數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字化仿真；卓越計(jì)劃；機(jī)械原理；創(chuàng)新能力

作者簡(jiǎn)介：李杰（1979-），男，河北石家莊人，石家莊鐵道大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，講師；范曉珂（1972-），女，河北石家莊人，石家莊鐵道大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，副教授。（河北 石家莊 050043）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）05-0083-02

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱(chēng)“卓越計(jì)劃”）是高等院校貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的一項(xiàng)重大改革項(xiàng)目，其目的在于培養(yǎng)造就一大批具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為國(guó)家工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略服務(wù)。該項(xiàng)目的實(shí)施將促進(jìn)高等教育面向社會(huì)需求培養(yǎng)人才，對(duì)全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用。[1]2011年，石家莊鐵道大學(xué)被教育部批準(zhǔn)成為第二批133所“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”培養(yǎng)高校之一?！皺C(jī)械原理”課程作為機(jī)械工程類(lèi)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是石家莊鐵道大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)、“茅以升”試驗(yàn)班和“卓越”班的必修課程，占有重要的地位。由于學(xué)生人數(shù)的增加和新課程的開(kāi)設(shè)，“機(jī)械原理”計(jì)劃學(xué)時(shí)不斷被壓縮，而教學(xué)內(nèi)容卻不斷補(bǔ)充，傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難滿(mǎn)足“卓越計(jì)劃”的要求，很難培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。[2]因此，利用數(shù)字化仿真技術(shù)改善“機(jī)械原理”以往傳統(tǒng)的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生成為具有工程思維的實(shí)用型與創(chuàng)新型人才，適應(yīng)“卓越計(jì)劃”的發(fā)展具有重要的意義。

一、課程教學(xué)內(nèi)容與安排

“機(jī)械原理”的課程內(nèi)容主要有：機(jī)械的結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和力分析、機(jī)械的效率、自鎖與平衡、各種常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)等內(nèi)容，共64學(xué)時(shí)，講授54課時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)，“機(jī)械原理”課程設(shè)計(jì)1周。講授的內(nèi)容中，主要重點(diǎn)介紹機(jī)械的結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和力分析、機(jī)械的效率、自鎖與平衡、常用機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)，其中包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、輪系和其他的常用機(jī)構(gòu)等；[3]機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)內(nèi)容結(jié)合課程設(shè)計(jì)時(shí)完成；實(shí)驗(yàn)安排主要針對(duì)一些機(jī)構(gòu)的驗(yàn)證、設(shè)計(jì)與綜合，旨在提高學(xué)生的動(dòng)手能力和對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。但是，由于課時(shí)限制，該課程所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)只能完成4個(gè)，很難滿(mǎn)足“卓越計(jì)劃”的要求，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

二、教學(xué)方式的改革

數(shù)字化仿真技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，它是指將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，利用計(jì)算機(jī)分析軟件通過(guò)建模可對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，對(duì)機(jī)構(gòu)及整機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。數(shù)字化仿真技術(shù)在“機(jī)械原理”教學(xué)中的應(yīng)用，不僅可以使得學(xué)生對(duì)機(jī)械原理中的各種機(jī)構(gòu)有感性的認(rèn)識(shí)，而且通過(guò)對(duì)各種機(jī)構(gòu)的仿真模擬可以使得學(xué)生對(duì)各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力特性有直觀(guān)的了解，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。[4]筆者將數(shù)字化仿真技術(shù)引入到“機(jī)械原理”教學(xué)中，下面以連桿機(jī)構(gòu)為例，介紹在連桿機(jī)構(gòu)教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化仿真技術(shù)的一些體會(huì)。

1.理論教學(xué)的改革

在連桿機(jī)構(gòu)的教學(xué)中，連桿機(jī)構(gòu)的基本形式為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其三種基本形式分別為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，通過(guò)機(jī)構(gòu)的倒置則可以得到雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。

在教學(xué)過(guò)程中，利用數(shù)字化仿真軟件建立曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的數(shù)字化模型，按照要求對(duì)各相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中包括：各桿長(zhǎng)度、質(zhì)量、電機(jī)轉(zhuǎn)速、力矩大小等。如圖1所示，在四桿機(jī)構(gòu)中各桿分別以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連，分別為A、B、C、D；各桿桿長(zhǎng)分別為280mm、520mm、500mm、720mm，然后對(duì)桿4固定，桿1為曲柄，在轉(zhuǎn)動(dòng)副A上加力矩，其數(shù)字化模型如圖1所示。通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)分析。[5]曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析如圖2所示。

在教學(xué)過(guò)程中，圖1能夠清晰演示四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)畫(huà)面，其中曲柄以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿則在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)。從圖2的角速度圖中可以看出曲柄轉(zhuǎn)速為30°/S，而搖桿的擺角為0°～30°。

在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中其他參數(shù)保持不變的前提下，只改變曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架，取原來(lái)的桿件1為機(jī)架，桿件2為曲柄，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，可以看出，通過(guò)改變機(jī)架后，原來(lái)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)變?yōu)榱穗p曲柄機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析如圖3所示。

在教學(xué)過(guò)程中，利用數(shù)字化仿真技術(shù)學(xué)生能夠直觀(guān)看出此時(shí)兩個(gè)曲柄都在做整周的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。從圖3中的角速度圖中可以看出主動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)速為30°/S，而從動(dòng)曲柄的轉(zhuǎn)速為不等速連續(xù)回轉(zhuǎn)，范圍在15°/S～65°/S之間。

最后，在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，取原來(lái)的搖桿3為機(jī)架，桿4為曲柄，在其他參數(shù)保持不變的前提下對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，可以看出，通過(guò)改變機(jī)架后，原來(lái)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)變?yōu)榱穗p搖桿機(jī)構(gòu)。雙曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析如圖4所示。

圖4的動(dòng)畫(huà)演示中能夠看出，兩個(gè)搖桿都不能在整周范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，都在一定范圍內(nèi)做往復(fù)擺動(dòng)，從圖4中的角速度圖中可以看出主動(dòng)曲柄搖桿轉(zhuǎn)速為30°/S，而從動(dòng)搖桿的轉(zhuǎn)速為不等速擺動(dòng)，范圍在0°/S～35°/S之間。

在課堂教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)的數(shù)字化仿真能夠使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)機(jī)構(gòu)的倒置有清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)提高了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的興趣和創(chuàng)新能力。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

由于課時(shí)的限制，“機(jī)械原理”課程實(shí)驗(yàn)共有四次，具體安排如表1所示。

由表1看出：“卓越”班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較少，不能夠滿(mǎn)足學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)的需求。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可以利用數(shù)字化仿真技術(shù)進(jìn)行有效的彌補(bǔ)，同時(shí)也可以對(duì)以上實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可以先讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建不同的機(jī)構(gòu)，分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，課下讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)根據(jù)所繪制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖建立所搭建的機(jī)構(gòu)模型，進(jìn)行數(shù)字化仿真模擬，直觀(guān)形象地模擬實(shí)際搭建機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。而對(duì)于實(shí)驗(yàn)3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量與分析實(shí)驗(yàn)，事先讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化仿真，測(cè)量出機(jī)構(gòu)的位移、速度和加速度曲線(xiàn)，然后再與實(shí)驗(yàn)測(cè)量的曲線(xiàn)進(jìn)行相應(yīng)的比較。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有的內(nèi)容，也可以通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)的數(shù)字化仿真來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力和機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

三、教學(xué)效果

通過(guò)數(shù)字化仿真技術(shù)在“機(jī)械原理”課程中的應(yīng)用，在理論教學(xué)過(guò)程中對(duì)所講授知識(shí)可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行虛擬仿真，有效改變傳統(tǒng)理論教學(xué)加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，節(jié)省課時(shí)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)數(shù)字化仿真技術(shù)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合大大提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，提高了學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)意識(shí)。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)教學(xué)實(shí)踐表明，將數(shù)字化仿真技術(shù)引入到“機(jī)械原理”教學(xué)中具有較大的新穎性，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)“機(jī)械原理”課程基本理論的理解，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)方法的創(chuàng)新。

新的教學(xué)方法能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生能夠變被動(dòng)接受為主動(dòng)思考，通過(guò)對(duì)不同的方案進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

數(shù)字化仿真技術(shù)在本門(mén)課程中的應(yīng)用鍛煉了學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的能力，同時(shí)也提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。這種教學(xué)模式的探索為其他工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程適應(yīng)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的教學(xué)改革提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]盧梅，李威，邱麗芳.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].儀器儀表用戶(hù)，2006，4（13）：25-26.

