CN109255151A - 基于api函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法。通过利用Unity3D仿真平台开发与ExtendSim建立的物流综合仓库的仓储物流作业动态数字仿真模型实时配套的虚拟三维仿真模型，基于API函数调用实现三维数字化仿真模型驱动，使基于ExtendSim的物流综合仓库数字仿真模型通过三维动画直观形象展示，同时三维动画与数字仿真模型同步。本发明实现了将三维虚拟现实场景中的三维仿真模型与ExtendSim数字仿真模型中的二维世界模型想对应，解决了三维虚拟现实场景中模型数字化驱动的难题。

Description

基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发 方法

技术领域

本发明涉及基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法。

背景技术

当前在利用ExtendSim仿真软件对物流综合仓库进行作业能力评估时，面临的主要问题在于目前物流综合仓库设施、设备种类众多，物流作业过程复杂，ExtendSim仿真虽然可以解决作业能力评估问题，但系统自带的仿真动画过于抽象，不够直观。

为解决这问题，目前的做法是在建立物流综合仓库作业仿真模型的基础上，应用3DMax等三维开发工具，制作与ExtendSim仿真模型相配套的三维动画。这样做有几个缺点：

1.制作配套的三维动画是固定播放的，而仿真模型是实时动态的，二者不能完全配合一致；

2.物流综合仓库仿真模型可能进行参数调整，设备数量，人员可以随着任务进行变化，三维动画一旦做完，就不能调整；

3.物流综合仓库也有可能面临设备更新，物流作业流程优化，在仿真模型里可以很方便的进行调整，但三维动画就需要重新制作。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种用于对物流综合仓库进行作业能力评估的基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法，包括步骤：

应用ExtendSim仿真软件构建物流综合仓库的仓储物流作业动态数字仿真模型，确定仿真参数，将建好的仓储物流作业动态数字仿真模型按照任务归类；

根据物流综合仓库的设计方案及施工图纸，应用Unity3D仿真平台分别建立物流综合仓库基础设施和各个库物资作业设备的虚拟三维仿真模型；

根据物流综合仓库作业流程及设施设备工作原理，编写设施设备运动驱动脚本，使虚拟三维仿真模型能够动态模拟物流综合仓库基础设施运作、设备运动以及物品动态流转的三维过程；

根据用户在客户端选择的评估任务类别选择对应的仓储物流作业动态数字仿真模型，自动在服务器的后台打开ExtendSim仿真软件，运行对应的仓储物流作业动态数字仿真模型；

调用ExtendSim仿真软件的API函数和读取数据库，将正在运行的仓储物流作业动态数字仿真模型的仿真运行实时数据对应地应用到虚拟三维仿真模型的三维动态展示过程中，驱动虚拟三维仿真模型，实现与仓储物流作业动态数字仿真模型实时同步运行，并通过客户端展示。

所述仓储物流作业动态数字仿真模型包括单库作业数字仿真模型以及综合作业数字仿真模型。

所述物流综合仓库的仓储物流作业动态数字仿真模型实时写入到数据库中。

本发明通过利用Unity3D仿真平台开发与ExtendSim建立的物流综合仓库的仓储物流作业动态数字仿真模型实时配套的虚拟三维仿真模型(三维动画)，基于API函数调用实现三维数字化仿真模型驱动，以使基于ExtendSim的物流综合仓库数字仿真模型通过三维动画直观形象展示，同时三维动画与数字仿真模型同步，并可以根据情况实时调整，从而实现将三维虚拟现实场景中的三维仿真模型与ExtendSim数字仿真模型中的二维世界模型想对应，通过API调用手段，解决了三维虚拟现实场景中模型数字化驱动的难题。

附图说明

图1是基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法的流程示意图；

图2是本发明的基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统的架构原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明思路是，采用ExtendSim仿真软件建立物流作业过程的数字仿真模型，利用三维场景的渲染技术通用平台Unity3D作为三维虚拟现实仿真平台，将后台的ExtendSim数字仿真模型搭建、组合在一起实现对物流作业过程三维仿真模型关键设备模型和资源模型的数字化驱动，将数字仿真模型和三维仿真模型融合成统一的有机整体，实现用户在虚拟现实实时渲染的场景中对物流设备进行仿真操作、对作业流程进行效能评估。

参见图1-2所示，基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法，包括步骤：

(1)在作业流程确定，各作业环节作业时间确定，作业设施设备确定的基础上，应用ExtendSim构建单库作业、综合作业等的仿真模型，同时确定仿真时间、仿真次数、输出数据等，然后将建好的仿真模型按照任务进行归类。

(2)根据物流综合仓库的设计方案、施工图纸，应用Unity3D仿真平台(或是引擎)分别建立物流综合仓库基础设施和各个库相关物资作业设备的三维模型；这些三维模型是动态展现物流综合仓库物流作业过程的基础和单元。

(3)根据物流综合仓库作业流程、设施设备工作原理，编写设施设备运动驱动脚本，使其能够动态模拟设施运作、设备运动及物品动态流转的三维过程。

(4)当用户通过客户端(前端运行使用Unity3D引擎开发的物流综合仓库三维模型)选择具体的评估任务后，系统会向服务器(后台运行使用ExtendSim开发的物流综合仓库仿真模型)发送运行请求，服务器会根据任务类别选择对应ExtendSim仿真模型，自动在后台打开ExtendSim仿真软件，并运行对应的仿真模型，只不过这个过程的表示是二维的，是数字化的，并且在后台运行。

