VSL语言开发模具拆装实训系统

摘要

　　本文是以模具拆装实训系统的开发作为研究对象,系统研究软件的整个制作过程及方法,从软件的市场需求、工作内容、功能设置到脚本编写、软件开发、建立数模、实现交互等都进行了深入探讨。通过对国内外相关软件的研究,在充分进行企业调研分析的基础上,结合模具专业教学的需求,确定开发以培养模具拆装技能为核心的实训软件,并制定软件的总体要求和实现方案。

　　本文在构建过程中,为了达到较高的仿真度,系统采用美术学模型体系对所有的模具、工具等数字模型进行构建、优化。本次开发是以Virtools为主要平台,软件编程釆用VSL语言BB模块和Flash ActionScript 2.0语言,实现虚拟模具拆装系统的交互功能,完成动作原理、模具图纸、基本工序、工厂实景、拆卸模具、装配实训等六大模块制造,从而使模具理论学习与模具拆装实训完美结合。通过网络功能、考核功能、跟踪评价功能等实现对操作者的能力反馈和评价。

　　虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科,它与多媒体技术、网络技术并称为三大前景最好的计算机技术。其在医学、建筑、航空航天等多个领域的应用已取得巨大成功。目前,该技术在职业教育的应用尚处于初级阶段,虚拟实训软件难以满足广大师生需求。因此构建高仿真度、高交互性、功能齐全的仿真实训教学软件具有重要意义。

　　本论文的软件具有技术先进、交互性强、功能齐全、操作简便、稳定快捷、显示逼真等特点,同时系统对运行环境要求较低,系统适应性较强,并具有一定的自主扩展空间和网络开放功能,符合我国当前企业和学校的实际情况,满足个性化教学、培训的需要。软件的开发扩展了虚拟现实技术应用范围,实现多种软件的优势互补,其构造模式和实现方法对其他机械类虚拟拆装软件的开发也有指导意义。

　　关键词:虚拟现实;模具拆装;虚拟实训;多媒体教学

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

　　加工制造业是辽宁省的支柱产业,是国家振兴东北老工业基地的重点发展的产业。随着我国经济结构调整,国家提出“优化结构,改善品种,技术升级,创建品牌”为国制造业发展的总体思路,由中国制造向中国创造转变[1]。由于国家发展战略调整,人才需求发生了巨大转变,急需大批的各种类型专业技术人才充实到生产领域,同时需要企业对现有职员工进行培训。

　　中等职业教育在技能型人才培养方面一直发挥着重要作用,随着国家战略发展的调整,给职业教育提出了更高的要求,不仅要根据国家发展培养符合企业需求的新一代劳动者,还要根据社会、企业需要对现有员工进行培训,从而使员工能与企业发展共同进步,促进社会和谐。但是职业教育面临教学资源严重不足,尤其是实习实训设备较少,无法满足人才培养的需要,另外,即使设备充足也面临诸多困难:实习实训的耗费较高、实习指导教师技术差异、实习过程易发生安全事故等。这些因素制约了职业教育的发展和职业培训的质量。

　　鉴于以上原因,辽宁省教育厅实施了 “辽宁省职业教育教学信息化资源建设”工程项目,希望通过现代教学手段,发挥信息技术优势解决职业教育所面临的发展难题。该工程项目总体要求是以职业实训为开发对象,以虚拟现实技术为手段,以企业实际生产情况为背景,以国家行业标准为准绳,适合学生自主学习,辅助教师理论教学,集学习、实习、考核于一体的先进教学软件。首批共有22个项目,31个软件得到批准建设。模具拆装实训系统即为该22个项目之一。

　　随着计算机网络技术的发展,数字化信息传递技术得到提升,其内涵与外延也在不断发生变化。信息化资源建设涉及到教学观念、教学经验、教学策略、教学内容与信息技术、网络技术、多媒体技术的综合,是一项复杂细致的工作,基于计算机软硬件新技术和网络新技术的不断涌现,充分利用现有资源和技术优势,探索模具设计与制造专业信息化资源整合,适应现代信息技术给职业教育所带来的改变,对建立适应21世纪要求的教学改革有着重要意义,其具体体现在下面几个方面:

