非织造技术三维虚拟实验教学系统建设简介

适用专业:服装设计与工程、非织造材料与工程、纺织工程等相关专业。

非织造技术是非织造材料与工程教育等相关专业的一门主干基础课,其理论性和实践性都很强,它的实验教学是非织造技术课程教学中的一个重要实践环节。目前,现实中的非织造技术实验存在以下局限性:

1、硬件依存性较强,只能在特定实验室中进行;

2、需要数量较大的仪器设备,才能满足学生人手一套设备独立进行实验的需求;

3、部分实验的操作过程比较繁琐,导致学生在实物实验中操作不顺畅,缺少时间去主动思考。

随着招生规模的逐年扩大,教学改革的不断深入,非织造技术实验的教学任务越来越重,仪器设备台套数和实验教师数量相对不足等问题愈加突出。为了以最少的经费投入解决以上问题,并进一步激发学生的学习兴趣、增强实验效果、提高实验教学质量,我们开发了非织造技术三维虚拟实验教学系统建设软件。

该软件可在网上开展的虚拟实验,软件模拟实验中用到的器材和设备,提供与真实实验相似的实验环境,提供网上实验教学过程管理功能,包括:典型实验库的维护、实验安排、提交实验报告、实验批改、成绩统计、实验答疑等功能模块。可满足高等学校和各类培训机构实验教学环节的需要,尤其适用于远程教学。

使用现有器材模型,系统可开展如下6个常用实验的训练:

1、非织造熔喷机拆装虚拟实验

2、开松机拆装虚拟实验

3、气流成网机拆装虚拟实验

4、针刺机虚拟实验

5、气流成网机虚拟实验

6、基于非织工艺的复合材料生产复合装备虚拟实验

非织造熔喷机拆装虚拟实验

软件可全方位观看非织造熔喷机,并可对非织造熔喷机进行拆解。

图1  场景漫游

图2 设备认知

图3 设备拆解

开松机拆装虚拟实验

通过对纺织设备的虚拟拆装,使学生直观详细地观察纺织设备的结构组成、结构特点,帮助学生理解纺织设备的工作原理。

软件采用三维建模模拟真实实验中用到的器材和设备,提供与真实实验相似的实验环境;

软件具备良好交互性,用户可以自由选择调用哪些器材进行实验,灵活互动;

软件支持用户从任意视角、任意距离观察实验设备和实验现象;

软件中加入拆装工具箱(扳手、螺丝刀等),在拆装过程中选择相应工具,只有选择正确后才能进行拆装操作。

该模块中,用户选择正确的工具进行互动拆装操作,如果拆装顺序有误,软件会自动进行提示,并阻止不正确的结果发生。

图4 开松机整体外观

图5 开松机拆装过程

图6 测量两皮带轮中心距

图7 开松机拆卸完成

气流成网机拆装虚拟实验

通过对纺织设备的虚拟拆装,使学生直观详细地观察纺织设备的结构组成、结构特点,帮助学生理解纺织设备的工作原理。

软件采用三维建模模拟真实实验中用到的器材和设备,提供与真实实验相似的实验环境;

软件具备良好交互性,用户可以自由选择调用哪些器材进行实验,灵活互动;

软件支持用户从任意视角、任意距离观察实验设备和实验现象;

图8气流成网设备机拆解

针刺机虚拟实验

针刺机实验中,软件支持用户操作针刺机进行相关操作,并支持用户认知针刺机的结构:送布机构-针板-卷取机构。

图9 针刺机实验

气流成网机虚拟实验

气流成网机实验中,软件展现气流成网机内部原棉的工作状态、气流的状态等,使学生掌握气流成网机的工作原理。

图10气流成网机实验

图11 原棉的工作状态

软件支持计算在不同的锡林表面线速度下,β与气流成网速度的关系,使学生掌握创新设计中因变量设计的思路。 

图12 气流成网机关系曲线

基于非织工艺的复合材料生产复合装备虚拟实验

实验模拟非织工艺的复合材料生产复合装备实际生产添加原料-合模-加压-固化-分模-取件-完成的生产流程流程 

图13添加原料 

图14 合模

图15 加压 

图16 固化

图17 分模 

图18 取件

图19 完成