飛行仿真技術(shù)（FlightSimulation）是以系統(tǒng)技術(shù)、相似理論、控制理論、計算機技術(shù)、信息技術(shù)及飛行器應用領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用建立的飛行器各分系統(tǒng)數(shù)學模型和物理模型與飛行器部分實物結(jié)合，對飛行器進行動態(tài)試驗和研究的一門綜合性技術(shù)。目前該技術(shù)已成為飛行器前期論證和設計、后期加工、制造、測試、以及完成后的維護和使用過程中的故障排除等各個階段重要的技術(shù)手段，另外也成為飛行員訓練重要工具。飛行仿真技術(shù)作為航空領(lǐng)域的一項重要技術(shù)，受到航空界的高度重視，并取得了飛速發(fā)展。21世紀，我國軍用和民用航空事業(yè)蓬勃發(fā)展，為飛行仿真技術(shù)的發(fā)展提供了契機，亟須建立一個與我國航空工業(yè)發(fā)展規(guī)模和水平相適應的飛行仿真產(chǎn)業(yè)。介紹國內(nèi)飛行仿真技術(shù)的類型和發(fā)展現(xiàn)狀，并總結(jié)了仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1.飛行仿真技術(shù)的分類

按照飛行仿真模型類型及其實現(xiàn)方式的不同，可以分為全數(shù)字仿真、半實物仿真和人在回路仿真三類。下面從這三類介紹飛行仿真技術(shù)。

1.1數(shù)字仿真

在計算機出現(xiàn)之前，仿真都是利用實物或物理模型進行行業(yè)曲線linkindustryAppraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2022.11.010可替代度影響力可實現(xiàn)度行業(yè)關(guān)聯(lián)度真實度研究，例如風洞試驗與模型飛行試驗等，由于物理試驗操作復雜、成本較高，并且存在一定程度的不可重復性，隨著計算機的發(fā)展和應用，人們開始使用計算機進行仿真。數(shù)字仿真就是建立數(shù)學模型在計算機上反復進行的試驗，是利用編程建立飛行器的數(shù)學模型進行仿真計算。數(shù)字仿真無需做模擬環(huán)境的各種物理效應設備，直接利用鍵盤等外部輸入設備改變系統(tǒng)參數(shù)，經(jīng)過仿真計算后，將仿真結(jié)果輸出至外部顯示設備。數(shù)字仿真流程如圖1所示。數(shù)學仿真尤其適用于研究開發(fā)、方案論證和設計階段。

1.2半實物仿真

摘要:實驗在應用化學專業(yè)學生的實踐教學中處于非常重要的地位，但是傳統(tǒng)實驗教學模式有許多弊端，嚴重影響了教學質(zhì)量。將虛擬仿真技術(shù)引入到應用化學專業(yè)實驗教學中，可有效地解決限制化學實驗教學發(fā)展的諸多因素，建立起傳統(tǒng)方式和現(xiàn)代技術(shù)并存的實驗教學模式。構(gòu)建虛擬仿真實驗教學平臺，應遵從虛實結(jié)合的原則，設計多層次循序漸進的虛擬仿真課程并強化師資培訓，以期為社會提供優(yōu)秀的應用化學人才。

關(guān)鍵詞:虛擬仿真;應用化學;實驗教學

實驗在高等學校的實踐教學中處于非常重要的地位，具有直觀和操作性的特點，是學生將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力的主要途徑。應用化學作為一門介于化學和化工之間的獨立學科，所培養(yǎng)的人才需要具備化學方面的基礎知識、基本理論、基本技能以及相關(guān)的工程技術(shù)知識和較強的實驗技能［1］。可以說，實驗教學貫穿整個應用化學專業(yè)學生的本科學習階段。但是一些實驗受到實驗場地、條件、資源、設備和時間等諸多原因的限制很難開展，嚴重影響了學生的學習成效，使得教學質(zhì)量面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。信息技術(shù)的發(fā)展為傳統(tǒng)教學方式的變革提供了基礎，虛擬仿真實驗的廣泛開展為強化實踐教學、改善教學質(zhì)量提供了重要保障。在虛擬仿真實驗的開發(fā)過程中，一個信息化、網(wǎng)絡化的集成環(huán)境被搭建起來，師生可以將聽覺、視覺和觸覺等感知的虛擬實驗環(huán)境融入到課堂中，這為應用化學專業(yè)實驗的教學提供了全新的思維模式［2－3］。

1應用化專業(yè)實驗傳統(tǒng)教學模式的不足

應用化學是一門應用性和實踐性較強的專業(yè)，實驗教學是該專業(yè)的重要組成部分，對學生的實踐技巧與能力有著直接的影響，一些實驗教學受到很多因素的影響，導致本科實驗教學開展不順利。

