致施工质量不稳定，施工现场返工、误工等现象频繁发生。目前通过BIM技术可以在计算机上模拟出设计师的三维施工方案，但BIM技术对计算机硬件的配置要求较高，各专业的建筑信息模型数据量巨大，不方便传递，还需要配备专业技术人员操作演示，成本较高，不方便施工人员使用。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种基于移动端的可视化编程平台及二维图纸三维可视化方法，来解决二维施工图纸缺少直观视觉效果，影响施工质量且通过BIM技术显示三维图纸成本费、操作复杂的问题。、

本发明的技术任务是按以下方式实现的，基于移动端的可视化编程平台，该平台包括，

基础模块，采用Unity 3d 开发平台实现；

参数配置模块，用于提供注释卡图片，注释卡图片用于显示二维施工图纸三维可视化过程中对应组件信息参数，实现可视化编程；

交互模块，采用Unity 3d 开发平台与PlayMaker可视化编程模块实现，用于形成PlayMaker可视化开发单元， PlayMaker可视化开发单元用于对不同状态节点动作选择及状态参数进行设置以及为三维建筑信息模型调取注释卡图片，实现可视化编程，降低了编程难度，提高了编程效率。

作为优选，所述PlayMaker可视化开发单元包括状态机单元，状态机单元用于状态参数设置以及动作选择；状态机包括爆炸效果状态机、注释卡状态机和样板工程360实景状态机。

作为优选，所述三维建筑信息模型的状态包括爆炸状态、旋转状态以及缩放状态；其中，三维建筑信息模型的爆炸状态可视化编程包括如下步骤：

①、生成爆炸效果指令：创建“buttonE（爆炸触发按钮）”状态，打开动作浏览器，为“buttonE（爆炸触发按钮）”状态添加“GUI Button（用户图形界面按钮）”动作，并设计状态之间的传递事件“play（开始）”；

②、显示爆炸效果：创建“Explosive（模型爆炸）”状态，打开动作浏览器，添加“PlayAnimation（播放动画）”动作；

③、进行效果重置：创建“Reset（模型重置）”状态，打开动作浏览器，添加“PlayAnimation（播放动画）”动作。

作为优选，所述注释卡图片的显示状态可视化编程包括如下步骤：

①、生成模型触摸反馈指令：创建“碰触事件”状态，打开动作浏览器，为碰触事件状态添加“Touch Object Event（模型触发反馈）”动作，并设计状态之间的传递事件“激活”、“消失”；

②、进行模型注释显示：创建“显示注释”状态，打开动作浏览器，添加“GUI Button（用户图形界面按钮）”动作；

③、进行模型注释消失：创建“注释消失”状态，打开动作浏览器，添加“GUI Button（用户图形界面按钮）”动作。

基于移动端的二维图纸三维可视化方法，该方法是获取二维施工图纸后，把二维建筑图纸扫描成电子版并利用增强现实开发工具形成Unity 3d开发平台能够识别的增强现实数据包，同时将三维建筑信息模型导入到Unity 3d开发平台并在Unity 3d开发平台上将二维施工图纸与三维建筑信息模型设置对应关系，通过移动端扫描二维施工图纸后，即可在移动端的屏幕上显示对应的三维建筑信息模型，通过可视化编程平台制作三维建筑信息模型的爆炸效果动画及恢复效果动画，实现二维施工图纸在移动端三维显示，降低了施工难度，提高了施工质量，避免了施工现场返工、误工的现象，大大提高了施工进度。

作为优选，该方法的具体步骤如下：

（1）、获得目标工程建筑的二维施工图纸，利用BIM技术制作三维建筑信息模型，对照二维建筑图纸利用Autodesk Revit平台制作三维建筑信息模型，在Autodesk Revit平台搭建三维建筑信息模型时，根据建筑组成的材料不同对不同模型组成部分进行颜色或仿真贴图设置；

