虚拟现实技术在数控技术的应用

陕西科技大学镐京学院杨晓妍科学技术的发展，为教育行业的发展带来了一定的推动力，教学理念和教学方式也在随着变化，不断进行优化升级，完善教学体系和教学结构。与多媒体技术相同，虚拟现实技术也在加大和教育行业的融合力度，推动教育方式和教育理念的优化升级，提高教学质量。虚拟现实技术的出现为人机交互场景的实现创造了优良的条件，同样也能够解决实际操作过程中出现的难题和问题，为工程大规模数据的监测和操控提供了便利。目前该技术广泛运用于航空航天、军事培训、教育教学等领域，突破了时间、地点的束缚，依靠计算机操控仪器设备，模拟工作环境和工作状态，推动数控技术教育教学体系和结构的发展和完善。

虚拟现实技术的特征

1.沉浸性使用者能够通过虚拟现实系统营造的虚拟环境增强自身的现实体验感，通过以自身为主角的方式获得沉浸感受。虚拟现实技术是依靠计算机技术，结合人类实际的生理心理方面状况，构建与现实生活相统一的虚拟环境。使用者通过互联网技术仪器设备的连接，使自己置身于创设的虚拟场景中，根据自身的需要和实际喜好选择交互对象，进行模拟实践，获取与实际社会相同的体验感，增加用户的实际经验。2.交互性交互性主要是指用户在虚拟现实系统创设的模拟环境中，对于物体对象的操作程度以及反馈程度的概述。在虚拟现实系统创设的模拟环境中，用户与物体对象的互动交流与现实环境十分相同，与物体对象交互的手段除了计算机的相关软件设备，同样还可以运用特殊的传感设备完成二者的互动交流。3.多感知性虚拟现实系统中为了实现和对象的互动交流，在选择传统的视觉、听觉的感知系统基础上，同样也增加了触觉、力觉等方面的感知系统，一些仪器设备甚至能通过味觉获取经验感受的相互传递。另外，虚拟现实系统中也配备了能够收获相应感知系统的仪器设备，为使用者提供和实际社会相同的体验感。4.构想性构想性主要是指虚拟现实系统中能够根据个人的喜好以及认知范围，构建独特的虚拟空间，不仅能够对人们日常生活的场景进行复刻，同样也能够根据用户的个人需求创造出非自然现象存在的主观场景。这也就意味着，通过虚拟现实空间不仅能够将现实生活融入到虚拟场景内，同样也能够运用虚拟场景将不存在的空间变为客观情景。

虚拟现实系统在教学中应用的意义

1.打破时间和空间的限制，开创全新的学习环境在虚拟现实系统中，操作者能够通过系统创造的虚拟环境进行仪器设备的操作，突破时间和地点的束缚，在操作的过程中能够获得相同的体验感。学生能够通过虚拟现实系统，加大对仪器设备的了解和掌握，通过观察和研究，学生能够进入到不同的虚拟环境中进行仪器的模拟操作和设备零件的制作，突破了空间的束缚。另外也能够通过虚拟现实系统弥补现实生活中操作的不足，对于一些需要长期观察才能得出结论的步骤环节，通过虚拟现实系统能够节省一定的时间，增加时间的灵活性，突破时间的限制。例如，某些现象形成的时间大约在百年左右，这时可以通过虚拟现实系统将现象更加直观生动地呈现给学生。除此之外，学生也能够运用该系统加强对于设备制造过程的理解和掌握，在系统操作的过程中提高自身的操作实力和操作水平，增强学生的实践体验感。因此，虚拟现实系统也能够为学生营造良好的学习环境和学习氛围，帮助学生建立良好的学习习惯，提高学生学习质量。2.对教学内容进行全方位、多角度的展示，丰富教学内容虚拟现实技术在教育领域的运用能够延伸和拓展教学资源和教学内容，除此之外，虚拟现实系统还能够突破空间的束缚，提高实践的课程比例，降低实践过程中的危险系数，学生通过虚拟现实技术能够对学习内容进行不断反复的练习和操作。另外，虚拟现实技术也能够将复杂抽象的学习内容转变为更加生动直观的形象呈现给学生，降低理解的难度，加深学生的直观印象，通过创设相关的虚拟场景，增加学生的实践机会和实践途径，提高学生的理解能力和操作能力，丰富教学内容，提高教学质量。3.营造了开放式的学习模式，改变了传统的课堂虚拟现实技术在教育中的应用能够有效地解决教科书带来的弊端。使用者能够根据自己喜好运用虚拟现实技术选择适合自己的学习内容进行学习，同样也能够在网络上选择合适的学习资源，突破空间的限制，营造开放式的学习环境和学习方式。充分尊重学生的主体地位，激发学生主动探索的热情和兴趣，锻炼学生的创新能力和创新思维。通过对知识的摸索和研究，激发学生学习的主动性，提高学习的质量和水平。4.能够实现虚拟的生产或者实验，节约了教育成本作为教育系统的重要内容，实践在整个学习过程中具有重要的地位，实践的过程必然需要相关的设备和材料。由于保证实验安全性的需要，许多实验设备和材料都是一次性的，这在一定程度上会给学校带来经济负担。运用虚拟现实技术模拟实验，不但能够减少对于材料资源的浪费，同样能够减轻在实验器材等方面的投入，降低实验的风险，保证实验的安全。除此之外，运用虚拟现实系统能够解决实验器材资源不足的情况，减少在实验过程中给仪器设备带来的损耗，大大降低了教育成本。

