發(fā)布時間：2023-03-17 18:00:22
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的仿真技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
虛擬仿真(VR)即虛擬現(xiàn)實，是一種采用計算機為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生如同真實環(huán)境的感受和體驗。盡管該環(huán)境并不真實存在，但它作為一個逼真的三維環(huán)境仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機環(huán)境的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對現(xiàn)實物體的存在意識或幻覺，用戶在計算機所創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的感覺狀態(tài)。
2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2．1國內(nèi)研究現(xiàn)狀
盡管國內(nèi)虛擬仿真技術(shù)起步較晚，但是隨著信息技術(shù)在社會各領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，信息化教學(xué)已成為信息技術(shù)和信息資源與教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)形態(tài)，以計算機仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為特征的虛擬仿真實驗室開始逐步滲透到教學(xué)領(lǐng)域。虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)及某些醫(yī)學(xué)手術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域得到不同程度的應(yīng)用和研究。在護理學(xué)教學(xué)中，作為實踐性很強的綜合性應(yīng)用學(xué)科－護理學(xué)基礎(chǔ)，其護理專業(yè)實踐教學(xué)約占該課程總學(xué)時的一半，也是培養(yǎng)護生臨床實踐能力的主要途徑之一。然而傳統(tǒng)的由教師演示－學(xué)生練習(xí)－教師指導(dǎo)的護理實踐教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足學(xué)生的需要，非常有必要對護理實訓(xùn)教學(xué)進行改革和創(chuàng)新。隨著虛擬仿真技術(shù)在一些實踐性要求高的專業(yè)中的大量應(yīng)用及研究，國內(nèi)某些醫(yī)學(xué)院校的護理學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)也不同程度地開展了仿真技術(shù)在護理實踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究，如高仿真模擬人技術(shù)早已投入護理專業(yè)實踐教學(xué)中，并被應(yīng)用在《內(nèi)科護理》教學(xué)中并收到良好的效果，還有以主要訓(xùn)練護生的單項護理操作技能為目的的專項護理技能訓(xùn)練，如手臂模型可以模擬人類真實的血管，穿刺過程中有落空感和模擬真實血液流出，高級電腦心肺復(fù)蘇模型可以進行心肺復(fù)蘇的模擬訓(xùn)練，大小與真人相仿，在操作時可有語音提示和報警聲來顯示其操作的正確性。虛擬仿真技術(shù)還可以使用在一些不宜在真人身上實練(如鼻飼法、導(dǎo)尿術(shù)等)的護理實訓(xùn)課的應(yīng)用。2007年大連大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院以“探索出適合中等職業(yè)技術(shù)教育的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，提高中等職業(yè)教育運用現(xiàn)代教育技術(shù)手段水平”為目的開展的“護理技術(shù)模擬教學(xué)系統(tǒng)”項目的研發(fā)卓有成效，該研發(fā)項目提出了包括13個模塊，每個模塊由教學(xué)演示、模擬操作、考核測評三大部分構(gòu)成的護理技術(shù)計算機虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件系統(tǒng)，該教學(xué)軟件系統(tǒng)的研發(fā)為虛擬仿真技術(shù)在護理實訓(xùn)練習(xí)中的開展和推廣應(yīng)用提供了參考。2009年貴州遵義醫(yī)學(xué)院護理系進行了護理學(xué)基礎(chǔ)虛擬實驗室的研發(fā)，是一次將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)護理實踐教學(xué)的一種有效嘗試，可推廣應(yīng)用于國內(nèi)各護理院校和各大醫(yī)院的實驗教學(xué)和繼續(xù)教育培訓(xùn)與考核，有著較廣闊的應(yīng)用前景。重慶市衛(wèi)生學(xué)校已經(jīng)開展并建成仿真急救護理實訓(xùn)室，為其他護理院校提供了可借鑒的急救實訓(xùn)基地模式和實訓(xùn)方法。同時，虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)技能培訓(xùn)中發(fā)揮的作用越來越大，也正被廣大的職業(yè)教育工作者所接受。目前高職院校招生人數(shù)逐年增加，學(xué)校實驗室及傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)遠遠不能滿足師生的需要，尋找一種行之有效的技術(shù)手段來緩解傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式所帶來的壓力，是許多高職院校的當(dāng)務(wù)之急，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于護理實踐教學(xué)是解決以上問題的關(guān)鍵，更是培養(yǎng)最優(yōu)秀的護理畢業(yè)生的必由之路。
2．2國外研究現(xiàn)狀
美國在培養(yǎng)護生的過程中由于醫(yī)院及患者等方面的原因，護生在臨床實習(xí)中很少有機會在患者身上進行練習(xí)操作技能，同時護理院校理論課程的增加及實踐教學(xué)課程的壓縮也大大減少了護生們開展實踐練習(xí)的機會。鑒于此，開展虛擬仿真技術(shù)在護理實踐教學(xué)中的應(yīng)用也是非常有必要的。美國的虛擬仿真技術(shù)在不同行業(yè)的運用，包括在護理教學(xué)中的應(yīng)用開展的都比較早。美國紐約州立大學(xué)護理學(xué)院早在1996年就開展了虛擬仿真技術(shù)在靜脈輸液中的應(yīng)用研究，虛擬仿真技術(shù)在護理實踐中的作用是一些模型、錄像帶等所不能比擬的，后者不能給護生帶來真實的感覺，而虛擬仿真可以，并且大大減少了護生在真實的臨床護理操作中給患者帶來的不適。常用的虛擬仿真技術(shù)有兩種，身臨其境式和非身臨其境式，前者技術(shù)要求較高，需要利用一些傳感工具，如頭盔、手套、跟蹤器等，讓用戶置身于虛擬境界中，雖然設(shè)備昂貴，但因其具有很逼真的護理情境而對護理教學(xué)產(chǎn)生深遠的影響，非身臨其境式，因其實用性和實惠性被廣泛運用到護理教學(xué)中。隨著從事護理教育的工作人員數(shù)量的減少，虛擬仿真技術(shù)同樣運用在一些護理學(xué)遠程教學(xué)、成人繼續(xù)教育、護理技能培訓(xùn)等項目。虛擬災(zāi)害環(huán)境的護理措施的研究更是拓展了虛擬仿真技術(shù)在護理教學(xué)領(lǐng)域中的運用。20世紀(jì)80年代，美國便應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)建立了用于考試和教學(xué)的臨床病例庫，即虛擬臨床瀏覽(VCE)。到目前為止，在護理教育領(lǐng)域，虛擬臨床瀏覽系列教學(xué)軟件和指導(dǎo)手冊已發(fā)展到覆蓋內(nèi)外科護理學(xué)、婦產(chǎn)科護理學(xué)、兒科護理學(xué)和護理學(xué)技術(shù)等課程，并且提供網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源。虛擬臨床瀏覽結(jié)合護理教科書，建立了虛擬醫(yī)院，進入虛擬醫(yī)院，可以學(xué)習(xí)溝通、記錄、評估和安全給藥。虛擬醫(yī)院的建立可以幫助護生熟悉日常護理工作，從而提高臨床判斷和批判性思維能力。還有已經(jīng)在英美許多醫(yī)學(xué)院校使用的CathSim靜脈穿刺訓(xùn)練系統(tǒng)包括軟件和觸覺反饋裝置即靜脈穿刺用的胳膊和一臺電腦，可設(shè)置在實際工作中可能遇到的不同年齡、血管狀況以及疾病嚴重程度的各類患者。由日本NEC公司研制的“SimCoeur”軟件系統(tǒng)可以模擬急診患者每分鐘的臨床表現(xiàn)，還可以設(shè)置1000余種患者情境，可以使護生面對不同的患者，很好的鍛煉了護生的應(yīng)變能力，并且能夠快速地對護生所進行的操作進行反饋。同時該公司研制的“SimNursing”模擬急診患者軟件系統(tǒng)，已于1998年投入日本市場，該軟件系統(tǒng)可進行護理程序的模擬訓(xùn)練，學(xué)生能按照完整的護理程序?qū)颊哌M行全程護理。多款軟件的研發(fā)和應(yīng)用為虛擬實驗室的建設(shè)提供了技術(shù)支持，其中最有代表性的就是Mathworks公司推出的MAllAB語言，美國NI公司推出的LabVIEW圖形化編程語言及美國ELANIX公司推出的SystemView軟件。