1.1實驗時長，實驗安全及環(huán)境保護問題

【摘要】研究服裝數(shù)字化方向的“互聯(lián)網(wǎng)+服裝定制”關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合服裝MTM技術(shù)和三維服裝虛擬展示技術(shù)，并利用三維人體掃描技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及服裝CAD等技術(shù)，形成集“人體尺寸測量、試衣體驗、個性化定制和銷售管理”為一體的服裝數(shù)字化定制模式，以提高服裝企業(yè)在激烈的市場中的競爭力，為消費者打造一個“顛覆傳統(tǒng)購物模式”的男襯衫個性化定制和體驗服務平臺。

【關(guān)鍵詞】個性化；定制；虛擬仿真

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對服裝的消費觀念逐漸轉(zhuǎn)向符合自己體型特征和審美需要的定制類服裝，如何迅速響應市場的變化，低成本、高質(zhì)量地滿足客戶需求，是目前服裝企業(yè)面臨的一道問題。三維服裝虛擬仿真技術(shù)將整個服裝個性化定制模式搭建得完美無瑕，從三維人體掃描獲得全方位人體數(shù)據(jù)尺寸，到CAD量身定做樣板的自動修正，再到服裝的實時虛擬展示，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡零售?？梢杂行У靥岣叻b企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低運行成本，增強競爭力。

1虛擬仿真技術(shù)及其虛擬仿真流程

隨著信息技術(shù)在服裝領(lǐng)域的運用與成熟，服裝設計與生產(chǎn)的網(wǎng)絡化、虛擬化已逐漸成為現(xiàn)代服裝企業(yè)發(fā)展的特征。三維服裝虛擬仿真技術(shù)是依據(jù)三維人體掃描獲得的人體尺寸數(shù)據(jù)，將設計好的平面紙樣導入到系統(tǒng)中，通過虛擬縫合、渲染等技術(shù)制作出虛擬樣衣，再通過3D成像技術(shù)，獲得逼真的三維虛擬動態(tài)展示效果。三維服裝虛擬展示技術(shù)即在該環(huán)境下誕生。虛擬服裝展示技術(shù)能夠快速逼真地將真人模型導入虛擬試衣系統(tǒng)，進行成衣設計、虛擬縫合和試穿，該技術(shù)和成果保證服裝企業(yè)和消費群體能夠更快地接觸到新的服裝設計產(chǎn)品，給消費群體創(chuàng)造更滿意的試穿體驗。服裝虛擬仿真展示的整個流程如下所述。1.1人體數(shù)據(jù)和人體模型的提取過程?？蛻敉ㄟ^三維人體掃描設備進行人體掃描，提取人體各個部位的數(shù)據(jù)，同時生成人體模型。該模型可導入虛擬試衣系統(tǒng)的人體數(shù)據(jù)庫中。1.2服裝設計和虛擬縫合過程。服裝設計人員根據(jù)客戶需求進行產(chǎn)品設計，選定服裝款式、面料、顏色、圖案、材質(zhì)、懸垂效果、物理性能以及使用的線跡類型、使用的輔料和裝飾標等相關(guān)信息；版型人員根據(jù)提取的客戶人體數(shù)據(jù)以及設計的款式信息等內(nèi)容進行二維樣板的制作，并導入三維縫合系統(tǒng)，按照工藝要求和設計要求進行三維縫合，縫合過程按照實際的樣衣生產(chǎn)過程進行，保證縫合成衣的真實性和可產(chǎn)業(yè)推廣性。1.3服裝虛擬試穿過程。版型師和設計師結(jié)合前期的設計和縫合，對服裝進行試穿，在試穿過程中加載客戶所要求的面料、圖案、色彩、材質(zhì)、線跡和裝飾標等相關(guān)服裝因素，同時考慮面料的物理性能和自然懸垂效果，合理地處理服裝褶皺。從試衣系統(tǒng)中導出fbx格式或者obj格式的服裝模型和人體模型。1.4虛擬動態(tài)展示過程。將導出的obj格式的服裝模型和人體模型導入三維建模軟件，進行后期的渲染和動畫制作，最終導出為視頻的格式以及試穿照片的格式一起呈現(xiàn)給消費群體。虛擬試衣展示技術(shù)能夠快捷、準確和高效地完成服裝的制版、縫合到試穿以及動態(tài)展示的整個過程。虛擬服裝展示不僅具有真實性，可以模擬不同尺寸、不同面料、材質(zhì)、懸垂效果、工藝制作過程和人體動態(tài)，同時可以反映不同體型特點的人體的虛擬試穿效果，而且具有可產(chǎn)業(yè)推廣性，能夠快速、高效和逼真地反映客戶對服裝的需求。

