VR环境下物流虚拟现实教学系统的制作方法

本申请属于港口物流模拟仿真技术领域，具体涉及一种vr环境下物流虚拟现实教学系统。

背景技术：

随着经济的发展，港口物流越来越热门，许多进出口货物都需要通过港口物流来接收与发货。同时，港口物流这门专业也越来越受到众多学生的青睐，而传统的教学方法己经不能满足教学工作的需要，看书、看视频、听老师口述描绘，许多学生都难以理解，也无法想像，大大影响了港口物流专业的教学效果。现有港口物流教学的实习操作成本过高，无法让每一个学生都能亲自操作大型机械设备，因此需要提供一种vr(虚拟现实)环境下的教学系统。

技术实现要素：

本发明主要提供了一种在vr(虚拟现实)环境下的物流虚拟现实教学系统,基于windows10操作系统平台，在一体化支撑环境上，实现港口物流的调度管理功能，从而让学生对港口整个概况的认知，以及对港口物流的仓储，运输，规划管理的理解。本教学系统包括：

1)vr港口漫游模块；

2)vr仓库模拟模块；

3)vr集装箱物流与管理模块；

4)vr集装箱运输与管理模块；

5)vr散货物流与管理模块；

6)vr散货运输与管理模块

7)教师管理模块；

8)多人联动虚拟操作模块。

进一步，所述vr港口漫游模块，为观看者展示整个港口，拥有完整的摄像机路径，可整体浏览，并给予观看体验。

进一步，所述vr仓库模拟展示模块，根据真实港口仓库情况，展示仓库货物摆放，使学生拥有逼真的体验。。

进一步，所述vr集装箱物流与管理模块，包括：

1)集装箱种类：空箱，普通集装箱，冷藏集装箱和危险集装箱；

2)集装箱外型：不同种类集装箱的外型设计，便于区分，并显示特点；

3)集装箱堆场：集装箱的规划原理；

4)集装箱摆放：教师可自定义集装箱堆场的摆放规则。

进一步，所述vr集装箱运输与管理模块，包括：

1)外界运输集装箱到集装箱堆场，包括：

①介绍：模拟各运输交通工具将集装箱从外界运输到集装箱堆场；

②真实性：运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于外界和堆场之间，包括进入港口收费站流程；

2)集装箱堆场与集装箱岸吊，包括：

①介绍：模拟各运输交通工具将集装箱在集装箱堆场与集装箱岸吊之间运输；

②功能：岸吊通过拖车将集装箱运往堆场；堆场通过拖车将集装箱运往岸吊。

③真实性：运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于集装箱堆场与集装箱岸吊之间；包括在集装箱龙门吊车内操控吊车，将集装箱吊起，并进行移动和摆放。

进一步，所述vr散货物流与管理模块，包括：

1)散货种类：铁矿，煤矿，化学，粮食；

2)散货外型：不同种类散货的外型设计，便于区分，并显示特点；

3)散货堆场：散货的规划原理；

4)散货摆放：教师可自定义散货堆场的存储量。

进一步，所述vr散货运输与管理模块，包括：

1)外界运输货物到散货堆场，包括：

①介绍：模拟各运输交通工具将货物从外界运输到散货堆场；

②真实性：运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于外界和堆场之间，包括进入港口收费站流程；

2)散货规划原理和摆放规则，根据真实情况与细节进行建模与贴图；

3)散货堆场与岸吊，包括：

①模拟各运输交通工具通过设定的ai程序，往返于岸吊和堆场之间；

②模拟各运输交通工具将散货运往堆场，或将散货运往岸吊。

进一步，所述教师管理模块，其包括：

1)新建功能：教师可以新建交通工具；

2)调配功能：教师可以自定义交通工具上集装箱的数量与种类；

3)管理功能：教师可以驶入、驶出和删除多个运输交通工具，可以对任意运输交通工具进行管理；

4)切换功能，通过切换操作界面，实时同步看到学生在港口和集装箱堆场的操作；

5)监测功能，教师可以实时同步监测港口和集装箱堆场的物流信息。

进一步，所述多人联动虚拟操作模块，其包括：

1)学生在vr环境下，在龙门集装箱岸吊中，按照岸吊的操作规范，真实还原岸吊操作；

2)学生在vr环境下，在龙门集装箱吊车中，按照吊车的操作规范，真实还原堆场操作；

3)联网操作：负责岸吊和吊车的两名学生联网同时操作配合集装箱的整体运输。

本发明的有益效果如下:

