摘要

　　本文是以模具拆裝實(shí)訓系統的開(kāi)發(fā)作為研究對象,系統研究軟件的整個(gè)制作過(guò)程及方法,從軟件的市場(chǎng)需求、工作內容、功能設置到腳本編寫(xiě)、軟件開(kāi)發(fā)、建立數模、實(shí)現交互等都進(jìn)行了深入探討。通過(guò)對國內外相關(guān)軟件的研究,在充分進(jìn)行企業(yè)調研分析的基礎上,結合模具專(zhuān)業(yè)教學(xué)的需求,確定開(kāi)發(fā)以培養模具拆裝技能為核心的實(shí)訓軟件,并制定軟件的總體要求和實(shí)現方案。

　　本文在構建過(guò)程中,為了達到較高的仿真度,系統采用美術(shù)學(xué)模型體系對所有的模具、工具等數字模型進(jìn)行構建、優(yōu)化。本次開(kāi)發(fā)是以Virtools為主要平臺,軟件編程釆用VSL語(yǔ)言BB模塊和Flash ActionScript 2.0語(yǔ)言,實(shí)現虛擬模具拆裝系統的交互功能,完成動(dòng)作原理、模具圖紙、基本工序、工廠(chǎng)實(shí)景、拆卸模具、裝配實(shí)訓等六大模塊制造,從而使模具理論學(xué)習與模具拆裝實(shí)訓完美結合。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )功能、考核功能、跟蹤評價(jià)功能等實(shí)現對操作者的能力反饋和評價(jià)。

　　虛擬現實(shí)(Virtual Reality,簡(jiǎn)稱(chēng)VR)是在計算機圖形學(xué)、計算機仿真技術(shù)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的交叉學(xué)科,它與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)并稱(chēng)為三大前景最好的計算機技術(shù)。其在醫學(xué)、建筑、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域的應用已取得巨大成功。目前,該技術(shù)在職業(yè)教育的應用尚處于初級階段,虛擬實(shí)訓軟件難以滿(mǎn)足廣大師生需求。因此構建高仿真度、高交互性、功能齊全的仿真實(shí)訓教學(xué)軟件具有重要意義。

　　本論文的軟件具有技術(shù)先進(jìn)、交互性強、功能齊全、操作簡(jiǎn)便、穩定快捷、顯示逼真等特點(diǎn),同時(shí)系統對運行環(huán)境要求較低,系統適應性較強,并具有一定的自主擴展空間和網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放功能,符合我國當前企業(yè)和學(xué)校的實(shí)際情況,滿(mǎn)足個(gè)性化教學(xué)、培訓的需要。軟件的開(kāi)發(fā)擴展了虛擬現實(shí)技術(shù)應用范圍,實(shí)現多種軟件的優(yōu)勢互補,其構造模式和實(shí)現方法對其他機械類(lèi)虛擬拆裝軟件的開(kāi)發(fā)也有指導意義。

　　關(guān)鍵詞:虛擬現實(shí);模具拆裝;虛擬實(shí)訓;多媒體教學(xué)

Abstract

　　Based on our researching subject, the development of the mold assembling and disassembling training system, this paper expounds the process of the software designing and operation. The software was deeply discussed,including market demand, work content, function setting and scripting,software development, establishing model, interactive realization etc. The practical plan for this skill-centered training software was based on good research about the related software abroad, survey analysis of enterprise, teaching needs of this major.

　　In order to have a high degree of simulation, this system design all the molds with the art mold system. The development of the system in this paper is working based on Virtools, VSL, BB module, and Flash ActionScript 2.0. it can realize the interactivity of the virtual system, complete the manufacture of six main modules(operational principle, mold drawing, basic process, factory real action, disassembling dies,and assembling practice). With all these, the system can make better reacts and evaluation for the operators.

　　Virtual reality (VR) is a interdiscipline related to computer graphics, computer simulation technology, man-machine interface, multi-media, and sensing technology.

　　Virtual reality technology, multi-media technology and network technology are calledthe best computer technology of three great foregrounds, and they have been widely used in many fields. But it is still newly applied in mold teaching, and it can hardly meet the needs of the teaching course. So it is important to set up a highly effective teaching soft ware. The software inreduced in this paper is with plenty of practical gunctions,advanced technology, and vivid display effects. It is easy to operate, stable and efficient.

　　This system also requires lower levels of manual administration. It has certain autonomous expansion space and open network function, which can meet the facts we have in both schools and enterprises. This software extends the scope of application of virtual reality technology and realizes the strengths complement of helpful softwares. And it also works as a guide to the development of other Mechanical virtual assembly software.