2研究內(nèi)容

本文作者：何飛龍劉啟鋼工作單位：成都鐵路局

經(jīng)驗公式存在的不足通過對上文提及的驗證設備和安檢設備數(shù)量配置經(jīng)驗公式的分析，可以看到計算方法中存在3個方面的問題：（1）高峰時間內(nèi)客流按照均勻分布到達，未能反映客流的波動性；（2）靜態(tài)公式計算忽略了客流對驗證設備、人員的動態(tài)需求，采用取上限方法匡算設備、人員必然造成資源浪費；（3）該公式以鐵路局為單位設置通過能力參數(shù)，忽略了不同車站、不同客流的差異性。以重慶北站為例，2010年重慶北站運行圖數(shù)據(jù)，12：30～13：30為高峰，開出6列，估算發(fā)送旅客10000人，設計70個驗證口。實際高峰客流5000人，重慶北站的驗證口在人員操作不熟悉的情況下約30個驗證口就能滿足需要。

設備配置的仿真計算方法研究

針對公式計算方法存在的不足，本文基于行人仿真技術(shù)，研究提出車站驗證、安檢設備配置仿真計算方法。該方法利用計算機技術(shù)，建立車站電子仿真模型，對旅客的行為進行仿真，利用排隊長度指標判斷不同仿真方案的優(yōu)劣，從而確定經(jīng)濟、合理的設備配置方案。車站行人仿真技術(shù)和方法參考文獻[9～12]。仿真模型及計算基本流程客流仿真系統(tǒng)的基礎模型是社會力模型。社會力模型認為行人的行走并非受到外力作用，而是受到自身的驅(qū)動力，這種驅(qū)動力就是所謂“社會力”。社會力包括3類：行人為了達到和保持自身期望速度而具有的向前的動力、與障礙物或者其他行人保持一定距離的力、行人對外部環(huán)境好奇所產(chǎn)生的引力。其數(shù)學模型參考文獻[14]。仿真計算的主要步驟包括：基礎資料處理、仿真建模、方案編制、動態(tài)仿真和仿真評估。其工作流程如圖1。重慶北站平面布局重慶北站主站房為扇形建筑，主進站通道在扇形中部，旅客從下方中部進入，首先經(jīng)過驗證口，然后經(jīng)過安檢口，進入車站候車大廳。由于其他區(qū)域與驗證、安檢設備計算無關(guān)，所以仿真建模只針對這兩個部分進行研究?；緟?shù)取值由于驗證口通行速度取決于車站組織措施、旅客素質(zhì)、身份證類型比例等相關(guān)因素，難以給出標準的通過速度。通過對現(xiàn)場驗證檢票的現(xiàn)場實測和統(tǒng)計，得到重慶北站驗證口平均通過速度為13.2s/人。見表1。安檢儀通過速度同樣需要通過對車站進行大量實測，才能統(tǒng)計出平均通過速度。重慶北站安檢儀平均通過速度3.43s/人。見表2。

仿真模型及數(shù)據(jù)分析

仿真模型行人仿真技術(shù)可以對整個車站及樞紐的客流組織進行仿真評估[13]。本文只對重慶北站的驗證口廳、安檢大廳等區(qū)域進行建模。見圖3。仿真方案仿真方案的編制主要考慮在客流總量不變的情況下，分別配置不同數(shù)量的驗證、安檢設備，通過仿真試驗并計算排隊長度，從而找到排隊長度合理、設備數(shù)量合理的設備配置方案。根據(jù)重慶北站春節(jié)高峰時段旅客進站人數(shù)統(tǒng)計，普速旅客約7000人。本文在此基礎上，考慮一定的浮動，分別以高峰小時5000、6000、7000人為基礎編制仿真方案，見表3。仿真結(jié)果分析客流組織結(jié)果評價指標是排隊人數(shù)。根據(jù)近年現(xiàn)場組織經(jīng)驗，排隊超過10人時旅客等待時間過長，服務體驗較差。因此，本文將對各驗證口、安檢口的排隊人數(shù)上限定為10人，超過10人則認為方案不合理。通過仿真，得到統(tǒng)計結(jié)果見表4。通過車站客流組織仿真，可以對車站驗證、安檢排隊的動態(tài)演變情況進行統(tǒng)計分析。動態(tài)仿真表明，在設備能力不夠的情況下，隨著客流不斷增加，排隊現(xiàn)象出現(xiàn)，其排隊人數(shù)會逐漸增加。通過對評估結(jié)果的分析，重慶北站在高峰客流5000人、6000人、7000人情況下的設備最優(yōu)配置見表5。

