虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床教學培訓系統(tǒng)解決方案
虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床教學培訓系統(tǒng)解決方案
本方案由搜維爾VR實驗室推出。虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床培訓系統(tǒng)應用于數(shù)控培訓，是數(shù)控培訓技術(shù)發(fā)展的一個飛躍，它營造了“自主學習”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學”的學習方式代之為學習者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識、技能的新型學習方式。
利用虛擬數(shù)控機床培訓系統(tǒng)建立起來的各種虛擬機床拆裝實訓平臺等其“設備”與“部件”多是虛擬的，并可根據(jù)需要隨時生成新的設備。且教學內(nèi)容可以不斷更新，使實踐訓練及時跟上技術(shù)的發(fā)展。從多方面證明了虛擬操作擁有傳統(tǒng)實驗室難以比擬的優(yōu)勢。
虛擬數(shù)控機床培訓系統(tǒng)采用C++、PHP、Javascript等主流語言程序開發(fā)，最后全部通過打包加密后再利用編譯程序進行系統(tǒng)優(yōu)化，這樣大大加快了系統(tǒng)整體運行速度。在建模方面系統(tǒng)采取的是市場主流的 ISA 為建模工具，其支持的數(shù)據(jù)庫為：大型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，如：SQL Server, Oracel，MySQL等。本系統(tǒng)在運行過程中學員操作的3D動畫的動作是通過TCP/IP 協(xié)議發(fā)送給服務器端程序的，而該系統(tǒng)中的 TCP/IP 協(xié)議采取的是UDP 用戶數(shù)據(jù)包模式，這樣就保證了數(shù)據(jù)不會輕易的丟失與延遲。
方案核心：
本套虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床培訓系統(tǒng)的3D模型數(shù)據(jù)量小，運行速度快，并且采用基于網(wǎng)絡的虛擬現(xiàn)實智能動畫技術(shù)，能實現(xiàn)虛擬數(shù)控機床智能互動拆裝及虛擬實驗操作。系統(tǒng)采用3D智能動畫技術(shù)能夠智能判斷用戶在3D場景中的任何操作，并做出實時智能反應。
一、模塊內(nèi)容
1、數(shù)控機床：如需查看更多請點擊>>
2、數(shù)控系統(tǒng)：包括FANUC系統(tǒng)、如需查看更多請點擊>>。
二、實訓模塊
1、設備拆裝：如需查看更多請點擊>>
2、接線連接：如需查看更多請點擊>>
3、虛擬實驗：如需查看更多請點擊>>
4、考核模塊：如需查看更多請點擊>>
方案特色：
1、身臨其境的真實體驗感
建立機床模型，可以通過計算機模擬出各個角度看到的機床視覺效果。動態(tài)的機床部件組裝過程(包括組裝過程中需要的工具)，每個需要的畫面上用提示性的文字向客戶展示，讓學員能很好地了解機床的構(gòu)造、安裝。利用VR技術(shù)設計的逼真的三維虛擬環(huán)境，使學生置身于幾虛擬的3D學習環(huán)境當中，體驗真機實訓不可能觀察到的各部件結(jié)構(gòu)及重要部件獨立的工作原理。
2、交互性
系統(tǒng)充分利用VR技術(shù)的互動性，設計了符合人們自然交互習慣的互動操作模式。系統(tǒng)還包含用于共享信息的人機交互界面，激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的動手操作能力。
3、多人在線學習，突破區(qū)域界限
系統(tǒng)支持多人同時在線學習，學員可不受時間、地點限制的隨時上機操作學習，與傳統(tǒng)實體操作機床相比，既節(jié)約了培訓時間，提高了學習效率，又降低了對設備的耗損。
在虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床培訓系統(tǒng)開發(fā)的前期，需要采用3D掃描儀（三維掃描器）對機床、各種工具、產(chǎn)品部件建立數(shù)字模型，之后利用虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)平臺對所建立的數(shù)字模型進行加工，并設計出可實現(xiàn)交互功能的軟件平臺，最后結(jié)合各種3D交互設備及三維立體顯示環(huán)境，搭建出具備沉浸感、交互性的虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床培訓系統(tǒng)。在此我們對系統(tǒng)開發(fā)中的主要部分即3D建模、虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)平臺、3D交互設備、三維立體顯示環(huán)境進行簡單介紹。
