虚拟现实技术在工程制图课程应用

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1、EquipmentManufaetringTechnologyNo．11，2008虚拟现实技术在工程制图课程的应用吴欣(南京理工大学，江苏南京210094)摘要：阐述了虚拟现实技术在工程制图课程的应用，并根据实际教学需要，开发了工程制图模型虚拟实验系统，讨论了该系统的设计与实现。关键词：工程制图；虚拟现实；虚拟实验系统；JAvA3D；EoNREAL1TY；模型库中图分类号：G642；TB23文献标识码：A文章编号：1672—545X(2008)11一O166一O3随着科学技术的迅猛发展，新的教学媒体不断涌现。继多然技能，就能

2、对虚拟环境中的对象进行考察或操作。媒体之后，教学技术领域又出现了一个新型教学媒体，它就是(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉虚拟现实技术(VirtualReality)。虚拟现实技术是利用三维图形的传感及反应装置，因此，使用者在虚拟环境中可获得视觉、生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成三维逼听觉、触觉、动觉等多种感知，从而达到身临其境的感受。真的虚拟环境，使用者戴上特殊的头盔、数据手套等传感设备，或利用键盘、鼠标等输人设备，便可以进入虚拟空间，成为2虚拟现实技术在教学中的作用虚拟环境的一员，进行

3、实时交互，感知和操作虚拟世界中的各种对象，从而获得身临其境的感受和体会[1】。(1)弥补教学条件的不足。在教学中，往往会因为实验设目前，虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等许多领域。在国教学实验无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的外，虚拟现实技术已应用于课堂教学。虚拟现实技术作为新的不足，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实教学媒体，它的出现无疑将对远程教学产生深远的影响。本文验一样的体会，从而丰富感性

4、认识，加深对教学内容的理解。主要探讨虚拟现实技术的基本特征以及它在工程制图教学中(2)避免真实实验或操作所带来的各种危险。以往对于危的应用。险的或对人体健康有危害的实验，一般采用电视录像的方式来取代实验，学生无法直接参与实验，获得感性认识。利用虚拟现1虚拟现实技术的基本特征实技术进行虚拟实验．则可以免除这种顾虑。学生在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的或危害人体的实验。虚拟现实技术具有以下三个基本特征：(3)彻底打破空间、时间的限制。利用虚拟现实技术，可以(1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生彻底打破空间

5、的限制。大到宇宙天体，小至原子粒子，学生都理心理特点，由计算机产生逼真的三维立体图像．使用者戴可以进人这些物体的内部进行观察。上头盔显示器和数据手套等交互设备，便可将自己置身于虚(4)可以虚拟人物形象。虚拟现实系统可以虚拟历史人拟环境中，成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各物、名人、教师、学生、医生等各种人物形象，创设一个人性化种对象的相互作用，就如同在现实世界中的一样。当使用者移的学习环境，使学生能够在自然、亲切的气氛中进行学习。动头部时，虚拟环境中的图像也实时地跟随变化，拿起物体可使物体随着手的移动而运动，而且还

6、可以听到三维仿真声音。3虚拟现实技术在工程制图课程中的应用使用者在虚拟环境中，一切感觉都是那么逼真，有一种身临其境的感觉。实物模型是工程制图教学的重要辅助手段，但传统的实(2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然物教学模型在教学和使用方面有着诸多限制，应用虚拟现实的交互，使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互，而且技术使教学模型在电脑中真实重现，再利用JAVA语言对数能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能字化虚拟模型进行参数化控制，实现用传统实物模型难以表根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动。

7、来调整系统呈现达的连续变化效果，最终用虚拟模型来取代实物模型。的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自为此开发了工程制图模型虚拟实验系统，系统要求显示收稿日期：2008—08—19作者简介：吴欣(1974-)，男，江苏南京人，讲师，硕士，主攻方向为工程图学及计算机图形学。166《装备制造技术)2008年第11期效果逼真，实验模型的显示效果要在现有的网络速度下最大的设定。化的逼真；模型库的运行环境要容易搭建，交互界面应友好简3．2系统设计与实现洁便于操作。3_2．1参数化实验系统模块设计与实现3．1系统构成与要求

8、工程制图参数化实验系统具有实时参数控制的功能，为根据工程制图课程的教学特点和实际需要，工程制图模用户提供了平面与常用回转体相交、平面体与回转体的表面型虚拟实验系统由参数化实验系统和虚拟模型库两大模块组相交、两回转体的表面相交和多面体表面相交实验。成(见图1)。(1)虚拟场景模块。虚拟场景模