学院虚拟仿真课程资源建设项目需求

学院虚拟仿真课程资源建设项目需求一、内容及数量序号产品名称数量单位备注1电气控制实训软件1项23D打印设备虚仿软件1项3机械制作技术1项4数字化拆装1项5智能制造技术实训/新技术应用综合实践VR实训软件1项二、内容及服务要求（一）电气控制实训软件基于YL-566C智能制造实训设备电气元件的适用环境、型号规格、使用规范，结合电气控制的功能需求与设计原则，通过电气元件的选择、电气控制电路的搭建，实现基本的电气控制功能，熟练掌握电气元件的选择方法与使用规范；1.YL-566C教学模块在教学单元中，学生首先进行电气控制系统器件的自主学习，此模块需要对显示器单元、搬运单元、机器人单元装夹单元、机床单元、传送带5个单元进行建模；学生可以查看器件的3D模型，可随意旋转、缩放、拖动、复原、标签等；2.566C装配单元的拆卸和组装实训模块该模块将装配单元的机械部分按照正确的顺序进行拆卸，并且可将拆卸的零件按照正确的结构进行组装，组装过程中有提示信息，方便学生操作练习；安装步骤如下：首先进行机械手组件的装配；将与底板接触的型材放置在底板的连接螺纹之上，使用“L”型的连接件和连接螺栓，固定装配站的型材支撑架；依次安装装配回转台组件、小工件料仓组件、小工件供料组件、装配机械手组件；安装各传感器；3.566C设备操作实训模块本模块为实训模块；主要目的为熟悉教学常用的YL-566C智能制造实训设备，该设备由安装在实训台上的显示器单元、搬运单元、机器人单元装夹单元、机床单元、传送带5个单元组成；用户可在设备所在车间场景通过固定的次序完成实训步骤，步骤包括启动和关闭机器、控制面板操作、各个设备之间的联接操作等，软件通过UI提示以及模型高亮闪烁引导用户完成流程操作；实训步骤如下：打开总开关；打开设备电源（电脑开机、PLC开机、机械手开机）；打开数控车床电源；对机器人运动进行编程：机器人点到点（PTP)运动；选定新创建的程序文件，将TCP回位至默认原点；将TCP移向应被示教为目标点的位置；将光标置于其后应添加运动指令的那一行中；选择菜单序列指令>运动>PTP；在联机表格中输入参数；用指令OK存储指令；TCP的当前位置被作为目标示教；选择运行方式T1，执行该程序，观察TCP点到点的运动轨迹是否为曲线；操作过程中请注意安全，操作完成后将所有设备和工具复原至原状态；机器人直线（LIN）运动编程选定新创建的程序文件，将TCP回位至默认原点；将TCP移向应被示教为目标点的位置；将光标置于其后应添加运动指令的那一行中；选择菜单序列指令>运动>LIN；在联机表格中输入参数；将TCP移向下一位置，确认辅助点；将TCP移向下一位置，确认终点；用指令OK存储指令；选择运行方式T1，执行该程序，观察TCP点到点的运动轨迹是否为圆弧；操作过程中请注意安全，操作完成后将所有设备和工具复原至原状态；机器人圆弧运动编程；选定新创建的程序文件，将TCP回位至默认原点；将TCP移向起始点的位置；将光标置于其后应添加运动指令的那一行中；选择菜单序列指令>运动>CIRC；在联机表格中输入参数；用指令OK存储指令；TCP的当前位置被作为目标示教；选择运行方式T1，执行该程序，观察TCP点到点的运动轨迹；操作过程中请注意安全，操作完成后将所有设备和工具复原至原状态；立体库物料平移操作；示教器开机后点击按钮“新”进行新建程序文件；点击空白处输入文件名称；文件名输入后点击确定成功创建新的程序文件；（文件名必须以英文字母开头）选中程序文件后，点击打开，进入程序编辑界面；进入程序编辑界面后，手指点击，将光标移至需要的位置；点击指令，插入点运动指令；插入点运动指令后，点击“指令OK”；点击指令，插入直线运动命令；插入直线运动指令后，点击“指令OK”；点击指令，插入脉冲命令；插入脉冲指令后，将数值改为101，夹紧卡爪，然后点击“指令OK”；在脉冲前后加入wait指令，起延时作用；插入脉冲指令，将数值改为102，起松开卡爪作用，然后点击ok确认；PLC与