机电一体化实验 - 课程展示 - 厦门大学虚拟仿真实验教学中心
虚拟仿真课程
课程名称：
机电一体化实验
课程介绍：
&&&&&&& 本课程运用机电一体化实验平台进行教学。可让学生掌握三轴运动平台的控制及常用伺服电机的控制方法。所有实验均采用虚拟仪器技术，在基于NI PXI架构的运动控制实验、信号采集与分析实验。通过控制labvIEW编程，以此达到让学生掌握三轴运动的控制方法、掌握labvIEW的编写技巧、电机故障的诊断方法。
课程目的：
&&&&&&& 要求学生通过实践课程的学习，熟悉运动控制平台的操作，加深对各种电机运行基础知识与编码器、传感器的理解，培养数据分析和处理电机故障的初步能力。
面向专业：
机电工程专业
共享范围：
机电学院，可扩展至学校
开设实验学生数：
仪器设备及软件环境：
美国NI PXIe-1073 机电一体化实验平台*3套
定制型三轴运动控制平台 *1套
美国NI LabviEW 2012 虚拟仪器专用的图形化编程软件
美国NI VeriStand 2012 硬件在环、实时测试、高效仿真专业软件
泛华测控 NextCloud 基于云技术的工程教育平台
泛华测控 NextPad 工程实验平台
开设实验项目介绍：
全自动雕刻机（不带刀仿真）
labvIEW导入Auto CAD、Solidworks文件让学生了解电机控制在工业自动化领域的应用
NI LabVIEW软件和用于NI LabVIEW的NI SoftMotion模块，可对自定义运动控制应用程序进行图形化开发。用于NI LabVIEW的NI SoftMotion可帮助用户使用LabVIEW项目，配置各类运动轴设置、测试配置、调试电机、快速开发自定义运动应用程序。
使用图形化开发工具, 设计自定义运动控制应用程序，得益于面向轨道生成、样条插值、位置、速度控制的功能 ，使用高级功能块API, 简化运动轨迹(motion profile)开发
导入CAD文件
圆弧轨迹实验界面
通过自定义编程，也可以使用labvIEW对CAD文件.dxf信息进行解析，并提取相关的点数轨迹。
labvIEW解析出来的.dxf文档信息（包含走刀路线、各轴轨迹）
导出的点数，再通过labvIEW编程，做相应的值插补动作，操控电机，控制轴带动刀具，雕刻出CAD的样品。
电机振动&疲劳分析
由于材料不可能完美均质、制造上的精度限制、使用后的磨损等因素，造成运转的物体都会产生振动。依照物理学，旋转中物体的振动，是呈现正弦波形。在转动机械上所量测到的振动波形，是许多零件的综合振动。
疲劳分析流程
本案例通过在电机的各个主要部位，安装震动传感器，配合数采板卡即可得到电机的震动数据，并以此分析电机的震动分布，以及疲劳分析。
机械系统振动参数主要是指系统的固有频率、阻尼比和振型等固有特性。实际上一个机械系统的振动模型都是多自由度的，所以也具有多个固有频率，对应的在频响曲线上会出现多个&共振峰&，不同的激振方式和不同的测点都不会改变这些固有特性。
综合振动的复杂波形，可以利用数学予以分解成不同零件各自的正弦波形振动。将测量得到的振动信号利用傅立叶转换分解成不同零件各自的振动波形，可由频率的分布判断发生振动的来源；如转轴或轴承。
三自由度运动控制试验（全比例仿真）
三轴运动控制平台
通过该实验可让学生掌握三轴运动平台的控制及常用伺服电机的控制方法。该实验采用虚拟仪器技术，在基于NI PXI架构与三轴运动控制平台形成的三自由度运动控制实验。通过控制labvIEW编程，控制三路电机，分布对应运动平台的X\Y\Z三轴，以此达到让学生掌握三轴运动的控制方法。
电机空速器实验
让学生掌握编码器的使用方法，了解编码器的工作原理。一般的编码器有A、B、Z三相输出。如单相联接，用于单方向计数，单方向测速。 A、B两相联接，用于正反向计数、判断正反向和测速。 A、B、Z三相联接，用于带参考位修正的位置测量。让学生熟悉正交编码器的电气特性，掌握如何使用NI DAQ卡实现编码器信号的采集，接线模式及方法，以及转速脉冲与实际物理量的对应关系。
经典电机控制实验
LECT-1102是泛华专为全国高等院校《自动控制原理》实验课程所度身设计的配套实验套件。通过NI ELVIS与nextpad平台的紧密配合，学生与老师们可以完成学科相关的四个经典实验，完全掌握控制原理的基本概念、PID控制、模糊控制的特性研究及等。
其包含的实验有：
光敏电阻亮度控制实验
热敏电阻温度控制实验
伺服电机位置控制实验
直流电机速度控制实验
