【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及智能制造，具體涉及一種基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、傳統(tǒng)的教學(xué)方式過于注重“灌輸”知識，學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力不足，且缺乏解決真實場景復(fù)雜工程問題的能力。并且實踐教學(xué)受場地、資源等多方面的影響，教學(xué)模式單一，資源匱乏，對于大型復(fù)雜且高危的專業(yè)實驗，由于時間、成本、設(shè)備和實驗人數(shù)及次數(shù)等方面的限制，難以滿足學(xué)生的能力培養(yǎng)需求。而現(xiàn)有的普通職高校智能制造實訓(xùn)平臺僅利用市面上的成熟軟硬件設(shè)備進行簡單集成，功能相對固化，教學(xué)利用效果有限，缺乏全要素實踐訓(xùn)練。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，通過該基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)可對智能制造人才進行多樣化針對性的高效培養(yǎng)，解決了傳統(tǒng)的教學(xué)模式單一，資源匱乏，對于大型復(fù)雜且高危的專業(yè)實驗，由于時間、成本、設(shè)備和實驗人數(shù)及次數(shù)等方面的限制，難以滿足學(xué)生的能力培養(yǎng)需求?，F(xiàn)有的普通職高校智能制造實訓(xùn)平臺僅利用市面上的成熟軟硬件設(shè)備進行簡單集成，功能相對固化，教學(xué)利用效果有限，缺乏全要素實踐訓(xùn)練的技術(shù)問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，包括：用戶管理單元、仿真教學(xué)單元、實訓(xùn)操作單元和考核單元；
4、所述用戶管理單元用于獲取用戶選定的角色和教學(xué)模式信息，并按照選擇的教學(xué)模式信息發(fā)送觸發(fā)信號至所述仿真教學(xué)單元、所述實訓(xùn)操作單元或所述考核單元，還用于存儲用戶的身份信息并對用戶登錄信息
5、仿真教學(xué)單元用于將教學(xué)模型和教學(xué)模型在各應(yīng)用場景的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行標記關(guān)聯(lián)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的業(yè)務(wù)執(zhí)行邏輯和接收的用戶交互指令執(zhí)行業(yè)務(wù)，并將執(zhí)行結(jié)果進行可視化顯示，還用于進行ar互動教學(xué)；
6、實訓(xùn)操作單元用于對不同類型的制造系統(tǒng)生產(chǎn)線進行柔性化組建，以及根據(jù)用戶的交互數(shù)據(jù)對生產(chǎn)線模型進行實訓(xùn)仿真，并展示仿真控制效果，還用于對不同的實訓(xùn)項目進行存儲更新管理；
7、考核單元用于根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的考核項目信息形成考核題組，根據(jù)學(xué)員對考核題組的反饋信息進行操作判斷和分數(shù)統(tǒng)計，根據(jù)打分結(jié)果評估學(xué)員的學(xué)習(xí)熟練程度。
8、進一步地，仿真教學(xué)單元包括數(shù)據(jù)庫模塊、模型調(diào)用模塊、場景關(guān)聯(lián)模塊和數(shù)據(jù)融合處理模塊；數(shù)據(jù)庫模塊包括3d元件模型數(shù)據(jù)庫和標簽數(shù)據(jù)庫，3d元件模型數(shù)據(jù)庫用于存儲智能制造的3d教學(xué)模型數(shù)據(jù)，標簽數(shù)據(jù)庫用于存儲模型相關(guān)的釋義描述標簽信息；模型調(diào)用模塊與數(shù)據(jù)庫模塊相連接，模型調(diào)用模塊用于導(dǎo)入教學(xué)項目對應(yīng)的多個模型和標簽數(shù)據(jù)，并按照預(yù)設(shè)的標識對各模型進行標記，并將標記后的模型發(fā)送至數(shù)據(jù)融合處理模塊；場景關(guān)聯(lián)模塊與模型調(diào)用模塊相連接，場景關(guān)聯(lián)模塊用于獲取各模型在若干個智能制造應(yīng)用場景下所有的模型狀態(tài)，并導(dǎo)入各應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)對應(yīng)的模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