　　促进教学科研发展。信息化技术在当今时代已经具有了较高的水平,软硬件技术取得了长足的进步,近几年,在国家和地方的大力支持下,学校的信息化程度得到很大提升。如何把这些技术和资源应用到教育教学领域,使其充分发挥促进教育教学改革,体现现代教学特点,成为所有学校教育的课题通过该软件的开发,充分发挥现代教学手段优势,提高教师的信息化水平和应用信息化的能力,打破传统教育教学手段限制,增加对现代教学的理解具有重要意义。同时,通过参与软件的开发与制作,促进教师能以此作为研究方向,积极探索新技术条件下的教育教学工作,努力创造信息时代的职业教育,幵展丰富多彩的教学与研究,为教育领域的科研工作打开了一扇通往新时代教育世界的大门。

　　促进教学方式改革。传统学校教育是以“老师在课堂教,学生在课下学”,这种方式对于以培养学生技能为主的职业教育并不适合,尤其是模具装配技能培训必须要在一定的实践中获得。受到学校教师和实训资源的限制,学生在学校中的学习和训练不可能完全达到要求。另外,这种枯燥的教学方式很难激发学生的学习热情,不适合现代学生的“追求自我、追求自主”的个性化要求,因此,必须研制一款具有符合国家素质教育要求、激发学生学习兴趣、自主参与学习实践的软件[4]。该软件把教师的“教”

　　与学生的“学”有机结合起来,把理论教学与实践操作融为一体,把学生个性化学习与教师的集提授课兼顾并蓄,从而促进教育教学方式根本改革。

　　促进教学质量提升。模具作为工业生产重要装备,其发展水平决定了国家工业的整体水平,模具行业是一门涵盖多种技术产业,它包括设计、加工、装配等多种技术。随着模具要求的不断提高,模具装配技术越来越成为模具从业人员的核心技能,该技能不仅需要对模具功能有充分理解,还要对模具各个环节有深刻认识,因此在短时间内培养合格的模具人才是一件非常困难的工作,通过现代教学手段,通过软件操作学习,可以大大降低学生学习难度,把过去复杂的知识以图片、视频、操作等方式加以学习可以提高课堂效率和教学质量。学生通过自己操作完成学习内容,既有趣,又易学,遵循了素质教育的基本原则,符合学生知识认知规律和技能养成规律。促进了教学质量的整体提升。

　　综上所述,模具拆装实训软件在激发学生学习兴趣、学习能力、创新精神和实践能力等综合素质的提高具有重要作用;同时为教师教学手段的科学化、现代化、多样化提供可能;另外该软件在促进教学观念改变、提高教科研水平等具有重要意义[5]。