（2）、三维建筑信息模型转成.fbx格式进行轻量化处理；

（3）、在Unity 3d开发平台把拆分的二维施工图纸与拆分的三维建筑信息模型设置对应关系：将轻量化及模型材质标准化后的三维建筑信息模型在Unity 3d开发平台上打开，Unity 3d开发平台通过中间.fbx模型文件打开与二维施工图纸对应的三维建筑信息化模型，并对三维建筑模型不同组成部分进行材质恢复设置，同时参照二维施工图纸对三维建筑信息模型进行拆分，以便与每一张二维图纸上每一部分的具体设计内容相对应；

（4）、在Unity 3d开发平台为三维建筑信息模型增强现实功能，即通过移动端摄像头及移动端触摸屏将二维施工图纸扫描成电子版，把电子版的二维施工图纸根据设计内容分解成单张的电子图片，并利用增强现实开发工具把单张的电子版二维施工图纸形成Unity 3d开发平台识别能够识别的增强现实数据包；

（5）、在Unity 3d开发平台上为三维建筑信息模型设计基于手指触摸屏的旋转及缩放交互功能，对拆分后的每一部分三维建筑信息模型分别进行基于触摸屏幕的旋转、缩放交互效果；

（6）、在利用playMaker可视化编程平台，在Unity 3d开发平台上制作三维建筑信息模型的爆炸效果动画及恢复效果动画后，通过playMaker可视化编程平台实现基于触摸屏幕按钮演示爆炸效果的交互开发，降低基于触摸屏幕按钮演示爆炸效果的交互效果开发难度；

（7）、在Unity 3d 开发平台引入注释卡模块的交互功能，利用注释卡模块交互功能方便调出对应组件信息参数，降低了基于触摸屏幕显示的三维建筑模型组件调出该组件信息参数注释卡交互效果的开发难度；

（8）、将设计完成的Unity 3d开发平台导出并安装到移动端上，通过移动端的摄像头扫描二维施工图纸，便可在移动端的屏幕上显示与二维施工图纸对应的三维建筑信息模型。

更优地，所述步骤（2）中三维建筑信息模型转成.fbx格式进行轻量化处理具体如下：在Autodesk Revit平台把三维建筑信息模型导出成统用的.fbx模型文件进行传递，在Autodesk 3ds MAX平台打开三维建筑信模型，进行模型轻量化处理及模型材质标准化处理，并导出成处理后的.fbx格式模型文件。

更优地，所述步骤（4）中利用增强现实开发工具把单张的电子版二维施工图纸形成Unity 3d开发平台识别能够识别的增强现实数据包，具体步骤如下：

①、把二维建筑图纸转成jpg格式的电子版图片；

②、根据设计内容的不同，把电子版图纸分解成对应局部设计内容的系列电子图片；

③、打开增强现实开发工具Vuforia网络平台，创建一个开发工程名称并生成注册码，导入系列电子版图片到网络平台；

④、把每张电子版图片设置成增强现实靶图，再生成增强现实数据包并下载，同时下载Vuforia网络平台针对Unity 3d开发平台的SDK开发插件，把SDK开发插件及增强现实数据包导入Unity 3d 开发平台。

更优地，所述步骤（5）中基于单根手指滑动触摸屏幕三维建筑信息模型旋转效果脚本为：

float xSpeed = 150.0f;

if (Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Moved) {transform.Rotate(Vector3.up * Input.GetAxis("Mouse X") * -xSpeed * Time.deltaTime,Space.World);}。