3發(fā)展趨勢
電力電子技術(shù)課程內(nèi)容量大、知識點多、既有理論分析又有實際電路應(yīng)用。以我校自動化專業(yè)為例，采用王兆安老師主編的《電力電子技術(shù)》第五版教材，課程內(nèi)容將涉及電力電子器件、電力電子電路（AC-DC整流電路、DC-AC逆變電路、DC-DC直流-直流變流電路、AC-AC交流-交流變流電路）及電路控制技術(shù)（PWM、軟開關(guān)），課時安排為56學(xué)時，其中8學(xué)時為實驗教學(xué)。在48學(xué)時的理論教學(xué)內(nèi)容中，除緒論、習(xí)題課和總復(fù)習(xí)占4學(xué)時外，電力電子器件占4學(xué)時，電力電子電路占34學(xué)時，PWM控制與軟開關(guān)技術(shù)占6學(xué)時。由上可見，電力電子電路占理論教學(xué)學(xué)時的70%，但是該部分的實際教學(xué)內(nèi)容非常多，以整流電路部分為例，將主要涉及到兩大類（單相整流、三相整流）、四小類（單相半波整流、單相橋式整流、三相半波整流、三相橋式整流）、三種負載（電阻性、阻感性、反電動勢）及多種電路變換形式（如帶續(xù)流二極管），其中每種電路還要分析不同觸發(fā)角（如30度、60度、90度、120度等）控制下的電路工作原理、電壓和電流波形圖（如負載直流電壓、負載直流電流、晶閘管承受電壓、晶閘管流過電流、交流電流等）、電量參數(shù)計算（如直流平均值、交流有效值）。如此復(fù)雜的電路教學(xué)過程，若僅靠傳統(tǒng)黑板板書及幻燈片教學(xué)模式進行講解，將不能在有限的課時時間內(nèi)，既完成教學(xué)內(nèi)容，又讓學(xué)生深入理解各種電路的工作過程，其結(jié)果是學(xué)生沒能抓住電力電子電路學(xué)習(xí)的根本，不具有分析和設(shè)計電力電子電路的能力。電力電子技術(shù)的仿真教學(xué)改革就是要改變上述由于教學(xué)內(nèi)容多、課程內(nèi)容復(fù)雜、課時分配少而帶來的教學(xué)和學(xué)習(xí)問題，其改革的內(nèi)容就是在有效的教學(xué)時間內(nèi)，通過仿真軟件搭建電力電子電路并進行仿真波形分析與工作原理講解的教學(xué)模式，該模式不僅能把教學(xué)基本內(nèi)容講授清楚，同時能大大提高學(xué)生對課程教學(xué)重點與教學(xué)難點的理解和把握，達到事半功倍的效果。仿真教學(xué)改革中采用MATLAB仿真軟件，其中的電力系統(tǒng)模型庫包含電源模塊庫、電器元件模塊庫、電機模塊庫、電力電子元件模塊庫、連接件模塊庫、測量儀器模塊庫和其他電氣模塊庫。通過使用Simulink模塊庫組成電力電子控制電路，使用電力系統(tǒng)模塊庫組成電力電子主電路和驅(qū)動電路，可以較為容易的分析和設(shè)計更為復(fù)雜的電力電子電路，可以深入的研究和觀察電力電子電路的動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。
二、仿真教學(xué)過程實例分析
由于電力電子技術(shù)課程中的各種電路形式復(fù)雜多樣，因此以三相橋式全控整流電路為例，來說明電力電子技術(shù)的仿真教學(xué)過程。三相橋式全控整流電路在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要位置，大量用于電解、電鍍、直流電機傳動、勵磁等場合，因此該電路是電力電子技術(shù)課程的重點內(nèi)容。三相橋式全控整流電路為如上所述教材的3.2.2節(jié)內(nèi)容，主要包括電路原理圖、電阻性負載、阻感性負載工作情況三部分內(nèi)容。該節(jié)課程的知識目標(biāo)定位于掌握三相橋式全控整流電路的組成、特點及應(yīng)用，理解三相橋式全控整流電路的工作原理；能力目標(biāo)定位于能夠根據(jù)電路圖搭建相應(yīng)電路并進行測量，同時能夠根據(jù)任務(wù)要求開展相關(guān)實驗。該節(jié)課程的仿真教學(xué)過程中首先讓學(xué)生掌握電路結(jié)構(gòu)，然后針對不同負載情況下，讓學(xué)生理解工作原理并學(xué)會波形分析及參數(shù)定量計算，最后結(jié)合“自動控制原理”及“電機學(xué)”課程相關(guān)內(nèi)容，給出仿真實驗任務(wù)，目的讓學(xué)生逐步進入狀態(tài)，逐步掌握學(xué)習(xí)這門課的方法，下面給出仿真教學(xué)中需要注意的教學(xué)重點，其它教學(xué)部分可參考相應(yīng)教材，這里不再贅述。
1.三相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu)該部分首先介紹三相橋式全控整流電路是目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，它區(qū)別于單相整流與三相半波整流，具有功率大、直流脈動小等優(yōu)點，同時采用幻燈片播放實際應(yīng)用案例的形式，來增強學(xué)生對該部分內(nèi)容的感性認識，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，介紹該電路中包含六個晶閘管元件，是目前學(xué)習(xí)中器件最多的電路，需要學(xué)生們認真理解六個晶閘管器件的觸發(fā)工作過程。再次，采用MATLAB仿真軟件搭建三相橋式全控整流電路原理圖，如圖1所示。搭建的過程中，一定要強調(diào)以下幾點：①晶閘管器件編號務(wù)必為共陰極組內(nèi)VT1、VT3、VT5，共陽極組內(nèi)VT4、VT6、VT2；②晶閘管門極觸發(fā)脈沖順序務(wù)必為VT1-VT6；③晶閘管觸發(fā)脈沖相位間隔60度。
2.帶電阻性負載情況分析前面講解完三相橋式全控整流電路搭建后，真正進入到電路工作原理、波形分析及定量計算部分。進一步完善上面仿真電路原理圖，將負載選擇為電阻性負載，并增加若干示波器觀察點，其中三相電源設(shè)置為幅值100V、頻率50Hz，電阻負載2Ω，仿真參數(shù)設(shè)置為仿真起始時間0.0s，結(jié)束時間0.1s，算法選擇ode23tb。帶電阻性負載情況下的教學(xué)重點為：①不同觸發(fā)角下的波形分析；②負載電流的連續(xù)與斷續(xù)分析；③晶閘管的單觸發(fā)脈沖與雙觸發(fā)脈沖形式。其中難點內(nèi)容為連續(xù)與斷續(xù)狀態(tài)下的脈沖形式。首先通過仿真詳細講解30度觸發(fā)角時的波形情況，要求學(xué)生在給定電源條件下能夠正確理解觸發(fā)脈沖、直流負載電壓、直流負載電流、晶閘管承受電壓和交流電源電流的波形。講授過程中需要注意：①觸發(fā)角的觸發(fā)時刻，由于三相整流電路的自然換相點對應(yīng)A相電壓波形的30度位置，因此30度觸發(fā)角情況下的晶閘管VT1觸發(fā)時刻為60度位置，換算成時間為0.0033s；②將整個電源周期分成6段，每段先確定6個晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷狀態(tài)，再分析其他電量；③特別注意強調(diào)線電壓波形及波形畫法。然后，利用仿真教學(xué)的優(yōu)勢進一步講解如上教學(xué)重點要求，如圖3所示為60度和90度觸發(fā)角下的晶閘管觸發(fā)脈沖情況和直流輸出電壓波形情況。圖中可以清楚的看到60度觸發(fā)角為負載電壓和電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界點，90度觸發(fā)角時清楚的看到負載電流為斷續(xù)狀態(tài)，同時各個觸發(fā)脈沖為保證電流斷續(xù)下正常工作而變成雙觸發(fā)脈沖形式。為了讓學(xué)生能夠更深入的理解電阻性負載時的工作情況，在仿真教學(xué)過程中，可以采取更小的脈沖角度間隔對多個觸發(fā)角進行多次仿真，這樣更能深入理解隨著觸發(fā)角的增加，直流負載電壓不斷降低的過程。
3.帶阻感性負載情況分析當(dāng)三相橋式全控整流電路帶阻感性負載工作時，其特點就是能保證負載電流續(xù)流而不出現(xiàn)斷續(xù)的狀態(tài)，因此該部分的教學(xué)重點為：①讓學(xué)生能夠清楚的理解整個移相范圍內(nèi)負載電流總是連續(xù)的工作狀態(tài)；②由于電感的作用，負載電壓會出現(xiàn)負的部分；③大電感狀態(tài)下，負載電流近似為一條直線。圖4為觸發(fā)角為90度時三相橋式全控整流電路的波形情況，與圖3中觸發(fā)角為90度情況進行對比，可以清楚的看出阻感性負載時的直流負載電壓波形既有正向波形，又有負向波形，負載電流波形始終處于連續(xù)狀態(tài)，同時還可以通過仿真教學(xué)清楚的展示電感為5mH和200mH時的直流電流波形，其中5mH時電流波形脈動較大，而200mH時電流波形脈動較小，近似為一條直線，這也充分說明當(dāng)電感值為200mH時，感抗相對于阻抗來說充分大。
