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隨著虛擬現實技術與網絡技術的快速發展, 虛擬工業演示在新的領域應用也越來越廣泛。虛擬倉儲物流演示就是虛擬工業演示在物流領域的一項重要應用。它能夠展現出普通文本和圖片展示所不具有的臨場感和參與性, 用戶還可以登錄網站系統自主瀏覽虛擬倉儲物流系統的每個環節, 查看倉庫狀態和貨架貨柜及后臺的管理信息。

本文主要以3Ds Max和Virtools作為開發平臺, 對物流倉庫進行虛擬仿真, 為倉儲物流系統的開發提供了有力保證。解決以下幾個問題:系統平臺的整體架構、倉儲原型的模型創建、平臺功能的互動設計、平臺發布及應用拓展等。

本文采用三維建模技術與虛擬交互技術相結合的方式對系統進行設計開發, 具體包括:利用數碼照相機對相關對象進行拍攝、用Photoshop對圖像后期處理、利用三維建模軟件3Ds Max對原型建模、貼圖、添加燈光、攝像機、渲染, 通過插件導出為可被虛擬交互開發軟件Virtools識別的格式, 再通過Virtools軟件對模型進行交互行為開發處理, 最后輸出為可執行文件系統并對系統進行評估測試及應用研究等。

倉儲物流是現代工業領域的重要組成要素, 是廠商規劃設計的重中之重, 在現代物流領域起著舉足輕重的作用。隨著市場經濟全球化的迅猛發展, 競爭也越來越激烈, 倉庫管理在現代物流供應鏈上的作用越來越重要。然而, 當前大多數主流的倉庫管理系統還是通過圖片、文本、數據、表格或圖形等方式展示給客戶, 不能形象、逼真、直觀地顯示倉庫與貨物的狀態, 嚴重影響了倉儲物流管理的進一步發展。虛擬現實技術是利用計算機生成的一種身臨其境、可交互的虛擬環境, 用戶能夠通過視覺、聽覺、力覺和觸覺等操縱虛擬環境, 從而獲得最真實的感受。三維虛擬倉庫物流系統, 通過對倉庫場景、貨架等模型的三維建模與交互設計, 使用戶在倉儲管理時更加方便和直觀, 從而有效提升倉儲管理的效率。

本文主要利用虛擬現實和數據庫技術, 創建一種能夠實現自動化倉儲物流演示流程的虛擬環境, 能夠使倉儲管理者更加直觀形象地獲取倉庫存儲設備的實際運行狀況, 而不是僅僅面對枯燥的庫存數據;分析和管理各種倉儲物流信息, 探討倉庫的管理策略, 方便管理人員更好地了解倉庫的運行情況并對倉庫管理做出科學決策;通過網絡技術, 將不同的倉庫聯系起來, 實現倉庫間的資源共享和信息交換。

綜述當前國內外虛擬現實技術的發展狀況, 并查閱相關虛擬現實方面的文獻資料, 以及三維動畫技術的研究, 對當前的物流倉儲系統進行細致的研究考察, 分析創建系統平臺的最終需求及其最優化解決方案, 完成了三維虛擬倉庫場景中所有對象物理模型設計與創建, 主要包括貨物模型的動態生成、貨架建模、倉庫環境建模、倉庫主體建模。以及模型的材質和貼圖設定, 燈光和攝像機的架構等, 并且對三維虛擬倉儲物流系統的UI界面進行了更加直觀形象的設計。在虛擬交互開發軟件Virtools中對場景模型的交互功能進行了設定。

為了提高現代企業自動立體倉庫的設計質量及工作效率, 減少企業物流在項目建設投入的資金流失, 基于智能化物流倉儲系統, 找到了一種利用虛擬現實對立體倉庫進行三維立體建模與虛擬仿真的方法, 達到節省建設時間、提高工作效率的目的。立體倉庫系統結構簡單, 可實現提高進出庫效率、減少貨物存儲問題、合理利用空間資源等。針對貨物的分類管理、存倉、出倉等問題, 對進出庫控制原理進行了分析和說明, 并在3D max中進行了立體倉庫的三維建模設計。

