非織造技術三維虛擬實驗教學系統(tǒng)建設簡介
適用專業(yè)：服裝設計與工程、非織造材料與工程、紡織工程等相關專業(yè)。
非織造技術是非織造材料與工程教育等相關專業(yè)的一門主干基礎課，其理論性和實踐性都很強，它的實驗教學是非織造技術課程教學中的一個重要實踐環(huán)節(jié)。目前，現(xiàn)實中的非織造技術實驗存在以下局限性：
1、硬件依存性較強，只能在特定實驗室中進行；
2、需要數(shù)量較大的儀器設備，才能滿足學生人手一套設備獨立進行實驗的需求；
3、部分實驗的操作過程比較繁瑣，導致學生在實物實驗中操作不順暢，缺少時間去主動思考。
隨著招生規(guī)模的逐年擴大，教學改革的不斷深入，非織造技術實驗的教學任務越來越重，儀器設備臺套數(shù)和實驗教師數(shù)量相對不足等問題愈加突出。為了以最少的經(jīng)費投入解決以上問題，并進一步激發(fā)學生的學習興趣、增強實驗效果、提高實驗教學質(zhì)量，我們開發(fā)了非織造技術三維虛擬實驗教學系統(tǒng)建設軟件。
該軟件可在網(wǎng)上開展的虛擬實驗，軟件模擬實驗中用到的器材和設備，提供與真實實驗相似的實驗環(huán)境，提供網(wǎng)上實驗教學過程管理功能，包括：典型實驗庫的維護、實驗安排、提交實驗報告、實驗批改、成績統(tǒng)計、實驗答疑等功能模塊?？蓾M足高等學校和各類培訓機構(gòu)實驗教學環(huán)節(jié)的需要，尤其適用于遠程教學。
使用現(xiàn)有器材模型，系統(tǒng)可開展如下6個常用實驗的訓練：
1、非織造熔噴機拆裝虛擬實驗
2、開松機拆裝虛擬實驗
3、氣流成網(wǎng)機拆裝虛擬實驗
4、針刺機虛擬實驗
5、氣流成網(wǎng)機虛擬實驗
6、基于非織工藝的復合材料生產(chǎn)復合裝備虛擬實驗
非織造熔噴機拆裝虛擬實驗
軟件可全方位觀看非織造熔噴機，并可對非織造熔噴機進行拆解。
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圖1 場景漫游
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圖2 設備認知
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圖3 設備拆解
開松機拆裝虛擬實驗
通過對紡織設備的虛擬拆裝，使學生直觀詳細地觀察紡織設備的結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)特點，幫助學生理解紡織設備的工作原理。
軟件采用三維建模模擬真實實驗中用到的器材和設備，提供與真實實驗相似的實驗環(huán)境；
軟件具備良好交互性，用戶可以自由選擇調(diào)用哪些器材進行實驗，靈活互動；
軟件支持用戶從任意視角、任意距離觀察實驗設備和實驗現(xiàn)象；
軟件中加入拆裝工具箱（扳手、螺絲刀等），在拆裝過程中選擇相應工具，只有選擇正確后才能進行拆裝操作。
該模塊中，用戶選擇正確的工具進行互動拆裝操作，如果拆裝順序有誤，軟件會自動進行提示，并阻止不正確的結(jié)果發(fā)生。
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圖4 開松機整體外觀
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圖5 開松機拆裝過程
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圖6 測量兩皮帶輪中心距
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圖7 開松機拆卸完成
氣流成網(wǎng)機拆裝虛擬實驗
通過對紡織設備的虛擬拆裝，使學生直觀詳細地觀察紡織設備的結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)特點，幫助學生理解紡織設備的工作原理。
軟件采用三維建模模擬真實實驗中用到的器材和設備，提供與真實實驗相似的實驗環(huán)境；
軟件具備良好交互性，用戶可以自由選擇調(diào)用哪些器材進行實驗，靈活互動；
軟件支持用戶從任意視角、任意距離觀察實驗設備和實驗現(xiàn)象；
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圖8氣流成網(wǎng)設備機拆解
針刺機虛擬實驗
針刺機實驗中，軟件支持用戶操作針刺機進行相關操作，并支持用戶認知針刺機的結(jié)構(gòu)：送布機構(gòu)-針板-卷取機構(gòu)。
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圖9 針刺機實驗
氣流成網(wǎng)機虛擬實驗
氣流成網(wǎng)機實驗中，軟件展現(xiàn)氣流成網(wǎng)機內(nèi)部原棉的工作狀態(tài)、氣流的狀態(tài)等，使學生掌握氣流成網(wǎng)機的工作原理。
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圖10氣流成網(wǎng)機實驗
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圖11 原棉的工作狀態(tài)
軟件支持計算在不同的錫林表面線速度下，β與氣流成網(wǎng)速度的關系，使學生掌握創(chuàng)新設計中因變量設計的思路。
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圖12 氣流成網(wǎng)機關系曲線
基于非織工藝的復合材料生產(chǎn)復合裝備虛擬實驗
實驗模擬非織工藝的復合材料生產(chǎn)復合裝備實際生產(chǎn)添加原料-合模-加壓-固化-分模-取件-完成的生產(chǎn)流程流程
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圖13添加原料
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圖14 合模
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圖15 加壓
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圖16 固化
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圖17 分模
圖18 取件
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圖19 完成