船舶艙室優化布置實踐

何海洋

（1.安微省淮河船舶檢驗局，安徽 蚌埠233000；2.江蘇科技大學 機械與動力工程學院，江蘇 鎮江212003）

由于艙室布置方案的評價指標具有多態性，模糊性，使得評價工作十分艱難，不可能用某一精確的數據來評價艙室布置方案的好壞，所以至今對這一工作仍然要憑借評估人員的直覺去判斷。

某些關鍵性的艙室要實現特定的功能，設備的布置要求很高。因此嘗試將AutoCAD所建好的模型經過圖形格式的轉化，導入Creator軟件平臺中，并在其上進行船舶模型的再造，建立虛擬人的模型，將建立修改好的模型導入Vega的圖形式用戶界面LynX，然后利用VC++并結合Vega程序設計，建立應用程序，實現視覺仿真。

在其漫游的過程中，虛擬人會穿梭于艙室中，結合人體工程學對其進行行走運動空間，操作位置空間的評價，對設備位置進行規模不大的修改。

1 船舶艙室視覺仿真的實現

1.1 Creator和Vega簡介

Multigen Creator是一個高度專業化的工具。它具有：仿真的畫面是“實時”生成；仿真具有高度的交互性優勢；仿真的幀頻率一般是變化的優勢；此外它還涉及OpenFliht模型數據庫；LOD、DOF等關鍵技術等等。

Vega是用于實時視覺模擬和虛擬現實應用的軟件。Vega面向非程序員的開發工具，一方面它通過建模軟件Multigen Creator生成場景中各種實體（OpenFlight格式），極大地減少建模的工作量，另一方面它通過圖形用戶界面Lnyx生成應用定義文件（ADF），通過C或者C++API函數來驅動場景中的物體，簡化了視景系統的開發過程，縮短了開發時間，降低了對開發人員的要求。同時Vega還提供了一些模塊用于某些特定領域的仿真如海洋模塊、雷達模塊、特殊效果模塊等。

Lnyx是用來設定和預覽Vega應用程序的圖形式用戶界面。這些Vega應用程序可以是用戶使用Vega開發環境建立的程序，也可以是用戶使用整個Vega軟件包執行的基本Vega應用程序。

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環境下繪制船體及船舶上層建筑圖，即（dwg）格式，進而轉換為（dxf）格式，圖1為基于Creator的建模流程圖。

圖1 基于creator的創建模型流程圖

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

2 人體工程學在設備布置中的應用

駕駛室設計要遵循駕駛室的設計規范，要求對層高，設備及管系布置，駕駛臺操作手柄的高度，座椅的高度及到駕駛臺的距離等等，必須考慮人體工程學的相關理論及經驗。為了驗證設備布置的合理性，特讓虛擬人在駕駛室內走動，評估駕駛室的門高、門寬，窗戶的大小布置及傾斜度，船員的視覺范圍，設備布置的緊湊度及合理性，設備的操作及維護、維修的方便性等等。通過對硬性條件的評估再加以船舶的漫游，人體的來回走動，給人以很強的視覺效果，同時也使評估者有種身臨其境的感覺，再結合專業的知識加以觀察，揣摩，評估，使其評估質量會更高，對以后船舶在進行生產設計中有很強的指導性意義。

2.1 人體工程學應用

圖4為人進行駕駛臺前的操作時的俯視圖，由圖4可對比表1進行逐項評估。表1為人站姿操作時有利于工作區域與方向表，這亦是評估駕駛臺手柄高度，座椅距離其的合理位置等等的依據。

圖4 虛擬人進行駕駛臺操作

2.2 應用程序（API）的建立

通過對Vega系統函數和窗口函數的訪問為Vega應用程序提供過程實時控制。通過窗口，通道以及圖形狀態的API函數為如何進行顯示和使用機器的圖形運算能力提供專門的調用。實際上，就是利用VC++編程，調用其成員函數，實現上述過程。圖5為在API下的虛擬人在駕駛室內穿梭，結合人體工程學知識，通過視覺效應，判斷設備布置的合理性，進而再在利用遺傳算法所得到的設備布置圖的基礎上稍加修正。船舶其它艙室的布置具有異曲同工之處。

圖5 虛擬人在駕駛室內穿梭

表1 人站姿操作時有利于工作區域與方向表

3 結束語

以駕駛室為例，結合視覺仿真技術與人體工程學方面的知識，在船舶艙室布置中的應用，結果表明取得了較好的效果。在利用Multigen-Paradigm公司開發的軟件Creator進行建模或將其它格式的文檔導入Creator中后對其進行修改過程中有許多的技巧及所要注意的點；在建立應用程序接口的過程中可以選擇控制臺程序或基于MFC的程序，無論哪一種，都必須很好地將Vega程序語言很好的應用其間，才能實現預定的目標。人體工程學在工程實踐中已經被廣泛應用，隨著工程實踐及日益的經驗總結，其也必將向著縱深方向發展，也必將反作用于工程實踐。

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