机械臂通讯；电脑导入编译好的代码；（4）通用交互模块完成实训流程所需的其他功能，并分为实训和考核两种模式；（5）符合虚拟仿真实训软件的技术规范：1）场景要求：采用虚拟现实技术构建三维虚拟环境，包括：室内、外环境、仪器、设备、工具等；场景和场景中的设备都参考真实装置进行设计，设备、布局等需要与真实装置具有一致性；场景中也要按照真实场景设置危险标识、警示牌等；所有场区提供场景自由到达与快速到达功能；2）要求采用先进的3D仿真技术，逼真表现动画、场景和设备模型、人物模型等；3）要求软件交互流畅、稳定，教学内容正确且有依据，操作和动画内容都符合规范；4）要求在实训过程中，在必要的或者适宜的位置出现UI提示，提示方式要求设计美观、适宜；（6）软件技术需求：本项目具有一定的扩展性与兼容性；1）软件要求平均运行帧率>50；2）软件要求采用次世代PBR制作流程，材质要求具备金属度图、法线、Ao等属性，点光源数量不超过4盏，方向光不超过1盏，以达到更好的视觉效果；3）软件要求支持真实动态阴影，抗锯齿，良好的光照表现等；4）软件要求支持主流的后期处理效果，比如bloomS、LUT、ToneMapping等；5）软件要求提供工程源码；6）软件要求支持跨平台部署，支持桌面式虚拟现实一体机、PC、web等；7）软件要求灵活易拓展，可快速适配第三方SDK，方便学校后期自行拓展开发；8）软件提供售后支持和维护；（二）3D打印设备虚仿软件1.软件概述随着工业4.0的推进，3D打印技术作为新技术新工艺新材料典型制造技术在制造业、医疗、教育等领域的应用日益广泛，3D打印虚拟仿真课程的建设显得尤为必要；它不仅能够帮助学生和专业人士在安全的虚拟环境中掌握3D打印的理论知识和操作技能，还能降低实际操作中的成本、台套数和风险，提高教学和培训的效率；3D打印虚拟仿真课程资源通过虚拟现实技术，可以提供逼真的3D打印设备，让学生在虚拟环境中进行实践，从而加深对3D打印技术的理解和掌握以及典型机械机构的认知；软件主要包含了两种3D打印设备的认知、拆解、组装、操作等，用户可以在此进行反复学习和实训；2.软件参数（1）软件模块软件包括：认知、实训、拆装、考核四个模块；其中认知模块包含：熔融沉积3D打印设备、光固化3D打印设备两台设备的结构介绍；实训模块包括上述两台设备的操作实训；拆装模块包括上述两台设备的拆卸、组装实训；考核模块包括上述两台设备的操作考核和理论知识题库考核；（2）模型展示①软件可以通过爆炸形式展示“熔融沉积3D打印设备”的所有零部件结构，通过6dof设备可以旋转、缩放、拖拽模型整体及其爆炸后的零部件；软件可以通过平面来剖切该设备的整体结构，可以从任意角度进行平面剖切，可以查看剖切面；软件可以展示零部件结构的标签和分组；分组示例如下：上下料器：电机、丝杆、主动轮、从动轮和霍尔开关、磁性霍尔开关里程轮、基于霍尔开关的编码器、盖板和螺丝等；②软件可以通过爆炸形式展示“光固化3D打印设备”的单元结构、名称和功能描述；通过6dof设备可以旋转、缩放、拖拽模型整体和爆炸后的单元结构；（3）模型动画 软件可在实训模块展现上述两台设备的整体运动动画；模型动画参考实际工作动画还原制作，逼真表现实际工作状态，用户可以在3D场景内观看模型动画；（4）实训模块 此模块是虚拟仿真场景下的实训操作，具体包括上述两台设备的打印任务实训；用户来到虚拟的空间，领取设备操作工具、穿戴防护安全设备，通过自由漫游来到设备面前，对设备进行安全操作，包括：开机、功能介绍、数字资源导入、上料、打印、后处理等，最终完成打印任务；实训过程中用户需要选择正确的工具，对设备进行正确的操作，实训过程中有UI提示和物品高亮提示；设备在操作过程中搭配播放运行动画、操作面板和显示屏出现对应的变化，模拟真实的实训过程；熔融沉积3D打印设备的打印任务：打印准备：安装转盘线圈；释放开关，并将料头沿绕线的方向从下方插入上下料口；以此步骤安装多个料盘；安装、检查打印板；数字资源导入：将数字资源保存到打印机的SD