隨著我國對于職業(yè)教育的持續(xù)關(guān)注，以及數(shù)控加工技術(shù)各方面科學化的提高，數(shù)控機床操作人員的專業(yè)素養(yǎng)被重視起來，職業(yè)學校對于數(shù)控機床操作人員的培訓更加重要?？墒?，對專業(yè)人員進行培訓需要有大量資金投入，使實訓教學能夠維持。可是大部分實訓課程的消耗過大，因此很多學校想出了降低實習消耗的辦法，這些方法很容易使學生在學習的過程中得不到有效的培訓。目前，數(shù)控仿真技術(shù)以及計算機和在職學校的教學緊密結(jié)合，這樣可以使教學進一步提高，也可以有效的節(jié)約能源。

1數(shù)控仿真技術(shù)應用的意義

1.1有利于提高學生的學習興趣。仿真技術(shù)是一種比較有用的教學方法。在進行教學活動的過程中，仿真技術(shù)可以有效地讓學生之間進行溝通和交流，也能夠讓教師進行情景創(chuàng)設，仿真技術(shù)在進行教學的時候可以創(chuàng)設很多種不同的情景，還可以應用一些三維模型，這就可以很大程度上使學生的學習更加順利，成績也能得到提高。仿真技術(shù)的反饋比較及時，教師在進行教學的過程中，使用仿真技術(shù)也能夠使教學整個過程更加生動形象。使學生的學習當中遇到任何問題都可以創(chuàng)設相關(guān)模型更加直觀地對問題進行探索。1.2仿真教學能夠降低學校的教學成本使用傳統(tǒng)教。學法在一定程度上很難滿足目前科技飛速的發(fā)展，而教師在進行教學的時候，需要應用到很多更加先進的儀器來幫助學生學習。使用仿真技術(shù)來構(gòu)造實訓基地和實訓教室，極大程度的壓縮了學校投入的成本。仿真技術(shù)進行生個更新?lián)Q代是依靠信息技術(shù)和軟件來進行得，并不用投入更多的成本，而且在使用的過程中也并不會對任何原材料額外消耗，而且還能夠應用計算機技術(shù)及時的對新的內(nèi)容進行補充，使學習學生能夠?qū)W到最先進的科學技術(shù)。1.3仿真技術(shù)具有廣泛的適應性。學生進行傳統(tǒng)的實訓課進行教學的時候，教師使用的硬件設備往往跟不上實際應用的情況。而在使用仿真技術(shù)的時候，就可以讓學生在學習的時候更加能夠符合實際工作情況。使用數(shù)控仿真技術(shù)，可以使教師訓練學生進行不同的數(shù)控操作，并且體驗更加真實，使學生在工作的時候，能夠更加得心應手。1.4仿真技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)實訓教學過程中的各種難題。在教學的時候使用數(shù)控仿真技術(shù)，在壓縮成本的同時，在實際訓練的時候，因為學生對于操作流程不熟悉，很容易造成機器損壞或是出現(xiàn)安全隱患。而使用仿真技術(shù)對學生進行實訓，就可以在很大程度上避免出現(xiàn)安全隱患，學生可以使用課堂上學習到的知識，對項目進行探索。數(shù)控仿真技術(shù)在一定程度上可以使實訓的效率提高，也可以向?qū)W生們展示真正工作的環(huán)境以及標準的流程，對于學生的知識接受情況，也有一個智能的考核，針對不同學生的情況進行個性訓練。仿真技術(shù)是使用真實的數(shù)據(jù)來模擬一個虛擬操作平臺，但是這個操作平臺有十分嚴格的操作標準，可以對實際工作中使用到的設備進行模擬還原。學生在進行實訓的時候，能夠避免設備損壞的問題，同時也能夠?qū)ψ钕冗M的機器進行操控。讓學生的整體的學習效果增加。

2數(shù)控加工仿真系統(tǒng)