4.仿真實驗任務(wù)：直流電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)完成如上規(guī)定的仿真教學(xué)任務(wù)后，可以給學(xué)生布置相應(yīng)的仿真實驗任務(wù)，結(jié)合直流電機原理和閉環(huán)控制原理，安排直流電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真實驗，可以安排在實驗課中完成或課后自行完成。仿真實驗任務(wù)如下：（1）仿真參數(shù)設(shè)置：仿真起始時間0.0s，結(jié)束時間5s，算法選擇ode23tb。（2）系統(tǒng)要求跟蹤恒值速度給定500r/min。（3）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器設(shè)定為比例控制，要求分析不同負載轉(zhuǎn)矩、不同轉(zhuǎn)速比例調(diào)節(jié)下的電機電壓、電流和轉(zhuǎn)速波形。這里給出用于教學(xué)參考的系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖及電機電壓和電流波形，如圖5和圖6所示。由于直流電機為阻感性負載，因此通過仿真實驗可以更深入的認識阻感性負載下的三相橋式全控整流電路的工作過程，直流負載電壓即電機供電電壓有正負波形，直流負載電流即電機電樞電流為連續(xù)狀態(tài)且近似為一條直線，轉(zhuǎn)速波形由學(xué)生在仿真實驗中自行觀察。
三、結(jié)論
【摘要】隨著時代的發(fā)展，科技的進步，虛擬仿真技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中的作用也越來越明顯。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。本論文通過闡論虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機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，從而研究它的價值和市場經(jīng)濟效益，并探析了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)/平臺；虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)；實訓(xùn)教學(xué)
一、虛擬仿真實訓(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用的視、聽、觸覺等具有感知功能的設(shè)備，進入仿真系統(tǒng)制造的虛擬空間，并且還能夠與虛擬環(huán)境中的人和物體進行實時交互，從而感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對象，最終達到身臨其境的效果。它的組成主要是把計算機作為主要的部分，其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術(shù)構(gòu)建起一個逼真的虛擬系統(tǒng)。從它的組成部分和應(yīng)用程序來看，虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)對三維圖形的利用還是十分頻繁的，因此我們應(yīng)當(dāng)對其進行重點研究。虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)在工業(yè)機器人上的應(yīng)用設(shè)計主要是利用三維建模軟件，通過虛擬現(xiàn)實標(biāo)準(zhǔn)語言建立虛擬環(huán)境中的實體模型表現(xiàn)出來，最后通過描述它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，快速、真實地顯示三維虛擬工業(yè)機器人，并為工業(yè)機器人控制系統(tǒng)提供一個研究觀察平臺。本段主要通過對虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究，來發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點和研究其未來的發(fā)展方向。
Maya軟件是美國Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，通過對Maya軟件的運用，能夠使虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)在一定程度上提高制作三維動畫的效率和品質(zhì)，調(diào)節(jié)出仿真的角色動畫，使其得出更加真實的效果。這是因為Maya軟件不僅僅包括一般三維和視覺效果制作的功能，而且還能夠和世界上最先進的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運動匹配技術(shù)相結(jié)合，使得虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)所創(chuàng)造出的畫面更加真實有立體感。
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)域的地位越來越凸顯出來，地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與開發(fā)、手機游戲設(shè)計及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價值更為突出。
Maya軟件是虛擬仿真技術(shù)的一種，它應(yīng)用的對象是專業(yè)的影視廣告，角色動畫，電影特技等。它能夠在工作的過程中展現(xiàn)的比較靈活，易學(xué)易用，制作出動畫的效率非常高，渲染出畫面的真實效果比較強，它對畫面中角色動作的捕捉尤為清晰，與畫面角色的綁定的聯(lián)系性也十分緊密，是虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)中一個比較不錯的系統(tǒng)軟件。MAX軟件它最開始的應(yīng)用是在電腦游戲中的動畫制作，后來又進一步的開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、建筑設(shè)計、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域，也就是虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)當(dāng)中。它強大的立體三維功能被新媒體、影視動畫、游戲動畫等領(lǐng)域廣泛運用。
三、虛擬仿真技術(shù)為機器智能實驗課帶來的好處
虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)代化的社會帶來了許多的方便，讓機器實驗課、項目實訓(xùn)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)越來越豐富化。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。通過對虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，使得上級和下級、老師和學(xué)生的客戶信息以及實訓(xùn)項目、實訓(xùn)指導(dǎo)、模擬操作、技能測評等等的信息存儲在管理信息庫中，與此同時，上級和下級或是老師和學(xué)生之間就可以通過客戶機對下級或者學(xué)生之間的實訓(xùn)進行遠程的指導(dǎo)與管理。
隨著時代的發(fā)展，科技的進步，虛擬仿真技術(shù)在在現(xiàn)代職業(yè)技能教學(xué)中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，將為機器智能實驗課等實訓(xùn)課程帶來更多的方便和益處。由于它能夠為人們提供一種高級的人機接口，具備交互性、想象性、沉浸性等特點，所以它主要的應(yīng)用領(lǐng)域在政府、企業(yè)、學(xué)校等這些需要實訓(xùn)學(xué)習(xí)環(huán)境的地方。
四、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢
