一种模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台的制作方法

本发明涉及虚拟仿真教学技术领域，具体为一种模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台。

背景技术：

虚拟样机又称为机械系统动态仿真技术，是基于产品的计算机仿真模型的数字化设计方法，虚拟装配技术即为虚拟样机在整机装配的典型应用，是可视化、仿真、决策理论、装配和制造开发等技术的综合。利用虚拟装配，用户可使用各类交互设备对产品进行装配操作，系统提供碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能，从而实现产品可装配性验证、分析和规划产品装配序列以及装配操作培训等。现在产品的制造正在向着自动化、数字化的方向发展，虚拟装配是发展的必然趋势。

在模具教学过程中，往往需要学生们进行大量的实际模具装配训练，然而，随着教学技术的快速发展，以及模具专业教学需求的不断提高，现有的实物模型拆装实验的不足之处也变得日益突出，主要表现在教学成本高、教具种类有限且难以更新、实验内容与教学功能存在约束、教学管理难度高等局限性。因此，需要一种模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台来解决上述问题。

技术实现要素：

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台，能够通过虚拟模具的仿真拆装和交互式操作为学生提供了良好的模具装配学习环境，实现模具拆装实训教学，有效解决了模具实物教具的局限，激发了学生的对模具装配的学习兴趣，同时方便实验教学；此外还可通过平台模具运动仿真动画演示模具工作原理与装配过程，使学生能够对其相关理论知识有更深的理解。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台，包括多功能教学板块，所述多功能教学功能板块用于让使用者结合理论知识观察和控制三维场景中虚拟模具部件的移动，实现交互式教学效果；所述多功能教学板块包括模具结构观察工具板块、模具仿真演示控制板块和模具拆装实训操作板块；

所述模具结构观察工具板块，用于针对模具结构认知的教学，按照模具类型不同分类，认知模具的组成零部件，以及索引相关模具理论知识，模具结构观察工具所提供的功能包括观察辅助工具(如零部件隐藏/显示，观察视角的平移、旋转、缩放等)。模具相关知识与标准件知识的索引查看和不同显示模式的切换(如真实效果外观、多彩效果外观等)；

所述模具仿真演示控制板块，用于为受训者提供指导，使用户能够直观观察模具的工作原理和模具的拆装步骤，从而熟练掌握模具的拆装操作，通过提供仿真演示控制工具，可以实现对仿真演示过程的控制，从而方便观察学习；

所述模具拆装实训操作板块，用于用户通过鼠标选取要操作的模具零部件，实现模具的虚拟拆卸、装配实训操作，系统可以提供拆装引导，辅助用户对模具拆装的学习；此外，结合系统参数配置，可在拆装过程中附加拆装工具的选用练习，提高拆装的实训难度。

进一步，所述的多功能教学板块系统连有用户数据库，每个用户可以根所需选择相应的功能板块，用户通过模具结构观察工具板块可以加强对模具结构的认知与相关理论的理解，再通过模具仿真演示控制板块来仿真演示模具的动态工作原理，使用户能够直观观察模具工作过程，之后通过模具拆装实训操作板块使用户实现对模具的虚拟拆装，实现模具虚拟拆装交互式教学效果。

优选的，所述的多功能教学板块连接有拆装实训成绩考核功能板块，所述拆装实训成绩考核功能板块包含拆装实训智能考核功能，在开始拆装实训前，需要用户输入考生的姓名和学号，作为记录考核结果的依据。通过功能需求分析，确定智能考核功能需要实现对模具拆装操作过程进行评价，并实现量化打分，科学记录、输出学生的操作成绩。智能考核功能能够智能判定用户实训操作情况，智能考核功能是对用户拆装过程的每个操作步骤进行记录，并判断用户的操作正确性以及工具的选用情况。

更优选的，所述的多功能教学板块连接有系统参数配置，所述系统参数配置主要针对拆装实训考核、操作工具考察等功能实现自定义设置，以便在拆装实训过程中可以自主选择是否进入考核，是否考察辅助工具知识，是否记录考核过程，错误操作允许重复机会次数等。此外，系统还需提供帮助服务，用户可以通过查看“帮助”文档，了解各部分功能介绍及教学系统的使用方法。

