[发明专利]用于虚拟仿真实验的系统

说明书

本发明公开了用于虚拟仿真实验的系统，包括仿真实验室、虚拟仿真实验平台，所述虚拟仿真实验平台包括用户端输入模块、权限认证模块、实验模型库、实验步骤生成模块、虚拟模型搭建模块、虚拟仿真运行模块、实验结果分析模块、步骤评析模块、PLC通讯模块，本发明用于虚拟仿真实验的系统，该虚拟仿真实验系统学生可自行登录验证身份后，根据系统生成的实验步骤自行进行虚拟仿真实验，导师可通过通讯系统进行远程指导辅助，无需导师现场进行实验指导，学生可自主独立完成虚拟仿真实验，有利于加深学生对实验印象，除了具备三维环境模式下仿真实验外，还具备二维模式下的仿真对比，有利于加深学生对实验的认知。

技术领域

本发明涉及虚拟仿真实验技术领域，具体为用于虚拟仿真实验的系统。

背景技术

虚拟仿真是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统。这种虚拟世界由计算机生成，可以是现实世界的再现，亦可以是构想中的世界，用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界，并通过头盔显示器、HMD等辅助传感设备，提供用户一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用户可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，产生沉浸感。VR技术是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术集成之结晶。现有技术中虚拟仿真实验系统存在以下不足：

1、仿真系统在进行仿真实验时，需要导师在现场进行辅助操作，不利于学生自主完成虚拟仿真实验；

2、虚拟实验所需要的模型需现场利用建模软件进行建模后，在进行仿真实验，不利于提高仿真实验的实验效率；

3、虚拟仿真实验多是在三维环境下进行实验，缺少二维模式下的仿真对比，同时也无法对实验的步骤进行分步拆解评析，不利于学生的学习。

发明内容

本发明的目的在于提供用于虚拟仿真实验的系统，以解决上述背景技术中提出的现有的虚拟仿真实验系统学生无法进行自主完成虚拟仿真实验、仿真实验需要现场建模，实验效率低以及缺少二维模式下的对比的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于虚拟仿真实验的系统，包括仿真实验室、虚拟仿真实验平台，所述虚拟仿真实验平台包括用户端输入模块、权限认证模块、实验模型库、实验步骤生成模块、虚拟模型搭建模块、虚拟仿真运行模块、实验结果分析模块、步骤评析模块、PLC通讯模块；

实验模型库：用于管理虚拟实验模型，并将虚拟实验模型与虚拟模型搭建模块建立通讯，用于压缩收存以及解压调用虚拟实验模型；实验步骤生成模块与PLC通讯模块和户端输入模块建立通讯，根据用户输入的实验类型，自动匹配科学的实验步骤，用于用户的参考，确保实验的顺利进行；虚拟模型搭建模块：用于对虚拟实验模型的设计、模型的构建、模型的添加以及自定义添加模型，将调用的虚拟实验模型进行组合并重新生成，以便管理；虚拟仿真运行模块用于对构建的实验模型进行实验仿真；PLC通讯模块用于通讯协调；

实验结果分析模块：实验结果分析模块与虚拟模型搭建模块、PLC通讯模块、虚拟仿真运行模块以及实验步骤生成模块建立通讯，根据预设配置文件判断用户的实验操作信息中每个实验步骤的开始与结束，并对实验的结果进行分析，将分析后的实验结果向用户展示；步骤评析模块：用于对用户实验步骤进行分步评析。

优选的，所述虚拟仿真实验平台设置在仿真实验室内，所述仿真实验室内还包括虚拟仿真实验仪器、虚拟仿真实验设备以及虚拟仿真物品，其中仿真实验室用于提高虚拟仿真实验所需要的场地，并提供硬件设施支撑，虚拟仿真实验平台用于搭建虚拟仿真环境、获取实验者实验操作信息、构建实验模型、实验步骤运行、虚拟实验结果的生成以及实验数据分析。