作為一項新興的科學(xué)技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)還處在一個不斷探索前進與不斷完善的階段當(dāng)中，其發(fā)展趨勢呈一個不斷上升的大幅增長的趨勢。從目前來看，雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都已經(jīng)認識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決，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、學(xué)校、教師都已經(jīng)認識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都認識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。例如：虛擬仿真技術(shù)對計算機及相關(guān)硬件的要求比較高，但是這些方面的發(fā)展不能夠滿足人們對虛擬仿真技術(shù)的需要，虛擬仿真軟件數(shù)據(jù)是一個龐大的數(shù)據(jù)庫，三維立體仿真軟件的應(yīng)用對顯卡和顯示器等也有很高的要求，也就是說，虛擬仿真系統(tǒng)對硬件的要求較高。因此需要對計算機及相關(guān)硬件的發(fā)展有一個更高的要求。最后，教學(xué)類虛擬仿真軟件的質(zhì)量還有待提高、對虛擬仿真技術(shù)的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一和對虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，這些都是需要發(fā)展改善的地方，也是未來虛擬仿真技術(shù)發(fā)展的一個大的趨勢。
五、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟效益
虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)作為一個高端的科技系統(tǒng)，對政府、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)造了更大的價值。同時虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，也在打開了市場，擴大了市場份額的同時為市場創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟利益。
在市場經(jīng)濟為主導(dǎo)的今天，虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)也為市場經(jīng)濟的發(fā)展做了一定的貢獻，為市場經(jīng)濟的發(fā)展添磚加瓦，在自己發(fā)展得同時也促進了市場經(jīng)濟的發(fā)展。因此，我們應(yīng)當(dāng)不斷地發(fā)展虛擬仿真實訓(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到虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)為人們帶來的價值。
總結(jié)
虛擬仿真實訓(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，政府、企業(yè)、學(xué)校等地方對其的應(yīng)用，也促進了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展。本論文通過闡論虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機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)展趨勢的研究，探討了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟價值，同時也為虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1]劉仲波 李瑞濤 《擬仿真技術(shù)在城市軌道交通工程實訓(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
英文名稱：System Simulation Technology
主管單位：中華人民共和國教育部
主辦單位：同濟大學(xué)
出版周期：季刊
出版地址：上海市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1673-1964
國內(nèi)刊號：31-1945/TP
郵發(fā)代號：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：2005
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論文摘要：針對電子信息類專業(yè)實驗教學(xué)中存在的問題，結(jié)合實際的教學(xué)條件，對實驗教學(xué)提出了改革，將仿真技術(shù)應(yīng)用到實驗體系中，避免了實驗條件的空間和時間限制，充分發(fā)揮了學(xué)生能動性，提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。
實驗是電子信息類專業(yè)學(xué)生課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)，是對理論教學(xué)的補充和深化，其開設(shè)方式關(guān)系到學(xué)生對理論知識的掌握和應(yīng)用，直接影響著學(xué)生的操作技能、主觀能動性和實際動手能力的提高，也決定著理論和實驗的教學(xué)水平。因此，在教學(xué)過程中一定要加強實驗這個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，充分利用實驗資源來培養(yǎng)和提高學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能夠更加快速地適應(yīng)于將來的工作。加強實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，最大限度地利用學(xué)校的實驗教學(xué)資源，對提高教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)具有重要的意義。
1 實驗教學(xué)的傳統(tǒng)模式和問題
在我國高校工科教育中，實驗教學(xué)硬件條件普遍不足，或者是硬件實驗條件的發(fā)展跟不上技術(shù)的要求，同時各高校大幅度擴大招生，實驗教學(xué)硬件條件更顯不足。加大對實踐教學(xué)條件的投入，加強培養(yǎng)實踐教學(xué)科技人才，強化實踐教學(xué)內(nèi)容和條件的改革與建設(shè)，在當(dāng)前來說具有特殊重要性[1]。我國教育主管部門也在積極得進行著推進實踐教學(xué)的改革與建設(shè)。例如：在全國高校本科教學(xué)水平評估中，實驗室建設(shè)基地和建設(shè)經(jīng)費以及實驗教學(xué)改革就是一項重要的指標(biāo)內(nèi)容。越來越多的高校開始響應(yīng)教育部的號召，實行了“雙基”實驗室，并在此基礎(chǔ)上進一步建設(shè)“實驗教學(xué)示范中心”。
目前，實驗教學(xué)的傳統(tǒng)模式的缺點主要表現(xiàn)有：
1）實驗設(shè)備陳舊，實驗?zāi)Ｊ絾我唬?nbsp;
2）驗證性實驗分量大，與設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性實驗之間的比例失調(diào)；
3）先進的實驗教學(xué)手段在實驗教學(xué)中的引入還不夠；等。
2 實驗教學(xué)方法改革勢在必行
隨著計算機的普及和應(yīng)用，在教學(xué)中也越來越多地借助計算機來輔助設(shè)計方法，同樣，在實驗中借助計算機仿真技術(shù)具有很大優(yōu)點：減少實驗中所需的耗材、降低對實驗器材的破壞性、完成更復(fù)雜更高難度的設(shè)計性實驗、更加全面地分析實驗對象以及結(jié)果的性能指標(biāo)等，具有高效、快速、直觀、完整的優(yōu)勢。開展仿真實驗作為一種新型的實驗教學(xué)方法是在現(xiàn)有實驗室設(shè)備的基礎(chǔ)上采用計算機新型軟件對實驗進行模擬，大大提高了學(xué)生對本專業(yè)知識的應(yīng)用能力和科研創(chuàng)新能力。因此，在當(dāng)今的實驗教學(xué)中，仿真實驗的引入勢在必行。
對當(dāng)今高校來說，學(xué)生人數(shù)不斷增加，實驗室設(shè)備和資金滿足不了大學(xué)中學(xué)生的試驗要求，為了不斷提高實驗教學(xué)的質(zhì)量，又進一步解決實驗設(shè)備少、不好維護、建設(shè)費用高等問題。將仿真技術(shù)引入實驗教學(xué)中來，學(xué)生一方面可以利用計算機實現(xiàn)實驗方案的設(shè)計，又可以直觀地驗證仿真過程和結(jié)果，不受實驗室條件和空間的限制，可將實驗設(shè)計帶入到課余生活中來進行，大大提高了學(xué)生對實驗的操作興趣。利用仿真實驗由于方法的靈活性可以充分發(fā)揮學(xué)生的想像力和創(chuàng)造力，比起傳統(tǒng)的實驗教學(xué)更利于培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才，且有利于降低實驗成本，能夠使得實驗室的建設(shè)和發(fā)展進入一個良性循環(huán)中。
3 實驗教學(xué)改革方案
3.1 實驗中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來進行虛擬實驗