更优地，所述步骤（5）中基于两根手指滑动触摸屏幕三维建筑信息模型缩放效果脚本为：

Vector2 temPos1 = Input.GetTouch(0).position; Vector2 temPos2 =Input.GetTouch(1).position;

if (isEnlarge(oldPos1, oldPos2, temPos1, temPos2)) {float oldScale =transform.localScale.x;

float newScale = oldScale * 1.025f;transform.localScale = new Vector3(newScale, newScale, newScale); }

else {float oldScale = transform.localScale.x;float newScale = oldScale /1.025f;

transform.localScale = new Vector3(newScale, newScale, newScale);}。

本发明的基于移动端的可视化编程平台及二维图纸三维可视化方法具有以下优点：

（一）、本发明在Unity 3d开发平台上嵌入增强现实开发工具和可视化编程平台并把建筑的三维建筑信息模型导入Unity 3d开发平台内，再把集成后Unity 3d开发平台导出安装到移动端，施工人员只需要打开随身携带的移动端，运行Unity 3d开发平台，Unity 3d开发平台将调用移动端摄像头，摄像头扫描到二维施工图纸的同时，移动端的屏幕显示与二维施工图纸对应的三维虚拟模型，从而实现二维建筑施工图纸的三维可视化，降低了施工难度，提高了施工质量，避免了施工现场返工、误工的现象，大大提高了施工进度；

（二）、施工人员通过移动端屏幕可以与三维建筑信息模型交互，可实现三维建筑信息模型的旋转、缩放、模型爆炸效果及读取模型组基本组件的注释卡等功能，以方便三维建筑信息模型指导施工人员作业，提高施工质量和施工进度；

（三）、本发明采用可视化编程平台实现二维图纸三维可视化，大大降低了编程难度，提高编程效率。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为基于移动端的二维图纸三维可视化方法的流程框图；

附图2为利用增强现实开发工具把单张的电子版二维施工图纸形成Unity 3d开发平台识别能够识别的增强现实数据包的流程框图；

附图3为三维建筑信息模型的爆炸状态可视化编程操作界面图；

附图4为注释卡图片的显示状态可视化编程操作界面图；

附图5为PlayMaker可视化开发窗口的界面图；

附图6为实施例4的操作界面图；

附图7为PlayMaker状态机窗口为Module01的爆炸效果进行可视化编程的操作界面图；

附图8为“buttonE”状态参数设置的界面图；

附图9为“Explosive”状态参数设置的界面图；

附图10为“Reset”状态参数设置的界面图。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的基于移动端的可视化编程平台及二维图纸三维可视化方法作以下详细地说明。

实施例：

本发明的基于移动端的可视化编程平台，其结构包括该平台包括，

基础模块，采用Unity 3d 开发平台实现；

参数配置模块，用于提供注释卡图片，注释卡图片用于显示二维施工图纸三维可视化过程中对应组件信息参数，实现可视化编程；

交互模块，采用Unity 3d 开发平台与PlayMaker可视化编程模块实现，用于形成PlayMaker可视化开发单元， PlayMaker可视化开发单元用于对不同状态节点动作选择及状态参数进行设置以及为三维建筑信息模型调取注释卡图片，实现可视化编程，降低了编程难度，提高了编程效率。

如附图5所示， PlayMaker可视化开发单元包括状态机单元，状态机单元用于状态参数设置以及动作选择；状态机包括爆炸效果状态机、注释卡状态机和样板工程360实景状态机。

三维建筑信息模型的状态包括爆炸状态、旋转状态以及缩放状态；其中，如附图3所示，三维建筑信息模型的爆炸状态可视化编程包括如下步骤：

①、生成爆炸效果指令：创建“buttonE（爆炸触发按钮）”状态，打开动作浏览器，为“buttonE（爆炸触发按钮）”状态添加“GUI Button（用户图形界面按钮）”动作，并设计状态之间的传递事件“play（开始）”；“buttonE（爆炸触发按钮）”状态参数设置如附图8所示；

②、显示爆炸效果：创建“Explosive（模型爆炸）”状态，打开动作浏览器，添加“PlayAnimation（播放动画）”动作；“Explosive（模型爆炸）”状态参数设置附图9所示；

③、进行效果重置：创建“Reset（模型重置）”状态，打开动作浏览器，添加“PlayAnimation（播放动画）”动作，“Reset（模型重置）”状态参数设置如附图10所示。

