何海洋

（1.安微省淮河船舶檢驗(yàn)局，安徽 蚌埠233000；2.江蘇科技大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江212003）

由于艙室布置方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)具有多態(tài)性，模糊性，使得評(píng)價(jià)工作十分艱難，不可能用某一精確的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)艙室布置方案的好壞，所以至今對(duì)這一工作仍然要憑借評(píng)估人員的直覺(jué)去判斷。

某些關(guān)鍵性的艙室要實(shí)現(xiàn)特定的功能，設(shè)備的布置要求很高。因此嘗試將AutoCAD所建好的模型經(jīng)過(guò)圖形格式的轉(zhuǎn)化，導(dǎo)入Creator軟件平臺(tái)中，并在其上進(jìn)行船舶模型的再造，建立虛擬人的模型，將建立修改好的模型導(dǎo)入Vega的圖形式用戶(hù)界面LynX，然后利用VC++并結(jié)合Vega程序設(shè)計(jì)，建立應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)仿真。

在其漫游的過(guò)程中，虛擬人會(huì)穿梭于艙室中，結(jié)合人體工程學(xué)對(duì)其進(jìn)行行走運(yùn)動(dòng)空間，操作位置空間的評(píng)價(jià)，對(duì)設(shè)備位置進(jìn)行規(guī)模不大的修改。

1 船舶艙室視覺(jué)仿真的實(shí)現(xiàn)

1.1 Creator和Vega簡(jiǎn)介

Multigen Creator是一個(gè)高度專(zhuān)業(yè)化的工具。它具有：仿真的畫(huà)面是“實(shí)時(shí)”生成；仿真具有高度的交互性?xún)?yōu)勢(shì)；仿真的幀頻率一般是變化的優(yōu)勢(shì)；此外它還涉及OpenFliht模型數(shù)據(jù)庫(kù)；LOD、DOF等關(guān)鍵技術(shù)等等。

Vega是用于實(shí)時(shí)視覺(jué)模擬和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的軟件。Vega面向非程序員的開(kāi)發(fā)工具，一方面它通過(guò)建模軟件Multigen Creator生成場(chǎng)景中各種實(shí)體（OpenFlight格式），極大地減少建模的工作量，另一方面它通過(guò)圖形用戶(hù)界面Lnyx生成應(yīng)用定義文件（ADF），通過(guò)C或者C++API函數(shù)來(lái)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景中的物體，簡(jiǎn)化了視景系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低了對(duì)開(kāi)發(fā)人員的要求。同時(shí)Vega還提供了一些模塊用于某些特定領(lǐng)域的仿真如海洋模塊、雷達(dá)模塊、特殊效果模塊等。

Lnyx是用來(lái)設(shè)定和預(yù)覽Vega應(yīng)用程序的圖形式用戶(hù)界面。這些Vega應(yīng)用程序可以是用戶(hù)使用Vega開(kāi)發(fā)環(huán)境建立的程序，也可以是用戶(hù)使用整個(gè)Vega軟件包執(zhí)行的基本Vega應(yīng)用程序。

1.2 建模流程圖

Creator的輸入格式有（3ds）格式、（def）格式等四種，筆者用到了在CAD環(huán)境下繪制船體及船舶上層建筑圖，即（dwg）格式，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為（dxf）格式，圖1為基于Creator的建模流程圖。

圖1 基于creator的創(chuàng)建模型流程圖

1.3 模型建立

利用Multigen Creator建立的某船舶及虛擬人的模型，如圖2～3。

圖2 船舶模型

圖3 虛擬人在駕駛室內(nèi)