息，并將模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息進行關(guān)聯(lián)，將應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息按照預(yù)設(shè)的標識進行標記，并將標記后的若干個智能制造應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息發(fā)送至數(shù)據(jù)融合處理模塊；數(shù)據(jù)融合處理模塊用于接收模型調(diào)用模塊發(fā)送的模型和場景關(guān)聯(lián)模塊發(fā)送的若干個智能制造應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息，并將模型和各應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息按照預(yù)設(shè)格式進行分組封裝和存儲。
9、更進一步地，仿真教學(xué)單元還包括用戶交互模塊、業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊和可視化顯示模塊；用戶交互模塊用于接收用戶交互指令信息，并將用戶交互指令信息發(fā)送至業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊；業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊與用戶交互模塊相連接，業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊用于根據(jù)用戶交互指令信息調(diào)用對應(yīng)的業(yè)務(wù)執(zhí)行邏輯，并根據(jù)業(yè)務(wù)執(zhí)行邏輯調(diào)用數(shù)據(jù)執(zhí)行業(yè)務(wù)；可視化顯示模塊與業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊相連接，可視化執(zhí)行模塊用于獲取業(yè)務(wù)執(zhí)行結(jié)果，并將執(zhí)行結(jié)果進行可視化顯示。
10、更進一步地，仿真教學(xué)單元還包括ar轉(zhuǎn)換模塊，ar轉(zhuǎn)換模塊用于將模型轉(zhuǎn)換和執(zhí)行結(jié)果轉(zhuǎn)換為ar格式，用戶通過ar交互設(shè)備可進行ar數(shù)據(jù)交互。
11、進一步地，實訓(xùn)操作單元包括實訓(xùn)項目管理模塊、交互仿真模塊和實訓(xùn)模式選擇模塊；實訓(xùn)項目管理模塊用于對多個實訓(xùn)項目數(shù)據(jù)進行存儲和更新管理；
12、交互仿真模塊包括模型存儲模塊、交互數(shù)據(jù)接收模塊、模型驅(qū)動模塊和關(guān)聯(lián)顯示模塊，模型存儲模塊用于根據(jù)預(yù)設(shè)的標識對設(shè)備三維模型進行標記，并按照標記存儲智能制造實訓(xùn)項目中對應(yīng)生產(chǎn)線上的設(shè)備三維模型，交互數(shù)據(jù)接收模塊用于通過圖形用戶界面獲取用戶的操作指令，并對用戶的操作指令進行分析，根據(jù)預(yù)設(shè)的執(zhí)行控制邏輯生成模型驅(qū)動參數(shù)，模型驅(qū)動模塊與交互數(shù)據(jù)接收模塊相連接，模型驅(qū)動模塊用于根據(jù)用戶選擇的實訓(xùn)項目編號獲取對應(yīng)的生產(chǎn)線模型數(shù)據(jù)，并根據(jù)模型驅(qū)動參數(shù)驅(qū)動對應(yīng)的生產(chǎn)線模型執(zhí)行模擬生產(chǎn)任務(wù)，關(guān)聯(lián)顯示模塊與交互數(shù)據(jù)接收模塊和模型驅(qū)動模塊相連接，關(guān)聯(lián)顯示模塊用于將被控設(shè)備對象的控制效果、交互指示文字數(shù)據(jù)與被控設(shè)備對象的物理模型在顯示界面進行關(guān)聯(lián)顯示；實訓(xùn)模式選擇模塊用于獲取用戶選擇的實訓(xùn)控制模式信息，并發(fā)送至交互數(shù)據(jù)接收模塊，實訓(xùn)控制模式包括自動模式、半自動模塊和全自動模式。
13、更進一步地，實訓(xùn)項目管理模塊包括柔性化組建模塊、編碼存儲模塊和開放管理模塊；柔性化組建模塊用于根據(jù)教學(xué)需求對各種設(shè)備資源進行重組布局，并對工藝和物流流程進行重組，構(gòu)建不同類型的制造系統(tǒng)生產(chǎn)線及分配制造系統(tǒng)生產(chǎn)線上的虛擬控制節(jié)點，虛擬控制節(jié)點具有模擬物理控制站執(zhí)行控制程序的功能，制造系統(tǒng)生產(chǎn)線包括智能產(chǎn)線模塊和輸送模塊，智能產(chǎn)線模塊的各產(chǎn)線工作站通過輸送模塊連接；編碼存儲模塊與柔性化組建模塊相連接，編碼存儲模塊用于對柔性化組建的制造生產(chǎn)線實訓(xùn)數(shù)據(jù)進行編碼存儲，并對按照編碼對存儲的數(shù)據(jù)進行更新管理；開放管理模塊用于根據(jù)實操請求信息建立交互仿真模塊與所選擇的虛擬仿真項目之間的對接服務(wù)。
