發(fā)布時間：2016-07-19 21:24

第 1 章 緒論

近年來在互聯網上，國家精品課程資源網絡慢慢地步入了人們的視線，國家精品課程資源網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習領域的重要服務平臺，其主要任務是：結合現代化信息技術和網絡技術，研究制定國家精品課程共享信息技術標準與規(guī)范，并開設了課程、學習、資源三個頻道，提供兩萬余門課程、百萬條學習資源，為各個年齡、層次人群提供了一個極為方便的在學習平臺[18]。 伴隨著國家精品課程資源網的興起，全國范圍內涌現出很多優(yōu)秀的網絡精品課程，但是極大多數都是基于在線Word文檔、PowerPoint文檔、Flash動畫、圖片和視頻等形式構建的，只是簡單的將老式教學模式直接搬到網頁上，只有很少一部分高校通過VR技術構建網絡學習平臺。

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第 2 章 虛擬現實網絡平臺的關鍵技術

2.1 虛擬現實技術方法

虛擬現實是經過各個領域實驗室在相當長時間研制后萌生出來的一種數字信息化技術，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迅速發(fā)展的同時也帶動了虛擬現實技術的發(fā)展。當各方面技術達到其各自的最高性能標準后，基于這些技術手段的虛擬現實系統(tǒng)便自然而然的出現了。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“虛擬現實”，是用計算機圖形技術創(chuàng)建一個集視覺、聽覺、觸覺為一體的逼真虛擬世界。虛擬現實技術不僅涵蓋了人工智能、圖像處理、智能接口、傳感器技術、多線程處理以及網絡等信息技術分支領域知識，還涉及到了其他學科，如：數學、物理、地理等學科領域[24]。 用另一種方式理解，虛擬現實技術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，一個典型的虛擬現實系統(tǒng)由計算機、輸入設備、輸出設備、虛擬現實軟件、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

尋找一種快速并且可以精確描述并表現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，總是不斷備受關注的話題[28]。隨著數字化設備以及軟件技術的不斷更新成熟，基于計算機的三維建模技術日異月新，在經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。涉及到的建模對象已經發(fā)展到了對復雜的人體面部、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，在生產實踐中可以輔助工程技術人員完成產品的分析和設計工作。CAD技術問世于上世紀50年代，目前已廣泛應用于機械、建筑、能源、交通、航天航空以及化工電子等領域[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 機械類網絡虛擬教學平臺的整體構建........... 39
4.1 網絡虛擬平臺的資源整合................. 40 
4.2 WEB 服務器構建............. 40
第 5 章 結論......... 49

第 4 章 機械類網絡虛擬教學平臺的整體構建

4.1 網絡虛擬平臺的資源整合 

（1）虛擬現實資源整合 虛擬現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構虛擬拆裝圖、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)的整合做準備。（2）非虛擬現實資源整合 非虛擬現實資源主要由電子教案、解題指導、典型例題、視頻庫、常見問題解答等功能模塊構成，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資源文件整合而成。例如：通過PowerPoint制作pps電子教案、解題指導和典型類題，在生產實習中錄制視頻構建視頻庫等等。

4.2 Web 服務器構建 

Web服務器具有存儲功能，并且能夠在使用者瀏覽信息的基礎上運行腳本和程序。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)送到服務器上的某一特定程序，由它負責處理此請求，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關腳本或程序。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[50]。建立一個工作級Web服務器，需要一塊性能較好的CPU，并根據需要配置相應的內存（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，也能夠用于學校的多媒體教室和校園網等建設中。
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第 5 章 結論 

基于虛擬現實技術的網絡教學平臺是對傳統(tǒng)教學模式的挑戰(zhàn)，也是隨著信息技術發(fā)展并逐漸成熟的必然產物。論文基于交互性、沉浸感，制作和使用方便的虛擬現實技術，將機械類相關專業(yè)知識資源整合實現整體平臺的搭建。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實一致的操作體驗，最終實現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）對構建網絡虛擬平臺的方法、X3D虛擬現實技術的工作原理、開發(fā)環(huán)境和其關鍵開發(fā)節(jié)點進行了分析對比，確定了本文搭建網絡教學平臺的X3D虛擬現實關鍵技術和總體方案。（2）基于X3D虛擬過程的要求對零部件進行參數化建模和模擬裝配，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角度。

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參考文獻（略）

本文編號：73674