[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

第2篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

數(shù)字醫(yī)學(xué)研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展使得人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，同時(shí)也引起了許多學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)字化變革，生命科學(xué)也不例外。通過(guò)與數(shù)字化技術(shù)的交叉融合，不僅大大加快了生命科學(xué)自身的發(fā)展，同時(shí)也產(chǎn)生了一些新興的前沿交叉研究領(lǐng)域，數(shù)字醫(yī)學(xué)就是其中的典型代表[13]。數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展首先是由數(shù)字化虛擬人體三維重建開(kāi)始的[14-18]。數(shù)字化虛擬人體三維重建是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和三維重建技術(shù)，對(duì)醫(yī)學(xué)二維圖像進(jìn)行處理，建立人體組織結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)三維虛擬模型。通過(guò)數(shù)字化虛擬人體建模技術(shù)，可將人體解剖組織結(jié)構(gòu)數(shù)字化，可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行三維渲染、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作，也可以實(shí)現(xiàn)虛擬手術(shù)規(guī)劃、假體設(shè)計(jì)、場(chǎng)景仿真等功能。進(jìn)一步也可將人體功能性信息賦加到數(shù)字化三維模型上，結(jié)合運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)及虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以仿真真實(shí)模擬人體的各種運(yùn)動(dòng)。通過(guò)力反饋裝置，可以提供視、聽(tīng)、觸等高沉浸感操作，這就形成了數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的模擬人。目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了個(gè)性化虛擬器官模型[19]，通過(guò)改變模型的參數(shù)可以得到不同的病理分析結(jié)果。此外，歐盟啟動(dòng)的IUPS/EMBS生理人體計(jì)劃目標(biāo)是建立一個(gè)能夠在計(jì)算機(jī)上模擬人體各種生理過(guò)程的虛擬人體模型，目前該項(xiàng)目在人體的生理系統(tǒng)建模方面已經(jīng)進(jìn)行了許多頗有成效的研究[20]。近些年來(lái)，隨著分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的不斷發(fā)展，超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的飛速提高，以及一些新的醫(yī)工交叉領(lǐng)域研究方法的出現(xiàn)，促進(jìn)了數(shù)字化虛擬人體技術(shù)的快速發(fā)展。我國(guó)雖然在這方面起步較晚，但發(fā)展很快。自2002年以來(lái)，南方醫(yī)科大學(xué)和第三軍醫(yī)大學(xué)分別完成了中國(guó)數(shù)字人的原始切片數(shù)據(jù)采集工作，2006年由上海交通大學(xué)牽頭啟動(dòng)了中國(guó)力學(xué)虛擬人研究計(jì)劃，目前該計(jì)劃已經(jīng)建立了中國(guó)力學(xué)虛擬人計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)為全球的用戶(hù)提供建模計(jì)算服務(wù)。同時(shí)與歐盟等國(guó)際同行進(jìn)行了合作，將逐步建立國(guó)際力學(xué)虛擬人研究計(jì)劃，目前已經(jīng)開(kāi)展了亞洲人種虛擬建模研究項(xiàng)目。與此同時(shí)，數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在臨床實(shí)際中取得了廣泛應(yīng)用，獲得了較好的應(yīng)用效果，大幅提高了臨床診斷和治療水平。以影像診斷為例，由X線(xiàn)、CT、MRI的二維圖像到三維、四維圖像，使影像診斷的準(zhǔn)確性和精細(xì)度大為提高。近年來(lái)，隨著虛擬手術(shù)規(guī)劃、手術(shù)導(dǎo)航、個(gè)性化CAD/CAM等技術(shù)的數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，使得臨床手術(shù)的準(zhǔn)確性和個(gè)體匹配性大為提高。隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)研究的深入和應(yīng)用的推廣，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)將會(huì)發(fā)生更大變化。

數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練中的應(yīng)用

1數(shù)字醫(yī)學(xué)建模技術(shù)數(shù)字醫(yī)學(xué)建模是數(shù)字醫(yī)學(xué)及相關(guān)學(xué)科的研究基礎(chǔ)，沒(méi)有一個(gè)能夠精確地反映真實(shí)醫(yī)學(xué)過(guò)程的數(shù)字化模型，就無(wú)從進(jìn)行任何數(shù)字醫(yī)學(xué)方面的研究。數(shù)字醫(yī)學(xué)建模主要分為3個(gè)部分，分別是數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像處理與分析、人體組織器官的三維重建以及人體病理生理變化過(guò)程的數(shù)字建模。數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像處理與分析是整個(gè)建模的基礎(chǔ)，醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)可以為醫(yī)務(wù)工作者提供多角度、多層次的信息，輔助醫(yī)生進(jìn)行正確診斷、治療計(jì)劃、術(shù)間導(dǎo)航、術(shù)后跟蹤監(jiān)測(cè)等。同時(shí)，準(zhǔn)確豐富的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)也是人工器官、醫(yī)用內(nèi)植物、人工關(guān)節(jié)等醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的重要參考依據(jù)。自從20世紀(jì)70年代MRI技術(shù)誕生以來(lái)，針對(duì)各種醫(yī)學(xué)影像的分割算法研究迅速發(fā)展起來(lái)。目前應(yīng)用較多的醫(yī)學(xué)圖像分割方法主要有2種，分別是基于圖像區(qū)域的分割方法和基于邊緣檢測(cè)的分割方法。基于圖像區(qū)域的分割方法是通過(guò)檢測(cè)同一區(qū)域內(nèi)的均勻性是否一致，來(lái)識(shí)別分割圖像中的不同組織，如閾值分割法、區(qū)域生長(zhǎng)和分裂合并法、分類(lèi)器和聚類(lèi)以及基于隨機(jī)場(chǎng)的方法等。而基于邊緣檢測(cè)的分割方法則是通過(guò)邊緣檢測(cè)技術(shù)把不同區(qū)域組織提取出來(lái)進(jìn)行圖像分割，如并行微分算子法等。

2戰(zhàn)傷救治場(chǎng)景的數(shù)字化三維重建技術(shù)戰(zhàn)傷救治場(chǎng)景的數(shù)字化三維重建技術(shù)是戰(zhàn)傷救治虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的主要內(nèi)容，隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)了許多新的建模技術(shù)和設(shè)備，如數(shù)字化三坐標(biāo)儀、人體運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)、三維跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器、Vega虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)等，這些新技術(shù)和新設(shè)備的出現(xiàn)，使得沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛。在采集和統(tǒng)計(jì)戰(zhàn)傷救治各種場(chǎng)景數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用高效快速的數(shù)字化三維建模技術(shù)，可對(duì)戰(zhàn)傷救治場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)字化虛擬現(xiàn)實(shí)三維重建。目前常用的數(shù)字化三維重建方法主要有面繪制法和體繪制法兩類(lèi)。面繪制法是指從醫(yī)學(xué)影像設(shè)備輸出的切片數(shù)據(jù)集構(gòu)造出三維數(shù)據(jù)，然后在三維數(shù)據(jù)中抽取出等值面進(jìn)行三角剖分，再用圖元繪制技術(shù)實(shí)現(xiàn)表面繪制。該方法可有效繪制三維數(shù)據(jù)中具有某個(gè)特定值的表面，但無(wú)法表達(dá)三維體數(shù)據(jù)的內(nèi)部信息。而體繪制法則是將三維體數(shù)據(jù)中的“體素”作為基本的繪制單位，該方法充分利用了三維體數(shù)據(jù)中的每一個(gè)體素，能夠根據(jù)需要顯示三維對(duì)象的內(nèi)部信息。其缺點(diǎn)是由于體素?cái)?shù)據(jù)計(jì)算量大，從而導(dǎo)致重建速度變慢，可通過(guò)提高計(jì)算機(jī)計(jì)算渲染速度加以解決。

3戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練虛擬仿真技術(shù)由于各種技術(shù)條件的限制，傳統(tǒng)的戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練是采用書(shū)本授課的方式進(jìn)行的，受訓(xùn)人員缺乏實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，訓(xùn)練效果不夠理想，很難在真正需要時(shí)及時(shí)提供有效的救護(hù)。近年來(lái)，隨著先進(jìn)制造技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以美軍為代表的西方發(fā)達(dá)國(guó)家軍隊(duì)開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練研究，取得了較好的效果[21-22]。美軍近年來(lái)在該領(lǐng)域投入了大量的經(jīng)費(fèi)，研發(fā)出了一系列用于戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練的數(shù)字化仿真模擬裝備。自1999年至2007年大約資助了超過(guò)150個(gè)該領(lǐng)域的研究項(xiàng)目，累計(jì)投入超過(guò)6000萬(wàn)美元，使得該領(lǐng)域研究成為美國(guó)防部投入最多的科學(xué)研究領(lǐng)域之一。美軍建有醫(yī)療模擬培訓(xùn)中心（medicalsimulationtrainingcenter），美國(guó)防部每年培訓(xùn)10萬(wàn)名部隊(duì)醫(yī)護(hù)人員。其研究?jī)?nèi)容涵蓋戰(zhàn)傷急救、護(hù)理及外科手術(shù)的模擬培訓(xùn)等方面。取得一系列研究成果與實(shí)物裝備，如先進(jìn)醫(yī)療訓(xùn)練技術(shù)（advancedmedictrainingtechnologies，AMTT）系統(tǒng)、高級(jí)創(chuàng)傷救護(hù)仿真技術(shù)（simulationechnologiesforadvancedtraumacare，STATCare）系統(tǒng)及一系列虛擬現(xiàn)實(shí)培訓(xùn)系統(tǒng)（如圖1~3所示）。目前我軍還沒(méi)有針對(duì)戰(zhàn)傷救治的模擬人。自2005年起，我所開(kāi)展了虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字人體、操作感知等關(guān)鍵技術(shù)研究，研制成戰(zhàn)傷止血、心肺復(fù)蘇（CPR）、搬運(yùn)等模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，取得了很好的訓(xùn)練效果。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

第3篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

［關(guān)鍵詞］數(shù)字化資源；信息技術(shù)；數(shù)控加工

隨著“中國(guó)制造2025”的提出，數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。中等職業(yè)學(xué)校是培養(yǎng)先進(jìn)制造領(lǐng)域大國(guó)工匠的搖籃，數(shù)控加工專(zhuān)業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)中職學(xué)校中一個(gè)常見(jiàn)專(zhuān)業(yè)，主要為社會(huì)輸送數(shù)控機(jī)床編程和加工等方面的人才。近些年隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，很多學(xué)校都將新型的教學(xué)方式引入課堂，為數(shù)控加工專(zhuān)業(yè)的學(xué)生提供一個(gè)更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，而我們今天想要科學(xué)地引入這些教學(xué)方式，就必須做到有針對(duì)性的教學(xué)改革，讓學(xué)生真正能夠從新的教學(xué)方式中有所收獲。

一、傳統(tǒng)課堂對(duì)教學(xué)的限制

（一）純粹理論教學(xué)難以引起學(xué)生興趣。數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)是有關(guān)數(shù)控專(zhuān)業(yè)理論的重要教學(xué)。學(xué)生學(xué)習(xí)這一方面的內(nèi)容，對(duì)其以后專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)以及日后的工作都有很重要的意義。然而，純粹的理論教學(xué)往往會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，那就是理論過(guò)于抽象，讓學(xué)生難以直觀(guān)地去把握理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中很容易受挫甚至放棄學(xué)習(xí)。而一些教師在教學(xué)過(guò)程中，也往往會(huì)忽視理論的抽象性，在課堂中直接進(jìn)行理論的講解。這樣的教學(xué)方式會(huì)加重學(xué)生對(duì)理論學(xué)習(xí)的抵觸心理。（二）學(xué)生的視野不夠開(kāi)闊。在傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)社會(huì)的接觸是比較有限的，雖然學(xué)生的實(shí)踐課，可以通過(guò)進(jìn)入一些企業(yè)進(jìn)行參觀(guān)或?qū)W習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可是這樣的學(xué)習(xí)是蜻蜓點(diǎn)水式的，不能讓學(xué)生深入地了解生產(chǎn)中的實(shí)際情況。這會(huì)造成學(xué)生的視野不夠開(kāi)闊，不能看到更多更廣闊的企業(yè)實(shí)際操作情景。如果學(xué)生一直以一個(gè)狹窄的視野去看待自己未來(lái)的職業(yè)道路，那么其職業(yè)發(fā)展也不會(huì)走得長(zhǎng)遠(yuǎn)。