在實驗教學(xué)中引入計算機仿真技術(shù)，一方面，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，另一方面，老師可以利用計算機技術(shù)來觀察學(xué)生的實驗過程，采集學(xué)生的實驗結(jié)果，更好地跟蹤和指導(dǎo)學(xué)生，先進的教學(xué)理念和教學(xué)手段有助于提高實驗教學(xué)效果，提高教師的教學(xué)水平。而計算機的引入可把實驗設(shè)備、理論教學(xué)、教師指導(dǎo)和學(xué)生的思考、操作有機地融合為一體，克服了傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程中受到課堂、課時、實驗設(shè)備等的限制，使實驗教學(xué)內(nèi)容進一步靈活化，在時間和空間上得到延伸，也進一步激發(fā)了學(xué)生的實驗熱情。
在實驗中引入相應(yīng)的仿真技術(shù)來進行虛擬實驗，可以使得學(xué)生在進行實驗的過程中培養(yǎng)獨立思考能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識，同時為學(xué)生提供了更加開放靈活的實驗條件。對實驗內(nèi)容和實驗教材來說，采用仿真技術(shù)把將虛擬實驗和真實的電路實驗有機地整合起來，充實了實驗內(nèi)容，增強了實驗的能動性和趣味性，有利于實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐和探索創(chuàng)新能力[2]。目前，越來越多的高校重新對實驗室建設(shè)進行了規(guī)劃，利用計算機仿真技術(shù)改革實驗教學(xué)是一個新的發(fā)展方向。在高校實驗室中引入計算機以及相應(yīng)的軟件技術(shù)不僅可改善實驗條件、改革實驗教學(xué)方法、充實實驗教學(xué)內(nèi)容，還可大大提高實驗效率，降低實驗成本，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新性，為實驗教學(xué)和科研提供良好的實驗平臺[3]。
以單片機實驗教學(xué)為例，在實驗過程中我們引入proteus仿真軟件，用它來模擬單片機硬件系統(tǒng)。由于軟件的靈活性，可以克服實驗箱硬件電路固定、實驗內(nèi)容難于改動等局限。整個實驗設(shè)計都是基于計算機仿真技術(shù)的，除了計算機外不再需要任何硬件即可進行實驗，這樣有利于促成課程和教學(xué)改革，更有利于人才的培養(yǎng)。仿真技術(shù)的另一應(yīng)用表現(xiàn)在學(xué)生的業(yè)余愛好上，比如目前的電子設(shè)計大賽，挑戰(zhàn)杯等，學(xué)生完全可以利用計算機來進行仿真，先用計算機仿真出相應(yīng)的實驗?zāi)Ｐ停谟嬎銠C上進行模擬調(diào)試，最后用硬件實現(xiàn)。在整個過程中，學(xué)生可充分發(fā)揮自己的才能，通過大量仿真對比，達到設(shè)計目的，學(xué)生也可以大膽地反復(fù)調(diào)試，避免了損壞器件。在電子設(shè)計競賽中，我們使用proteus開發(fā)環(huán)境對學(xué)生進行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對單片機的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本知識更容易接受，更容易提高。實踐證明，在使用proteus進行系統(tǒng)仿真開發(fā)成功之后再進行實際制作，能極大提高單片機系統(tǒng)設(shè)計效率。
另外，開展仿真教學(xué)對于我國的遠程教學(xué)也是一種很好的嘗試，有著重要的意義。
3.2 重新安排各類性質(zhì)的實驗，適量增加綜合性、設(shè)計性實驗
驗證性實驗是實驗中最基本的，可以使學(xué)生鞏固理論知識，它的實驗內(nèi)容相對簡單，重點培養(yǎng)學(xué)生的基本操作、數(shù)據(jù)處理和計算技能，驗證和加深對課本知識的掌握和理解。綜合性實驗則要求學(xué)生必須具有一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本操作技能，能夠運用某一課程或多門課程的綜合知識，進而對實驗技能和實驗方法進行綜合訓(xùn)練的一種復(fù)合性實驗。目前工科高校中越來越多地提出課程設(shè)計也是為了加強學(xué)生對綜合知識的運用。為充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，設(shè)計性實驗也必不可少。設(shè)計性實驗?zāi)芗由顚W(xué)生對理論知識的認識，由學(xué)生自己負責(zé)計劃和執(zhí)行，充分提高了學(xué)生的思維能力、動手能力、分析和解決工程實際問題的能力[3]，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性，設(shè)計性實驗的完成可以充分借助于計算機仿真技術(shù)來完成。
驗證性、綜合性、設(shè)計性實驗相結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生基本的實驗技能和方法，同時又促進了學(xué)生的創(chuàng)新思維，打破了原有實驗教學(xué)附屬于理論教學(xué)的模式，建立與理論教學(xué)并行的，既相對獨立、又相互聯(lián)系的實驗教學(xué)體系。在某些應(yīng)用性強的實驗教學(xué)中，綜合性和設(shè)計性實驗的比例至少要達到60%以上，同時設(shè)計性實驗最好要跟得上科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。一方面保證基本實驗技能訓(xùn)練，另一方面，實驗內(nèi)容應(yīng)與當(dāng)今先進技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合，適應(yīng)社會發(fā)展的需要，將科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容，提高實驗的先進性和代表性。那么，工科院校中一方面加大實驗器材的投入，提高實驗教學(xué)條件，開設(shè)先進的實驗內(nèi)容，提高學(xué)生的積極性，使學(xué)生適應(yīng)當(dāng)今社會的發(fā)展；另一方面，要充分利用現(xiàn)有的條件，引進先進的仿真技術(shù)，使得實驗條件進一步升華，充分發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新能力。
3.3 硬件軟件都要抓，都要硬
計算機仿真實驗雖然可以準(zhǔn)確地反映整個實驗過程， 是一種新型的應(yīng)用技術(shù)，十分有效，但是仿真技術(shù)不是萬能的，它畢竟不是真正的實驗，在許多場合仿真只能起輔助作用。也就是說不能用仿真實驗來全部代替硬件電路實驗，而是將仿真試驗和傳統(tǒng)的硬件實驗相互結(jié)合，根據(jù)學(xué)校的實際情況和實驗的情況靈活運用，虛擬實驗不是萬能的，如果所有的實驗都用虛擬實驗替代的話，學(xué)生在虛擬環(huán)境中實驗會產(chǎn)生或多或少的不踏實的虛擬感，實踐能力也不可能得到真正的提高。
3.4 加強對實驗課教師的培訓(xùn)，通過培訓(xùn)交流更多地了解新的實驗技術(shù)
在實驗教學(xué)改革的同時，必然對教師提出更高的要求：一是教師也應(yīng)加強專業(yè)知識和技能的學(xué)習(xí)，來提高自己的業(yè)務(wù)能力和綜合素質(zhì)，另外，不斷更新專業(yè)知識的結(jié)構(gòu)，了解前沿技術(shù)的發(fā)展也是必需的；二是高校中要大力創(chuàng)造條件促進教師經(jīng)常參加基礎(chǔ)理論知識的培訓(xùn)和實驗的培訓(xùn)以及學(xué)術(shù)研討會，從而擴大視野，更新教學(xué)觀念，及時了解嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢和動態(tài)，促進電子類實驗技術(shù)的發(fā)展；三是要大力組織專業(yè)教師去積極申報相關(guān)的創(chuàng)新實驗和科研項目，提倡以科研資金來促進實驗室的建設(shè)，用科研成果去改進實驗內(nèi)容，同時可以提高教師的科研能力，在科研中更好地去鍛煉自己，為實驗教學(xué)服務(wù)。
4 結(jié)論
隨著社會對人才要求的提高，大力推進實驗教學(xué)改革迫在眉睫，而大學(xué)實驗教學(xué)的改革又直接影響到學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力。實驗教學(xué)必須能夠跟得上時代的腳步，將仿真技術(shù)應(yīng)用到實驗教學(xué)中可以充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，加快學(xué)生適應(yīng)社會的能力，同時學(xué)習(xí)了先進的新技術(shù)。
參考文獻：
[1] 丁美榮,柴少明.基于虛擬實驗與真實實驗整合的計算機網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)改革[j].現(xiàn)代教育技術(shù),2007,7(17):99-102.
