M1模具虚拟拆装培训系统.doc

模具实训教学一体化建设领航者模具虚拟拆装教学培训系统一、 系统介绍 【系统简介】创壹虚拟模具培训（M1）系统是国内首创最先进的的虚拟模具教学系统，是以培养模具优秀人才为目的而研发的模具培训操作平台。该系统基于“创壹Web3D虚拟现实平台” 运行的网络虚拟实验3D环境，采用虚拟现实的三维仿真技术配合模具教学大纲，将注塑模、冲压模、挤压模、吹塑模等三十四种模具，向学生进行全方位地展示。具有逼真3D互动虚拟实验、3D动画演示与相关原理文字自动同步显示、3D模具模型或其部件模型任意方向旋转及视点变换的功能。能够实现大量并行用户快速下载及构建渲染动态3D场景，确保用户与3D场景互动的即时性，所有部件都可360 度全方位观看，具有直观立体，真实互动的效果。系统充分采用三维技术与文字教学相结合，不仅对整个模具机构进行解析，还可对具体部件进行安装与拆卸。同时用户还可以动手进行虚拟仿真操作，了解每个细节，了解模具工作原理，为模具教学带来了革新。创壹虚拟模具培训（M1）系统帮助学生解决了从二维图中去想象三维模型的难题，可以直接看到模具三维模型，并且可以任意互动，老师上课不再将沉重的模具搬来搬去，不再为文字和图片讲解模具三维结构而苦恼，真正实现互动教学。【系统特点】1.身临其境的真实体验感建立模具模型，可以通过计算机模拟出各个角度看到的各种模具视觉效果。动态的模具部件组装过程（包括组装过程中需要的工具），每个需要的画面上用提示性的文字向客户展示，让学员能很好地了解模具的构造、安装。利用VR技术设计的逼真的三维虚拟环境，使学生置身于虚拟的3D学习环境当中，体验真机实训不可能观察到的各部件结构及重要部件独立的工作原理。2.交互性系统充分利用VR技术的可互动性，设计了符合人们自然交互习惯的互动操作模式。系统还包含用于共享信息的人机交互界面，激发学生的学习兴趣，提高学生的动手操作能力。3.多人在线学习，突破区域界限系统支持多人同时在线学习，学员可不受时间、地点限制的随时上机操作学习，与传统实体操作相比，既节约了培训时间，提高了学习效率，又降低了对设备的耗损。4.支持远程应用及管理 创壹虚拟模具培训系统采取服务器端与用户端的模式。用户端（学生/教师）通过账号密码进行登陆，通过访问服务器，进行模型数据的传输。而整个系统的管理，是通过系统唯一管理员进行管理的，该管理员在系统里既可管理学生又可以管理教师，同时整个系统的架构内容都受管理员支配，使得该系统更具有灵活性和方便性。5.可扩展的教学模块创壹虚拟模具培训系统以多系统多模块相结合的模式，利用创壹自主开发的虚拟平台，结合先进的虚拟现实技术，同时以C/S应用模式为主、B/S应用模式为辅，使得整个系统具有可扩展性。可以随时增加模具培训系统的虚拟拓展模块，使系统紧随市场模具技术最新发展需求。6.节省培训费用，提高培训效率模具设备属于昂贵的实训设备，且易损耗，给模具教学单位带来了很大的设备资金压力，创壹软件为解决这一难题，设计开发了“创壹虚拟模具培训系统”。在该系统学员便可全方位掌握各类模具的工作原理、各部件拆装、装配工艺等完善的教学应用，从而提高对各类模具的熟悉度和认知度，以虚拟环境取代真实模型的实训学习并获得超过真实模型实训的学习效果。 二、 系统结构“创壹虚拟模具培训系统”是一套针对高校、职业院校或教育培训机构开发的快捷、可扩展性3D仿真模具教学平台，系统采用B/S架构，整合Web3D仿真、Com组件、PHP动态网页、AJAX轻量交互等最新技术，基于Apache+MySQL高性价比解决方案。在现在高等教育，逐步向信息化、互动性教学转型的过程中，“创壹虚拟模具培训系统”已包括以下数据安全与快速响应技术，通过可视化Web3DEditor三维仿真建模软件，让高校摆脱其它专业领域技术应用与整合的束缚，专注于自身优势教学内容改进与扩充，以能快速的构建自己精品课程、仿真互动课程整合平台，提高新教学内容的使用率及教学方式转型，突破传统教学模式的地域限制和时间限制，又不失传统的教学方式身临其境的效果。(1) 3D模型数据量小运行速度快(百K数量级)(2) 实现128位随机加密。(3) 动态3D场景传送(4) 动态场景渲染(5) 分布式3D数据缓存，平衡客户机、服务器负荷(6) 能够实现大量并行用户快速下载(7) 构建渲染动态3D场景确保用户与3D场景互动的即时性(8) 快速安装与部署1. 