二、數(shù)字化資源在教學(xué)中的應(yīng)用方式

新型數(shù)字化資源的一大特征，就是可以跨越時(shí)間和空間的阻礙，將許多信息更直觀(guān)地展現(xiàn)在人們面前。通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化資源，我們可以將教學(xué)的范圍擴(kuò)大，拓展學(xué)生的認(rèn)知疆界。（一）通過(guò)虛擬仿真技術(shù)讓學(xué)生接觸到實(shí)操。在數(shù)字化資源發(fā)展的過(guò)程中，我們已經(jīng)創(chuàng)造出許多可以與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行交互的軟件。這其中就包括虛擬仿真技術(shù)所衍生出的軟件。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)常常會(huì)把理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)割裂開(kāi)，使得理論與實(shí)踐被時(shí)間和空間阻隔。然而虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，讓學(xué)生可以在理論課堂中聽(tīng)取了理論知識(shí)后就直接進(jìn)行相關(guān)的實(shí)踐操作。同時(shí)，在這種虛擬仿真技術(shù)下，教師還可以將一些由于客觀(guān)條件限制而不能進(jìn)入學(xué)校的設(shè)備加入虛擬仿真軟件中，讓學(xué)生同樣也能夠進(jìn)行操作。如圖1所示，運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)模擬數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)際操作教學(xué)。圖1數(shù)字化模擬數(shù)控機(jī)床實(shí)操教學(xué)這樣做一方面，我們可以提高學(xué)生操作的頻率，增加學(xué)生實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，另一方面還可以杜絕很多客觀(guān)條件的限制，以及實(shí)踐操作中會(huì)帶來(lái)的一些危險(xiǎn)。（二）利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)拓寬學(xué)生的視野。如今我們教學(xué)中的電子設(shè)備早已接通了網(wǎng)絡(luò)，這使我們的課堂不再孤立，它可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與世界上任何一個(gè)角落進(jìn)行連線(xiàn)。利用互聯(lián)網(wǎng)的這一便利，我們可以為學(xué)生開(kāi)拓視野。如圖2所示為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把工作現(xiàn)場(chǎng)引入課堂。教師在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中可以與一些企業(yè)進(jìn)行聯(lián)系，每當(dāng)上課時(shí)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)直播企業(yè)的生產(chǎn)流程，讓教師直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直播來(lái)為學(xué)生講解生產(chǎn)流程中的具體內(nèi)容。當(dāng)教師遇到一些教學(xué)上的難點(diǎn)時(shí)，還可以直接邀請(qǐng)企業(yè)相關(guān)員為學(xué)生進(jìn)行連線(xiàn)講解。在這樣的教學(xué)方式中，學(xué)生的視野將被打開(kāi)，不會(huì)僅限于學(xué)校教學(xué)小天地，而是將自身的眼光放到整個(gè)行業(yè)、社會(huì)中去。（三）利用數(shù)字化資源進(jìn)行課堂互動(dòng)。在我們理論教學(xué)中，學(xué)生的思維活躍度會(huì)直接決定課堂教學(xué)效果。因此我們應(yīng)該在課堂中加強(qiáng)課堂互動(dòng)。為了豐富課堂互動(dòng)的內(nèi)容，加強(qiáng)課堂互動(dòng)的趣味性，教師可以讓學(xué)生在課下利用網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)的學(xué)習(xí)資源。學(xué)生在課堂中可以展示自己查找的資料，運(yùn)用多方面的材料印證自己的觀(guān)點(diǎn)，在課堂中與其他人進(jìn)行思想碰撞。這樣的學(xué)習(xí)氛圍會(huì)使每一個(gè)學(xué)生都積極投入學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)的整體有效性也會(huì)得到提高。

第4篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞 開(kāi)放式；實(shí)踐教學(xué)基地；信息化；仿真技術(shù)；高等職業(yè)教育

中圖分類(lèi)號(hào) G717 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1008-3219（2012）08-0064-03

實(shí)踐教學(xué)基地信息化建設(shè)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等，將實(shí)訓(xùn)基地的各類(lèi)硬件資源、軟件資源、人力資源等有效重組，實(shí)施信息化管理，充分發(fā)揮教學(xué)資源的使用效益，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)基地運(yùn)行的現(xiàn)代化、開(kāi)放化和高效化[1]。

一、開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)基地信息化建設(shè)模式

浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)基地信息化建設(shè)重點(diǎn)是“一個(gè)平臺(tái)、兩種實(shí)驗(yàn)室”，即打造開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)基地信息管理平臺(tái)，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室和遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)室，從而加強(qiáng)基地教學(xué)資源的使用效率，提高基地管理水平，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)基地的全面發(fā)展。

（一）開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)基地信息管理平臺(tái)

開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)基地信息管理平臺(tái)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，將實(shí)踐教學(xué)基地中的各項(xiàng)教學(xué)資源集中在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的開(kāi)放共享，并通過(guò)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行開(kāi)放式管理與使用，使得實(shí)訓(xùn)基地在時(shí)間和空間上得以延伸，是一個(gè)以學(xué)生為中心，開(kāi)放性的、共享性的實(shí)踐教學(xué)管理平臺(tái)。

1.實(shí)訓(xùn)基地信息管理系統(tǒng)

主要功能是實(shí)訓(xùn)基地日常管理和教學(xué)信息，內(nèi)容包括實(shí)訓(xùn)基地功能與組成介紹、實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)課程變動(dòng)公告，以及與實(shí)訓(xùn)基地相關(guān)的規(guī)章制度、教學(xué)資源、科研成果、建設(shè)情況、師資力量等信息。實(shí)訓(xùn)基地信息管理系統(tǒng)整合了實(shí)訓(xùn)基地的各類(lèi)信息與資源，教師和學(xué)生通過(guò)瀏覽，能夠全面地了解實(shí)訓(xùn)基地的情況，并可以查詢(xún)所需信息，促進(jìn)工作效率和管理水平的提高。

2.實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)

實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息管理平臺(tái)，集合項(xiàng)目申報(bào)、論證、審批、采購(gòu)、驗(yàn)收、付款等過(guò)程管理于一體，具有實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)申報(bào)、網(wǎng)上審批，確認(rèn)書(shū)管理、合同備案、貨款支付等模塊，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程數(shù)據(jù)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)與匯總，各種信息的靈活查詢(xún)和共享，以及建設(shè)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。該系統(tǒng)的應(yīng)用使得實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)效率明顯改善，建設(shè)過(guò)程的信息透明度大大提高；學(xué)校監(jiān)管部門(mén)可以全程跟蹤建設(shè)過(guò)程的各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上監(jiān)督。

3.教學(xué)儀器設(shè)備管理系統(tǒng)

設(shè)備管理是高職院校實(shí)訓(xùn)基地管理工作中的重要組成部分。隨著高職院校規(guī)模的擴(kuò)大和實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的快速發(fā)展，學(xué)校投入大量資金用于購(gòu)買(mǎi)教學(xué)儀器設(shè)備，儀器設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量有了明顯提高。由于受分散管理、封閉使用的傳統(tǒng)管理機(jī)制的影響，造成大量?jī)x器設(shè)備，特別是大型貴重儀器設(shè)備的重復(fù)購(gòu)置、利用率低、信息封閉等問(wèn)題[2]。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)教學(xué)儀器設(shè)備管理系統(tǒng)，可以及時(shí)準(zhǔn)確地掌握實(shí)踐教學(xué)基地儀器設(shè)備的資源配置及運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)資源共享，最大限度地利用現(xiàn)有資源，提高儀器設(shè)備的使用率，達(dá)到儀器設(shè)備使用效益的最大化[3]。

教學(xué)儀器設(shè)備管理系統(tǒng)學(xué)校儀器設(shè)備使用、管理的相關(guān)政策，公布儀器設(shè)備名稱(chēng)、型號(hào)規(guī)格、技術(shù)指標(biāo)、服務(wù)領(lǐng)域、安裝地點(diǎn)、技術(shù)管理人員及聯(lián)系方式、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放時(shí)間等各類(lèi)信息，為教學(xué)和科研工作者提供便捷的查詢(xún)服務(wù)。

4.實(shí)踐教學(xué)信息管理系統(tǒng)

實(shí)踐教學(xué)信息管理系統(tǒng)是對(duì)實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)和教學(xué)資源進(jìn)行信息管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)互動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)溝通的平臺(tái)[4]。通過(guò)信息管理系統(tǒng)，學(xué)生可以查詢(xún)教師、課程、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、儀器設(shè)備等信息，還可以進(jìn)行網(wǎng)上實(shí)訓(xùn)預(yù)習(xí)、實(shí)訓(xùn)預(yù)約、提交報(bào)告等活動(dòng)；教師可以在網(wǎng)上制訂教學(xué)計(jì)劃，進(jìn)行日常教務(wù)管理、成績(jī)管理、查詢(xún)預(yù)約結(jié)果、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目管理等活動(dòng)。

（二）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是綜合運(yùn)用多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[5]，采用JAVA編程語(yǔ)言、NET技術(shù)、VRML技術(shù)等進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室具有沉浸性、交互性、自主性、開(kāi)放性、共享性等特點(diǎn)，能夠降低認(rèn)知難度，為學(xué)生提供身臨其境的體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，使學(xué)生更快更好地理解、掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)，從而提高實(shí)踐教學(xué)效果。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室解決了危險(xiǎn)性大、費(fèi)用高、儀器設(shè)備數(shù)量少、環(huán)境污染等實(shí)踐教學(xué)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，尤其適合難以實(shí)現(xiàn)實(shí)際操作的航天航空、化工、熱處理、高壓電工、工業(yè)醫(yī)藥等專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)。但虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室并不能完全代替實(shí)際動(dòng)手操作，學(xué)生要具有扎實(shí)的動(dòng)手能力和較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)技能，仍需要現(xiàn)場(chǎng)操作儀器設(shè)備，只有虛擬仿真與實(shí)際操作相結(jié)合才能取得更好的實(shí)踐教學(xué)效果。

