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建筑工程识图实训仿真软件

本软件采用三维虚拟仿真引擎实现二维、三维叠加式虚拟仿真教学实训多技术混合开发:通过Java和Unity3D等编程工具混合开发技术,实现多平台,多硬件的兼容和数据共享。本软件通过可配置化的txt、xml、Json等文件,可从外部动态加载所需的图纸、音频、视频、三维动画、构件三维模型等信息,优化三维展示载入的速度以及展示过程中的流畅程度。通过Unity3D编辑器二次开发作为各类建筑多媒体文件的二次加工工具、保证识图仿真软件平台数据可扩展性。

软件模块包括建筑施工图子系统:建筑设计说明、平面图、立面图、剖面图、大样图、详图配套建筑设计三维模型、图片、音频、文字、动画等数据接口。

结构施工图子系统:建筑设计说明、平面图、配筋图、大样图、详图等配套建筑结构三维模型、图片、音频、文字、动画等数据接口。

投影基础模块:画法基础、制图基础、点线面投影基础、形体投影、形体相交线基础、轴测图、换面法投影、剖面图和断面图。

考核实训子系统:实训、考核、3d实训模式;

本软件采用三维虚拟仿真引擎实现二维、三维叠加式虚拟仿真教学实训多技术混合开发:通过Java和Unity3D等编程工具混合开发技术,实现多平台,多硬件的兼容和数据共享。本软件通过可配置化的txt、xml、Json等文件,可从外部动态加载所需的图纸、音频、视频、三维动画、构件三维模型等信息,优化三维展示载入的速度以及展示过程中的流畅程度。通过Unity3D编辑器二次开发作为各类建筑多媒体文件的二次加工工具、保证识图仿真软件平台数据可扩展性。

软件模块包括建筑施工图子系统建筑设计说明平面图、立面图、剖面图、大样图、详图配套建筑设计三维模型、图片、音频、文字、动画等数据接口

结构施工图子系统建筑设计说明平面图、配筋图、大样图、详图等配套建筑结构三维模型、图片、音频、文字、动画等数据接口

投影基础模块:画法基础、制图基础、点线面投影基础、形体投影、形体相交线基础、轴测图、换面法投影、剖面图和断面图。

考核实训子系统实训、考核、3d实训模式

以上模块如图3-1所示;
 

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                                           图3-1 软件模块分层主界面

良好的操作性能和用户体验

以本地坐标系切换视角为正视、左视、右视、俯视、仰视、通过鼠标360°旋转控制施工图纸、建筑模型、构件动画的移动,鼠标滚轮进行视角缩放,键盘配合系统快捷操作,如图3-2所示,按下键盘空格键,模型即回到最适中位置显示。

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                                                     图3-2 整体模型场景

虚拟场景使用3D引擎实时渲染,采用1920*1080高清平面画质影像,实时渲染帧数应大于80fps,

                                                     如图3-3所示;

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                                      图3-3 建筑剖解模型画面

 

表现形式多样化,生动化,形象化

在教学识图教学场景中,能够实现二维图纸标注与三维立体模型的互动显示,图纸与模型的位置精确对应,以满足识图教学的需要;三维环境下可以对建筑进行缩放、旋转、移动等操作,图纸与模型完全对应等比缩放,所有构件均可实现360度全方位展示查看;如图3-4所示。

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                                                               3-4 模型平面剖切结构

多种剖切模式,给学生展示看不到的知识点

为了更好地表现平、立、剖面的建筑内部构造表现,软件在整体建筑场景中,设置不少于25种的构造拆分模式,分别对应展示三种切面的拆分效果,包括平面剖切,立面1-1、A-A剖切;并且多种剖切模式可以结合展示,更加清晰表现建筑结构;如图3-5,3-6所示分别为1-1剖切、A-A剖切形式;

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                                                                      3-5 1-1剖切

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                                                       图3-6 A-A剖切

 

各类构件图层和三维模型一一联动对应

        针对建筑施工图,图纸数量有19张,包含建筑设计总说明、建筑平面图、建筑立面图、建筑剖面图、建筑大样等。学生能够通过建施图的识读,掌握建筑施工图的识读技能,了解建筑物的规划位置、外部造型、内部细节构造、内部房间的布置、内外装修以及施工要求等内容,如图3-7所示;

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                                                                        4-7 建施图平面图系统

        针对结构施工图,图纸数量有19张,包含结构设计总说明、桩位平面图、基础配筋图、梁平法施工图、柱平法施工图、板平法施工图、楼梯结构布置图、结构详图等。学生能够通过结施图的识读,掌握结构施工图的识读技能,了解建筑物的结构类型,掌握梁平法、柱平法、板平法等结构平法施工图的制图规则和识读技能,熟练掌握配筋图的主要知识点,如图3-8所示;

