机械制图三维虚拟模型库的开发和应用.pdfVIP

机械制图三维虚拟模型库的开发与应用 北华航天工业学院 成凤文 王永泉 摘 要 利用计算机虚拟现实技术，将图学课程教学过程中需要使用的立体模型动态表现 库特点、开发技术、应用效果进行介绍。 关键词 机械制图；三维虚拟模型库；SolidWorks 虚拟现实(VR技术)，也称灵境技术或人工环境。作为一项尖端科技，虚拟现实集成了计算 ‘机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的必威体育精装版发展 成果，是一种由计算机生成的高技术模拟系统。虚拟现实的最大特点是：用户可以用自然方式与 虚拟环境进行交互操作，改变了过去人类除了亲身经历，就只能间接了解环境的模式，从而有效 地扩展了认知手段和领域。根据有关资料介绍，VR技术在教育和培训领域的应用才刚刚开始， 其应用方式之一为学生通过VR技术学习解剖或探索星系，尤其是那些与健康和安全有关的培 训项目。纽约一家公司利用虚拟现实技术要求受训者步行穿过虚拟工厂，并了解公害状况。学 生们可以通过虚拟世界学习到他们想学的知识，如化学专业的学生不必冒着爆炸的危险可以做 虚拟试验；天文学专业的学生可以在虚拟星系中遨游；成人可以在虚拟环境下安全“试用”新设 备。可见，虚拟现实技术已经使众多领域发生着革命性的改变。 机械制图是一门传统学科，是机械类专业的重要专业基础课，在教学过程中需要大量使用实 物模型，以增强学生的感性认识。实物模型在帮助学生建立空间概念方面，发挥着积极的辅助作 用。但随着高校扩招，教学班容量不断增大，学时的不断减少，传统的实物模型，已经不能满足现 代教学的需要。应用计算机软件结合多媒体技术建立基于三维CAD技术的虚拟模型，可以完全 克服传统实物模型的缺点，实现在虚拟环境下浏览数量众多、结构复杂的三维模型，帮助学生达 到学习目的。近年来，我校逐步建立了多个多媒体教室，公共机房配备了先进的计算机，校园网 建设步伐加快，师生可以在学校的任何计算机上进入校园网，利用网络进行学习，这些有利的因 素为机械制图虚拟模型库的开发与使用创造了硬件条件，使用三维虚拟模型，已成为当前图学课 程进行教学活动的重要手段。 一、机械制图虚拟模型库的教学优势 1．取代传统的实物模型 传统的实物教学模型更新换代的速度慢、体积小、不能修改，多年不变的教学模型已不能满 58 第一部分 工程图学类 足教学和科技时代不断进步的需要。另一方面，随着招生人数’的增加，班容量加大，以往的木质 或金属模型体积小，不能被后排学生看到，并且，模型数量有限，势必影响学习效果。而应用三维 CAD技术创建的机械制图虚拟模型，可以利用光盘存储数量众多的模型，在使用中可以完全取 代实物模型，从而消除了实物模型因体积和重量造成的携带不便等缺点。利用先进的三维CAD 技术创建的计算机模型不仅精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富，还能将复杂形体的外形与内 腔、相贯体中相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的装配关系充分地展示出来，加上动画效果， 使课堂教学更加清晰、生动、形象，可以化难点内容为较容易理解的知识，提高教学效果。利用计 算机软件还可以方便地进行教学模型修改与编辑，这不仅能够及时补充符合新教学内容的模型， 还可以针对不同的教学对象、教学要求调整现有的模型，充分满足了教学中对模型种类及数量的 需要，达到提高教学质量的目的。 2．作为学生自学的助学型课件 当代的高等教育，更强调培养学生的学习能力、创新能力、分析和解决问题的能力。因此，工 程图学教育要及时转变观念，改变教学方法，注重教学方法的多样性，积极提倡和鼓励学生自主 学习。我们开发的虚拟模型库，提供有大量的组合体、零件、装配体等二、三维图样及动画，可以 帮助学生理解学习中的难点，对提高学生的表达能力、读图能力、空间想象能力很有帮助，同时， 充分体现了以学生为主体的教学观念，学生可以根据自己的学习方式和学习能力，进行自主 学习。 ’ 机械制图虚拟模型库可以载入网络，不受时空限制在网上进行传输。当学生在课后练习中 遇到困难，可以通过校园网进入模型库，在库中找到所需要的模型，进行仔细观察，增强对实物的 感性认识，辅助完成课后练习。另外，计算机模型库中收集了大量典型零、部件的三维模型与二 维工程图样，学生可以通过与自己所绘图形对比，来检验自己的读图能力和对机件的表达能