對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用分析

4.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)變革了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式——營造開放性的網(wǎng)上探索學(xué)習(xí)

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，突破傳統(tǒng)教科書的限制，使每一位學(xué)習(xí)者都可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，在自己方便的時間從互聯(lián)網(wǎng)上自由地選擇適合的學(xué)習(xí)資源，按照適合于自己的方式和速度進(jìn)行學(xué)習(xí)，這種探索性的學(xué)習(xí)，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使學(xué)習(xí)者在具體情境中通過主動的探索獲得知識，從而提高學(xué)習(xí)者的動力。

4.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容——展示全方位、多角度的教學(xué)內(nèi)容

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可豐富教學(xué)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等技能訓(xùn)練搬到課堂中進(jìn)行，由于這些虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無任何危險，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，還可恰如其分地演示一些復(fù)雜的、抽象的、不宜直接觀察的自然過程和現(xiàn)象，全方位、多角度地展示教學(xué)內(nèi)容。利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，制作各種仿真課件，創(chuàng)設(shè)所需要的某種虛擬情景，讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，從而極大豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容。

4.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)節(jié)約了有限的教育成本——開展虛擬實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行虛擬生產(chǎn)

虛擬各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)環(huán)境和操作過程，使大多數(shù)課程可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，大多數(shù)的技能可以在虛擬實(shí)訓(xùn)車間中進(jìn)行訓(xùn)練，從而不必購置昂貴的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備?？梢栽诠?jié)約大量昂貴的儀器設(shè)備費(fèi)用的前提下，解決在教學(xué)中，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場地、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等方面的原因而無法進(jìn)行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，虛擬訓(xùn)練又可避免實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞、訓(xùn)練材料的消耗等問題，從而有效節(jié)約教育成本。

5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)控技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，社會各行業(yè)對制造業(yè)提出了更高的要求，數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的核心技術(shù)，其技術(shù)的應(yīng)用水平將直接影響產(chǎn)品的加工水平。在現(xiàn)今數(shù)控技術(shù)人才極度缺乏的情況下，如何將最新、最實(shí)用的數(shù)控技術(shù)高效地傳授給數(shù)控技術(shù)學(xué)習(xí)者，是數(shù)控技術(shù)教學(xué)要著重考慮的問題。由于數(shù)控技術(shù)教學(xué)和培訓(xùn)都離不開數(shù)控機(jī)床，而數(shù)控機(jī)床本身價格比較昂貴，限制了學(xué)校的購買能力，若采用計(jì)算機(jī)建模和仿真技術(shù)來模擬實(shí)際的數(shù)控加工環(huán)境，同樣可以讓學(xué)生盡快熟悉數(shù)控機(jī)床的加工環(huán)境與真實(shí)的加工過程，從而提高數(shù)控技術(shù)的教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可從以下幾方面應(yīng)用在數(shù)控技術(shù)教學(xué)上。

5.1利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)控教學(xué)儀器、設(shè)備、加工產(chǎn)品的立體展示

在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生只有通過在書本上察看各種教學(xué)儀器設(shè)備的平面圖形，或在現(xiàn)場觀察實(shí)際的教學(xué)設(shè)備外形來獲得各種感性認(rèn)識。平面的圖形限制了學(xué)生的空間想象能力，實(shí)際現(xiàn)場教學(xué)又增加了學(xué)校的投入。采用使用虛擬現(xiàn)實(shí)，我們可以構(gòu)建一個與實(shí)物同樣的三維物體，如采用Pro/E建模，將各種教學(xué)儀器、設(shè)備和產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)物虛化，將這些物體以立體形式存放在虛擬教室中，我們只要進(jìn)入這個虛擬空間，就可隨時隨地地認(rèn)識這些儀器設(shè)備，而且可觀察到設(shè)備內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，可輔助數(shù)控技術(shù)教學(xué)的學(xué)習(xí)過程，增強(qiáng)理解能力，提高學(xué)習(xí)效果。

5.2利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和仿真教學(xué)

在教學(xué)中，許多昂貴的實(shí)驗(yàn)、培訓(xùn)器材，由于受價格的限制而無法普及或有許多實(shí)驗(yàn)是根本不可能做的，如果利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)者便可以走進(jìn)這個虛擬實(shí)驗(yàn)室，身臨其境般的操作虛擬儀器，如進(jìn)行各種虛擬的數(shù)控系統(tǒng)的連接與組裝。這種實(shí)驗(yàn)既不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，可重復(fù)操作，直至得出滿意結(jié)果。虛擬實(shí)驗(yàn)室的另一優(yōu)點(diǎn)還在于其絕對的安全性，不會因操作失誤而造成人身事故。

