虛擬現(xiàn)實技術(shù)在港口集裝箱碼頭裝卸仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用

張智博 天津港太平洋國際集裝箱碼頭有限公司 300461

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虛擬現(xiàn)實技術(shù)在港口集裝箱碼頭裝卸仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用

張智博 天津港太平洋國際集裝箱碼頭有限公司 300461

【文章摘要】

以集裝箱的港口碼頭作為系統(tǒng)的研究對象，對虛擬現(xiàn)實的技術(shù)進行分析與研究，針對其特有的隨機性和離散性進行探討，同時要對港口集裝箱碼頭的裝卸系統(tǒng)進行三維的場景建設(shè)模型，并且要以系統(tǒng)的復合式模型對三維場景動態(tài)顯示進行實時的驅(qū)動，這樣可以確保虛擬現(xiàn)實的技術(shù)在港口的集裝箱碼頭裝卸仿真系統(tǒng)的合理和有效的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】

虛擬現(xiàn)實；技術(shù)；港口集裝箱碼頭；裝卸仿真系統(tǒng)；應(yīng)用

隨著世界科技與經(jīng)濟全球化和一體化的發(fā)展，港口集裝箱碼頭裝卸仿真系統(tǒng)也在不斷的發(fā)展與完善，世界各地的港口集裝箱的吞吐量上升速度極快，這使得人們對集裝箱裝卸系統(tǒng)的水平提出了越來越高的要求，以往傳統(tǒng)的，集裝箱裝卸系統(tǒng)就是單純的依靠設(shè)備的投入來提高集裝箱的裝卸速度，顯然，這不是最有效的，最經(jīng)濟的方法，提高港口集裝箱碼頭裝卸仿真技術(shù)對提高集裝箱的裝卸速度是非常重要的因素，所以這就需要研究虛擬現(xiàn)實的技術(shù)，以達到提高港口集裝箱碼頭裝卸仿真系統(tǒng)的效率。

1　虛擬現(xiàn)實的技術(shù)在港口集裝箱碼頭裝卸仿真系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)的虛擬場景幾何建模

用虛擬現(xiàn)實的技術(shù)，對港口集裝箱的碼頭裝卸仿真系統(tǒng)需要建立景物模型，主要可分為3類景物模型，第一類是背景類，背景類景物模型主要是以天空為背景的模擬。對各種不同的天氣的狀況可以建立相應(yīng)的不同種類的背景模型，而視景的仿真技術(shù)也需要建立各式各樣的仿真模型，其主要采用的是分形的技術(shù)方法為背景，可以有效的形成十分逼真的，天空的場景圖像，但其缺點就是速度比較緩慢，達不到其仿真技術(shù)的實時性的基本要求，而在港口集裝箱裝箱的碼頭裝卸的系統(tǒng)中，背景快速長成的技術(shù)是用簡單的平面以及2次曲面來進行完成的，并且引入了一些隨機的有效的紋理函數(shù)，要模擬天空的景物濃淡和透明的效果，來對各種的三維逼真天空的景物模型進行形成。第二類是近景類，近景類景物模型主要包括，裝卸橋附近地面和集裝箱堆場等場所，近景類景物模型是需要具體細節(jié)的描述，是港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)的主要處理的對象。近景是可以分為兩大類的，第一個，地景類，目前，我國為有效的產(chǎn)生自然界地形，在建模方面的技術(shù)已經(jīng)有很大的成就，然而卻無法滿足既具有真實感又具有其高效率的建模，其在實驗中往往存在高效和真實感互相矛盾的情況，在視景仿真的技術(shù)中，其可以獲得具有逼真，地貌特征的有效地形，首先，獲取與地形輪廓數(shù)據(jù)有關(guān)的資料，接下來用紋理的技術(shù)和隨機建模的技術(shù)對地形地勢網(wǎng)格進行具有真實感的處理，以達到得到逼真地形的景象的目的。第二個是地物類，地物類是自然的景觀和人造的景觀，人造的景物往往只用多邊形的模型進行相應(yīng)的描述。第三類是集裝箱的裝卸系統(tǒng)的模型，集裝箱的裝卸系統(tǒng)的模型是指裝卸橋的吊具，小車或者集裝箱等為目標，其可以運用多邊形的數(shù)字的模型和參數(shù)的模型來進行相應(yīng)的描述。

