前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的探求虛擬建模在建造機電實驗室的影響，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
一、VRML虛擬設備開發實例
《數控機床概論》課程是機電專業的一門傳統課程,因設備大而且貴,傳統知識展示只有文字、圖紙和圖片,因機構相對復雜,學習者往往覺得晦澀難懂。為了更形象和直觀闡述這部分知識點,現使用VRML來實現虛擬機床部件結構和裝配的輔助實驗教學。開發機床各個部件的基本步驟如下:
(1)基本造型。制作一系列空間形體的三維造型和動畫,并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等特性參數;利用VRML的造型設計和VRMLScript的動畫鏈接虛擬出組裝機床所需的主要硬件,將VRML文件嵌入到網頁。
(2)建立虛擬運動空間,引入VRML的相關節點,實現基于三維的實驗室模擬功能。通過VRML的動畫節點控制和VRMLScript的結合。制作出安裝、注釋和視點切換的效果。
(3)VRML場景優化,在構建場景的過程中,利用VRML提供的高級造型技術適當優化。在網絡學習中,學習者通過瀏覽器,可將隨意旋轉的三維的虛擬硬件模型,與教材中的二維圖片信息進行對比和參照學習,加深對知識的理解和掌握。在學習的過程中,只要按相應的步驟點擊相應的按鈕,拖動鼠標或按鈕可以隨意地移動機床組件到指定的位置進行安裝。
學習者根據裝配指示,按照安裝步驟完成機床床身、導軌、工作臺、刀具等部件的組裝。通過VRMLScript語言的鏈接。制作出生動有趣的動畫效果和逼真的聲音效果。例如,搖動手輪,工作臺托架就會滑動,甚至還可設計馬達轉動時的聲音,使學習者能動態地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學習的過程。
二、基本造型
基本造型是通過VRML文件來對三維部件進行描述的。VRML文件一般有四個主要成份:VRML文件頭、原型、造型和腳本、路由。并不是所有的文件都包括這些要素,唯一必須的是VRML文件頭。VRML文件包含描述機床組成部件的空間造型及屬性節點。單個節點描述造型、顏色、光照、視點、以及造型、動畫定時器、傳感器、內插器等的定位和朝向等。機床工作臺相當于一個大組件Group,在此組節點范圍之內定義工作臺的所有幾何等形體要素,具體的小零部件,用子域來進一步定義,這樣就可以把虛擬場景組織成條理清晰的樹形分支結構。
三、機構部件的動畫效果
為了使虛擬空間具有動感,需要設計相關部件的運動。VRML中的動畫產生是由于變動了任何一個坐標系的位置、方向和形體比例,從而使物體按你所想的方式飛行、平移、旋轉或按比例縮放?？梢酝ㄟ^在構造指令中定義相關綁定指令,通過綁定多個節點,創建多個路由,從而使虛擬實驗室空間具有更為逼真的動感。下面用機床上手輪的旋轉運動作為實例進行說明。當手輪受到碰觸后,就會連續轉動,我們先建立一個時間檢測器節點,來實現啟動和定制轉動的動畫,而隨時間變化的旋轉動作可用腳本節點或方向插補器節點實現。
由程序可知,手輪包含兩個子節點,前者定義它的形態為一個環形,后者把它定義成接觸檢測器。旋轉值指定的初始值是“1110”,分別定義旋轉軸、旋轉角的初始狀態。為了使手輪連續旋轉,需要使用時間檢測器來等間隔連續發送的時間序列,并以此觸發驅動手輪旋轉事件。這個時間檢測器用于啟用和停用時間檢測器,這一狀態可以被修改。由程序可知,啟用的時間檢測器每隔0.1秒送出一個事件,以此觸發轉動事件,即每0.1秒調用一次驅動函數,從而驅動手輪連續旋轉。
四、結語
實踐環節實現是遠程教學模式中的難點,三維虛擬實驗具有先進性和共享性,能在一定程度上滿足教學的需求。本文利用VRML語言研究開發虛擬機電實驗室,通過具體案例,對虛擬設備建模過程進行了剖析,為遠程教育模式下工科課程的部分實踐環節提供了有效的解決途徑。
作者：徐丹麗 周益明 單位：上海開放大學信息與工程學院