（三）遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)室

遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)室將教學(xué)儀器設(shè)備特別是貴重儀器設(shè)備接連到遠(yuǎn)程控制教學(xué)平臺(tái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)踐教學(xué)與技能培訓(xùn)。遠(yuǎn)程控制實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)允許多用戶(hù)、多任務(wù)同時(shí)進(jìn)行，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程操作真實(shí)的物理儀器設(shè)備，操作結(jié)果實(shí)時(shí)反饋，借助軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)操作數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)操作相同的實(shí)驗(yàn)效果。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比，遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)室具有提高儀器設(shè)備使用效率和資源共享，避免貴重儀器設(shè)備的重復(fù)購(gòu)置；突破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式的時(shí)間、空間限制，提高實(shí)踐教學(xué)效率等優(yōu)點(diǎn)。

二、開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)基地信息化建設(shè)實(shí)踐效果

（一）信息管理平臺(tái)開(kāi)發(fā)

浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院為適應(yīng)開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)的需求，探索開(kāi)發(fā)了高職院校開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)基地信息管理平臺(tái)。管理系統(tǒng)平臺(tái)采用實(shí)訓(xùn)基地四級(jí)管理模式，即學(xué)?！海ㄏ担獙?shí)訓(xùn)基地—實(shí)訓(xùn)室，從實(shí)訓(xùn)基地的信息化管理、資源管理、教學(xué)管理等幾個(gè)方面進(jìn)行整合，充分實(shí)現(xiàn)了對(duì)指導(dǎo)教師和實(shí)訓(xùn)學(xué)生、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、教學(xué)課件、教學(xué)活動(dòng)的高效管理。

開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)基地信息管理平臺(tái)為實(shí)訓(xùn)室開(kāi)放管理提供了安全、有序、便捷的管理模式，改變傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室管理工作繁重和復(fù)雜的局面，減輕實(shí)訓(xùn)室管理人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率和服務(wù)水平，同時(shí)也適應(yīng)了不同層次學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需要。

（二）虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用

浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院在雙閉環(huán)直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用Matlab環(huán)境中的Simulink仿真工具箱的仿真功能，實(shí)現(xiàn)了雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的虛擬仿真，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與趣味性，使學(xué)生對(duì)雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、組成環(huán)節(jié)及各主要單元部件的作用有了更直觀(guān)的認(rèn)識(shí)[6]，從而更好地理解雙閉環(huán)的工作原理、調(diào)速過(guò)程以及速度調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)性能的影響。

（三）構(gòu)建數(shù)字化制造實(shí)訓(xùn)車(chē)間

為了滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)高素質(zhì)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用人才的需求，學(xué)校啟動(dòng)建設(shè)了數(shù)字化制造實(shí)訓(xùn)車(chē)間。數(shù)字化制造實(shí)訓(xùn)車(chē)間采用以太網(wǎng)接口將數(shù)控機(jī)床與互聯(lián)網(wǎng)相連，利用數(shù)控系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工的遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷等功能，建成了數(shù)控加工遠(yuǎn)程控制教學(xué)系統(tǒng)。學(xué)生通過(guò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)、程序跟蹤和加工仿真等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程控制。通過(guò)數(shù)字化制造實(shí)訓(xùn)車(chē)間，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷的技能，學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程維修與操作的前沿技術(shù)，提高了畢業(yè)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

信息化管理是實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，只有緊跟時(shí)代步伐，不斷將新的管理理念和管理技術(shù)納入實(shí)踐教學(xué)基地的管理體系中，才能推動(dòng)高職院校實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)朝著現(xiàn)代化、信息化、開(kāi)放化的方向發(fā)展[7]。

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Exploration on the Informationalization Construction of

Open Practice Teaching Base

——The Case of Zhejiang Mechanical and Electronic Vocational and Technical College

WANG Zhao-peng

（Zhejiang Mechanical & Electronic Vocational and Technical College, Hangzhou Zhejiang 310053, China）

Abstract The informationalized management of practice training base can be achieved by re-organizing various resources of practice training bases using network communication, database and simulation technologies. In the process of building informationalized practice training base, Zhejiang Mechanical & Electronic Vocational and Technical College has developed information management platform, applied simulation technology and built numerical manufacturing practice training workshop, which created conducive conditions for cultivating students’ skills and enhancing benefits of teaching resources.

Key words openness; practice training base; informationalization; simulation technology; higher vocational education

收稿日期：2012-02-11

作者簡(jiǎn)介：王召鵬（1977- ），男，山東萊州人，浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院助理研究員。

第5篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；仿真技術(shù)；結(jié)合探究

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）13-0253-03

Abstract： with the continuous development of social economy and science and technology， computer simulation technology become in recent years to compare one of the commonly used types of computer. Computer simulation technology in the simulation of the effect of do the effect is more accurate， more real， so is the recognition of the application of the broad masses of the people. Signal as the computer simulation technology in an important way and an abstract expression of the concept， the simulation technology is convert the sight can be seen the true image of these invisible abstract things. Information processing as an important part of computer and in simulation technology is is a significant part of computer information processing is closely linked. So， the computer simulation technology and information processing technology are interrelated， interdependent relationship.

Key words： computer； simulation technology； combination of inquiry

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)中用到的最廣泛的的技術(shù)之一，發(fā)展的速度極為快速，適用人群眾多，無(wú)論是生活還是工作，滲透到各個(gè)方面。作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種方式，它的工作原理是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，加以模擬仿真，達(dá)到仿真的再現(xiàn)，將抽象的看不見(jiàn)的形象通過(guò)仿真展現(xiàn)出來(lái)。目前由于這項(xiàng)技術(shù)具有精確的仿真效果，受到各行各業(yè)的青睞，在各個(gè)領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究，一直是計(jì)算機(jī)技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要的話(huà)題和工作。對(duì)于信息技術(shù)而言，也與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有緊密的聯(lián)系，也是計(jì)算機(jī)發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)重要的方面。信息化依靠仿真技術(shù)得到抽象化的轉(zhuǎn)化，進(jìn)行有關(guān)的信息處理的工作。

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

1.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的含義

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是運(yùn)用相關(guān)的信息進(jìn)行軟件處理工作，可以對(duì)音頻、視頻及圖片等方面進(jìn)行整理，把現(xiàn)實(shí)中的各種事物模擬成計(jì)算機(jī)仿真的形式，再通過(guò)各種信息媒介進(jìn)行傳達(dá)給觀(guān)眾。在觀(guān)看某個(gè)事物時(shí)候，如果利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)觀(guān)看，可以有多種視覺(jué)的角度進(jìn)行觀(guān)賞，并且可以對(duì)環(huán)境進(jìn)行任意的觀(guān)察，營(yíng)造一種實(shí)與虛結(jié)合的視覺(jué)效果。對(duì)于讓人們可以多方面的進(jìn)行交流信息具有重大的意義和作用。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)有兩點(diǎn)重要的意義。第一，計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)是與一些計(jì)算機(jī)工程的進(jìn)行緊密聯(lián)系的，缺一不可。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)于系統(tǒng)的工程的開(kāi)發(fā)，起到了至關(guān)重要的作用。第二，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一種重要的商業(yè)分析信息的工具，在公司的運(yùn)行中，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)節(jié)約各種投資的成本，降低投資的風(fēng)險(xiǎn)等工作，為企業(yè)的發(fā)展具有預(yù)算和分析的作用。

1.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)生活中的各個(gè)領(lǐng)域，涉及到工作和生活的方方面面，推動(dòng)了不同的行業(yè)的方展方向，為工作帶來(lái)了新的發(fā)展動(dòng)力和源泉。對(duì)于計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)的應(yīng)用主要是用于以下的幾個(gè)領(lǐng)域。

1.2.1 在教育界的應(yīng)用

最近幾年，由于教育的不斷改革，逐漸的對(duì)學(xué)生的實(shí)操能力越來(lái)越重視，所以對(duì)于學(xué)生的實(shí)際操練的水平就可以用計(jì)算機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行考核工作。計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)是一種新型的考核項(xiàng)目，利用現(xiàn)代信息技術(shù)的各方面元素把教學(xué)的內(nèi)容和指導(dǎo)實(shí)踐等合理有效的整合成一個(gè)有機(jī)體，建立起一個(gè)實(shí)操平臺(tái)，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力的水平。

這項(xiàng)模擬實(shí)驗(yàn)方式的出臺(tái)，活躍了原本閉塞的學(xué)習(xí)氛圍，把理論與實(shí)踐充分的結(jié)合了起來(lái)，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際操練的能力，對(duì)所學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容能夠進(jìn)一步的加深理解和記憶。培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)發(fā)展。

1.2.2 在運(yùn)輸界的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，交通運(yùn)輸工具早已普及到城市及小鎮(zhèn)的各個(gè)街道。由于車(chē)輛的不斷增加，交通事故也就常有發(fā)生，現(xiàn)在而言，交通方面的安全隱患一直是出于事故發(fā)生的主要問(wèn)題。在運(yùn)輸?shù)南到y(tǒng)中，避免不了三個(gè)方面的因素，主體是人，客體是車(chē)和路。所以，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以作為分析交通安全的現(xiàn)代化先進(jìn)的方式。工作原理就是，建立起一個(gè)模擬形式的交通路段，在這個(gè)交通路段中系統(tǒng)的研究發(fā)生事故的原因，并通過(guò)對(duì)交通事故的分析對(duì)交通的安全方面做出評(píng)價(jià)和探究。

交通的安全仿真系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是它的最核心的部分。作為該系統(tǒng)的仿真技術(shù)，用于交通的安全的仿真技術(shù)系統(tǒng)是與其他的一般的仿真數(shù)據(jù)存在一定的區(qū)別的。在對(duì)一個(gè)區(qū)域的交通安全進(jìn)行評(píng)估的時(shí)候，交通安全仿真系統(tǒng)必須運(yùn)用精確的數(shù)法和事故率法進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且還必須考慮到人們的各種思想和行為方面的因素等。對(duì)于進(jìn)行摸模擬的交通路段，交通工具的選擇就可以做任意的選擇，環(huán)境設(shè)置也沒(méi)有固定的要求，盡量把環(huán)境設(shè)置的真實(shí)化。再以一個(gè)旁觀(guān)者的角度來(lái)對(duì)交通事故進(jìn)行分析與探討，通過(guò)進(jìn)行系統(tǒng)的分析得出交通路段的精確的安全評(píng)估結(jié)果，并為安全事故提供出一個(gè)合理的解決方法。

