[发明专利]一种电阻应变测量实验虚拟演示实现方法及系统

说明书

本发明公开一种电阻应变测量实验虚拟演示实现方法及系统，包括虚拟实验场景创建和虚拟实验演示，虚拟实验场景创建包括：建立虚拟实验器材模型，将虚拟实验器材模型导入到3D开发平台中；获得虚拟实验器材模型在虚拟实验场景中对应的初始坐标参数，使虚拟实验器材模型的布置与真实实验场景中按比例保持一致；虚拟实验演示包括：在3D开发平台的动画编辑器的时间轴上添加关键帧，在各关键帧对应输入实验操作步骤中虚拟实验器材模型的移动坐标参数，使得随着时间轴的移动，各虚拟实验器材模型按照所述移动坐标参数进行移动。本发明既可作为现场实验教学的补充，供学生课前熟悉实验操作步骤和器材使用方法，也可作为网络课程替代正常实验教学。

技术领域

本发明涉及一种电阻应变测量实验虚拟演示实现方法及系统，属于实验力学虚拟教学设计领域。

背景技术

虚拟现实技术随着计算机与互联网技术的飞速发展在国内外受到了广泛的重视和应用，该技术打破了虚拟与现实的壁垒，将现实中的事物以计算机图形技术虚拟再现，应用前景广泛，主要涉及教育、医学、建筑设计、军事以及航空航天等领域。尤其是在教育领域，利用虚拟现实技术建立虚拟实验室，对于克服传统实验教学受教学场地和学时限制等问题十分关键。因此，对实验力学等实验类课程进行虚拟实现，对于提高实验教学效果具有非常重要的现实意义。

电阻应变测量方法(简称电测)是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。该方法是用应变敏感元件(电阻应变片)测量构件的表面应变，再根据应变与应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。

目前，实验力学电测系列实验主要采用传统教学形式，通过现场实验教学完成，这种教学方法虽然可以完成教学大纲课程要求，但是由于力学实验器材繁琐，操作技术要求高，在实际实验教学中，普遍存在学生不清楚实验器材如何使用、实验步骤遗漏等问题。同时由于实验场地和教学学时限制，为完成课程教学大纲内容，往往压缩供学生思考和探索环节，通过助教演示操作完成实验教学，难以保证每位同学在有限学时内真正掌握实验操作步骤和实验器材测量使用方法，已经成为实验力学等实验教学课程改革的关键问题。

发明内容

为解决以上问题，本发明创建了具有高还原度的虚拟实验场景，并完成了电测力学系列实验的虚拟实现，解决了传统力学实验受实验场地和教学学时的限制问题，可作为力学实验现场教学的补充，同时亦可以作为电测实验的网络培训教程。

一种电阻应变测量实验虚拟演示实现方法，包括：

虚拟实验场景创建和虚拟实验演示，所述虚拟实验场景创建包括：

建立各个虚拟实验器材模型，并将各虚拟实验器材模型导入到3D开发平台的虚拟场景项目中；

通过虚拟实验场景与真实实验场景之间的映射关系，获得各虚拟实验器材模型在虚拟实验场景中对应的初始坐标参数，使得虚拟实验器材模型的布置与真实实验场景中按比例保持一致；

所述虚拟实验演示包括：

在3D开发平台的动画编辑器的时间轴上添加关键帧，并在各关键帧对应输入实验操作步骤中虚拟实验器材模型在虚拟实验场景对应的移动坐标参数，使得随着时间轴的移动，各虚拟实验器材模型按照所述移动坐标参数进行移动。

可选地，还通过虚拟人物的位置坐标变化以及虚拟人物四肢的位置坐标变化来驱动所述虚拟人物移动和操作，并且，各虚拟实验器材模型还设置有缩小副本，各缩小副本绑定在所述虚拟人物的手掌上，

且在动画编辑器中添加缩放关键帧，在所述缩放关键帧执行缩放操作，使得当所述虚拟人物拾取某一虚拟实验器材模型时，所述某一虚拟实验器材模型的缩小副本放大，而所述某一虚拟实验器材模型缩小。

可选地，所述某一虚拟实验器材模型的缩小与虚拟实验器材模型的缩小副本的放大的时间间隔小于等于1/60s。