卡上；开始打印：点击首页的“打印文件”，访问SD卡的内置文件；选择要打印的模型；勾选启用AMS，推荐启用热床调平与动态流量校准；配置耗材颜色；设置切片参数，点击打印；打印完成及拆卸步骤，取下打印板，用合适的工具去除打印支撑；=5\*GB3⑤设备联网及视频监控等设置；光固化3D打印设备的打印任务：准备工作‌：确保工作环境通风良好，尽量避免呼吸挥发性物质；检查打印机的所有部件是否完好无损，特别是光固化装置是否正常工作；载入适当的3D打印模型文件，可以使用计算机辅助设计软件生成或下载现成的3D模型文件；设备检查：料槽安装是否稳固，打印平台安装是否稳固，初始调零；准备打印材料‌：根据打印机的要求，选择适合的树脂材料，并确保其质量符合要求；将树脂材料倒入打印机的材料槽中，注意不要过量倒入或溢出（刻度线）；打印设置‌：打开打印机的控制软件或界面，选择合适的打印参数，如打印层厚、打印速度、固化时间等；为了获得更好的打印效果，可以根据需要添加支撑物，以提供额外的支柱结构以防止打印过程中的变形；开始打印‌：点击“开始打印”按钮，打印机将开始自动化的打印过程；在打印过程中，注意观察打印的进展情况，确保打印机正常运行；避免干扰光固化装置的工作，避免暴露于紫外线光线中‌；打印完成‌：当打印完成后，打印机会发出提示音或显示完成信息；打开打印机的安全门，将打印好的物体取出；检查打印物体的质量和尺寸是否符合要求，可以进行必要的修整和后处理工作‌；打印后处理‌：取下打印零件，恢复打印平台，对打印零件进行固化处理‌；（5）拆装模块1）熔融沉积3D打印设备的拆装：在拆装界面可以查看设备的所有零部件模型的功能归类模块化分组（例如运动模块、打印模块、附属模块等）和每个零部件的名称，并以文本方式描述他们之间的装配关系用以提示用户；操作过程中用户可以选择复原组装状态到初始状态；用户通过选择对应的工具组装、拆卸设备，组装过程配以文字UI提示，并给对应的工具和零部件高亮提示；当用户拆解到核心、精密或脆弱部分时，需提醒注意事项；主要步骤包括：安装底座、Y轴步进电机、Z轴步进电机和张紧轮、电源模块；组装X轴内部结构和挤出机：步进电机、摄像头、配重铁块、五通、张力传感器（三个霍尔开关：缠绕检测、切刀检测和进料检测）、主板、挤压机、磁铁、加热器、测温器、喷头、涡流传感器；安装主机X轴；组装外置供料系统内部结构：组装四个射频识别线圈，关上盖板，拧上螺丝等；安装外置供料系统；组装上下料器内部结构：组装电机、丝杆、主动轮、从动轮和霍尔开关、磁性霍尔开关里程轮、基于霍尔开关的编码器、盖板和螺丝；安装上下料器；安装线圈耗材等；2）光固化3D打印设备的拆装：在拆装界面可以查看设备的单元模块的模型和名称，并以文本方式描述他们之间的装配关系用以提示用户；操作过程中用户可以选择复原组装状态到初始状态；用户通过选择对应的工具组装、拆卸设备，过程配以文字UI提示，并给对应的工具和零部件高亮提示；当用户拆解到核心、精密或脆弱部分时，需提醒注意事项；主要组装的模块包括：点击光源模块选项卡；选择光源透镜；选择左侧连接板，用螺钉固定光源透镜；安装右侧连接板；选择小基准平台；组装好的光源透镜和托架反扣安装在小基准平台上，用螺钉固定；安装托架，用螺钉固定；安装打印平台，用螺钉固定；将模组翻转，安装在基准平台上；（6）考核模块 此模块主要针对两个设备实训的任务操作进行考核，并包含理论题库，可以进行题库考核；操作考核：用户在无UI、无高亮提示的前提下，在虚拟场景内对设备进行操作，完成打印任务；任务进行时，软件会记录任务过程中的错误步骤，每个步骤有固定得分，如果操作错误则将该步骤的分值扣除；如果某个步骤无法完成而不能进入下一步，用户可以查看提示，此时也将该步骤的分值扣除；最后显示总得分和扣分详情；题库考核：此考核为选择题限时考核，在倒计时归零前完成选择题考核；选择题来自软件内置的题库，随机抽取固定数目的考题；（7）需符合虚拟仿真实训软件的技术规范①场景采用虚拟现实技术构建三维虚拟设备、工具等；