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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:沈彥竹
研究生(外文):SHEN, YEN-CHU
論文名稱:虛擬實境中離岸風場的建立與船舶之視覺模擬
論文名稱(外文):Establishment of Offshore Wind Field and the Visual Simulation of Work Vessel on Virtual Reality
指導教授:李子宜
指導教授(外文):LEE, ZI-YI
口試委員:蔡坤遠張博超李子宜
口試委員(外文):TSAI, KUN-TUANCHANG, BOR-CHAULEE, ZI-YI
口試日期:2021-12-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄科技大學
系所名稱:造船及海洋工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2022
畢業學年度:110
語文別:中文
論文頁數:55
中文關鍵詞:虛擬實境海洋環境視覺模擬離岸風電海上工作人員訓練
外文關鍵詞:Virtual RealityVisual Simulation of Marine EnvironmentOffshore Wind PowerOffshore Training
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本研究是以環境建立與船舶模擬,構成離岸風場中工作船舶的虛擬實境,使用實時3D開發軟體建立模擬離岸風場的虛擬環境,置入由軟體中編輯的船體模型,以藍圖編輯其船舶的運動擬真以及船舶移動路徑,通過軟體中關卡模式與船舶攝影機組件作觀測,最後以電腦螢幕作為虛擬實境操縱與觀測介面,由此研究打造出風機運維船在擬真的離岸風場環境,進行工程之船舶的視覺動態模擬。
本研究建立船舶駕駛模擬與海上工作人員的模擬訓練系統,期待日後能提供海事工程人員或操船人員作學習訓練用,以虛擬實境做海洋工程模擬,使人員得到完善的教育訓練,降低海上工作人員的風險,也提升工程的進度與效率,減少不必要的設備成本。

The virtual environment and dynamic ships constitute the virtual reality of the working vessel in the offshore wind field. This study used the real-time 3D development software to create a virtual environment that simulates the offshore wind field, and inserted the dynamic hull model edited by the software. The six-degree-of-freedom motion of the ship and the ship sailing are edited by the blueprints. Observing are through the level mode and ship camera component in the software, and use the computer screen as the virtual reality control and observation interface. It provides the dynamic simulation of ships for engineering training in real offshore wind field environment.
A simulation training system has been established in this study, It is expected that this simulation training system can provide the learning and training of maritime engineers or ship operators in the future. Engineering simulations in virtual reality will obtain complete education and training, and reduce the risks of maritime workers. It can improve the progress and efficiency of the project, and cut down unnecessary equipment costs.

摘要I
ABSTRACTII
誌謝III
目錄IV
圖目錄VI
表目錄VIII
第一章 緒論1
1.1 研究目的1
1.2 文獻回顧1
1.3 論文架構2
第二章 研究方法概述4
2.1 虛擬實境歷史4
2.2 UNREAL ENGINE 簡介4
2.3 UNREAL ENGINE 架構5
2.3.1 開發類型模板6
2.3.2 UE4介面6
2.3.3 關卡物件編輯7
2.3.4 物件外觀形式8
2.4 離岸風場簡介9
2.5 工作船簡介10
第三章 虛擬實境模擬12
3.1 物件準備與設定12
3.2 大氣環境12
3.3 海平面模擬13
3.4 立體模型製作輔助工具14
3.4.1 船舶模型14
3.4.2 風機模型17
3.4.3 模型格式導入工具19
3.4.4 Static Mesh 合併19
3.6 船舶與海上環境物件之視覺動態模擬20
3.6.1 船舶自由度模擬20
3.6.2 風機運轉模擬21
3.6.3 船舶路徑移動22
3.7 攝影機切換23
3.7.1 主視角移動23
第四章 結果與討論26
4.1 虛擬環境呈現26
4.2 視覺動態模擬26
4.3 關卡展示28
4.4 模擬範例一:工作船舶穿梭於離岸風場34
4.5 模擬範例二:工程人員透過動態補償梯登上風機塔柱37
4.6 模擬範例三:船舶與風機塔柱之間的碰撞39
第五章 結論43
參考文獻 45


1. Grigore C.Burdea, Philippe Coiffet, 2003, Virtual Reality Technology, pp 3-12, John Wiley & Sons, Inc., Austria.
2. T Shenchang Eric Chen, 1995, Apple Computer, Inc, “QuickTime® VR – An Image-Based Approach to Virtual Environment Navigation”, Proceedings of the 22nd annual conference on Computer graphics and interactive techniques, New York, pp 29-38.
3. Nobuyuki Uchida, Takashi Tagawa, Kenji Sato, 2017, “Development of an Augmented Reality Vehicle for Driver Performance Evaluation”, IEEE Intelligent Transportation Systems Magazine, Vol 9 (1), pp 35-41, IEEE, 18 January.
4. Fenghua Cao, 2016, “A Ship Driving Teaching System Based on Multi-level Virtual Reality Technology”, International Journal of Emerging Technologies in Learning, Vol 11, pp 26-31, iJET.
5. 陳文慶,2000,運動模擬與虛擬實境之整合研究,國立臺灣大學造船及海洋工程研究所博士論文。
6. 林克衛,2001,虛擬實境於船舶操縱模擬系統之應用,國立成功大學造船及船模機械工程學系碩士論文。
7. 鄭傳璋,2006,船舶操縱系統視景資料庫建置之研究,國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所碩士論文。
8. 黃肇珩,2011,以操船模擬機為測試平台之影像導引船舶避碰系統探討,國立臺灣海洋大學通訊與導航工程學系碩士論文。
9. 楊順元,2013,應用虛擬實境技術於多種型態的船舶與港口操船模擬系統建置,國立高雄海洋科技大學海事資訊科技研究所碩士論文。
10. Epic Games Company, 2004, Unreal Engine 4 Documentation, https://docs.unrealengine.com/en-US/index.html, (2021/12/31).
11. OWF YUNLIN,2020,雲林離岸風場 場址介紹,https://owf-yunlin.tw/facts-and-figures/,(2021/12/31)。
12. 呂學德,何無忌,呂威賢,胡哲魁,陳美蘭,連永順,2015,“臺灣離岸風力潛能與優選離岸區塊場址研究”,中華民國第三十六屆電力工程研討會論文,桃園,12月12-13日。
13. Seaway Heavy Lifting, Seaway 7 Vessels, 2015, https://www.subsea7.com/content/dam/subsea7-corporate2018/Datasheets/Vessel/Renewables/Seaway%20Moxie.pdf.downloadasset.pdf, (2021/12/31).
14. SIEMENS GAMESA, 2021, Products and services-Offshore-Wind turbine SG 8.0-167DD, https://www.siemensgamesa.com/products-and-services/offshore/wind-turbine-sg-8-0-167-dd,(2021/12/31).
15. David Foxwell, 2018, Navigating errors saw vessel twice collide with offshore wind turbine, https://www.rivieramm.com/news-content-hub/news-content-hub/navigating-errors-saw-vessel-twice-collide-with-offshore-wind-turbine-23850, (2021/12/31).
16. SIEMENS GAMESA, 2017, Siemens BlueDrive PlusC - Rising with the wind, https://www.youtube.com/watch?v=njllAZ7oWeQ, (2021/12/31).

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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