米兰竞技足球俱乐部
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刊號:CN11-4994/T(國內) ISSN1672-1438(國際)
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 期刊導讀  
基於雲存儲的機械製造工藝課程設計
來源:《米兰竞技足球俱乐部》雜誌 時間:2019-6-17 16:35:09
  [導讀]雲存儲是一種新興的網絡存儲技術,是信息化建設的基礎要素。增強現實(AR)技術是一種全新的人機交互技術。為更好地將信息技術應用到教學實踐中,提升學生對機械製造工藝課程設計的興趣,提高教學效果和教學質量,將AR技術引入課程實踐教學中,基於雲存儲技術利用Unity3D軟件開發了一款適用於主流移動終端的教學軟件,實現了多種零件及其夾具的虛擬展示,軟件采用了雲存儲技術,提高運行速度,降低內存占用。學生通過掃描圖紙和觸摸屏幕操作軟件,獲得零件或夾具的立體虛擬模型、相關參考信息和夾具動畫。該軟件的應用實現了課程實踐環節的浸入式教學模式,在課程教學的課前預習準備、課堂加深理解、課後及時鞏固3個方麵起到輔助作用。

  隨著第四次科技革命的到來,湧現出很多新技術。具備自動化、智能化,提高存儲(chu) 效率及存儲(chu) 空間利用率的雲(yun) 存儲(chu) 技術和具有虛實結合、實時交互的AR技術受到了研究者的重視。

  雲(yun) 存儲(chu) 是分布式存儲(chu) 技術與(yu) 虛擬化技術結合在一起的高科技產(chan) 物。它的工作原理和工作內(nei) 容同雲(yun) 計算十分相似。在1990年波音公司的Tom Caudell首次提出了“Augmented Reality”這一詞匯。1997年Azuma等研究人員認為(wei) AR應該包含3個(ge) 準則:虛實結合、實時交互和三維注冊(ce) [1]。AR技術在實際物理環境視圖中包含虛擬元素,以便實時創建混合現實[2]。一個(ge) 完整的AR係統通常由4部分組成:攝像機跟蹤定位、虛擬模型渲染、三維注冊(ce) 和係統顯示[3]。

  機械製造工藝課程設計是機械設計製造及其自動化等相關(guan) 機械類專(zhuan) 業(ye) 本科學生必修的實踐性課程,是安排在修完相關(guan) 專(zhuan) 業(ye) 課程(尤其是機械製造技術基礎課程)之後的一次綜合性實際演練。對培養(yang) 學生的專(zhuan) 業(ye) 能力、加深對專(zhuan) 業(ye) 知識的理解起到了重要作用[4]。對於(yu) 工科院校機械類專(zhuan) 業(ye) 的本科生,順利完成機械製造技術的課程設計對學生深入理解和運用前序課堂教學內(nei) 容有著重要意義(yi) 。

  傳(chuan) 統的機械製造工藝課程設計教育存在著一些不足,主要體(ti) 現在以下3個(ge) 方麵:(1)教學質量不穩定,指導教師的工藝知識及經驗直接影響學生課程設計的質量;(2)教師的重複性工作量大;(3)學生的重複性工作量也大,工藝設計過程中,學生需反複查閱大量相關(guan) 的表格[5]。

  目前,國外學者Martin-Gutierrez等人利用增強現實技術教學內(nei) 容三維展示的特點為(wei) 工科學生實踐培訓開發了一款AR應用程序[6]。國內(nei) 在機械工程相關(guan) 課程的實踐教學中,大連理工大學進行的AR技術輔助工程訓練教學研究較為(wei) 有代表性[7]。以上研究探索了AR技術在實踐教學中應用的可行性,證明了采用基於(yu) AR虛實結合的手段可以輔助實踐教學,在此基礎上進一步探討和深入。

  2017年筆者曾研究並開發了一套基於(yu) AR技術的機械製造工藝課程設計教學輔助係統開發[8]。考慮到移動終端的數據存儲(chu) 容量和係統調用的問題,其未實現多套零件和夾具的展示,同時對模型的文字信息描述不足。因此,在此基礎上引入AR雲(yun) 存儲(chu) 技術,開發出一款基於(yu) 雲(yun) 存儲(chu) 技術的機械製造工藝課程設計移動AR教學軟件,實現了模型的雲(yun) 端存儲(chu) ,因此可提供多套零件和夾具的展示,提高了軟件響應速度,減少內(nei) 存占用。同時采用Easy Touch 插件,對模型的行為(wei) 控製更加準確。增加課程準備新模塊,進一步豐(feng) 富軟件文字內(nei) 容,提高軟件在教學中的實用性。經過測試和實踐教學應用,證明該係統使用方便,減少了學生的負擔,提高了學生對知識的理解程度,達到了輔助教學的目的,深受學生好評。

  1 軟件係統設計

  2 教學軟件係統開發與(yu) 實例分析

  3 軟件課堂應用分析

  4 結語

  為(wei) 了幫助解決(jue) 機械製造工藝課程設計教學過程所麵臨(lin) 的學生理解困難、效率低等問題,提高教學質量及學生學習(xi) 興(xing) 趣。研究並開發了一套利用智能手機終端的基於(yu) AR雲(yun) 存儲(chu) 技術的機械製造教學軟件。該軟件利用雲(yun) 存儲(chu) 技術,解決(jue) 了移動終端數據存儲(chu) 問題,減小了軟件容積,增強了軟件的功能,實現了易於(yu) 更新的特性。軟件可實際應用於(yu) 機械製造工藝課程設計的教學中,輔助學生完成課程設計準備工作和實現零件的AR展示。學生通過對零件的直觀了解做出工藝流程的安排和後續特定工序夾具的設計。軟件的使用可以有效地輔助機械製造工藝課程設計教學的進行。

  參考文獻

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  [3] 楊曉.移動平台上的增強現實係統關(guan) 鍵算法研究綜述[J].工程技術與(yu) 產(chan) 業(ye) 經濟,2014(5):242-245.

  [4] 李旦,王娜君,陳明君.引導—激發—鼓勵式課程設計指導方法的研究與(yu) 實踐[J].中國大學教學,2010(2):65-67.

  [5] 季光平,施平,王廣林,等.一種CAPP示教係統軟件的研製[J].哈爾濱工業(ye) 大學學報,1994(6):129-133.

  [6] Barraza Castillo RI, Cruz S Nchez V G, Vergara Villegas.A pilotatudy on the use of mobiles augmented reality for interactive experimentation inquadratic equations[J]. Mathematical Problems in Engineering, 2015:1-3.

  [7] 何福本,梁延德,張紅哲,等.增強現實技術在車削加工實訓教學中的應用[J].實驗技術與(yu) 管理,2017(3):127-129,150.

  [8] 潘旭東(dong) ,孫曉磊,李旦,等.基於(yu) AR的機械製造工藝課程設計教學輔助係統開發[J].實驗技術與(yu) 管理,2017,34(10):139-142.

潘旭東(dong) 關(guan) 靖添 霍紅 閆紀紅 高勝東(dong) 榮偉(wei) 彬 哈爾濱工業(ye) 大學機電工程學院


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