數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：數(shù)字化仿真；卓越計劃；機械原理；創(chuàng)新能力

作者簡介：李杰（1979-），男，河北石家莊人，石家莊鐵道大學(xué)機械工程學(xué)院，講師；范曉珂（1972-），女，河北石家莊人，石家莊鐵道大學(xué)機械工程學(xué)院，副教授。（河北 石家莊 050043）

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0083-02

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）是高等院校貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的一項重大改革項目，其目的在于培養(yǎng)造就一大批具有較強創(chuàng)新能力、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)。該項目的實施將促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，對全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用。[1]2011年，石家莊鐵道大學(xué)被教育部批準(zhǔn)成為第二批133所“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”培養(yǎng)高校之一。“機械原理”課程作為機械工程類的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是石家莊鐵道大學(xué)（以下簡稱“我校”）機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、車輛工程專業(yè)、“茅以升”試驗班和“卓越”班的必修課程，占有重要的地位。由于學(xué)生人數(shù)的增加和新課程的開設(shè)，“機械原理”計劃學(xué)時不斷被壓縮，而教學(xué)內(nèi)容卻不斷補充，傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難滿足“卓越計劃”的要求，很難培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。[2]因此，利用數(shù)字化仿真技術(shù)改善“機械原理”以往傳統(tǒng)的教學(xué)與實驗存在的問題，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生成為具有工程思維的實用型與創(chuàng)新型人才，適應(yīng)“卓越計劃”的發(fā)展具有重要的意義。

一、課程教學(xué)內(nèi)容與安排

“機械原理”的課程內(nèi)容主要有：機械的結(jié)構(gòu)分析、機構(gòu)的運動和力分析、機械的效率、自鎖與平衡、各種常用機構(gòu)的設(shè)計和機械系統(tǒng)的方案設(shè)計等內(nèi)容，共64學(xué)時，講授54課時，實驗8學(xué)時，“機械原理”課程設(shè)計1周。講授的內(nèi)容中，主要重點介紹機械的結(jié)構(gòu)分析、機構(gòu)的運動和力分析、機械的效率、自鎖與平衡、常用機構(gòu)的特點及其設(shè)計，其中包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、輪系和其他的常用機構(gòu)等；[3]機械系統(tǒng)的方案設(shè)計內(nèi)容結(jié)合課程設(shè)計時完成；實驗安排主要針對一些機構(gòu)的驗證、設(shè)計與綜合，旨在提高學(xué)生的動手能力和對機構(gòu)進行創(chuàng)新設(shè)計的能力。但是，由于課時限制，該課程所設(shè)置的實驗只能完成4個，很難滿足“卓越計劃”的要求，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

二、教學(xué)方式的改革

數(shù)字化仿真技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種先進的機械設(shè)計方法，它是指將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，利用計算機分析軟件通過建模可對該機構(gòu)進行運動模擬，對機構(gòu)及整機進行運動仿真。數(shù)字化仿真技術(shù)在“機械原理”教學(xué)中的應(yīng)用，不僅可以使得學(xué)生對機械原理中的各種機構(gòu)有感性的認(rèn)識，而且通過對各種機構(gòu)的仿真模擬可以使得學(xué)生對各種機構(gòu)的運動與動力特性有直觀的了解，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。[4]筆者將數(shù)字化仿真技術(shù)引入到“機械原理”教學(xué)中，下面以連桿機構(gòu)為例，介紹在連桿機構(gòu)教學(xué)中應(yīng)用數(shù)字化仿真技術(shù)的一些體會。

1.理論教學(xué)的改革

在連桿機構(gòu)的教學(xué)中，連桿機構(gòu)的基本形式為鉸鏈四桿機構(gòu)，其三種基本形式分別為曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)，當(dāng)一個鉸鏈四桿機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)時，通過機構(gòu)的倒置則可以得到雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。

在教學(xué)過程中，利用數(shù)字化仿真軟件建立曲柄搖桿機構(gòu)的數(shù)字化模型，按照要求對各相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置，其中包括：各桿長度、質(zhì)量、電機轉(zhuǎn)速、力矩大小等。如圖1所示，在四桿機構(gòu)中各桿分別以轉(zhuǎn)動副相連，分別為A、B、C、D；各桿桿長分別為280mm、520mm、500mm、720mm，然后對桿4固定，桿1為曲柄，在轉(zhuǎn)動副A上加力矩，其數(shù)字化模型如圖1所示。通過運動仿真對曲柄搖桿機構(gòu)進行相應(yīng)的運動分析。[5]曲柄搖桿機構(gòu)的運動分析如圖2所示。

在教學(xué)過程中，圖1能夠清晰演示四桿機構(gòu)的運動畫面，其中曲柄以等角速度轉(zhuǎn)動，搖桿則在一定角度范圍內(nèi)擺動。從圖2的角速度圖中可以看出曲柄轉(zhuǎn)速為30°/S，而搖桿的擺角為0°～30°。

在曲柄搖桿機構(gòu)中其他參數(shù)保持不變的前提下，只改變曲柄搖桿機構(gòu)的機架，取原來的桿件1為機架，桿件2為曲柄，對機構(gòu)進行運動仿真，可以看出，通過改變機架后，原來的曲柄搖桿機構(gòu)變?yōu)榱穗p曲柄機構(gòu)。雙曲柄機構(gòu)的運動分析如圖3所示。

在教學(xué)過程中，利用數(shù)字化仿真技術(shù)學(xué)生能夠直觀看出此時兩個曲柄都在做整周的回轉(zhuǎn)運動。從圖3中的角速度圖中可以看出主動曲柄轉(zhuǎn)速為30°/S，而從動曲柄的轉(zhuǎn)速為不等速連續(xù)回轉(zhuǎn)，范圍在15°/S～65°/S之間。

最后，在曲柄搖桿機構(gòu)中，取原來的搖桿3為機架，桿4為曲柄，在其他參數(shù)保持不變的前提下對機構(gòu)進行運動仿真，可以看出，通過改變機架后，原來的曲柄搖桿機構(gòu)變?yōu)榱穗p搖桿機構(gòu)。雙曲柄機構(gòu)的運動分析如圖4所示。

圖4的動畫演示中能夠看出，兩個搖桿都不能在整周范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，都在一定范圍內(nèi)做往復(fù)擺動，從圖4中的角速度圖中可以看出主動曲柄搖桿轉(zhuǎn)速為30°/S，而從動搖桿的轉(zhuǎn)速為不等速擺動，范圍在0°/S～35°/S之間。

在課堂教學(xué)過程中，通過四桿機構(gòu)的數(shù)字化仿真能夠使學(xué)生在較短的時間內(nèi)對機構(gòu)的倒置有清晰的認(rèn)識，同時提高了學(xué)生對計算機應(yīng)用的興趣和創(chuàng)新能力。

2.實驗教學(xué)的改革

由于課時的限制，“機械原理”課程實驗共有四次，具體安排如表1所示。

由表1看出：“卓越”班的實驗教學(xué)比較少，不能夠滿足學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力培養(yǎng)的需求。在實驗教學(xué)過程中，可以利用數(shù)字化仿真技術(shù)進行有效的彌補，同時也可以對以上實驗進行虛擬驗證。在實驗2機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗教學(xué)過程中，可以先讓學(xué)生根據(jù)實驗臺搭建不同的機構(gòu)，分析機構(gòu)的運動過程，并繪制機構(gòu)的運動簡圖，課下讓學(xué)生通過計算機根據(jù)所繪制的機構(gòu)運動簡圖建立所搭建的機構(gòu)模型，進行數(shù)字化仿真模擬，直觀形象地模擬實際搭建機構(gòu)的運動過程。而對于實驗3機構(gòu)運動參數(shù)測量與分析實驗，事先讓學(xué)生在計算機上對機構(gòu)進行數(shù)字化仿真，測量出機構(gòu)的位移、速度和加速度曲線，然后再與實驗測量的曲線進行相應(yīng)的比較。對于實驗中沒有的內(nèi)容，也可以通過對機構(gòu)的數(shù)字化仿真來培養(yǎng)學(xué)生的計算機應(yīng)用能力和機械創(chuàng)新設(shè)計的能力。

三、教學(xué)效果

通過數(shù)字化仿真技術(shù)在“機械原理”課程中的應(yīng)用，在理論教學(xué)過程中對所講授知識可以實時地進行虛擬仿真，有效改變傳統(tǒng)理論教學(xué)加實驗教學(xué)的方法，節(jié)省課時。在實驗教學(xué)中，通過數(shù)字化仿真技術(shù)和實驗相結(jié)合大大提高了學(xué)生對實驗的興趣，提高了學(xué)生的計算機應(yīng)用能力，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的機械創(chuàng)新設(shè)計意識。

四、結(jié)束語

通過教學(xué)實踐表明，將數(shù)字化仿真技術(shù)引入到“機械原理”教學(xué)中具有較大的新穎性，促進了學(xué)生對“機械原理”課程基本理論的理解，實現(xiàn)了教學(xué)方法的創(chuàng)新。

新的教學(xué)方法能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在教學(xué)過程中學(xué)生能夠變被動接受為主動思考，通過對不同的方案進行實時仿真，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提高分析問題、解決問題的能力。

數(shù)字化仿真技術(shù)在本門課程中的應(yīng)用鍛煉了學(xué)生將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合的能力，同時也提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。這種教學(xué)模式的探索為其他工程類專業(yè)基礎(chǔ)課程適應(yīng)“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的教學(xué)改革提供了借鑒經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]毛婭.適應(yīng)“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的機械原理雙語教學(xué)探索與實踐[J].探索與踐，2006，4（13）：191-192.