系统总架构图DBWeb Web server 3D VR ServerAdministratorCommunityUsersCommunityUsersWeb Web server 3D VR ServerAdministratorCommunityUsers CommunityUsersArena2. 系统角色与功能系统根据使用者身份，共分为教师、学生、教务、管理员4个角色，依据角色，分配不同的功能模块，以完成系统的管理、教学任务的流程开展（试卷出题、试卷答题、试卷审核、试卷分析;作业布置、作业答题、作业批复、作业分析），同时提供编辑工具扩展模块，以对3D仿真教学内容进行扩展或个性化调整。具体教学内容上，系统以类似于书本目录的形式进行导航索引。编辑工具教师学生教务管理员1) 教师教师登录后界面，分教学模式和管理模式两种使用方式。教学模式下，内容同于学生界面下看到的教学内容，以方便教师能够快速预览，教学资料修改后，学生端看看到的内容，及时做出验证调整。教学模式管理模式下主要功能有个人信息修改、密码修改；同步和编辑所带科目的教学、实践与考核3D教学内容;在空间管理中，可以上传自己的私人相册、私人日记，上传图片、声音、模型等实验编辑素材；在试卷管理中可以编辑各科目的试题、各科目各班级的试卷编辑与试卷审核（交叉审阅）；在课程管理中，可以上传PPT、PDF等相关课程学习公共资料（后台设置是否对其它班级公开），进行3D课程课件编辑，对学生的作业成绩审阅，回答与查看学生的FAQ、公告发布，以上功能模块，依教师权限动态产生。管理模式2) 学生学生登录后界面，主要功能有个人信息修改、密码修改，在“我的班级”，可以查看班级成员信息、班级留言、个人纸条；“我的空间”中可以上传个人相册与日记；“我的课程”中可以查看下载相关科目的课程资料、进行3D实验的相关教学、练习与考核，在线完成作业，查看相关科目的FAQ问答、在线考试。在考试排定时间内，学生登录后自动进入在线考试答题页面，直到考试时间结束，才能登录到学习使用界面。学生对模具的学习3) 教务主要功能包括：学院、专业、班级间组织划分，各学院教师、学生档案管理，教学中的科目划分，教师与班级指派，系统模板管理，系统初始内容编辑与管理，在线考试（包含理论和3D仿真操作）安排。模式划分4) 管理员主要功能包括：学生与教师账号信息管理与停用；教师与学生公告权限分配；相关功能模块是否开放设置；课程资料是否公开设置。管理员界面5) Web3DEditor扩展模板，教师可以使用3D编辑工具，新增实验项目或编辑原有实验项目；同时在，教师的“模型库”模块中，如果此功能，也是借助编辑工具进行3D模型编辑教师在同步教务的初始教学内容后，可以使用编辑工具对模型外观、动画、动画描述进行修改，并保存为自己的个性化教学内容。编辑界面3. 运行环境要求软件要求：客户端：WindowXP、Window2003、Vista、Window7Internet Explorer 7.0以上服务器：Window2003、window2008、window2008 RC2Internet Explorer 7.0以上客户端硬件要求：CPU: 2G 以上内存: 1G 以上显卡：支持 DirectX 9.0c独立显卡（GeForce8400性能以上）硬盘：80G4功能模块内容【功能模块】1、）教学模块模具介绍系统里包含了注塑模具系列（22套）和冲压模具系列（12套）共三十四套模具，让学员全面了解各种模具的结构及工作原理。典型结构和机构包含了注塑模具的浇注系统、顶出系统、冷却系统三大系统及冲压模具的卸料机构、冲裁机构，把实物操作中看不到的内部结构及工作原理生动的展现出来，让学员完整了解模具的具体形成过程。模具零件系统内包含了成型零件、导向零件、模胚零件、标准件四大类型的模具零件，可让学员逐一查看各个零件的名称、结构及应用。加工工艺系统包括：型腔及型芯工艺分析、型腔工艺卡、型芯工艺卡，可让学员分析型腔和型芯零件图，认识加工工艺路线以及加工工艺过程中所必须注意的相关细节。装配工艺系统包含了型腔与固定板的装配、型芯与固定板的装配、过盈合零件的装配、推杆的装配与修整等组件的装配，系统地展示了装配工艺的知识，并且系统内提供了典型结构的装配，为学员展示了前模滑块机构的装配。 