第 1 章 緒論

近年來在互聯(lián)網(wǎng)上，國家精品課程資源網(wǎng)絡(luò)慢慢地步入了人們的視線，國家精品課程資源網(wǎng)是由中國成人教育協(xié)會主辦，由高等教育電子出版社承辦的面向終身學(xué)習(xí)領(lǐng)域的重要服務(wù)平臺，其主要任務(wù)是：結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研究制定國家精品課程共享信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，并開設(shè)了課程、學(xué)習(xí)、資源三個頻道，提供兩萬余門課程、百萬條學(xué)習(xí)資源，為各個年齡、層次人群提供了一個極為方便的在學(xué)習(xí)平臺[18]。 伴隨著國家精品課程資源網(wǎng)的興起，全國范圍內(nèi)涌現(xiàn)出很多優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)精品課程，但是極大多數(shù)都是基于在線Word文檔、PowerPoint文檔、Flash動畫、圖片和視頻等形式構(gòu)建的，只是簡單的將老式教學(xué)模式直接搬到網(wǎng)頁上，只有很少一部分高校通過VR技術(shù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺。

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第 2 章 虛擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)平臺的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)方法

虛擬現(xiàn)實是經(jīng)過各個領(lǐng)域?qū)嶒炇以谙喈?dāng)長時間研制后萌生出來的一種數(shù)字信息化技術(shù)，并不是憑空創(chuàng)造出來的[23]。顯示器、計算機系統(tǒng)和圖形、光纖及三維跟蹤等技術(shù)迅速發(fā)展的同時也帶動了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)各方面技術(shù)達到其各自的最高性能標(biāo)準(zhǔn)后，基于這些技術(shù)手段的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)便自然而然的出現(xiàn)了。它既可以創(chuàng)建虛擬世界，又可以體驗虛擬世界，有人也將其叫做“靈境”或“幻真”等。所謂“虛擬現(xiàn)實”，是用計算機圖形技術(shù)創(chuàng)建一個集視覺、聽覺、觸覺為一體的逼真虛擬世界。虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅涵蓋了人工智能、圖像處理、智能接口、傳感器技術(shù)、多線程處理以及網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)分支領(lǐng)域知識，還涉及到了其他學(xué)科，如：數(shù)學(xué)、物理、地理等學(xué)科領(lǐng)域[24]。 用另一種方式理解，虛擬現(xiàn)實技術(shù)為使用者提供了更為先進的接口方法。使用者可以利用先進的傳感設(shè)備對虛擬場景中的物體模型進行360度的全方位觀察與操控，達到了與虛擬環(huán)境直接進行自然交互的目的，給使用者提供了自然而直觀的瀏覽體驗。通常，一個典型的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由計算機、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、虛擬現(xiàn)實軟件、虛擬世界等部分組成，并具有以下三個重要特征：沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和思想性（Imagination）[25]。

2.2 三維建模技術(shù)

尋找一種快速并且可以精確描述并表現(xiàn)物體固有屬性的建模方法是人們探索事物本身、運行規(guī)律的根本方法。無論在哪個領(lǐng)域，以三維建模方法來描述整個世界并對其進行研究，總是不斷備受關(guān)注的話題[28]。隨著數(shù)字化設(shè)備以及軟件技術(shù)的不斷更新成熟，基于計算機的三維建模技術(shù)日異月新，在經(jīng)歷過基于幾何的手動建模方法后發(fā)展到如今的包括基于圖像的建模、繪制與三維掃描儀等多種方法的三維建模技術(shù)。涉及到的建模對象已經(jīng)發(fā)展到了對復(fù)雜的人體面部、肢體、發(fā)絲以及流體等進行模擬，已不再是簡單的幾何造型了. CAD技術(shù)是一種基于計算機強大的圖形處理能力和計算能力的輔助工程技術(shù)，在生產(chǎn)實踐中可以輔助工程技術(shù)人員完成產(chǎn)品的分析和設(shè)計工作。CAD技術(shù)問世于上世紀(jì)50年代，目前已廣泛應(yīng)用于機械、建筑、能源、交通、航天航空以及化工電子等領(lǐng)域[29]。

