Unity开发数字化看板-通用的设备运动同步

通用的设备运动同步

通过获取实时采集运动位置，发送到unity程序中，通过比例运算，转换成模型的运动位置，实现虚实同步。

在工业设备中，复杂的运动进行分析、分解，最本质的的运动就是平移和转动，在空间上就是3个维度的平移和旋转，包括：x轴平移，y轴平移，z轴平移，x轴旋转，Y轴旋转，Z轴旋转。

当然根据接收的数据不同，可能有的是一维运动，有的是多个维度合并一起运动。

实现实控虚的主要几个点：

1. 初始化位置映射，实际设备确定一个零点，在模型需要找到对应零点，记录当前位置
2. 比例换算，模型显示跟实际尺寸存在非完全一致或者单位换算的问题，对部件进行平移需要换算，旋转角度则不需要
3. 旋转中心点调整

实现运动控制脚本：

主要实现一个运动控制基类MoveBase和3个维度平移和旋转控制（6个脚本）

基类MoveBase实现

首先实现初始化

InitPosition变量用于存储当前部件模型的初始化位置，虚函数InitLocation()用于根据InitPosition值和不同类型的运动进行不同初始化，具体初始化内容在子类中实现。

    /// <summary>
    /// 初始化位置
    /// </summary>
    public float InitPosition;
    
    /// <summary>
    /// 初始化位置参数
    /// </summary>
    public virtual void InitLocation()
    {
    
    

    }

比例换算：

在平移中：

$$\frac{（模型位置-模型初始位置）}{模型可运动长度}=\frac{实际位置}{实际可运动长度}$$

在旋转：

$$模型当前角度=模型偏转零点+转动角度$$

设置了四个参数，DataPosition是传过来的位置，就是实际位置；NowPosition是当前位置，就是模型当前位置；MoveLength是模型可运动长度；ActualLength是实际可运动长度；MoveLength和ActualLength只有在平移运动式有效，如果是旋转则默认设置为0，不处理。

    /// <summary>
    /// 传过来的位置
    /// </summary>
    protected float DataPosition;
    /// <summary>
    /// 当前位置
    /// </summary>
    public float NowPosition;
    /// <summary>
    /// 模型可移动长度，比例计算
    /// </summary>
    public float MoveLength = 1;
    /// <summary>
    /// 实际可移动长度
    /// </summary>
    public float ActualLength = 1;

运算公式：

$$模型实时位置=模型初始化位置+\frac{实际位置\ast 模型可移动长度}{实际可移动长度}$$

在脚本FixedUpdate()中实时更新模型位置，先使用公式计算当前模型位置，然后调用UpdateModelPosition()更新位置，具体更新在对应子类中转换为坐标更新或者角度旋转。

    private void FixedUpdate()
    {
    
    

        if (IsChange())
        {
    
    
            NowPosition = InitPosition + DataPosition * MoveLength / ActualLength;
            UpdateModelPosition();
        }

    }
    /// <summary>
    /// 更新位置
    /// </summary>
    public virtual void UpdateModelPosition()
    {
    
    

    }

MoveBase基类完整脚本：

/// <summary>
/// 运动控制基类(平移、旋转)
/// </summary>
public class MoveBase : MonoBehaviour
{
    
    
    /// <summary>
    /// 运动控制对象
    /// </summary>
    public Transform MoveObject;

    /// <summary>
    /// 传过来的位置
    /// </summary>
    protected float DataPosition;

    /// <summary>
    /// 初始化位置
    /// </summary>
    public float InitPosition;
    /// <summary>
    /// 当前位置
    /// </summary>
    public float NowPosition;

    /// <summary>
    /// 模型移动长度，比例计算
    /// </summary>
    public float MoveLength = 1;
    /// <summary>
    /// 实际移动长度
    /// </summary>
    public float ActualLength = 1;

    /// <summary>
    /// 设置实时数据
    /// </summary>
    /// <param name="pos"></param>
    public virtual void SetDataPos(float pos)
    {
    