[2]盧梅，李威，邱麗芳.虛擬仿真實驗技術(shù)在機械原理實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].儀器儀表用戶，2006，4（13）：25-26.

[3]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

第2篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

數(shù)字醫(yī)學(xué)研究現(xiàn)狀

近年來，數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展使得人類社會進入了數(shù)字化時代，同時也引起了許多學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)字化變革，生命科學(xué)也不例外。通過與數(shù)字化技術(shù)的交叉融合，不僅大大加快了生命科學(xué)自身的發(fā)展，同時也產(chǎn)生了一些新興的前沿交叉研究領(lǐng)域，數(shù)字醫(yī)學(xué)就是其中的典型代表[13]。數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展首先是由數(shù)字化虛擬人體三維重建開始的[14-18]。數(shù)字化虛擬人體三維重建是指運用計算機圖像處理技術(shù)和三維重建技術(shù)，對醫(yī)學(xué)二維圖像進行處理，建立人體組織結(jié)構(gòu)的計算機三維虛擬模型。通過數(shù)字化虛擬人體建模技術(shù)，可將人體解剖組織結(jié)構(gòu)數(shù)字化，可以在計算機上進行三維渲染、旋轉(zhuǎn)、縮放等操作，也可以實現(xiàn)虛擬手術(shù)規(guī)劃、假體設(shè)計、場景仿真等功能。進一步也可將人體功能性信息賦加到數(shù)字化三維模型上，結(jié)合運動捕捉系統(tǒng)及虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，可以仿真真實模擬人體的各種運動。通過力反饋裝置，可以提供視、聽、觸等高沉浸感操作，這就形成了數(shù)字化虛擬現(xiàn)實增強的模擬人。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了個性化虛擬器官模型[19]，通過改變模型的參數(shù)可以得到不同的病理分析結(jié)果。此外，歐盟啟動的IUPS/EMBS生理人體計劃目標(biāo)是建立一個能夠在計算機上模擬人體各種生理過程的虛擬人體模型，目前該項目在人體的生理系統(tǒng)建模方面已經(jīng)進行了許多頗有成效的研究[20]。近些年來，隨著分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的不斷發(fā)展，超級計算機運算速度的飛速提高，以及一些新的醫(yī)工交叉領(lǐng)域研究方法的出現(xiàn)，促進了數(shù)字化虛擬人體技術(shù)的快速發(fā)展。我國雖然在這方面起步較晚，但發(fā)展很快。自2002年以來，南方醫(yī)科大學(xué)和第三軍醫(yī)大學(xué)分別完成了中國數(shù)字人的原始切片數(shù)據(jù)采集工作，2006年由上海交通大學(xué)牽頭啟動了中國力學(xué)虛擬人研究計劃，目前該計劃已經(jīng)建立了中國力學(xué)虛擬人計算服務(wù)平臺，該平臺可通過互聯(lián)網(wǎng)為全球的用戶提供建模計算服務(wù)。同時與歐盟等國際同行進行了合作，將逐步建立國際力學(xué)虛擬人研究計劃，目前已經(jīng)開展了亞洲人種虛擬建模研究項目。與此同時，數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在臨床實際中取得了廣泛應(yīng)用，獲得了較好的應(yīng)用效果，大幅提高了臨床診斷和治療水平。以影像診斷為例，由X線、CT、MRI的二維圖像到三維、四維圖像，使影像診斷的準(zhǔn)確性和精細(xì)度大為提高。近年來，隨著虛擬手術(shù)規(guī)劃、手術(shù)導(dǎo)航、個性化CAD/CAM等技術(shù)的數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，使得臨床手術(shù)的準(zhǔn)確性和個體匹配性大為提高。隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)研究的深入和應(yīng)用的推廣，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)將會發(fā)生更大變化。

數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)在戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練中的應(yīng)用

1數(shù)字醫(yī)學(xué)建模技術(shù)數(shù)字醫(yī)學(xué)建模是數(shù)字醫(yī)學(xué)及相關(guān)學(xué)科的研究基礎(chǔ)，沒有一個能夠精確地反映真實醫(yī)學(xué)過程的數(shù)字化模型，就無從進行任何數(shù)字醫(yī)學(xué)方面的研究。數(shù)字醫(yī)學(xué)建模主要分為3個部分，分別是數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像處理與分析、人體組織器官的三維重建以及人體病理生理變化過程的數(shù)字建模。數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像處理與分析是整個建模的基礎(chǔ)，醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)可以為醫(yī)務(wù)工作者提供多角度、多層次的信息，輔助醫(yī)生進行正確診斷、治療計劃、術(shù)間導(dǎo)航、術(shù)后跟蹤監(jiān)測等。同時，準(zhǔn)確豐富的醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)也是人工器官、醫(yī)用內(nèi)植物、人工關(guān)節(jié)等醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的重要參考依據(jù)。自從20世紀(jì)70年代MRI技術(shù)誕生以來，針對各種醫(yī)學(xué)影像的分割算法研究迅速發(fā)展起來。目前應(yīng)用較多的醫(yī)學(xué)圖像分割方法主要有2種，分別是基于圖像區(qū)域的分割方法和基于邊緣檢測的分割方法。基于圖像區(qū)域的分割方法是通過檢測同一區(qū)域內(nèi)的均勻性是否一致，來識別分割圖像中的不同組織，如閾值分割法、區(qū)域生長和分裂合并法、分類器和聚類以及基于隨機場的方法等。而基于邊緣檢測的分割方法則是通過邊緣檢測技術(shù)把不同區(qū)域組織提取出來進行圖像分割，如并行微分算子法等。

2戰(zhàn)傷救治場景的數(shù)字化三維重建技術(shù)戰(zhàn)傷救治場景的數(shù)字化三維重建技術(shù)是戰(zhàn)傷救治虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的主要內(nèi)容，隨著計算機圖形技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了許多新的建模技術(shù)和設(shè)備，如數(shù)字化三坐標(biāo)儀、人體運動捕捉系統(tǒng)、三維跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器、Vega虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)等，這些新技術(shù)和新設(shè)備的出現(xiàn)，使得沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛。在采集和統(tǒng)計戰(zhàn)傷救治各種場景數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用高效快速的數(shù)字化三維建模技術(shù)，可對戰(zhàn)傷救治場景進行數(shù)字化虛擬現(xiàn)實三維重建。目前常用的數(shù)字化三維重建方法主要有面繪制法和體繪制法兩類。面繪制法是指從醫(yī)學(xué)影像設(shè)備輸出的切片數(shù)據(jù)集構(gòu)造出三維數(shù)據(jù)，然后在三維數(shù)據(jù)中抽取出等值面進行三角剖分，再用圖元繪制技術(shù)實現(xiàn)表面繪制。該方法可有效繪制三維數(shù)據(jù)中具有某個特定值的表面，但無法表達三維體數(shù)據(jù)的內(nèi)部信息。而體繪制法則是將三維體數(shù)據(jù)中的“體素”作為基本的繪制單位，該方法充分利用了三維體數(shù)據(jù)中的每一個體素，能夠根據(jù)需要顯示三維對象的內(nèi)部信息。其缺點是由于體素數(shù)據(jù)計算量大，從而導(dǎo)致重建速度變慢，可通過提高計算機計算渲染速度加以解決。

3戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練虛擬仿真技術(shù)由于各種技術(shù)條件的限制，傳統(tǒng)的戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練是采用書本授課的方式進行的，受訓(xùn)人員缺乏實際操作經(jīng)驗，訓(xùn)練效果不夠理想，很難在真正需要時及時提供有效的救護。近年來，隨著先進制造技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，以美軍為代表的西方發(fā)達國家軍隊開始使用計算機仿真技術(shù)來進行戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練研究，取得了較好的效果[21-22]。美軍近年來在該領(lǐng)域投入了大量的經(jīng)費，研發(fā)出了一系列用于戰(zhàn)傷救治訓(xùn)練的數(shù)字化仿真模擬裝備。自1999年至2007年大約資助了超過150個該領(lǐng)域的研究項目，累計投入超過6000萬美元，使得該領(lǐng)域研究成為美國防部投入最多的科學(xué)研究領(lǐng)域之一。美軍建有醫(yī)療模擬培訓(xùn)中心（medicalsimulationtrainingcenter），美國防部每年培訓(xùn)10萬名部隊醫(yī)護人員。其研究內(nèi)容涵蓋戰(zhàn)傷急救、護理及外科手術(shù)的模擬培訓(xùn)等方面。取得一系列研究成果與實物裝備，如先進醫(yī)療訓(xùn)練技術(shù)（advancedmedictrainingtechnologies，AMTT）系統(tǒng)、高級創(chuàng)傷救護仿真技術(shù)（simulationechnologiesforadvancedtraumacare，STATCare）系統(tǒng)及一系列虛擬現(xiàn)實培訓(xùn)系統(tǒng)（如圖1~3所示）。目前我軍還沒有針對戰(zhàn)傷救治的模擬人。自2005年起，我所開展了虛擬現(xiàn)實、數(shù)字人體、操作感知等關(guān)鍵技術(shù)研究，研制成戰(zhàn)傷止血、心肺復(fù)蘇（CPR）、搬運等模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，取得了很好的訓(xùn)練效果。#p#分頁標(biāo)題#e#