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)和計算機在不斷地改進，已經(jīng)擁有了可以模擬實際機床加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機仿真加工程序，這個程序可以有效地將現(xiàn)實生活中的情況和數(shù)控加工使用流程進行模擬。使用計算機仿真程序?qū)W生進行教育，可以使學生的理論知識和實際操作水平得到培訓，而且操作的過程中可以避免安全隱患，更加穩(wěn)定，也可以使投入的資金節(jié)省。很多職業(yè)學校將計算機仿真技術(shù)使用在數(shù)控操作學生的教學當中，也探索出了很多數(shù)控加工仿真教學程序以及不同的數(shù)控加工仿真軟件。數(shù)控加工仿真軟件能夠在單獨的系統(tǒng)上進行操作，也可以使用計算機信息網(wǎng)絡進行運行。單獨操作機床模型的方法，只需要使用一臺計算機，就可以在顯示屏的仿真面板上，對于數(shù)控機床進行實際訓練。對零件進行切削的情況是使用三維動畫的形式進行模擬的，使用這樣的教學方法，可以有效地對學生進行實際培訓。使用計算機網(wǎng)絡技術(shù)進行數(shù)控加工仿真軟件的應用是將學校的教學系統(tǒng)和實際的機床進行網(wǎng)絡連接，讓學生能夠使用硬件來對零件進行切削。學生使用的是仿真面板，但是，表現(xiàn)出來的情況和實際在機床上進行操作是沒有區(qū)別的，也就是使用計算機以及其他硬件和軟件來進行真實場景的模擬，學生可以在仿真場景中進行和真實場景沒有差異的訓練。使用這樣的方法，能夠?qū)W生的實際操作能力發(fā)展起來。數(shù)控仿真程序的主要內(nèi)容是數(shù)控機床，而虛擬數(shù)控機床又是虛擬制造技術(shù)中的一個重要的執(zhí)行單元。它不僅在數(shù)控加工過程中為產(chǎn)品設計提供了可制造性的分析，而且在數(shù)控系統(tǒng)的學習和培訓中，為被培訓人員提供了完善的學習方法和學習環(huán)境。數(shù)控仿真系統(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(diào)試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能也一應俱全。

3數(shù)控仿真系統(tǒng)功能及在教學中的應用

仿真技術(shù)是伴隨著計算機的普遍應用而興起的，它結(jié)合了多門學科及理論，充分利用計算機和相關(guān)軟件對所需要的設計展開虛擬實驗，是一種綜合性技術(shù)。在早期的計算機仿真技術(shù)中，通過隨機數(shù)實驗的方法解決問題，也被稱之為蒙塔卡羅方法。仿真技術(shù)的成熟與穩(wěn)定是在科技與工業(yè)的發(fā)展中進行的，對人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了不可磨滅的影響。它從出現(xiàn)到應用普及主要經(jīng)歷了三個主要階段：模擬機仿真、模擬數(shù)字混合機仿真以及數(shù)字機仿真。

1仿真技術(shù)對機械設計制造行業(yè)的作用

仿真技術(shù)指的是設計人員以計算機為載體，通過利用相關(guān)軟件建立數(shù)據(jù)模型，對各性能參數(shù)進行分析從而選擇最優(yōu)的設計方案，與傳統(tǒng)的設計方法相比安全可靠、使用靈活，大大節(jié)約了資金，也節(jié)約了反復制造實物的時間，因其不需要制造實物而又被稱為虛擬樣機技術(shù)。現(xiàn)代的機械設計制造行業(yè)中，因為很多系統(tǒng)設計非常復雜，數(shù)據(jù)量龐大，在實驗中存在很多難題，因此需要在計算機中建立相對應的模型對其進行仿真，對其各項參數(shù)性能等進行分析。在機械設計制造的初期，設計人員只要根據(jù)不同的方案在仿真軟件中建立虛擬樣機，便可以完成對不同假設的虛擬實驗，選擇最優(yōu)方案或者對方案進行改進都非常方便。在機械設計制造行業(yè)中使用仿真技術(shù)不僅可以使計算更加精確，提升研發(fā)質(zhì)量，而且也在一定程度上提升了研發(fā)效率，節(jié)約了研發(fā)資金。

2仿真過程的實現(xiàn)

2.1模型的建立

在機械設計制作的過程中，若要使用仿真技術(shù)，首先就要設計編輯條件和約束條件，確定研究目標，進而建立一個可以滿足系統(tǒng)要求的仿真運行系統(tǒng)。系統(tǒng)初步建立之后，便要求設計者根據(jù)相應的學科知識對該系統(tǒng)進行數(shù)字化表述，也就是對系統(tǒng)建立數(shù)學模型。通常狀況下，數(shù)學模型由于時間不同可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種，其中動態(tài)模型又可以分為離散、連續(xù)和混合時間三種。

【內(nèi)容摘要】隨著我國城市規(guī)模不斷擴大，各大城市對園林建設提出更加嚴格的要求。為了培養(yǎng)出合格的園林人才，在開展園林實訓教學時，要積極進行教學改革，提高學生的實踐能力。充分發(fā)揮出虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，結(jié)合園林實訓教學的情況，明確教學目標，將虛擬仿真技術(shù)與園林實訓教學有機結(jié)合，創(chuàng)新教學模式和教學方法，給學生帶來良好的學習體驗。

