> 硕士毕业论文 > 50000字硕士毕业论文虚拟工程制图系统总体结构设计分析

50000字硕士毕业论文虚拟工程制图系统总体结构设计分析

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:50000字
论点:虚拟,实验室,制图
论文概述:

本文以国家精品课程建设为背景,以辅助画法几何及工程制图教学为目的,设计并开发了一套基于虚拟现实技术的画法几何及工程制图虚拟实验室系统。

论文正文:

第一章简介

1.1虚拟实验室国内外研究现状
虚拟实验室最大的优势是成本低廉,不需要购买昂贵的实验设备,从而节省了大量实验设备维护费用。同时,虚拟实验室可以通过模拟真实的实验设备随时随地进行实验操作。虚拟实验室的基本特征是:与现实的一致性(或现实的延伸)、高交互性和实时信息反馈。目前国外一些著名的虚拟现实实验室有:
(1)美国[微软公司开发的TechNct虚拟实验室2)微软公司开发的Tecl闯虚拟实验室可以提供所有微软企业产品的技术信息。通过TechNct,微软的各种新产品无需安装在自己的机器上就可以立即试用。无论是测试、部署long croft的企业产品,还是为其提供技术支持,都只能使用浏览器进行实验,而不需要安装任何软件或虚拟机。
(2)[卡耐基梅隆大学的罗伊·DIUM 3)卡耐基梅隆大学的罗伊·迪尔伦项目始于2000年。它是由JAVA技术开发的一套基于网络的化学虚拟实验室。用户可以随时随地通过计算机和网络访问和使用LYdium的资源来学习或实验化学课程。秋y Ydium提供数百种化学试剂和各种操作方法。研究人员可以设计自己的化学实验,然后测试结果,如溶解度实验、酸碱实验、氧化还原实验等。
(3)生物互动[#]生物互动开发
(3)霍尔休医学院由四个单元组成——虚拟实验室、模拟动画、虚拟展厅和网络视频。通过生物互动。人们不仅可以学习生物科学和生物技术的各种知识,还可以通过生物国际提供的虚拟实验室进行生化研究。例如,在虚拟实验室部分,人们可以进行转基因虚拟实验、心脏病研究、人体免疫等实验操作。通过生物活性。模拟动画可以告诉我们血液是如何流动的,细菌是如何侵入人体的。随着虚拟实验技术在中国的不断发展,我国虚拟实验室的研究现状也随之而来。自20世纪90年代末以来,中国的一些大学和机构也开始开发虚拟实验室系统。目前中国一些著名的虚拟实验室有:
(1)中国科学院天文网络虚拟实验室天文网络虚拟实验室(Astronomy Network Virtual Laboratory of Astronomy Network Virtual Laboratory)旨在整合和整合中国主要大型光学天文望远镜等稀缺的科研资源,并在互联网上提供远程协同观测服务,以及围绕天文望远镜为高校教职工、师生和公众提供数据共享平台和协同科研环境。天文网络虚拟实验室由服务中心、观测站控制中心和客户端组成。
(2)华中科技大学机械工程测试技术虚拟实验室本实验室将Java技术与虚拟仪器技术相结合,开发网络化虚拟实验室,实现测试技术课程的在线模拟实验。同时,华中大学开发的DRVI快速可重构虚拟仪器实验平台采用软件总线开放式结构和CON lamp DCOM组件即插即用设计。它具有计算机硬件模块化组装和在线编程的优点,可用于工业测控、科学实验、远程教育和实验教学。
(3)中南大学虚拟实验室[l3]中南大学虚拟实验室是一个基于组件和研究B服务的虚拟实验平台,可以实现计算机、通信和信息安全等专业课程的虚拟实验。目前,已经成功开发了多个虚拟实验室系统,包括数字图像处理、计算机组成原理、数字通信原理、数字信号处理、密码学、C语言编程等。此外,清华大学、复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学、中山大学、京航空航天大学等。还建立了虚拟实验室,并将其应用于科学研究和教学。

1.2发展趋势
(1)虚拟仪器实验室与虚拟现实实验室相结合。目前,虚拟实验室中的大多数人机界面都使用WMP技术,即以窗口、图标和菜单指向为特征的人机界面技术。虚拟现实技术和人工场景技术的引入,以及数字仿真工具的使用,可以使操作者和虚拟仿真环境有一种全面的感官接触和交融,使操作者有一种身临其境的感觉。用户使用虚拟原型交互式仿真界面来操作虚拟原型。
(2)协作虚拟实验室中的科学实验往往是协作活动,与同行的合作是实验过程中的关键环节。因此,基于协同虚拟样机的协同设计方法将成为实现协同设计的重要思想。
(3)适应性虚拟实验室(Adaptive virtual laboratory)是指生物体改变习惯以适应新环境的一种特征。直观地说,适应性实验(adaptive experiment)是指根据规则和原则的变化修正自己的特征,并根据学习者的学习过程产生反馈回路的能力,为学习者获取知识和技能提供适应性实验学习环境。该系统的基本特点是能够从环境中获取信息并自动提高性能。

