基于OpenGL和VisualC++的交互式虚拟实验系统的研究

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在机电传动控制的教学过程中,实验是一个很重要的环节,但传统的实验设备由于会受到费用、体积、维护等各种因素的限制使其难以完全发挥实验教学的功能。而虚拟实验技术是目前快速发展的一种新型实验技术,由于其相对于传统实验的巨大优势,目前已经在教学领域得到了广泛的应用。本文以机电传动控制课程虚拟实验作为开发对象,重点研究了其中两个典型实验,在Visual C++平台上利用OpenGL技术建立了真实可控的三维模型,还开发了一套软PLC系统,并将二者结合起来形成了完整的虚拟实验系统。同时还实现了虚拟实验系统的网络化,建立了网上虚拟实验室。首先,利用OpenGL技术并结合外部建模工具快速的实现了虚拟三维模型的建模,并利用OpenGL的拾取机制实现了与用户之间良好的交互,并最终完成了虚拟拆装系统;同时还分析了模型运动的特点,在OpenGL中实现了对模型的虚拟运动控制,并利用面向对象技术对模型数据进行了封装,对外提供了统一的控制接口。其次,开发了一套软PLC系统,该系统在PC机上很好的模拟了硬PLC的基本功能,可以进行PLC程序的编辑,并实现了对程序的解释运行,建立了PLC运行系统;在此基础上,利用该软PLC系统和模型的控制接口实现了PLC对仿真模型的控制,并最终完成了PLC对机械手的控制虚拟实验。最后,研究并实现了将虚拟实验系统发布到网上的方法,利用向ActiveX控件中引入单文档框架的方式将虚拟实验编译为ActiveX控件版本,随后分析了ActiveX控件在web中的运行模型,并将虚拟实验系统成功的嵌入了网上虚拟实验支撑平台,建立了完整的网上虚拟实验室。经过在网上虚拟实验支撑平台上的反复测试,目前该虚拟实验系统运行状况良好,达到了课题的预期目标。
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