虛擬仿真技術應用

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虛擬仿真技術應用范文第1篇

依據企業現有的三坐標數控鏜銑床用CATIA軟件進行機床部件的三維實體造型建模，如主軸、床身、導軌、刀庫等；接著以STL格式輸入到VERI－CUT軟件系統中進行組裝，組裝時應把握其裝配約束關系（即幾何約束關系、運動約束關系和排斥約束關系）設定機床坐標系、部件坐標系和它們之間的關系，然后根據機床的拓撲關系進行裝配。虛擬仿真數控機床建模完成后，要設置各運動部件的運動參數，如工作行程范圍、刀具補償等，其中主軸中心到主軸端面的距離和主軸線的偏移距離參數較為重要，應正確設置，以免影響仿真結果的正確性。

2虛擬仿真數控鏜銑床應用研究

通過虛擬仿真數控機床的建立，除對機床的運動進行論證和虛擬設計好所應用的機床夾具外，主要是對數控加工過程進行仿真論證，以解決刀具運動軌跡錯誤、刀具干擾選擇錯誤等問題，同時，利用虛擬仿真技術可以進行加工過程的優化，以充分利用機床和提高生產率。

2．1驗證數控加工過程的錯誤

進行仿真驗證時，通過系統應用等軟件將零件的加工信息轉換為STL格式輸入到仿真加工系統生成數控加工程序，最后進行仿真加工，驗證程序軌跡是否存在錯誤。在實際工作中，由于輸入數據有誤造成仿真加工時零件形狀錯誤與輸入圖形信息不符，如刀具未進行補償、未抬刀、啃刀等，此時可返回原圖形信息輸入模擬數據，進行檢驗校正干涉碰撞錯誤，這是數控加工經常產生的錯誤之一。驗證時觀察刀具對非加工部件，如對工作臺、夾具等的干涉、碰撞及對工件非加工表面的碰撞，也可對經常發生的干涉現象進行專門的驗證。

2．2優化數控加工程序

應用VERICUT軟件時，其帶有在知識庫基礎上建立的優化模塊，根據所加工小樣的類型選擇加工機床參數、應用刀具參數、金屬切削數據庫等知識進行加工過程的優化，其優化內容主要為粗加工、精加工及高速切削加工時的優化。

2．2．1粗加工優化

為提高生產效率、達到盡快去除粗加工余量的目的，根據已給出的進給量對刀具走刀路徑上應去除的金屬材料進行速度優化，實現粗加工安全、穩定、高效率。

2．2．2精加工優化

切削力的變化是影響加工尺寸精度和表面粗糙度的主要因素，為此在刀具切入、切出時應調節進給率，使其切削力產生較小的變化，減少振動，從而提高加工質量、延長刀具的使用壽命。值得注意的是，在用球狀銑刀加工傾斜面或曲面時進給量會有較大影響，加以適當調節則可使切削平滑、順利地進行。

2．2．3高速切削加工優化

在工件刀具不產生振動的前提下，高速切削是切削加工的發展方向，通過高速切削不僅可提高生產效率，同時會降低工件的表面粗糙度值。減少切削力的優化方法主要是控制進給量，保持較為穩定的切削力和切屑去除率，通過實際應用對球狀銑刀加大進給率，提高主軸轉速進行精加工的效果較好。當然也可采用優化切削速度，即對主軸轉速進行精加工優化，達到提高表面質量的目的。

3應用特點

利用虛擬仿真技術對數控加工進行仿真試驗，通過一段時間應用獲得較為顯著的效益，主要表現在以下幾方面。

3．1提高生產效率

通過仿真切削加工的優化，提高了加工過程的合理性，針對不同加工對象優化切削速度和進給量，使其達到最優切削狀態，減少刀具的非正常損壞，從而減少輔助時間，提高加工效率。

3．2提高加工質量

據統計，飛機制造業新機研制過程中加工廢品的30％是由于工人操作不當造成，60％是由于數控程序錯誤造成，10％是其他原因而形成；為此，利用該仿真系統可模擬加工過程，提高了數控編程的正確性，可以大大減少廢品的產生。