　　Key Words: Virtual Reality; Mould Assembly; Virtual Training; Media Instruction

　　加工制造業(yè)是遼寧省的支柱產(chǎn)業(yè),是國家振興東北老工業(yè)基地的重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。隨著(zhù)我國經(jīng)濟結構調整,國家提出“優(yōu)化結構,改善品種,技術(shù)升級,創(chuàng )建品牌”為國制造業(yè)發(fā)展的總體思路,由中國制造向中國創(chuàng )造轉變[1]。由于國家發(fā)展戰略調整,人才需求發(fā)生了巨大轉變,急需大批的各種類(lèi)型專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才充實(shí)到生產(chǎn)領(lǐng)域,同時(shí)需要企業(yè)對現有職員工進(jìn)行培訓。

　　中等職業(yè)教育在技能型人才培養方面一直發(fā)揮著(zhù)重要作用,隨著(zhù)國家戰略發(fā)展的調整,給職業(yè)教育提出了更高的要求,不僅要根據國家發(fā)展培養符合企業(yè)需求的新一代勞動(dòng)者,還要根據社會(huì )、企業(yè)需要對現有員工進(jìn)行培訓,從而使員工能與企業(yè)發(fā)展共同進(jìn)步,促進(jìn)社會(huì )和諧。但是職業(yè)教育面臨教學(xué)資源嚴重不足,尤其是實(shí)習實(shí)訓設備較少,無(wú)法滿(mǎn)足人才培養的需要,另外,即使設備充足也面臨諸多困難:實(shí)習實(shí)訓的耗費較高、實(shí)習指導教師技術(shù)差異、實(shí)習過(guò)程易發(fā)生安全事故等。這些因素制約了職業(yè)教育的發(fā)展和職業(yè)培訓的質(zhì)量。

　　鑒于以上原因,遼寧省教育廳實(shí)施了 “遼寧省職業(yè)教育教學(xué)信息化資源建設”工程項目,希望通過(guò)現代教學(xué)手段,發(fā)揮信息技術(shù)優(yōu)勢解決職業(yè)教育所面臨的發(fā)展難題。該工程項目總體要求是以職業(yè)實(shí)訓為開(kāi)發(fā)對象,以虛擬現實(shí)技術(shù)為手段,以企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況為背景,以國家行業(yè)標準為準繩,適合學(xué)生自主學(xué)習,輔助教師理論教學(xué),集學(xué)習、實(shí)習、考核于一體的先進(jìn)教學(xué)軟件。首批共有22個(gè)項目,31個(gè)軟件得到批準建設。模具拆裝實(shí)訓系統即為該22個(gè)項目之一。

　　隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展,數字化信息傳遞技術(shù)得到提升,其內涵與外延也在不斷發(fā)生變化。信息化資源建設涉及到教學(xué)觀(guān)念、教學(xué)經(jīng)驗、教學(xué)策略、教學(xué)內容與信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、多媒體技術(shù)的綜合,是一項復雜細致的工作,基于計算機軟硬件新技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )新技術(shù)的不斷涌現,充分利用現有資源和技術(shù)優(yōu)勢,探索模具設計與制造專(zhuān)業(yè)信息化資源整合,適應現代信息技術(shù)給職業(yè)教育所帶來(lái)的改變,對建立適應21世紀要求的教學(xué)改革有著(zhù)重要意義,其具體體現在下面幾個(gè)方面:

　　促進(jìn)教學(xué)科研發(fā)展。信息化技術(shù)在當今時(shí)代已經(jīng)具有了較高的水平,軟硬件技術(shù)取得了長(cháng)足的進(jìn)步,近幾年,在國家和地方的大力支持下,學(xué)校的信息化程度得到很大提升。如何把這些技術(shù)和資源應用到教育教學(xué)領(lǐng)域,使其充分發(fā)揮促進(jìn)教育教學(xué)改革,體現現代教學(xué)特點(diǎn),成為所有學(xué)校教育的課題通過(guò)該軟件的開(kāi)發(fā),充分發(fā)揮現代教學(xué)手段優(yōu)勢,提高教師的信息化水平和應用信息化的能力,打破傳統教育教學(xué)手段限制,增加對現代教學(xué)的理解具有重要意義。同時(shí),通過(guò)參與軟件的開(kāi)發(fā)與制作,促進(jìn)教師能以此作為研究方向,積極探索新技術(shù)條件下的教育教學(xué)工作,努力創(chuàng )造信息時(shí)代的職業(yè)教育,幵展豐富多彩的教學(xué)與研究,為教育領(lǐng)域的科研工作打開(kāi)了一扇通往新時(shí)代教育世界的大門(mén)。

