浅谈虚拟现实技术在数控技术实习教学中的应用.doc

浅谈虚拟现实技术在数控技术实习教学中的应用 在职业教育领域中，虚拟现实技术可理想地建立虚拟学习环境，使学生置身于真实环境相近的学习场景中，接受“真实感受”，在这种虚拟学习环境中，给人的刺激有视觉、听觉和触觉甚至嗅觉的。随着虚拟现实技术的日益提高和计算机在技校教学的普及，把仿真技术引入数控技术实习教学，不但可以进一步提高和完善实习教学，而且作为节能降耗的另一种新手段已成为可能。 数控技术是指用数字化信号构成的程序对设备的工作工程实现自动控制的一门技术，简称数控（NC-Numerical Control）。 近年来，受数控人才需求增长的拉动，各职业院校均建有不同规模的数控实训基地，有的是规模大、设备种类多的实训中心，也有设备种类和数量相对较少的实验室。尽管实训基地的模式多种多样，但基本上包括以下数控设备数控车床、数控铣床、加工中心、电火花成型机床、电火花线切割机床等加工设备，以及数控机床典型部件装拆、数控系统调试和维护维修综合实验台。值得注意的是，为了与企业尽可能保持一致，以达到实训效果，各院校在实训硬件选型逐步趋向全部采用工业用数控机床、加工中心，而且实训基地往往以加工设备配备进口数控系统为主，由于每台数控设备非常昂贵，学校购置的设备数量有限，每个学生的独立动手实际操作机会很少，实训效果并不好。这种安排，不能适应普及性的教学实验，只能给学生作“演示实验”。数控技术是实践性很强的综合技术，没有通过实践体验很难获得良好的教学效果。 因此，近年来，随着虚拟现实技术之仿真技术的日益提高和计算机在中等职业院校教学的普及，把仿真技术引入中职院校实习教学，不但可以进一步提高和完善实习教学，而且作为节能降耗的另一种新手段已成为可能。 在许多中高等职业院校均引入了虚拟现实技术-数控仿真系统。 一、虚拟现实教学模式 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR技术）就是利用计算机多媒体系统的形成交互式人工世界。利用此功能可使学习者亲自体验现实中无法实现的一些经历，变抽象内容为具体感知，提高学习效果。 1.仿真技术。仿真技术，即逼真模仿研究对象。实践证明，作为职业院校实习教学，一些常设专业，如电工、数控、汽驾、服装、化工等，在常规实习开设的同时，完全可以逐步引入仿真实习训练。 2数控加工仿真系统。仿真系统可充分考虑实际环境中的各种因素，避免由于特定条件而导致的操作结果的单一取向。各类中高等职业院校可以结合本校的数控技术教学大纲要求，培养目标情况，制定相应的实训计划。此类软件通过计算机把实训设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合为一体，形成了一部活的、可操作的数控加工实训教科书。通过仿真数控实训，学生对实训的数控加工课题思想和方法、设备的结构及原理的理解，实现了培养学生动手能力，学习实训技能，深化数控知识的目的，同时增强了学生对数控技术实训的兴趣，提高了数控技术实训教学水平，是数控技术实训教学改革的有力工具。 3数控仿真模拟实训室(基于局域网)。该教学仿真软件开创了数控实训教学的新模式，它利用计算机将实训设备、教学内容（包括理论教学）、教师指导和学习者的思考、操作有机融合为一体。它克服了实训教学长期受到课堂、课时限制的困扰。在内容上进行了的扩展。内容包含了数控机床操作面板的熟悉和使用、毛坯的定义和安装、刀具的选择和安装、程序的编制，零件的加工和加工精度的测量、基本实训技能的训练和基本测量方法与误差分析、综合性实训、设计性实训等，涉及到数控车床工、数控铣工和加工中心等多工种，多种系统的实训。如图1-1所示 二、数控加工仿真技术应用于数控技术实习教学的教育优势 将计算机仿真技术应用于数控技术实习教学中，首先解决了实习实验设备少的问题，其次也节约了实习材料，刀具的费用。最为重要的是避免了四、五十人轮流操作四、五台设备的尴尬局面，增加了学生实习实训人均时间，从而更有利于教学效果实现和教学目标的完成。根据我院的具体实施情况来看在没有引进数控仿真技术时学生训练的兴趣和实际效果都不是十分理想，在将数控仿真系统应用于数控技术实习教学后学生的热情高涨，基本保证一人手一机，每个人可以根据自己的实际水平有选择性的练习。同时也便于教师遥控控制教学。根据我省整体情况分析职业院校引入数控仿真系统将成为势在必行的趋势，因为数控仿真系统已经作为数控技能鉴定的一部分列入了考核范围。 仿真技术应用于职业院校数控技术实习教学，至少在以下几个方面拥有明显的优点 1形象性。仿真实习能创造一个与实际近乎相同的特性环境。如上海宇龙软件工程有限公司开发的数控加工仿真系统是基于虚拟现实技术的仿真软件。仿真操作面板与机床实际操作面板可以完全吻合，仿真操作与实际机床操作在面板控制部分近乎完全一致，如图2-1所示。 通过软件，学生可以从任意角度观察数控机床加工过程，加工的毛坯变为成品的过程历历在目，仿真过程形象生动。 2交互性。仿真实习过程中，学生与实习对象能进行交互，可以大大激发学生学习兴趣，促进师生双方的互动。只需要改变教学模式，当处于教学授课模式时全体参加实训的学生都可以观察到整个演示操作过程避 免了在实物机床上演示时只有距离机床较进的个别同学对全过程观察全面。 3全面性。通过数控仿真系统的应用不仅可以提高学生实际操作能力，同时也加强了学生对于程序的编制与修改调适的能力。而且对于仿真加工全过程可以进行保存，回放便于教师掌握学生的技术能力和学生自我提高。 4安全性。对于职业院校的生产实训最为重要的也就是安全。数控机床仿真，不会因为学生操作失误，造成设备本身损坏，如撞刀、毛坏报废等；而且仿真中的声、光、文字警报，完全可以对学生操作错误进行提醒和纠正，也保证地参加实训学生的生产实习安全。 5节约性。中等职业院校引入仿真实习，最根本的好处是对原材料、工卡量具、仪表设备的节约。如数控仿真，虚拟毛坏替代实际材料，虚拟冷却液替代实际冷却液，极大降低实习消耗。且刀具不会因为进给量过大而损坏。 6高效性。仿真实习可缩短材料、仪器或工卡量具的准备过程，实习完成后，也节省了回收时间。在仿真实习过程中，学生可以轻松对实习过程初始化，对未能完成的实习进行状态保存，对已完成的实习进行调入回顾，极大提高了实习效率。 时代在发展，职业院校数控技术实习教学不应该总停留在传统的实习模式上。抓住科技发展带来的契机,恰当引入仿真实习，利用先进的科技手段为学校节能降耗，从而降低办学成本，提高办学效率，但是在采用仿真辅助实习的同时要给学生安排必需的实际操作实习，一方面让学生掌握实际操作，另一方面也是对仿真实习的检验和提高。同时，仿真实习对学生所生成的安全观念淡薄的影响，只有通过实际操作才能加以纠正。对于职业教育而言现代教育新技术的广泛应用将是其发展的有效的措施之一。从而全面增强职业院校在市场经济下的综合竞争力！