可以让多个学生在老师的指导下进行操作，vr环境的真实性和交互性让教学效果得以保证。

2、可以以模拟仿真的方式直观呈现港口运行状况。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明教学系统的vr港口全景图；

图2为本发明教学系统的vr仓库模拟图；

图3为本发明教学系统的vr散货堆场模拟图；

图4为本发明教学系统的vr岸吊内部模拟图。

具体实施方式

本发明的原理是：用vr设备直观的呈现港口物流的全貌，并通过教师操作教导学生如何正确操作岸吊，达到提升教学效果的目的。

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

一种vr环境下物流虚拟现实教学系统，包括：

1)vr港口漫游模块；

2)vr仓库模拟模块；

3)vr集装箱物流与管理模块；

4)vr集装箱运输与管理模块；

5)vr散货物流与管理模块；

6)vr散货运输与管理模块

7)教师管理模块；

8)多人联动虚拟操作模块。

所述vr港口漫游模块，根据真实港口的实际布局情况，设计与还原港口的布局与功能，并且高质量地展现出来，能让学生进行完善的体验、游览。设计漫游的镜头路线，实现在港口中漫游，为观看者展示整个港口，拥有完整的摄像机路径，要求路径完善，可以整体浏览，并且能给予高质量的观看体验。

所述vr仓库模拟展示模块，根据实地考察的真实港口仓库情况，展示仓库货物摆放，使学生拥有逼真的体验。仓库的货物摆放需要按照正确的仓库商品摆放原则。

所述vr集装箱物流与管理模块，包括：集装箱与岸吊和集装箱堆场管理：

①集装箱种类：空箱，普通集装箱，冷藏集装箱，危险集装箱；

②集装箱外型：不同种类的集装箱需要按照真实集装箱外型进行设计，保证集装箱外形拥有极高的仿真度，以便教师讲解不同集装箱之间的区分与特点；

③集装箱堆场：集装箱需要按照真实情况进行规划和摆放，以便教师讲解集装箱堆场摆放规则与原理；

④集装箱摆放：教师可自定义集装箱堆场的摆放情况，可按照需求自由设置。

所述vr集装箱运输与管理模块，包括：

1)外界运输集装箱到集装箱堆场，包括：

①介绍：模拟各运输交通工具将集装箱从外界运输到集装箱堆场；

②真实性：运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于外界和堆场之间，包括进入港口收费站流程；

2)集装箱堆场与集装箱岸吊，包括：

①介绍：模拟各运输交通工具将集装箱在集装箱堆场与集装箱岸吊之间运输；

②功能：岸吊通过拖车将集装箱运往堆场；堆场通过拖车将集装箱运往岸吊；

③真实性：运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于集装箱堆场与集装箱岸吊之间；包括在集装箱龙门吊车内操控吊车，将集装箱吊起，并进行移动和摆放。

具体地说：运输交通工具

①运输交通工具按照考察得到的真实情况制作，类型包含：集装箱货车，火车，集装箱货船，拖车，叉车。

②以上运输交通工具需根据真实情况与细节进行建模与贴图，保证运输工具外观拥有极高的仿真度。

③以上运输交通工具车辆需根据物流的真实情况制作运行的动画，保证运输工具动画拥有极高的仿真度。

④以上运输交通工具要通过程序ai控制自动运行。运行轨迹、货物的装载、卸载程序需要符合物流规范，保证运行轨迹、货物的装载、卸载程序拥有极高的仿真度。

集装箱运输管理

1)外界运输集装箱到集装箱堆场

①介绍：模拟各运输交通工具将货物从外界运输到集装箱堆场

②真实性：运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于外界和堆场之间，包括但不限于模拟真实的进入港口收费站流程；运输交通工具要按照真实细节进行制作，不能出现不符合常规认知的运输交通工具；集装箱类型要在画面中按照物流堆场规范真实显示，不能出现不符合常规认知的堆场规范。

2)集装箱堆场与集装箱岸吊

①介绍：模拟各运输交通工具将货物在集装箱堆场与集装箱岸吊之间运输。

②功能：岸吊可将集装箱通过拖车运往堆场；堆场可将集装箱通过拖车运往岸吊。

③真实性：运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于集装箱堆场与集装箱岸吊之间；运输交通工具要按照真实细节进行制作；货物要在画面中按照物流堆场规范真实显示。