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【關(guān)鍵詞】三維仿真;地理信息系統(tǒng);環(huán)境決策
1、引言
隨著數(shù)字環(huán)保概念和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益成為人們關(guān)注的焦點。三維仿真系統(tǒng)全方位、多角度、高效率的管理方法和技術(shù)特性奠定了其在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的多方面應(yīng)用優(yōu)勢。三維仿真系統(tǒng)以直觀、形象的可視化表達方式[1]，真實展現(xiàn)三維環(huán)境要素，為環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察、環(huán)境影響評價（戰(zhàn)略環(huán)評、規(guī)劃環(huán)評、項目環(huán)評）、行政審批、環(huán)境應(yīng)急、環(huán)境日常業(yè)務(wù)管理及環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域提供很好的“所見即所得”的平臺。
2、三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
2.1基于三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢分析
目前環(huán)境業(yè)務(wù)多是基于二維地理信息系統(tǒng)，對環(huán)境現(xiàn)場的分析多是使用現(xiàn)場平面圖和現(xiàn)場圖片等相關(guān)資料進行分析，缺乏直觀性。難以對環(huán)境地域進行三維綜合研究和空間分析，無法使領(lǐng)導(dǎo)部門及時得到對空間清晰、直觀的認識[2]。同時環(huán)境領(lǐng)域涉及地形地貌，如地形起伏較大、管網(wǎng)密集、排口眾多等，用二維的表示方法很難準(zhǔn)確描述和進行信息精確管理。
三維仿真系統(tǒng)通過對大范圍海量環(huán)境數(shù)據(jù)進行一體化管理，實現(xiàn)無縫三維實時漫游、空間多媒體信息查詢、表示、分析和輔助決策，為環(huán)境管理部門進行更加清晰、直觀、準(zhǔn)確的管理環(huán)境信息提供技術(shù)支持，如：靈活漫游全面巡視重點污染源；真實的還原事故現(xiàn)場用于應(yīng)急決策[3]；真實的模擬重要治污設(shè)施的日常運作狀態(tài)。
三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢：
（1）重點風(fēng)險源工藝管線跟蹤分析，為企業(yè)環(huán)境安全提供可視化監(jiān)控支持
三維仿真系統(tǒng)可對環(huán)境重點風(fēng)險源如石油石化企業(yè)工藝管線進行模擬，動態(tài)顯示管線內(nèi)物質(zhì)流向，便于管理者實時查看管線運行情況，為查堵泄漏點提供可視化技術(shù)支持。
（2）全方位展示重要治污設(shè)施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供基礎(chǔ)保障
通過三維仿真系統(tǒng)，可實現(xiàn)全廠區(qū)漫游，全面展示重要治污設(shè)施分布情況及其運行狀態(tài)。當(dāng)某一設(shè)施出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會進行異常報警，使管理者不必親臨現(xiàn)場即可了解治污設(shè)施運行狀態(tài)，為環(huán)境安全提供保障。
（3）快速還原環(huán)境事故現(xiàn)場，為環(huán)境應(yīng)急提供科學(xué)決策支持
環(huán)境突發(fā)事故現(xiàn)場具有不可再現(xiàn)性。為了對事故進行更準(zhǔn)確的分析，可通過三維仿真系統(tǒng)對事故現(xiàn)場進行模擬還原，再現(xiàn)事故發(fā)生過程，為領(lǐng)導(dǎo)提供更詳盡的現(xiàn)場信息，為環(huán)境應(yīng)急提供科學(xué)決策支持。
（4）更真實表現(xiàn)地形地貌，輔以模型分析，為指揮調(diào)度、優(yōu)化路徑提供輔助支持
三維仿真系統(tǒng)既有地理信息系統(tǒng)的圖形展示功能，又有真實模擬地貌的優(yōu)勢。在環(huán)境應(yīng)急中可以通過三維仿真系統(tǒng)展現(xiàn)事故現(xiàn)場及周邊敏感區(qū)分布情況，真實展現(xiàn)地勢起伏及路況信息，通過模型分析為應(yīng)急指揮調(diào)度及路徑優(yōu)化提供輔助支持。
2.2三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
目前環(huán)境監(jiān)控領(lǐng)域中采用視頻、紅外、數(shù)采儀等形式將監(jiān)控數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心，無法對整個監(jiān)控場所進行全面、多角度的監(jiān)控。三維仿真系統(tǒng)可通過對監(jiān)控場所的真實模擬實現(xiàn)對環(huán)境的日常監(jiān)控，包括：重大風(fēng)險源企業(yè)廠區(qū)漫游仿真；圍繞風(fēng)險單元多角度查看周邊地貌信息；真實模擬工況運行狀態(tài)；真實模擬設(shè)備運行狀態(tài)；全面立體展現(xiàn)三維空間污染源分布；對環(huán)境空間及風(fēng)險單元等進行屬性查詢等。
三維仿真系統(tǒng)可為環(huán)保系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)提供了多角度、可視化的監(jiān)控平臺，不用親臨現(xiàn)場，即可掌控所有環(huán)境監(jiān)控區(qū)域的風(fēng)險源及工況等多種信息，提高工作效率，為決策的質(zhì)量和效率提供保障。
2.3三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境應(yīng)急領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
目前的二維信息平臺由于立體表現(xiàn)不完整，無法整體直觀反映環(huán)境事故現(xiàn)場情況，容易導(dǎo)致宏觀分析、決策的偏差[4]。三維仿真系統(tǒng)能夠全面分析事故現(xiàn)場及周邊情況，進行三維擴散模型分析，包括氣象應(yīng)急模型、地質(zhì)應(yīng)急模型、水應(yīng)急模型（水淹模型、泥沙模型、水污染模型）及化學(xué)/核污染應(yīng)急模型，通過模型分析直觀立體展現(xiàn)污染擴散趨勢及周邊敏感源，為應(yīng)急監(jiān)測、指揮調(diào)度及現(xiàn)場處置提供重要依據(jù)；可依據(jù)地勢，通過路徑優(yōu)化分析，為應(yīng)急疏散提供直觀、可視化指導(dǎo)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供全方面、直觀、真實的決策支持。領(lǐng)導(dǎo)不必深入事故現(xiàn)場就能掌握現(xiàn)場真實情況，并組織專家討論并制定正確的應(yīng)急措施，發(fā)出正確的調(diào)度指令，保證應(yīng)急指揮和應(yīng)急調(diào)度的科學(xué)性和正確性。