　　促進(jìn)教學(xué)方式改革。傳統學(xué)校教育是以“老師在課堂教,學(xué)生在課下學(xué)”,這種方式對于以培養學(xué)生技能為主的職業(yè)教育并不適合,尤其是模具裝配技能培訓必須要在一定的實(shí)踐中獲得。受到學(xué)校教師和實(shí)訓資源的限制,學(xué)生在學(xué)校中的學(xué)習和訓練不可能完全達到要求。另外,這種枯燥的教學(xué)方式很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情,不適合現代學(xué)生的“追求自我、追求自主”的個(gè)性化要求,因此,必須研制一款具有符合國家素質(zhì)教育要求、激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣、自主參與學(xué)習實(shí)踐的軟件[4]。該軟件把教師的“教”

　　與學(xué)生的“學(xué)”有機結合起來(lái),把理論教學(xué)與實(shí)踐操作融為一體,把學(xué)生個(gè)性化學(xué)習與教師的集提授課兼顧并蓄,從而促進(jìn)教育教學(xué)方式根本改革。

　　促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升。模具作為工業(yè)生產(chǎn)重要裝備,其發(fā)展水平?jīng)Q定了國家工業(yè)的整體水平,模具行業(yè)是一門(mén)涵蓋多種技術(shù)產(chǎn)業(yè),它包括設計、加工、裝配等多種技術(shù)。隨著(zhù)模具要求的不斷提高,模具裝配技術(shù)越來(lái)越成為模具從業(yè)人員的核心技能,該技能不僅需要對模具功能有充分理解,還要對模具各個(gè)環(huán)節有深刻認識,因此在短時(shí)間內培養合格的模具人才是一件非常困難的工作,通過(guò)現代教學(xué)手段,通過(guò)軟件操作學(xué)習,可以大大降低學(xué)生學(xué)習難度,把過(guò)去復雜的知識以圖片、視頻、操作等方式加以學(xué)習可以提高課堂效率和教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生通過(guò)自己操作完成學(xué)習內容,既有趣,又易學(xué),遵循了素質(zhì)教育的基本原則,符合學(xué)生知識認知規律和技能養成規律。促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的整體提升。

　　綜上所述,模具拆裝實(shí)訓軟件在激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣、學(xué)習能力、創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力等綜合素質(zhì)的提高具有重要作用;同時(shí)為教師教學(xué)手段的科學(xué)化、現代化、多樣化提供可能;另外該軟件在促進(jìn)教學(xué)觀(guān)念改變、提高教科研水平等具有重要意義[5]。