冷却系统2、）实训模块模具实训系统包含了模具的自动拆装、手动拆装，让学员在看完演示后自己探索安装和拆卸的过程，考核学员的真实技能，大大提高学员的实际动手能力，为学员到真实操作中打下坚实的基础。系统还提供了模具的结构原理演示，360的效果图，让使用者清晰的了解模具结构；还有模具的成型演示：成型的过程演示，令人更加印象深刻。演 示系统提供模具成型演示与模具冲压演示，逼真的三维模型，动态形式展示，让学员完整了解模具成型、模具冲压的过程。模具拆卸3、) 考核、后台及空间管理考 核理论考核：教师可以灵活的编辑填空、单选、多选、判断、问答等试题，全面了解学生的学习情况。拆卸安装考核：可以上传不同的模具模型、工具等，设置考核试卷，了解学生的实际动手能力。后台管理组织管理：设置学校院系、班级等信息，对教学组织结构进行管理。人员管理：添加、修改、删除教师、学生等信息，还可以添加、修改、删除各类模具课程的安排，大大方便教学管理。题库管理：教师可以设置包括模具知识点、填空题、单选题、多选题、判断题、问答题等，教师可根据需要任意设置试卷，可实现“无纸化”考试，还可以设置操作性的题目，考核学生动手能力。教学管理：科目的管理、课程管理、实验管理、教学模板管理、练习模板的管理等，让教师轻松教学。公告管理：可以发布和管理内部教学公告，发挥网络信息优势。空间管理班级成员的管理：班级成员数量，类别的管理。个人纸条：强大的个人信息交流功能，让学生互动交流。图片管理：可以管理图片资料，丰富教学内容。日志管理：强大的日志功能可以让教师和学生更加轻松记事。 考核管理 后台管理【系统框架】（架构图）三、技术参数、性能指标、功能指标（一）创壹虚拟数控机床培训系统采用C+、PHP、Javascript等主流语言程序开发，最后全部通过打包加密后再利用编译程序进行系统优化，这样大大加快了系统整体运行速度。支持的数据库为：大型的关系型数据库，如：SQL Server, Oracel，MySQL等。本系统在运行过程中学员操作的3D动画的动作是通过TCP/IP 协议发送给服务器端程序的，而该系统中的 TCP/IP 协议采取的是UDP 用户数据包模式，这样就保证了数据不会轻易的丢失与延迟。 （二）性能指标与功能指标：1.性能指标：(1) 3D模具模型及智能控制动画，实现智能虚拟互动随意拆卸与装配, 并能自动判断拆装操作的正确性；(2) 3D模型数据量小运行速度快(一套模具包括所有零部件在内的逼真3D模型数据量小于1MB。)(3) 系统基于“Web3D虚拟现实平台”运行的网络虚拟实验3D环境，所有模具结构根据模具厂的实体模具教具制作各种模具及其部件。达到软件操作和教具实训操作同步吻合。(4) 3D模具模型或其部件模型任意方向旋转及视点切换，所有部件都可360度全方位观看，具有直观立体，真实互动的效果。(5) 系统中用户不仅可以动手对模具进行虚拟装配仿真操作，了解模具每个零件细节，熟悉模具装配原理，还可以使学生了解模具成型过程。(6) 在虚拟模具培训系统中实现128位随机加密。(7) 动态3D场景传送(8) 动态场景渲染(9) 分布式3D数据库自动分区平衡各数据库负荷技术(10) 能够实现大量并行用户快速下载(11) 构建渲染动态3D场景确保用户与3D场景互动的即时性2. 功能指标：(1) 以3D实时互动形式实现的教学模块包括注塑模具（二十二种结构）、冲压模具（十二种模具结构）。(2) 每种模具都有实际模具厂家提供的产品分析、2D总装配图识图和绘图、模具零件加工工艺、装配工艺、模具成型工艺、注塑缺陷及故障分析等教学内容。(3) 以3D互动形式展示模每一种模具的典型结构和机构解析等。并提供所有模具零件的3D单独展示，为老师呈现了完整的模具理论课件和实训课件。(4) 能够以3D动画逼真展示产品成型过程、顶出系统原理与过程、以及冷却系统的设计原理及冷却水流动的路径。(5) 教学模块中的三十四套模具实例，学生可在3D虚拟互动场景中进行模具装配训练（包括拆装工具的选择）。学生可通过手动和自动拆装来充分的掌握模具结构知识。(6) 教师可编辑题库及考卷（包括理论题与实训题），在加载了考卷后，对应学员的考核模块就会出现考试内容，并可实时记录保存，自动评分。(7) 系统提供3D模型编辑工具，让老师不仅可以对系统中的模具模型、原理动画及文字进行任意编辑，同时老师还可以通过3D编辑器任意制作添加新的模具模型及原理动画。制作个性化的教学内容。(8) 提供帐号管理：管理员帐号的设置， 教师帐号