虚拟制造应用实例分析

学号成绩

研究生课程大作业

课程名称数字制造

题目虚拟制造应用实例分析

学院机电工程学院

专业班级

姓名

指导教师

2015 年 6 月29 日

摘要:虚拟现实制造技术是近年来新出现的高新技术。虚拟制造技术可以通过模拟使用者的听觉、触觉、视觉等感官的感受,让使用者全方位的、没有限制的去观察通过计算机模拟出的三维虚拟空间,如同身临其境。近年随着与虚拟制造技术相关的各项技术的快速发展,各种与虚拟现实相关的产品与展览也不断亮相我们的生活。本文主要针对虚拟现实制造技术在教育、培训、医疗、科学可视化及工程上的应用研究，论述了虚拟制造技术在我国的广泛应用前景。

关键字：虚拟现实，虚拟制造，教育与培训，虚拟医疗

The Analysis of Virtual Manufacturing Applications Abstract：Virtual reality manufacturing technology is a new emergence of new and high technology in recent years.Virtual manufacturing technology can simulate the user's visual sensory feelings, such as hearing, touch, let users a full range of, there is no limit to observe through the computer simulation of 3 d virtual space, like the scene.Associated with virtual manufacturing technology in recent years, with the rapid development of the technology, all kinds of products related to virtual reality and exhibition also constantly at our life.In this paper, according to virtual reality manufacturing technology in education, training, medical treatment, scientific visualization of engineering application and research, this paper discusses the broad application prospect of virtual manufacturing technology in our country.

Key Words：Virtual reality technology，Virtual manufacturing，education and training，Virtual Medical Treatment

1引言

科学技术的发展提高了人与信息之间接口的能力，及人对信息处理的理解能力，人们不仅要求以打印输出、屏幕显示这样的方式观察信息处理的结果，而且希望能通过人的视觉、听觉、触觉，以及形体、手势或口令参与到信息处理的环境中去，获得身临其境的体验。这种信息处理方法不再是建立在一个单维的数字化的信息空间上，而是建立在一个多维化的信息空间中，一个定性和定量相结合、感性认识和理性认识相结合的综合集成环境中，虚拟现实技术将是支撑这个多维信息空间的关键技术。

虚拟现实制造技术是一种多通道的新型人机交互接口,人们可以通过视觉、听觉、触觉和加速度感等多种感觉通道感知计算机模拟的虚拟世界,也可以通过移动、语音、表情、手势及视线等最自然的方式和虚拟世界交互,从而产生身临其境的体验。目前虚拟制造技术已经在军事、医学、教育、娱乐、制造业、工程训练等各个方面得到应用,它被认为是当前及将来影响人们生活的重要技术之一。基于上述背景，本文将对

虚拟现实制造技术在我国的具体应用进行分析研究，并使得虚拟现实技术在我国各大领域的有效运用。

2 虚拟制造的应用

虚拟制造技术是帮助人们解决实际问题或给人们提供传递信息、思想和情感的一种有效方法。近年来,随着计算机技术、交互技术和人工智能等相关技术的快速发展, 虚拟制造技术取得了巨大的进步, 以此为基础的实际应用也得到了很快的发展和提高。虚拟制造技术适合应用于使用计算机仿真技术或计算机模拟技术的场合,特别是需要在三维空间中表现仿真模拟的过程或结果且需要实时的直接交互时, 虚拟制造

技术具有很大的优势。最初,虚拟技术是美国航空航天局与军事部门为了模拟训练而开发的, 目前虚拟制造技术已经被运用到教育、医疗卫生、工程制造、航空航天、军事仿真、科学研究等各个领域中。

2.1 教育与培训[1]

近年来, 虚拟环境制造技术的发展吸引了教育界和工业界的目光。虚拟现实可以用来表达深奥的概念、复杂的技术和实验等, 也可以模拟操作环境和工作流程等。

2.1.1 虚拟教育

虚拟现实制造技术在教育系统中的运用效果是十分明显的，相比过去的教学方式，学生在学习时，更多的是借助书本进行查阅，尤其是一些昂贵的实验和培训器材，在学校经费有限的条件下根本无法进行操作和器材的购买。以及是一些比较抽象的知识，如各种教学仪器设备的平面图形，以及通过现场观察实际的教学设备形状，以感知认识事物。目前, 虚拟制造出的实验环境已成为一种大人和小孩都喜欢的一种教学方式, 它的沉浸感和多种方式的交互性让人们觉得十分有趣。通过虚拟制造的交互环境、再现能力及一对一的实践,可以提高学生们的记忆力和学习兴趣;具有真实的可视化能力,很适于表达难以理解的抽象概念;通过模拟化学、物理等实验,学生们不需要冒着真实实验中可能存在的安全问题的风险, 就可以很好的学习到相应的知识。

广西大学无机化学实验仿真系统[2]，如图1。该仿真系统基于虚拟现实技术，将实验室，设备，仪器和试剂进行三维数字建模，为学生打造出一套可交互式的虚拟实验教学环境及实验项目，包括NaCl提纯，三草酸合铁酸钾的制备等，系统不受时间和空间限制，不收材料和环境约束，可以为任意数量学生同时提供实验机会，使每一个人都能亲自动手参与实验的具体流程，极大地降低了实验成本。在该系统中学生科通过学号和密码登陆虚拟实验中心，选择和参与具体的实验项目，在系统加载完对应的试验后，画面切换至实验室中，此时学生可通过鼠标完成对烧杯、玻璃棒、漏斗的各种操作也可在任何时候停下来查看实验步骤介绍，系统会根据学生操作情况来实时