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机械学科网络虚拟实验的实现方法研究

作 者: 张颍
导 师: 唐立新
学 校: 华中科技大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 网络虚拟实验 机械学科 虚拟现实 VRML
分类号: TP391.6
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 31次
引 用: 0次
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内容摘要


网络虚拟实验对于高校实验教学具有重大意义和应用价值。当前计算机技术、虚拟现实技术和网络技术的快速发展,为建立逼真的三维实验设备及环境、实现复杂的实验交互功能、远程访问实验教学资源提供了必要条件。本文以机械学科的课程实验为对象,研究了虚拟实验的实现方法,构建了虚拟实验系统。该方法采用VRML(虚拟现实建模语言)描述机械学科虚拟实验的设备和场景,利用VC程序实现用户与虚拟实验设备及场景的交互和控制。主要研究成果包括:第一、提出了机械学科网络虚拟实验的系统框架。该系统利用VC开发ActiveX实验控件,将VRML描述的实验场景嵌入其中,通过VC与VRML的数据通信,实现虚拟实验功能。第二、针对机械学科虚拟实验对机构建模和设备仿真的需求,对VRML的造型功能进行了扩展,提出了构建机械学科典型零件和机构的建模方法;利用VRML中的坐标系嵌套、多层传感器结构和脚本路由机制,建立起了复杂机构设备的运动仿真模型。第三、针对VRML控制功能的不足,采用VC程序对VRML场景进行辅助控制,提高了虚拟实验场景的交互性和可控性。编程实现了实验数据的生成和管理,满足了实验数据的拟真性;用软件实现了虚拟设备的核心功能,完善了虚拟实验的功能系统。最后,选取“互换性与技术测量”的课程实验为对象,利用本文提出的方法构建了该课程的网络虚拟实验,实现了课程实验的功能。本文采用VC和VRML相结合的方法构建机械学科网络虚拟实验,可以很好地还原实际实验场景,交互性强,能够比较全面地演绎实际实验的功能,在高校实验教学资源共享和远程教育方面有很好的应用前景。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 课题概述  9-11
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  11-16
  1.3 本文的主要研究工作  16-18
2 机械学科网络虚拟实验系统设计  18-22
  2.1 机械学科网络虚拟实验的需求分析  18-19
  2.2 机械学科网络虚拟实验的系统框架  19-21
  2.3 本章小结  21-22
3 机械学科网络虚拟实验的建模仿真  22-33
  3.1 利用VRML 进行机构的造型建模  22-28
  3.2 利用VRML 实现机构仿真和交互  28-32
  3.3 本章小结  32-33
4 VC 环境下虚拟实验控制及功能的扩展  33-46
  4.1 VRML 控制功能的扩展  33-34
  4.2 对实验场景中传感器的控制  34-36
  4.3 复杂运动控制的实现  36-40
  4.4 实验数据的访问和处理  40-41
  4.5 虚拟仪器仪表控件的设计  41-42
  4.6 虚拟设备软件功能的实现  42-45
  4.7 本章小结  45-46
5 “互换性与技术测量”课程网络虚拟实验的设计与实现  46-55
  5.1 “互换性与技术测量”网络虚拟实验的系统开发  46-48
  5.2 “互换性与技术测量”网络虚拟实验的功能测试  48-54
  5.3 本章小结  54-55
6 总结与展望  55-57
  6.1 全文总结  55
  6.2 研究展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-62
附录1 齿轮轴造型的VRML 编程代码  62-64
附录 2 攻读学位期间发表学术论文目录  64

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 教学机、学习机
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