對于虛擬現(xiàn)實技術在數(shù)控技術教學中的應用分析

4.3虛擬現(xiàn)實技術變革了傳統(tǒng)學習方式——營造開放性的網(wǎng)上探索學習

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

4.4虛擬現(xiàn)實技術豐富了課堂教學內容——展示全方位、多角度的教學內容

利用虛擬現(xiàn)實技術，可豐富教學內容，將實驗、實訓等技能訓練搬到課堂中進行，由于這些虛擬的訓練系統(tǒng)無任何危險，學生可以反復練習，直至掌握操作技能為止。應用虛擬現(xiàn)實技術，還可恰如其分地演示一些復雜的、抽象的、不宜直接觀察的自然過程和現(xiàn)象，全方位、多角度地展示教學內容。利用計算機多媒體技術，制作各種仿真課件，創(chuàng)設所需要的某種虛擬情景，讓學生進行模擬實驗，從而極大豐富課堂的教學內容。

4.5虛擬現(xiàn)實技術節(jié)約了有限的教育成本——開展虛擬實驗、進行虛擬生產

虛擬各種實驗設備、實訓環(huán)境和操作過程，使大多數(shù)課程可以在虛擬實驗室中進行，大多數(shù)的技能可以在虛擬實訓車間中進行訓練，從而不必購置昂貴的實驗實訓設備?？梢栽诠?jié)約大量昂貴的儀器設備費用的前提下，解決在教學中，因為實驗設備、實驗場地、教學經(jīng)費等方面的原因而無法進行的教學實驗，虛擬訓練又可避免實驗實訓設備的損壞、訓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)實技術在數(shù)控技術教學中的應用

隨著我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，社會各行業(yè)對制造業(yè)提出了更高的要求，數(shù)控技術是現(xiàn)代機械制造業(yè)的核心技術，其技術的應用水平將直接影響產品的加工水平。在現(xiàn)今數(shù)控技術人才極度缺乏的情況下，如何將最新、最實用的數(shù)控技術高效地傳授給數(shù)控技術學習者，是數(shù)控技術教學要著重考慮的問題。由于數(shù)控技術教學和培訓都離不開數(shù)控機床，而數(shù)控機床本身價格比較昂貴，限制了學校的購買能力，若采用計算機建模和仿真技術來模擬實際的數(shù)控加工環(huán)境，同樣可以讓學生盡快熟悉數(shù)控機床的加工環(huán)境與真實的加工過程，從而提高數(shù)控技術的教學效果和教學質量。虛擬現(xiàn)實技術可從以下幾方面應用在數(shù)控技術教學上。

5.1利用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)數(shù)控教學儀器、設備、加工產品的立體展示

在傳統(tǒng)教學中，學生只有通過在書本上察看各種教學儀器設備的平面圖形，或在現(xiàn)場觀察實際的教學設備外形來獲得各種感性認識。平面的圖形限制了學生的空間想象能力，實際現(xiàn)場教學又增加了學校的投入。采用使用虛擬現(xiàn)實，我們可以構建一個與實物同樣的三維物體，如采用Pro/E建模，將各種教學儀器、設備和產品進行實物虛化，將這些物體以立體形式存放在虛擬教室中，我們只要進入這個虛擬空間，就可隨時隨地地認識這些儀器設備，而且可觀察到設備內部的結構，可輔助數(shù)控技術教學的學習過程，增強理解能力，提高學習效果。

5.2利用虛擬現(xiàn)實技術進行模擬實驗和仿真教學

在教學中，許多昂貴的實驗、培訓器材，由于受價格的限制而無法普及或有許多實驗是根本不可能做的，如果利用虛擬現(xiàn)實技術，建立虛擬實驗室，學習者便可以走進這個虛擬實驗室，身臨其境般的操作虛擬儀器，如進行各種虛擬的數(shù)控系統(tǒng)的連接與組裝。這種實驗既不消耗器材，也不受場地等外界條件限制，可重復操作，直至得出滿意結果。虛擬實驗室的另一優(yōu)點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，制作虛擬仿真軟件，在多媒體計算機上進行數(shù)控機床操作面板的認識操作訓練，進行模擬編程訓練并產生加工結果的仿真，可有效地解決教育機構實驗條件與實驗需求，實驗效果之間的矛盾。

5.3利用虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)的數(shù)控加工仿真教學系統(tǒng)

隨著虛擬現(xiàn)實技術及計算機技術的發(fā)展，出現(xiàn)了可以模擬實際數(shù)控機床加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機仿真加工系統(tǒng)，這就是某一特定數(shù)控系統(tǒng)借助計算機軟、硬件的功能，通過實驗者的控制在計算機上演示，分析數(shù)控加工從零件設計圖到動態(tài)切削演示的實現(xiàn)的全過程。仿真機床操作的整個過程包括：毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準對刀、安裝刀具、機床手動操作等內容。 虛擬數(shù)控加工仿真教學系統(tǒng)完全模擬真實零件的加工過程，可以檢驗各種數(shù)控指令是否正確，能提供與真實機床完全相同的操作面板，其調試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能也一應俱全。學習者可身臨其境的操作各類數(shù)控加工設備，能有充分的機會去練習數(shù)控加工中的常用操作，如基本運行方式的選擇操作、對刀操作、補償量的確定及輸入輸出操作和程序的編輯修改操作等。解決了初學數(shù)控技術者需要的大量操作練習，提高了機床操作訓練的時間。把數(shù)控加工仿真教學系統(tǒng)引入到教學之中，這樣既可以避免因誤操作造成價格昂貴的數(shù)控機床的損壞，又可以使操作人員在對仿真數(shù)控機床操作過程中產生現(xiàn)場感和真實感。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)控機床數(shù)量不足的難題，使每位學生都能有足夠多的實踐機會，從而為數(shù)控技術教學提供良好的教育平臺。

5.4實現(xiàn)虛擬仿真教學與真實生產加工的聯(lián)系

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

5.5虛擬現(xiàn)實技術可實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)控培訓及考核

虛擬數(shù)控機床強大的網(wǎng)絡功能，可實現(xiàn)遠程教育培訓，它不僅在局域網(wǎng)上具有雙向互動的教學功能，還具有基于互聯(lián)網(wǎng)進行雙向互動的遠程教學功能，數(shù)據(jù)傳送可以采用衛(wèi)星、寬帶等方式進行。這使得數(shù)控培訓遠程教學名副其實，而且還可采用遠程網(wǎng)絡學習、作業(yè)、考試等功能，并實現(xiàn)答卷保存、自動評分、成績查詢和分析等功能，輕松實現(xiàn)無紙化的考核與測評。