14、進一步地，考核單元包括考核管理模塊、自動判斷模塊、統(tǒng)計評估模塊；考核管理模塊包括身份管理模塊、操作考核模塊和在線考核模塊，身份管理模塊用于對訪問教師的身份進行驗證，并根據(jù)管理員指令可對教師資料和密碼進行修改或者添加教師角色，還用于增加或編輯試題和答案，并查看用戶成績，操作考核模塊用于根據(jù)教師輸入的考核參數(shù)編輯篩選實訓(xùn)項目設(shè)置的虛擬控制節(jié)點，并基于編輯篩選虛擬控制節(jié)點后的實訓(xùn)項目得到操作考核題組，并將操作考核題組在圖形用戶界面進行顯示，在線考核模塊用于根據(jù)教師上傳的知識點考核題目得到知識點考核題組，并將知識點考核題組在圖形用戶界面進行顯示；自動判斷模塊包括數(shù)據(jù)接收模塊和邏輯判斷模塊，數(shù)據(jù)接收模塊用于接收用戶的交互操作數(shù)據(jù)，邏輯判斷模塊與數(shù)據(jù)接收模塊相連接，邏輯判斷模塊用于根據(jù)用戶對各個操作對象的操作動作、前后順序和輸入?yún)?shù)識別用戶各操作所對應(yīng)的具體步驟，判斷并記錄各步驟所對應(yīng)的操作內(nèi)容與先后順序是否有誤，還用于將用戶輸入的選項或者判斷數(shù)據(jù)與本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于AR的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：用戶管理單元、仿真教學(xué)單元、實訓(xùn)操作單元和考核單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AR的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真教學(xué)單元包括數(shù)據(jù)庫模塊、模型調(diào)用模塊、場景關(guān)聯(lián)模塊和數(shù)據(jù)融合處理模塊；所述數(shù)據(jù)庫模塊包括3D元件模型數(shù)據(jù)庫和標簽數(shù)據(jù)庫，所述3D元件模型數(shù)據(jù)庫用于存儲智能制造的3D教學(xué)模型數(shù)據(jù)，所述標簽數(shù)據(jù)庫用于存儲模型相關(guān)的釋義描述標簽信息；所述模型調(diào)用模塊與所述數(shù)據(jù)庫模塊相連接，所述模型調(diào)用模塊用于導(dǎo)入教學(xué)項目對應(yīng)的多個模型和標簽數(shù)據(jù)，并按照預(yù)設(shè)的標識對各模型進行標記，并將標記后的模型發(fā)送至所述數(shù)據(jù)融合處理模塊；所述場景關(guān)聯(lián)模塊與所述模型調(diào)用模塊相連接，所述場景關(guān)聯(lián)模塊用于獲取所述各模型在若干個智能制造應(yīng)用場景下所有的模型狀態(tài)，并導(dǎo)入各應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)對應(yīng)的模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息，并將所述模型狀態(tài)、所述模型數(shù)據(jù)和所述模型相關(guān)的釋義描述標簽信息進行關(guān)聯(lián)，將應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息按照預(yù)設(shè)的標識進行標記，并將標記后的若干個智能制
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于AR的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真教學(xué)單元還包括用戶交互模塊、業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊和可視化顯示模塊；所述用戶交互模塊用于接收用戶交互指令信息，并將所述用戶交互指令信息發(fā)送至所述業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊；所述業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊與所述用戶交互模塊相連接，所述業