如附图4所示，注释卡图片的显示状态可视化编程包括如下步骤：

①、生成模型触摸反馈指令：创建“碰触事件”状态，打开动作浏览器，为碰触事件状态添加“Touch Object Event（模型触发反馈）”动作，并设计状态之间的传递事件“激活”、“消失”；

②、进行模型注释显示：创建“显示注释”状态，打开动作浏览器，添加“GUI Button（用户图形界面按钮）”动作；

③、进行模型注释消失：创建“注释消失”状态，打开动作浏览器，添加“GUI Button（用户图形界面按钮）”动作。

可视化编程平台的制作过程具体如下：

S1、在Unity 3d 平台安装PlayMaker可视化编程模块，在Unity 3d 平台上形成可视化开发单元；

S2、设置PlayMaker可视化编程模块不同状态节点动作选择及动作参数；

S3、根据三维建筑信息模型设计注释卡图片，在PlayMaker可视化编程模块为三维建筑信息模型调取注释卡效果进行可视化编程设计；

S4、可视化编程设计过程中，设置不同状态节点动作选择及动作参数。

实施例2:

本发明的基于移动端的二维图纸三维可视化方法，该方法是获取二维施工图纸后，把二维建筑图纸扫描成电子版并利用增强现实开发工具形成Unity 3d开发平台能够识别的增强现实数据包，同时将三维建筑信息模型导入到Unity 3d开发平台并在Unity 3d开发平台上将二维施工图纸与三维建筑信息模型设置对应关系，通过移动端扫描二维施工图纸后，即可在移动端的屏幕上显示对应的三维建筑信息模型，通过可视化编程平台制作三维建筑信息模型的爆炸效果动画及恢复效果动画，实现二维施工图纸在移动端三维显示，降低了施工难度，提高了施工质量，避免了施工现场返工、误工的现象，大大提高了施工进度。

实施例3：

如附图1所示，本发明的基于移动端的二维图纸三维可视化方法，该方法的具体步骤如下：

（1）、获得目标工程建筑的二维施工图纸，利用BIM技术制作三维建筑信息模型，对照二维建筑图纸利用Autodesk Revit平台制作三维建筑信息模型，在Autodesk Revit平台搭建三维建筑信息模型时，根据建筑组成的材料不同对不同模型组成部分进行颜色或仿真贴图设置；

（2）、三维建筑信息模型转成.fbx格式进行轻量化处理，具体如下：在Autodesk Revit平台把三维建筑信息模型导出成统用的.fbx模型文件进行传递，在Autodesk 3ds MAX平台打开三维建筑信模型，进行模型轻量化处理及模型材质标准化处理，并导出成处理后的.fbx格式模型文件；

（3）、在Unity 3d开发平台把拆分的二维施工图纸与拆分的三维建筑信息模型设置对应关系：将轻量化及模型材质标准化后的三维建筑信息模型在Unity 3d开发平台上打开，Unity 3d开发平台通过中间.fbx模型文件打开与二维施工图纸对应的三维建筑信息化模型，并对三维建筑模型不同组成部分进行材质恢复设置，同时参照二维施工图纸对三维建筑信息模型进行拆分，以便与每一张二维图纸上每一部分的具体设计内容相对应；

（4）、在Unity 3d开发平台为三维建筑信息模型增强现实功能，即通过移动端摄像头及移动端触摸屏将二维施工图纸扫描成电子版，把电子版的二维施工图纸根据设计内容分解成单张的电子图片，并利用增强现实开发工具把单张的电子版二维施工图纸形成Unity 3d开发平台识别能够识别的增强现实数据包；利用增强现实开发工具把单张的电子版二维施工图纸形成Unity 3d开发平台识别能够识别的增强现实数据包，如附图2所示，具体步骤如下：