另外，我們還可利用虛擬仿真技術(shù)，制作虛擬仿真軟件，在多媒體計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)控機(jī)床操作面板的認(rèn)識操作訓(xùn)練，進(jìn)行模擬編程訓(xùn)練并產(chǎn)生加工結(jié)果的仿真，可有效地解決教育機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)需求，實(shí)驗(yàn)效果之間的矛盾。

5.3利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可以模擬實(shí)際數(shù)控機(jī)床加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真加工系統(tǒng)，這就是某一特定數(shù)控系統(tǒng)借助計(jì)算機(jī)軟、硬件的功能，通過實(shí)驗(yàn)者的控制在計(jì)算機(jī)上演示，分析數(shù)控加工從零件設(shè)計(jì)圖到動態(tài)切削演示的實(shí)現(xiàn)的全過程。仿真機(jī)床操作的整個過程包括：毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準(zhǔn)對刀、安裝刀具、機(jī)床手動操作等內(nèi)容。 虛擬數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)完全模擬真實(shí)零件的加工過程，可以檢驗(yàn)各種數(shù)控指令是否正確，能提供與真實(shí)機(jī)床完全相同的操作面板，其調(diào)試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能也一應(yīng)俱全。學(xué)習(xí)者可身臨其境的操作各類數(shù)控加工設(shè)備，能有充分的機(jī)會去練習(xí)數(shù)控加工中的常用操作，如基本運(yùn)行方式的選擇操作、對刀操作、補(bǔ)償量的確定及輸入輸出操作和程序的編輯修改操作等。解決了初學(xué)數(shù)控技術(shù)者需要的大量操作練習(xí)，提高了機(jī)床操作訓(xùn)練的時間。把數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)引入到教學(xué)之中，這樣既可以避免因誤操作造成價格昂貴的數(shù)控機(jī)床的損壞，又可以使操作人員在對仿真數(shù)控機(jī)床操作過程中產(chǎn)生現(xiàn)場感和真實(shí)感。同時由于其成本較低，可以大量地配置終端，徹底解決了數(shù)控機(jī)床數(shù)量不足的難題，使每位學(xué)生都能有足夠多的實(shí)踐機(jī)會，從而為數(shù)控技術(shù)教學(xué)提供良好的教育平臺。

5.4實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)與真實(shí)生產(chǎn)加工的聯(lián)系

數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)既能單機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，又能實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行。獨(dú)立運(yùn)行即機(jī)床模型方式，其培訓(xùn)設(shè)施只需一臺計(jì)算機(jī)，數(shù)控機(jī)床的模擬操作在顯示屏顯示的仿真面板上進(jìn)行，而零件切削過程由機(jī)床模型通過三維動畫演示。在線運(yùn)行即機(jī)床工作方式，在這種方式下，教學(xué)系統(tǒng)將與實(shí)際機(jī)床連接，由硬件實(shí)現(xiàn)零件切削過程，這時除了操作者是用仿真面板操作外，其它則與實(shí)際機(jī)床的真實(shí)情況一樣。由于數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)具有完善的圖形和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，用戶既能在真實(shí)的環(huán)境中運(yùn)行虛擬機(jī)床，又能觀察它的各種運(yùn)行參數(shù)，并能將其他CAD／CAM軟件，如Pro/E、UG、Mastercam等產(chǎn)生的三維設(shè)計(jì)后置處理的NC程序，直接調(diào)入加工。

5.5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控培訓(xùn)及考核

虛擬數(shù)控機(jī)床強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)，它不僅在局域網(wǎng)上具有雙向互動的教學(xué)功能，還具有基于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行雙向互動的遠(yuǎn)程教學(xué)功能，數(shù)據(jù)傳送可以采用衛(wèi)星、寬帶等方式進(jìn)行。這使得數(shù)控培訓(xùn)遠(yuǎn)程教學(xué)名副其實(shí)，而且還可采用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、作業(yè)、考試等功能，并實(shí)現(xiàn)答卷保存、自動評分、成績查詢和分析等功能，輕松實(shí)現(xiàn)無紙化的考核與測評。