论虚拟现实在组合家具中的应用

1、    论虚拟现实在组合家具中的应用    鲁言辉摘要：本文探究虚拟现实在组合夹具的现实教学中的应用现状，主要阐述了有关组合夹具在教学过程中所遇到的问题，虚拟现实的基本发展状况以及虚拟现实与组合家具教学的结合应用可行性，为组合夹具的教学提供了一种新颖、高效的新方法。关键词：虚拟现实;组合家具;教学引言组合夹具是利用预先制造好的标准化的各种夹具元件，依据被加工零件的工艺要求及尺寸规格进行组装的夹具。组合夹具具有灵活多变、易于掌握、便于使用、经济效果显著等特点，适用于机械工业品种多、变化快、批量小、周期短的产品生产 。现阶段，组合夹具的使用成为了机械生产的潮

2、流，因此对与组合夹具的组合装配使用的学习就显得意义重大。传统的组合夹具组合装配教学过程中存在着诸多的不利因素，比如：从事于组合夹具组装教学的老师较少，高校的学习过程中较少接触到组合夹具的使用;一套组合夹具库的标准模型价格昂贵，对于教学的成本较高;受到场地及时间的因素影响，往往使得教学效率偏低等。因此，对于虚拟组合夹具的装配系统的开发迫在眉睫。本文开发研究组合夹具实验虚拟仿真教学系统，主要包括组合夹具标准件的认知、组合夹具的自由组装检测及考核模块、虚拟环境仿真操作模块。对组合夹具的基础认知、组装设计、机床使用进行了虚拟化的教学，增加学习者的兴趣及学习效率，为组合夹具的装配教学提供了一条可行性的道

3、路。1组合家具的研究现状我国国内的组合夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。当时产品均为引进前苏联乌斯贝（yc b）槽系组合夹具系统。推广应用遍及机械、航空、电子轻工、造船、纺织等各类制造业，取得丰硕的社会、经济效益。在使用过程中改进并修改了原系统，建立了适合我国国情、有我国特色的槽系组合夹具系统。在当时曾达到全国年产组合夹具元件 800万件的水平。至今天津、保定二厂仍是我国组合夹具的主要生产基地。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合nc机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国

4、国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少nc机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。前苏联的ycb槽系组合夹具系统非常著名，以后又开发了孔系组合夹具系统、冲合冲模和焊接组合夹具系统，但主要在国内应用，出口交流较少。德国一直都重视工艺装备（包括夹具）的设计、制造及其标准化，组合夹具和各种机床的rockford的bi ii co公司原为德国bl a co公司的销售代理商，现已独立生产、销售、租赁，16mm，  12mm，10mm三个系列的公制孔系组合夹具。carrlane是一家

5、工具公司，生产夹具通用零部件，历史悠久，20世纪80年代后期开始生产销售英制孔系组合夹具。西部亚利桑那州的stevens工具公司早在20多年前开始制造组合夹具的基础件，然后用铝板为用户制造过渡板，以适应客户各种工件的要求。该公司目前生产有本公司特色的整套英制孔系组合夹具。2虚拟现实的研究现状虚拟现实技术是一种综合集成技术，融合了计算机仿真技术、人工智能技术、多媒体技术、信息技术等多种技术，具有沉浸性（immersion）、交互性（interaction）和构想性（imagination）的技術特点。它是以计算机为核心，根据用户需求在计算机上安装相应的软件并连接各种硬件设备，软硬件和计算机相互作

6、用，从触觉，视觉，听觉上为用户营造了一个多感官的虚拟三维世界。近几年，随着虚拟现实技术的蓬勃发展，国内外研究者都开始致力于将其应用于各种领域以满足不同的需求，其中在教学培训领域里虚拟现实技术作为一种崭新的教学媒体为当前的教育注入了新的生机与活力。美国vr研究技术的水平基本上就代表国际vr发展的水平，目前美国高校的一些课程加入了虚拟现实技术。耶鲁大学利用移动智能设备的特性开发的生物学app，可使操作者不受时间、地域的限制，完成分子生物学、细胞生物学、发育生物学等课程实验，并且教师通过移动应用程序可与学生分享从中心实验室数字显微镜中获取的数据和图像等资源;科罗拉多大学开设的 phet 交互式虚拟仿

7、真实验，可以让学生在高度仿真的虚拟环境中，研究、分析和探索物理世界中的各种感兴趣的问题，从而验证他们所提出的实验方案和技术构想;加州大学戴维斯分校和洛杉矶分校的研究人员发明了一种可以应用在教育领域的虚拟现实技术，通过3d立体的方式展示地形图沙盘，而这种基于“增大化现实”技术的沙盘可以让参观者用双手来移动山丘，从而更好地理解各种地形地貌，而不用亲自到户外去;加州健康科学西部大学在 2015年就首开了虚拟现实学习中心的先河，该中心拥有 4 项不同的虚拟现实技术：z space 显示屏、anatomage 虚拟解剖台、oculus rift和ipad上的斯坦福大学解剖模型，学生可以通过虚拟现实技术学

8、习牙科、骨科、物理治疗和护理等学科。尽管我国的vr研究技术起步相较美国发展相对晚，但是随着vr在教育上的应用越来越受重视，国内越来越多的高等院校陆续的建立了虚拟仿真中心，不断有应用软件推出。华中科技大学在“液压与气压传动”教学大纲的基础上研发了“液压回路性能和液压元件装拆教学系统”，学生可以进行各种液压元件的结构认知，明确零件之间相互装配关系;山东建筑大学通过和济南科明公司合作开发的“钢筋混凝土实验教学平台”可以让学习者通过在实验界面输入不同实验参数，观察到钢筋梁的现象变化和实验结果曲线图变化;清华大学利用vegas开发的虚拟驾驶仿真实验教学系统，具有逼真的的交通环境，并设置了多种选择模式，可

9、满足操作者在不同条件下的虚拟驾车演示。3结论本课题研究机床夹具虚拟仿真实验教学系统的开发，最大的优势实现真正意义上的“实物”与“虚物”的结合，将枯燥无味的组装夹具专业知识高度仿真真实的设计、组装、使用过程，让教学在交互的虚拟环境中进行，提高了学生对机械工程学科的认知度、理解度，激发对机械工程学科的兴趣。虚拟现实技术作为一项新技术，以其3i特性给人们展示着将现实中不可能变成可能，尤其在虚拟仿真教学方面，它更是展现出强大的魅力，本课题成果将在机械工程类的高等教育、职业教育、企业培训中得到广泛应用。实现真正意义的虚实结合，基于此，用户对于专业知识、操作规章等方面的掌握程度、学习兴趣得到有效的提高，打破传统教学的抽象性、乏味的模式，在教育、培训行业中得到广泛的应用。参考文献1赵红星. 组合夹具虚拟