虚拟拆装仿真实训
系统利用先进的计算机仿真技术,可在虚拟仿真平台上完成机械设备的拆装过程仿真实训,如发动机曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统以及发动机总成的拆装实验。学生在计算机上通过该虚拟模拟拆装实验和仿真实训,能全面熟悉发动机各部件及总成结构,掌握工具的使用、零部件的拆卸方法和拆卸要点,以及拆装过程的基本要领、零部件的摆放和工具的摆放等基本的拆装规范。
系统还具有对实验过程中操作记录的功能,包含违规操作的记录、工具使用是否正确的记录、拆装顺序是否正确的记录和工艺处过程。实验过程中可以随时对操作记录进行查看。
利用虚拟现实教学实验和仿真实训技术,不仅能直观地模拟机械装备三维结构,仿真拆装操作过程,也能激发学生的学习兴趣、提高学生的装配技能、规范学生装配过程中的操作步骤,进一步强化和巩固理论教学知识学习,并有效降低了教学成本和时间成本。
零部件模型属性编辑
在三维机械设计的基础上,用户可利用上海英梅公司“虚拟拆装仿真实训平台”,导入构建好的机械设备或工业装备三维模型,并对该设备进行虚拟拆装教学实验和仿真实训演练。
每一台“虚拟设备模型”在进行拆装应用之前都需要进行“虚拟拆装属性编辑”,每一个零部件同样需要属性编辑和定义。虚拟装配属性编辑,即定义各个零部件的组织结构、层级关系、装配关系、装配顺序,并按照规则进行系统地命名、编号,为后期的虚拟拆装训练准备精确的、可交互的模型部件。该过程也是学生熟悉设备结构的重要步骤,能使学生深刻理解虚拟拆装的关系和顺序,进一步强化“设备拆装顺序和过程意识”。
虚拟拆装过程实训
系统内置功能强大的“多维交互模块”,该交互模块不仅内置多维交互算法和交互能力,而且可实时连接多种VR交互设备和装置,如:键盘鼠标、数据手套、计算机力和触觉反馈系统、6自由度位置追踪交互系统、三维鼠标(轨迹球)等,用户可以根据教学实训需求任意选择合适的交互设备,快速进行虚拟拆装实验和仿真实训。
利用虚拟仿真实训模块,学生可按照教科书上的“标准拆装流程”,模拟拆装操作和仿真训练,包括:总成的拆装过程、零部件拆卸与安装过程、工具选择与使用、工艺处理和零部件测量。
多人协同拆装演练
对于一些大型的工业装备,往往需要多人协同操作,同时,不同的实训人员之间需要相互沟通、交流和指导,系统内置的多人协同拆装演练功能模块,可支持多人协同教学实验和仿真训练。如:在一个实训室内,教师和学生每人可佩戴“头戴式显示器(VR眼镜系统)”,在大型位置追踪系统的辅助下实现多人协同交互和仿真实训。
每一个参与人员分工作业,各司其职、互动演练。参与人员可以在一个局域网内、也可以在互联网环境下,随时随地、不受时空限制地在“同一个场景中共同完成一个虚拟拆装教学实训项目的仿真演练”。
典型设备虚拟拆装案例
面向机械基础教学要求,系统内置多个典型机械设备的虚拟拆装案例库(如、三相电机、减速机、差速器、发动机等),每个拆装案例配套“虚拟拆装指南库”,配套视频、图片图纸、文字说明等。
系统内置的“工具箱”,包含各种虚拟专用工具,如各种类型的:扳手、螺丝刀、电笔、钳子以及各种专用工具,利用系统的6自由度交互功能,用户可以根据需要轻松“选择或拿取”。
学员在虚拟拆装仿真实训的过程,可随时调用相应的“教学指南”文件实时对照相关的理论知识和要求,正确完成虚拟拆装实训过程,进一步强化理论教学和动手实践的有效结合。
考核评价
系统内置“虚拟拆装教学实验和仿真实训评价”模块,包括:权限管理模块、理论考试模块和仿真实训考核模块。
  • 权限管理模块采用“分权管理”原则,教师和学员可利用“姓名+密码+ID号”登陆。教师可以设置考试科目、设计考试内容,并对学员的考试内容进行考评和报告推送、打印等。学员可选择实训科目和内容进行操作训练,也根据教师设置的考试科目进行“考试”,并提交考试内容和“试卷”。
  • 理论考试模块内置机械基础理论考试题库和多个考试科目,教师根据权限,设置不同的理论考试科目和试卷内容,学员登录后可进行理论考试,系统进行自动考核,并给出评价报告和实验报告,可打印输出,供实验教师查看和评估。
  • 学员登录“仿真实训”考试模式后,系统将自动开启“考核评价系统”,该功能可自动记录并保存用户的虚拟拆装操作过程。系统将利用“预置判断机制”对学员的仿真实训过程进行自动考评、判断或打分。并给出实验报告,可打印输出,供实验教师查看和评估。
  • 记录回放功能:系统也将自动录制整过操作过程的视频资料,教师可对考试实训过程进行还原回放。
教学实验和仿真实训效果
通过虚拟仿真教学实验和仿真实训,学生不仅能熟悉机械设备的具体构造,如:发动机各主要系统部件及总成,还深度掌握设备虚拟拆装的过程和步骤、基本理论知识和主要拆装工具的使用方法。这种基于虚拟现实技术的拆装过程不仅提高了学生的学习兴趣和效率,而且降低了学校的教学成本和时间成本。

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