【關(guān)鍵詞】園林工程;實訓教學;虛擬仿真技術(shù);教學創(chuàng)新

虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要是利用計算機技術(shù)模擬三維空間打造虛擬而逼真的世界，使人們有身臨其境之感。隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)與教學的融合日益緊密。在開展園林實訓教學時，可充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的功能，提高學生的實踐能力，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式，達到預期的教學效果。

一、虛擬仿真技術(shù)在園林實訓教學中的優(yōu)勢

園林教學包含的內(nèi)容和知識點眾多，學生在學習這門課程時，需充分運用各種材料打造相應的景觀，通過對地形進行改造，打造相應的建筑，對園林場景進行合理布置，還需結(jié)合完善的美學知識與歷史文化內(nèi)容，創(chuàng)造出多種多樣的空間，給人們帶來不同的感受。園林設計師要具備豐富的想象力，能夠充分結(jié)合用戶的需求進行設計，因此，在園林教學中融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，挖掘其技術(shù)優(yōu)勢，創(chuàng)造真實的實訓情境，從而達到實訓的教學目的。當學生置身于虛擬仿真技術(shù)所營造的虛擬環(huán)境之中，進一步了解園林景觀內(nèi)容。該技術(shù)能夠營造出不同形態(tài)的植物、造型各異的亭子、經(jīng)典的古典園林空間和小區(qū)環(huán)境。學生無需通過實地參觀的方式就能有身臨其境之感。教師可充分發(fā)揮出虛擬仿真平臺的優(yōu)勢，使學生能夠充分了解實訓的內(nèi)容和相關(guān)理論知識。然后，教師可在平臺中為學生發(fā)布實訓的目的和內(nèi)容，使學生了解實訓的注意事項。學生可充分結(jié)合相應的理論知識進行在線練習，然后參與到技能在線測試之中。通過虛擬仿真實訓平臺，教師可與學生之間隨時進行交流，學生遇到問題后可隨時向教師咨詢。通過虛擬仿真技術(shù)可以調(diào)動學生主觀能動性，使學生在虛擬場景中對內(nèi)容進行可視化編輯和調(diào)整，展示出不同的場景效果，激發(fā)學生的創(chuàng)造思維，使學生具備創(chuàng)新能力。

二、虛擬仿真技術(shù)在園林實訓教學中的應用條件

摘要：仿真技術(shù)是利用計算機虛擬模型模擬真實情況下的一種風險評估。20世紀初仿真技術(shù)已經(jīng)得到應用。20世紀60年代，計算機技術(shù)突飛猛進，為仿真技術(shù)提供了高效先進的計算工具。直至目前，仿真技術(shù)在設計優(yōu)化領(lǐng)域已經(jīng)成為無可替代的有效手段。工業(yè)機械臂結(jié)構(gòu)復雜、設計周期長、設計難度大。本文將仿真技術(shù)應用到工業(yè)機械臂的設計中，可以有效提高工業(yè)機械臂的設計效率、降低設計風險、減少廢品率。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機械臂;結(jié)構(gòu)設計;仿真分析

工業(yè)機械臂是工業(yè)機器人中的一種，被廣泛應用到焊接、裝配、搬運、檢測等領(lǐng)域。工業(yè)機械臂由于關(guān)節(jié)較多，結(jié)構(gòu)復雜，其設計中難度較大。本文將仿真技術(shù)應用到工業(yè)機械臂設計中，對一種六關(guān)節(jié)工業(yè)機械臂進行仿真分析，從而輔助機械臂結(jié)構(gòu)設計，為其結(jié)構(gòu)參數(shù)提供有效的理論依據(jù)。

1靜力學仿真分析

靜力學分析的目的是驗證機構(gòu)中各零件在某一特定姿態(tài)及受載情況下，是否超過材料的屈服極限而導致零件失效。利用靜力學仿真結(jié)果，可以幫助設計人員在沒有實際損失的情況下，以最小的代價確定合理的零部件尺寸，既實現(xiàn)了預定的結(jié)構(gòu)強度，又合理減少了多余重量，降低零部件及加工成本。在SolidWorks中建機械臂的三維模型。當機械臂處于水平狀態(tài)時，機械臂底座承受的彎矩最大，因此對此工況進行仿真分析。為了減少計算機資源的消耗，對機構(gòu)內(nèi)進行簡化，將不影響分析結(jié)果的結(jié)構(gòu)以配重塊的形式附加到機械臂上，簡化后的機構(gòu)模型如圖1所示。對簡化后的模型進行網(wǎng)格劃分，并施加重力場。在機械臂末端施加10kg的負載，將機械臂底座與地面固定，如圖2所示。機械臂材料設為鋁合金，在SolidWorks中進行靜力學分析，得到如圖3所示的仿真分析結(jié)果。從仿真結(jié)果看，機構(gòu)最大應力位于第一關(guān)節(jié)裝配體密封蓋，最大應力數(shù)值為8.034×107N/m2，7075鋁合金屈服極限為5.05×108N/m2，機構(gòu)在10kg負載下工作時，并無零件失效情況產(chǎn)生。

