目录 目 录： 设计案例 项目设计效果及平面布置图 项目实施涉及产品、技术介绍 项目设计及应用说明 项目背景及需求分析 项目团队 实训室方案实训室方案

需求分析 项目背景及需求分析 学校实训教育面临的问题 ?

传统实训项目存在的问题 教育培训需要投入大量实体数控机床设备给学员进行实训，培训 费用高，投资大；学员实际操作容易出现失误，导致机器磨损， 产生大量的维护维修费用，造成经济损失。 传统实训大多为 “ 一对一 ” 的教学模式，大大增加了培训 投资，且无法同时进行多人培训，降低了培训效率。 在一些设备原理教育上，分解演示困难低 直观性差，特别是大型部件、设备 技术、设备革新周期 长，无法紧跟社会发展需求 问题？

虚拟现实在实验室中的应用 随着虚拟现实技术的成熟，全国各大院校开始认识到虚拟实验 室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作， 在实验教学方面也具有很高的应用，如利用率高、操作性强、 易维护等诸多优。. 近年来, 国内的许多高校都根据自身科研和教 学建立了符合自已教学规范的虚拟实验室。  虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用体现和重要 载体。

虚拟现实具备的特征 感知性 重要特征 成功的模拟环境应该 达到使用户难以分辨 真假的程度。 虚拟系统中物体依据 物理定律动作的程度。 理想的虚拟实验室应 该具有人所具有的感 知功能。 沉浸感 交互性 真实性 用户对模拟系统中物 体可操作程度和从环 境得到反馈的自然程 度（包括实时性）。

虚拟现实价值体现 建立逼真的三维互动模型，通过高清显示设备系统呈 现出来，给于学员身临其境的感觉，从而激发学员的 学习兴趣，提高学员的动手操作能力 系统支持多 人同时在现场学习，突 破了 传统教育限制， 既 节约了培训时间 ， 提高 培训 效率，又降低 对设备耗损 系统具有 可扩展性 ，可以 随时增加 数控机床 的虚 拟拓展模块，使 系统能紧 随 市场数控技 术最新发 展需 求

虚拟实训教学价值体现 兴趣和热情造就最好的学生在教 学中采用虚拟现实教学系统， 可极大地激发学生们的学 习热情并极大地提高学 生们的学习动力。 动力质量 一个完整的虚拟现实教学项目， 在教师的多角度演示讲解之中， 极有利于学生的正确理解、 快速掌握和长期记忆，教 学水平和教学质量自然 得益良多。 效率 虚拟现实展示，使 学生由单纯的文字记 忆变成视觉记忆和文字记 忆的结合，记忆保存程度高， 保存时间长；提高教学及学习 的效率。 发展 进一步更新教育观念， 树立现代职业教育理念， 充实了现代课程和教学改革 方向，使学校教育能时跟社会发 展步伐。

虚拟制造 虚拟设计 虚拟装配 模拟驾驶、训练、演示、教学 虚拟医学工程（虚拟手术 / 解剖 / 医学分析） 虚拟实训教学价值体现

方案设计分析 建设目标 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用 关键，而要建立一个完整的虚拟现实实验室，首先要做 的是要有一套完整、可行的虚拟现实实验室的解决方案。 以专业教育实训目标为准则，结合先进的虚拟 现实技术建设一套虚拟现实展示手段 根据目前学校教学发展需求，本期建设目标是 ：

应具有的功能 1 、满足教学要求，突出技能培养。 2 、实训基地要成为产、学结合的平台。 注：应与共享资源的企业共同努力，建立市场导向、共同建设、 校企联动的运行机制，进一步实现生产育人 1) 承担学院的实习实训任务，突出实践技能与创新能力培养，体现为 服务教学的宗旨 ;(2) 通过三维立体建模营造生产环境，培养学生工程 应用能力 ;(3) 体现素质教育，体现人文关怀 ;(4) 承担课程设计任务 ;(5) 服务社会，接纳校外实习实训任务。 (1) 为教师创造学习的空间，为学院培养大批急需的 “ 双师型 ” 教 师 ;(2) 为学生课外科技创新活动提供场所 ;(3) 健全技能工种鉴定项 目 ;(4) 进入企业，实现生产。

