机械制图虚拟现实网络模型室的建立

机械制图虚拟现实网络模型室的建立
发布时间：2022-05-20T05:18:34.927Z 来源：《中国科技信息》2021年20期作者：刘彩玉
[导读] 立体模型分析是机械制图教学过程当中绝对不能够缺少的一个环节
刘彩玉
广州市轻工职业学校广东广州 510000
摘要：立体模型分析是机械制图教学过程当中绝对不能够缺少的一个环节，为了能够更好的为学生提供教学资源，有的学校已经开始针对于机械制图教学模型问题进行研究，经过一系列的发展与实践之后，也建立了和虚拟现实技术相关的网络实验室，可以容纳成百上千和教学相关匹配的模型，并且能够随时的去增加提供给学生使用，让学生能够在计算机操作的时候，就针对于模型进行360度无死角的观察。

在本篇文章当中，将会就虚拟现实网络模型室的建立进行相关的探讨，希望能够有效的提升机械制图教学的效率。

关键词：机械制图；虚拟现实技术；网络实验室
时代处在不断发展的过程当中，社会现在已经完全迈入了一个信息技术高速发展的时代，虚拟现实技术是一种新兴的模拟技术，该技术在使用的过程当中，能够为我们带来非常大的方便，同时因为该技术有着诸多优点，现在已经渗透到了各个领域当中，尤其是在教育领域，虚拟现实技术应用的已经非常的广泛了。

在本篇文章当中，主要会根据虚拟现实技术在机械制图教育教学当中的使用，以及相关实验室的建立，进行简单的探讨以及分析。

1、三维虚拟模型的造型技术
虚拟现实技术也可以被称之为灵境技术，起源于美国，该技术自出现以来发展的非常的迅猛，从上个世纪80年代到现在，虚拟现实技术的研究成果一直都在不断地革新以及进步当中。

在国外最具有代表性的国家就是美国，从上个世纪80年代初期开始，美国vpl公司的创建人拉尼尔首次提出了虚拟现实技术可以在计算机上面完成交互，这是一种三维动态的模型，能够有效地调动用户的视觉、听觉等多种感官，使用户能够时刻沉浸在模拟的世界当中。

当前虚拟现实技术在多个领域得到了非常广泛的应用，比方说计算机图像以及网络等等，网络视频技术使用的也是虚拟现实技术，可以说虚拟现实技术对于产品的开发有着非常明显的优势，无论是在成本控制还是效率提升方面都有着非常大的帮助。

虚拟现实的不断的应用，能够有效地对社会的经济以及生产水平进行提升，对我们的发展来说有着积极的作用。

虚拟现实技术在发展的过程当中有着多方面优势，比方说感知性、临场性以及交互性等等，能够让用户沉浸在虚拟的世界当中，可以和虚拟的事物进行交互。

临场性指的就是用户在进行虚拟现实模型或者是虚拟画面观看的时候，会自然而然的就产生一种身在其中的感觉，就好像用户所看到的东西是真实的，发生在自己身边的一样。

而交互性指的就是用户在观看虚拟动画或者是虚拟模型的时候，可以利用计算机来对其进行交互，比方说，如果用户在观看虚拟动画或者模型的时候，用手去触碰，就会让他们有一种真的抓住了这个物体的感觉，而想象性则指的就是当我们在运用虚拟现实技术的时候，用户可以在虚拟世界里面得到一些自己不曾理解的东西，所以说虚拟现实技术能够让用户将画面以及感性跟理性进行完美的结合，可以让用户体验到更多新的概念以及新的要求，因此很多人都说虚拟现实技术可以让用户在思想上以及想象上都变得更加的深层次，让用户去体验更加形象生动的东西。

模型室三维虚拟模型，利用的是虚拟现实语言，也就是VRML编程跟工具软件进行结合的方法来进行创建的。

1.1VRML造型机制
VRML语言的语法和常用的语言是不一样的，比方说VB，VC以及VF等等，都和VRML语言有着非常明显的区别，VRML语言在应用的时候，其实更接近于HTML语言，但是VRML语言所采用的面向对象的结构属于网上三维语言。

VRML语言的基本构成是节点，通过节点就可以做到三维描述，而VRML的主要内容其实就是进行节点定义，以及节点之间的层层嵌套，以此来构成一个虚拟世界，其中每一个节点都需要完成独特的功能，每一个节点当中又包括相应的域以及相应的事件。