　　模具拆装实训系统界面功能测试：

主界面

动作原理演示窗口

内容选择面板

复合模演示

文字说明

考核面板

目录

　　摘要
　　Abstract
　　1 绪论
　　　　1.1 模具拆装实训系统开发的背景与意义
　　　　　　1.1.1 模具拆装实训系统的开发背景
　　　　　　1.1.2 模具拆装实训系统的开发意义
　　　　1.2 模具拆装实训系统的幵发构想
　　　　　　1.2.1 模具拆装实训系统的定义及特点
　　　　　　1.2.2 模具拆装实训系统的总体要求
　　　　1.3 国内外相关软件的研究
　　　　　　1.3.1 虚拟现实技术的介绍
　　　　　　1.3.2 国内虚拟现实技术的研究
　　　　　　1.3.3 国外虚拟现实技术的研究
　　　　　　1.3.4 国内虚拟模具实训软件的研究
　　　　1.4 本文主要研究的内容
　　2 模具拆装实训系统的总体构建
　　　　2.1 模具拆装实训系统的需求分析
　　　　　　2.1.1 企业调研分析
　　　　　　2.1.2 教育教学调研分析
　　　　　　2.1.3 模具拆装实训系统的需求综述
　　　　2.2 模具拆装实训系统的总体功能
　　　　　　2.2.1 设计遵循的基本原则
　　　　　　2.2.2 主要功能设计
　　　　2.3 模具拆装实训系统开发工具的选择
　　　　　　2.3.1 主要开发工具的确定
　　　　　　2.3.2 其他二维图形、三维图形处理技术选择
　　　　2.4 模具拆装实训系统的开发和运行环境
　　　　　　2.4.1 模具拆装实训系统开发的软硬件环境
　　　　　　2.4.2 模具拆装实训系统的运行环境
　　　　2.5 模具拆装实训系统开发的主要工作内容
　　　　　　2.5.1 确认研发主要内容
　　　　　　2.5.2 编写各部分的脚本
　　　　　　2.5.3 模具拆装实训系统的制作过程
　　　　　　2.5.4 软件的评价
　　3 模具拆装实训系统的建模理论与实现方法
　　　　3.1 模具数字模型的建模理论
　　　　　　3.1.1 模具几何建模
　　　　　　3.1.2 模具运动建模
　　　　　　3.1.3 物理属性建模
　　　　　　3.1.4 模具建模的步骤与要求
　　　　3.2 冷冲压模具建模
　　　　　　3.2.1 确认所幵发冲压模具的结构
　　　　　　3.2.2 冲压模具的建模方法
　　　　　　3.2.3 冲压模具工作部件的建模
　　　　　　3.2.4 冲压模具型腔的建模
　　　　　　3.2.5 冲压模型的优化与渲染
　　　　　　3.2.6 冲压模具建模要点分析
　　　　3.3 塑料模具建模
　　　　　　3.3.1 确认塑料模具的结构
　　　　　　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 塑料模具的优化与渲染
　　　　　　3.3.5 塑料模具建模要点分析
　　　　3.4 其他工作的制作
　　　　　　3.4.1 二维素材整理
　　　　　　3.4.2 视频和照片
　　　　　　3.4.3 FLASH 制作
　　　　　　3.4.4 工具的建模
　　　　3.5 小结
　　4 模具拆装实训系统的交互功能实现
　　　　4.1 线性拆装交互的实现
　　　　　　4.1.1 线性拆装的定义及内涵
　　　　　　4.1.2 线性拆装的流程图
　　　　　　4.1.3 内部逻辑程序图及说明
　　　　　　4.1.4 线性拆装的实现
　　　　4.2 非线性拆装交互的实现
　　　　　　4.2.1 非线性拆装的定义及内涵
　　　　　　4.2.2 非线性模具拆装的流程图
　　　　　　4.2.3 非线性拆装的交互制作
　　　　　　4.2.4 非线性交互关键程序精解
　　　　　　4.2.5 非线性拆装的实现
　　　　4.3 图形缩放与导航功能的实现
　　　　　　4.3.1 图纸放大功能
　　　　　　4.3.2 导航功能的编辑
　　　　　　4.3.3 视角控制的实现
　　　　　　4.3.4 光影变化交互的实现
　　　　　　4.3.5 局域网络平台的关联
　　　　4.4 小结
　　5 模具拆装实训系统的测试和评价
　　　　5.1 软件测试情况
　　　　　　5.1.1 网页链接的主界面
　　　　　　5.1.2 动作原理的运行
　　　　　　5.1.3 图纸调用测试
　　　　　　5.1.4 工艺工序调用测试
　　　　　　5.1.5 企业场景调用测试
　　　　　　5.1.6 模具线性拆装的测试
　　　　　　5.1.7 模具非线性拆装的测试
　　　　　　5.1.8 互联网测试
　　　　　　5.1.8 各操作功能测试
　　　　5.2 软件的应用效果及反馈
　　　　　　5.2.1 模具钳工专业应用该软件培训情况
　　　　　　5.2.2 模具钳工专业应用该软件的反馈情况
　　　　5.3 评价
　　6 模具拆装实训系统其他功能的实现
　　　　6.1 界面幵发
　　　　6.2 演示功能
　　　　6.3 考核功能
　　　　6.4 小结
　　结论
　　参考文献
　　致谢

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