同時，通過三維仿真系統(tǒng)可進行事故應(yīng)急演練及事故回放[5]，真實模擬事故應(yīng)急演練，直觀展示應(yīng)急流程，為完善應(yīng)急預(yù)案體系、強化應(yīng)急指揮體系提供參考依據(jù)；事故回放是針對事故現(xiàn)場不可保存性，進行事故現(xiàn)場還原，通過仿真事故發(fā)生過程，為領(lǐng)導(dǎo)提供應(yīng)急決策支持，并為事故后評估提供有力依據(jù)。
2.4三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境日常業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用包括：與12369結(jié)合，快速定位事故現(xiàn)場，直觀查看事故現(xiàn)場地勢地形三維景觀，為準(zhǔn)確預(yù)警提供更為詳盡的可視化三維信息；建設(shè)項目審批，通過三維仿真系統(tǒng)進行區(qū)域地形地貌查看，將設(shè)計方案導(dǎo)入三維場景中進行審查，在真實再現(xiàn)規(guī)劃現(xiàn)狀的前提下，用戶可以從任意路徑，以任意視點、任意視角考察設(shè)計方案，對方案進行從全局到細部的推敲和修改；環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法，通過三維仿真系統(tǒng)可真實模擬環(huán)境監(jiān)察、移動執(zhí)法車輛的出勤路徑，為執(zhí)法監(jiān)督提供可視化督查功能。
2.5三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
環(huán)境生態(tài)日益受到人們重視，如何有效保護生態(tài)，形成良好生態(tài)人文環(huán)境已成為人們關(guān)注的熱點。三維仿真系統(tǒng)為生態(tài)保護、生態(tài)規(guī)劃提供三維仿真技術(shù)支持，領(lǐng)導(dǎo)無需到達現(xiàn)場即可通過三維仿真系統(tǒng)漫游重要生態(tài)區(qū)域并進行分析，如漫游引用水水源地、防洪堤壩、庫區(qū)防洪堤拆除后對周邊生態(tài)的影響分析等。對環(huán)境生態(tài)區(qū)域的規(guī)劃也可通過三維仿真系統(tǒng)進行模擬展示，將規(guī)劃前及規(guī)劃后的場景進行真實模擬對比，為領(lǐng)導(dǎo)進行正確、科學(xué)的生態(tài)規(guī)劃提供直觀可視化的科學(xué)依據(jù)。
3、結(jié)語
隨著數(shù)字環(huán)保的推進、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及三維仿真技術(shù)的發(fā)展，三維仿真系統(tǒng)在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越顯現(xiàn)出無法替代的優(yōu)勢。通過三維仿真系統(tǒng)可真實展現(xiàn)環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域現(xiàn)時情景，并可漫游于場景之中，為環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供立體化、全方位展示，為領(lǐng)導(dǎo)進行科學(xué)的環(huán)境決策提供支持。因此，應(yīng)加強三維仿真技術(shù)的研究，使其在環(huán)境業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用更為深入，為環(huán)境管理部門更加清晰、直觀、準(zhǔn)確的管理環(huán)境信息提供技術(shù)支持。
參考文獻
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中國CAE軟件自主研發(fā)―引領(lǐng)工程創(chuàng)新論壇在大連召開
推進自主CAE軟件研發(fā)，以自主CAE軟件引領(lǐng)創(chuàng)新設(shè)計
2011年10月13日，中國 CAE 軟件自主研發(fā)―引領(lǐng)工程創(chuàng)新論壇在大連召開.會議由英特工程仿真技術(shù)（大連）有限公司總裁張群博士發(fā)起，由大連理工大學(xué)、大連力控信息技術(shù)有限公司和英特工程仿真技術(shù)（大連）有限公司共同主辦，旨在推進我國自主CAE軟件研發(fā)，以自主CAE軟件引領(lǐng)創(chuàng)新設(shè)計.遼寧省和大連市的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，大連金網(wǎng)格科技有限公司、元計算科技發(fā)展有限公司等自主CAE軟件公司，北汽汽車工程研究院、大連重工起重集團設(shè)計研究院、一汽技術(shù)中心、東風(fēng)汽車技術(shù)中心、沈陽華晨汽車、哈爾濱鍋爐廠、北京航空制造工程研究所、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)和東北大學(xué)等40多家單位，以及《計算機輔助工程》、2085網(wǎng)媒、大連電視臺、《大連日報》和《半島晨報》等多家媒體受邀參會.
大連力控信息技術(shù)有限公司吳志剛董事長首先致歡迎辭.遼寧省經(jīng)濟和信息化委員會軟件服務(wù)處呂南處長和大連高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)管委會郭長明副主任在隨后的致辭中指出：遼寧省和大連市高度重視包括CAE軟件在內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，今后將創(chuàng)造更好的環(huán)境，大力支持CAE軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.在為期2天的會議中，北京航空制造工程研究所岳中第、北汽汽車工程研究院CAE及整車性能部部長徐仰匯、大連理工大學(xué)CAD/CAE中心主任關(guān)振群、大連重工起重集團設(shè)計研究院李春亭等20多位專家就CAE軟件的自主研發(fā)及其在工程中的應(yīng)用作了報告.會議共評出“最佳自主創(chuàng)新商業(yè)CAE軟件獎”“最佳高校CAE研發(fā)成果獎”“最佳自主品牌CAE軟件工程實踐案例獎”“最佳產(chǎn)、學(xué)、研合作獎”和“最佳CAE技術(shù)實踐獎”等5個獎項，分別被英特工程仿真技術(shù)(大連)有限公司、大連理工大學(xué)汽車工程學(xué)院教授研發(fā)團隊、元計算科技發(fā)展有限公司、大連力軟科技信息技術(shù)有限公司和大連重工起重集團設(shè)計研究院李春亭摘取.
岳中第研究員徐仰匯博士在10月13日晚由張群博士主持的圓桌論壇上，大連理工大學(xué)汽車工程學(xué)院教授、大連力軟科技信息技術(shù)有限公司唐春安董事長、元計算科技發(fā)展有限公司谷元亭副總經(jīng)理、東風(fēng)汽車陳贛副總工程師、北汽汽車工程研究院CAE部徐仰匯部長、東北大學(xué)王成恩博士、大連理工大學(xué)宗智教授和北京超算科技有限公司錢華山博士等，從市場運作和工程應(yīng)用的角度研討我國自主研發(fā)CAE軟件具體對策.
