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VR 技术在检测技术实验教学中的运用开发论文

发布时间:2019-12-02 15:29:05 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘要:虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术作为一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术,在飞速发展的今天,它逐渐渗入到生活的每个角落。为提高检测技术课程教学过程中的学生体验感,运用虚拟现实技术软件IdeaVR2.0,结合《检测技术》课程,实现了velodyne激光雷达VLP-16内部零部件结构及其工作过程的虚拟仿真,并对如何提高《检测技术》课堂教学质量进行了分析与探讨。

关键词:虚拟现实(VR);velodyne激光雷达;检测技术;虚拟仿真

本文引用格式:乔建委,等.VR技术在检测技术实验教学中的运用开发[J].教育现代化,2019,6(18):123-124.

一引言

         检测技术是一门综合性技术。《检测技术》是测控专业学生必修的一门重要课程,本课程着重培养学生灵活、合理应用所学的基础技术知识,全面考虑精度、稳定性、经济性、可行性、寿命、使用维修方便性与环境适应性等方面的各种要求,从选择、发现测量原理、测量方法入手,设计开发各类测量系统。学生需要掌握现有检测仪器设备的性能,并合理选用;能够对测量值进行误差分析、验证并加以控制。可以说,对本课程掌握的程度在很大程度上能反应出一个测控技术人才的综合业务能力[1]。

        检测技术在教学过程中的主要问题:(1)内容涉及大量传感器的基本原理、使用范围和工程应用,在不进行实际操作的情况下,学生很难真正理解其内涵。(2)实验所需器材设备往往消耗大量的人力物力。(3)实验过程中,也会面临一些安全问题。

         虚拟现实技术采用计算机与外部设施相结合,构建一个模拟环境。VR作为一项以新型人机对话为基础的交互性技术,其最大优势在于实现作品和参与者之间的沟通与交流,这种交互式的学习方式突破了传统教学时间与空间上的局限,让学生可以置身于作品之中,同时VR设备之间的互通让每个学生都有机会去体验这种教方式的巨大革新,对提高学生的动手动脑能力大有裨益。

二 IdeaVR软件

        IdeaVR是一款面向全行业用户的VR异地多人协同平台软件。它能快速创建VR内容,支持内容异地协同使用,方便快捷地搭建场景内容、制作行为交互逻辑,支持CAVE、3D LED、Bench以及主流VR头盔等多种设备;满足诸如教育、商业、医疗、军工等用户在VR环境中进行设计展示、训练模拟、教学培训等一系列的需求。

        作为全球首款异地多人协同平台,IdeaVR解决了当前VR实践教学四大难题:(1)通过多人协同功能,革新现有VR单人单视角教学模式局限;(2)通过零编程的自助式内容制作模式,解决教育行业VR内容匮乏难题;(3)通过硬件终端的自适应性,解决VR硬件多样化问题;(4)通过VR资源云平台,开发素材库、场景库和VR视频录制,解决实验教学内容封闭现状[2]。

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三 IdeaVR操作

         本项目中,先以solidworks2018为平台对velodyne激光雷达VLP-16进行三维模型构建,然后利用IdeaVR2.0软件对其实现三维展示、修改材质、运动模拟等教学。此教学将velodyne激光雷达VLP-16的零件结构、工作原理以虚拟仿真的方式展示给学生,使学生通过实际操作学习,更深入了解所学课程理论知识,提高了自身实践操作能力。

(一)三维展示

        在主菜单栏“文件”菜单项中,选择“打开工程”功能,进入打开工程对话框,选择导入,如图1所示,选择将我们设计的激光雷达三维模型导入。
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(二)修改材质

        工程打开后,IdeaVR提供材质修改,鼠标点击视图中需要修改的零部件或者在右侧节点选择,在主菜单栏中的“工具”标签页中,选择“材质”功能,进入材质面板。在窗口右侧选择需要替换的材质,材质四个角有绿色标志时为选中状态,将材质拖拽至窗口左侧,点击赋予材质按钮,完成材质的修改。如图2所示。

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(三)剖切

        由于激光雷达是密封的,无法从外部看到里面的零部件,借助IdeaVR的剖切功能我们可以了解其内部情况。如图3所示,选中我们设计的激光雷达三维模型,点击“剖切”,弹出剖切对话框,进入剖切模式。在视口区域,通过调整操作器的位置和角度改变剖切面的位置和方向,在剖切对话框中的剖面 1 填入所需数值,同理剖面2如此操作。


(四)运动模拟

       velodyne激光雷达VLP-16在俯仰方向采用非机械式的光学扫描,在水平方位方向通过机械转动实现360度旋转扫描。在本次实验中,我们借助IdeaVR2.0实现了激光雷达内部零件的360度旋转,为了便于演示把激光雷达外壳隐藏。

       在主菜单栏中的“动画”标签页中,选择“动画编辑器”功能,进入动画编辑面板。设定总时长,选中操作对象,对其进行移动方向设定,规定其旋转角度为360度,表示其绕Z轴旋转360度,具体设定如图4所示。
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四 结语

        本文通过IdeaVR2.0软件将虚拟现实技术与检测技术课程结合,设计了velodyne激光雷达VLP-16的三维模型,并模拟了其运行和扫描工作过程,有效的解决了教学设备资源不足的情况,使每个学生都有机会去了解与认识实验所用仪器,让学生不再拘泥于传统教学的枯燥。在提高教学质量的同时,有效培养了学生的动手操作能力。

参考文献

[1]施文康,余晓芬.检测技术[M].4版.北京:机械工业出版社,2015.5.
[2]中国网曼恒发布VR新引擎IdeaVR突破传统教育应用局限[EB/OL].http://mo.techweb.com.cn/phone/2014-06-17/2466987.shtml,2017.01.04.
[3]杨波.基于VR技术的仿真虚拟教学资源应用开发[J].信息记录材料,2018(11):1009-5624.
[4]陈长全,符龙生.VR技术在高职院校实训中的应用[J].电子技术与软件工程,2018(18):2095-5650.
[5]黄旭.VR技术在高校体育教学及训练中的运用可行性研究[J].当代体育科技,2018(21):2095-2813.

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