本软件采用简化场景，但场景中的设备都参考真实装置进行设计和布局；②采用先进的3D仿真技术，逼真表现动画和设备模型等；③软件交互流畅、稳定，教学内容正确且有依据，操作和动画内容都符合规范；④在实训过程中，在必要的或者适宜的位置出现UI提示，提示方式要求设计美观、适宜；（三）机械制作技术软件包括认知模块、工艺模块、机床夹具设计三大模块，其中认知模块主要包括:CA6140卧式车床的主要机构、车床相关附件、相关车刀以及常见加工工艺类型；工艺模块主要包括轴类零件的加工工艺、套筒类零件的加工工艺、轮盘类零件的加工工艺、叉架类零件的加工工艺四大工艺的实训操作；认知模块车削加工工艺卧式车床的主要机构此模块以卧式车床设备为主，展示可以旋转缩放拖拽的高精度仿真模型，模型参照实物还原制作，具体包括主轴箱的主要机构、溜板箱的主要机构；可以展示零部件标签以及动画展示工作原理；车床附件以三维建模的形式展示常见车床附件，包括：三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘、顶尖、鸡心夹头、中心架和跟刀架；模型可以360°旋转、拉近、拉远、放大、缩小观看，并配有相关零部件文本介绍；车刀及其选用以三维建模的形式展现零部件，包括车刀的类型、焊接式车刀、机夹式车刀、可转位车刀；每个模型均可放大、缩小、任意角度旋转查看；车外圆、车圆锥面、车螺纹以动画的形式展示车外圆、车圆锥面、车螺纹的工作原理，通过对该模块的学习达到教学目的；工艺模块该模块包括轴类零件的加工工艺、套筒类零件的加工工艺、轮盘类零件的加工工艺、叉架类零件的加工工艺四大模块；轴类零件的加工工艺：此模块对轴类零部件进行分析加工，通过UI文字提示引导用户操作，展示工艺过程的流程；包括：零件图样工艺分析、毛坯选择、机床选择、工艺分析、基准的选择、加工工艺路线设计等；套筒类零件的加工工艺：此模块对套筒类零件进行实训加工操作，包括3个常见套筒类零部件的加工实训流程，用户通过工艺分析，毛坯选择等流程，并展示工艺加工过程动画；实训过程通过UI弹窗的形式，对部分操作步骤、参数或者其他注意事项等知识点进行强化练习，从而达到巩固知识点的目的；套筒类零部件加工工序1：包括零件图样工艺分析、毛坯选择、机床选择、工艺分析、基准的选择、加工工艺路线设计等；套筒类零部件加工工序2：包括零件图样工艺分析、毛坯选择、机床选择、工艺分析、基准的选择、加工工艺路线设计等；套筒类零部件加工工序3：包括零件图样工艺分析、毛坯选择、机床选择、工艺分析、基准的选择、加工工艺路线设计等；轮盘类零件的加工工艺：此模块对齿轮零件加工工序进行实训操作，通过UI文字提示引导用户操作，展示工艺过程的流程，流程包括零件图样工艺分析、毛坯选择、机床选择、工艺分析、基准的选择、加工工艺路线设计等；叉架类零件的加工工艺：此模块对拨叉轴零件加工工序进行实训操作，通过UI文字提示引导用户操作，展示工艺过程的流程；具体流程如下：零件图样工艺分析；毛坯选择；机床选择；工艺分析；基准的选择；加工工艺路线设计；装夹方案及夹具选择；拨叉零件加工顺序及加工路线；填写数控加工工艺卡；其中工序4的工步分析；其中工序7的工步分析；机床夹具设计此模块包括车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、夹紧机构四部分内容，具体内容包括：车床夹具展示弯板式车床夹具的工作原理动画；钻床夹具展示的主要类型包括：卧轴式带分度装置的回转钻模的拆分动画、斜轴式钻模的组装和原理动画、专门托架的翻转钻模的组装和原理动画、钻孔夹具的组装和原理动画、钻模板可卸的盖式钻模的组装和原理动画；铣床夹具展示的主要类型包括：直线进给式铣床夹具的组装和原理动画、圆周进给式铣床夹具的组装和原理动画、靠模进给式铣床夹具的组装和原理动画；夹紧机构模块主要展示螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、斜楔夹紧机构、定心