3．3減少數控機故

數控加工時，刀具的碰撞、干涉會導致較大的損失，采用虛擬仿真技術可以避免并減少機床和刀具在加工時不必要的損失。縮短新產品的研制周期新產品研發時，加工出合格的關鍵零、部件是其中重要環節之一。傳統方法試制單一零件耗時費力，容易出現廢品，而通過虛擬仿真技術則可基本上驗證了所編數控程序的正確性和可靠性，為新品試制節省了大量時間，降低了新品試制的成本和研發周期。

4結語

虛擬仿真技術應用范文第2篇

關鍵詞：虛擬仿真；eNSP；Cloud橋接

引言

本文主要通過對華為虛擬仿真軟件eNSP中Cloud橋接設備的學習研究，實現虛擬仿真軟件中的交換機、路由器、防火墻等網絡設備與本地多臺計算機的互通，使得本地多臺計算機可以通過Xshell等客戶端軟件，登錄虛擬仿真軟件中網絡設備，進行相關的配置練習或工程仿真，就像真實操作相關的網絡設備一樣，可以進行實驗教學或專業技術人員的工程訓練[1]。通過這樣的虛擬仿真技術，既可在很大程度上節約網絡設備投資成本，又可方便地進行操作訓練，還可以進行團隊協作等方面的配合工作，對于提升網絡工程技術人員的專業技能和完成崗位職責效率有很大的幫助。

1虛擬仿真簡述

虛擬仿真是一種可以測量網絡性能的科學手段，即在計算機等設備上運用虛擬化技術建立模擬軟件，通過虛擬仿真運行，在計算機中構建計算機實驗平臺并能夠得到相關數據[2]。目前在計算機網絡工程技術中常用的虛擬仿真軟件很多，例如PacketTracer、eNSP、GNS等，根據國內網絡工程技術的應用狀況和發展前景來說，華為系列的網絡設備及技術越來越普及，所以對華為網絡技術的學習和應用就變得很重要，eNSP這個華為專用的網絡虛擬仿真軟件也就成了廣大工程技術人員應當熟練掌握和應用的工具之一了。網絡工程技術專用虛擬仿真軟件eNSP功能非常強大，本軟件內部集成了常見的交換、路由、安全及無線等網絡設備，還有自帶的案例庫，既能滿足初學者學習練習，又適合具備一定網絡工程技術基礎的專業人員根據具體工作任務設計、模擬工作情境，搭建相關網絡模型，提前把客戶的需求及設計方案演練成熟，為真實的工作提供了事半功倍的效果。本軟件主界面如圖1所示。

2虛擬仿真軟件eNSP中的Cloud橋接

對于eNSP中的Cloud橋接,功能非常強大，既可以在虛擬仿真軟件中把所有的網絡設備根據工程設計要求進行連接和通信，更為重要的是可以通過這個Cloud橋接，把本地計算機的網絡接口卡進行綁定，通過相關的配置，實現了虛擬設備與本地真實計算機的連接，再配合相關的遠程終端軟件如Telnet或Xshell等，把本地其他計算機與虛擬仿真軟件進行通信，可以用多臺計算機對虛擬仿真軟件中的網絡設備進行配置和操作，可以提升工作的效率，更高效完成網絡工程任務。下面就實現上述虛擬仿真技術進行闡述。（1）搭建如圖2所示的網絡環境，交換機、路由器、防火墻及Cloud各一臺。（2）接下來要把Cloud與其他網絡設備連接起來，關鍵是要在Cloud中增加相關的接口，要注意Cloud中接口的類型要選擇GE類，這樣便于與其他三臺網絡設備進行連接。可以雙擊Cloud,打開其屬性對話框，增加三個綁定信息為UDP的接口，然后在虛擬仿真主界面中用線纜把三臺網絡設備具體屬性設置及最終結果如圖3所示。注意，以上各個設備的IP配置時，交換機的管理IP地址與路由器和防火墻的接口IP地址應該和本地物理主機是在同一網段，建議先獲得本地物理主機的IP地址，具體方法在下一步，這樣便于后面進行測試和登錄配置。（3）接下來的一步很重要，要實現Cloud橋接與本地物理主機的連接，這是整個仿真技術的核心步驟。首先要獲得本地物理主機的上網IP地址，可以在“運行”中鍵入CMD命令，打開CMD的對話框，再鍵入IPCONFIG/ALL，找到本機上網的IP地址，如圖4所示。在上面的圖示中找到本地物理主機連接網絡時使用的IP地址，假如本機使用無線網適配器上網，通過DHCP獲得的IP地址為192.168.0.106，返回到虛擬仿真軟件中，在圖3中的界面左上角的綁定信息中選擇剛才找到網絡接口卡，再單擊增加按鈕，可以看到下面的接口列表中增加了一個屬性為PUBLIC的接口，并顯示本地無線網絡接口卡的信息。如圖5所示。（4）完成上面的工作之后，還要把本地物理主機與虛擬仿真軟件中的網絡設備進行連通，除上面要求的IP地址的配置條件之外，還需要在Cloud橋接屬性中進行端口映射設置，把上述步驟中增加的所有接口進行雙向通道的連接，本案例中有4個接口，故在端口映射表中有8條記錄。最終效果如圖6所示。（5）接下來應該是在虛擬仿真軟件主界面中啟動所有的網絡設備，以便于進行本地物理主機與仿真軟件中各個設備的連接登錄測試。相關設備的啟動界面如圖7所示。以上所有的過程完成后，用本地物理主機進行網絡設備的登錄測試，應該可以進行正常登錄。由于交換機和路由器及防火墻驗證方式不一樣，且也不是本文研究重點，故這里不再詳細演示各個設備的登錄過程。