參會嘉賓討論現(xiàn)場教授（左）和張群博士我國CAE軟件的形成和應(yīng)用始于20世紀(jì)70年代，起步早且有一定規(guī)模，效果和市場反應(yīng)都不錯，但面對近年來國外CAE軟件的沖擊，其發(fā)展舉步維艱.在這種十分不利的環(huán)境下，大連理工大學(xué)汽車工程學(xué)院教授創(chuàng)辦了大連金網(wǎng)格科技有限公司，努力探索自主CAE軟件研發(fā)及其市場化的道路.他在圓桌論壇上總結(jié)道：在現(xiàn)有的環(huán)境下，應(yīng)該做最擅長事情，打造出性價比有優(yōu)勢的產(chǎn)品；應(yīng)采取最合理的商業(yè)模式，如OEM，充分利用國際銷售資源和平臺.據(jù)悉，金網(wǎng)格公司的沖壓件成形分析軟件KMAS已在國外售出200多個許可，成為我國自主CAE軟件研發(fā)企業(yè)的榜樣，也為其他自主CAE軟件的商業(yè)化模式提供借鑒.
當(dāng)被問及為何花這么大的精力主辦此次論壇，甚至還邀請自己的競爭對手來參會的原因時，張群博士回答道：“中國自主研發(fā)CAE軟件的企業(yè)非常弱小，影響力很低，應(yīng)該團結(jié)合作、共享資源，建立一個精誠合作的聯(lián)盟，共同促進我國CAE軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并更好地服務(wù)于工業(yè)創(chuàng)新；這正是我回國創(chuàng)業(yè)的目的，做好中國CAE軟件自主研發(fā)不僅僅是我一家企業(yè)的事情.”
[關(guān)鍵詞]UG軟件 線切割 虛擬教學(xué) 模型
中圖分類號：TG580.66 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0246-02
引言
近年來，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，模具行業(yè)也得到了空前的發(fā)展。由于模具行業(yè)的發(fā)展，模具制造的人才急劇增加，各技工院校也紛紛開辦了自己的模具專業(yè)，開始大量招收模具制造專業(yè)的學(xué)員。但是由于模具制造是一個復(fù)雜的過程，需要使用到的設(shè)備也相對較多，常常出現(xiàn)設(shè)備不夠用，再加上技工類院校的學(xué)生的在能力相對較差，如何進行安全有效、低成本、高效率的有效教學(xué)，培養(yǎng)出合格且適應(yīng)能力強的學(xué)生，擺在了各個技工類院校模具教學(xué)部門的面前。
線切割是模具制造教學(xué)中常用的特種加工設(shè)備，在技校的模具專業(yè)教學(xué)中存在一定的局限和難度。線切割虛擬實驗室有助于提高學(xué)習(xí)的效率和節(jié)約成本，同時在安全操作和教學(xué)考核上體現(xiàn)出了較多的優(yōu)勢，突破傳統(tǒng)的教學(xué)方法，具有一定的可靠性。線切割虛擬實驗室的開發(fā)主要包括兩個方面：一是模型的制作設(shè)計；一是虛擬平臺的程序編寫。
一、線切割虛擬實訓(xùn)室的構(gòu)建
虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用主要是可以構(gòu)建虛擬實訓(xùn)室，通過計算機虛擬網(wǎng)絡(luò)達到培訓(xùn)的目的。線切割虛擬實訓(xùn)室主要包括虛擬的實訓(xùn)室場景，虛擬的機床設(shè)備，虛擬的仿真演示，聯(lián)網(wǎng)仿真考核等部分構(gòu)成。構(gòu)建虛擬實訓(xùn)室的一般步驟為：
1、虛擬場景設(shè)計
一個逼真的虛擬現(xiàn)實效果是由逼真的場景、加上各種聲光等元素構(gòu)成。建立一個逼真的虛擬現(xiàn)實環(huán)境需要進行全面的設(shè)計，讓該場景無限接近于現(xiàn)實事物。實訓(xùn)室的虛擬環(huán)境設(shè)計方法是先進行場景草圖的繪制，再提出場景設(shè)計的方案。線切割實訓(xùn)室的布局主要是考慮到操作的合理性，方便性，布局方案設(shè)計如下：
2、虛擬機床設(shè)備建模
根據(jù)前面我們場景設(shè)計，第二階段要進行虛擬機床設(shè)備的建模。建模要完全參考市場現(xiàn)有的各種主流產(chǎn)品進行建模，以體現(xiàn)產(chǎn)品的多樣性和真實性。本次我們建?；赨G軟件進行設(shè)備的建模。通過各零件的建模，然后通過裝配，最終完成場景中的各個機床設(shè)備的模型創(chuàng)建，效果如下圖：
3、虛擬仿真演示設(shè)計
針對線切割機床設(shè)備的建模完成后，就需要對我們平常教學(xué)中用到的機床機床動作進行設(shè)計，使得在計算機上操行時能夠獲得和現(xiàn)實教學(xué)中一樣的機械動作和反饋動作?？紤]到教學(xué)中的任務(wù)實施內(nèi)容，設(shè)計仿真演示的動作有（表1）：
4、考核設(shè)計
除了要能夠進行操作，還要有考核系統(tǒng)與之配套，以保證虛擬仿真訓(xùn)練的效果得到鞏固?？己说脑O(shè)計可以分為：課堂考核、月末考核及期末考核三部分?？己说膬?nèi)容上不易設(shè)置過多，以避免考核者產(chǎn)生煩躁心理，減弱考核的效果。
二、虛擬程序平臺的編寫
一個完整的虛擬實訓(xùn)室，除了有逼真的三維模型，還需要具備強大的操作性。這里采用VIRTOOLS虛擬現(xiàn)實軟件對實訓(xùn)室虛擬模型進行編程，可使該場景獲得模擬真實操作的功能。
VIRTOOLS虛擬現(xiàn)實軟件使用的模型格式為.CMO。因此經(jīng)過UG軟件設(shè)計好的模型要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能夠使用。這里我們經(jīng)常將UG建好的模型到處為IGES格式，并導(dǎo)入到3DMAX軟件中，通過安裝在3DMAX軟件上的VIRTOOLS轉(zhuǎn)換軟件，最終將模型的格式轉(zhuǎn)化為.CMO格式。
通過VIRTOOLS 軟件進行角色、動作等的設(shè)置，完成虛擬仿真軟件的設(shè)計，最后進行適當(dāng)?shù)拿阑?，打包成最后的成品，如圖3所示。
三、總結(jié)
虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于模具教學(xué)具有可探討性，通過借助虛擬仿真技術(shù)，同時結(jié)合常規(guī)的現(xiàn)場實踐加工教學(xué)，能夠更好地取得操作的實效性。在節(jié)約資本、提高培訓(xùn)教學(xué)效果上有很大的提高，開發(fā)出虛擬線切割實訓(xùn)室是一個值得嘗試的解決辦法。UG是出色的參數(shù)化設(shè)計軟件，VIRTOOLS則是一款相對簡單的虛擬現(xiàn)實軟件，通過UG建模與VIRTOOLS編寫虛擬仿真程序?qū)⑹且粋€新的創(chuàng)新。開發(fā)出線切割虛擬實訓(xùn)室，通過計算機聯(lián)網(wǎng)教學(xué)，能夠有效解決機床設(shè)備欠缺、操作安全、節(jié)約材料的實際問題，是常規(guī)實訓(xùn)教學(xué)的一個有效補充。
參考文獻
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