现在大多数的计划员是以堆场某一列位的剖视图和堆场的俯视图作为参考的，可平面图形的直观性相对较差，正是基于这个原因，希望能够将堆场实时生产过程通过三维的方式呈现出来，便于计划人员进行参考。研究最终生成一个基于虚拟现实的实时系统，它利用VC语言对Vega提供的函数进行二次开发。最后针对某指标，对出口航次的多种配载方案进行综合评判。......
2023-08-18
生产过程可视化系统的物流方案
【摘要】：在生产过程可视化系统的场景建模中，堆场是建模的重点。动态模型的驱动反映了生产过程的变化，是生产过程可视化的主要呈现方式。在堆场可视化系统建模之前，必须收集各方面的相关资料，接着宏观观测整个场景，弄清码头场景的布局。在场景数据库中建立各种模型，包括地面、海面、桥吊、集卡、办公楼、绿化以及集装箱、集卡、场地轮胎吊车等。
几何模型的描述与建立是计算机图形学中重要的研究领域。首先，在计算机中建立起三维几何模型。在给定观察点和观察方向后，使用计算机的硬件功能，实现消隐、光照以及投影这一成像的全过程，从而产生几何模型的图像。几何对象的几何模型描述了虚拟对象的形状和它们的外观（纹理、颜色、表面反射系数等）。几何模型具有两种信息，一种是包含点的位置信息，另一种是它的拓扑结构信息，用来说明这些点之间的连接。
在生产过程可视化系统的场景建模中，堆场是建模的重点。由于堆场本身的场景不大，而且为了直观细致的观察箱子的变化情况，观察者一般距离场景很近，因为这个原因，这里的建模一般不考虑LOD（细节等级）的问题。本系统最终要达到的目的是能够实时再现码头的装卸过程、能够查询箱子的信息以及根据发箱顺序来决定配载方案的优劣。根据这种实际的需要，系统包括下列三类模型。
①静态模型：一般是指在场景中静止的模型，主要起到增加模型真实感的功能，诸如：桥吊、集装箱船、岸上的楼房等。
②自然景观：这部分模型也是静止的，诸如：地面、海面、公路、绿化设施以及周边的环境设施等。
③动态模型：这里的动态模型是指集装箱、集卡、场地轮胎吊等。动态模型的建模除了考虑基本的几何尺寸外，还要按照模型的运动特点建立运动的节点。动态模型的驱动反映了生产过程的变化，是生产过程可视化的主要呈现方式。动态和静态的区别在于在堆场上有无增减的变化。堆场上随时有集装箱的增减，这是由码头的具体作业决定的，由数据库信息来控制的，所以应把集装箱当作动态模型。
在堆场可视化系统建模之前，必须收集各方面的相关资料，接着宏观观测整个场景，弄清码头场景的布局。建模过程包括：建模资料准备、纹理图片收集及处理、三维模型建立、场景数据库整合与优化。
①建模资料准备。
建模资料准备主要是要获取堆场的布局情况和其中各种三维模型的尺寸，各个港口的堆场形式各有不同，以某港口布局为例模拟，它的布局平面图如图9-2所示。
图9-2 集装箱码头布局平面图
通过这张平面图就可以大致掌握堆场建模时的方位安排。在这个阶段还要注意收集各种建筑物的三视图以及三个视角的正向照片等，对于较复杂动态模型的结构，如场地吊、集卡、集装箱等，则要有比较细致的尺寸数据。
②纹理图片处理。
在港口实地用数码相机拍摄各种建筑物的三视图及各式照片，这些图片必须经过处理才能作为三维物体的纹理使用。比如必须将图片的长、宽像素变成2的次方。一般是运用PhotoShop或Creator中自带的图片处理软件进行修正。
③三维模型建立。
在场景数据库中建立各种模型，包括地面、海面、桥吊、集卡、办公楼、绿化以及集装箱、集卡、场地轮胎吊车等。
④场景数据库整合与优化。
各个场景模型可作为单独的文件被创建，但是出于对后面驱动方便性的考虑，将各种模型进行适当组合。组合的原则就是依据前面所说的模型的静、动类型。把所有的静态模型组合在一个文件中，而把动态模型即集装箱、场吊、集卡作为单一的文件存储，如果做到集装箱纹理与到场的实际箱完全一样，需要创建所有可能的纹理类型，这样做的工作量很大，考虑到堆场集装箱样式的这种多样性，仅仅建立一个模型文件可视效果是不佳的，但是建立拥有所有纹理的模型又不实际，所以这里采取一种折中的方法，建立三个集装箱模型文件，它们之间的区别仅仅在于纹理的不同。所谓建模为驱动的方便性考虑，主要也是针对所创建模型文件的流向问题考虑的。模型文件通过两种关系加到最后的应用系统中，关系如图9-3所示。
图9-3 模型文件的流向关系
建模之后，模型到具体的应用程序中可能发生变形，或者绘制顺序出错，或者运行比较缓慢，这时要对几何面和结构节点进行优化调整，选用正确的数据库结构或者重新组合各个节点、删除一些不可见面等。
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2023-08-18
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