3遠程登錄實現簡析

在本地其他主機上正常安裝遠程登錄軟件，如Xshell,并且這些主機的IP地址應該和運行虛擬仿真軟件的物理主機的IP地址處在同一個網絡之中。然后運行Xshell軟件，進行正確的配置，實現從其他主機上登錄虛擬仿真軟件中的網絡設備進行操作和配置。Xshell的配置主要如圖8所示。

虛擬仿真技術應用范文第3篇

在科學技術迅速發展，科技成果廣泛應用的今天，虛擬仿真技術因其投入成本小、易操作、適用范圍大的優點正逐步取代傳統的實驗教學方式，成為實驗教學中的主要教學工具。因此，本文將對虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的應用進行探究，希望對機械工程實驗教學有所幫助。

關鍵詞:

虛擬；仿真技術；機械工程；實驗教學

不同于文史類專業的學習方式，理工類專業主要是進行實際動手操作的訓練，因此實驗教學必不可少。而將虛擬仿真技術應用于機械工程的實驗教學中可以給學生提供機械工程實踐要求的處理和生產基礎，讓學生有身臨其境的感覺，可以更好的進行實驗，觀察實驗結果，使學習過程更加嚴謹，促進學生進一步學習機械工程。

1機械工程實驗教學現狀

機械工程的教學方式主要是依靠實驗來實現的，因此，實驗教學已成為機械工程教學中必不可少的教學手段。但是，就我國目前的教學水平來看，機械工程的實驗教學現狀并不樂觀［1］。中職的錄取學生越來越多，學校的實驗基地和實驗設備不足以滿足學生進行實驗的需求，學生無法動手進行實驗，不能有效的理解課堂的理論知識，影響學習效果。另一方面，多數的機械工程實驗有一定的危險性，考慮到學生自身的安全問題，學校通常會采用參觀和聽講座的方式對學生進行實驗教學，這樣學生只是能夠看到實驗的過程，而不能夠實際動手操作，無法積累實驗的經驗，對實驗的認識理解也不深入，因而無法有效的學習機械工程。

2虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的應用

科學技術的發展，在帶動計算機網絡技術進一步發展的同時，也促進虛擬仿真技術更加先進，同時教育工作者也在機械工程實驗教學中廣泛應用虛擬仿真技術［2］。

(1)帶傳動性能測試實驗。由于帶傳動在機械傳動過程中的廣泛應用，使帶傳動成為機械工程實驗中的基礎實驗課程。所謂的帶傳動性能測試是指學生通過對帶傳動過程中打滑現象和彈性滑動的觀察，然后對其進行承載能力的分析，同時利用觀察到的數據對帶傳動彈性滑動圖以及傳動效率圖形進行描繪。而利用虛擬仿真技術進行帶傳動性能測試實驗時，就不需要例如轉矩力測桿、電動機、發電機、傳感器以及光電測速裝置的使用等。它是將計算機作為實驗的硬件設施，利用LabVIEW軟件設計帶傳動性能測試系統。帶傳動性能測試系統包括:測力傳感器、加載裝置、轉速傳感器、數據采集卡等，在傳動實驗過程中對各種運動和動力進行檢測并分析［3］。運用該系統可以將帶傳動的傳動效率曲線和彈性滑動曲線準確的繪制出來，進而計算出傳動效率與彈性滑差率之間的關系。