虚拟现实实训室系统结构设计 具有沉浸感的虚拟现实三维立体显示系统 面向应用对象的虚拟现实应用开发平台 6 自由度虚拟现实交互系统中央集成应用控制系统 系统系统 结构结构 设计设计

虚拟现实实训室系统功能设计 系统功能系统功能 6 自由度实时交互功能 力反馈或触觉反馈功能 立体三维音效输出功能 沉浸式立体显示 二次开发功能

方案设计 虚拟现实三维立体显示系统 通过集成虚拟仿真系统平台，应用环幕、高清设备等展 示手段，逼真再现各种操作环境，丰富教学手段，成为 学校实训的发展趋势。

方案介绍 弧幕立体投影系统 1. 三通道环幕立体投影系统介绍： 三通道环幕立体投影系统，是指采用 3 台投影机，平行吊装方式组 合而成的大屏幕展示系统，三通道的环幕弧长 8 米，高 2.2 ，弧度为 120° 左右。显示的分辨率在 2560*768 左右。三通道环幕投影系统可以 用来播放视频、 PPT 、立体电影、虚拟仿真 VR 案例等，可用于教学、 演示、工作汇报等。 2. 三通道环幕对环境的要求： 多通道环幕要求房间的宽度不低于 8 米，长度不低于 10 米，高度不 低于 2.8 米。最佳面积为 100~150 平方米之间。 光线以暗为主，最好配有窗帘以及二种不同的灯光。 安装空调，用于改善室内温度，让设备在最适宜的温度之下工作，延 长使用寿命。

图例说明

设计图 环幕立体投影系统设计图

结构图 环幕立体投影系统结构图

技术介绍 DLP 投影机介绍 目前市场上出现的 DLP 投影机，多数都属于 单片机，这种单片 DLP 投影机主要适用在各种 便携式投影产品中，这种投影机的整个机身 一般小于 A4 纸张的面积，专为流动人员而设 计。这种单片 DLP 投影机虽然价格便宜，但 是并不适用于仿真系统环境，因为它的亮度 一般只有 1000 流明左右，而且亮度均匀性和色彩一致性方面都比较 差，一般只适用于演示、娱乐等。 三片 DLP 投影机，三片 DMD 芯片分别反射三原色中的一种颜色， 已经不需要再使用色轮来滤光了；使用三片 DMD 芯片制造的投影机 亮度最高可达到 12000ANSI 流明，它抛弃了传统意义上的会聚，可随 意变焦，调整十分便利；其分辨率也比较高，不经压缩分辨率可达到 1280×1024 。 DLP 最大的优势就是色彩还原性、亮度均匀性和对比度，这些指标 在多通道环幕的软边无缝拼接中非常关键，直接影响到系统的最终效 果和画质稳定性。 DLP 投影也是业内公认的多通道拼接投影机的最佳 选择。

技术介绍 可视化编程虚拟现实开发平台 以创新的可视化模式让用户轻松建构 互动体验，内建超过 700 种的行为模 块，从初期产品原型设计、虚拟环境 模拟发展到 3D 互动操作，轻松建构 出身临其境栩栩如生的完美体验。

技术介绍 虚拟现实交互系统 数据 手套 力或 触觉 反馈 系统 操纵 杆 位置 跟踪 器 虚拟现实交互应用中通常 会借助于一些面向特定应用的 特殊虚拟外设，它们主要是虚 拟交互系统

方案典型应用领域 虚拟制造 虚拟设计 虚拟装配 模拟驾驶、训练、 演示、教学、培训 等 军事模拟、指挥、 虚拟战场、电子对 抗 地形地貌、地理信息系 统（ GIS ）建筑视景与城 市规划、矿产、石油 航空航天、科学可视化 生物工程（基因 / 遗传 / 分 子结构研究） 虚拟医学工程（虚拟手 术 / 解剖 / 医学分析 )