紡紗技術三維虛擬實驗教學系統(tǒng)簡介
適用專業(yè)：服裝設計與工程、非織造材料與工程、紡織工程等相關專業(yè)。
紡紗技術是紡織工程教育等相關專業(yè)的一門主干基礎課，其理論性和實踐性都很強，它的實驗教學是紡紗技術教學中的一個重要實踐環(huán)節(jié)。目前，現實中的紡紗技術實驗存在以下局限性：
1、硬件依存性較強，只能在特定實驗室中進行；
2、需要數量較大的儀器設備，才能滿足學生人手一套設備獨立進行實驗的需求；
3、部分實驗的操作過程比較繁瑣，導致學生在實物實驗中操作不順暢，缺少時間去主動思考。
隨著招生規(guī)模的逐年擴大，教學改革的不斷深入，紡紗技術實驗的教學任務越來越重，儀器設備臺套數和實驗教師數量相對不足等問題愈加突出。為了以最少的經費投入解決以上問題，并進一步激發(fā)學生的學習興趣、增強實驗效果、提高實驗教學質量，我們開發(fā)了紡紗技術三維虛擬實驗教學系統(tǒng)軟件。
該軟件可在網上開展的虛擬實驗，軟件模擬實驗中用到的器材和設備，提供與真實實驗相似的實驗環(huán)境，提供網上實驗教學過程管理功能，包括：典型實驗庫的維護、實驗安排、提交實驗報告、實驗批改、成績統(tǒng)計、實驗答疑等功能模塊?？蓾M足高等學校和各類培訓機構實驗教學環(huán)節(jié)的需要，尤其適用于遠程教學。
使用現有器材模型，系統(tǒng)可開展如下9個常用實驗的訓練：
1、紡織專件虛擬實驗
2、細紗錠子虛擬實驗
3、粗紗錠翼虛擬實驗
4、多功能卷繞機虛擬實驗
5、長絲卷繞機虛擬實驗
6、轉杯紡虛擬實驗
7、清梳聯(lián)虛擬實驗
8、粗細絡連虛擬實驗
9、并條機虛擬實驗
紡織專件示教模塊
軟件采用三維建模模擬真實實驗中用到的紡織專件，提供與真實實驗相似的實驗環(huán)境；
軟件提供紡織專件器材欄，提供打手、錠翼、劍帶、劍輪、劍頭（劍桿）、羅拉、皮輥、搖架、針布、筒管、錠子、鋼領等專件15件；
所有專件尺寸符合國標或行業(yè)標準，并能實現系列化設計；
軟件具備良好交互性，左側為專件器材區(qū)，右側為互動實驗區(qū)，用戶可以自由選擇調用哪些器材進行實驗，靈活互動；
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圖1 紡織裝備專件效果示意圖
通過簡單的鼠標拖曳操作，即可將特定的紡織專件調入互動區(qū)，可以互動的方式從任意距離、任意角度查看認知專件，并了解其知識點；
同時，軟件還可與三維設計軟件(Pro/E、SolidWorks)和有限元分析軟件（ANSYS、ABAQUS等）進行對接，完成剛強度、應力應變等分析功能。
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圖2 紡織裝備專件力學性能分析
細紗錠子
實驗中，軟件支持測量并描繪在不同轉速下設備的相關參數曲線。
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圖3 細紗錠子實驗
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圖4 細紗錠子實驗
粗紗錠翼虛擬實驗
在本實驗中，可以全方位觀看設備，模擬設備開機，調整設備轉速，查看電壓-錠翼轉速關系圖，壓紗力與官紗直徑關系圖
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圖5場景漫游
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圖6模擬開機
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圖7設置不同轉速
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圖8查看電壓-錠翼轉速關系圖
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圖9壓紗力與官紗直徑關系圖
多功能卷繞機實驗
多功能卷繞機實驗中，軟件支持用戶采用模塊化設計的方法，設計不同的卷繞機結構，如絲杠式、凸輪式、撥叉式。
對于絲杠式卷繞機，軟件還支持卷繞不同樣式的紗筒，如直邊式、錐邊式、雙錐邊式。
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圖10多功能卷繞機
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圖11 不同的結構樣式
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圖12 卷繞工作視角
長絲卷繞機虛擬實驗
本實驗可以模擬長絲卷繞機設備開啟，通過調整儀器轉速來觀察紡紗過程
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圖13模擬開機
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圖14調整轉速
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圖15觀看紡紗過程轉杯紡實驗
轉杯紡實驗中，軟件支持用戶操作設備進行紡紗操作，同時支持用戶仔細觀察設備的運行狀態(tài)。
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圖16轉杯紡實驗
軟件支持輸出轉杯紡設備相關的參數曲線，為學生進行創(chuàng)新設計提供設計思路，輸出曲線包括：轉杯轉速與成紗強力關系、轉杯轉速與成紗伸長關系、轉杯轉速與紡紗張力關系等。
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圖17 分梳輥轉速與單紗張力關系曲線
清梳聯(lián)實驗，粗細絡連實驗，并條機實驗
使學生隨時隨地在電腦上即可進入虛擬的紡織工廠。像在真實的紡紗工廠內一樣去認知紡紗的過程，不再受工廠偏遠、危險性高、條件不具備等制約條件的限制。
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圖18實驗場景
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圖19 梳棉機
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圖20 粗紗機
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圖21 細紗機
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圖22 絡筒機
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圖23 清棉機