本文以設計一個基于三維虛擬現實技術的倉儲物流展示及模擬操縱軟件為最終目標。三維虛擬倉儲物流展示系統是多媒體網絡技術、虛擬現實技術和多傳感器技術等多種新技術結合的產物, 通過該系統, 可以直觀形象的呈現出三維可視化的倉儲管理信息, 另外, 系統還可以上傳至網站, 用戶進入網站就可以查看和咨詢物流信息。這個基于虛擬現實技術創建的三維虛擬物流空間, 同樣具有虛擬現實的重要特征:交互性和沉浸感, 使登錄的用戶具有身臨其境和實時交互的感覺。

虛擬現實技術應用于倉儲物流領域, 不僅帶給用戶直觀形象的真實體驗, 實現倉庫貨柜的三維展示, 實現對庫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倉儲物流系統更加高效流暢的工作, 具有一定的現實價值和意義。

三維可視化和三維立體化是本研究的創新點之一。通過創建倉庫貨架的三維場景模型及可視化管理, 客戶可以更加直觀更加形象地清楚了解貨架在現實物流倉庫中的位置。利用系統強大的三維顯示功能, 將倉庫的空間布局、巷道走向、以及貨架存貨等重要信息以三維形式直觀展示, 并提供三維瀏覽功能:放大、縮小、漫游、全圖, 能夠提供倉庫管理人員以倉庫的整體印象, 并可以具體針對某個貨架進行信息查詢。

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

可通過網絡查閱大量相關文獻、影像資料充分利用, 通過前往鄭州航空港經濟綜合實驗區實地考察, 拍照獲取資料影像。

方法及措施:

進行三維模型的制作、材質的設定和模型的輸出, 完成系統主界面、次界面、菜單和交互按鈕的制作。通過使用工具技術手段有平面設計、三維建模與材質設定、虛擬交互技術和后期整合技術, 完成具有兼具實用性與美觀性的虛擬三維倉庫。以三維模型為主體, 顯示出倉庫的整體輪廓, 而后添加運動效果, 給物體添加碰撞檢測, 以攝像機的角度來表現整個倉庫的運作, 最終的作品主要以虛擬漫游的形式展示出來, 給我們一個直觀的效果。

在網上收集大量的材料, 主要在百度百科、百度知道、中國知網、萬方數據庫、超星數字圖書館、豆丁網、道客巴巴等, 收集相關資料。隨后去實地考察收集相關文字、圖片及影像資料。最后在場景制作中, 查閱相關專業書籍, 幫助作品制作。

平臺的整體架構與基本操作:鼠標左鍵控制物體的平移, 鼠標中鍵控制物體放大與縮小功能, 鼠標右鍵控制物體的旋轉。

圖1 平臺整體架構   下載原圖

平臺的倉庫狀態控制:通過點擊系統相應按鈕可以分別查看倉庫的使用狀態。

圖2 平臺倉庫狀態   下載原圖

系統平臺的貨架管理:鼠標左鍵點擊可以選中貨架;鍵盤上的Z、X鍵用來控制貨架的前后移動;輸入數字、點擊配置可以控制貨架的使用情況。

圖3 平臺貨架管理   下載原圖

系統平臺的貨箱管理:可以使用鼠標左鍵選中貨箱;使用Z、X按鍵控制貨箱的前后移動。

圖4 平臺貨箱管理   下載原圖

系統的后臺接口:輸入1~30、點擊submit可以調整貨架數量。

圖5 后臺接口管理   下載原圖

事實證明, 三維虛擬倉儲物流演示系統確實能夠提供給管理人員和用戶更加直觀形象的體驗, 呈現立體直觀豐富的信息, 查詢相關的數據等, 可以大大提高物流管理效率, 具有一定的現實意義。