船舶舱室优化布置实践

何海洋

（1.安微省淮河船舶检验局，安徽 蚌埠233000；2.江苏科技大学 机械与动力工程学院，江苏 镇江212003）

由于舱室布置方案的评价指标具有多态性，模糊性，使得评价工作十分艰难，不可能用某一精确的数据来评价舱室布置方案的好坏，所以至今对这一工作仍然要凭借评估人员的直觉去判断。

某些关键性的舱室要实现特定的功能，设备的布置要求很高。因此尝试将AutoCAD所建好的模型经过图形格式的转化，导入Creator软件平台中，并在其上进行船舶模型的再造，建立虚拟人的模型，将建立修改好的模型导入Vega的图形式用户界面LynX，然后利用VC++并结合Vega程序设计，建立应用程序，实现视觉仿真。

在其漫游的过程中，虚拟人会穿梭于舱室中，结合人体工程学对其进行行走运动空间，操作位置空间的评价，对设备位置进行规模不大的修改。

1 船舶舱室视觉仿真的实现

1.1 Creator和Vega简介

Multigen Creator是一个高度专业化的工具。它具有：仿真的画面是“实时”生成；仿真具有高度的交互性优势；仿真的帧频率一般是变化的优势；此外它还涉及OpenFliht模型数据库；LOD、DOF等关键技术等等。

Vega是用于实时视觉模拟和虚拟现实应用的软件。Vega面向非程序员的开发工具，一方面它通过建模软件Multigen Creator生成场景中各种实体（OpenFlight格式），极大地减少建模的工作量，另一方面它通过图形用户界面Lnyx生成应用定义文件（ADF），通过C或者C++API函数来驱动场景中的物体，简化了视景系统的开发过程，缩短了开发时间，降低了对开发人员的要求。同时Vega还提供了一些模块用于某些特定领域的仿真如海洋模块、雷达模块、特殊效果模块等。

Lnyx是用来设定和预览Vega应用程序的图形式用户界面。这些Vega应用程序可以是用户使用Vega开发环境建立的程序，也可以是用户使用整个Vega软件包执行的基本Vega应用程序。

1.2 建模流程图

Creator的输入格式有（3ds）格式、（def）格式等四种，笔者用到了在CAD环境下绘制船体及船舶上层建筑图，即（dwg）格式，进而转换为（dxf）格式，图1为基于Creator的建模流程图。

图1 基于creator的创建模型流程图

1.3 模型建立

利用Multigen Creator建立的某船舶及虚拟人的模型，如图2～3。

图2 船舶模型

图3 虚拟人在驾驶室内

2 人体工程学在设备布置中的应用

驾驶室设计要遵循驾驶室的设计规范，要求对层高，设备及管系布置，驾驶台操作手柄的高度，座椅的高度及到驾驶台的距离等等，必须考虑人体工程学的相关理论及经验。为了验证设备布置的合理性，特让虚拟人在驾驶室内走动，评估驾驶室的门高、门宽，窗户的大小布置及倾斜度，船员的视觉范围，设备布置的紧凑度及合理性，设备的操作及维护、维修的方便性等等。通过对硬性条件的评估再加以船舶的漫游，人体的来回走动，给人以很强的视觉效果，同时也使评估者有种身临其境的感觉，再结合专业的知识加以观察，揣摩，评估，使其评估质量会更高，对以后船舶在进行生产设计中有很强的指导性意义。

2.1 人体工程学应用

图4为人进行驾驶台前的操作时的俯视图，由图4可对比表1进行逐项评估。表1为人站姿操作时有利于工作区域与方向表，这亦是评估驾驶台手柄高度，座椅距离其的合理位置等等的依据。

图4 虚拟人进行驾驶台操作

2.2 应用程序（API）的建立

通过对Vega系统函数和窗口函数的访问为Vega应用程序提供过程实时控制。通过窗口，通道以及图形状态的API函数为如何进行显示和使用机器的图形运算能力提供专门的调用。实际上，就是利用VC++编程，调用其成员函数，实现上述过程。图5为在API下的虚拟人在驾驶室内穿梭，结合人体工程学知识，通过视觉效应，判断设备布置的合理性，进而再在利用遗传算法所得到的设备布置图的基础上稍加修正。船舶其它舱室的布置具有异曲同工之处。

图5 虚拟人在驾驶室内穿梭

表1 人站姿操作时有利于工作区域与方向表

3 结束语

以驾驶室为例，结合视觉仿真技术与人体工程学方面的知识，在船舶舱室布置中的应用，结果表明取得了较好的效果。在利用Multigen-Paradigm公司开发的软件Creator进行建模或将其它格式的文档导入Creator中后对其进行修改过程中有许多的技巧及所要注意的点；在建立应用程序接口的过程中可以选择控制台程序或基于MFC的程序，无论哪一种，都必须很好地将Vega程序语言很好的应用其间，才能实现预定的目标。人体工程学在工程实践中已经被广泛应用，随着工程实践及日益的经验总结，其也必将向着纵深方向发展，也必将反作用于工程实践。

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