2模態(tài)仿真分析

摘要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在教學領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應用。本文探索了虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)設計綜合實驗中的應用，分析了在工業(yè)設計綜合實驗中引入虛擬仿真技術(shù)的必要性以及運用虛擬仿真的具體優(yōu)勢和意義，旨在對工業(yè)設計實驗教學的改進的提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；工業(yè)設計；綜合實驗

虛擬仿真實驗是高等教育信息化建設和實驗教學示范中心建設的重要內(nèi)容，是學科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，［1］主要依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡系統(tǒng)等技術(shù)，構(gòu)建出高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，使學生可以在虛擬環(huán)境中開展實驗，達到教學大綱要求的教學效果。［2］工業(yè)設計綜合實驗是工業(yè)設計專業(yè)重要的實驗實訓課。主要圍繞具體產(chǎn)品或項目，開展研究、實驗與設計等活動，實踐性極強，［3］是對專業(yè)基礎課、專業(yè)課的綜合訓練，是提高學生綜合實踐能力、促進理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)。［4］學生通過系列課程的訓練，進一步提高了對產(chǎn)品設計流程和創(chuàng)新方法的理解，加強了設計與生產(chǎn)制造的銜接，培養(yǎng)出較強的設計實踐能力。

1虛擬實驗的迫切性分析

1.1實驗條件受限。工業(yè)設計綜合實驗是工業(yè)設計專業(yè)的必修課，開設班級眾多，給實驗教學的安排帶來了巨大的壓力。一方面，開課班級多導致實驗教學設備使用緊張。如果班級每位學生都進行實驗操作，則實驗設備安排不過來；如果選擇分組實驗，則無法保證所有學生參與到實驗操作中，實驗效果不理想。另一方面，實驗場地也存在諸多限制，實驗場地面積有限。難以容納所有學生同時進行實驗，只能分批進行，影響了實驗教學的效果。1.2實驗成本高昂。工業(yè)設計綜合實驗中部分實驗成本高昂。以3D打印快速成型實驗為例，現(xiàn)有3D打印技術(shù)中如立體光固化、選擇性激光燒結(jié)等工藝的材料成本和設備成本均很高昂。其中立體光固化工藝中的光敏樹脂材料平均價格為每克2～10元。當模型重量增加時，實驗成本也隨之增加，學生往往難以承受。選擇性激光燒結(jié)工藝更是以小時計算實驗成本，包括后期設備的維護和保養(yǎng)，疊加起來，成本高昂，從而限制了實驗教學工作的開展。1.3實驗的安全性。工業(yè)設計綜合實驗中部分實驗具有一定的危險性。以數(shù)控雕刻實驗為例，數(shù)控雕刻對實驗操作的安全性要求極高。由于數(shù)控雕刻機的主軸轉(zhuǎn)速較快，如果裝卡刀具或裝夾試件時沒有緊密固定，極有可能產(chǎn)生危險，造成不可挽回的后果。因此，從安全角度出發(fā)，虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)設計綜合實驗中的應用勢在必行。

2運用虛擬仿真的具體優(yōu)勢和意義

摘要：數(shù)控加工仿真技術(shù)主要基于計算機環(huán)境下，進行的模擬實際數(shù)控加工的技術(shù)流程。一般來說，數(shù)控加工仿真技術(shù)需要依賴仿真軟件的大力支持，才能夠?qū)崿F(xiàn)三維實體仿真技術(shù)的相關(guān)要求，為數(shù)控代碼檢驗以及干涉碰撞等方面的工作提供數(shù)據(jù)支持，具有較大的實行意義。針對于此，文章主要以數(shù)控加工仿真技術(shù)為研究對象，結(jié)合該技術(shù)的具體類型，闡明數(shù)控加工仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀。并在此基礎上，進一步指明數(shù)控加工仿真技術(shù)的發(fā)展展望。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)加工仿真技術(shù)；三維建模；研究現(xiàn)狀；展望