第3篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

［關(guān)鍵詞］數(shù)字化資源；信息技術(shù)；數(shù)控加工

隨著“中國制造2025”的提出，數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。中等職業(yè)學(xué)校是培養(yǎng)先進制造領(lǐng)域大國工匠的搖籃，數(shù)控加工專業(yè)已經(jīng)成為我國中職學(xué)校中一個常見專業(yè)，主要為社會輸送數(shù)控機床編程和加工等方面的人才。近些年隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，很多學(xué)校都將新型的教學(xué)方式引入課堂，為數(shù)控加工專業(yè)的學(xué)生提供一個更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，而我們今天想要科學(xué)地引入這些教學(xué)方式，就必須做到有針對性的教學(xué)改革，讓學(xué)生真正能夠從新的教學(xué)方式中有所收獲。

一、傳統(tǒng)課堂對教學(xué)的限制

（一）純粹理論教學(xué)難以引起學(xué)生興趣。數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)是有關(guān)數(shù)控專業(yè)理論的重要教學(xué)。學(xué)生學(xué)習(xí)這一方面的內(nèi)容，對其以后專業(yè)學(xué)習(xí)以及日后的工作都有很重要的意義。然而，純粹的理論教學(xué)往往會產(chǎn)生一個問題，那就是理論過于抽象，讓學(xué)生難以直觀地去把握理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很容易受挫甚至放棄學(xué)習(xí)。而一些教師在教學(xué)過程中，也往往會忽視理論的抽象性，在課堂中直接進行理論的講解。這樣的教學(xué)方式會加重學(xué)生對理論學(xué)習(xí)的抵觸心理。（二）學(xué)生的視野不夠開闊。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，學(xué)生對社會的接觸是比較有限的，雖然學(xué)生的實踐課，可以通過進入一些企業(yè)進行參觀或?qū)W習(xí)來實現(xiàn)，可是這樣的學(xué)習(xí)是蜻蜓點水式的，不能讓學(xué)生深入地了解生產(chǎn)中的實際情況。這會造成學(xué)生的視野不夠開闊，不能看到更多更廣闊的企業(yè)實際操作情景。如果學(xué)生一直以一個狹窄的視野去看待自己未來的職業(yè)道路，那么其職業(yè)發(fā)展也不會走得長遠(yuǎn)。

二、數(shù)字化資源在教學(xué)中的應(yīng)用方式

新型數(shù)字化資源的一大特征，就是可以跨越時間和空間的阻礙，將許多信息更直觀地展現(xiàn)在人們面前。通過應(yīng)用數(shù)字化資源，我們可以將教學(xué)的范圍擴大，拓展學(xué)生的認(rèn)知疆界。（一）通過虛擬仿真技術(shù)讓學(xué)生接觸到實操。在數(shù)字化資源發(fā)展的過程中，我們已經(jīng)創(chuàng)造出許多可以與現(xiàn)實進行交互的軟件。這其中就包括虛擬仿真技術(shù)所衍生出的軟件。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)常常會把理論教學(xué)與實踐教學(xué)割裂開，使得理論與實踐被時間和空間阻隔。然而虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，讓學(xué)生可以在理論課堂中聽取了理論知識后就直接進行相關(guān)的實踐操作。同時，在這種虛擬仿真技術(shù)下，教師還可以將一些由于客觀條件限制而不能進入學(xué)校的設(shè)備加入虛擬仿真軟件中，讓學(xué)生同樣也能夠進行操作。如圖1所示，運用數(shù)字化技術(shù)模擬數(shù)控機床進行實際操作教學(xué)。圖1數(shù)字化模擬數(shù)控機床實操教學(xué)這樣做一方面，我們可以提高學(xué)生操作的頻率，增加學(xué)生實際操作的經(jīng)驗，另一方面還可以杜絕很多客觀條件的限制，以及實踐操作中會帶來的一些危險。（二）利用網(wǎng)絡(luò)平臺拓寬學(xué)生的視野。如今我們教學(xué)中的電子設(shè)備早已接通了網(wǎng)絡(luò)，這使我們的課堂不再孤立，它可以通過互聯(lián)網(wǎng)與世界上任何一個角落進行連線。利用互聯(lián)網(wǎng)的這一便利，我們可以為學(xué)生開拓視野。如圖2所示為通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把工作現(xiàn)場引入課堂。教師在平時的教學(xué)過程中可以與一些企業(yè)進行聯(lián)系，每當(dāng)上課時可以通過互聯(lián)網(wǎng)直播企業(yè)的生產(chǎn)流程，讓教師直接通過網(wǎng)絡(luò)直播來為學(xué)生講解生產(chǎn)流程中的具體內(nèi)容。當(dāng)教師遇到一些教學(xué)上的難點時，還可以直接邀請企業(yè)相關(guān)員為學(xué)生進行連線講解。在這樣的教學(xué)方式中，學(xué)生的視野將被打開，不會僅限于學(xué)校教學(xué)小天地，而是將自身的眼光放到整個行業(yè)、社會中去。（三）利用數(shù)字化資源進行課堂互動。在我們理論教學(xué)中，學(xué)生的思維活躍度會直接決定課堂教學(xué)效果。因此我們應(yīng)該在課堂中加強課堂互動。為了豐富課堂互動的內(nèi)容，加強課堂互動的趣味性，教師可以讓學(xué)生在課下利用網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)的學(xué)習(xí)資源。學(xué)生在課堂中可以展示自己查找的資料，運用多方面的材料印證自己的觀點，在課堂中與其他人進行思想碰撞。這樣的學(xué)習(xí)氛圍會使每一個學(xué)生都積極投入學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)的整體有效性也會得到提高。

第4篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞 開放式；實踐教學(xué)基地；信息化；仿真技術(shù)；高等職業(yè)教育

中圖分類號 G717 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1008-3219（2012）08-0064-03

實踐教學(xué)基地信息化建設(shè)就是利用計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等，將實訓(xùn)基地的各類硬件資源、軟件資源、人力資源等有效重組，實施信息化管理，充分發(fā)揮教學(xué)資源的使用效益，實現(xiàn)實踐教學(xué)基地運行的現(xiàn)代化、開放化和高效化[1]。

一、開放式實踐教學(xué)基地信息化建設(shè)模式

浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院開放式實踐教學(xué)基地信息化建設(shè)重點是“一個平臺、兩種實驗室”，即打造開放式實踐教學(xué)基地信息管理平臺，建設(shè)虛擬仿真實驗室和遠(yuǎn)程控制實驗室，從而加強基地教學(xué)資源的使用效率，提高基地管理水平，促進實踐教學(xué)基地的全面發(fā)展。

（一）開放式實踐教學(xué)基地信息管理平臺

開放式實踐教學(xué)基地信息管理平臺是利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將實踐教學(xué)基地中的各項教學(xué)資源集中在一個統(tǒng)一的平臺上，實現(xiàn)教學(xué)資源的開放共享，并通過計算機與網(wǎng)絡(luò)進行開放式管理與使用，使得實訓(xùn)基地在時間和空間上得以延伸，是一個以學(xué)生為中心，開放性的、共享性的實踐教學(xué)管理平臺。

1.實訓(xùn)基地信息管理系統(tǒng)

主要功能是實訓(xùn)基地日常管理和教學(xué)信息，內(nèi)容包括實訓(xùn)基地功能與組成介紹、實踐教學(xué)課程設(shè)置、實踐教學(xué)課程變動公告，以及與實訓(xùn)基地相關(guān)的規(guī)章制度、教學(xué)資源、科研成果、建設(shè)情況、師資力量等信息。實訓(xùn)基地信息管理系統(tǒng)整合了實訓(xùn)基地的各類信息與資源，教師和學(xué)生通過瀏覽，能夠全面地了解實訓(xùn)基地的情況，并可以查詢所需信息，促進工作效率和管理水平的提高。

2.實訓(xùn)基地建設(shè)項目管理系統(tǒng)

實訓(xùn)基地建設(shè)項目管理系統(tǒng)是基于計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息管理平臺，集合項目申報、論證、審批、采購、驗收、付款等過程管理于一體，具有實訓(xùn)基地建設(shè)項目網(wǎng)絡(luò)申報、網(wǎng)上審批，確認(rèn)書管理、合同備案、貨款支付等模塊，實現(xiàn)了項目建設(shè)過程數(shù)據(jù)的自動統(tǒng)計與匯總，各種信息的靈活查詢和共享，以及建設(shè)狀態(tài)實時監(jiān)控等功能。該系統(tǒng)的應(yīng)用使得實訓(xùn)基地建設(shè)效率明顯改善，建設(shè)過程的信息透明度大大提高；學(xué)校監(jiān)管部門可以全程跟蹤建設(shè)過程的各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)網(wǎng)上監(jiān)督。

3.教學(xué)儀器設(shè)備管理系統(tǒng)

設(shè)備管理是高職院校實訓(xùn)基地管理工作中的重要組成部分。隨著高職院校規(guī)模的擴大和實訓(xùn)室建設(shè)的快速發(fā)展，學(xué)校投入大量資金用于購買教學(xué)儀器設(shè)備，儀器設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量有了明顯提高。由于受分散管理、封閉使用的傳統(tǒng)管理機制的影響，造成大量儀器設(shè)備，特別是大型貴重儀器設(shè)備的重復(fù)購置、利用率低、信息封閉等問題[2]。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)開發(fā)教學(xué)儀器設(shè)備管理系統(tǒng)，可以及時準(zhǔn)確地掌握實踐教學(xué)基地儀器設(shè)備的資源配置及運行情況，實現(xiàn)資源共享，最大限度地利用現(xiàn)有資源，提高儀器設(shè)備的使用率，達到儀器設(shè)備使用效益的最大化[3]。

