學(xué)校虛擬現(xiàn)實實訓(xùn)方案書

1、 目錄目目 錄：錄： 設(shè)計案例設(shè)計案例 項目設(shè)計效果及平面布置圖項目設(shè)計效果及平面布置圖 項目實施涉及產(chǎn)品、技術(shù)介紹項目實施涉及產(chǎn)品、技術(shù)介紹 項目設(shè)計及應(yīng)用說明項目設(shè)計及應(yīng)用說明 項目背景及需求分析項目背景及需求分析 項目團隊項目團隊實實訓(xùn)訓(xùn)室室方方案案需求分析項目背景及需求分析項目背景及需求分析學(xué)校實訓(xùn)教育面臨的問題學(xué)校實訓(xùn)教育面臨的問題? ?傳統(tǒng)實訓(xùn)項目存在的問題傳統(tǒng)實訓(xùn)項目存在的問題教育培訓(xùn)需要投入大量實體數(shù)控機床設(shè)備給學(xué)員進行實訓(xùn)，培教育培訓(xùn)需要投入大量實體數(shù)控機床設(shè)備給學(xué)員進行實訓(xùn)，培訓(xùn)費用高，投資大；學(xué)員實際操作容易出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致機器磨訓(xùn)費用高，投資大；學(xué)員實際操作容易出現(xiàn)失誤，

2、導(dǎo)致機器磨損，產(chǎn)生大量的維護維修費用，造成經(jīng)濟損失。損，產(chǎn)生大量的維護維修費用，造成經(jīng)濟損失。傳統(tǒng)實訓(xùn)大多為傳統(tǒng)實訓(xùn)大多為“一對一一對一”的教學(xué)模式，大大增加了培的教學(xué)模式，大大增加了培訓(xùn)投資，且無法同時進行多人培訓(xùn)，降低了培訓(xùn)效率。訓(xùn)投資，且無法同時進行多人培訓(xùn)，降低了培訓(xùn)效率。在一些設(shè)備原理教育上，分解演示困難低在一些設(shè)備原理教育上，分解演示困難低直觀性差，特別是大型部件、設(shè)備直觀性差，特別是大型部件、設(shè)備技術(shù)、設(shè)備革新周期技術(shù)、設(shè)備革新周期長，無法緊跟社會發(fā)展需求長，無法緊跟社會發(fā)展需求問題？問題？虛擬現(xiàn)實在實驗室中的應(yīng)用虛擬現(xiàn)實在實驗室中的應(yīng)用隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成熟，全國各大院校開始認(rèn)

3、識到虛擬隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的成熟，全國各大院校開始認(rèn)識到虛擬實驗室在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價值，它除了可以輔助高校的科實驗室在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價值，它除了可以輔助高校的科研工作，在實驗教學(xué)方面也具有很高的應(yīng)用，如利用率高、研工作，在實驗教學(xué)方面也具有很高的應(yīng)用，如利用率高、操作性強、易維護等諸多優(yōu)。操作性強、易維護等諸多優(yōu)。.近年來近年來,國內(nèi)的許多高校都國內(nèi)的許多高校都根據(jù)自身科研和教學(xué)建立了符合自已教學(xué)規(guī)范的虛擬實驗根據(jù)自身科研和教學(xué)建立了符合自已教學(xué)規(guī)范的虛擬實驗室。室。虛擬現(xiàn)實具備的特征虛擬現(xiàn)實具備的特征感知感知性性重要特征重要特征成功的模擬環(huán)境應(yīng)該成功的模擬環(huán)境應(yīng)該達到使用戶難以分辨達到使用戶難

4、以分辨真假的程度。真假的程度。虛擬系統(tǒng)中物體依據(jù)虛擬系統(tǒng)中物體依據(jù)物理定律動作的程度物理定律動作的程度。 理想的虛擬實驗室應(yīng)理想的虛擬實驗室應(yīng)該具有人所具有的感該具有人所具有的感知功能。知功能。沉浸沉浸感感交交互性互性真真實性實性用戶對模擬系統(tǒng)中物用戶對模擬系統(tǒng)中物體可操作程度和從環(huán)體可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程境得到反饋的自然程度（包括實時性）。度（包括實時性）。虛擬現(xiàn)實價值體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實價值體現(xiàn)建立逼真的三維互動模型，通過高清顯示設(shè)備系統(tǒng)呈建立逼真的三維互動模型，通過高清顯示設(shè)備系統(tǒng)呈現(xiàn)出來，給于學(xué)員身臨其境的感覺，從而激發(fā)學(xué)員的現(xiàn)出來，給于學(xué)員身臨其境的感覺，從而激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，