2 人體工程學(xué)在設(shè)備布置中的應(yīng)用

駕駛室設(shè)計(jì)要遵循駕駛室的設(shè)計(jì)規(guī)范，要求對(duì)層高，設(shè)備及管系布置，駕駛臺(tái)操作手柄的高度，座椅的高度及到駕駛臺(tái)的距離等等，必須考慮人體工程學(xué)的相關(guān)理論及經(jīng)驗(yàn)。為了驗(yàn)證設(shè)備布置的合理性，特讓虛擬人在駕駛室內(nèi)走動(dòng)，評(píng)估駕駛室的門(mén)高、門(mén)寬，窗戶(hù)的大小布置及傾斜度，船員的視覺(jué)范圍，設(shè)備布置的緊湊度及合理性，設(shè)備的操作及維護(hù)、維修的方便性等等。通過(guò)對(duì)硬性條件的評(píng)估再加以船舶的漫游，人體的來(lái)回走動(dòng)，給人以很強(qiáng)的視覺(jué)效果，同時(shí)也使評(píng)估者有種身臨其境的感覺(jué)，再結(jié)合專(zhuān)業(yè)的知識(shí)加以觀察，揣摩，評(píng)估，使其評(píng)估質(zhì)量會(huì)更高，對(duì)以后船舶在進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)中有很強(qiáng)的指導(dǎo)性意義。

2.1 人體工程學(xué)應(yīng)用

圖4為人進(jìn)行駕駛臺(tái)前的操作時(shí)的俯視圖，由圖4可對(duì)比表1進(jìn)行逐項(xiàng)評(píng)估。表1為人站姿操作時(shí)有利于工作區(qū)域與方向表，這亦是評(píng)估駕駛臺(tái)手柄高度，座椅距離其的合理位置等等的依據(jù)。

圖4 虛擬人進(jìn)行駕駛臺(tái)操作

2.2 應(yīng)用程序（API）的建立

通過(guò)對(duì)Vega系統(tǒng)函數(shù)和窗口函數(shù)的訪(fǎng)問(wèn)為Vega應(yīng)用程序提供過(guò)程實(shí)時(shí)控制。通過(guò)窗口，通道以及圖形狀態(tài)的API函數(shù)為如何進(jìn)行顯示和使用機(jī)器的圖形運(yùn)算能力提供專(zhuān)門(mén)的調(diào)用。實(shí)際上，就是利用VC++編程，調(diào)用其成員函數(shù)，實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程。圖5為在API下的虛擬人在駕駛室內(nèi)穿梭，結(jié)合人體工程學(xué)知識(shí)，通過(guò)視覺(jué)效應(yīng)，判斷設(shè)備布置的合理性，進(jìn)而再在利用遺傳算法所得到的設(shè)備布置圖的基礎(chǔ)上稍加修正。船舶其它艙室的布置具有異曲同工之處。

圖5 虛擬人在駕駛室內(nèi)穿梭

表1 人站姿操作時(shí)有利于工作區(qū)域與方向表

3 結(jié)束語(yǔ)

以駕駛室為例，結(jié)合視覺(jué)仿真技術(shù)與人體工程學(xué)方面的知識(shí)，在船舶艙室布置中的應(yīng)用，結(jié)果表明取得了較好的效果。在利用Multigen-Paradigm公司開(kāi)發(fā)的軟件Creator進(jìn)行建模或?qū)⑵渌袷降奈臋n導(dǎo)入Creator中后對(duì)其進(jìn)行修改過(guò)程中有許多的技巧及所要注意的點(diǎn)；在建立應(yīng)用程序接口的過(guò)程中可以選擇控制臺(tái)程序或基于MFC的程序，無(wú)論哪一種，都必須很好地將Vega程序語(yǔ)言很好的應(yīng)用其間，才能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。人體工程學(xué)在工程實(shí)踐中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，隨著工程實(shí)踐及日益的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，其也必將向著縱深方向發(fā)展，也必將反作用于工程實(shí)踐。

［1］李俊華，陳賓康，應(yīng)文燁，秦汝平.CADDS5平臺(tái)上基于遺傳算法的船舶艙室優(yōu)化布置［J］.中國(guó)造船，2001（3）：25-28.

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［4］龔卓蓉.Vega程序設(shè)計(jì)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2002.

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