虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床教學培訓(xùn)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(xùn)系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控培訓(xùn),，是數(shù)控培訓(xùn)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(xùn)系統(tǒng)建立起來的各種虛擬機床拆裝實訓(xùn)平臺等其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的,，并可根據(jù)需要隨時生成新的設(shè)備,。且教學內(nèi)容可以不斷更新，使實踐訓(xùn)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(xùn)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(wù)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(xùn)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(luò)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(yīng),。

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(xùn)模塊

1,、設(shè)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(shè)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(xùn)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(shè)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(xùn)時間，提高了學習效率,，又降低了對設(shè)備的耗損,。

系統(tǒng)集成：

在虛擬現(xiàn)實數(shù)控機床培訓(xùn)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(shè)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(shè)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(xùn)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(shè)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(shè)計、瑕疵檢測,、逆向工程,、機器人導(dǎo)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(yīng)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(fù)雜的模型有較好的應(yīng)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(fù)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(xùn)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(shè)計的,，其中的各種功能可根據(jù)自己的需求自行設(shè)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(yīng)用程序開發(fā)引擎,、TechViz Virtual Workbench,。

三、3D交互設(shè)備

采用3D交互設(shè)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(shè)定好的操作，常用的3D交互設(shè)備有位置追蹤器,、數(shù)據(jù)手套,、力反饋設(shè)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(shè)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,。

2,、數(shù)據(jù)手套

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(shè)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(shè)備

所謂力反饋（Force Feedback）,，本來是應(yīng)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(shè)備,、Sensable力反饋設(shè)備,。

4、3D鼠標

3D鼠標具備多自由度的傳感器,，多個導(dǎo)航設(shè)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(yīng)用中的3DVR圖形顯示與觀察設(shè)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(shè)計和制造技術(shù)日趨完善,，不僅作為個人應(yīng)用顯示器,，它還是緊湊型大屏幕投影系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xùn)等,。

相關(guān)案例：

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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(xùn)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(xùn)應(yīng)用等,。

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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(xùn)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(yīng)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(xùn)系統(tǒng)解決方案。

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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(xùn)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(xùn)練,，虛擬場景漫游,，人機交互等，對不同應(yīng)用領(lǐng)域的交互系統(tǒng)做前期的效果體驗,。

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系統(tǒng)優(yōu)點：硬件設(shè)備很好的與3D虛擬現(xiàn)實軟件做結(jié)合應(yīng)用,，軟件也具備可二次開放的能力，方面進行設(shè)備擴充與虛擬場景做結(jié)合使用等,。