虛擬部件和過程建模及實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、由于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)受空間、時(shí)間、實(shí)驗(yàn)硬件條件和學(xué)生安全等諸多因素的影響，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式很難滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的要求。結(jié)合理化（物理和化學(xué)）實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)的需求分析和實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求以及VR（Virtual Reality）中虛實(shí)結(jié)合的思想，依據(jù)視覺上要有真實(shí)性，關(guān)鍵過程和機(jī)理要呈現(xiàn)，操作訓(xùn)練要突出的設(shè)計(jì)理念和開放性、高交互性、智能性和嚴(yán)謹(jǐn)性的設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)了集實(shí)驗(yàn)教學(xué)、自主訓(xùn)練和智能測(cè)評(píng)功能于一體的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)。
　　本研究

2、通過對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室架構(gòu)的研究、分析和VR系統(tǒng)的形式化描述提出針對(duì)理化實(shí)驗(yàn)中基于建模技術(shù)的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)抽象過程：通過采用層次化結(jié)構(gòu)幾何建模方法和面向?qū)ο蠛徒M件技術(shù)的物理特性建模方法，完成現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)部件的外形和物理特性的抽象；按照真實(shí)實(shí)驗(yàn)中部件的功能關(guān)系和操作規(guī)范，采用基于建立關(guān)系規(guī)則庫的方法，抽象出虛擬部件關(guān)系建立和解除的模型，完成現(xiàn)實(shí)部件間邏輯關(guān)系的映射；依據(jù)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的過程和原理，采用基于建立知識(shí)庫和數(shù)學(xué)建模的方法，構(gòu)建出物體反應(yīng)過程和物體相互

3、作用等過程模型，完成實(shí)驗(yàn)原理和過程的真實(shí)呈現(xiàn)。在虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，首先結(jié)合真實(shí)實(shí)驗(yàn)規(guī)律和操作要點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情景動(dòng)作腳本的編寫要求和規(guī)范，它是目標(biāo)抽象所用方法的依據(jù)。然后，按照現(xiàn)實(shí)目標(biāo)抽象過程，采用建模和渲染軟件分別對(duì)理化實(shí)驗(yàn)中常用部件進(jìn)行外形建模和渲染；根據(jù)理化實(shí)驗(yàn)中部件的邏輯功能關(guān)系，設(shè)計(jì)控制虛擬部件相互作用條件的部件關(guān)系模型；理化實(shí)驗(yàn)中涉及過程模型眾多，設(shè)計(jì)了可以根據(jù)預(yù)置化學(xué)方程式信息自動(dòng)推斷和進(jìn)行化學(xué)計(jì)算的化學(xué)反應(yīng)過程模型，捕獲用戶實(shí)