5、提高學(xué)員的動手操作能力學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)員的動手操作能力系統(tǒng)支持多系統(tǒng)支持多人同時在現(xiàn)場學(xué)習(xí)，突人同時在現(xiàn)場學(xué)習(xí)，突破了破了傳統(tǒng)教育限制，傳統(tǒng)教育限制， 既既節(jié)約了培訓(xùn)時間節(jié)約了培訓(xùn)時間，提高提高培訓(xùn)培訓(xùn)效率，又降低效率，又降低對設(shè)備耗對設(shè)備耗損損系統(tǒng)具有系統(tǒng)具有可擴展性可擴展性，可以，可以隨時增加隨時增加數(shù)控機床數(shù)控機床 的虛的虛擬拓展模塊，使擬拓展模塊，使系統(tǒng)能緊系統(tǒng)能緊隨隨市場數(shù)控技市場數(shù)控技 術(shù)最新發(fā)術(shù)最新發(fā)展需展需求求虛擬實訓(xùn)教學(xué)價值體現(xiàn)虛擬實訓(xùn)教學(xué)價值體現(xiàn) 興趣和熱情造就最好的學(xué)生在教興趣和熱情造就最好的學(xué)生在教學(xué)中采用虛擬現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)，學(xué)中采用虛擬現(xiàn)實教學(xué)系統(tǒng)，可極大地激發(fā)學(xué)生們的

6、學(xué)可極大地激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情并極大地提高學(xué)習(xí)熱情并極大地提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)動力。生們的學(xué)習(xí)動力。動力動力質(zhì)量質(zhì)量一個完整的虛擬現(xiàn)實教學(xué)項目，一個完整的虛擬現(xiàn)實教學(xué)項目，在教師的多角度演示講解之中，在教師的多角度演示講解之中，極有利于學(xué)生的正確理解、極有利于學(xué)生的正確理解、 快速掌握和長期記憶，教快速掌握和長期記憶，教 學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量自然學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量自然得益良多。得益良多。效率效率虛擬現(xiàn)實展示，使虛擬現(xiàn)實展示，使學(xué)生由單純的文字記學(xué)生由單純的文字記憶變成視覺記憶和文字記憶變成視覺記憶和文字記憶的結(jié)合，記憶保存程度高，憶的結(jié)合，記憶保存程度高，保存時間長；提高教學(xué)及學(xué)習(xí)保存時間長；提高教學(xué)及

7、學(xué)習(xí)的效率。的效率。發(fā)展發(fā)展 進一步更新教育觀念，進一步更新教育觀念， 樹立現(xiàn)代職業(yè)教育理念，樹立現(xiàn)代職業(yè)教育理念， 充實了現(xiàn)代課程和教學(xué)改革充實了現(xiàn)代課程和教學(xué)改革 方向，使學(xué)校教育能時跟社會方向，使學(xué)校教育能時跟社會發(fā)展步伐。發(fā)展步伐。虛擬實訓(xùn)教學(xué)價值體現(xiàn)虛擬實訓(xùn)教學(xué)價值體現(xiàn) 方案設(shè)計分析建設(shè)目標(biāo)建設(shè)目標(biāo) 建立一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是成功進行虛擬現(xiàn)實應(yīng)用建立一個完整的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是成功進行虛擬現(xiàn)實應(yīng)用關(guān)鍵，而要建立一個完整的虛擬現(xiàn)實實驗室，首先要做關(guān)鍵，而要建立一個完整的虛擬現(xiàn)實實驗室，首先要做的是要有一套完整、可行的虛擬現(xiàn)實實驗室的解決方案。的是要有一套完整、可行的虛擬現(xiàn)實實驗室的解決方