(2)減速器裝備實驗。機械設備中常常使用減速器，因此機械設計中最基礎的一項課程就是減速器實驗。在之前的減速器實驗中，教師一般會將真正的減速器帶進課堂，然后將其進行拆裝，使學生了解減速器的內部結構、工作原理及功能。但是這種實驗方式會消耗大量的資金，而且實驗具有很高的不穩定性，實驗結果容易受到各種因素的影響。而使用虛擬仿真技術進行減速器裝備的實驗，可以用操作軟件代替對實物的拆裝，首先利用Inventor軟件建立減速器的模型，然后在虛擬的環境下使用減速器傳動原理進行裝配。之后利用ADAMS軟件對動力學進行仿真，再根據實際的運行情況，準確的約束、激勵及載荷減速器，對其進行仿真和修形。最后利用ANSYS軟件分析減速器的固有頻率。

(3)數據加工仿真實驗。現代制造業的核心技術之一就是數據加工技術。而數據加工技術的教學方式是通過使用數控機床實現的，但是購買數控機床需要大量的資金，所以一些學校沒有足夠多的用于教學的數控機床，學生只能在課堂上觀看教師操作，無法親自動手操作數控機床，這樣無法使學生對數據加工技術有一個很好的理解，沒有達到實驗的目的。但是運用虛擬仿真技術中利用CAXA軟件可以建立一個鼠標的數據加工實驗，首先，對鼠標的實體模型進行建立，然后選用加工刀具、加工路線以及定義毛坯，最后是仿真加工的實施和工藝清單及代碼的生成［4］。

3虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中的使用要求

教師在利用模擬仿真技術進行機械工程實驗教學時應注意以下幾點問題:第一，重視學生之間存在的差異。教師在教學過程中要根據學生自身水平的不同，來制定教學目標。對于基礎較差的學生，教師為其制定的教學目標相對低一點，之后對其進行單獨輔導，及時了解他們的學習進度與情況，并及時修改教學目標，使之符合學生的自身水平。第二，要利用現有資源進行立體化教學。教師與教師之間要多交流和溝通，彼此間分享教材、課件以及考試習題等教學資源，使用適合教學方法，彼此間相互學習借鑒，提高自身的教學水平。同時，教師也應該在不斷學習中提升自身的專業素養，學會利用現代的高科技成果進行教學，為學生創造更好的學習環境，從而提高教學質量與水平。第三，為學生構建虛擬仿真實驗平臺。教師應該利用虛擬仿真技術為學生建立起機械制造虛擬仿真教學平臺、機械設計虛擬仿真實驗教學平臺、機械電子網絡化遠程實驗教學平臺以及課外實踐與科技創新虛擬仿真平臺，利用這四個優勢互補、相互依存的實驗教學平臺充分利用虛擬仿真技術在教學中的應用。其中機械類專業的學生要求能夠有很強的操作機械CAD技術的能力，但是培養該能力需要對學生進行機械設計、機械實訓以及數控實訓，然后再通過實習來實逐步實現的。因此，教師可以先提出一個問題后，針對這個問題把整體的方案設計出來，然后按照方案進行實施。同時在實踐教學的過程中要充分利用三維大型CAD軟件，三坐標測量儀等大型硬件設備，這樣可以為學生提供一個更加完備的教學平臺。第四，對學生進行機械設計的基礎實驗，讓學生能夠熟練的運用二維、三維軟件，進而可以對典型零件的計算機繪圖、零部件的設計有一個充分的了解，在虛擬的環境中對零部件的組成以及運動的情況有一個細致的觀察，才能更好的進行機械設計。

