非織造技術(shù)三維虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)簡(jiǎn)介
適用專業(yè):服裝設(shè)計(jì)與工程、非織造材料與工程、紡織工程等相關(guān)專業(yè)。
非織造技術(shù)是非織造材料與工程教育等相關(guān)專業(yè)的一門主干基礎(chǔ)課,其理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng),它的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非織造技術(shù)課程教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。目前,現(xiàn)實(shí)中的非織造技術(shù)實(shí)驗(yàn)存在以下局限性:
1、硬件依存性較強(qiáng),只能在特定實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行;
2、需要數(shù)量較大的儀器設(shè)備,才能滿足學(xué)生人手一套設(shè)備獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的需求;
3、部分實(shí)驗(yàn)的操作過程比較繁瑣,導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)物實(shí)驗(yàn)中操作不順暢,缺少時(shí)間去主動(dòng)思考。
隨著招生規(guī)模的逐年擴(kuò)大,教學(xué)改革的不斷深入,非織造技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)任務(wù)越來越重,儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)和實(shí)驗(yàn)教師數(shù)量相對(duì)不足等問題愈加突出。為了以最少的經(jīng)費(fèi)投入解決以上問題,并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,我們開發(fā)了非織造技術(shù)三維虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)軟件。
該軟件可在網(wǎng)上開展的虛擬實(shí)驗(yàn),軟件模擬實(shí)驗(yàn)中用到的器材和設(shè)備,提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,提供網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程管理功能,包括:典型實(shí)驗(yàn)庫(kù)的維護(hù)、實(shí)驗(yàn)安排、提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)批改、成績(jī)統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)答疑等功能模塊??蓾M足高等學(xué)校和各類培訓(xùn)機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的需要,尤其適用于遠(yuǎn)程教學(xué)。
使用現(xiàn)有器材模型,系統(tǒng)可開展如下6個(gè)常用實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練:
1、非織造熔噴機(jī)拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)
2、開松機(jī)拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)
3、氣流成網(wǎng)機(jī)拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)
4、針刺機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)
5、氣流成網(wǎng)機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)
6、基于非織工藝的復(fù)合材料生產(chǎn)復(fù)合裝備虛擬實(shí)驗(yàn)
非織造熔噴機(jī)拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)
軟件可全方位觀看非織造熔噴機(jī),并可對(duì)非織造熔噴機(jī)進(jìn)行拆解。
圖1 場(chǎng)景漫游
圖2 設(shè)備認(rèn)知
圖3 設(shè)備拆解
開松機(jī)拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)
通過對(duì)紡織設(shè)備的虛擬拆裝,使學(xué)生直觀詳細(xì)地觀察紡織設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn),幫助學(xué)生理解紡織設(shè)備的工作原理。
軟件采用三維建模模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)中用到的器材和設(shè)備,提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境;
軟件具備良好交互性,用戶可以自由選擇調(diào)用哪些器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),靈活互動(dòng);
軟件支持用戶從任意視角、任意距離觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;
軟件中加入拆裝工具箱(扳手、螺絲刀等),在拆裝過程中選擇相應(yīng)工具,只有選擇正確后才能進(jìn)行拆裝操作。
該模塊中,用戶選擇正確的工具進(jìn)行互動(dòng)拆裝操作,如果拆裝順序有誤,軟件會(huì)自動(dòng)進(jìn)行提示,并阻止不正確的結(jié)果發(fā)生。
圖4 開松機(jī)整體外觀
圖5 開松機(jī)拆裝過程
圖6 測(cè)量?jī)善л喼行木?/p>
圖7 開松機(jī)拆卸完成
氣流成網(wǎng)機(jī)拆裝虛擬實(shí)驗(yàn)
通過對(duì)紡織設(shè)備的虛擬拆裝,使學(xué)生直觀詳細(xì)地觀察紡織設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn),幫助學(xué)生理解紡織設(shè)備的工作原理。
軟件采用三維建模模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)中用到的器材和設(shè)備,提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境;
軟件具備良好交互性,用戶可以自由選擇調(diào)用哪些器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),靈活互動(dòng);
軟件支持用戶從任意視角、任意距離觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;
圖8氣流成網(wǎng)設(shè)備機(jī)拆解
針刺機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)
針刺機(jī)實(shí)驗(yàn)中,軟件支持用戶操作針刺機(jī)進(jìn)行相關(guān)操作,并支持用戶認(rèn)知針刺機(jī)的結(jié)構(gòu):送布機(jī)構(gòu)-針板-卷取機(jī)構(gòu)。
圖9 針刺機(jī)實(shí)驗(yàn)
氣流成網(wǎng)機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)
氣流成網(wǎng)機(jī)實(shí)驗(yàn)中,軟件展現(xiàn)氣流成網(wǎng)機(jī)內(nèi)部原棉的工作狀態(tài)、氣流的狀態(tài)等,使學(xué)生掌握氣流成網(wǎng)機(jī)的工作原理。
圖10氣流成網(wǎng)機(jī)實(shí)驗(yàn)
圖11 原棉的工作狀態(tài)
軟件支持計(jì)算在不同的錫林表面線速度下,β與氣流成網(wǎng)速度的關(guān)系,使學(xué)生掌握創(chuàng)新設(shè)計(jì)中因變量設(shè)計(jì)的思路。
圖12 氣流成網(wǎng)機(jī)關(guān)系曲線
基于非織工藝的復(fù)合材料生產(chǎn)復(fù)合裝備虛擬實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)M非織工藝的復(fù)合材料生產(chǎn)復(fù)合裝備實(shí)際生產(chǎn)添加原料-合模-加壓-固化-分模-取件-完成的生產(chǎn)流程流程
圖13添加原料
圖14 合模
圖15 加壓
圖16 固化
圖17 分模
圖18 取件
圖19 完成