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隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展, 虛擬工業(yè)演示在新的領(lǐng)域應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。虛擬倉(cāng)儲(chǔ)物流演示就是虛擬工業(yè)演示在物流領(lǐng)域的一項(xiàng)重要應(yīng)用。它能夠展現(xiàn)出普通文本和圖片展示所不具有的臨場(chǎng)感和參與性, 用戶(hù)還可以登錄網(wǎng)站系統(tǒng)自主瀏覽虛擬倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié), 查看倉(cāng)庫(kù)狀態(tài)和貨架貨柜及后臺(tái)的管理信息。

本文主要以3Ds Max和Virtools作為開(kāi)發(fā)平臺(tái), 對(duì)物流倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行虛擬仿真, 為倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了有力保證。解決以下幾個(gè)問(wèn)題:系統(tǒng)平臺(tái)的整體架構(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)原型的模型創(chuàng)建、平臺(tái)功能的互動(dòng)設(shè)計(jì)、平臺(tái)發(fā)布及應(yīng)用拓展等。

本文采用三維建模技術(shù)與虛擬交互技術(shù)相結(jié)合的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā), 具體包括:利用數(shù)碼照相機(jī)對(duì)相關(guān)對(duì)象進(jìn)行拍攝、用Photoshop對(duì)圖像后期處理、利用三維建模軟件3Ds Max對(duì)原型建模、貼圖、添加燈光、攝像機(jī)、渲染, 通過(guò)插件導(dǎo)出為可被虛擬交互開(kāi)發(fā)軟件Virtools識(shí)別的格式, 再通過(guò)Virtools軟件對(duì)模型進(jìn)行交互行為開(kāi)發(fā)處理, 最后輸出為可執(zhí)行文件系統(tǒng)并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估測(cè)試及應(yīng)用研究等。

倉(cāng)儲(chǔ)物流是現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域的重要組成要素, 是廠(chǎng)商規(guī)劃設(shè)計(jì)的重中之重, 在現(xiàn)代物流領(lǐng)域起著舉足輕重的作用。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)全球化的迅猛發(fā)展, 競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈, 倉(cāng)庫(kù)管理在現(xiàn)代物流供應(yīng)鏈上的作用越來(lái)越重要。然而, 當(dāng)前大多數(shù)主流的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)還是通過(guò)圖片、文本、數(shù)據(jù)、表格或圖形等方式展示給客戶(hù), 不能形象、逼真、直觀(guān)地顯示倉(cāng)庫(kù)與貨物的狀態(tài), 嚴(yán)重影響了倉(cāng)儲(chǔ)物流管理的進(jìn)一步發(fā)展。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)生成的一種身臨其境、可交互的虛擬環(huán)境, 用戶(hù)能夠通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)和觸覺(jué)等操縱虛擬環(huán)境, 從而獲得最真實(shí)的感受。三維虛擬倉(cāng)庫(kù)物流系統(tǒng), 通過(guò)對(duì)倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)景、貨架等模型的三維建模與交互設(shè)計(jì), 使用戶(hù)在倉(cāng)儲(chǔ)管理時(shí)更加方便和直觀(guān), 從而有效提升倉(cāng)儲(chǔ)管理的效率。

本文主要利用虛擬現(xiàn)實(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù), 創(chuàng)建一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流演示流程的虛擬環(huán)境, 能夠使倉(cāng)儲(chǔ)管理者更加直觀(guān)形象地獲取倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況, 而不是僅僅面對(duì)枯燥的庫(kù)存數(shù)據(jù);分析和管理各種倉(cāng)儲(chǔ)物流信息, 探討倉(cāng)庫(kù)的管理策略, 方便管理人員更好地了解倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行情況并對(duì)倉(cāng)庫(kù)管理做出科學(xué)決策;通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 將不同的倉(cāng)庫(kù)聯(lián)系起來(lái), 實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)間的資源共享和信息交換。

綜述當(dāng)前國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r, 并查閱相關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)方面的文獻(xiàn)資料, 以及三維動(dòng)畫(huà)技術(shù)的研究, 對(duì)當(dāng)前的物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致的研究考察, 分析創(chuàng)建系統(tǒng)平臺(tái)的最終需求及其最優(yōu)化解決方案, 完成了三維虛擬倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)景中所有對(duì)象物理模型設(shè)計(jì)與創(chuàng)建, 主要包括貨物模型的動(dòng)態(tài)生成、貨架建模、倉(cāng)庫(kù)環(huán)境建模、倉(cāng)庫(kù)主體建模。以及模型的材質(zhì)和貼圖設(shè)定, 燈光和攝像機(jī)的架構(gòu)等, 并且對(duì)三維虛擬倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的UI界面進(jìn)行了更加直觀(guān)形象的設(shè)計(jì)。在虛擬交互開(kāi)發(fā)軟件Virtools中對(duì)場(chǎng)景模型的交互功能進(jìn)行了設(shè)定。

為了提高現(xiàn)代企業(yè)自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)質(zhì)量及工作效率, 減少企業(yè)物流在項(xiàng)目建設(shè)投入的資金流失, 基于智能化物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng), 找到了一種利用虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行三維立體建模與虛擬仿真的方法, 達(dá)到節(jié)省建設(shè)時(shí)間、提高工作效率的目的。立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 可實(shí)現(xiàn)提高進(jìn)出庫(kù)效率、減少貨物存儲(chǔ)問(wèn)題、合理利用空間資源等。針對(duì)貨物的分類(lèi)管理、存?zhèn)}、出倉(cāng)等問(wèn)題, 對(duì)進(jìn)出庫(kù)控制原理進(jìn)行了分析和說(shuō)明, 并在3D max中進(jìn)行了立體倉(cāng)庫(kù)的三維建模設(shè)計(jì)。