(5)(物流综合仓库效能评估)系统通过调用ExtendSim平台的API函数，和读取数据库的变化，将正在运行的ExtendSim仿真模型(物流综合仓库作业动态数字仿真模型)运行过程中所产生的实时的运行状态数据中的关键数据及系统元素状态通过数据库中转和API函数调用数据等形式，将这些仿真运行实时数据应用到具体的三维动态展示过程，以驱动Unity3D开发的物流综合仓库三维模型运行在客户端，经展示给客户。

在服务器侧，在运行过程中，后台运行的使用ExtendSim开发的物流综合仓库仿真模型保持运行，实时产生运行状态数据，在仿真结束后，会将这些运行状态数据输出到后台数据库保存，并对应的生成输出报表。

在客户端侧，在三维仿真模型运行完毕或用户终止后，通过API函数调用，会调用ExtendSim数字仿真模型数据库储存的运行状态数据结果及输出报表，在客户端展示给用户。

其中，(物流综合仓库效能评估)系统所调用的ExtendSim模型运行中计算所得的动态参数对于三维虚拟现实场景中模型的运动具有驱动作用，通过API函数的调用实现了三维虚拟现实场景中模型数字化驱动的难题，实现了将三维虚拟现实场景中的三维模型(明确编号)与ExtendSim仿真模型中的二维世界模型相对应。

其中，ExtendSim所建立的数字仿真模型，是物流系统生产元素的生产关系模型，反映的是各个元素运行状态随时间的变化过程。这些变化过程可通过ExtendSim的模块实时写入到数据库中。通过调用ExtendSim平台的API函数并读取数据库的变化，能将正在运行的ExtendSim的仿真模型(仓储物流作业动态数字仿真模型)的关键数据和物流系统元素状态(如仓储的容量变化、车辆的装载情况以及调度的状态等)在Unity3D建立的虚拟仿真模型予以实时表达。

本发明是通过COM技术让系统中的Extendsim软件与Unity3d软件在局域网中实时通信，以API函数调用的形式实现Extendsim的数字仿真模型的动态参数的数据驱动Unity3d开发的三维动画，实现二者实时同步运行。

具体实施时，其系统构架分为服务端和客户端，客户端主要用于与用户直接进行数据交互以及向用户展示三维作业流程，远端服务端则一般情况下则是由系统管理员负责管理，客户端与服务端通讯采用应答机制，服务端在收到用户从客户端发来的请求后会自动运行ExtendSim平台中的仿真模型进行模拟仿真及数据操作，并实时反馈给客户端，由客户端显示三维作业流程及评估报表。

本发明方法在前期使用ExtendSim仿真软件建立的数字仿真模型的基础之上，进行二次开发，采用Unity3D三维图形引擎将ExtendSim建立的二维化的数字仿真模型转化为实时、动态的三维图形化仿真模型。具有以下优点：

1.系统开发团队分工更加具体明确。主要可以分为仿真建模、U3D开发两大部分，二者可以更加专注于具体细节；

2.开发周期大大缩短，对比以前开发形式，采用U3D仿真引擎开发配套仿真动画，周期更短；

3.三维动画效果更加形象、逼真、灵活。对比采用以往方法，U3D开发的配套动画，更加具体、形象、逼真，可以与仿真模型实时互动，灵活的进行设备数量、人员数量等方面的调整；

4.采用此种开发方法，后期如果仓库设施调整，流程优化，也可以随着仿真模型的调整同步调整，解决了以往配套动画需要从头开始的难题，大大节约了时间和经费。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法，其特征在于，包括步骤：

应用ExtendSim仿真软件构建物流综合仓库的仓储物流作业动态数字仿真模型，确定仿真参数，将建好的仓储物流作业动态数字仿真模型按照任务归类；

根据物流综合仓库的设计方案及施工图纸，应用Unity3D仿真平台分别建立物流综合仓库基础设施和各个库物资作业设备的虚拟三维仿真模型；

根据物流综合仓库作业流程及设施设备工作原理，编写设施设备运动驱动脚本，使虚拟三维仿真模型能够动态模拟物流综合仓库基础设施运作、设备运动以及物品动态流转的三维过程；

根据用户在客户端选择的评估任务类别选择对应的仓储物流作业动态数字仿真模型，自动在服务器的后台打开ExtendSim仿真软件，运行对应的仓储物流作业动态数字仿真模型；

调用ExtendSim仿真软件的API函数和读取数据库，将正在运行的仓储物流作业动态数字仿真模型的仿真运行实时数据对应地应用到虚拟三维仿真模型的三维动态展示过程中，驱动虚拟三维仿真模型，实现与仓储物流作业动态数字仿真模型实时同步运行，并通过客户端展示。

2.如权利要求1所述基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法，其特征在于，所述仓储物流作业动态数字仿真模型包括单库作业数字仿真模型以及综合作业数字仿真模型。

3.如权利要求1所述基于API函数调用的三维数字化仿真模型驱动的系统开发方法，其特征在于，所述物流综合仓库的仓储物流作业动态数字仿真模型实时写入到数据库中。