教學(xué)儀器設(shè)備管理系統(tǒng)學(xué)校儀器設(shè)備使用、管理的相關(guān)政策，公布儀器設(shè)備名稱、型號規(guī)格、技術(shù)指標(biāo)、服務(wù)領(lǐng)域、安裝地點、技術(shù)管理人員及聯(lián)系方式、收費標(biāo)準(zhǔn)、開放時間等各類信息，為教學(xué)和科研工作者提供便捷的查詢服務(wù)。

4.實踐教學(xué)信息管理系統(tǒng)

實踐教學(xué)信息管理系統(tǒng)是對實踐教學(xué)的各個環(huán)節(jié)和教學(xué)資源進行信息管理，實現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)互動、網(wǎng)絡(luò)溝通的平臺[4]。通過信息管理系統(tǒng)，學(xué)生可以查詢教師、課程、實訓(xùn)項目、儀器設(shè)備等信息，還可以進行網(wǎng)上實訓(xùn)預(yù)習(xí)、實訓(xùn)預(yù)約、提交報告等活動；教師可以在網(wǎng)上制訂教學(xué)計劃，進行日常教務(wù)管理、成績管理、查詢預(yù)約結(jié)果、實訓(xùn)項目管理等活動。

（二）虛擬仿真實驗室

虛擬仿真實驗室是綜合運用多媒體、計算機網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展的開放式實驗平臺[5]，采用JAVA編程語言、NET技術(shù)、VRML技術(shù)等進行開發(fā)建設(shè)。虛擬仿真實驗室具有沉浸性、交互性、自主性、開放性、共享性等特點，能夠降低認(rèn)知難度，為學(xué)生提供身臨其境的體驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性，使學(xué)生更快更好地理解、掌握專業(yè)知識，從而提高實踐教學(xué)效果。

虛擬仿真實驗室解決了危險性大、費用高、儀器設(shè)備數(shù)量少、環(huán)境污染等實踐教學(xué)中可能出現(xiàn)的問題，尤其適合難以實現(xiàn)實際操作的航天航空、化工、熱處理、高壓電工、工業(yè)醫(yī)藥等專業(yè)的實踐教學(xué)。但虛擬仿真實驗室并不能完全代替實際動手操作，學(xué)生要具有扎實的動手能力和較強的專業(yè)技能，仍需要現(xiàn)場操作儀器設(shè)備，只有虛擬仿真與實際操作相結(jié)合才能取得更好的實踐教學(xué)效果。

（三）遠(yuǎn)程控制實驗室

遠(yuǎn)程控制實驗室將教學(xué)儀器設(shè)備特別是貴重儀器設(shè)備接連到遠(yuǎn)程控制教學(xué)平臺，通過網(wǎng)絡(luò)、計算機、軟件進行遠(yuǎn)程控制與互動，實現(xiàn)儀器設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，從而進行遠(yuǎn)程實踐教學(xué)與技能培訓(xùn)。遠(yuǎn)程控制實踐教學(xué)平臺允許多用戶、多任務(wù)同時進行，實時遠(yuǎn)程操作真實的物理儀器設(shè)備，操作結(jié)果實時反饋，借助軟件可實現(xiàn)對操作數(shù)據(jù)的實時分析，達到與現(xiàn)場操作相同的實驗效果。與傳統(tǒng)實驗室相比，遠(yuǎn)程控制實驗室具有提高儀器設(shè)備使用效率和資源共享，避免貴重儀器設(shè)備的重復(fù)購置；突破傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式的時間、空間限制，提高實踐教學(xué)效率等優(yōu)點。

二、開放式實踐教學(xué)基地信息化建設(shè)實踐效果

（一）信息管理平臺開發(fā)

浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院為適應(yīng)開放式實踐教學(xué)的需求，探索開發(fā)了高職院校開放式實踐教學(xué)基地信息管理平臺。管理系統(tǒng)平臺采用實訓(xùn)基地四級管理模式，即學(xué)校—院（系）—實訓(xùn)基地—實訓(xùn)室，從實訓(xùn)基地的信息化管理、資源管理、教學(xué)管理等幾個方面進行整合，充分實現(xiàn)了對指導(dǎo)教師和實訓(xùn)學(xué)生、實驗實訓(xùn)設(shè)備、教學(xué)課件、教學(xué)活動的高效管理。

開放式實踐教學(xué)基地信息管理平臺為實訓(xùn)室開放管理提供了安全、有序、便捷的管理模式，改變傳統(tǒng)實訓(xùn)室管理工作繁重和復(fù)雜的局面，減輕實訓(xùn)室管理人員的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率和服務(wù)水平，同時也適應(yīng)了不同層次學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需要。

（二）虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用

浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院在雙閉環(huán)直流調(diào)速實驗教學(xué)中，采用Matlab環(huán)境中的Simulink仿真工具箱的仿真功能，實現(xiàn)了雙閉環(huán)晶閘管不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的虛擬仿真，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與趣味性，使學(xué)生對雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、組成環(huán)節(jié)及各主要單元部件的作用有了更直觀的認(rèn)識[6]，從而更好地理解雙閉環(huán)的工作原理、調(diào)速過程以及速度調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)性能的影響。

（三）構(gòu)建數(shù)字化制造實訓(xùn)車間

為了滿足企業(yè)對高素質(zhì)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用人才的需求，學(xué)校啟動建設(shè)了數(shù)字化制造實訓(xùn)車間。數(shù)字化制造實訓(xùn)車間采用以太網(wǎng)接口將數(shù)控機床與互聯(lián)網(wǎng)相連，利用數(shù)控系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)控機床加工的遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷等功能，建成了數(shù)控加工遠(yuǎn)程控制教學(xué)系統(tǒng)。學(xué)生通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實時采集數(shù)控機床的運行狀態(tài)、程序跟蹤和加工仿真等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)控機床的遠(yuǎn)程控制。通過數(shù)字化制造實訓(xùn)車間，培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床遠(yuǎn)程故障診斷的技能，學(xué)習(xí)數(shù)控機床遠(yuǎn)程維修與操作的前沿技術(shù)，提高了畢業(yè)生的就業(yè)競爭力。

信息化管理是實踐教學(xué)基地建設(shè)的發(fā)展趨勢，只有緊跟時代步伐，不斷將新的管理理念和管理技術(shù)納入實踐教學(xué)基地的管理體系中，才能推動高職院校實踐教學(xué)基地建設(shè)朝著現(xiàn)代化、信息化、開放化的方向發(fā)展[7]。

參考文獻：

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[2]趙醒文.高校大型精密貴重儀器設(shè)備共享管理的研究與探索[J].中國教育技術(shù)裝備，2011（15）：6-7.

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[7]周翔.職業(yè)學(xué)校實驗實訓(xùn)基地信息化管理的思考[J].江蘇教育，2010（7）：82-83.

Exploration on the Informationalization Construction of

Open Practice Teaching Base

——The Case of Zhejiang Mechanical and Electronic Vocational and Technical College

WANG Zhao-peng

（Zhejiang Mechanical & Electronic Vocational and Technical College, Hangzhou Zhejiang 310053, China）

Abstract The informationalized management of practice training base can be achieved by re-organizing various resources of practice training bases using network communication, database and simulation technologies. In the process of building informationalized practice training base, Zhejiang Mechanical & Electronic Vocational and Technical College has developed information management platform, applied simulation technology and built numerical manufacturing practice training workshop, which created conducive conditions for cultivating students’ skills and enhancing benefits of teaching resources.

Key words openness; practice training base; informationalization; simulation technology; higher vocational education

收稿日期：2012-02-11

作者簡介：王召鵬（1977- ），男，山東萊州人，浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院助理研究員。

第5篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：計算機；仿真技術(shù)；結(jié)合探究

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）13-0253-03

Abstract： with the continuous development of social economy and science and technology， computer simulation technology become in recent years to compare one of the commonly used types of computer. Computer simulation technology in the simulation of the effect of do the effect is more accurate， more real， so is the recognition of the application of the broad masses of the people. Signal as the computer simulation technology in an important way and an abstract expression of the concept， the simulation technology is convert the sight can be seen the true image of these invisible abstract things. Information processing as an important part of computer and in simulation technology is is a significant part of computer information processing is closely linked. So， the computer simulation technology and information processing technology are interrelated， interdependent relationship.

