虚拟现实技术在港口集装箱码头装卸仿真系统中的应用

张智博 天津港太平洋国际集装箱码头有限公司 300461



虚拟现实技术在港口集装箱码头装卸仿真系统中的应用

张智博 天津港太平洋国际集装箱码头有限公司 300461

【文章摘要】

以集装箱的港口码头作为系统的研究对象，对虚拟现实的技术进行分析与研究，针对其特有的随机性和离散性进行探讨，同时要对港口集装箱码头的装卸系统进行三维的场景建设模型，并且要以系统的复合式模型对三维场景动态显示进行实时的驱动，这样可以确保虚拟现实的技术在港口的集装箱码头装卸仿真系统的合理和有效的应用。

【关键词】

虚拟现实；技术；港口集装箱码头；装卸仿真系统；应用

随着世界科技与经济全球化和一体化的发展，港口集装箱码头装卸仿真系统也在不断的发展与完善，世界各地的港口集装箱的吞吐量上升速度极快，这使得人们对集装箱装卸系统的水平提出了越来越高的要求，以往传统的，集装箱装卸系统就是单纯的依靠设备的投入来提高集装箱的装卸速度，显然，这不是最有效的，最经济的方法，提高港口集装箱码头装卸仿真技术对提高集装箱的装卸速度是非常重要的因素，所以这就需要研究虚拟现实的技术，以达到提高港口集装箱码头装卸仿真系统的效率。

1　虚拟现实的技术在港口集装箱码头装卸仿真系统的关键技术

1.1港口的集装箱码头的装卸仿真系统的虚拟场景几何建模

用虚拟现实的技术，对港口集装箱的码头装卸仿真系统需要建立景物模型，主要可分为3类景物模型，第一类是背景类，背景类景物模型主要是以天空为背景的模拟。对各种不同的天气的状况可以建立相应的不同种类的背景模型，而视景的仿真技术也需要建立各式各样的仿真模型，其主要采用的是分形的技术方法为背景，可以有效的形成十分逼真的，天空的场景图像，但其缺点就是速度比较缓慢，达不到其仿真技术的实时性的基本要求，而在港口集装箱装箱的码头装卸的系统中，背景快速长成的技术是用简单的平面以及2次曲面来进行完成的，并且引入了一些随机的有效的纹理函数，要模拟天空的景物浓淡和透明的效果，来对各种的三维逼真天空的景物模型进行形成。第二类是近景类，近景类景物模型主要包括，装卸桥附近地面和集装箱堆场等场所，近景类景物模型是需要具体细节的描述，是港口的集装箱码头的装卸仿真系统的主要处理的对象。近景是可以分为两大类的，第一个，地景类，目前，我国为有效的产生自然界地形，在建模方面的技术已经有很大的成就，然而却无法满足既具有真实感又具有其高效率的建模，其在实验中往往存在高效和真实感互相矛盾的情况，在视景仿真的技术中，其可以获得具有逼真，地貌特征的有效地形，首先，获取与地形轮廓数据有关的资料，接下来用纹理的技术和随机建模的技术对地形地势网格进行具有真实感的处理，以达到得到逼真地形的景象的目的。第二个是地物类，地物类是自然的景观和人造的景观，人造的景物往往只用多边形的模型进行相应的描述。第三类是集装箱的装卸系统的模型，集装箱的装卸系统的模型是指装卸桥的吊具，小车或者集装箱等为目标，其可以运用多边形的数字的模型和参数的模型来进行相应的描述。

1.2港口的集装箱码头的装卸仿真系统的模型层次的表示

港口的集装箱码头的装卸仿真系统中的几何模型实际上采用的是分层管理的表示方法，其根据的是父子物体之间所存在的树状的逻辑关系，可以有效地建立树状的层次结构，完成一系列层次的处理模块，其中每一个模块之间都要根据模型层次的关系，来确保一定的模型基本功能。

1.3港口的集装箱码头的装卸仿真系统的几何的建模以及运动学的建模

港口的集装箱码头的装卸几何模型建立，其对仿真的结果可信度是至关重要的因素，所以有关人员要参考实际的图纸，要考虑其很多的技术细节，其中就包括了门将结构的形式，小车行走机构，大车行走的机构，以及吊具的起重量等多种参数，同时，也要确定升起的高度，小车的行走距离，轨距等一些基本参数，以及起升的速度，大车的行走速度，小车的行走速度一些参数，要按照常规的方法确定初始值，在港口的集装箱码头的装卸仿真的过程中，有关人员可以通过一些人机的交互方法来进行控制和调整。在港口的集装箱码头的装卸仿真系统中，对三维场景运动实体，其中包括集装箱堆场，岸桥，船舶以及集装箱的拖车等等，港口的机械设备，需要对其进行一些运动学的建模，其原因是掌握港口的机器设备运动的特性，可以让仿真的效果加倍的符合实际的生产情况，所以对这些设备运动学的模型进行研究是非常有必要的，为其实时仿真的系统提供了有效的合理的理论依据，建模其主要涉及把装卸桥工作时的吊具摆动，小车的制动以及启动等方面。而对于港口的集装箱码头的装卸桥在工作中的过程也进行了分别的仿真，主要包括了当场的工作循环以往复的操作循环，其区别在于一般的运动学的建模和几何的建模之间是相互独立的，然后在运动学的数学建模上驱动几何的模型进而来实现港口的虚拟场景的动画的实施方法，有关人员在建立几何的模型的基础上，要根据实际运动的规律对设定的运动进行相应的限制，以达到提高实体的运动学建模效率的目的。

1.4港口的集装箱码头的装卸仿真系统的虚拟场景的实时动态的有效生成

实现三维的实时动画，有利于港口的集装箱码头的装卸仿真系统的有效建立，用三维的动画技术可以对机械运动仿真技术进行相应的工作，为其研究港口的集装箱码头的装卸仿真系统提供了直观的，有效的图像信息资源，对港口的集装箱码头的装卸仿真系统的建立去取得了有效的成果，但是由于港口的集装箱码头的装卸仿真系统其结构和模型的复杂性，这个实施系统现在实现起来还比较困难，需要有关技术人员进行相应的改革。

2　结论

对港口的集装箱码头的装卸仿真系统的有效实施方法，是创立新的模型类并且实现对场景和模型的封装，企业通过面向模型对象的程序，来对港口的集装箱码头的装卸仿真系统进行模型的初始化，控制其三维的实时场景和参数化的基本参数，以达到其预期的仿真效果和目的，还要通过虚拟现实的仿真技术和调用模型的数据、基本的参数和场景的数据、接受用户的基本质量，从而生成结果和数据，建立一个港口的集装箱码头的装卸洗仿真系统的有效实施以及数据化参数的三维实时的仿真的技术，虚拟现实技术在港口的集装箱码头的装卸仿真系统中的应用对我国码头集装箱的装卸效率具有一定的影响，所以我们应该全面的，实施虚拟现实技术在港口的集装箱码头的装卸仿真系统中的应用，已达到我国集装箱码头装卸的发展和进步。

【参考文献】

［1］张新艳，张煜，王少梅，朱金生.基于虚拟现实的港口集装箱码头装卸系统仿真建模技术［J］.武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2010，04

［2］吴镇，朱金生，张新艳.虚拟现实技术在港口集装箱码头装卸仿真系统中的应用［J］.系统仿真学报，2010，11