一、3D建模
3D建模通俗來講就是利用三維制作軟硬件通過虛擬三維空間構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型，3D掃描儀的誕生為3D建模帶來新的方法和手段。如需查看更多請點擊>>
1、3D掃描儀
3D掃描儀(3D scanner) 是一種科學儀器，用來偵測并分析現(xiàn)實世界中物體或環(huán)境的形狀（幾何構(gòu)造）與外觀數(shù)據(jù)（如顏色、表面反照率等性質(zhì)）。搜集到的數(shù)據(jù)常被用來進行三維重建計算，在虛擬世界中創(chuàng)建實際物體的數(shù)字模型。這些模型具有相當廣泛的用途，舉凡工業(yè)設計、瑕疵檢測、逆向工程、機器人導引、地貌測量、醫(yī)學信息、生物信息、刑事鑒定、數(shù)字文物典藏、電影制片、游戲創(chuàng)作素材等等都可見其應用。
推薦產(chǎn)品：Polhemus FastScan 雙攝像頭3D激光掃描儀、NDI VicraSCAN 3D激光掃描儀、Creaform Handyscan VIUscan 彩色3D激光掃描儀、3D Camega PCP-300手持式三維掃描器。
2、3D建模軟件
3D建模通俗來講就是通過三維制作軟件通過虛擬三維空間構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型。3D建模大概可分為:NURBS和多邊形網(wǎng)格。 NURBS對要求精細、彈性與復雜的模型有較好的應用，適合量化生產(chǎn)用途 。多邊形網(wǎng)格建模是靠拉面方式，適合做效果圖與復雜場景動畫.綜合說來各有長處。
推薦產(chǎn)品：Geomagic FreeForm Modeling Plus、3Ds MAX、Maya。
二、虛擬現(xiàn)實軟件平臺
通過虛擬現(xiàn)實軟件平臺，整套虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床培訓系統(tǒng)的各個硬件才可以發(fā)揮其獨有功能，保證了系統(tǒng)的正常運行，虛擬現(xiàn)實軟件平臺是通過虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)平臺設計的，其中的各種功能可根據(jù)自己的需求自行設計、添加。
推薦產(chǎn)品：Virtools? 5.0--3D 可視化編程開發(fā)平臺、Unity3D PRO 虛擬現(xiàn)實、跨平臺應用程序開發(fā)引擎、TechViz Virtual Workbench。
三、3D交互設備
采用3D交互設備，可以實現(xiàn)操作人員與虛擬環(huán)境實時交互，可以對虛擬環(huán)境中的各種物體進行各種設定好的操作，常用的3D交互設備有位置追蹤器、數(shù)據(jù)手套、力反饋設備、3D鼠標等。下面分別介紹。
1、位置追蹤器
位置追蹤器又稱位置跟蹤器，是指作用于空間跟蹤與定位的裝置，一般與其他VR設備結(jié)合使用，如：數(shù)據(jù)頭盔、立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等，使參與者在空間上能夠自由移動、旋轉(zhuǎn)。如需查看更多請點擊>>
推薦品牌：Polhemus 電磁式無線追蹤系統(tǒng)、Xsens慣性位置追蹤器、Ascension電磁式位置追蹤器。
數(shù)據(jù)手套是虛擬仿真中最常用的交互工具。數(shù)據(jù)手套設有彎曲傳感器，彎曲傳感器。如需查看更多請點擊>>
推薦品牌：Cyberglove數(shù)據(jù)手套、DGTech數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)手套、5DT數(shù)據(jù)手套。
3、力反饋設備
所謂力反饋（Force Feedback），本來是應用于軍事上的一種虛擬現(xiàn)實技術(shù)，如需查看更多請點擊>>
推薦品牌：HAPTION力反饋設備、Sensable力反饋設備。
4、3D鼠標
3D鼠標具備多自由度的傳感器，多個導航設置鍵等可實現(xiàn)對虛擬立體空間內(nèi)的虛擬物體的操作。