域定义的是节点的属性，域取不同的值，那么节点就会有不同的特征，比方说在background节点当中，就包含ground color域，sky color域等等。

事件则是每一个节点之间相互联系的一个主要的途径，相互通讯的节点能够构成一个事件体系，通过事件体系就能够有效地实现虚拟世界跟使用者以及虚拟对象的交互，基本节点在定义完成之后会把一些特定的节点组合在一起形成一个节点组，比方说如果想要去表现一个3D物体至少必须要加上形状节点以及材质节点等等，才能够真正的构成一个虚拟的场景，而节点在程序当中出现的先后顺序则会牵扯到彼此之间的继承关系，比方说在编写程序的时候应该先将一种说明特质材质的节点放置到3D物体节点前形成一个特定的层级架构才能够真正的实现我们所想要表达出来的外表。

1.2三维虚拟模型的造型
1.2.1模型的创建
建立虚拟现实基本模型的方法包括两种，一种是使用VRML来进行代码编程，而另外一种就是将它的文件转化成VRML格式，第一种方法比较适合使用于建立非常简单的虚拟现实模型，而相对于比较复杂的立体模型的话，主要使用后一种方法来执行。

具体的方法如下所示，首先，我们需要使用auto CAD来建立三维实体模型，然后再使用3D max把DWG格式文件导入，再用VRML格式将其输出，这样就能够完成一个整体虚拟现实模型的建立。

而把实体模型转化成VRML格式的步骤如下所示，利用3D max的import命令把DWG文件导入，然后再使用export命令选择输出的文件，将其格式改为VRML97格式，输入文件名，就能够完成模型的建立，这时我们所得到的模型
如下所示。

图一基本模型
1.2.2展示模型的建造
在创建展示模型的时候，是有固定要求的，整体模型必须要体现出美观、清晰的视觉效果，因此在针对于前面所创建的基本模型进一步设计的时候，一定要有目标。

在这一步的创建功能是由VRML语言来实现的，就以《组合体》当中的第一题作为例子，该模型在建立的时候主要分为七步，首先需要创建一个空间坐标，然后插入基本模型，调整好模型的造型，设置好空间背景，设置空间试点，设置浏览方式，添加互动效果等等，其中调整立体模型的造型以及设置空间背景跟设置试点是建立虚拟模型的重点内容，对此可以使用VRML专门提供的用来设置模型材料以及空间背景，包括浏览器参数的节点来完成，其中主要包括background节点，viewpoint节点等等。

设计展示模型的时候，有一个非常重要的问题，就是设置有特点的视角供浏览选择，一个好的初始视角，能够让使用者针对于模型产生一个非常直观的印象，通过VRML所提供的viewpoint节点，就能够在虚拟世界当中预先设置好空间试点并且从当前的观察位置快速的切换到观察视角上。

在VRML当中所谓的视点，其实可以简单的认为就是浏览者在虚拟空间当中的一个特定的位置，在这个空间位置，通过这个朝向，浏览者就能够观察到自己想要观察的景物，在viewpoint这个节点当中，可以指定空间视点的具体位置，空间的朝向以及视野范围等一系列的特征参数。

2、模型数据库的管理
为了能够让模型数据文件变得更加的清晰，并且有利于今后模型室的扩展，所以有必要设计一套清晰的管理系统，使整个网络界面变得更加的直观，优美以及拥有着较强的交互性，让浏览者在浏览的时候，能够方便于查找自己想要查看的模型。

系统主要会把界面分成两个部分，分别为索引界面以及模型浏览界面，其中模型浏览界面主要是按照主题来对其进行分类的，而索引页面至模型浏览页面的链接使用的是新窗口方式，同时这样也能够快速的选择模型，合理的规划好整体的浏览页面，将其划分为四个frame，标题区，页数导航区，题号导航区以及主浏览区等等，标题区显示的是主题名称，页数导航区显示的是主题所包含的页码，而题号导航区显示的是当前页号，主浏览器显示的是虚拟现实模型浏览器。

结束语：
伴随着科学技术的不断的发展，现如今虚拟现实技术在教学领域当中的使用已经非常的普遍了，在机械制图教学过程当中，使用虚拟现实技术来完成立体模型的展示，能够帮助学生针对于机械制图的立体模型的认识加深，同时也能够有效的提升整体的教学效率，因此有必要针对于这方面加强研究，建立完善的机械制图虚拟现实网络实验室。

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