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                                                               3-8 结施图基础平面图系统

多种形式展示各种构件内部构造和详图

软件系统对所有涉及到的40个大样图可进行查询调用,在查看其他平面图、剖面图、配筋图系统时可随时查询并调用大样图进行对比分析学习,满足识图需求,如图3-9所示;

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                                                                3-9 大样图查询系统

图纸模型元素关联,形象立体展示图纸和构造关联

 建施图大样通过动画清晰展示不同构件的详细构造,结合图纸标识展示其施工过程,并配以文字解析和语音理解构件做法和细部构造,实现从识图到用图的飞跃;如图3-10所示;

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                                                                 3-10 铁爬梯大样图系统

通过图纸和三维模型一一对应的形式,配以语音解析和文字说明等多种元素关联解析全部大样和详图构造,加强认知和实训。如图3-11、3-12所示;

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                                                          3-11 TC1518b大样系统

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                                                                    3-12 转角窗大样

二维图纸三维可视化,专业的原理剖析

软件分知识点对每张图纸进行讲解,知识点和相应的图纸元素、三维模型对应动画联动,并配以相应的文字解析,从而用动态关联的方式深入细致剖析图纸,如图3-13所示;

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                                                                               3-13 砖墙知识点解析

  多层级多场景,递进剖析结施图

工程图纸的识读中,结施图的识读是难点,教学中很难形象表现。软件针对这一问题设置多层级的结构解析,通过整体场景和单构件场景结合递进解析建筑结构。大场景通过构件分类,构件图层、模型、语音和文字动态关联很好的展示相关的结构。场景效果如图3-14所示;

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                                                       图3-14 砖墙知识点解析

单构件场景单独展示混凝土里面的钢筋构造。通过图层、模型对应高亮,辅以语音和文本解析把难懂的知识点形象的展示出来。如图3-15所示;

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                                                                3-15 单构件结构展示场景

3D动画

       为了更好展示图纸与模型之间的关联以及剖析建筑结构内部构造,系统大样模块对于复杂的构造进行结构的自动拆分,通过连续动画展示构件的构造细节。使学生能够很形象与图纸相关信息和图素关联,从而达到识读大样图的目的,如图3-16所示;

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构造识读

房屋构造识读是图纸识读的基础,在软件的整体模型模块片面剖切的模式下可以进行房屋的构造识读,包括各类构件的识读,并与图纸对应显示;如下图3-16所示基础层的电梯井坑高亮显示,可以清晰看到电梯井坑在整体基础中的构造。

 

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                                                                  图3-16 基础构件识读

 

实训模块、考核多方位、全空间训练

       针对软件设计的专业知识重点和难点进行实训和考核2大模式,考题结合模型和图纸交互等多种形式对识图技能进行实训和考核,并即时给出考评结果和解析。对教学和实训有一个比较即时的反馈和总结;如图3-173-18所示;

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                                                                      3-17 基础实训考核模式

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                                                                         3-17 3D实训考核模式

画笔工具随意切换

为更好方便教学和软件的使用,软件内置画笔工具。可以根据需求在任何场景下调用画笔功能,在软件屏幕范围内随意的标识或者写字,增加了软件的实用性;画笔效果如图3-18所示;

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                                                                          3-18 画笔工具

投影展示多模式随意切换

针对《工程识图与制图》课程的教学应用,通过虚拟仿真技术,可以实现在三维空间里互动查看点、线、面、体、剖面图、断面图等内容的投影。投影对象可选、空间位置随意旋转,三面投影及时自动生成如下图3-19所示;立体视图与投影展开视图随意切换,提高投影知识展示的效率,如下图3-20所示。

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                                                             3-19 建筑组合形体的三面投影

 

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                                                                   3-20 三面投影展开图

 

   4D模式增强知识讲解和空间想象力

识图、制图步骤清晰明了,通过连贯的动画展示和语音、文字同步解析,生动形象地展示投影形成过程和细节。并可通过步骤标识进行动画过程的控制,可以随意调整动画进度到想要的地方,极大方便动画过程控制,如图3-21所示。动画暂停播放状态下,可以三维操作模型,可实现模型的360°旋转,随意拖动和放大缩小,以便查看结构细节,综合3D仿真和视频展示随意切换的模式,真正达到4D仿真的效果。

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                                                  图3-21 楼梯剖面图投影--栏杆扶手投影

 

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