第 3 章 基于 X3D 的虛擬裝配............ 18

3.1 UG 三維建模............. 18 
3.2 零部件運動軌跡確定及 VRML 文件制作............ 23 
3.3 X3D 虛擬環(huán)境零件裝配.......... 31
第 4 章 機械類網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)平臺的整體構(gòu)建........... 39
4.1 網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺的資源整合................. 40 
4.2 WEB 服務(wù)器構(gòu)建............. 40
第 5 章 結(jié)論......... 49

第 4 章 機械類網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)平臺的整體構(gòu)建

4.1 網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺的資源整合 

（1）虛擬現(xiàn)實資源整合 虛擬現(xiàn)實資源主要包括機械零件的三維虛擬零件圖，以及在文章第三章所介紹的機械結(jié)構(gòu)虛擬拆裝圖、工作原理圖以及運動仿真圖等等。需要對這些虛擬零件圖進行分類編排，為平臺后續(xù)的整合做準(zhǔn)備。（2）非虛擬現(xiàn)實資源整合 非虛擬現(xiàn)實資源主要由電子教案、解題指導(dǎo)、典型例題、視頻庫、常見問題解答等功能模塊構(gòu)成，其主要是由視頻素材，音頻素材，以及圖片和文檔文件等相關(guān)資源文件整合而成。例如：通過PowerPoint制作pps電子教案、解題指導(dǎo)和典型類題，在生產(chǎn)實習(xí)中錄制視頻構(gòu)建視頻庫等等。

4.2 Web 服務(wù)器構(gòu)建 

Web服務(wù)器具有存儲功能，并且能夠在使用者瀏覽信息的基礎(chǔ)上運行腳本和程序。如果要在Web上提供信息資訊，只要建立一張請求表單，它就會要求用戶輸入相關(guān)信息讀者完成填表之后提交表單，表單就會被發(fā)送到服務(wù)器上的某一特定程序，由它負(fù)責(zé)處理此請求，并用電子郵件發(fā)一份信息咨詢給讀者，具有這些功能的程序被稱為網(wǎng)關(guān)腳本或程序。在Web上，，我們所見到的大部分表單和搜索引擎上都是用了此種技術(shù)[50]。建立一個工作級Web服務(wù)器，需要一塊性能較好的CPU，并根據(jù)需要配置相應(yīng)的內(nèi)存（如16GB或者32GB）和大容量的SATA硬盤（如5TB或者8TB），這種級別的服務(wù)器維護管理比較簡單，功能性好，可以為中小型企業(yè)提供服務(wù)，也能夠用于學(xué)校的多媒體教室和校園網(wǎng)等建設(shè)中。
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第 5 章 結(jié)論 

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的挑戰(zhàn)，也是隨著信息技術(shù)發(fā)展并逐漸成熟的必然產(chǎn)物。論文基于交互性、沉浸感，制作和使用方便的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將機械類相關(guān)專業(yè)知識資源整合實現(xiàn)整體平臺的搭建。提高使用者對零件模型的感知程度，具有直觀、靈活、方便的特點，真正給用戶一個虛擬與現(xiàn)實一致的操作體驗，最終實現(xiàn)人和模型在三維立體場景中的動態(tài)交互和感知交流。本論文的主要研究有以下幾點：（1）對構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬平臺的方法、X3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)的工作原理、開發(fā)環(huán)境和其關(guān)鍵開發(fā)節(jié)點進行了分析對比，確定了本文搭建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的X3D虛擬現(xiàn)實關(guān)鍵技術(shù)和總體方案。（2）基于X3D虛擬過程的要求對零部件進行參數(shù)化建模和模擬裝配，利用UG草圖模塊確定部件的詳細運動軌跡，通過CATIA對零件模型進行設(shè)定和優(yōu)化并生成X3D語言可識別的VRML文件，有效防止運動部件偏離其正確運動軌跡，保證合理配置運動機構(gòu)中每一個部件的啟動、停止時間以及具體的運動軌跡和旋轉(zhuǎn)角度。

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參考文獻（略）

本文編號：73674