虚拟现实技术在数控技术教学中的应用

1.在立体展示数控教学仪器设备、产品加工中的应用在以往的教学环境中，对于相关数控教学仪器设备的熟悉和掌握，学生只能通过视力观察或者课本查阅来获得相关信息，在这种情况下，实现现场教学不但要消耗相应的资金成本，同样也不利于激发学生的想象力和创造力，阻碍教学质量的提高。要想解决上述弊端，可以选择运用虚拟现实技术来将数控教学仪器设备进行立体展示，加深学生的直观印象。比如，在建模的过程中运用ProE，将各种仪器设备转变成三维立体形象，将其存放在特定的虚拟环境中。无论是谁都能通过观察虚拟环境中的虚拟仪器，获取到所需资料，能够在一定程度上推动教学质量和教学水平的提升。通过在产品加工中的应用，展现虚拟现实技术的特点和优势，推动数控技术教学和虚拟现实技术的有机结合。2.软件仿真应用于数控理论教学理论知识的掌握直接关系到数控深入学习的质量。与其他学科相比，数控的技术性和逻辑性较强，要想提高学生对于数控理论学习的了解和掌握程度，可以将软件仿真技术融入到教学活动中。作为重要的教学方式和教学资源，软件仿真在教学的过程中能够为学生提供图文并茂的学习内容，激发学生学习的热情和兴趣，吸引学生的注意力，为教学质量的提高创造优良的条件。积极推动虚拟技术与互联网进行有效结合，将复杂抽象的数控理论知识转变为生动具体的图文形象呈现给学生。虚拟现实技术的应用突破了时间和空间的束缚，为学生营造了良好的学习环境和学习氛围，有利于帮助学生养成良好的学习习惯，学生的主体地位得到充分尊重，增强了参与者和虚拟环境的沟通和配合，提高了学生通过周围环境获取信息的能力和水平。与传统数控理论教学模式相比，软件仿真技术的自主性能较强，学生和虚拟环境二者能够相互补充、相互进步，延伸和拓展学生的知识储备和知识体系，提高了学生的观察能力和信息获取能力，完善学生的科学素养，满足学生学习和成长的实际需要。例如，学生在学习G代码编程的相关内容时，在教师讲解的过程中，学生就能够依靠软件仿真来进行同步编程，在基础编程完成之后利用相关软件进行及时的验证，获取到相关的运行数据和运行体系，根据自身需要及时修改系统的参数。通过这种方式，不但提高了学生学习的自主性，同样也加深了学生对所学知识的直观印象。对于刚接触数控理论学习的学生来讲，对相关的仪器设备充满了好奇，但是又不知晓仪器操纵的方法和手段。教师在对相关内容进行讲解的过程中并不能够让学生完全掌握相关的理论知识，满足不了学生的需求，长此以往，不利于激发学生的学习和兴趣，阻碍了学习效果的提高。在教学的过程中运用仿真软件能够有效解决上述问题，在对相关步骤进行讲解的过程中，学生也能够运用仿真软件与教师讲解进行同步，提高学生的操作水平，推动教学质量和教学水平的提升。3.在数控加工与编程等实践课程中的应用由于数控机床资源不足，学生在学习的过程中并不能够实现人手一台机床。将仿真技术运用到数控学习中可以有效解决上述学习中的问题，不但能够提高学生对于机床的了解和掌握，同样也能够让学生在模拟操作的过程中提高自身的实践技能。学生通过仿真软件进行学习和操作，不但能够减少资源和成本的投入，同样也能提高学习的趣味性，为学生营造良好的环境和氛围。技术的熟练和掌握需要学生通过多次的训练来获取，在传统模式下的教学活动中，学生在练习的过程中必然会给机床设备带来相应的损耗，利用软件可以根据学生实际情况进行协调和调整，在提高学生操作技能的同时，有效解决了上述问题。