Key words： computer； simulation technology； combination of inquiry

計算機仿真技術(shù)是現(xiàn)代社會中用到的最廣泛的的技術(shù)之一，發(fā)展的速度極為快速，適用人群眾多，無論是生活還是工作，滲透到各個方面。作為計算機技術(shù)的一種方式，它的工作原理是以計算機為基礎(chǔ)，加以模擬仿真，達到仿真的再現(xiàn)，將抽象的看不見的形象通過仿真展現(xiàn)出來。目前由于這項技術(shù)具有精確的仿真效果，受到各行各業(yè)的青睞，在各個領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。對于計算機仿真技術(shù)的研究，一直是計算機技術(shù)研究領(lǐng)域的一個重要的話題和工作。對于信息技術(shù)而言，也與計算機仿真技術(shù)具有緊密的聯(lián)系，也是計算機發(fā)展領(lǐng)域的一個重要的方面。信息化依靠仿真技術(shù)得到抽象化的轉(zhuǎn)化，進行有關(guān)的信息處理的工作。

1 計算機仿真技術(shù)

1.1 計算機仿真技術(shù)的含義

計算機仿真技術(shù)是運用相關(guān)的信息進行軟件處理工作，可以對音頻、視頻及圖片等方面進行整理，把現(xiàn)實中的各種事物模擬成計算機仿真的形式，再通過各種信息媒介進行傳達給觀眾。在觀看某個事物時候，如果利用計算機仿真技術(shù)觀看，可以有多種視覺的角度進行觀賞，并且可以對環(huán)境進行任意的觀察，營造一種實與虛結(jié)合的視覺效果。對于讓人們可以多方面的進行交流信息具有重大的意義和作用。

計算機仿真技術(shù)有兩點重要的意義。第一，計算機的仿真技術(shù)是與一些計算機工程的進行緊密聯(lián)系的，缺一不可。計算機仿真技術(shù)對于系統(tǒng)的工程的開發(fā)，起到了至關(guān)重要的作用。第二，計算機仿真技術(shù)是一種重要的商業(yè)分析信息的工具，在公司的運行中，可以運用計算機仿真技術(shù)節(jié)約各種投資的成本，降低投資的風(fēng)險等工作，為企業(yè)的發(fā)展具有預(yù)算和分析的作用。

1.2 計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用

計算機仿真技術(shù)應(yīng)用于社會生活中的各個領(lǐng)域，涉及到工作和生活的方方面面，推動了不同的行業(yè)的方展方向，為工作帶來了新的發(fā)展動力和源泉。對于計算機的仿真技術(shù)的應(yīng)用主要是用于以下的幾個領(lǐng)域。

1.2.1 在教育界的應(yīng)用

最近幾年，由于教育的不斷改革，逐漸的對學(xué)生的實操能力越來越重視，所以對于學(xué)生的實際操練的水平就可以用計算機的模擬實驗來進行考核工作。計算機模擬實驗是一種新型的考核項目，利用現(xiàn)代信息技術(shù)的各方面元素把教學(xué)的內(nèi)容和指導(dǎo)實踐等合理有效的整合成一個有機體，建立起一個實操平臺，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實踐能力的水平。

這項模擬實驗方式的出臺，活躍了原本閉塞的學(xué)習(xí)氛圍，把理論與實踐充分的結(jié)合了起來，培養(yǎng)了學(xué)生的實際操練的能力，對所學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容能夠進一步的加深理解和記憶。培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)發(fā)展。

1.2.2 在運輸界的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，交通運輸工具早已普及到城市及小鎮(zhèn)的各個街道。由于車輛的不斷增加，交通事故也就常有發(fā)生，現(xiàn)在而言，交通方面的安全隱患一直是出于事故發(fā)生的主要問題。在運輸?shù)南到y(tǒng)中，避免不了三個方面的因素，主體是人，客體是車和路。所以，計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以作為分析交通安全的現(xiàn)代化先進的方式。工作原理就是，建立起一個模擬形式的交通路段，在這個交通路段中系統(tǒng)的研究發(fā)生事故的原因，并通過對交通事故的分析對交通的安全方面做出評價和探究。

交通的安全仿真系統(tǒng)中，計算機仿真技術(shù)是它的最核心的部分。作為該系統(tǒng)的仿真技術(shù)，用于交通的安全的仿真技術(shù)系統(tǒng)是與其他的一般的仿真數(shù)據(jù)存在一定的區(qū)別的。在對一個區(qū)域的交通安全進行評估的時候，交通安全仿真系統(tǒng)必須運用精確的數(shù)法和事故率法進行評價，而且還必須考慮到人們的各種思想和行為方面的因素等。對于進行摸模擬的交通路段，交通工具的選擇就可以做任意的選擇，環(huán)境設(shè)置也沒有固定的要求，盡量把環(huán)境設(shè)置的真實化。再以一個旁觀者的角度來對交通事故進行分析與探討，通過進行系統(tǒng)的分析得出交通路段的精確的安全評估結(jié)果，并為安全事故提供出一個合理的解決方法。

1.2.3 在制造界的應(yīng)用

計算機仿真技術(shù)在制造行業(yè)方面也具有較為廣泛的應(yīng)用。比如，將這一技術(shù)運用于汽車制造業(yè)，可以為投資進行風(fēng)險預(yù)測，解決成本大、難度高的相關(guān)問題。計算機仿真技術(shù)在對進氣管內(nèi)氣體的流動的模擬工作的時候，就可以把發(fā)動機工作的整個過程呈現(xiàn)出來，能夠進行較較直觀的描述。計算機仿真技術(shù)在汽車流場上的應(yīng)用，可以模擬出氣流的分離的整個狀態(tài)，將抽象的形式表達出來，建立起了一個空氣動力學(xué)模型。如果遇到汽車碰撞的狀況，計算機仿真技術(shù)可以通過一些相關(guān)的數(shù)據(jù)建立碰撞的數(shù)學(xué)模型。

1.2.4 在通信業(yè)中的應(yīng)用

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)式的設(shè)計方法已經(jīng)不能夠適用于通信系統(tǒng)的多端的要求。通信系統(tǒng)的仿真技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代的通信的手段的重要應(yīng)用方式。比如說，可以做對通信系統(tǒng)的規(guī)劃工作，以及測試它的性能等方面。計算機仿真技術(shù)對于通信系統(tǒng)的不同的模塊具有精確的分析性能的作用。

在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)中，很難運用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)來分析它的復(fù)雜性。在協(xié)議設(shè)計的教學(xué)過程中間，通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的代碼可以把它設(shè)計成為可以得以實現(xiàn)的代碼。所以，在信息的學(xué)科教學(xué)中，仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜性問題的解決中也有相當(dāng)重要的作用。這項技術(shù)可以做到對一些信息學(xué)科進行的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行合理有的評估工作。另外，如果運用這項技術(shù)也能夠避開由于不恰當(dāng)?shù)姆治鲈斐傻呐袛嘧璧K。通過對網(wǎng)絡(luò)建模工作，實現(xiàn)參數(shù)的精確確認(rèn)，就能夠迅速的把模擬的系統(tǒng)在現(xiàn)實環(huán)境中展現(xiàn)出來。所以根據(jù)這項仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以把教學(xué)中的相關(guān)評估工作進行改進處理。同時為了考察網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)募皶r性和應(yīng)用的效率，要構(gòu)建起相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)。所以，通過以上可以看出計算機仿真技術(shù)對現(xiàn)實生活中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真具有至關(guān)重要的分析和進行評估的作用和意義。

2 計算機仿真技術(shù)的類型

計算機仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛的運用在各個領(lǐng)域，具有較強的實用性。在對技術(shù)上的分析，計算機仿真技術(shù)主要有兩種類別。一種是OOS，它是一種面向?qū)ο蟮挠嬎銠C仿真技術(shù)，運用操作目標(biāo)的對象，把系統(tǒng)的功能和對象充分的運用起來，再通過與對象間的信息進行傳送工作。另一種是DIS，它是一種分布式的計算機交互的仿真技術(shù)，它主要是通過計算機的網(wǎng)絡(luò)方面的系統(tǒng)進行設(shè)備之間的相互連接，形成一個虛擬的仿真環(huán)境。

3 計算機仿真技術(shù)的技術(shù)分析

計算機仿真技術(shù)，它的主要核心技術(shù)就是計算機平臺的一種虛擬模擬技術(shù)，包括了建模的思想，數(shù)字化的基礎(chǔ)，以及對圖像的處理技術(shù)。計算機仿真技術(shù)由于它的仿真技術(shù)做到極其逼真，所以這項技術(shù)運用的領(lǐng)域也是極廣泛的，具有極強的優(yōu)勢條件能夠把顯示仿真的效果做到最好。計算機仿真技術(shù)的實現(xiàn)方式有幾個步驟：

3.1 建立數(shù)據(jù)模型

建立起數(shù)據(jù)模型，是計算機仿真技術(shù)建立的前提工作。對于其的建立方式會有兩種不同的方法，一般可以運用演繹法或者歸納法。或者兩種方法結(jié)合起來一起運用也能達到對數(shù)據(jù)模型的建立。在分析法中，第一步工作是把數(shù)字化模擬的數(shù)據(jù)進行分析，將數(shù)據(jù)模型建立是以實際情況為前提的。建立模型的工作中，先做數(shù)據(jù)分析的工作，充分的對數(shù)據(jù)做好分析工作，然后再進行仿真的準(zhǔn)備。

3.2 實現(xiàn)仿真模型

在數(shù)據(jù)模型建立完畢后，就要對數(shù)據(jù)模型進行程序化的處理工作。在這一工作過程中，要運用很多的編程語言來完成。把它模型化是一個重要而有些難度的工作，必須經(jīng)過對大量的數(shù)據(jù)進行分析，然后做程序化的管理，最終才能實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的建立。

3.3 仿真實驗驗證

通過建立好數(shù)據(jù)模型，和實現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的仿真，接下來的工作就是驗證仿真實驗。驗證的工作中，是對數(shù)據(jù)進行驗證工作，進而得到相關(guān)的仿真結(jié)果。

4 計算機仿真技術(shù)的發(fā)展

社會科學(xué)技術(shù)的不斷革新與進步，使計算機仿真技術(shù)也要根據(jù)時代的需求進行不斷的完善發(fā)展，適應(yīng)社會的發(fā)展步伐，與時俱進，才能夠在未來的市場應(yīng)用中能夠持續(xù)穩(wěn)步的發(fā)展。

