中国现代教育装备
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 教育科技  
基于Unity 3D的现代化温室大棚虚拟仿真实训系统的开发
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2019-2-15 10:09:00
  [导读]结合现代化温室大棚虚拟仿真实训系统要求,采用四层软件架构体系,完成了现代化温室大棚的结构、温室大棚自动控制系统以及温室大棚常用机械等功能模块的开发。实践结果表明,基于Unity 3D的现代化温室大棚虚拟仿真实训系统具备良好的三维展示和交互效果,操作简单,具有一定的应用价值。

  虚拟现实技术通过生成真实的三维虚拟环境,使用户沉浸虚拟环境之中,通过与虚拟环境的交互,可产生身临其境的感觉,虚拟现实技术在沉浸感、交互性和实时性方面优势明显[1,2]。利用虚拟现实技术能够构建具有真实感的虚拟仿真展示平台,将虚拟仿真展示平台应用于实验教学具有非常重大的现实意义。现代化温室大棚是用来栽培植物的设施,配备有各种先进的计算机控制系统,可通过各系统的合理运作给作物创造一个最适合的生长环境。温室内各种先进自动控制系统及农机装备集成了无数项自动化、电气、农业机械等专业技术,如果能够掌握这些专业技术,对于学生动手能力和实践能力将有很大的提升。由于条件限制,学生无法对温室内先进设备进行全面的学习和认知。虚拟现实技术的发展给现代化温室大棚各种先进技术的学习与认知带来了新的机会。刘金明[3]等设计了基于Unity3D的电动机虚拟仿真展示平台设计,实现了对电动机的结构、拆装和工作原理进行在线展示。相茂英[4]等设计了基于Unity3D的化工设备虚拟培训系统,完成了设备结构、工作原理等5个功能模块的开发,实现了化工设备虚拟培训。杨雪松[5]设计了基于Unity 3D的发动机虚拟拆装系统,解决了发动机教学和拆装训练存在的诸多问题。本文提出了一种基于Unity 3D的现代化温室大棚虚拟仿真实训系统,利用虚拟现实技术将温室大棚的结构、自动控制系统及农机装备的工作原理进行详细的展示。

  1 Unity 3D技术概述

  2 系统整体框架设计

  3 系统功能设计与实现

  4 结语

  针对现代化温室大棚在使用培训、工作原理学习等方面的需求,借助Unity 3D可跨平台、高度优化的图形渲染管道、内置物理引擎、兼容多种外部资源、支持多语言并且可进行可视化操作等特点开发了现代化温室大棚虚拟仿真实训系统,突破了传统的理论学习、实际操作等培训学习方式。软件界面设计简洁、操作友好、上手容易,达到了理论教学与操作实践并用的目的。学生及温室管理人员通过系统学习温室的结构和工作原理,掌握温室内设备使用及维护知识,因此该系统具有一定的应用价值。与此同时该系统的设计实现了对现代化温室大棚的全面培训,给传统的设备培训方式带来了新的思路,具备一定的推广应用的价值。

  参考文献

  [1] 冯桂珍,池建斌,王大鸣.VRML虚拟校园漫游与交互技术[J].工程图学学报,2011,32(5):40-45.

  [2] 白海军,高云丽.计算机虚拟现实技术在高校体育训练中的应用[J].黑龙江八一农垦大学学报,2013,25(3):105-107.

  [3] 刘金明,马铁民,王娜.基于Unity3D的电动机虚拟仿真展示平台设计[J].黑龙江八一农垦大学学报,2014,26(3):66-68.

  [4] 相茂英,马纯永,韩勇.基于Unity3D的化工设备虚拟培训系统研究[J].计算机技术与发展,2014,24(7):196-200.

  [5] 杨雪松.基于Unity 3D的发动机虚拟拆装系统研究[J].设计与研究,2016,43(1):32-35.

  [6] Xie J.Research on key technologies base Unity3D game engine[C]. International Conference on computer Science & Education,2012 : 695-699.

  [7] Shantz M. Designing a PC Game Engine[J].IEEE Computer Graphics&Applications,1998,18(1):46-53.

  [8] Messaoudi F, Simon G,Ksentini A. Dissecting games engines:The case of Unity3D[C]. ACM/IEEE Netgames:the International workshop on Network and Systems support for Games, 2015.

  [9] 王星捷,李春花.基于Unity3D平台的三维虚拟城市研究与应用[J].计算机技术与发展,2013(4):241-244.

  [10] 黄忠成.NET Framework3.5数据库开发圣典:ASP.NET篇[M].北京:电子工业出版社,2008.

张 军 张观山 山东农业大学机械与电子工程学院


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