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虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术,它融合了计算机技术、计算机图形学、传感技术、多媒体技术等多个信息技术分支。由于虚拟现实技术改变了人与计算机之间枯燥、生硬和被动的现状,由此对传统的多媒体教学产生了重大的影响,使多媒体教学从二维平面变成三维立体交互,并能构建一个虚拟的、境界逼真的教学环境。
数控机床是工厂实现自动化加工的基础,是机电类专业学生必须掌握的专业基础知识。随着我国工业的不断发展,数控机床的使用越来越普遍,数控机床更新换代速度加快,各种新技术新结构数控机床不断问世,加上数控机床尤其是加工中心的价格昂贵,导致在教学中无法使学生及时了解最新型的数控机床。在计算机上虚拟出各种数控机床及加工运动过程,凭借虚拟现实技术直观、自然的人机交互,使学生掌握数控机床的结构和运动过程,为解决传统数控技术教学与培训提供了新思路与新方法。将虚拟现实技术应用到数控技术教学上,不仅能提高教学质量,节省有限的教学经费,还能提高学生的学习兴趣和学习效率,达到事半功倍的效果,因此本课题的研究具有一定实际意义。
本文对数控机床及刀库换刀教学演示系统的实现进行了较深入的研究。主要工作如下:
(1)简要介绍了虚拟现实技术的概念、特点、类型,虚拟现实技术在教育教学领域的实现意义,为基于虚拟现实开发教学演示系统奠定基础。
(2)根据生产实际确定了五种典型的刀库自动换刀数控机床,并对其自动换刀过程进行了完整分析。
(3)基于Pro/E自顶向下的整体设计思路,制定了本课题的整体设计与装配规划,完成数控机床及刀库自动换刀装置的整体建模。
(4)研究了EON Studio技术,并与其它虚拟现实三维开发技术进行了比较,提出了数控机床及刀库换刀教学演示系统的总体框架,对开发过程进行了论述。
(5)完成了五台数控机床及刀库换刀教学演示系统,达到了课题研究的目的,并准备将课题成果应用于数控技术等相关的教学与培训中。