8、案。 以專業(yè)教育實訓(xùn)目標(biāo)為準(zhǔn)則，結(jié)合先進的虛擬以專業(yè)教育實訓(xùn)目標(biāo)為準(zhǔn)則，結(jié)合先進的虛擬現(xiàn)實技術(shù)建設(shè)一套虛擬現(xiàn)實展示手段現(xiàn)實技術(shù)建設(shè)一套虛擬現(xiàn)實展示手段 根據(jù)目前學(xué)校教學(xué)發(fā)展需求，本期建設(shè)目標(biāo)是根據(jù)目前學(xué)校教學(xué)發(fā)展需求，本期建設(shè)目標(biāo)是：應(yīng)具有的功能應(yīng)具有的功能1 1、滿足教學(xué)要求，突出技能培養(yǎng)滿足教學(xué)要求，突出技能培養(yǎng)。2 2、實訓(xùn)基地要成為產(chǎn)、學(xué)結(jié)合的平臺。實訓(xùn)基地要成為產(chǎn)、學(xué)結(jié)合的平臺。注：注：應(yīng)與共享資源的企業(yè)共同努力，建立市場導(dǎo)向、共同建設(shè)、應(yīng)與共享資源的企業(yè)共同努力，建立市場導(dǎo)向、共同建設(shè)、校企聯(lián)動的運行機制，進一步實現(xiàn)生產(chǎn)育人校企聯(lián)動的運行機制，進一步實現(xiàn)生產(chǎn)育人1)1)承擔(dān)學(xué)院的實

9、習(xí)實訓(xùn)任務(wù)，突出實踐技能與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，體現(xiàn)為承擔(dān)學(xué)院的實習(xí)實訓(xùn)任務(wù)，突出實踐技能與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，體現(xiàn)為服務(wù)教學(xué)的宗旨服務(wù)教學(xué)的宗旨;(2);(2)通過通過三維立體建模三維立體建模營造生產(chǎn)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生工程營造生產(chǎn)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力應(yīng)用能力;(3);(3)體現(xiàn)素質(zhì)教育，體現(xiàn)人文關(guān)懷體現(xiàn)素質(zhì)教育，體現(xiàn)人文關(guān)懷;(4);(4)承擔(dān)課程設(shè)計任承擔(dān)課程設(shè)計任務(wù)務(wù);(5);(5)服務(wù)社會，接納校外實習(xí)實訓(xùn)任務(wù)。服務(wù)社會，接納校外實習(xí)實訓(xùn)任務(wù)。(1)(1)為教師創(chuàng)造學(xué)習(xí)的空間，為學(xué)院培養(yǎng)大批急需的為教師創(chuàng)造學(xué)習(xí)的空間，為學(xué)院培養(yǎng)大批急需的“雙師型雙師型”教教師師;(2);(2)為學(xué)生課外科技創(chuàng)新活

10、動提供場所為學(xué)生課外科技創(chuàng)新活動提供場所;(3);(3)健全技能工種鑒定健全技能工種鑒定項目項目;(4);(4)進入企業(yè)，實現(xiàn)生產(chǎn)。進入企業(yè)，實現(xiàn)生產(chǎn)。虛擬現(xiàn)實實訓(xùn)室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計虛擬現(xiàn)實實訓(xùn)室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計具有沉浸感的虛擬現(xiàn)實三維立體顯示系統(tǒng)具有沉浸感的虛擬現(xiàn)實三維立體顯示系統(tǒng) 面向應(yīng)用對象的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用開發(fā)平臺面向應(yīng)用對象的虛擬現(xiàn)實應(yīng)用開發(fā)平臺 6 6自由度虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)自由度虛擬現(xiàn)實交互系統(tǒng)中央集成應(yīng)用控制系統(tǒng)中央集成應(yīng)用控制系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計虛擬現(xiàn)實實訓(xùn)室系統(tǒng)功能設(shè)計虛擬現(xiàn)實實訓(xùn)室系統(tǒng)功能設(shè)計系系統(tǒng)統(tǒng)功功能能6 6自由度實時交互功能自由度實時交互功能 力反饋或觸覺反饋功能力反饋或觸覺反饋功

