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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。
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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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