网络虚拟实验仪器模型的研究与应用

论文摘要

实验是科学研究和高等教育中不可缺少的环节,构建网络虚拟实验室可以大大提高实验效率,克服传统实验室的缺陷。而网络虚拟实验仪器模型的研究对构建网络虚拟实验室至关重要。本文主要对虚拟电学仪器模型进行研究,采用虚拟现实的方法实现仪器模型的设计。文章通过对各种虚拟现实技术的比较,最终选择基于3ds max和Virtools技术的虚拟仪器模型开发方法,并运用该技术对电学实验中的常用器件进行研究。实践证明,采用该技术开发的虚拟仪器具有真实感强、交互性强、简单易实现等特点。文中详细描述了3ds max和Virtools的优势,并用其实现了电学实验中常用元器件的设计,同时分别以虚拟万用表和虚拟电阻箱为例详细叙述了运用3ds max开发虚拟仪器模型和运用Virtools实现虚拟仪器交互的全过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究目的及意义
• 1.3 国内外虚拟仪器研究现状
• 1.4 课题研究内容
• 1.5 论文结构
• 第二章 网上虚拟实验室总体结构
• 2.1 虚拟实验室基本概念
• 2.2 网上虚拟实验室设计原则
• 2.3 虚拟实验室功能分析
• 2.4 虚拟实验室体系结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 虚拟仪器系统关键技术
• 3.1 虚拟现实技术
• 3.1.1 虚拟现实概述
• 3.1.2 虚拟现实的基本特征
• 3.1.3 虚拟现实技术的应用
• 3.2 常用3D 开发工具比较
• 3.2.1 Java3D
• 3.2.2 VRML
• 3.2.3 OpenGL
• 3.2.4 Cult3D
• 3.2.5 小结
• 3.3 3ds max 概述
• 3.3.1 三维建模技术
• 3.3.2 3ds max 简介
• 3.3.3 3ds max 建模的优势
• 3.4 Virtools 概述
• 3.4.1 Virtools 简介
• 3.4.2 Virtools 的基本结构
• 3.4.3 Virtools 的优势
• 3.5 本章小结
• 第四章 虚拟仪器系统的设计
• 4.1 虚拟仪器模型设计
• 4.1.1 仪器的分类
• 4.1.2 虚拟仪器的建模原则
• 4.1.3 虚拟仪器模型的设计
• 4.2 面向对象的虚拟仪器建模
• 4.2.1 面向对象分析设计方法概述
• 4.2.2 UML 建模机制
• 4.2.3 面向对象的虚拟仪器建模要求
• 4.2.4 面向对象的虚拟仪器建模方法
• 4.3 虚拟仪器系统的总体设计
• 4.3.1 虚拟仪器系统的功能需求
• 4.3.2 系统的静态模型
• 4.3.3 虚拟仪器的操作流程
• 4.3.4 虚拟仪器系统的设计思想
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于3D 和Virtools 技术的虚拟仪器实现
• 5.1 虚拟仪器3D 模型的构建
• 5.1.1 3ds max 9 功能界面
• 5.1.2 在3ds max 中建立仪器3D 模型
• 5.1.3 3ds max 模型导入到Virtools 中
• 5.2 Virtools 交互设计中的基本概念
• 5.2.1 Virtools 行为模块介绍
• 5.2.2 Array 数据列表
• 5.2.3 Schematic（脚本流程编辑区）
• 5.2.4 Level Manager（层级管理器）
• 5.3 虚拟仪器交互设计
• 5.4 虚拟仪器的发布
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献