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机械工程专业是理论性和实践性都比较强的一个专业,很多课程教师难教,学生难学,课程的基本概念、基本原理多且应用性强,现有的教学手段和教学方式并不能达到很好的效果,因此,机械工程专业迫切需要探索新的教学方式来更好地解决上述问题。虚拟现实技术(VirtualReality,简称VR)是高科技飞速发展的产物,本文主要利用虚拟现实技术进行机械工程专业数字教学系统的开发,主要做了以下工作:
按照机械工程专业本科教学大纲的要求,对整个系统的结构框架进行设计。将系统分为两大板块——课内教学和实践教学,按照课程将每个板块划分为多个子系统,研究各个子系统的开发流程以及不同的虚拟现实表现形式与教学案例的结合方式。
各个子系统的开发包括教学平台的搭建以及3D教学资源的建设两部分内容,本文重点以三个教学案例的形式研究了3D教学资源的开发应用,具有很好的示范作用。
案例一主要利用三维建模技术和动画技术开发了基于3DsMax的CA6140车床主轴箱运动仿真系统。对三维建模路线进行研究,实验对比两种不同的转化格式,制定多个建模路线最终确定最优方案,最后介绍了案例的具体开发流程以及实现。
案例二主要利用基于鼠标键盘的人机交互技术,基于Virtools交互平台开发CA6140车床主轴虚拟装配系统。介绍虚拟装配技术,研究Virtools的基本交互控制原理,对其核心技术-碰撞检测技术进行研究,对教学案例的设计思想、功能、开发路线、人机交互界面、虚拟装配流程进行介绍,最后给出了案例的实现。
案例三主要利用基于标识卡片的人机交互技术,开发基于ARToolkit交互式机构认知系统,提出了增强现实的概念,介绍增强现实系统的基本工作原理以及整个案例的开发流程。