　　模具拆裝實(shí)訓系統界面功能測試：

主界面

動(dòng)作原理演示窗口

內容選擇面板

復合模演示

文字說(shuō)明

考核面板

目錄

　　摘要
　　Abstract
　　1 緒論
　　　　1.1 模具拆裝實(shí)訓系統開(kāi)發(fā)的背景與意義
　　　　　　1.1.1 模具拆裝實(shí)訓系統的開(kāi)發(fā)背景
　　　　　　1.1.2 模具拆裝實(shí)訓系統的開(kāi)發(fā)意義
　　　　1.2 模具拆裝實(shí)訓系統的幵發(fā)構想
　　　　　　1.2.1 模具拆裝實(shí)訓系統的定義及特點(diǎn)
　　　　　　1.2.2 模具拆裝實(shí)訓系統的總體要求
　　　　1.3 國內外相關(guān)軟件的研究
　　　　　　1.3.1 虛擬現實(shí)技術(shù)的介紹
　　　　　　1.3.2 國內虛擬現實(shí)技術(shù)的研究
　　　　　　1.3.3 國外虛擬現實(shí)技術(shù)的研究
　　　　　　1.3.4 國內虛擬模具實(shí)訓軟件的研究
　　　　1.4 本文主要研究的內容
　　2 模具拆裝實(shí)訓系統的總體構建
　　　　2.1 模具拆裝實(shí)訓系統的需求分析
　　　　　　2.1.1 企業(yè)調研分析
　　　　　　2.1.2 教育教學(xué)調研分析
　　　　　　2.1.3 模具拆裝實(shí)訓系統的需求綜述
　　　　2.2 模具拆裝實(shí)訓系統的總體功能
　　　　　　2.2.1 設計遵循的基本原則
　　　　　　2.2.2 主要功能設計
　　　　2.3 模具拆裝實(shí)訓系統開(kāi)發(fā)工具的選擇
　　　　　　2.3.1 主要開(kāi)發(fā)工具的確定
　　　　　　2.3.2 其他二維圖形、三維圖形處理技術(shù)選擇
　　　　2.4 模具拆裝實(shí)訓系統的開(kāi)發(fā)和運行環(huán)境
　　　　　　2.4.1 模具拆裝實(shí)訓系統開(kāi)發(fā)的軟硬件環(huán)境
　　　　　　2.4.2 模具拆裝實(shí)訓系統的運行環(huán)境
　　　　2.5 模具拆裝實(shí)訓系統開(kāi)發(fā)的主要工作內容
　　　　　　2.5.1 確認研發(fā)主要內容
　　　　　　2.5.2 編寫(xiě)各部分的腳本
　　　　　　2.5.3 模具拆裝實(shí)訓系統的制作過(guò)程
　　　　　　2.5.4 軟件的評價(jià)
　　3 模具拆裝實(shí)訓系統的建模理論與實(shí)現方法
　　　　3.1 模具數字模型的建模理論
　　　　　　3.1.1 模具幾何建模
　　　　　　3.1.2 模具運動(dòng)建模
　　　　　　3.1.3 物理屬性建模
　　　　　　3.1.4 模具建模的步驟與要求
　　　　3.2 冷沖壓模具建模
　　　　　　3.2.1 確認所幵發(fā)沖壓模具的結構
　　　　　　3.2.2 沖壓模具的建模方法
　　　　　　3.2.3 沖壓模具工作部件的建模
　　　　　　3.2.4 沖壓模具型腔的建模
　　　　　　3.2.5 沖壓模型的優(yōu)化與渲染
　　　　　　3.2.6 沖壓模具建模要點(diǎn)分析
　　　　3.3 塑料模具建模
　　　　　　3.3.1 確認塑料模具的結構
　　　　　　3.3.2 塑料模具的建模方法
　　　　　　3.3.3 塑料模具型腔的建模
　　　　　　3.3.4 塑料模具的優(yōu)化與渲染
　　　　　　3.3.5 塑料模具建模要點(diǎn)分析
　　　　3.4 其他工作的制作
　　　　　　3.4.1 二維素材整理
　　　　　　3.4.2 視頻和照片
　　　　　　3.4.3 FLASH 制作
　　　　　　3.4.4 工具的建模
　　　　3.5 小結
　　4 模具拆裝實(shí)訓系統的交互功能實(shí)現
　　　　4.1 線(xiàn)性拆裝交互的實(shí)現
　　　　　　4.1.1 線(xiàn)性拆裝的定義及內涵
　　　　　　4.1.2 線(xiàn)性拆裝的流程圖
　　　　　　4.1.3 內部邏輯程序圖及說(shuō)明
　　　　　　4.1.4 線(xiàn)性拆裝的實(shí)現
　　　　4.2 非線(xiàn)性拆裝交互的實(shí)現
　　　　　　4.2.1 非線(xiàn)性拆裝的定義及內涵
　　　　　　4.2.2 非線(xiàn)性模具拆裝的流程圖
　　　　　　4.2.3 非線(xiàn)性拆裝的交互制作
　　　　　　4.2.4 非線(xiàn)性交互關(guān)鍵程序精解
　　　　　　4.2.5 非線(xiàn)性拆裝的實(shí)現
　　　　4.3 圖形縮放與導航功能的實(shí)現
　　　　　　4.3.1 圖紙放大功能
　　　　　　4.3.2 導航功能的編輯
　　　　　　4.3.3 視角控制的實(shí)現
　　　　　　4.3.4 光影變化交互的實(shí)現
　　　　　　4.3.5 局域網(wǎng)絡(luò )平臺的關(guān)聯(lián)
　　　　4.4 小結
　　5 模具拆裝實(shí)訓系統的測試和評價(jià)
　　　　5.1 軟件測試情況
　　　　　　5.1.1 網(wǎng)頁(yè)鏈接的主界面
　　　　　　5.1.2 動(dòng)作原理的運行
　　　　　　5.1.3 圖紙調用測試
　　　　　　5.1.4 工藝工序調用測試
　　　　　　5.1.5 企業(yè)場(chǎng)景調用測試
　　　　　　5.1.6 模具線(xiàn)性拆裝的測試
　　　　　　5.1.7 模具非線(xiàn)性拆裝的測試
　　　　　　5.1.8 互聯(lián)網(wǎng)測試
　　　　　　5.1.8 各操作功能測試
　　　　5.2 軟件的應用效果及反饋
　　　　　　5.2.1 模具鉗工專(zhuān)業(yè)應用該軟件培訓情況
　　　　　　5.2.2 模具鉗工專(zhuān)業(yè)應用該軟件的反饋情況
　　　　5.3 評價(jià)
　　6 模具拆裝實(shí)訓系統其他功能的實(shí)現
　　　　6.1 界面幵發(fā)
　　　　6.2 演示功能
　　　　6.3 考核功能
　　　　6.4 小結
　　結論
　　參考文獻
　　致謝

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