4虛擬仿真技術對機械工程實驗教學的意義

虛擬仿真技術的使用對機械工程實驗教學意義重大。在機械工程實驗教學中所需要的實驗設備價格昂貴、占地面積大、對于設備的保養和維護都有很高的要求，因此需要對其進行巨額的資金投入，加大了中職學校的經濟負擔。而使用虛擬仿真技術進行機械工程實驗教學，可以減少對設備資金的投入，避免了設備的損壞維修的情況出現，而且也可以使每一個學生都可以實現親自動手操作實驗，真正將實驗的主動權還給學生，提升學生學習興趣的同時又可以降低教學成本，達到教學目的。同時，利用虛擬仿真技術可以有效的將教材中的理論知識同實際操作聯系起來，讓理論知識不再拘泥于書本，實現理論服務于實踐，強化學生動手能力的同時也讓他們對理論知識有了更深的理解與印象。

5結論

將虛擬仿真技術應用于機械工程實驗教學中，可以增加學生對于實驗的參與程度，解決了實驗教學中設備老化和不足的問題，使實驗教學的方式更加符合現代社會的發展要求，使學生有了更好的實驗設備，從而提高學生的學習質量與水平［5］。

參考文獻

［1］程思寧，耿強，姜文波，占永寧．虛擬仿真技術在電類實驗教學中的應用與實踐［J］．實驗技術與管理，2013(07):94－97．

［2］邸馗，于天彪，陳培媛，等．虛擬現實技術在機械工程實驗教學中的應用［J］．實驗技術與管理，2014(10):10－12．

［3］林少芳．關于虛擬仿真技術在機械工程實驗教學中應用價值分析［J］．湖南工業職業技術學院學報，2014(05):65－66，70．

［4］時培成，陳玉，肖平．虛擬仿真技術在車輛工程實驗教學中的應用［J］．科技信息，2009(13):419，451．

［5］蒙艷玫，唐治宏，董振，等．機械工程虛擬仿真實驗教學體系的研究與實踐［J］．實驗技術與管理，2016(05):109－112．

虛擬仿真技術應用范文第4篇

關鍵詞：虛擬仿真技術；服裝工藝；教學與學習；應用與實踐

尖端計算機技術的高度發展為虛擬仿真技術的發展提供了重要的科學基礎和形成依據。這使得服裝工藝教學產生了新的思路和成果。虛擬仿真技術作為一種媒體交互技術，通過發揮它自身獨有的特點（如交互性強、模擬真實、選擇多樣、使用靈活等），讓服裝工藝教學能夠在虛擬環境中將服裝設計中各個環節的實踐環境和實踐過程以直觀的方式傳達給學生。由此，學生能夠清晰而深刻地發現實物處理中會出現的種種問題和需要注意的各種細節。讓學生達到對專業技能應用性更深刻的理解，便于學生充分掌握教學知識，對所使用的專業技術理解更加完善，以此來高效而深層次地達到服裝工藝教學的目的。本文將從虛擬仿真技術在服裝工藝教學中的特征和其在服裝工藝教學中的應用這兩個方面來展開探索和討論。

1虛擬仿真技術在服裝教學中的應用特點

虛擬仿真技術在應用于服裝教學過程中，通過配置虛擬的實踐環境，調配虛擬的實踐器材，有著降低教學資金投入、簡化教師描述現象、便于學生直觀理解生產流程及掌握專業知識等特點。具體應由如下三個方面來進行考慮和討論：第一，服裝工藝教學最終要為服裝市場服務，因此不能單獨思考，要同時結合與服裝生產企業，以此來確保服裝工藝教學時，為達到其教學目的所需要的實用性和實踐性。第二，服裝工藝的教學不僅要讓學生在實踐過程中明確和掌握對服裝生產過程中出現的問題及其解決方法，更要培養學生的創新意識，所以需要做到將服裝工藝教學與服裝企業產品的模擬生產有機結合。第三，通過仿真虛擬技術來建立完善且合理的教學體系，讓服裝工藝教學的過程被擴充和豐富，同時注重學生的思維和獨立性，達到因材施教。接下來筆者將具體描述虛擬仿真技術在服裝教學中的三個應用特點。