4.1 計算機仿真技術(shù)會與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系交融

計算機仿真技術(shù)現(xiàn)在雖被廣泛的運用在了各個領(lǐng)域，但是目前開發(fā)出來的絕大多數(shù)都還不能夠交融或者轉(zhuǎn)移，要實現(xiàn)共享的局面還達不到要求，具有一定的困難性。對于計算機仿真技術(shù)的高成本的開發(fā)現(xiàn)狀，這還是一個急需解決的問題，關(guān)鍵之處就是將計算機仿真技術(shù)進一步的擴展到網(wǎng)絡(luò)化的層面。這項工作在未來的發(fā)展中必將會有更為廣闊的運用前景，首先一點就是可以避開又一次的投資，另外，可以在這項工作進程中獲得一些共享資費。所以，實現(xiàn)計算機仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化具有重要的意義。

4.2 虛擬制造技術(shù)

該領(lǐng)域是計算機仿真技術(shù)發(fā)展的又一廣闊前景。虛擬制造技術(shù)的各項工作的完成，要依托計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用，比過程之中的產(chǎn)品的設(shè)計，產(chǎn)品出廠和企業(yè)的管理工作等等，都離不開計算機仿真技術(shù)的應(yīng)用使其正常運營。另外，虛擬制造已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對制造的多維度的進行預(yù)測工作，制造技術(shù)不再單一。

4.3 計算機仿真技術(shù)

該技術(shù)是在軟件模擬的實驗下進行的一項科學(xué)的實驗。作為一個先進的技術(shù)，運用較經(jīng)濟，安全可靠，并且還可以實現(xiàn)多次的實驗。仿真技術(shù)在現(xiàn)代的很多實驗系統(tǒng)中都有所應(yīng)用，是對系統(tǒng)分析并進行涉及的重要方式。

5 計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的分析

對于計算機仿真技術(shù)，在不同的層面上進行分析以后確切的認(rèn)識到，之所以這項技術(shù)能夠被廣泛的運用到生活和工作的各個領(lǐng)域，就是因為它具有極強的使用價值。在對新的處理方面當(dāng)然也會有更大的運用意義。在對光的信息的處理上，起著至關(guān)重要的作用。

作為先進的信息技術(shù)的處理方式，光信息處理的最大的優(yōu)點在于容量大，速度快和具有并行的特性。計算機技術(shù)中的處理二維碼圖像信息的技術(shù)，光的信息處理可以對信息的增強處或者一些特別的特征方面進行識別都有很重要的影響作用。現(xiàn)在，有很多的計算機軟件都對信息的處理技術(shù)具有深刻的研究和發(fā)展。

計算機仿真技術(shù)對信息的處理方法還有對軟件的信息處理。例如，matlab軟件是科學(xué)計算機軟件的一種，對于信息的處理也具有極強的靈活性，處理的方式涉及到矩陣的運算和信息處理的很多方面。運用此項信息處理是先利用軟件輸入進信息進行的仿真模擬，最后進行可視化信息處理工作。這項軟件輸入快速，運算很安全，而且具有方便的處理信息的優(yōu)點。

將計算機的仿真技術(shù)與光信息處理技術(shù)結(jié)合起來，仿真技術(shù)的功能也會更加的進步與發(fā)展。通過將仿真技術(shù)和信息處理技術(shù)的結(jié)合，能夠作為一項很好的信息處理方法。把抽象的信息具體的展現(xiàn)出來，使其實現(xiàn)可視化，對于信息的處理的精確性能夠有更高層次的提升。所以，基于此原因，要做好計算機仿真技術(shù)與信息處理的結(jié)合運用工作。

因此，計算機仿真技術(shù)作為靈活性較強的計算機技術(shù)，計算機的應(yīng)用也主要是對信息進行處理工作。把計算機仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合起來，可以有效的提高信息處理的精確性和工作的效率。計算機仿真技術(shù)通過圖像技術(shù)或者數(shù)學(xué)建模思想，進行虛擬的轉(zhuǎn)換，將現(xiàn)實世界利用圖像的形式表現(xiàn)出來，具有可觀，并可以把抽象的信息具體化，再進行高效率的處理工作，能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會中高效率快節(jié)奏的環(huán)境。

6 結(jié)語

計算機仿真技術(shù)在未來的發(fā)展道路上，必將隨著時代的進步步伐不斷的完善自己科學(xué)化的發(fā)展。作為目前應(yīng)用最為廣泛的計算機技術(shù)，在數(shù)字計算或是信號通信方面都都有他的獨特的優(yōu)勢和應(yīng)用價值。仿真技術(shù)中，它將虛擬的抽象世界還原成可視的現(xiàn)實世界。而對于信息處理，它另一方面來說又被大量的植入進計算機仿真技術(shù)中。所以，將計算機仿真技術(shù)與信息處理合理的結(jié)合起來，就具有極強的發(fā)展空間，同時有更廣闊的研究價值。

參考文獻：

[1] 艾莉莎.物聯(lián)網(wǎng)空間域的泛傳播構(gòu)型[D].北京郵電大學(xué)，2014.

[2] 唐穎.蠟印圖案的數(shù)字仿真及噴墨印花[D].江南大學(xué)，2011.

第6篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

【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(yuǎn)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(rèn)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(rèn)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(rèn)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

第7篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

1仿真技術(shù)對機械設(shè)計制造行業(yè)的作用

仿真技術(shù)指的是設(shè)計人員以計算機為載體，通過利用相關(guān)軟件建立數(shù)據(jù)模型，對各性能參數(shù)進行分析從而選擇最優(yōu)的設(shè)計方案，與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比安全可靠、使用靈活，大大節(jié)約了資金，也節(jié)約了反復(fù)制造實物的時間，因其不需要制造實物而又被稱為虛擬樣機技術(shù)。現(xiàn)代的機械設(shè)計制造行業(yè)中，因為很多系統(tǒng)設(shè)計非常復(fù)雜，數(shù)據(jù)量龐大，在實驗中存在很多難題，因此需要在計算機中建立相對應(yīng)的模型對其進行仿真，對其各項參數(shù)性能等進行分析。在機械設(shè)計制造的初期，設(shè)計人員只要根據(jù)不同的方案在仿真軟件中建立虛擬樣機，便可以完成對不同假設(shè)的虛擬實驗，選擇最優(yōu)方案或者對方案進行改進都非常方便。在機械設(shè)計制造行業(yè)中使用仿真技術(shù)不僅可以使計算更加精確，提升研發(fā)質(zhì)量，而且也在一定程度上提升了研發(fā)效率，節(jié)約了研發(fā)資金。

2仿真過程的實現(xiàn)

2.1模型的建立

在機械設(shè)計制作的過程中，若要使用仿真技術(shù)，首先就要設(shè)計編輯條件和約束條件，確定研究目標(biāo)，進而建立一個可以滿足系統(tǒng)要求的仿真運行系統(tǒng)。系統(tǒng)初步建立之后，便要求設(shè)計者根據(jù)相應(yīng)的學(xué)科知識對該系統(tǒng)進行數(shù)字化表述，也就是對系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型。通常狀況下，數(shù)學(xué)模型由于時間不同可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種，其中動態(tài)模型又可以分為離散、連續(xù)和混合時間三種。

2.2模型的變換

這一步驟指的是把初步建立的模型通過數(shù)學(xué)表達式的作用變換成計算機能夠識別的樣式，這一過程運用了部分合適的計算機算法及語言，是仿真的基礎(chǔ)，也稱之為仿真模型。若要實現(xiàn)模型的變換，設(shè)計者可以使用現(xiàn)有的仿真軟件，也可以根據(jù)系統(tǒng)需求自行開發(fā)。

2.3模型的實驗

模型的實驗指的是通過在計算機中運行仿真模型能夠得到相應(yīng)的仿真結(jié)果。做好了模型的建立和變換這兩大步驟，也就為模型的實驗打下了基礎(chǔ)，只要是按照預(yù)期設(shè)計目標(biāo)來展開的前幾個步驟，那么這一步驟的實現(xiàn)并不困難。在對仿真結(jié)果進行衡量時，要對其可靠性進行分析，通常使用的方法有以下兩種：置信通道法以及仿真過程的反向驗證法。

3仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

3.1在齒輪設(shè)計中的應(yīng)用

在機械裝備中，齒輪可謂是最重要的零部件之一，因此，在設(shè)計中對其性能進行仿真意義重大，并且不少設(shè)計者也針對此問題做了大量研究。其中包括：使用visuallisp語言對齒輪端面的建模和仿真，從任意幾何角度對其性能進行評估；用計算機仿真技術(shù)展開對圓弧針齒行星傳動的研究；對影響正交齒輪傳動接觸點的主要參數(shù)進行研究等等。此外，計算機仿真技術(shù)在齒輪泵的齒輪設(shè)計中應(yīng)用也十分廣泛。