數(shù)控技術(shù)儼然成為有效推進我國工業(yè)化進程的基礎保障，并成為我國現(xiàn)代化工業(yè)必不可少的重要技術(shù)。為進一步確保數(shù)控加工過程中的科學性與合理性，往往需要在完成數(shù)控程序編制工作后，實行正確性檢驗工作，目的在于規(guī)避正式加工過程中因程序失誤或者操作失誤，造成的過切、欠切、碰撞等隱患問題。一般來說，在機床實際加工之前，利用計算機仿真技術(shù)實現(xiàn)數(shù)控加工過程中的模擬流程，基本上可以為數(shù)控程序的評估準確性提供堅實基礎，防止實際加工因工序或者程度失誤而出現(xiàn)嚴重的隱患問題。

1數(shù)控加工仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，數(shù)控加工仿真技術(shù)主要以幾何仿真為主要的核心技術(shù)。其中，數(shù)控代碼作為幾何仿真主要的驅(qū)動源，通過利用三維建模技術(shù)與過程仿真技術(shù)相結(jié)合的方式實施數(shù)控加工仿真技術(shù)流程。首先，生成刀具移動軌跡數(shù)據(jù)；其次，利用軌跡形狀與被加工的幾何體進行求交運算；再次，根據(jù)生產(chǎn)的坐標數(shù)據(jù)與加工后零件的相關(guān)參數(shù)，確定中間結(jié)果；最后，利用三維建模以及動畫技術(shù)將過程結(jié)果分別展現(xiàn)到計算機屏幕上面，實現(xiàn)預期的技術(shù)內(nèi)容[1]。根據(jù)當前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，數(shù)控加工仿真技術(shù)主要分為以下幾種方式：1.1數(shù)控代碼處理技術(shù)。一般來說，計算機無法直接識別數(shù)控代碼，往往需要借助編譯器等設備對數(shù)控源程序完成轉(zhuǎn)換過程。根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗來看，數(shù)控源程序轉(zhuǎn)換往往多以計算機可以執(zhí)行的中間結(jié)果為主，并將其視為加工仿真的驅(qū)動源。因此可以說，數(shù)控系統(tǒng)中數(shù)控代碼編譯模塊可以作為實現(xiàn)數(shù)控代碼處理技術(shù)的關(guān)鍵保障。數(shù)控代碼編譯器可以根據(jù)執(zhí)行步驟的不同，將其分為數(shù)控代碼檢錯、數(shù)控代碼翻譯以及刀心軌跡計算等。操作人員需要結(jié)合實際情況進行合理選擇，確保數(shù)控加工仿真技術(shù)的應用合理性。1.2三維建模技術(shù)。數(shù)控加工仿真技術(shù)基本上是以幾何模型的順利建立作為實現(xiàn)數(shù)控加工過程仿真的基礎條件。因建模方法存在較大差異，導致最終得到的仿真結(jié)果也具有較大不同。一般來說，數(shù)控加工仿真三維模型在具體建立方面，基本上以建立加工環(huán)境模型以及加工形體模型為主[2]。其中，加工環(huán)境模型主要特點在于不隨著仿真過程的改變而變化，對于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的要求較低，往往需要借助直接實體造型以及三維建模軟件組成。加工型體模型主要特點在于加工過程隨著刀具的運動而運動，狀態(tài)處于不斷變化過程中。1.3動畫仿真技術(shù)。動畫仿真過程的實現(xiàn)是數(shù)控加工仿真過程的主要技術(shù)?？梢哉f，仿真效果將會對仿真結(jié)果的好與壞產(chǎn)生直接影響。一般來說，動畫仿真過程多以刀具運動軌跡以及材料去除等兩個過程為主要的仿真對象。其中，加工過程動畫仿真是實現(xiàn)動畫技術(shù)的重點內(nèi)容，必須予以重點處理。另外，計算機實現(xiàn)動畫的方式多種，仿真系統(tǒng)往往需要采用幀動畫或者雙緩存技術(shù)等方式，實現(xiàn)加工過程中的動態(tài)仿真技術(shù)內(nèi)容[3]。1.4碰撞干涉檢測技術(shù)。碰撞干涉檢測技術(shù)屬于數(shù)控加工仿真實現(xiàn)的重要內(nèi)容之一。一般來說，數(shù)控加工仿真往往以三維空間碰撞干涉檢測技術(shù)為主。基于三維空間下，動態(tài)碰撞檢測技術(shù)需要基于圖象空間的碰撞檢測或者基于物體空間的碰撞檢測進行深入分析。其中，基于圖象空間碰撞檢測的三維模型主要以二維平面作為主要的投影，并利用深度緩存等方式進行合理計算，目的在于判斷碰撞是否真實發(fā)生?；谖矬w空間碰撞檢測的三維模型主要利用幾何特征進行計算，根據(jù)最終得出的求交結(jié)果準確判斷是否存在碰撞干涉情況。

2數(shù)控加工仿真技術(shù)的發(fā)展與展望