推薦產(chǎn)品：3D Connexion SpaceMouse 專業(yè)版、3DConnexion SpacePilot PRO、3DConnexion 探索者 SpaceExplorer serial、3DConnexion SpacePilot宇航者、3DConnexion 魔幻手 SpaceNavigator
四、三維立體顯示環(huán)境
三維立體顯示環(huán)境有多通道立體顯示系統(tǒng)、桌面型立體顯示系統(tǒng)、頭戴式立體顯示系統(tǒng)三種類型，不同類型使用于不同領(lǐng)域，用戶可根據(jù)實際需求自行選擇，下面分別介紹。
1、多通道立體顯示系統(tǒng)
多通道立體顯示系統(tǒng)是指采用多組被動式或主動式立體投影機，結(jié)合邊緣融合技術(shù)，將影像投射在大型環(huán)形、弧形、平板型投影幕或者CAVE上，提供大尺寸、高清晰度極具沖擊力的沉浸式立體顯示環(huán)境。
推薦：多通道環(huán)幕投影、多通道平板投影、沉浸式CAVE系統(tǒng)
2、桌面型立體顯示系統(tǒng)
桌面型立體顯示系統(tǒng)即3D立體顯示器，3D立體顯示領(lǐng)域包含多種實現(xiàn)方式，比如：全息技術(shù)、投影技術(shù)、眼鏡式技術(shù)以及無需眼鏡立體顯示技術(shù)（裸眼立體顯示技術(shù)）等。目前具備市場化潛力的是眼鏡式立體顯示技術(shù)如需查看更多請點擊>>。
推薦品牌：Exceptional3D裸眼立體顯示器、Visumotion裸眼立體顯示器、Alioscopy裸眼立體顯示器；Miracube偏振立體顯示器、VRLOGIC偏振立體顯示器。
3、頭戴式立體顯示系統(tǒng)
頭戴式立體顯示系統(tǒng)（又叫數(shù)字頭盔、數(shù)據(jù)頭盔、立體頭盔等）是虛擬現(xiàn)實應用中的3DVR圖形顯示與觀察設備，可單獨與如需查看更多請點擊>>。
頭戴式立體顯示系統(tǒng)的光學技術(shù)設計和制造技術(shù)日趨完善，不僅作為個人應用顯示器，它還是緊湊型大屏幕投影系統(tǒng)設計的基礎，可將小型LCD顯示器件的影像透過光學系統(tǒng)做成全像大屏幕。除了在現(xiàn)代先進軍事電子技術(shù)中得到普遍應用成為單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)的必備裝備外，還拓展到民用電子技術(shù)中，虛擬現(xiàn)實電子技術(shù)系統(tǒng)首先應用了頭戴式立體顯示系統(tǒng)。
推薦品牌：Virtual Research頭戴式立體顯示器、5DT頭戴式立體顯示器、eMagin頭戴式立體顯示器
應用領(lǐng)域：
適用于高校、數(shù)控機床研究所、數(shù)控機床生產(chǎn)廠家、數(shù)控機床培訓等。
相關(guān)案例：
搜維爾推薦方案一：
名稱：基于雙通道立體展示系統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床教學培訓系統(tǒng)解決方案。
參考雙通道主動式立體投影系統(tǒng)組成的立體交互系統(tǒng)，配備工程投影機具備高流明高分辨率，搭配專業(yè)金屬弧幕，系統(tǒng)具備多人觀看、沉浸感強，滿足虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床多方面的教學培訓應用等。
系統(tǒng)優(yōu)點：硬件的選用滿足虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床進行模擬培訓與交互等，配有虛擬現(xiàn)實軟件和交互系統(tǒng)，軟件含有二次開放功能，三維制作軟件可以很好的與推薦的硬件進行匹配應用等。
搜維爾推薦方案二：
名稱：基于立體顯示器的虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床教學培訓系統(tǒng)解決方案。
系統(tǒng)優(yōu)點：不同的使用領(lǐng)域會用到動作捕捉，力反饋系統(tǒng)，三維場景與建模軟件系統(tǒng)，軟硬件的搭配可以使我們更好的實現(xiàn)人機交互效果。
搜維爾推薦方案三：
名稱：基于頭戴顯示器的虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床教學培訓系統(tǒng)解決方案。
使用頭戴顯示器作為顯示端具備移動靈活的特點，適合單人進行操作訓練，虛擬場景漫游，人機交互等，對不同應用領(lǐng)域的交互系統(tǒng)做前期的效果體驗。
系統(tǒng)優(yōu)點：硬件設備很好的與3D虛擬現(xiàn)實軟件做結(jié)合應用，軟件也具備可二次開放的能力，方面進行設備擴充與虛擬場景做結(jié)合使用等。
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