基于VRML的物流分拣系统可视化研究

论文摘要

近年来,计算机技术的发展进入了虚拟世界的领域,虚拟现实又是发展最快的一项多学科综合技术。利用计算机系统可以人为创建一种虚拟环境,人们能够在这个虚拟环境中观察并与虚拟环境中的实体进行交互,从而使用户亲身体验沉浸在虚拟空间中的感受。对复杂系统的设计以及复杂产品的制造引入虚拟现实技术,是一种革新产品开发过程、改进产品设计质量、提高产品开发效率的有效途径。本文在分析虚拟现实技术发展趋势的基础上,进行了基于VRML的物流配送中心分拣系统可视化的研究,并探讨了虚拟环境下的人机交互方式。论文首先阐述了物流配送中心分拣系统的功能特点和VRML的相关基本概念;说明了基于VRML的分拣系统虚拟设计思路;利用3DS MAX对各种物流设施和设备建模,导出VRML场景文件;采用VRMLPad2. 0编辑VRML文件,给场景添加光源、贴图,并根据配送中心车间的规划要求组建了物流分拣系统虚拟场景;利用音效节点给配送中心车间添加声音,从而更好地实现了场景的生动性和逼真性。在场景交互设计中,通过对各种交互方式的分析,运用三种方法实现其交互功能。即通过VRML自身的动态感知节点,实现了货物在高层货架中自动拣货;通过script节点和JavaScript脚本编程语言实现了对货物移动的控制以及实现电子拣货等交互,利用Java语言实现了对分拣货物动态路径的设定;通过Java语言和VRML的EAI编程接口,用Java Applet编程使浏览者通过外部控件进行视点切换和浏览方式的选定,并实现了物流设备的动态修改;对自动分拣系统作了具体实例。设计了虚拟场景培训界面,使观察者可以通过此界面对配送中心分拣系统的动态拣货系统过程进行多角度、全方位观察。这对产品展示及设备维护维修、工人和学生的培训等都具有重要的意义。文章最后提出了减小虚拟场景文件长度的优化方法,提高了场景渲染速度,使物流分拣系统虚拟场景展示更加流畅。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 虚拟现实的概念
• 1.2 虚拟现实的特征
• 1.3 虚拟现实技术的研究现状及应用
• 1.3.1 国外虚拟现实技术的研究现状
• 1.3.2 国内虚拟现实技术的研究现状
• 1.4 本课题研究意义及内容
• 2 建立虚拟场景软件的比较及选择
• 2.1 物流分拣系统虚拟场景开发技术及其工具
• 2.1.1 当前的虚拟现实实现方法简介与比较
• 2.1.2 虚拟现实建模语言 VRML
• 2.2 VRML 的基本概念
• 2.2.1 文件头
• 2.2.2 节点和域
• 2.2.3 原型
• 2.2.4 场景结构图
• 2.3 VRML 空间计量单位
• 2.3.1 VRML 空间坐标系
• 2.3.2 长度单位
• 2.3.3 角度单位
• 2.4 本章小结
• 3 物流分拣系统的整体设计
• 3.1 设计概述
• 3.2 VRML 对物流分拣系统虚拟场景可视化的优点
• 3.3 物流分拣系统总体结构虚拟设计
• 3.3.1 配送中心
• 3.3.2 设计构思
• 3.3.3 系统开发环境
• 3.3.4 系统总体设计
• 3.3.5 系统设计流程
• 3.4 本章小结
• 4 设施与设备的虚拟建模与设计
• 4.1 虚拟场景建模工具和建模策略
• 4.2 在3DS MAX 中建模的注意事项
• 4.2.1 在3DS MAX 中控制文件大小
• 4.2.2 3DS MAX 中的 VRML 2.0 Helpers
• 4.2.3 物流分拣系统工作场景设计
• 4.2.4 设备建模
• 4.2.5 输出 VRML2.0
• 4.3 设施和设备移入配送中心
• 4.4 添加音乐背景
• 4.5 本章小结
• 5 分拣系统动态交互功能的实现
• 5.1 VRML 动画实现的原理
• 5.1.1 事件和路由
• 5.1.2 插补器和时间传感器
• 5.1.3 插入动画
• 5.2 利用脚本实现交互
• 5.2.1 Script 节点语法
• 5.2.2 JavaScript
• 5.2.3 JavaScript 在虚拟场景中的应用
• 5.2.4 Java 在 VRML 中的应用
• 5.3 使用 EAI
• 5.3.1 EAI 的概念
• 5.3.2 Java Applet
• 5.3.3 EAI 在本系统中的应用
• 5.4 自动分拣系统的操作
• 5.4.1 使用浏览器类控制货箱
• 5.4.2 对自动分拣设备的注解
• 5.4.3 实现自动分拣
• 5.5 本章小结
• 6 虚拟场景浏览与优化技术
• 6.1 场景导航
• 6.1.1 自动导航
• 6.1.2 交互式导航
• 6.2 碰撞检测
• 6.3 系统操作帮助界面
• 6.3.1 界面设计
• 6.3.2 程序实现
• 6.4 VRML 的压缩工具和优化工具
• 6.5 本章小结
• 7 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 详细摘要