夹紧机构、联动夹紧机构相关的原理动画以及文本介绍，具体内容包括：螺旋夹紧机构：快速螺旋夹紧机构1；快速螺旋夹紧机构2；快速螺旋夹紧机构3；浮动螺旋压板夹紧；螺旋楔块杠杆组合夹紧；自调螺旋压板夹紧；偏心夹紧机构偏心轮楔块夹紧；圆偏心夹紧机构；圆偏心夹紧；斜楔夹紧机构斜楔夹紧1；斜楔夹紧2；斜楔夹紧3；定心夹紧机构斜楔-滑块定心夹紧机构；旋转斜面定心夹紧机构；左右螺旋虎钳式定心夹紧机构；联动夹紧机构二力互垂直单件联动夹紧1；二力互垂直单件联动夹紧2；平行多件联动夹紧；适配Web平台内容教学认知模块web展示三爪自定心卡盘；四爪单动卡盘；花盘；顶尖；鸡心夹头；中心架和跟刀架；轴类零件的加工工艺：此模块对轴类零部件进行分析加工，通过UI文字提示引导用户操作，展示工艺过程的流程；包括：零件图样工艺分析、毛坯选择、机床选择、工艺分析、基准的选择、加工工艺路线设计等；叉架类零件的加工工艺：零件图样工艺分析；毛坯选择；机床选择；工艺分析；基准的选择；加工工艺路线设计；装夹方案及夹具选择；拨叉零件加工顺序及加工路线；填写数控加工工艺卡；其中工序4的工步分析；其中工序7的工步分析；偏心夹紧机构偏心轮楔块夹紧；圆偏心夹紧机构；圆偏心夹紧；适配Web平台技术参数应用场景适配web端，灯光烘焙,模型LOD；web端帧率优化；对接学校平台；确保在不同浏览器上的兼容性，包括但不限于Chrome、Firefox、Safari、Edge等；（四）数字化拆装功能要求：拆装动画；各零部件功能属性文字介绍；基本作业功能动画演示（例如：无人机飞行姿态控制、冲床冲裁动画、柱塞泵工作过程动画等）；四旋翼无人机的拆装以及组装该模块包含四旋翼无人机拆装和组装两部分内容，展示拆装以及组装实训操作流程，过程中通过模型高亮以及UI提示引导用户操作；软件展示三维模型四旋翼无人机的整体结构，按照步骤对无人机进行拆装以及组装实训操作，结构零部件包括：电机、机架、控制单元、电调、螺旋桨、机臂、电池等（包括但不限于以上零件）；软件具备一键拆装和一键组装功能；一键拆装：无人机组装实训完成后可通过动画的形式一键完成模型爆炸拆装；一键组装：无人机拆装实训完成后可通过动画的形式一键完成模型组装；柱塞泵的拆装和组装：该模块展示柱塞泵拆装和组装两部分的实训操作流程，过程中通过模型高亮以及UI提示引导用户操作；软件具备一键拆装和一键组装功能；一键拆装：柱塞泵组装实训完成后可通过动画的形式一键完成模型爆炸拆装；一键组装：柱塞泵拆装实训完成后可通过动画的形式一键完成模型组装；软件展示三维模型柱塞泵的整体结构，按照步骤对柱塞泵进行拆装以及组装实训操作，操作流程包括（包括但不限于以下零件）：安装泵壳与前泵体；安装螺钉；安装配油盘；安装缸体；安装回程盘支撑部分；安装弹珠；安装回程盘；安装活塞杆；安装斜盘；安装螺钉等；假肢的拆装和组装：该模块展示假肢拆装和组装两部分的实训操作流程，过程中通过模型高亮以及UI提示引导用户操作；软件具备一键拆装和一键组装功能；一键拆装：假肢组装实训完成后可通过动画的形式一键完成模型爆炸拆装；一键组装：假肢拆装实训完成后可通过动画的形式一键完成模型组装；软件展示三维模型假肢的整体结构，按照步骤对假肢进行拆装以及组装实训操作，操作流程包括（包括但不限于以下零件）：安装连接管；安装关节；安装连接头；安装接受腔等；小型牛头刨床的拆装和组装：该模块展示小型牛头刨床拆装和组装两部分的实训操作流程，过程中通过模型高亮以及UI提示引导用户操作；软件具备一键拆装和一键组装功能；一键拆装：小型牛头刨床组装实训完成后可通过动画的形式一键完成模型爆炸拆装；一键组装：小型牛头刨床拆装实训完成后可通过动画的形式一键完成模型组装；软件展示三维模型小型牛头刨床的整体结构，按照步骤对小型牛头刨床进行拆装以及组装实训操作，操作流程包括（包括但不限于以下零件）：安装底座；安装床身；安装滑枕；安装刀架；安装横梁；安装工作台等；小型冲床的拆装和组装：该模块展示小型冲床拆装和组装两部分的实训操作流程，过