①、把二维建筑图纸转成jpg格式的电子版图片；

②、根据设计内容的不同，把电子版图纸分解成对应局部设计内容的系列电子图片；

③、打开增强现实开发工具Vuforia网络平台，创建一个开发工程名称并生成注册码，导入系列电子版图片到网络平台；

④、把每张电子版图片设置成增强现实靶图，再生成增强现实数据包并下载，同时下载Vuforia网络平台针对Unity 3d开发平台的SDK开发插件，把SDK开发插件及增强现实数据包导入Unity 3d 开发平台；

（5）、在Unity 3d开发平台上为三维建筑信息模型设计基于手指触摸屏的旋转及缩放交互功能，对拆分后的每一部分三维建筑信息模型分别进行基于触摸屏幕的旋转、缩放交互效果；

基于单根手指滑动触摸屏幕三维建筑信息模型旋转效果脚本为：

float xSpeed = 150.0f;

if (Input.GetTouch(0).phase == TouchPhase.Moved) {transform.Rotate(Vector3.up * Input.GetAxis("Mouse X") * -xSpeed * Time.deltaTime,Space.World);}。

基于两根手指滑动触摸屏幕三维建筑信息模型缩放效果脚本为：

Vector2 temPos1 = Input.GetTouch(0).position; Vector2 temPos2 =Input.GetTouch(1).position;

if (isEnlarge(oldPos1, oldPos2, temPos1, temPos2)) {float oldScale =transform.localScale.x;

float newScale = oldScale * 1.025f;transform.localScale = new Vector3(newScale, newScale, newScale); }

else {float oldScale = transform.localScale.x;float newScale = oldScale /1.025f;

transform.localScale = new Vector3(newScale, newScale, newScale);}；

（6）、在利用playMaker可视化编程平台，在Unity 3d开发平台上制作三维建筑信息模型的爆炸效果动画及恢复效果动画后，通过playMaker可视化编程平台实现基于触摸屏幕按钮演示爆炸效果的交互开发，降低基于触摸屏幕按钮演示爆炸效果的交互效果开发难度；

（7）、在Unity 3d 开发平台引入注释卡模块的交互功能，利用注释卡模块交互功能方便调出对应组件信息参数，降低了基于触摸屏幕显示的三维建筑模型组件调出该组件信息参数注释卡交互效果的开发难度；

（8）、将设计完成的Unity 3d开发平台导出并安装到移动端上，通过移动端的摄像头扫描二维施工图纸，便可在移动端的屏幕上显示与二维施工图纸对应的三维建筑信息模型。

实施例4：

如附图6所示，以三维建筑信息模型Module01的爆炸及重置开发为例：

①在Unity 3d 平台导入“爆炸效果”按钮UI图片；

②在Unity 3d 平台为模型Module01设计爆炸效果动画ExplodeView01及重置效果动画Reset01；

③在PlayMaker状态机窗口为Module01的爆炸效果进行可视化编程设计，如附图7所示，基于智能手机屏幕的爆炸效果设计方法为：

（a）、当程序运行，智能手机屏幕“爆炸效果”功能按钮被激活；

（b）、当手指基于屏幕触摸“爆炸效果”按钮，模型Module01的ExplodeView01动画被激活，智能手机屏幕展示Module01的爆炸效果；

（c）、当再次触摸“爆炸效果”按钮，Module01的Rest01动画效果被激活，智能手机屏幕展示爆炸状态的Module01重置动画。

实施例5：

以三维建筑信息模型Module01的注释卡功能开发为例：

①、在Unity 3d 平台为模型Module01组件设计注释卡图片；

②、在PlayMaker状态机窗口为Module01调取注释卡效果进行可视化编程设计，基于智能手机屏幕的注释卡功能设计方法为：

（a）、当程序运行，基于智能手机屏幕的三维建筑信息模型触摸反馈功能被激活；

（b）、当手指基于屏幕触摸某模型组件，该模型的注释卡被激活，显示在智能手机屏幕；

（c）、当再次触摸该模型组件，手机屏幕上注释卡消失。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽快参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。