基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的車床模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的研究及開發(fā).pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)為課堂教學(xué)提供了一種嶄新的途徑，轉(zhuǎn)換了老師和學(xué)生之間的位置，學(xué)生不再單純依靠“聽”來(lái)獲取知識(shí)，更多的是通過(guò)實(shí)際動(dòng)手“做”來(lái)加深學(xué)習(xí)的印象。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一門新興的前沿技術(shù)，以其易于操控的3D特性，直觀形象的人機(jī)交互，以及良好的衍生性，給教育行業(yè)帶來(lái)了光明的前景，迅猛的擴(kuò)散開來(lái)。
　　本課題研究的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的車床模擬培訓(xùn)系統(tǒng)是采用虛實(shí)結(jié)合教學(xué)理念研發(fā)一款教學(xué)軟件。該系統(tǒng)使用現(xiàn)下流行的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)Unity作

2、為開發(fā)平臺(tái)，以真實(shí)車床的操作手柄作為信號(hào)源的輸入，采用軟硬件配套開發(fā)的模式研究完成。本文主要講解車床虛擬仿真模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程，分別論述該系統(tǒng)中軟件開發(fā)方案和硬件手柄數(shù)據(jù)采集這兩個(gè)子系統(tǒng)的搭建流程。研究?jī)?nèi)容包括涵蓋以下幾部分:
　　1、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)素材的準(zhǔn)備。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其三維可視化、沉浸感強(qiáng)等方面，因此搭建一個(gè)好的培訓(xùn)系統(tǒng)，完善的三維素材是不可缺少的。素材準(zhǔn)備階段需要制作CA6140普通車床的三維虛擬模型、模型的材

3、質(zhì)、動(dòng)畫、界面UI等，使用機(jī)械專用建模軟件Solid Works，構(gòu)建CA6140普通車床的零件，在建模軟件中組裝車床整機(jī)，使用動(dòng)畫常用建模軟件3ds Max對(duì)已有的機(jī)械模型的進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、材質(zhì)調(diào)節(jié)、動(dòng)畫制作，最后導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)中備用。
　　2、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的開發(fā)。該模塊主要講解了教學(xué)大綱中規(guī)定的車床教學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的程序開發(fā)。內(nèi)容包括:車床把手的移動(dòng)、高亮顯示車床各部分的結(jié)構(gòu)及名稱、動(dòng)畫展示車床主要傳動(dòng)方式、車刀結(jié)構(gòu)及

4、各參考平面的動(dòng)畫視頻等。
　　3、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的開發(fā)。該模塊主要介紹使用傳感器-單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搜集車床手柄的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，改裝報(bào)廢車床的外形，安裝傳感器和單片機(jī)等控制元件，設(shè)計(jì)傳感器-單片機(jī)系統(tǒng)的控制電路。
　　4、模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的安裝調(diào)試。依照系統(tǒng)要求分別設(shè)計(jì)完成車床模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的軟件和硬件方案之后，進(jìn)行整機(jī)系統(tǒng)的安裝調(diào)試，修改完善試運(yùn)行程序中不合理的地方。
　　基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的車床模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)在于