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众所周知大型、重型机电设备具有体积庞大、价格昂贵、操作复杂、生产环境恶劣等特点,随意搬运这样的设备非常困难,而且也不允许随便运行和操作这些设备。由于上述原因,国内所有的工厂、院校都无法普及针对大型、重型设备的职业化培训和教育。本课题所研发的大型、重型机电设备的三维仿真控制平台成功解决了这个问题,利用该平台能够使操作者熟悉设备的结构、性能、特点,掌握严格的操作技能,培训出专业的操作人员。
首先,针对当前模拟仿真技术的发展与应用现状,采用“以人为本”的平台设计理念、提出了“三维仿真控制一体化”的概念和“虚实相结合”的新方法。
其次,在上述理论和方法基础上利用VRML技术、JAVA技术、组态技术和多媒体技术等开发出单机三维实时仿真控制一体化平台:利用远程Socket访问、JavaApplet、JavaServlet和多线程技术把虚拟现实场景和实时组态监控系统连接在一起,实现了基于Internet的机电设备的三维实时仿真与控制系统;借助本平台的模块化设计和提供的有较高互动性、真实感的三维虚拟空间环境实现课堂理论学习与工厂现场实践的无缝连接;把该平台应用到设备远程监控领域,探索出一条工厂设备的远程监控和故障诊断的途径。
最后,以棉花加工行业中的大型加工设备——棉花打包机为例进行了实用、系统、详细地开发工作。本文作者在平台的开发过程中,对虚拟现实技术做了深入的研究,尤其对虚拟现实与外部数据的接口(EAI)做了大量的工作,并创造性地开发了监控组态系统与三维虚拟场景之间通信所遵守的通信协议。文章着重介绍了该操作平台的体系结构和实现机理,并给出了具体的实现方法、关键技术要点和优化途径。
本平台具有成本低廉、开发周期短、跨平台、较高的可靠性和安全性等特点,可广泛应用于计算机辅助教育(CAI)、网络远程教学和三维远程实时监控与检测等中。大型、重型机电设备的三维仿真控制一体化平台开发出来后,已成功应用于设备的展示、高等职业教育、工人的技术技能培训与考核中,得到用户一致的好评。