（1）仿真的教學情景。應用虛擬仿真技術，對服裝企業的生產場景進行一個虛擬化的演示，并同時建立出仿真的服裝生產場景，是學生能夠親眼體驗到實踐情景的保證。在這種虛擬的實踐場景中，學生能感受真實生產中的氛圍和環境，并考慮操作步驟和會產生的問題。這種模擬能夠激發學生的動手動腦能力，這便是虛擬仿真技術的第一個特點――教學情景仿真性。

（2）形象的教學方式。虛擬仿真技術的第二個特色是具有教學方式形象性。在應用虛擬仿真技術時，會有一個直觀而立體的影像展示在學生面前，這個虛擬的影像包含了服裝企業的生產技術與生產流程。這種通過眼鏡直接接受的信息，比起傳統的書面或課件傳授，會讓服裝工藝的教學更利于學生接受，加強學生對服裝工藝專業知識技能的理解與掌握。

（3）實用的教學內容。服裝工藝學科作為一門技術性和實踐性都非常強的學科，對學生應用現代技術的能力要求很高。通過虛擬仿真技術構建的仿真實踐平臺，能夠讓學生在虛擬實踐中對其過程和處理有實感的體驗。這無疑在很大程度上降低了學生和教學者展示實踐，進行實踐和理解實踐的硬件難度。因此，虛擬仿真技術在服裝工藝教學中第三個特點便是教學內容使用性。這種特性充分地體現了虛擬仿真技術在服裝工藝教學中的重要意義，它不僅提高了服裝工藝教學的教學質量與效率，更為社會培養了許多現代化的、高質量的生產技術型人才。

2服裝工藝教學中虛擬仿真技術的應用

為了將虛擬仿真技術在服裝工藝教學中的上述三個特點發揮出來，需要創設合理的虛擬仿真平臺來與之配合。其中，又需要劃分成仿真軟件平臺和仿真硬件平臺這兩個子平臺。

（1）虛擬仿真技術在服裝工藝教學軟件平臺上的應用。仿真軟件平臺的創建有助于實現服裝工藝虛擬仿真教學。它在虛擬仿真教學的直觀表現、網絡傳輸、信息交互和數字化表現等方面都起著主導地位。仿真軟件平臺在協作性上的教學形式和教學情景的虛擬表達以及教學內容的仿真傳遞都至關重要，沒有仿真軟件平臺的搭建很難講虛擬仿真技術應用于服裝工藝的教學中。而將服裝企業現代化生產技術作為主要內容，通過建立仿真模型，并創造一個虛擬的仿真環境來表現給服裝工藝教學就是仿真軟件平臺的本質。它在外部配合仿真操作界面搭建了一個虛擬的仿真實踐環境，而在內部則是對生產技術實踐模式進行了一段仿真演示。要構建仿真軟件平臺，首先要對服裝工藝虛擬仿真教學系統軟件有一個明確的理解，在此之上進行設計與開發。當服裝工藝虛擬仿真教學系統軟件完成后，還需要根據課程和教學目的來進行一個服裝工藝虛擬仿真課件的設計與制作。服裝工藝虛擬仿真課件的制作需要將學生的專業實踐作為參考依據，最終通過虛擬仿真技術，實現一個虛擬的服裝企業生產流程，讓學生能夠獲取一個逼真的生產場景，并且實現生產操作的仿真。使學生能夠在服裝工藝教學中處于一個虛擬的教學場所中，身歷其境地以一位企業服裝工作者的身份感受虛擬仿真操作。在虛擬化的工作中完成服裝企業的現代化生產，這時學生可以更加清晰地了解實際生產過程，充分掌握生產知識。

