基于公理化的机械虚拟实验平台的开发和实现

论文摘要

随着对人才培养的质量要求越来越高,传统的教学模式与手段不能满足日益增长的人才培养的需求,尤其是实验教学,因投入的资金不足、实验教学在远程和继续教育中开展困难、动手和创新能力受到资源的限制等,导致教育和培养实践型及创新型人才方面步伐缓慢,随着网络通信、多媒体、仿真和虚拟现实等技术的发展,虚拟实验平台也相继出现,为实验教学的发展提供良好的技术手段,成为降低教育的资金投入,培养实践和创新能力的有效途径。但是现阶段,虚拟实验教学的发展还存在一些问题,如开放性、交互性和实用性都还不够,缺乏良好的可扩展性,并且传统的实验教学的内容比较缺乏创新。因此本文结合设计理论和方法“公理设计”来开发设计具有可扩展、可视化和交互性强的虚拟实验平台。本文的主要研究内容如下:1.通过对Nam Poy Sub的公理化设计来构建软件框架,利用典型的机械产品设计分解和组合进行虚拟实验。2.分析虚拟实验平台的功能需求和设计目标,建立虚拟实验平台的总体框架结构,分析该平台的各个模块的功能,并确定实现该平台的技术路线。3.研究虚拟实验平台的总体技术方案。该方案包括两大模块:（1）如何开发虚拟实验平台;（2）如何实现网络化。对网络化的虚拟实验的相关技术进行研究,其中包括有三维静态的虚拟场景的创建、基于Eon的三维交互技术、VC++和EonX的通讯技术、B/S（Browser/Server）模型的通讯结构以及ActiveX控件技术等。4.通过公理设计理论和关键技术,设计与开发一个面向服务的、可扩展的开放式虚拟实验教学平台,该平台的应用可以克服传统实验的各种制约和弊端,为教学实验提供一种新的手段和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 基于公理化的产品设计
• 2.1 公理设计的理论研究
• 2.2 机械产品的公理化设计过程
• 2.3 软件设计的公理化
• 2.4 本章小结
• 3 虚拟实验平台的总体设计框架
• 3.1 虚拟实验平台的总体结构
• 3.2 技术方案的确定
• 3.3 系统实现需求
• 3.4 本章小结
• 4 虚拟实验关键技术研究
• 4.1 建模技术
• 4.2 虚拟交互技术
• 4.3 虚拟实验界面的开发
• 4.4 虚拟实验系统的网络通信模式
• 4.5 基于浏览器插件
• 4.6 本章小结
• 5 虚拟实验系统实现和应用
• 5.1 机构创新典型案例虚拟实验
• 5.2 带传动虚拟认知实验
• 5.3 其他应用示例
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1（攻读学位期间公开发表的论文）