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊用于根據(jù)用戶交互指令信息調(diào)用對應(yīng)的業(yè)務(wù)執(zhí)行邏輯，并根據(jù)所述業(yè)務(wù)執(zhí)行邏輯調(diào)用數(shù)據(jù)執(zhí)行業(yè)務(wù)；所述可視化顯示模塊與所述業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊相連接，所述可視化執(zhí)行模塊用于獲取業(yè)務(wù)執(zhí)行結(jié)果，并將執(zhí)行結(jié)果進行可視化顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于AR的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真教學(xué)單元還包括AR轉(zhuǎn)換模塊，所述AR轉(zhuǎn)換模塊用于將模型轉(zhuǎn)換和執(zhí)行結(jié)果轉(zhuǎn)換為AR格式，用戶通過AR交互設(shè)備可進行AR數(shù)據(jù)交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AR的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述實訓(xùn)操作單元包括實訓(xùn)項目管理模塊、交互仿真模塊和實訓(xùn)模式選擇模塊；所述實訓(xùn)項目管理模塊用于對多個實訓(xùn)項目數(shù)據(jù)進行存儲和更新管理；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于AR的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述實訓(xùn)項目管理模塊包括柔性化組建模塊、編碼存儲模塊和開放管理模塊；所述柔性化組建模塊用于根據(jù)教學(xué)需求對各種設(shè)備資源進行重組布局，并對工藝和物流流程進行重組，構(gòu)建不同類型的制造系統(tǒng)生產(chǎn)線及分配制造系統(tǒng)生產(chǎn)線上的虛擬控制節(jié)點，所述虛擬控制節(jié)點具有模擬物理控制站執(zhí)行控制程序的功能，制造系統(tǒng)生產(chǎn)線包括智能產(chǎn)線模塊和輸送模塊，所述智能產(chǎn)線模塊的各產(chǎn)線工作站通過輸送模塊連接；所述編碼存儲模塊與所述柔性化組建模塊相連接，所述編碼存儲模塊用于對柔性化組建的制造生產(chǎn)線實訓(xùn)數(shù)據(jù)進行編碼存儲，并對按照編碼對存儲的數(shù)據(jù)進行更新管理；所述開放管理模塊用于根據(jù)實操請求信息建立所述交互仿真模塊與所選擇的虛擬仿真項目之間的對接服務(wù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于AR的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述考核單元包括考核管理模塊、自動判斷模塊和統(tǒng)計評估模塊；所述考核管理模塊包括身份管理模塊、操作考核模塊和在線考核模塊，所述身份管理模塊用于對訪問教師的身份進行驗證，并根據(jù)管理員指令可對教師資料和密碼進行修改或者添加教師角色，還用于增加或編輯試題和答案，并查看用戶成績，所述操作考核模塊用于根據(jù)教師輸入的考核參數(shù)編輯篩選實訓(xùn)項目設(shè)置的虛擬控制節(jié)點，并基于編輯篩選虛擬控制節(jié)點后的實訓(xùn)項目得到操作考核題組，并將操作考核題組在圖形用戶界面進行顯示，所述在線考核模塊用于根據(jù)教師上傳的知識點考核題目得到知識點考核題組，并將知識點考核題組在圖形用戶界面進行顯示；所述自動判斷模塊包括數(shù)據(jù)接收模塊和邏輯判斷模塊，所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收用戶的交互操作數(shù)據(jù)，所述邏輯判斷模塊與所述數(shù)據(jù)接收模塊相連接，所述邏輯判斷模塊用于根據(jù)用戶對各個操作對象的操作動作、前后順序和輸入?yún)?shù)識別用戶各操作所對應(yīng)的具體步驟，判斷并記錄各步驟所對應(yīng)的操作內(nèi)容與先后順序是否有誤，還用于將用戶輸入的選項或者判斷數(shù)據(jù)與題庫中的標準參數(shù)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：用戶管理單元、仿真教學(xué)單元、實訓(xùn)操作單元和考核單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真教學(xué)單元包括數(shù)據(jù)庫模塊、模型調(diào)用模