（2）虛擬仿真技術在服裝工藝教學硬件平臺上的應用。當學生對專業技能進行學習研究和實踐時，則需要搭建仿真硬件平臺來為學生構筑一個工作場所，并且配備相應的工具。換言之，仿真硬件平臺是虛擬仿真技術在服裝工藝教學中硬件設施的基礎。而服裝工藝教學應用到虛擬仿真技術時，仿真硬件平臺所提供的場所和工具的完善程度，將承載著服裝工藝教學的質量與效率。仿真硬件平臺的特點有如下兩個：第一，對企業的生產環境進行仿真。第二，對企業的實際生產過程進行虛擬表現。構建一個完善的服裝工藝虛擬仿真硬件平臺，其實踐的設置和實訓室的布置為重點關注的對象。服裝企業現代化生產過程需要的特點，應在設施實踐中充分體現出來。無論是器械還是設備的配比，都可根據服裝企業生產車間的標準來進行相應的配比和模擬。當然，如果條件允許，在仿真硬件平臺中配置一些并沒有被現代服裝企業所廣泛使用的高端先進生產設備也是可以的，這些基礎設施能夠幫助培養學生在服裝工藝上的創新意識。仿真硬件平臺的配置應當盡可能與現代服裝企業相似，為學生創造仿真度高的生產格局，達到一個虛擬實踐需求的實踐氛圍和環境，并通過這種方式來匹配學生在實際的服裝工藝實踐時基本的硬件需求。

虛擬仿真技術應用范文第5篇

關鍵詞：虛擬仿真技術；數控技術專業；數控仿真軟件；中職學校

中圖分類號：G642

1虛擬數控仿真系統

虛擬數控技術是利用計算機來模仿真實的數控設備工作環境和工作過程的一門技術。它以計算機仿真和數控加工技術為基礎，集計算機圖形學、人工智能、網絡技術、多媒體技術和虛擬現實技術為一體，在虛擬的條件下，對數控設備的工作過程和環境進行全面的仿真。目前國內外研究人員在加工過程仿真方面做了許多工作，如美國Maryland大學開發了用于培訓數控操作人員的虛擬數控機床仿真器。同濟大學研制的數控程序微機動畫仿真系統。清華大學CIMS工程研究中心開發的“通用加工過程仿真器”等等，但目前的虛擬系統都屬于幾何仿真的范疇，將刀具與零件視為剛體，不考慮切削參數、切削力及其他物理因素對切削加工的影響，只是對數控程序進行翻譯，產生刀具位置數據，并以此數據驅動機床運動部件和刀架運動，對工件進行虛擬切削，同時檢查是否有干涉和碰撞。未來虛擬數控技術的主要發展方向是向物理仿真發展，包括加工精度分析，切削過程的熱變形，切削力作用下的系統彈性變形、夾緊變形，以及機床的動態和靜態分析等。

2虛擬數控仿真系統在中職數控教學中的應用

2.1傳統數控實訓教學中存在的問題

職業教育以崗位需求和職業能力為本位，突出實踐技能的訓練。目前很多學校都投入購置了數控設備，雖然數控機床的數量增加了很多，但仍不能滿足實訓教學的需要，教學只能“在黑板上開機床，在練習本上編工藝”；學生從理論學習轉入實際操作缺少中間過渡環節，實訓的危險性增加；實訓教師在現場指導多名學生同時操作時，環境嘈雜，且很多學生圍著一臺機床，教學效果不好；數控機床結構復雜緊湊，學生在學習過程中觀察了解機床的工作狀態和工作原理及機床的機構時，觀察角度受到限制等等。基于這些在實訓教學中存在的問題，我們利用計算機虛擬現實技術，對數控機床的工作過程和環境進行全面的仿真,開發了《虛擬數控機床仿真實訓與考核系統》。

2.2利用虛擬仿真技術實現的數控加工仿真教學系統

《虛擬數控機床仿真實訓與考核系統》總體上設計了三個部分，即學習幫助、仿真實訓和仿真考核。

學習幫助部分是入門學習的資源庫,包括了自動操作、手動操作和學生難以掌握的對刀操作的過程。軟件的核心部分是采用虛擬現實技術實現的仿真實訓與考核部分，對機床、工件和刀具進行了三維實體造型，通過實體間的布爾運算來實現整個數控加工過程的仿真，系統采用OPEN GL作為圖形開發引擎，使動態仿真過程變得流暢，實現了機床操作全過程仿真和加工運行的全環境仿真。學生根據圖紙確定加工工藝、編制好程序后，就可以在平臺上輸入程序，完成對刀及零件加工的全部工作。