1.2.3 在制造界的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造行業(yè)方面也具有較為廣泛的應(yīng)用。比如，將這一技術(shù)運(yùn)用于汽車(chē)制造業(yè)，可以為投資進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，解決成本大、難度高的相關(guān)問(wèn)題。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在對(duì)進(jìn)氣管內(nèi)氣體的流動(dòng)的模擬工作的時(shí)候，就可以把發(fā)動(dòng)機(jī)工作的整個(gè)過(guò)程呈現(xiàn)出來(lái)，能夠進(jìn)行較較直觀(guān)的描述。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車(chē)流場(chǎng)上的應(yīng)用，可以模擬出氣流的分離的整個(gè)狀態(tài)，將抽象的形式表達(dá)出來(lái)，建立起了一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)模型。如果遇到汽車(chē)碰撞的狀況，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以通過(guò)一些相關(guān)的數(shù)據(jù)建立碰撞的數(shù)學(xué)模型。

1.2.4 在通信業(yè)中的應(yīng)用

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)式的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能夠適用于通信系統(tǒng)的多端的要求。通信系統(tǒng)的仿真技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代的通信的手段的重要應(yīng)用方式。比如說(shuō)，可以做對(duì)通信系統(tǒng)的規(guī)劃工作，以及測(cè)試它的性能等方面。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)于通信系統(tǒng)的不同的模塊具有精確的分析性能的作用。

在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)中，很難運(yùn)用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)來(lái)分析它的復(fù)雜性。在協(xié)議設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中間，通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的代碼可以把它設(shè)計(jì)成為可以得以實(shí)現(xiàn)的代碼。所以，在信息的學(xué)科教學(xué)中，仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜性問(wèn)題的解決中也有相當(dāng)重要的作用。這項(xiàng)技術(shù)可以做到對(duì)一些信息學(xué)科進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行合理有的評(píng)估工作。另外，如果運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)也能夠避開(kāi)由于不恰當(dāng)?shù)姆治鲈斐傻呐袛嘧璧K。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)建模工作，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的精確確認(rèn)，就能夠迅速的把模擬的系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中展現(xiàn)出來(lái)。所以根據(jù)這項(xiàng)仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以把教學(xué)中的相關(guān)評(píng)估工作進(jìn)行改進(jìn)處理。同時(shí)為了考察網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)募皶r(shí)性和應(yīng)用的效率，要構(gòu)建起相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)。所以，通過(guò)以上可以看出計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真具有至關(guān)重要的分析和進(jìn)行評(píng)估的作用和意義。

2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的類(lèi)型

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。在對(duì)技術(shù)上的分析，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要有兩種類(lèi)別。一種是OOS，它是一種面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)仿真技術(shù)，運(yùn)用操作目標(biāo)的對(duì)象，把系統(tǒng)的功能和對(duì)象充分的運(yùn)用起來(lái)，再通過(guò)與對(duì)象間的信息進(jìn)行傳送工作。另一種是DIS，它是一種分布式的計(jì)算機(jī)交互的仿真技術(shù)，它主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)方面的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備之間的相互連接，形成一個(gè)虛擬的仿真環(huán)境。

3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的技術(shù)分析

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，它的主要核心技術(shù)就是計(jì)算機(jī)平臺(tái)的一種虛擬模擬技術(shù)，包括了建模的思想，數(shù)字化的基礎(chǔ)，以及對(duì)圖像的處理技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)由于它的仿真技術(shù)做到極其逼真，所以這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用的領(lǐng)域也是極廣泛的，具有極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)條件能夠把顯示仿真的效果做到最好。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式有幾個(gè)步驟：

3.1 建立數(shù)據(jù)模型

建立起數(shù)據(jù)模型，是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立的前提工作。對(duì)于其的建立方式會(huì)有兩種不同的方法，一般可以運(yùn)用演繹法或者歸納法?；蛘邇煞N方法結(jié)合起來(lái)一起運(yùn)用也能達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)模型的建立。在分析法中，第一步工作是把數(shù)字化模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將數(shù)據(jù)模型建立是以實(shí)際情況為前提的。建立模型的工作中，先做數(shù)據(jù)分析的工作，充分的對(duì)數(shù)據(jù)做好分析工作，然后再進(jìn)行仿真的準(zhǔn)備。

3.2 實(shí)現(xiàn)仿真模型

在數(shù)據(jù)模型建立完畢后，就要對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行程序化的處理工作。在這一工作過(guò)程中，要運(yùn)用很多的編程語(yǔ)言來(lái)完成。把它模型化是一個(gè)重要而有些難度的工作，必須經(jīng)過(guò)對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后做程序化的管理，最終才能實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的建立。

3.3 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過(guò)建立好數(shù)據(jù)模型，和實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的仿真，接下來(lái)的工作就是驗(yàn)證仿真實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證的工作中，是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證工作，進(jìn)而得到相關(guān)的仿真結(jié)果。

4 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展

社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷革新與進(jìn)步，使計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也要根據(jù)時(shí)代的需求進(jìn)行不斷的完善發(fā)展，適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展步伐，與時(shí)俱進(jìn)，才能夠在未來(lái)的市場(chǎng)應(yīng)用中能夠持續(xù)穩(wěn)步的發(fā)展。

4.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)會(huì)與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系交融

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)現(xiàn)在雖被廣泛的運(yùn)用在了各個(gè)領(lǐng)域，但是目前開(kāi)發(fā)出來(lái)的絕大多數(shù)都還不能夠交融或者轉(zhuǎn)移，要實(shí)現(xiàn)共享的局面還達(dá)不到要求，具有一定的困難性。對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的高成本的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，這還是一個(gè)急需解決的問(wèn)題，關(guān)鍵之處就是將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)一步的擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)化的層面。這項(xiàng)工作在未來(lái)的發(fā)展中必將會(huì)有更為廣闊的運(yùn)用前景，首先一點(diǎn)就是可以避開(kāi)又一次的投資，另外，可以在這項(xiàng)工作進(jìn)程中獲得一些共享資費(fèi)。所以，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化具有重要的意義。

4.2 虛擬制造技術(shù)

該領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展的又一廣闊前景。虛擬制造技術(shù)的各項(xiàng)工作的完成，要依托計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，比過(guò)程之中的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品出廠(chǎng)和企業(yè)的管理工作等等，都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用使其正常運(yùn)營(yíng)。另外，虛擬制造已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)制造的多維度的進(jìn)行預(yù)測(cè)工作，制造技術(shù)不再單一。

4.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

該技術(shù)是在軟件模擬的實(shí)驗(yàn)下進(jìn)行的一項(xiàng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)。作為一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用較經(jīng)濟(jì)，安全可靠，并且還可以實(shí)現(xiàn)多次的實(shí)驗(yàn)。仿真技術(shù)在現(xiàn)代的很多實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中都有所應(yīng)用，是對(duì)系統(tǒng)分析并進(jìn)行涉及的重要方式。

5 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的分析

對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在不同的層面上進(jìn)行分析以后確切的認(rèn)識(shí)到，之所以這項(xiàng)技術(shù)能夠被廣泛的運(yùn)用到生活和工作的各個(gè)領(lǐng)域，就是因?yàn)樗哂袠O強(qiáng)的使用價(jià)值。在對(duì)新的處理方面當(dāng)然也會(huì)有更大的運(yùn)用意義。在對(duì)光的信息的處理上，起著至關(guān)重要的作用。

作為先進(jìn)的信息技術(shù)的處理方式，光信息處理的最大的優(yōu)點(diǎn)在于容量大，速度快和具有并行的特性。計(jì)算機(jī)技術(shù)中的處理二維碼圖像信息的技術(shù)，光的信息處理可以對(duì)信息的增強(qiáng)處或者一些特別的特征方面進(jìn)行識(shí)別都有很重要的影響作用?，F(xiàn)在，有很多的計(jì)算機(jī)軟件都對(duì)信息的處理技術(shù)具有深刻的研究和發(fā)展。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)信息的處理方法還有對(duì)軟件的信息處理。例如，matlab軟件是科學(xué)計(jì)算機(jī)軟件的一種，對(duì)于信息的處理也具有極強(qiáng)的靈活性，處理的方式涉及到矩陣的運(yùn)算和信息處理的很多方面。運(yùn)用此項(xiàng)信息處理是先利用軟件輸入進(jìn)信息進(jìn)行的仿真模擬，最后進(jìn)行可視化信息處理工作。這項(xiàng)軟件輸入快速，運(yùn)算很安全，而且具有方便的處理信息的優(yōu)點(diǎn)。

將計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)與光信息處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，仿真技術(shù)的功能也會(huì)更加的進(jìn)步與發(fā)展。通過(guò)將仿真技術(shù)和信息處理技術(shù)的結(jié)合，能夠作為一項(xiàng)很好的信息處理方法。把抽象的信息具體的展現(xiàn)出來(lái)，使其實(shí)現(xiàn)可視化，對(duì)于信息的處理的精確性能夠有更高層次的提升。所以，基于此原因，要做好計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理的結(jié)合運(yùn)用工作。

因此，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為靈活性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也主要是對(duì)信息進(jìn)行處理工作。把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合起來(lái)，可以有效的提高信息處理的精確性和工作的效率。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)通過(guò)圖像技術(shù)或者數(shù)學(xué)建模思想，進(jìn)行虛擬的轉(zhuǎn)換，將現(xiàn)實(shí)世界利用圖像的形式表現(xiàn)出來(lái)，具有可觀(guān)，并可以把抽象的信息具體化，再進(jìn)行高效率的處理工作，能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)中高效率快節(jié)奏的環(huán)境。

6 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展道路上，必將隨著時(shí)代的進(jìn)步步伐不斷的完善自己科學(xué)化的發(fā)展。作為目前應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)技術(shù)，在數(shù)字計(jì)算或是信號(hào)通信方面都都有他的獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。仿真技術(shù)中，它將虛擬的抽象世界還原成可視的現(xiàn)實(shí)世界。而對(duì)于信息處理，它另一方面來(lái)說(shuō)又被大量的植入進(jìn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中。所以，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理合理的結(jié)合起來(lái)，就具有極強(qiáng)的發(fā)展空間，同時(shí)有更廣闊的研究?jī)r(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 艾莉莎.物聯(lián)網(wǎng)空間域的泛傳播構(gòu)型[D].北京郵電大學(xué)，2014.