3.2在機械結(jié)構(gòu)件設(shè)計方面的應(yīng)用

一個機械系統(tǒng)的完成需要各部分機械結(jié)構(gòu)件的組合，共同發(fā)揮它們的綜合作用。因此，在對一個新產(chǎn)品進行設(shè)計時，各零部件的性能能否正常發(fā)揮、它們之間的配合是否得當(dāng)、如何選取組合方案等問題，都離不開事先用仿真技術(shù)進行模擬優(yōu)化。現(xiàn)在市場主流的大型三維設(shè)計軟件都對結(jié)構(gòu)運動仿真功能進行了開發(fā)，根據(jù)在該軟件中設(shè)計的裝配體的性能，對演示結(jié)構(gòu)的運動展開模擬，如果需要運動學(xué)仿真，只需要提前設(shè)置好主運動件，具有極大的便利性。此外，在這些大型三維設(shè)計軟件的仿真運動過程中，設(shè)計者能夠從任意角度觀察運動結(jié)果，還能幫助設(shè)計者檢查結(jié)構(gòu)的運動干涉等問題，功能十分強大。

3.3在復(fù)雜機械加工研究方面的應(yīng)用

作為機械設(shè)計制造行業(yè)的生產(chǎn)基礎(chǔ)，用仿真技術(shù)對機械加工尤其是復(fù)雜機械加工能夠幫助設(shè)計者研究深層次機理，在理論程度上提升了這一步驟的性能與質(zhì)量。在數(shù)控加工的過程中，可以使用仿真技術(shù)編寫CNC機床的零件加工程序，然后轉(zhuǎn)換成為對應(yīng)的圖形信息，通過這些信息設(shè)計者很容易對加工參數(shù)進行設(shè)置。在磨削加工中，通過磨削時間的不同展開對這一步驟的建模，以此建立的仿真模型可以對磨削的性能和質(zhì)量進行預(yù)測，促使磨削步驟的最優(yōu)化。

4結(jié)語

隨著經(jīng)濟規(guī)模的擴大，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)得以迅速發(fā)展，各生產(chǎn)步驟和工藝越來越復(fù)雜，因此，必須借助自動測試和仿真等計算機技術(shù)幫助設(shè)計者對設(shè)計方案進行優(yōu)化。尤其是伴隨著仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的使用，實現(xiàn)了設(shè)計者從復(fù)雜龐大的信息中對機械部件或者加工過程的最優(yōu)化控制，解決了傳統(tǒng)機械設(shè)計制造過程中無法實現(xiàn)的問題。

作者:熊勇 單位:內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系

參考文獻:

[1]張小亞.淺談虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械設(shè)計與制造中的應(yīng)用[J].企業(yè)導(dǎo)報,2011(16):276-277.

第8篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

[關(guān)鍵詞]數(shù)字樣機技術(shù)，工程設(shè)計，應(yīng)用研究

中圖分類號：TB21 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）15-0382-01

一、前言

數(shù)字樣機技術(shù)是使用數(shù)字代替實物進行產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的技術(shù)。使用數(shù)字樣機能夠快速靈活的進行設(shè)計，而且更加有真實感。并且能夠縮短研發(fā)周期，降低成本。

二、虛擬樣機技術(shù)的概念

虛擬樣機技術(shù)是一種通過綜合運用計算機輔助設(shè)計中先進的建模、信息管理和多領(lǐng)域仿真等對產(chǎn)品進行設(shè)計和分析的方法。利用虛擬樣機技術(shù)建立產(chǎn)品計算機模型，對模型進行仿真分析，根據(jù)分析結(jié)果指導(dǎo)產(chǎn)品的后續(xù)研發(fā)以及產(chǎn)品的改進設(shè)計；同時可以分析機械產(chǎn)品在不同應(yīng)用環(huán)境下的整體性能，進而對產(chǎn)品的質(zhì)量性能進行評價。

在以往的機械產(chǎn)品研發(fā)過程中，對方案進行論證、根據(jù)經(jīng)驗進行初步的設(shè)計、后續(xù)的細(xì)節(jié)進一步修正或改進設(shè)計等一系列流程總是在不斷的循環(huán)討論當(dāng)中。為了驗證設(shè)計是否合理、可行，功能能否實現(xiàn)，還需要對物理樣機進行多次的測試實驗，根據(jù)實驗結(jié)果，再對產(chǎn)品的設(shè)計方案進行改進，同時再次制造或改進物理樣機進行實驗以達到設(shè)計的要求。在機械產(chǎn)品設(shè)計和研發(fā)中應(yīng)用數(shù)字化的虛擬樣機技術(shù)改變了產(chǎn)品設(shè)計樣機建造測試評估反饋設(shè)計的傳統(tǒng)設(shè)計流程，避免了物理樣機的生產(chǎn)及其修改加工，節(jié)約了設(shè)計研發(fā)成本。通過數(shù)字化的計算機輔助設(shè)計技術(shù)，可迅速縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，同時也有利于不同設(shè)計工作的協(xié)同進行。

三、虛擬樣機技術(shù)的特點

機械產(chǎn)品的設(shè)計是一個不斷的循環(huán)過程。為了驗證設(shè)計方案是否合理，需要制造樣機進行性能測試，但設(shè)計過程中往往需要對設(shè)計及樣機進行多次改進，才能獲得符合要求的設(shè)計方案，這種設(shè)計方法往往耗時、耗力、耗物。

利用虛擬樣機技術(shù)對機械產(chǎn)品進行的設(shè)計研發(fā)是一個并行的過程。通過對多種設(shè)計方案進行如有限元、運動學(xué)和動力學(xué)等仿真分析，對仿真結(jié)果比較，最終確定一個最優(yōu)化的方案，產(chǎn)品研發(fā)周期短，研發(fā)成本低，有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

1、全新的研發(fā)模式

傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)是一個串行的過程，而采用虛擬樣機技術(shù)則可以實現(xiàn)產(chǎn)品不同設(shè)計工作的同時進行，通過仿真得到產(chǎn)品在不同使用環(huán)境下的動態(tài)響應(yīng)，進而評價不同設(shè)計方案可行性。

2、產(chǎn)品研發(fā)周期短、成本低、質(zhì)量高

基于虛擬仿真平臺建立初步設(shè)計完成后的產(chǎn)品模型，對所建模型進行多次仿真試驗，這樣省去了樣機的制作時間，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，同時也能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

3、實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計的重要手段

企業(yè)間可以通過網(wǎng)絡(luò)將各自的產(chǎn)品的信息進行傳遞，以便雙方就一些產(chǎn)品設(shè)計信息進行交流，同時可以就設(shè)計問題進行討論，實現(xiàn)了不同時間、地點、人員對產(chǎn)品設(shè)計的進行。

4、支持產(chǎn)品的全方位測試、分析與評估

利用虛擬樣機技術(shù)對產(chǎn)品在不同應(yīng)用環(huán)境下的動態(tài)響應(yīng)進行仿真，根據(jù)結(jié)果對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行分析，得到產(chǎn)品全方位的測試結(jié)果，有利于對產(chǎn)品進行全方位的分析和評估。

四、應(yīng)用現(xiàn)狀

數(shù)字樣機技術(shù)在一些工程設(shè)計與制造技術(shù)較發(fā)達國家，如美國、德國、日本等已得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域從汽車制造業(yè)、航空航天業(yè)、國防工業(yè)到人機工程學(xué)、醫(yī)學(xué)以及工程咨詢等很多方面。所涉及的產(chǎn)品從龐大的卡車到照相機的快門、火箭到輪船的錨鏈。在各個領(lǐng)域里，針對各種產(chǎn)品，數(shù)字樣機技術(shù)都為用戶節(jié)約了開支、時間并提供了滿意的設(shè)計方案。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，基于數(shù)字樣機軟件，借助VR外設(shè)工具可對產(chǎn)品的不同層面（零部件級、組件級、系統(tǒng)級）進行數(shù)字化樣機裝配和維護，實現(xiàn)具有沉浸感的產(chǎn)品裝配與維護，對產(chǎn)品裝配性能、裝配工藝性和維護性進行評估和優(yōu)化，在設(shè)計階段驗證產(chǎn)品的裝配和維護性能。如在寶馬汽車公司，虛擬裝配被用于驗證整車裝配，在整車總計806個裝配操作中，有494個操作得到評估，并且據(jù)此制定了標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程。該公司為車門的裝配操作設(shè)計了一個虛擬裝配系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠識別語言輸入，完成相應(yīng)的操作，當(dāng)發(fā)生干涉碰撞時，能夠發(fā)出聲音報警。

洛克希德馬丁在戰(zhàn)斗機系統(tǒng)F-16項目研究中，為了解決F-16維護性和人因?qū)W方面的技術(shù)問題，公司經(jīng)過多次論證，淘汰了基于金屬實物模型方案，轉(zhuǎn)而利用數(shù)字樣機進行維護性和人因?qū)W設(shè)計評估與驗證，從經(jīng)濟角度看，飛機裝置的一次重新設(shè)計和樣式翻新所

需要的金屬模型的造價就會超出一個虛擬維修系統(tǒng)的費用。虛擬維護的其他優(yōu)勢還在于它比金屬模型更能夠縮短研制進度。利用金屬模型的時候，設(shè)計組對模型進行設(shè)計審查的準(zhǔn)備工作要花費數(shù)周時間；而利用虛擬維護系統(tǒng)，在幾天內(nèi)就可以將模型轉(zhuǎn)換成虛擬維修模型，在一周內(nèi)就可以將詳細(xì)的分析結(jié)果返回到設(shè)計組。通過利用數(shù)字樣機技術(shù)，極大地改善了維修性設(shè)計技術(shù)手段，該公司提出在以后的飛機維修性設(shè)計與分析中要廣泛采用數(shù)字樣機技術(shù)。