集装箱核心功能

学生在vr虚拟环境中，可以在集装箱龙门吊车内操控吊车，将集装箱吊起，并进行移动和摆放。

所述vr散货物流与管理模块，包括：

1)散货种类：铁矿，煤矿，化学，粮食；

2)散货外型：不同种类散货的外型设计，便于区分，并显示特点；

3)散货堆场：散货的规划原理；

4)散货摆放：教师可自定义散货堆场的存储量。

散货堆场管理。

集装箱堆场按照真实情况进行规划和摆放。

教师可自定义集装箱堆场的摆放情况。

所述vr散货运输与管理模块，包括：

运输交通工具：

包含但不限于：符合真实情况，包括但不限于外观、大小等方面的散货货车，火车，散货货船，拖车，叉车。

以上运输交通工具需根据真实情况与细节进行建模与贴图。

以上运输交通工具车辆需根据物流的真实情况制作运行的动画。

以上运输交通工具通过程序ai控制自动运行。运行轨迹，货物的装载，卸载程序符合物流规范。

散货运输管理，包括

外界运输货物到散货堆场

1)介绍：模拟各运输交通工具将货物从外界运输到集装箱堆场。

2)真实性：运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于外界和堆场之间，包括模拟真实的进入港口收费站流程；运输交通工具要按照真实细节进行制作；集装箱类型要在画面中按照物流堆场规范真实显示。

散货堆场与岸吊

1)起重机可将散货通过运输交通工具运往堆场。

2)堆场可将散货通过运输交通工具运往岸吊。

3)运输交通工具通过设定的ai程序，全自动智能往返于岸吊和堆场之间。

4)运输交通工具设计要符合真实情况。

集装箱堆场与集装箱岸吊

1)交通工具：符合真实情况，包括但不限于外观、大小等方面的拖车。

2)岸吊可将集装箱通过拖车运往堆场。

3)堆场可将集装箱通过拖车运往岸吊。

4)拖车通过设定的ai程序，全自动智能往返于岸吊和堆场之间。

5)拖车设计要符合真实情况。

教师端

运输管理：

1)可新建与管理多个散货船、散货火车、散货货车等，能够对全局拥有控制权，保证高效的教学质量。

2)每个散货船的仓位可以选择散货的类型、数量等指标，保证教师端可以根据现实情况培植出一套真实合理的数据。

3)散货的类型要在画面中按照物流堆场规范真实显示。

4)可对任意一个集装箱船进行从锚区到港口的驶入管理。

监控管理

1)可切换到散货港口操作界面视角，同步看到学生端操作，要求实时，不能出现不同步的现象。

2)可切换到散货堆场操作界面视角，同步看到散货的堆场情况，要求实时，不能出现不同步的现象。

3)教师端可以实时监测散货港口的物流信息。

4)教师端可以实时监测散货堆场的物流信息。

学生端

散货起重机

1)学生可以在vr环境下，在龙门集装箱岸吊中进行散货运输的操作。

2)散货起重机的设计要符合真实散货起重机的布局与功能，让学生可以真实模拟操控散货起重机进行操作。

联网

支持至少两名学生同时联网操控散货起重机，联网过程中，两名学生的画面与操作都实现实时同步。

所述教师管理模块，其包括

运输管理系统

1)新建功能：教师可以新建一个交通工具(例如：船，火车，货车)。

2)调配功能：教师可以自定义交通工具上集装箱的数量与种类。

3)管理功能：教师可以多个运输交通工具的驶出和删除，可以对任意一个运输交通工具进行从外界到堆场，或者锚区到港口的驶入管理。

4)切换功能，通过切换操作界面，实时同步看到学生在港口和集装箱堆场的操作；

5)监测功能，教师可以实时同步监测港口和集装箱堆场的物流信息。

监控管理系统

1)可切换到集装箱港口操作界面视角，同步看到学生端操作，要求实时，不能出现不同步的现象。

2)可切换到集装箱堆场操作界面视角，同步看到学生端操作，要求实时，不能出现不同步的现象。

信息管理系统

1)教师端可以实时监测集装箱港口的物流信息，要求实时，不能出现不同步的现象。

2)教师端可以实时监测集装箱堆场的物流信息，要求实时，不能出现不同步的现象。

所述多人联动虚拟操作模块，其包括：

虚拟操作龙门集装箱吊车。

1)学生可以在vr环境下，在龙门集装箱岸吊中，按照岸吊的操作规范，真实还原岸吊操作。

2)学生可以在vr环境下，在龙门集装箱吊车中，按照吊车的操作规范，真实还原堆场操作。

3)龙门集装箱吊车与龙门集装箱岸吊的设计要符合真实散货起重机的布局与功能。

联网操作：负责岸吊和吊车的两名学生联网同时操作配合集装箱的整体运输。