[2] 唐穎.蠟印圖案的數(shù)字仿真及噴墨印花[D].江南大學(xué)，2011.

第6篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，虛擬仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的作用也越來(lái)越明顯。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。本論文通過(guò)闡論虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機(jī)器人機(jī)械臂模型用到的三維建模技術(shù)及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，從而研究它的價(jià)值和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，并探析了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)/平臺(tái)；虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

一、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究

虛擬仿真系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在它可以讓使用者借助于專(zhuān)用的視、聽(tīng)、觸覺(jué)等具有感知功能的設(shè)備，進(jìn)入仿真系統(tǒng)制造的虛擬空間，并且還能夠與虛擬環(huán)境中的人和物體進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，從而感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象，最終達(dá)到身臨其境的效果。它的組成主要是把計(jì)算機(jī)作為主要的部分，其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術(shù)構(gòu)建起一個(gè)逼真的虛擬系統(tǒng)。從它的組成部分和應(yīng)用程序來(lái)看，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)對(duì)三維圖形的利用還是十分頻繁的，因此我們應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)研究。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人上的應(yīng)用設(shè)計(jì)主要是利用三維建模軟件，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言建立虛擬環(huán)境中的實(shí)體模型表現(xiàn)出來(lái)，最后通過(guò)描述它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，快速、真實(shí)地顯示三維虛擬工業(yè)機(jī)器人，并為工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)提供一個(gè)研究觀(guān)察平臺(tái)。本段主要通過(guò)對(duì)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究，來(lái)發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和研究其未來(lái)的發(fā)展方向。

Maya軟件是美國(guó)Autodesk公司出品的世界頂級(jí)的三維動(dòng)畫(huà)軟件，通過(guò)對(duì)Maya軟件的運(yùn)用，能夠使虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在一定程度上提高制作三維動(dòng)畫(huà)的效率和品質(zhì)，調(diào)節(jié)出仿真的角色動(dòng)畫(huà)，使其得出更加真實(shí)的效果。這是因?yàn)镸aya軟件不僅僅包括一般三維和視覺(jué)效果制作的功能，而且還能夠和世界上最先進(jìn)的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運(yùn)動(dòng)匹配技術(shù)相結(jié)合，使得虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)所創(chuàng)造出的畫(huà)面更加真實(shí)有立體感。

二、虛擬仿真技術(shù)在各領(lǐng)域內(nèi)的作用

隨著科技的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在一些高科技等高端領(lǐng)域的地位越來(lái)越凸顯出來(lái)，地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)、手機(jī)游戲設(shè)計(jì)及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價(jià)值更為突出。

Maya軟件是虛擬仿真技術(shù)的一種，它應(yīng)用的對(duì)象是專(zhuān)業(yè)的影視廣告，角色動(dòng)畫(huà)，電影特技等。它能夠在工作的過(guò)程中展現(xiàn)的比較靈活，易學(xué)易用，制作出動(dòng)畫(huà)的效率非常高，渲染出畫(huà)面的真實(shí)效果比較強(qiáng)，它對(duì)畫(huà)面中角色動(dòng)作的捕捉尤為清晰，與畫(huà)面角色的綁定的聯(lián)系性也十分緊密，是虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中一個(gè)比較不錯(cuò)的系統(tǒng)軟件。MAX軟件它最開(kāi)始的應(yīng)用是在電腦游戲中的動(dòng)畫(huà)制作，后來(lái)又進(jìn)一步的開(kāi)始參與影視片的特效制作，MAX軟件還被廣泛地應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域，也就是虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)當(dāng)中。它強(qiáng)大的立體三維功能被新媒體、影視動(dòng)畫(huà)、游戲動(dòng)畫(huà)等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。

三、虛擬仿真技術(shù)為機(jī)器智能實(shí)驗(yàn)課帶來(lái)的好處

虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)代化的社會(huì)帶來(lái)了許多的方便，讓機(jī)器實(shí)驗(yàn)課、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來(lái)越豐富化。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。通過(guò)對(duì)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，使得上級(jí)和下級(jí)、老師和學(xué)生的客戶(hù)信息以及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)、模擬操作、技能測(cè)評(píng)等等的信息存儲(chǔ)在管理信息庫(kù)中，與此同時(shí)，上級(jí)和下級(jí)或是老師和學(xué)生之間就可以通過(guò)客戶(hù)機(jī)對(duì)下級(jí)或者學(xué)生之間的實(shí)訓(xùn)進(jìn)行遠(yuǎn)程的指導(dǎo)與管理。

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，虛擬仿真技術(shù)在在現(xiàn)代職業(yè)技能教學(xué)中的作用也越來(lái)越明顯。虛擬仿真技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，將為機(jī)器智能實(shí)驗(yàn)課等實(shí)訓(xùn)課程帶來(lái)更多的方便和益處。由于它能夠?yàn)槿藗兲峁┮环N高級(jí)的人機(jī)接口，具備交互性、想象性、沉浸性等特點(diǎn)，所以它主要的應(yīng)用領(lǐng)域在政府、企業(yè)、學(xué)校等這些需要實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)環(huán)境的地方。

四、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)

作為一項(xiàng)新興的科學(xué)技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)還處在一個(gè)不斷探索前進(jìn)與不斷完善的階段當(dāng)中，其發(fā)展趨勢(shì)呈一個(gè)不斷上升的大幅增長(zhǎng)的趨勢(shì)。從目前來(lái)看，雖然目前政府、教育部門(mén)、學(xué)校、教師都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了虛擬仿真技術(shù)對(duì)于職業(yè)教育實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實(shí)際中，依然存在著許多問(wèn)題亟待解決，因此虛擬仿真技術(shù)正在與教育、培訓(xùn)等領(lǐng)域不斷地相適應(yīng)和匹配。

其次，雖然目前政府、教育部門(mén)、學(xué)校、教師都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了虛擬仿真技術(shù)對(duì)于職業(yè)教育實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實(shí)際中，依然存在著許多問(wèn)題亟待解決。雖然目前政府、教育部門(mén)、學(xué)校、教師都認(rèn)識(shí)到了虛擬仿真技術(shù)對(duì)于職業(yè)教育實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實(shí)際中，依然存在著許多問(wèn)題亟待解決。例如：虛擬仿真技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)硬件的要求比較高，但是這些方面的發(fā)展不能夠滿(mǎn)足人們對(duì)虛擬仿真技術(shù)的需要，虛擬仿真軟件數(shù)據(jù)是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，三維立體仿真軟件的應(yīng)用對(duì)顯卡和顯示器等也有很高的要求，也就是說(shuō)，虛擬仿真系統(tǒng)對(duì)硬件的要求較高。因此需要對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)硬件的發(fā)展有一個(gè)更高的要求。最后，教學(xué)類(lèi)虛擬仿真軟件的質(zhì)量還有待提高、對(duì)虛擬仿真技術(shù)的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一和對(duì)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，這些都是需要發(fā)展改善的地方，也是未來(lái)虛擬仿真技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大的趨勢(shì)。

五、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的價(jià)值和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)作為一個(gè)高端的科技系統(tǒng)，對(duì)政府、企業(yè)、學(xué)校等的發(fā)展，起到了至關(guān)重要的作用，并為其創(chuàng)造了更大的價(jià)值。同時(shí)虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，也在打開(kāi)了市場(chǎng)，擴(kuò)大了市場(chǎng)份額的同時(shí)為市場(chǎng)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)利益。

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)的今天，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)也為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做了一定的貢獻(xiàn)，為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展添磚加瓦，在自己發(fā)展得同時(shí)也促進(jìn)了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，我們應(yīng)當(dāng)不斷地發(fā)展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，使其深入到更多的地方，讓更多的地方和人們體會(huì)到虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為人們帶來(lái)的價(jià)值。

總結(jié)

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的日漸完善，使得人們的生活也不斷的豐富活躍起來(lái)，政府、企業(yè)、學(xué)校等地方對(duì)其的應(yīng)用，也促進(jìn)了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展。本論文通過(guò)闡論虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機(jī)器人機(jī)械臂模型用到的三維建模技術(shù)及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)的研究，探討了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的價(jià)值和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)也為虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉仲波 李瑞濤 《擬仿真技術(shù)在城市軌道交通工程實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用》 吉林大學(xué)交通學(xué)院、吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2012年第12期

第7篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

1仿真技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的作用

仿真技術(shù)指的是設(shè)計(jì)人員以計(jì)算機(jī)為載體，通過(guò)利用相關(guān)軟件建立數(shù)據(jù)模型，對(duì)各性能參數(shù)進(jìn)行分析從而選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比安全可靠、使用靈活，大大節(jié)約了資金，也節(jié)約了反復(fù)制造實(shí)物的時(shí)間，因其不需要制造實(shí)物而又被稱(chēng)為虛擬樣機(jī)技術(shù)?，F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中，因?yàn)楹芏嘞到y(tǒng)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，數(shù)據(jù)量龐大，在實(shí)驗(yàn)中存在很多難題，因此需要在計(jì)算機(jī)中建立相對(duì)應(yīng)的模型對(duì)其進(jìn)行仿真，對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)性能等進(jìn)行分析。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造的初期，設(shè)計(jì)人員只要根據(jù)不同的方案在仿真軟件中建立虛擬樣機(jī)，便可以完成對(duì)不同假設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)，選擇最優(yōu)方案或者對(duì)方案進(jìn)行改進(jìn)都非常方便。在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中使用仿真技術(shù)不僅可以使計(jì)算更加精確，提升研發(fā)質(zhì)量，而且也在一定程度上提升了研發(fā)效率，節(jié)約了研發(fā)資金。

2仿真過(guò)程的實(shí)現(xiàn)

2.1模型的建立

在機(jī)械設(shè)計(jì)制作的過(guò)程中，若要使用仿真技術(shù)，首先就要設(shè)計(jì)編輯條件和約束條件，確定研究目標(biāo)，進(jìn)而建立一個(gè)可以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的仿真運(yùn)行系統(tǒng)。系統(tǒng)初步建立之后，便要求設(shè)計(jì)者根據(jù)相應(yīng)的學(xué)科知識(shí)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化表述，也就是對(duì)系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型。通常狀況下，數(shù)學(xué)模型由于時(shí)間不同可分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種，其中動(dòng)態(tài)模型又可以分為離散、連續(xù)和混合時(shí)間三種。