塊、場景關(guān)聯(lián)模塊和數(shù)據(jù)融合處理模塊；所述數(shù)據(jù)庫模塊包括3d元件模型數(shù)據(jù)庫和標簽數(shù)據(jù)庫，所述3d元件模型數(shù)據(jù)庫用于存儲智能制造的3d教學(xué)模型數(shù)據(jù)，所述標簽數(shù)據(jù)庫用于存儲模型相關(guān)的釋義描述標簽信息；所述模型調(diào)用模塊與所述數(shù)據(jù)庫模塊相連接，所述模型調(diào)用模塊用于導(dǎo)入教學(xué)項目對應(yīng)的多個模型和標簽數(shù)據(jù)，并按照預(yù)設(shè)的標識對各模型進行標記，并將標記后的模型發(fā)送至所述數(shù)據(jù)融合處理模塊；所述場景關(guān)聯(lián)模塊與所述模型調(diào)用模塊相連接，所述場景關(guān)聯(lián)模塊用于獲取所述各模型在若干個智能制造應(yīng)用場景下所有的模型狀態(tài)，并導(dǎo)入各應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)對應(yīng)的模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息，并將所述模型狀態(tài)、所述模型數(shù)據(jù)和所述模型相關(guān)的釋義描述標簽信息進行關(guān)聯(lián)，將應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息按照預(yù)設(shè)的標識進行標記，并將標記后的若干個智能制造應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息發(fā)送至所述數(shù)據(jù)融合處理模塊；所述數(shù)據(jù)融合處理模塊用于接收所述模型調(diào)用模塊發(fā)送的模型和所述場景關(guān)聯(lián)模塊發(fā)送的若干個智能制造應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息，并將所述模型和各應(yīng)用場景相關(guān)的所有模型狀態(tài)、模型數(shù)據(jù)和模型相關(guān)的釋義描述標簽信息按照預(yù)設(shè)格式進行分組封裝和存儲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真教學(xué)單元還包括用戶交互模塊、業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊和可視化顯示模塊；所述用戶交互模塊用于接收用戶交互指令信息，并將所述用戶交互指令信息發(fā)送至所述業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊；所述業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊與所述用戶交互模塊相連接，所述業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊用于根據(jù)用戶交互指令信息調(diào)用對應(yīng)的業(yè)務(wù)執(zhí)行邏輯，并根據(jù)所述業(yè)務(wù)執(zhí)行邏輯調(diào)用數(shù)據(jù)執(zhí)行業(yè)務(wù)；所述可視化顯示模塊與所述業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊相連接，所述可視化執(zhí)行模塊用于獲取業(yè)務(wù)執(zhí)行結(jié)果，并將執(zhí)行結(jié)果進行可視化顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真教學(xué)單元還包括ar轉(zhuǎn)換模塊，所述ar轉(zhuǎn)換模塊用于將模型轉(zhuǎn)換和執(zhí)行結(jié)果轉(zhuǎn)換為ar格式，用戶通過ar交互設(shè)備可進行ar數(shù)據(jù)交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ar的智能制造綜合教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述實訓(xùn)操作單元包括實訓(xùn)項目管理...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴乃昌，謝新義，葉海港，
申請(專利權(quán))人：溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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