本文以設(shè)計(jì)一個(gè)基于三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)物流展示及模擬操縱軟件為最終目標(biāo)。三維虛擬倉(cāng)儲(chǔ)物流展示系統(tǒng)是多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和多傳感器技術(shù)等多種新技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物, 通過(guò)該系統(tǒng), 可以直觀(guān)形象的呈現(xiàn)出三維可視化的倉(cāng)儲(chǔ)管理信息, 另外, 系統(tǒng)還可以上傳至網(wǎng)站, 用戶(hù)進(jìn)入網(wǎng)站就可以查看和咨詢(xún)物流信息。這個(gè)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)建的三維虛擬物流空間, 同樣具有虛擬現(xiàn)實(shí)的重要特征:交互性和沉浸感, 使登錄的用戶(hù)具有身臨其境和實(shí)時(shí)交互的感覺(jué)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域, 不僅帶給用戶(hù)直觀(guān)形象的真實(shí)體驗(yàn), 實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)貨柜的三維展示, 實(shí)現(xiàn)對(duì)庫(kù)存物品的三維可視化管理, 而且更加智能高效地保證了工廠(chǎng)倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)更加高效流暢的工作, 具有一定的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和意義。

三維可視化和三維立體化是本研究的創(chuàng)新點(diǎn)之一。通過(guò)創(chuàng)建倉(cāng)庫(kù)貨架的三維場(chǎng)景模型及可視化管理, 客戶(hù)可以更加直觀(guān)更加形象地清楚了解貨架在現(xiàn)實(shí)物流倉(cāng)庫(kù)中的位置。利用系統(tǒng)強(qiáng)大的三維顯示功能, 將倉(cāng)庫(kù)的空間布局、巷道走向、以及貨架存貨等重要信息以三維形式直觀(guān)展示, 并提供三維瀏覽功能:放大、縮小、漫游、全圖, 能夠提供倉(cāng)庫(kù)管理人員以倉(cāng)庫(kù)的整體印象, 并可以具體針對(duì)某個(gè)貨架進(jìn)行信息查詢(xún)。

軟件環(huán)境:Windows 7\3ds max 2009\Adobe Effects CC\Adobe Premiere Pro CS6\Adobe Photoshop CS6\Lumion 5.0\Virtools 4.0

可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)、影像資料充分利用, 通過(guò)前往鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)實(shí)地考察, 拍照獲取資料影像。

方法及措施:

進(jìn)行三維模型的制作、材質(zhì)的設(shè)定和模型的輸出, 完成系統(tǒng)主界面、次界面、菜單和交互按鈕的制作。通過(guò)使用工具技術(shù)手段有平面設(shè)計(jì)、三維建模與材質(zhì)設(shè)定、虛擬交互技術(shù)和后期整合技術(shù), 完成具有兼具實(shí)用性與美觀(guān)性的虛擬三維倉(cāng)庫(kù)。以三維模型為主體, 顯示出倉(cāng)庫(kù)的整體輪廓, 而后添加運(yùn)動(dòng)效果, 給物體添加碰撞檢測(cè), 以攝像機(jī)的角度來(lái)表現(xiàn)整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)作, 最終的作品主要以虛擬漫游的形式展示出來(lái), 給我們一個(gè)直觀(guān)的效果。

在網(wǎng)上收集大量的材料, 主要在百度百科、百度知道、中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)、超星數(shù)字圖書(shū)館、豆丁網(wǎng)、道客巴巴等, 收集相關(guān)資料。隨后去實(shí)地考察收集相關(guān)文字、圖片及影像資料。最后在場(chǎng)景制作中, 查閱相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍, 幫助作品制作。

平臺(tái)的整體架構(gòu)與基本操作:鼠標(biāo)左鍵控制物體的平移, 鼠標(biāo)中鍵控制物體放大與縮小功能, 鼠標(biāo)右鍵控制物體的旋轉(zhuǎn)。

圖1 平臺(tái)整體架構(gòu)   下載原圖

平臺(tái)的倉(cāng)庫(kù)狀態(tài)控制:通過(guò)點(diǎn)擊系統(tǒng)相應(yīng)按鈕可以分別查看倉(cāng)庫(kù)的使用狀態(tài)。

圖2 平臺(tái)倉(cāng)庫(kù)狀態(tài)   下載原圖

系統(tǒng)平臺(tái)的貨架管理:鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊可以選中貨架;鍵盤(pán)上的Z、X鍵用來(lái)控制貨架的前后移動(dòng);輸入數(shù)字、點(diǎn)擊配置可以控制貨架的使用情況。

圖3 平臺(tái)貨架管理   下載原圖

系統(tǒng)平臺(tái)的貨箱管理:可以使用鼠標(biāo)左鍵選中貨箱;使用Z、X按鍵控制貨箱的前后移動(dòng)。

圖4 平臺(tái)貨箱管理   下載原圖

系統(tǒng)的后臺(tái)接口:輸入1~30、點(diǎn)擊submit可以調(diào)整貨架數(shù)量。

圖5 后臺(tái)接口管理   下載原圖

事實(shí)證明, 三維虛擬倉(cāng)儲(chǔ)物流演示系統(tǒng)確實(shí)能夠提供給管理人員和用戶(hù)更加直觀(guān)形象的體驗(yàn), 呈現(xiàn)立體直觀(guān)豐富的信息, 查詢(xún)相關(guān)的數(shù)據(jù)等, 可以大大提高物流管理效率, 具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。