    
        DataPosition = pos;
    }

    public bool IsChange()
    {
    
    

        if (NowPosition != DataPosition)
        {
    
    
            return true;
        }
        else
        {
    
    
            return false;
        }
    }


    void Start()
    {
    
    
        MoveObject = gameObject.transform;
    }
    /// <summary>
    /// 初始化位置参数
    /// </summary>
    public virtual void InitLocation()
    {
    
    

    }

    private void FixedUpdate()
    {
    
    
        if (IsChange())
        {
    
    
            NowPosition = InitPosition + DataPosition * MoveLength / ActualLength;
            UpdateModelPosition();
        }
    }
    /// <summary>
    /// 更新位置
    /// </summary>
    public virtual void UpdateModelPosition()
    {
    
    

    }
}

各个维度控制脚本：

X轴平移：

public class XMove : MoveBase
{
    
    
    public override void InitLocation()
    {
    
    
        MoveObject.localPosition = new Vector3(InitPosition, MoveObject.localPosition.y, MoveObject.localPosition.z);
    }

    public override void UpdateModelPosition()
    {
    
    
            MoveObject.localPosition = new Vector3(NowPosition, MoveObject.localPosition.y, MoveObject.localPosition.z);
    }
}

Y轴平移：

public class YMove : MoveBase
{
    
    
    public override void InitLocation()
    {
    
    
        MoveObject.localPosition = new Vector3(MoveObject.localPosition.x, InitPosition, MoveObject.localPosition.z);
    }

    public override void UpdateModelPosition()
    {
    
    
        MoveObject.localPosition = new Vector3(MoveObject.localPosition.x, NowPosition, MoveObject.localPosition.z);

    }
}

Z轴平移：

public class ZMove : MoveBase
{
    
    
    public override void InitLocation()
    {
    
    
        MoveObject.localPosition = new Vector3(MoveObject.localPosition.x, MoveObject.localPosition.y, InitPosition);
    }

    public override void UpdateModelPosition()
    {
    
    
        MoveObject.localPosition = new Vector3(MoveObject.localPosition.x, MoveObject.localPosition.y, NowPosition);
    }
}

X轴旋转：

public class XRotate : MoveBase
{
    
    
    public override void InitLocation()
    {
    
    
        MoveObject.localRotation = Quaternion.Euler(InitPosition, MoveObject.localRotation.y, MoveObject.localRotation.z);
    }

    public override void UpdateModelPosition()
    {
    
    
        MoveObject.localRotation = Quaternion.Euler(NowPosition, MoveObject.localRotation.y, MoveObject.localRotation.z);
    }
}

Y轴旋转：

public class YRotate : MoveBase
{
    
    
    public override void InitLocation()
    {
    
    
        MoveObject.localRotation = Quaternion.Euler(MoveObject.localRotation.x, InitPosition, MoveObject.localRotation.z);
    }
    public override void UpdateModelPosition()
    {
    
    
        MoveObject.localRotation = Quaternion.Euler(MoveObject.localRotation.x, NowPosition, MoveObject.localRotation.z);
    }
}

Z轴旋转：

public class ZRotate : MoveBase
{
    
    
    public override void InitLocation()
    {
    
    
        MoveObject.localRotation = Quaternion.Euler(MoveObject.localRotation.x, MoveObject.localRotation.y, InitPosition);
    }
    public override void UpdateModelPosition()
    {
    
    
        MoveObject.localRotation = Quaternion.Euler(MoveObject.localRotation.x, MoveObject.localRotation.y, NowPosition);
    }
}

测试：

创建两个Cube物体用于测试

在MoveCube上面挂上Zmove脚本，并且修改脚本参数用于模拟运动

写一个测试的控制脚本，将他挂在随便一个物体上（相机或者Cube），将MoveCube物体复制给Move参数，然后运行，就可以看到物体运动。

public class MoveTest : MonoBehaviour
{
    
    
    public MoveBase Move;
    int pos = 0;
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
    
    

    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
    
    

    }
    private void FixedUpdate()
    {
    
    
        pos++;
        Move.SetDataPos(pos);
    }
}

效果：