圖2虛擬數控仿真系統

軟件針對中職學生的特點，注重過程性，強調細節，增加了安全性訓練和工藝性訓練功能。比如背吃刀量是根據機床、工件和刀具的剛度決定的，當加工不同的材料時，其取值是不同的，學生往往給出很大的背吃刀量，而這在實際的機床上加工時，是非常危險的，我們的軟件中充分考慮了這一點，教師可以根據加工需要來設置背吃刀量，當學生給出的數值過大時，系統就會提示，并停止運行，讓學生養成正確的加工習慣。

考核平臺，可利用試題生成工具生成試題，通過考試服務界面導入到系統，還可以導入報名表、進行成績處理等。系統通過網絡能夠對實操的全過程進行考核，對編程中出現的語法錯誤和操作運行時發生的碰撞進行檢測并扣分，考試結束后學生可查詢什么地方出現了錯誤以及扣掉了多少分。

軟件通過三個平臺的設置，學生在訓練的過程中發現的問題，可以在學習平臺上找到答案，之后還可以通過考試系統檢驗自己學習的效果，使學生能夠自主學習、獨立操作和自我測評。

3基于《虛擬數控機床仿真實訓與考核系統》課堂教學模式實驗

為了檢驗基于《虛擬數控機床仿真實訓與考核系統》的教學模式對數控技術專業教學的應用效果，選取了《數控設備與編程》，這一中職數控技術專業的主干課程。該課程在內容相同的情況下，采用《虛擬數控機床仿真實訓與考核系統》后，在沈陽市裝備制造工程學校的教學課時數從原來的160學時減少為120學時。我們選取開設同樣課程、學生總體水平相同的兩個班級作為實驗研究對象，實驗班為09數控1班，對照班為09數控3班，兩個班均為38人，其中實驗班采用基于《虛擬數控機床仿真實訓與考核系統》的課堂教學模式，對照班采用傳統教學模式。

通過一學年教學實踐，《數控設備與編程》課程對照班與實驗班教學情況如表1所示：

表1數控教學情況對比分析表

班級 09數控3班38人（對照班） 09數控1班38人（實驗班）

理論教學學時 54 54

實驗教學學時 16 6

實訓教學學時 3周 2周

總教學學時 160 120

教學組織形式 傳統的集體授課 基于數控仿真軟件的小班小組教學

教學模式 理論課 教師講解，并運用有相關示意圖演示，學生聽、記。 基于虛擬仿真軟件的數控課課堂模式

實驗課 采用先在黑板上理論講解，再動手操作。 小組探究，仿真展示、驗證，動手操作。

實訓課 采用教師指導，學生操作練習。 教師布置項目，學生自主探究、仿真驗證、操作練習。

實驗班和對照班數控專業技能考試后測對比分析如表2所示：

表2控制班與實驗班數控專業后測情況對比分析表

09數控3班38人

（對照班） 09數控1班38人

（實驗班）

數控編程正確率 61％（23人） 79％（30人）

操作撞刀 17人次 5人次

工件合格率 53％（20人） 76％（29人）

4結語

《虛擬數控機床仿真實訓與考核系統》在數控教學實踐中起到了很好的助學和助教的作用，受到老師和學生的歡迎。系統彌補了實訓設備的不足，節約了大量的實訓材料的投入；仿真系統作為學生從理論學習轉入實際操作過程的中間過渡環節，降低了實訓的危險性；仿真軟件通過三維建模，可以放大、縮小、隨意旋轉查看機床，直觀、清晰，有良好的助教功能，改善了教學效果；學習平臺的設立有助于引導學生自主學習，激發學生的學習興趣。比如一個學生，學完數控車床的操作后，對仿真操作產生了濃厚的興趣，自己學習了數控銑床的相關知識，編程加工出了自己的名字；對于數控操作中的難點，采用信息技術進行“虛擬現實”的仿真教學，不僅可提高操作學習的安全性，也很容易讓技能操作符合規范；仿真系統擴展了課堂容量，提高了教學質量。信息化教學資源的應用打破了傳統以教師為“中心”或“標準”的“說教”式教學模式，換之以師生互動、共同探究的“引導式”教學模式，師生之間變得平等。相互尊重的氛圍，極大地調動了學生的學習興趣，提高了課堂教學質量。

數控仿真軟件將課堂教學的知識點和實踐教學的實訓點整合在一起，改變了傳統教學模式，讓學生在做中學、在學中做，使我們的數控教學取得了事半功倍的效果。

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