1.2港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)的模型層次的表示

港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)中的幾何模型實際上采用的是分層管理的表示方法，其根據(jù)的是父子物體之間所存在的樹狀的邏輯關(guān)系，可以有效地建立樹狀的層次結(jié)構(gòu)，完成一系列層次的處理模塊，其中每一個模塊之間都要根據(jù)模型層次的關(guān)系，來確保一定的模型基本功能。

1.3港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)的幾何的建模以及運動學的建模

港口的集裝箱碼頭的裝卸幾何模型建立，其對仿真的結(jié)果可信度是至關(guān)重要的因素，所以有關(guān)人員要參考實際的圖紙，要考慮其很多的技術(shù)細節(jié)，其中就包括了門將結(jié)構(gòu)的形式，小車行走機構(gòu)，大車行走的機構(gòu)，以及吊具的起重量等多種參數(shù)，同時，也要確定升起的高度，小車的行走距離，軌距等一些基本參數(shù)，以及起升的速度，大車的行走速度，小車的行走速度一些參數(shù)，要按照常規(guī)的方法確定初始值，在港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真的過程中，有關(guān)人員可以通過一些人機的交互方法來進行控制和調(diào)整。在港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)中，對三維場景運動實體，其中包括集裝箱堆場，岸橋，船舶以及集裝箱的拖車等等，港口的機械設(shè)備，需要對其進行一些運動學的建模，其原因是掌握港口的機器設(shè)備運動的特性，可以讓仿真的效果加倍的符合實際的生產(chǎn)情況，所以對這些設(shè)備運動學的模型進行研究是非常有必要的，為其實時仿真的系統(tǒng)提供了有效的合理的理論依據(jù)，建模其主要涉及把裝卸橋工作時的吊具擺動，小車的制動以及啟動等方面。而對于港口的集裝箱碼頭的裝卸橋在工作中的過程也進行了分別的仿真，主要包括了當場的工作循環(huán)以往復的操作循環(huán)，其區(qū)別在于一般的運動學的建模和幾何的建模之間是相互獨立的，然后在運動學的數(shù)學建模上驅(qū)動幾何的模型進而來實現(xiàn)港口的虛擬場景的動畫的實施方法，有關(guān)人員在建立幾何的模型的基礎(chǔ)上，要根據(jù)實際運動的規(guī)律對設(shè)定的運動進行相應(yīng)的限制，以達到提高實體的運動學建模效率的目的。

1.4港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)的虛擬場景的實時動態(tài)的有效生成

實現(xiàn)三維的實時動畫，有利于港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)的有效建立，用三維的動畫技術(shù)可以對機械運動仿真技術(shù)進行相應(yīng)的工作，為其研究港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)提供了直觀的，有效的圖像信息資源，對港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)的建立去取得了有效的成果，但是由于港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)和模型的復雜性，這個實施系統(tǒng)現(xiàn)在實現(xiàn)起來還比較困難，需要有關(guān)技術(shù)人員進行相應(yīng)的改革。

2　結(jié)論

對港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)的有效實施方法，是創(chuàng)立新的模型類并且實現(xiàn)對場景和模型的封裝，企業(yè)通過面向模型對象的程序，來對港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)進行模型的初始化，控制其三維的實時場景和參數(shù)化的基本參數(shù)，以達到其預期的仿真效果和目的，還要通過虛擬現(xiàn)實的仿真技術(shù)和調(diào)用模型的數(shù)據(jù)、基本的參數(shù)和場景的數(shù)據(jù)、接受用戶的基本質(zhì)量，從而生成結(jié)果和數(shù)據(jù)，建立一個港口的集裝箱碼頭的裝卸洗仿真系統(tǒng)的有效實施以及數(shù)據(jù)化參數(shù)的三維實時的仿真的技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用對我國碼頭集裝箱的裝卸效率具有一定的影響，所以我們應(yīng)該全面的，實施虛擬現(xiàn)實技術(shù)在港口的集裝箱碼頭的裝卸仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用，已達到我國集裝箱碼頭裝卸的發(fā)展和進步。

【參考文獻】

［1］張新艷，張煜，王少梅，朱金生.基于虛擬現(xiàn)實的港口集裝箱碼頭裝卸系統(tǒng)仿真建模技術(shù)［J］.武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2010，04

［2］吳鎮(zhèn)，朱金生，張新艷.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在港口集裝箱碼頭裝卸仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.系統(tǒng)仿真學報，2010，11