11、能立體三維音效輸出功能立體三維音效輸出功能沉浸式立體顯示沉浸式立體顯示 二次開發(fā)功能二次開發(fā)功能方案設(shè)計虛擬現(xiàn)實三維立體顯示系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實三維立體顯示系統(tǒng) 通過集成虛擬仿真系統(tǒng)平臺，應(yīng)用環(huán)幕、高清設(shè)備等展通過集成虛擬仿真系統(tǒng)平臺，應(yīng)用環(huán)幕、高清設(shè)備等展示手段，逼真再現(xiàn)各種操作環(huán)境，豐富教學(xué)手段，成為示手段，逼真再現(xiàn)各種操作環(huán)境，豐富教學(xué)手段，成為學(xué)校實訓(xùn)的發(fā)展趨勢學(xué)校實訓(xùn)的發(fā)展趨勢。方案介紹弧幕立體投影系統(tǒng)弧幕立體投影系統(tǒng)1.三通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng)介紹：三通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng)介紹： 三通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng)，是指采用三通道環(huán)幕立體投影系統(tǒng)，是指采用3 3臺投影機，平行吊裝方式組臺投影機，平行吊裝方

12、式組合而成的大屏幕展示系統(tǒng)，三通道的環(huán)幕弧長合而成的大屏幕展示系統(tǒng)，三通道的環(huán)幕弧長8 8米，高米，高2.22.2，弧度為，弧度為120120左右。顯示的分辨率在左右。顯示的分辨率在25602560* *768768左右。三通道環(huán)幕投影系統(tǒng)可以左右。三通道環(huán)幕投影系統(tǒng)可以用來播放視頻、用來播放視頻、PPTPPT、立體電影、虛擬仿真、立體電影、虛擬仿真VRVR案例等，可用于教學(xué)、演案例等，可用于教學(xué)、演示、工作匯報等。示、工作匯報等。2.三通道環(huán)幕對環(huán)境的要求：三通道環(huán)幕對環(huán)境的要求： 多通道環(huán)幕要求房間的寬度不低于多通道環(huán)幕要求房間的寬度不低于8 8米，長度不低于米，長度不低于1010米，高度

13、不米，高度不低于低于2.82.8米。最佳面積為米。最佳面積為100150100150平方米之間。平方米之間。 光線以暗為主，最好配有窗簾以及二種不同的燈光。光線以暗為主，最好配有窗簾以及二種不同的燈光。 安裝空調(diào)，用于改善室內(nèi)溫度，讓設(shè)備在最適宜的溫度之下工作，安裝空調(diào)，用于改善室內(nèi)溫度，讓設(shè)備在最適宜的溫度之下工作，延長使用壽命。延長使用壽命。圖例說明圖例說明圖例說明設(shè)計圖環(huán)幕立體投影系統(tǒng)設(shè)計圖環(huán)幕立體投影系統(tǒng)設(shè)計圖結(jié)構(gòu)圖環(huán)幕立體投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖環(huán)幕立體投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖技術(shù)介紹DLP DLP 投影機介紹投影機介紹 目前市場上出現(xiàn)的DLP投影機，多數(shù)都屬于單片機，這種單片DLP投影機主要適用在各種

14、便攜式投影產(chǎn)品中，這種投影機的整個機身一般小于A4 紙張的面積，專為流動人員而設(shè)計。這種單片DLP 投影機雖然價格便宜，但是并不適用于仿真系統(tǒng)環(huán)境并不適用于仿真系統(tǒng)環(huán)境，因為它的亮度一般只有1000 流明左右，而且亮度均勻性和色彩一致性方面都比較差，一般只適用于演示、娛樂等。 三片DLP投影機，三片 DMD 芯片分別反射三原色中的一種顏色，已經(jīng)不需要再使用色輪來濾光了；使用三片 DMD 芯片制造的投影機亮度最高可達到12000ANSI流明，它拋棄了傳統(tǒng)意義上的會聚，可隨意變焦，調(diào)整十分便利；其分辨率也比較高，不經(jīng)壓縮分辨率可達到12801024。 DLP最大的優(yōu)勢就是色彩還原性、亮度均勻性和對比度，這些指標(biāo)在多通道環(huán)幕的軟邊無縫拼接中非常關(guān)鍵，直接影響到系統(tǒng)的最終效果和畫質(zhì)穩(wěn)定性。DLP投影也是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的多通道拼接投影機的最佳選擇。技術(shù)介紹 可視化編程虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺可視化編程虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺以創(chuàng)新的可視化模式讓用戶輕松建構(gòu)互動體驗，內(nèi)建超過700種的行為模塊，從初期產(chǎn)品原型設(shè)計、虛擬環(huán)境模擬發(fā)展到3D互動操作，輕松建構(gòu)出身臨其境栩栩如生的完美體驗。技術(shù)介紹 虛擬現(xiàn)實交互系