五、虛擬樣機技術(shù)在機械領(lǐng)域的應(yīng)用

產(chǎn)品的設(shè)計流程包含結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)有限元分析、系統(tǒng)運動學(xué)與動力學(xué)分析、控制系統(tǒng)設(shè)計、虛擬樣機作業(yè)過程模擬、系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性評價、系統(tǒng)故障預(yù)測及冗余設(shè)計等。該設(shè)計過程在設(shè)計初期就充分考慮結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的相互耦合作用，并進行產(chǎn)品作業(yè)全過程的計算機模擬，預(yù)測產(chǎn)品的性能、壽命及可靠性，從而縮短了開發(fā)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本和開發(fā)風(fēng)險。

1.虛擬樣機技術(shù)軟件

比較有影響的有美國MSC公司的ADAMS、比利時LMS公司的DADS以及德國航天局的SIMPACK。ADAMS占據(jù)市場50%以上份額。其他軟件還有：WorkingModel、Flow3D、IDEAS、Phoenics、ANSYS和Pamcrash。ADAMS（AutomaticDynamicAnalysisMechanicalSystem）軟件是美國MDI公司（現(xiàn)已并入MSC公司）開發(fā)的機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析軟件，是目前世界上最具權(quán)威的，使用最廣的機械動力學(xué)分析軟件。ADAMS軟件的仿真可用于預(yù)測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。包括ADAMS/ViewADAMS/Solver及其他擴展模塊

2.虛擬樣機技術(shù)在機械系統(tǒng)中有三種不同性質(zhì)的分析

（1）機械系統(tǒng)的靜力學(xué)分析：剛性系統(tǒng)。（2）機械系統(tǒng)的運動學(xué)分析：主要涉及系統(tǒng)及其構(gòu)件的運動分析。當(dāng)機構(gòu)的自由度=0時，進行運動學(xué)分析。（3）機械系統(tǒng)的動力學(xué)分析：主要涉及由外力作用引起的系統(tǒng)運動分析

當(dāng)機構(gòu)的自由度>0時，進行動力學(xué)分析。主要有基于運動學(xué)和動力學(xué)可靠性分析技術(shù)：基于運動學(xué)和動力學(xué)虛擬樣機制造技術(shù)；基于運動學(xué)和動力學(xué)結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化技術(shù)；基于運動學(xué)和動力學(xué)機構(gòu)優(yōu)化分析技術(shù)（如多連桿桿系分析）；運動學(xué)和動力學(xué)設(shè)備故障分析技術(shù)；下面就我們機械壓力機的曲柄連桿結(jié)構(gòu)用虛擬樣機如果處理來舉例一下：

六、結(jié)束語

數(shù)字樣機技術(shù)是使用數(shù)字代替實物進行產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用。使用數(shù)字樣機能夠快速靈活的驚醒設(shè)計，而且更加有真實感。并且能夠說短研發(fā)周期，降低成本。

參考文獻

[1] 劉國昌，韓虎.基于ADAMS協(xié)同仿真技術(shù)的研究與實現(xiàn)[J].起重運輸機械，2010（6）：38-40.

第9篇：數(shù)字化虛擬仿真技術(shù)范文

一、機械設(shè)備制造仿真技術(shù)概論

仿真技術(shù)的迅猛發(fā)展,為機械產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、性能分析與制造提供了強有力的利研手段,逐漸形成了專業(yè)的機械系統(tǒng)仿真技術(shù)。主要的仿真技術(shù)包括cAD三維建模、結(jié)構(gòu)有限元分析、多體系統(tǒng)動力學(xué)分析、優(yōu)化設(shè)計。應(yīng)用它們可以解決從零件到裝配件的結(jié)構(gòu)剛強度和產(chǎn)品的各項性能要求等問題,這些技術(shù)作為機械系統(tǒng)仿真技術(shù)中的幾個最為關(guān)鍵的部分,相互滲透,相互關(guān)聯(lián),大有一體化和集成化趨勢。

二、設(shè)備仿真技術(shù)發(fā)展

(一)加工設(shè)備布局仿真

設(shè)備布局是構(gòu)造一個有效車間系統(tǒng)最為重要的環(huán)節(jié),相同車間地址、相同的人員、相同的技術(shù)和設(shè)備,僅僅由于布置方式的不同,生產(chǎn)系統(tǒng)的功能可產(chǎn)生天壤之別。高效率的設(shè)備布局作為提高企業(yè)生產(chǎn)效率和效益的手段之～,越來越受到人們的重視。在工業(yè)發(fā)達國家,除了降低原材料和能源消耗外,已把改進物料搬運、改善工廠中的物流組織看作是減少和節(jié)省開支以獲取利潤的重要方面。現(xiàn)代生產(chǎn)管理理論減少企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)物流的具體途徑可以概括為以下三點:

一是通過最優(yōu)的工廠布局,建立順暢的物流線路,或者采用加工中心,實現(xiàn)工序集中,減少運輸次數(shù),縮短物流距離;二是成組搬運,直接減少搬運次數(shù);三是確定最優(yōu)的運輸路線和運輸速度,建立連續(xù)短捷的運輸路線,減少運輸?shù)耐ｎD、路線交叉和倒流現(xiàn)象。

(二)多學(xué)科優(yōu)化理論在仿真中的應(yīng)用

機械設(shè)計技術(shù)及設(shè)計方法學(xué)的研究大都開始于工程應(yīng)用問題的研究,再隨著研究工作的進展逐步上升為獨立的理論,然后反饋應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計的實踐。多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化理

論的研究也遵循了同樣的規(guī)律。在航空航天領(lǐng)域發(fā)展起來的MDO技術(shù)是當(dāng)前國際上一個最活躍的研究課題。MDO問題涉及到的變量數(shù)目較多,學(xué)科之間的信息交換極為復(fù)雜,直接搜索目標(biāo)函數(shù)和約束值的計算量令人難以忍受,某些學(xué)科分析會產(chǎn)生一些無法預(yù)計的失真,難以采用效率較高的梯度算法進行設(shè)計空間搜索,影響處理速度。因此,優(yōu)化過程中一般不將設(shè)計空間搜索程序與多學(xué)科分析直接禍合起來,而是對目標(biāo)函數(shù)和約束給予近似的表達,將直接搜索和這些易于計算的近似表達禍合起來,得到近似問題的最優(yōu)解后,通過最優(yōu)解處的重分析來修正改進近似模型,避免頻繁的多學(xué)科全分析。

(三)基于虛擬樣機的機械仿真

在機械設(shè)計領(lǐng)域,虛擬樣機技術(shù)作為一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)方法,更是一種十分重要的綜合仿真式開發(fā)手段。機械系統(tǒng)虛擬樣機是基于虛擬樣機的機械系統(tǒng)仿真技術(shù),是指在制造的一臺物理樣機生產(chǎn)出來之前,利用計算機技術(shù)建立該機械系統(tǒng)f產(chǎn)品)的三維數(shù)字化模型(即虛擬樣機);對其進行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析,較好地仿真該機械系統(tǒng)的運動過程,以預(yù)測機械系統(tǒng)的整體性能。該技術(shù)以機械系統(tǒng)運動學(xué)、動力學(xué)和控制理論為核心加上成熟的三維計算機圖形技術(shù)和基于圖形的用戶界面技術(shù),將分散的零部件設(shè)計和分析技術(shù)集成在一起,提供一個全新的研發(fā)機械產(chǎn)品的設(shè)計方法。它通過設(shè)計中的反饋信息不斷的指導(dǎo)設(shè)計,保證產(chǎn)品尋優(yōu)過程的順利進行。

三、sOILDwROK建模導(dǎo)入ADAMS

ADAMS軟件具有強大的動力學(xué)解算器,但其實體建模功能相對比較薄弱。對于比較復(fù)雜的零部件,如用ADAMS建模模塊進行三維實體建模,不能保證模型的尺寸精度和裝配的位置精度。應(yīng)用SoildWorks軟件對設(shè)備進行整機建模,按工程圖紙將其變?yōu)橐粋€數(shù)字樣機,然后將其轉(zhuǎn)換并導(dǎo)入到ADAMS壞境中使用。由于SoildWorks和ADAMS是兩個完全不同的系統(tǒng),所以各自的數(shù)據(jù)都難以被對方識別。要將SoildWorks中創(chuàng)建的三維實體模型導(dǎo)入到ADAMS環(huán)境中,必須兩種軟件具備某一相同的幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊,先將SoildW01.ks的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中性(不依賴于SoildWoI_ks系統(tǒng)),然后將中性數(shù)據(jù)通過幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成AI)AMS數(shù)據(jù)。

(一)虛擬設(shè)備的裝配

經(jīng)上面步驟零部件導(dǎo)入AI)AMS后,各構(gòu)件之間還只是毫無聯(lián)系地獨立存在于ADAMS中。這種狀態(tài)下即使全部零部件都己導(dǎo)入,也不能構(gòu)成一臺具有現(xiàn)實意義的虛擬樣機。這就如一堆拆散的零件擺在地上不能構(gòu)成一整的機器。下面的工作就是要將這些分散的零部件"裝配"成一整的機械,并賦予一定的工作環(huán)境,使其能夠模擬現(xiàn)實的工況工作。

(二)仿真實驗

所謂仿真就是在模型上進行實驗,它是將被研究的對象及其特征抽象成模型,通過對模型的實驗操作及實驗結(jié)果的分析,探討和推斷對象本身所具有的性質(zhì)及其運動變化規(guī)律。