[发明专利]一种三维虚拟实验培训系统

说明书

本发明公开了一种三维虚拟实验培训系统，包括虚拟培训软件系统，所述虚拟培训软件系统包括虚拟教学单元、显示交互界面单元和评价机制单元，所述虚拟培训软件系统包括虚拟教学单元包括设备拆装教程模块和技能培训教程模块；所述设备拆装教程模块内部包括设备拆装教程数据库，所述显示交互界面单元包括三维模型模块、场景构建模块和用户界面框架构建模块，所述评价机制单元包括评价标准数据库和实操培训考核模块，所述评价标准数据库存储有各项场景信息下的标准操作方法步骤。本发明运用虚拟实验技术建立了三维虚拟实验培训系统，提供给学员直观的设备动态运行操作过程，并实现可根据需要模拟拆卸、组装设备的演示功能，提高技能培训的效果。

技术领域

本发明涉及维修电工技能培训技术领域，尤其涉及一种三维虚拟实验培训系统。

背景技术

维修电工技能培训系统是根据现代生产物流系统的发展和未来趋势，综合了实际工业生产中大量应用到的复杂控制过程的教学培训装置。它以培养受训人员的专业知识应用能力、综合实践能力、创新能力为主要目标，是一套以现代工业现场设备为原型的机电一体化生产线实训考核装置。它的培训内容包括传感器应用技术培训、气动技术培训、PLC技术培训、机械系统拆装调试培训、电机驱动技术培训、组态监控技术培训、网络技术培训等等，主要承担企业装备更新后的设备生产操作、维护、物流管理等任务。由于培训资金和模拟设备缺乏，实操培训时间相对较短等诸多条件的限制，传统的技能培训方式无法突破地域，时间的束缚，同时对于安全性操作要求也较高，尤其是培训设备及软件缺乏先进性，严重束缚了培训质量的提高。虚拟实验是借助于多媒体、仿真和虚拟现实(又称VR)等技术，在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者如同在真实的环境中完成各种实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果，它是计算机技术、虚拟现实技术、人机交互技术结合的产物，也是在教育领域应用信息技术的一种创新。鉴于目前大学教育以注重理论知识为主的现状，企业不能期望招聘的员工不经培训就能上岗，也不能期望通过通用职业鉴定培训培养出技术骨干，所以立足于依靠自己的培训部门和专家队伍，紧密结合生产实际开发出实用的虚拟实验培训系统显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种三维虚拟实验培训系统，运用虚拟实验技术建立了三维虚拟实验培训系统，以3D漫游、实时动态演示等方式，提供给学员直观的设备动态运行操作过程，并实现可根据需要任意模拟拆卸、组装设备的演示功能，提高技能培训的效果。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种三维虚拟实验培训系统，包括虚拟培训软件系统，所述虚拟培训软件系统包括虚拟教学单元、显示交互界面单元和评价机制单元，所述虚拟培训软件系统包括虚拟教学单元包括设备拆装教程模块和技能培训教程模块；所述设备拆装教程模块内部包括设备拆装教程数据库，所述设备拆装教程数据库中存储有设备拆装的文字教程数据、图片教程数据和视频教程数据，所述设备拆装教程模块用于按照用户选择的教程内容从设备拆装教程数据库中调取文字教程数据、图片教程数据或视频教程数据进行展示或播放；所述显示交互界面单元包括三维模型模块、场景构建模块和用户界面框架构建模块，所述三维模型模块内部存储有组成设备所需要的各个零部件三维模型，所述场景构建模块内部存储有虚拟培训的场景信息并通过三维模型模块构建出相应的场景模型，所述场景信息包括完整设备组装后场景、完全拆装后场景与设备故障场景，所述用户界面框架构建模块用于供用户对相应场景以及场景模型进行模拟操作的交互操作；所述评价机制单元包括评价标准数据库和实操培训考核模块，所述评价标准数据库存储有各项场景信息下的标准操作方法步骤，所述实操培训考核模块用于将用户通过用户界面框架构建模块进行交互操作的方法步骤与评价标准数据库中所对应的标准操作方法步骤进行对比并进行评分考核。

为了更好地实现本发明，所述实操培训考核模块在评分考核后得到评分结果并将评分结构传输于显示交互界面单元或者其他远程设备上进行显示，所述其他远程设备为考核终点显示器。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：