例如，学生在刚接触机床操作时，由于对相关的仪器设备的了解并不通透，在操作的过程中时常会发生问题和事故，必然会给仪器设备带来相关的损耗和破坏。另外，在加工过程中也会造成材料的消耗，学生在操作的过程中经常使用铝料的高速钢刀作为操作设备，市面上高速钢刀的价格根据材料的不同存在着差异。学生在掌握技能的过程中必然会对钢刀带来一定的损耗和破坏，在一定程度上也会造成资源的消耗。为了节约学校成本，许多高校的数控实践课程比例并不协调。运用虚拟仿真技术就能够有效解决这一难题，但这并不意味着虚拟仿真技术就要完全取代学生的动手实践操作，而是通过二者的有机结合，产生共同推力。学生在借助虚拟仿真技术的过程中提高自身的操作实力，加深对所学知识的直观印象，弥补了传统教学方式的不足，充分发挥二者的有效作用。4.在虚拟仿真教学与实际生产加工中的应用数控仿真技术能够应用在数控机床模型方式的操作过程中，这种体系下该教学系统能够单独运行。在这个过程中能够依靠计算机设备，通过仿真面板对机床操控进行模拟运转，相关的零件制作的过程和步骤也能够通过三维的形象如实的展现。除此之外，该教学体系也能够运用在数控机床的工作方式中，依靠互联网技术将操作系统与实际的机床设备进行连接，借助计算机技术将零件的制作过程模拟展现出来，操作者再通过仿真面板进行零件制作的控制。因此，数控仿真教学系统拥有详细的数据和图形支撑，操作者在运用的过程中能够在虚拟的环境中如实完成机床操作，提高观察的便利性，减少操作误差，实现与Nc程序的有机结合，推动UG、ProE等软件技术的发展。5.利用虚拟现实技术实现的数控加工仿真教学系统随着虚拟现实技术和计算机的有效结合，产生了在操作的过程中能够根据实际需要来模拟加工的环境以及状态的计算机加工仿真体系。这主要是依靠某一特定系统，结合计算机的相关技术，通过操作者的线上操作，实现零件由设计到制作整个过程的演示画面。在进行仿真机床操作的过程中，必然会经历毛坯定义、压板安装、刀具安装、手动操作机床等过程和环节。虚拟数控加工仿真体系和教学系统能够完全复制零件制作和机床操作的全过程，提高监督和管理的便捷性，减少误差的出现，通过提供与实际工作状态相同的操作面板，实现仪器的操作调整和监控。学习者在虚拟数控加工仿真系统构建的虚拟环境中，即便不到现场也能够获得相同的操作体验感，不用担心仪器设备的损耗和破坏，进行反复多次的练习操作技能和操作方法，这其中就包括补偿量的标准、操作要求、程序编辑和修改等相关内容。另外，由于损耗的成本较低，能够有效解决学习过程中机床资源不足的问题，增加学生的实践机会和实践途径，为数控技术教学的发展奠定良好的基础。

结语

综上所述，随着经济的发展和社会的进步，虚拟现实技术已得到广泛关注，将其与数控教学进行有效结合，构建虚拟的教学环境和操作仪器，突破时间和地点的束缚，学生能够更加直观生动地操作仪器设备，避免设备损耗带来的学习阻碍，提高学生的学习质量和学习成果。同样随着互联网技术的发展，将虚拟现实系统与数控技术教学实践进行有效结合，在提高我国数控技术教学质量和水平方面发挥着重要的作用，能够提高人才的质量和水平，推动我国数控技术教学事业的发展。与此同时，二者的有机结合也能够推动二者优化升级，“取其精华、去其糟粕”，产生教育合力，为学生实践技能的提高创造优良的条件。

作者：杨晓妍 单位：陕西科技大学镐京学院