1.3课题的研究目的和意义
画法几何及工程制图是许多专业的主要基础课程,担负着培养学生想象力空以及绘制和阅读机械工程制图能力的重要任务。这门课程主要包括画法几何和工程制图。画法几何训练和发展学生将空形状转换成二维形状的能力,并讨论空之间的点、线和面的投影规则及其在平面上的表示。工程制图是运用画法几何原理培养学生阅读和绘制工程图纸的能力。然而,传统的画法几何及工程制图教学方法一直存在一些不足,主要表现在以下几个方面:
(1)传统的画法几何及工程制图教学方法是在课堂上制作黑板图,这不仅耗时而且不准确,尤其是立体图很难直接准确地制作在黑板上[20]。虽然挂图和模型可以解决教学过程中的上述问题,但挂图和模型是预先定制的,缺乏灵活性,降低了学生的学习兴趣和积极性。

1.4主要研究内容...................13-15
第二章虚拟现实的基本理论和关键技术...................15-22
2.1虚拟现实技术概述...................15-16[/ Br/] 2.2虚拟现实技术的基本特征...................16-18
2.3虚拟现实的关键技术...................18-19
2.4虚拟现实技术的应用...................19-21
2.5本章总结了的总体设计...................21-22
第三章画法几何及工程制图虚拟实验室...................22-34
3.1虚拟实验室开发平台...................22-30
3.2...................30
3.3虚拟实验室设计计划...................30-32
3.4本章概述...................32-34
第四章工程制图虚拟实验室的设计与开发...................34-63
4.1虚拟实验室模型和简介...................34-37
4.2功能模块设计...................37-57
4.3接口设计...................57-60
4.4系统优化...................60
4.5虚拟实验室版本...................60-61
4.6虚拟实验室配置要求...................61-62
4.7本章概述...................62-63

摘要

以国家精品课程建设为背景,以画法几何及工程制图教学为目的,设计开发了一个基于虚拟现实技术的画法几何及工程制图虚拟实验室系统。在仔细分析比较几种虚拟现实技术开发平台的基础上,确定了系统的开发平台,并设计了实验室实验的总体功能框架。最后,借助开发平台对系统进行了开发。本文的主要工作如下:
(1)从技术特点、开发路线、工作发布、功能扩展等方面对常见的虚拟现实系统开发平台进行分析比较。从而确定工程制图虚拟实验室的开发平台,从实验功能和关键技术两个方面设计工程制图虚拟实验室的总体架构。
(2)Virtools本身没有建模功能。因此,在对is模型导入技术进行分析研究的基础上,结合工程制图虚拟实验室所用模型的特点,采用Solid Recognition/Works和3DSM欧洲共同完成实验模型的建立,并对模型格式转换和模型导入字段操作中出现的一些问题给出了具体的解决方案。绘图虚拟实验室采用的建模路线也为其他机械CAD软件模型应用于软件开发平台提供了参考。
(3)首次利用Quannools开发平台完成了立体识别、投影理论、立体交叉、装配分析、标准件演示、装配拆卸和装配六个虚拟实验的交互功能开发。完成了系统界面所需的按钮、文本制作。同时,为了提高实验效果,一些实验增加了解说视频。
(4)从模型、图片和文件加载方式等方面对系统进行测试和优化。最后,在网页和EXE中发布系统。教师和学生可以根据自己的需要选择合适的系统版本。

参考

[1]计算机网络信息中心。[天文网络虚拟实验室。[2009-19]。
[2]华中科技大学。在线虚拟实验室。[2009-09-22]
[3]孙宁。计算机网络课程虚拟实验室的设计与实现[暨南大学,2007。
[4]唐元东。基于DWR技术的虚拟实验教学监控系统的设计与开发。长春:吉林大学,2009。
[5]陈建、孙兰峰、鲁达。虚拟现实技术的现状与展望。天津纺织学院学报。1998年,17 (2): 91196。
[6]周宋雪、冯美丽、马游杰。安晓东。虚拟实验技术的研究现状及发展趋势。田。自动化仪器,2008,29 (2): 4。
[7]朱文忠。基于虚拟实验室的设计与实现领域。重庆:重庆大学,2005。
[8]金平,全季斌。工程制图教学内容和方法改革的实践。安徽工业大学学报,2004。21(4):99。
[9]柳高。《画法几何及工程制图》课程教学改革探讨。学科教学,2008,(7):117。
[10]唐·华伟。多媒体课件在《画法几何及工程制图》教学中的应用。玲玲大学学报,24 (5): 68。