优选的，所述的模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台的设计与开发基于virtools软件。

优选的，所述的模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台选用ugnx软件对模具部件进行建模，选用3d-max软件，对模具零件、标准件等外观、动画进行处理、制作。

本发明的有益效果主要表现在：用户可通过模具结构观察工具板块加强对模具结构的认知与相关理论的理解，通过模具仿真演示控制板块使用户可直观地观察模具工作过程，通过模具拆装实训操作板块使用户实现对模具的虚拟拆装，通过虚拟模具的仿真拆装和交互式操作为用户提供了良好的模具装配学习环境，实现模具拆装实训教学，有效解决了模具实物教具的局限，同时方便实验教学，通过智能考核功能实现对模具拆装操作过程进行评价，并实现量化打分，科学记录、输出用户的操作成绩，从而使用户的学习情况得到反馈，该发明不需投入实物练习材料，利用虚拟仿真达到模具教学目的。

附图说明

图1是本发明提出的一种模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台的内容规划系统框图。

图2是本发明提出的一种模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台的功能实现系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台，包括多功能教学板块，所述多功能教学功能板块用于让使用者结合理论知识观察和控制三维场景中虚拟模具部件的移动，实现交互式教学效果，所述多功能教学板块包括模具结构观察工具板块、模具仿真演示控制板块和模具拆装实训操作板块；

所述模具结构观察工具板块用于针对模具结构认知的教学，按照模具类型不同分类，认知模具的组成零部件，以及索引相关模具理论知识。模具结构观察工具所提供的功能包括：观察辅助工具(如零部件隐藏/显示，观察视角的平移、旋转、缩放等)；模具相关知识与标准件知识的索引查看；不同显示模式的切换(如真实效果外观、多彩效果外观等)。

所述模具仿真演示控制板块用于为受训者提供相关指导，使用户能够直观观察模具的工作原理和模具的拆装步骤，从而熟练掌握模具的拆装操作，通过提供仿真演示控制工具，可以实现对仿真演示过程的控制，从而方便观察学习。

所述模具拆装实训操作板块用于用户通过鼠标选取要操作的模具零部件，实现模具的虚拟拆卸、装配实训操作，系统可以提供拆装引导，辅助用户对模具拆装的学习；此外，结合系统参数配置，可在拆装过程中附加拆装工具的选用练习，提高拆装的实训难度。

所述的多功能教学板块系统连有用户数据库，每个用户可以根所需选择相应的功能板块，用户通过模具结构观察工具板块可以加强对模具结构的认知与相关理论的理解，再通过模具仿真演示控制板块来仿真演示模具的动态工作原理，使用户能够直观观察模具工作过程，之后通过模具拆装实训操作板块使用户实现对模具的虚拟拆装，实现模具虚拟拆装交互式教学效果。

所述的多功能教学板块连接有拆装实训成绩考核功能板块，所述拆装实训成绩考核功能板块包含拆装实训智能考核功能，在开始拆装实训前，需要用户输入考生的姓名和学号，作为记录考核结果的依据。通过功能需求分析，确定智能考核功能需要实现对模具拆装操作过程进行评价，并实现量化打分，科学记录、输出学生的操作成绩。智能考核功能能够智能判定用户实训操作情况，智能考核功能是对用户拆装过程的每个操作步骤进行记录，并判断用户的操作正确性以及工具的选用情况。

所述的多功能教学板块连接有系统参数配置，所述系统参数配置主要针对拆装实训考核、操作工具考察等功能实现自定义设置，以便在拆装实训过程中可以自主选择是否进入考核，是否考察辅助工具知识，是否记录考核过程，错误操作允许重复机会次数等。此外，系统还需提供帮助服务，用户可以通过查看“帮助”文档，了解各部分功能介绍及教学系统的使用方法。

所述的模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台的设计与开发基于virtools软件。

所述的模具虚拟拆装实训工厂交互式教学平台选用ugnx软件对模具部件进行建模，选用3d-max软件，对模具零件、标准件等外观、动画进行处理、制作。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利保护范围并不限于上述实施方式，在任何熟悉本领域的技术人员所具备的知识范围内，根据本发明在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化，都应涵盖在本发明的保护范围内。

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