本文關(guān)鍵詞：基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的車床模擬培訓系統(tǒng)的研究及開發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)為課堂教學提供了一種嶄新的途徑,轉(zhuǎn)換了老師和學生之間的位置,學生不再單純依靠“聽”來獲取知識,更多的是通過實際動手“做”來加深學習的印象。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一門新興的前沿技術(shù),以其易于操控的3D特性,直觀形象的人機交互,以及良好的衍生性,給教育行業(yè)帶來了光明的前景,迅猛的擴散開來。本課題研究的基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的車床模擬培訓系統(tǒng)是采用虛實結(jié)合教學理念研發(fā)一款教學軟件。該系統(tǒng)使用現(xiàn)下流行的虛擬現(xiàn)實平臺Unity作為開發(fā)平臺,以真實車床的操作手柄作為信號源的輸入,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系統(tǒng)的開發(fā)過程,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)采集這兩個子系統(tǒng)的搭建流程。研究內(nèi)容包括涵蓋以下幾部分：1、模擬培訓系統(tǒng)素材的準備。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的優(yōu)勢在于其三維可視化、沉浸感強等方面,因此搭建一個好的培訓系統(tǒng),完善的三維素材是不可缺少的。素材準備階段需要制作CA6140普通車床的三維虛擬模型、模型的材質(zhì)、動畫、界面UI等,使用機械專用建模軟件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,使用動畫常用建模軟件3ds Max對已有的機械模型的進行格式轉(zhuǎn)換、材質(zhì)調(diào)節(jié)、動畫制作,最后導入虛擬現(xiàn)實平臺中備用。2、模擬培訓系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的開發(fā)。該模塊主要講解了教學大綱中規(guī)定的車床教學的相關(guān)知識點的程序開發(fā)。內(nèi)容包括：車床把手的移動、高亮顯示車床各部分的結(jié)構(gòu)及名稱、動畫展示車床主要傳動方式、車刀結(jié)構(gòu)及各參考平面的動畫視頻等。3、模擬培訓系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的開發(fā)。該模塊主要介紹使用傳感器-單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搜集車床手柄的運動信號,改裝報廢車床的外形,安裝傳感器和單片機等控制元件,設計傳感器-單片機系統(tǒng)的控制電路。4、模擬培訓系統(tǒng)的安裝調(diào)試。依照系統(tǒng)要求分別設計完成車床模擬培訓系統(tǒng)的軟件和硬件方案之后,進行整機系統(tǒng)的安裝調(diào)試,修改完善試運行程序中不合理的地方�；谔摂M現(xiàn)實技術(shù)的車床模擬培訓系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于使用先虛后實的教學方式,完善車床虛擬加工的環(huán)境中操作的安全性,虛實結(jié)合的互動操作提高了使用者的參與性和體驗感。虛擬的車床加工能夠減少加工耗材的損耗,節(jié)約能源,良好的系統(tǒng)交互畫面及時反饋給用戶真實的加工信息,提高了學生學習的興趣。本系統(tǒng)的界面簡單明了,便于操作的優(yōu)點對于以后類似的虛擬仿真教學軟件的開發(fā)具有啟迪意義。
【關(guān)鍵詞】：虛擬現(xiàn)實技術(shù) CA6140車床 模擬培訓系統(tǒng) Unity3D 單片機控制系統(tǒng)
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：G642;TG51-4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題的背景及研究意義11-12
• 1.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述12-13
• 1.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展歷程14-16
• 1.3.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機床領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排17-19
• 1.4.1 論文的研究內(nèi)容17-18
• 1.4.2 論文的結(jié)構(gòu)安排18-19
• 第2章 車床模擬培訓系統(tǒng)的構(gòu)建19-23
• 2.1 系統(tǒng)要求19-20
• 2.2 系統(tǒng)的設計方案20-22
• 2.2.1 系統(tǒng)的總體設計方案20-21
• 2.2.2 子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計21-22
• 2.3 小結(jié)22-23
• 第3章 車床模擬培訓系統(tǒng)的軟件設計方案23-41
• 3.1 引言23
• 3.2 軟件介紹及選擇23-27
• 3.2.1 建模軟件介紹及選擇23-26
• 3.2.2 虛擬現(xiàn)實平臺的介紹及選擇26-27
• 3.3 車床模擬培訓系統(tǒng)的軟件開發(fā)流程27-40
• 3.3.1 三維模型的建立及格式的轉(zhuǎn)化27-31
• 3.3.2 渲染效果的實現(xiàn)及調(diào)節(jié)31-35
• 3.3.3 操作界面設計35-39
• 3.3.4 典型部件的操作代碼的編寫39-40
• 3.4 小結(jié)40-41
• 第4章 車床模擬培訓系統(tǒng)的硬件設計方案41-48
• 4.1 引言41
• 4.2 車床模擬培訓系統(tǒng)的傳感器模塊設計41-46
• 4.2.1 傳感器技術(shù)概述41-42
• 4.2.2 傳感器的選擇與安裝42-46
• 4.3 車床模擬培訓系統(tǒng)的單片機模塊設計46-47
• 4.3.1 單片機技術(shù)概述及選型46
• 4.3.2 STC15F2K60S2單片機的基本電路設計46-47
• 4.4 小結(jié)47-48
• 第5章 車床模擬培訓系統(tǒng)的組裝調(diào)試48-55
• 5.1 引言48
• 5.2 傳感器-單片機控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試48-51
• 5.2.1 傳感器-單片機控制系統(tǒng)電路設計48-49
• 5.2.2 單片機-電腦串口電路設計49-51
• 5.3 虛擬現(xiàn)實平臺對接收數(shù)據(jù)的處理51-54
• 5.3.1 溜板箱的移動和主軸轉(zhuǎn)速的改變51-52
• 5.3.2 控制刀具切削加工零件52-54
• 5.4 小結(jié)54-55
• 第6章 全文總結(jié)55-56
• 6.1 總結(jié)55
• 6.2 展望55-56
• 參考文獻56-59
• 附錄159-64
• 附錄264-79
• 附錄379-81
• 附錄481-83
• 附錄583-85
• 致謝85-86
• 攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況86

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5 航天科工集團北京仿真中心總工程師 王東木;迎接市場挑戰(zhàn)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)[N];科技日報;2002年

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8 高建進;虛擬現(xiàn)實技術(shù)可望進入家庭[N];光明日報;2008年

9 陳勇;德國用虛擬現(xiàn)實技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)[N];中國機電日報;2000年

10 記者 陳琳;虛擬現(xiàn)實技術(shù)：更近,更逼真[N];第一財經(jīng)日報;2010年

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1 杭q

本文編號：411240