2.2模型的變換

這一步驟指的是把初步建立的模型通過(guò)數(shù)學(xué)表達(dá)式的作用變換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的樣式，這一過(guò)程運(yùn)用了部分合適的計(jì)算機(jī)算法及語(yǔ)言，是仿真的基礎(chǔ)，也稱(chēng)之為仿真模型。若要實(shí)現(xiàn)模型的變換，設(shè)計(jì)者可以使用現(xiàn)有的仿真軟件，也可以根據(jù)系統(tǒng)需求自行開(kāi)發(fā)。

2.3模型的實(shí)驗(yàn)

模型的實(shí)驗(yàn)指的是通過(guò)在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行仿真模型能夠得到相應(yīng)的仿真結(jié)果。做好了模型的建立和變換這兩大步驟，也就為模型的實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)，只要是按照預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)展開(kāi)的前幾個(gè)步驟，那么這一步驟的實(shí)現(xiàn)并不困難。在對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行衡量時(shí)，要對(duì)其可靠性進(jìn)行分析，通常使用的方法有以下兩種：置信通道法以及仿真過(guò)程的反向驗(yàn)證法。

3仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

3.1在齒輪設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在機(jī)械裝備中，齒輪可謂是最重要的零部件之一，因此，在設(shè)計(jì)中對(duì)其性能進(jìn)行仿真意義重大，并且不少設(shè)計(jì)者也針對(duì)此問(wèn)題做了大量研究。其中包括：使用visuallisp語(yǔ)言對(duì)齒輪端面的建模和仿真，從任意幾何角度對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)估；用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)展開(kāi)對(duì)圓弧針齒行星傳動(dòng)的研究；對(duì)影響正交齒輪傳動(dòng)接觸點(diǎn)的主要參數(shù)進(jìn)行研究等等。此外，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在齒輪泵的齒輪設(shè)計(jì)中應(yīng)用也十分廣泛。

3.2在機(jī)械結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的完成需要各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)件的組合，共同發(fā)揮它們的綜合作用。因此，在對(duì)一個(gè)新產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，各零部件的性能能否正常發(fā)揮、它們之間的配合是否得當(dāng)、如何選取組合方案等問(wèn)題，都離不開(kāi)事先用仿真技術(shù)進(jìn)行模擬優(yōu)化?，F(xiàn)在市場(chǎng)主流的大型三維設(shè)計(jì)軟件都對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真功能進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，根據(jù)在該軟件中設(shè)計(jì)的裝配體的性能，對(duì)演示結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)展開(kāi)模擬，如果需要運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，只需要提前設(shè)置好主運(yùn)動(dòng)件，具有極大的便利性。此外，在這些大型三維設(shè)計(jì)軟件的仿真運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者能夠從任意角度觀(guān)察運(yùn)動(dòng)結(jié)果，還能幫助設(shè)計(jì)者檢查結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉等問(wèn)題，功能十分強(qiáng)大。

3.3在復(fù)雜機(jī)械加工研究方面的應(yīng)用

作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的生產(chǎn)基礎(chǔ)，用仿真技術(shù)對(duì)機(jī)械加工尤其是復(fù)雜機(jī)械加工能夠幫助設(shè)計(jì)者研究深層次機(jī)理，在理論程度上提升了這一步驟的性能與質(zhì)量。在數(shù)控加工的過(guò)程中，可以使用仿真技術(shù)編寫(xiě)CNC機(jī)床的零件加工程序，然后轉(zhuǎn)換成為對(duì)應(yīng)的圖形信息，通過(guò)這些信息設(shè)計(jì)者很容易對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在磨削加工中，通過(guò)磨削時(shí)間的不同展開(kāi)對(duì)這一步驟的建模，以此建立的仿真模型可以對(duì)磨削的性能和質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，促使磨削步驟的最優(yōu)化。

4結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)得以迅速發(fā)展，各生產(chǎn)步驟和工藝越來(lái)越復(fù)雜，因此，必須借助自動(dòng)測(cè)試和仿真等計(jì)算機(jī)技術(shù)幫助設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。尤其是伴隨著仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的使用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)者從復(fù)雜龐大的信息中對(duì)機(jī)械部件或者加工過(guò)程的最優(yōu)化控制，解決了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。

作者:熊勇 單位:內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系

參考文獻(xiàn):

[1]張小亞.淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào),2011(16):276-277.

第8篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

[關(guān)鍵詞]數(shù)字樣機(jī)技術(shù)，工程設(shè)計(jì)，應(yīng)用研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TB21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）15-0382-01

一、前言

數(shù)字樣機(jī)技術(shù)是使用數(shù)字代替實(shí)物進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的技術(shù)。使用數(shù)字樣機(jī)能夠快速靈活的進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且更加有真實(shí)感。并且能夠縮短研發(fā)周期，降低成本。

二、虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念

虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種通過(guò)綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中先進(jìn)的建模、信息管理和多領(lǐng)域仿真等對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析的方法。利用虛擬樣機(jī)技術(shù)建立產(chǎn)品計(jì)算機(jī)模型，對(duì)模型進(jìn)行仿真分析，根據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)產(chǎn)品的后續(xù)研發(fā)以及產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)；同時(shí)可以分析機(jī)械產(chǎn)品在不同應(yīng)用環(huán)境下的整體性能，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在以往的機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，對(duì)方案進(jìn)行論證、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)、后續(xù)的細(xì)節(jié)進(jìn)一步修正或改進(jìn)設(shè)計(jì)等一系列流程總是在不斷的循環(huán)討論當(dāng)中。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理、可行，功能能否實(shí)現(xiàn)，還需要對(duì)物理樣機(jī)進(jìn)行多次的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，再對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)再次制造或改進(jìn)物理樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)中應(yīng)用數(shù)字化的虛擬樣機(jī)技術(shù)改變了產(chǎn)品設(shè)計(jì)樣機(jī)建造測(cè)試評(píng)估反饋設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，避免了物理樣機(jī)的生產(chǎn)及其修改加工，節(jié)約了設(shè)計(jì)研發(fā)成本。通過(guò)數(shù)字化的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，可迅速縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)也有利于不同設(shè)計(jì)工作的協(xié)同進(jìn)行。

三、虛擬樣機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)

機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷的循環(huán)過(guò)程。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案是否合理，需要制造樣機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試，但設(shè)計(jì)過(guò)程中往往需要對(duì)設(shè)計(jì)及樣機(jī)進(jìn)行多次改進(jìn)，才能獲得符合要求的設(shè)計(jì)方案，這種設(shè)計(jì)方法往往耗時(shí)、耗力、耗物。

利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行的設(shè)計(jì)研發(fā)是一個(gè)并行的過(guò)程。通過(guò)對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行如有限元、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)等仿真分析，對(duì)仿真結(jié)果比較，最終確定一個(gè)最優(yōu)化的方案，產(chǎn)品研發(fā)周期短，研發(fā)成本低，有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

1、全新的研發(fā)模式

傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)是一個(gè)串行的過(guò)程，而采用虛擬樣機(jī)技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品不同設(shè)計(jì)工作的同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)仿真得到產(chǎn)品在不同使用環(huán)境下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，進(jìn)而評(píng)價(jià)不同設(shè)計(jì)方案可行性。

2、產(chǎn)品研發(fā)周期短、成本低、質(zhì)量高

基于虛擬仿真平臺(tái)建立初步設(shè)計(jì)完成后的產(chǎn)品模型，對(duì)所建模型進(jìn)行多次仿真試驗(yàn)，這樣省去了樣機(jī)的制作時(shí)間，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)也能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

3、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的重要手段

企業(yè)間可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各自的產(chǎn)品的信息進(jìn)行傳遞，以便雙方就一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息進(jìn)行交流，同時(shí)可以就設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行討論，實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)間、地點(diǎn)、人員對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的進(jìn)行。

4、支持產(chǎn)品的全方位測(cè)試、分析與評(píng)估

利用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品在不同應(yīng)用環(huán)境下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行仿真，根據(jù)結(jié)果對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得到產(chǎn)品全方位的測(cè)試結(jié)果，有利于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全方位的分析和評(píng)估。

四、應(yīng)用現(xiàn)狀

數(shù)字樣機(jī)技術(shù)在一些工程設(shè)計(jì)與制造技術(shù)較發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域從汽車(chē)制造業(yè)、航空航天業(yè)、國(guó)防工業(yè)到人機(jī)工程學(xué)、醫(yī)學(xué)以及工程咨詢(xún)等很多方面。所涉及的產(chǎn)品從龐大的卡車(chē)到照相機(jī)的快門(mén)、火箭到輪船的錨鏈。在各個(gè)領(lǐng)域里，針對(duì)各種產(chǎn)品，數(shù)字樣機(jī)技術(shù)都為用戶(hù)節(jié)約了開(kāi)支、時(shí)間并提供了滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)方案。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，基于數(shù)字樣機(jī)軟件，借助VR外設(shè)工具可對(duì)產(chǎn)品的不同層面（零部件級(jí)、組件級(jí)、系統(tǒng)級(jí)）進(jìn)行數(shù)字化樣機(jī)裝配和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)具有沉浸感的產(chǎn)品裝配與維護(hù)，對(duì)產(chǎn)品裝配性能、裝配工藝性和維護(hù)性進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，在設(shè)計(jì)階段驗(yàn)證產(chǎn)品的裝配和維護(hù)性能。如在寶馬汽車(chē)公司，虛擬裝配被用于驗(yàn)證整車(chē)裝配，在整車(chē)總計(jì)806個(gè)裝配操作中，有494個(gè)操作得到評(píng)估，并且據(jù)此制定了標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程。該公司為車(chē)門(mén)的裝配操作設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬裝配系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識(shí)別語(yǔ)言輸入，完成相應(yīng)的操作，當(dāng)發(fā)生干涉碰撞時(shí)，能夠發(fā)出聲音報(bào)警。

洛克希德馬丁在戰(zhàn)斗機(jī)系統(tǒng)F-16項(xiàng)目研究中，為了解決F-16維護(hù)性和人因?qū)W方面的技術(shù)問(wèn)題，公司經(jīng)過(guò)多次論證，淘汰了基于金屬實(shí)物模型方案，轉(zhuǎn)而利用數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行維護(hù)性和人因?qū)W設(shè)計(jì)評(píng)估與驗(yàn)證，從經(jīng)濟(jì)角度看，飛機(jī)裝置的一次重新設(shè)計(jì)和樣式翻新所

需要的金屬模型的造價(jià)就會(huì)超出一個(gè)虛擬維修系統(tǒng)的費(fèi)用。虛擬維護(hù)的其他優(yōu)勢(shì)還在于它比金屬模型更能夠縮短研制進(jìn)度。利用金屬模型的時(shí)候，設(shè)計(jì)組對(duì)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)審查的準(zhǔn)備工作要花費(fèi)數(shù)周時(shí)間；而利用虛擬維護(hù)系統(tǒng)，在幾天內(nèi)就可以將模型轉(zhuǎn)換成虛擬維修模型，在一周內(nèi)就可以將詳細(xì)的分析結(jié)果返回到設(shè)計(jì)組。通過(guò)利用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)，極大地改善了維修性設(shè)計(jì)技術(shù)手段，該公司提出在以后的飛機(jī)維修性設(shè)計(jì)與分析中要廣泛采用數(shù)字樣機(jī)技術(shù)。

五、虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用

產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程包含結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)有限元分析、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)作業(yè)過(guò)程模擬、系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性評(píng)價(jià)、系統(tǒng)故障預(yù)測(cè)及冗余設(shè)計(jì)等。該設(shè)計(jì)過(guò)程在設(shè)計(jì)初期就充分考慮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的相互耦合作用，并進(jìn)行產(chǎn)品作業(yè)全過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬，預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能、壽命及可靠性，從而縮短了開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

1.虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件

比較有影響的有美國(guó)MSC公司的ADAMS、比利時(shí)LMS公司的DADS以及德國(guó)航天局的SIMPACK。ADAMS占據(jù)市場(chǎng)50%以上份額。其他軟件還有：WorkingModel、Flow3D、IDEAS、Phoenics、ANSYS和Pamcrash。ADAMS（AutomaticDynamicAnalysisMechanicalSystem）軟件是美國(guó)MDI公司（現(xiàn)已并入MSC公司）開(kāi)發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件，是目前世界上最具權(quán)威的，使用最廣的機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析軟件。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的性能、運(yùn)動(dòng)范圍、碰撞檢測(cè)、峰值載荷以及計(jì)算有限元的輸入載荷等。包括ADAMS/ViewADAMS/Solver及其他擴(kuò)展模塊

2.虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械系統(tǒng)中有三種不同性質(zhì)的分析

（1）機(jī)械系統(tǒng)的靜力學(xué)分析：剛性系統(tǒng)。（2）機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析：主要涉及系統(tǒng)及其構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)分析。當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度=0時(shí)，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。（3）機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析：主要涉及由外力作用引起的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析

當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度>0時(shí)，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。主要有基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)可靠性分析技術(shù)：基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)虛擬樣機(jī)制造技術(shù)；基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化技術(shù)；基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)構(gòu)優(yōu)化分析技術(shù)（如多連桿桿系分析）；運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)設(shè)備故障分析技術(shù)；下面就我們機(jī)械壓力機(jī)的曲柄連桿結(jié)構(gòu)用虛擬樣機(jī)如果處理來(lái)舉例一下：

六、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字樣機(jī)技術(shù)是使用數(shù)字代替實(shí)物進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)的技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用。使用數(shù)字樣機(jī)能夠快速靈活的驚醒設(shè)計(jì)，而且更加有真實(shí)感。并且能夠說(shuō)短研發(fā)周期，降低成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉國(guó)昌，韓虎.基于ADAMS協(xié)同仿真技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2010（6）：38-40.

第9篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

一、機(jī)械設(shè)備制造仿真技術(shù)概論

仿真技術(shù)的迅猛發(fā)展,為機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、性能分析與制造提供了強(qiáng)有力的利研手段,逐漸形成了專(zhuān)業(yè)的機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)。主要的仿真技術(shù)包括cAD三維建模、結(jié)構(gòu)有限元分析、多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)。應(yīng)用它們可以解決從零件到裝配件的結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度和產(chǎn)品的各項(xiàng)性能要求等問(wèn)題,這些技術(shù)作為機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù)中的幾個(gè)最為關(guān)鍵的部分,相互滲透,相互關(guān)聯(lián),大有一體化和集成化趨勢(shì)。

二、設(shè)備仿真技術(shù)發(fā)展

(一)加工設(shè)備布局仿真

設(shè)備布局是構(gòu)造一個(gè)有效車(chē)間系統(tǒng)最為重要的環(huán)節(jié),相同車(chē)間地址、相同的人員、相同的技術(shù)和設(shè)備,僅僅由于布置方式的不同,生產(chǎn)系統(tǒng)的功能可產(chǎn)生天壤之別。高效率的設(shè)備布局作為提高企業(yè)生產(chǎn)效率和效益的手段之～,越來(lái)越受到人們的重視。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,除了降低原材料和能源消耗外,已把改進(jìn)物料搬運(yùn)、改善工廠(chǎng)中的物流組織看作是減少和節(jié)省開(kāi)支以獲取利潤(rùn)的重要方面?，F(xiàn)代生產(chǎn)管理理論減少企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)物流的具體途徑可以概括為以下三點(diǎn):

一是通過(guò)最優(yōu)的工廠(chǎng)布局,建立順暢的物流線(xiàn)路,或者采用加工中心,實(shí)現(xiàn)工序集中,減少運(yùn)輸次數(shù),縮短物流距離;二是成組搬運(yùn),直接減少搬運(yùn)次數(shù);三是確定最優(yōu)的運(yùn)輸路線(xiàn)和運(yùn)輸速度,建立連續(xù)短捷的運(yùn)輸路線(xiàn),減少運(yùn)輸?shù)耐ｎD、路線(xiàn)交叉和倒流現(xiàn)象。

(二)多學(xué)科優(yōu)化理論在仿真中的應(yīng)用

機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)及設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究大都開(kāi)始于工程應(yīng)用問(wèn)題的研究,再隨著研究工作的進(jìn)展逐步上升為獨(dú)立的理論,然后反饋應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)踐。多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化理

論的研究也遵循了同樣的規(guī)律。在航空航天領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的MDO技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際上一個(gè)最活躍的研究課題。MDO問(wèn)題涉及到的變量數(shù)目較多,學(xué)科之間的信息交換極為復(fù)雜,直接搜索目標(biāo)函數(shù)和約束值的計(jì)算量令人難以忍受,某些學(xué)科分析會(huì)產(chǎn)生一些無(wú)法預(yù)計(jì)的失真,難以采用效率較高的梯度算法進(jìn)行設(shè)計(jì)空間搜索,影響處理速度。因此,優(yōu)化過(guò)程中一般不將設(shè)計(jì)空間搜索程序與多學(xué)科分析直接禍合起來(lái),而是對(duì)目標(biāo)函數(shù)和約束給予近似的表達(dá),將直接搜索和這些易于計(jì)算的近似表達(dá)禍合起來(lái),得到近似問(wèn)題的最優(yōu)解后,通過(guò)最優(yōu)解處的重分析來(lái)修正改進(jìn)近似模型,避免頻繁的多學(xué)科全分析。

(三)基于虛擬樣機(jī)的機(jī)械仿真

在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域,虛擬樣機(jī)技術(shù)作為一種嶄新的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法,更是一種十分重要的綜合仿真式開(kāi)發(fā)手段。機(jī)械系統(tǒng)虛擬樣機(jī)是基于虛擬樣機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)仿真技術(shù),是指在制造的一臺(tái)物理樣機(jī)生產(chǎn)出來(lái)之前,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立該機(jī)械系統(tǒng)f產(chǎn)品)的三維數(shù)字化模型(即虛擬樣機(jī));對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析,較好地仿真該機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,以預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的整體性能。該技術(shù)以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制理論為核心加上成熟的三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和基于圖形的用戶(hù)界面技術(shù),將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)集成在一起,提供一個(gè)全新的研發(fā)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法。它通過(guò)設(shè)計(jì)中的反饋信息不斷的指導(dǎo)設(shè)計(jì),保證產(chǎn)品尋優(yōu)過(guò)程的順利進(jìn)行。

三、sOILDwROK建模導(dǎo)入ADAMS

ADAMS軟件具有強(qiáng)大的動(dòng)力學(xué)解算器,但其實(shí)體建模功能相對(duì)比較薄弱。對(duì)于比較復(fù)雜的零部件,如用ADAMS建模模塊進(jìn)行三維實(shí)體建模,不能保證模型的尺寸精度和裝配的位置精度。應(yīng)用SoildWorks軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行整機(jī)建模,按工程圖紙將其變?yōu)橐粋€(gè)數(shù)字樣機(jī),然后將其轉(zhuǎn)換并導(dǎo)入到ADAMS壞境中使用。由于SoildWorks和ADAMS是兩個(gè)完全不同的系統(tǒng),所以各自的數(shù)據(jù)都難以被對(duì)方識(shí)別。要將SoildWorks中創(chuàng)建的三維實(shí)體模型導(dǎo)入到ADAMS環(huán)境中,必須兩種軟件具備某一相同的幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊,先將SoildW01.ks的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中性(不依賴(lài)于SoildWoI_ks系統(tǒng)),然后將中性數(shù)據(jù)通過(guò)幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成AI)AMS數(shù)據(jù)。

(一)虛擬設(shè)備的裝配

經(jīng)上面步驟零部件導(dǎo)入AI)AMS后,各構(gòu)件之間還只是毫無(wú)聯(lián)系地獨(dú)立存在于ADAMS中。這種狀態(tài)下即使全部零部件都己導(dǎo)入,也不能構(gòu)成一臺(tái)具有現(xiàn)實(shí)意義的虛擬樣機(jī)。這就如一堆拆散的零件擺在地上不能構(gòu)成一整的機(jī)器。下面的工作就是要將這些分散的零部件"裝配"成一整的機(jī)械,并賦予一定的工作環(huán)境,使其能夠模擬現(xiàn)實(shí)的工況工作。

(二)仿真實(shí)驗(yàn)

所謂仿真就是在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),它是將被研究的對(duì)象及其特征抽象成模型,通過(guò)對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,探討和推斷對(duì)象本身所具有的性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。