电机故障振动测试实验
让学生熟悉常用振动传感器的原理，掌握如何使用labview配合动态型号采集卡实现振动信号的采集和分析。
本实验，通过在在震动测试台上，安装高灵敏度陶瓷剪切加速度计 PCB，配合工业加速度计线缆，既可以利用USB-4431振动信号、频信号分析卡测量得出振动台或位于其上的物体的震动频率、幅度等信息，并通过各种动态信号分析算法，得出其他参数。
同时也可以调节震动试验台的各种参数，改变测量调节。让学生了解震动、加速度的测量原理，了解如何处理分析动态信号。法学类课程虚拟仿真实验教学资源简介_文档下载
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& 法学类课程虚拟仿真实验教学资源简介
法学类课程虚拟仿真实验教学资源简介
法学类虚拟仿真实验教学资源简介
虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。培养学生动手能力、创新能力和综合素质，有效的实验教学是从理论走向实践的一种卓有成效的教育模式，深化实验教学改革、加强实践教学环节是国家实施“素质教育”和高等教育“质量工程”、全面提高教育质量的重要环节。
为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高〔2012〕4号）精神，根据《教育信息化十年发展规划（年）》，教育部决定于2013年启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。其中虚拟仿真实验教学的管理和共享平台和虚拟仿真实验教学资源建设是中心建设的两项重要内容。
目前面向法学类学科提供如下虚拟仿真实验教学资源软件产品：
软件一：法学模拟诉讼系统软件
一、系统简介
模拟诉讼是一款诉讼技能训练软件。通过三大诉讼理论学习、视频引导，模拟自立案到判决、从一审到二审的完整诉讼流程。系统带领学生按照规范步骤选择制作法律文书，通过模拟法庭和实战庭审两种庭审方式，采用视频、语音、文字等多种手段进行案件模拟，有利
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All Rights Reserved.&&　借虚拟仿真技术，引领现代化专业化的高端情景实训
捷安高科：撬开“虚拟现实”万亿市场
&&&&高速铁路综合仿真实训系统
&&&&城轨综合仿真实训系统
&&&&军工综合仿真实训系统
&&&&捷安高科董事长郑乐观（右）接受本报记者采访&&&&□本报记者李保平本报通讯员孙莹&&&&被国际科技界的大佬如微软、苹果、Google、Facebook等纷纷投巨资涉足的“虚拟现实”产业，在郑州也有家2002年即成立一直默默深耕的企业，它就是高新区的捷安高科（430373），是河南省第一家新三板挂牌企业。凭借其自主研发的以虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和系统仿真三大技术应用为依托，提供如轨道交通仿真实训系统、虚拟焊接仿真实训系统等N套行业虚拟仿真解决方案及服务，以独特的情景实训开创新的培训方式，领军全国取得不俗业绩。&&&&十多年的一路成长，捷安高科是郑州市虚拟现实仿真工程技术研究中心和郑州市企业技术中心，是高新技术企业、计算机信息系统集成企业（三级）和双软认证企业，通过了ISO9000、环境管理体系认证和职业健康安全管理体系认证。拥有虚拟仿真类的37项软件著作权及软件产品，3个实用新型专利，4项省级科技成果，并在2015年通过了CMMI3的认证……&&&&2015年，该公司实现营业收入8747.82万元，同比增长60.71%；实现净利润2068.12万元，同比增长30.29%。&&&&捷安高科推动了我国虚拟现实在教育培训上的广泛应用，得到国务院副总理刘延东的高度肯定，她勉励捷安高科“发扬创新精神，为中国虚拟仿真事业做出更大的成绩！”&&&&虚拟仿真系统前景广阔&&&&在全球科技界，一个得到普遍认同的观点是，今年将是VR（虚拟现实）产业真正发展的元年，从众多科技企业纷纷进入这一市场或者加大在VR业务上的投入力度就可见一斑。&&&&在2016虚拟现实技术创新及产业发展大会上，中国工程院院士、北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室主任赵沁平说：“虚拟现实是一项颠覆性技术，是未来互联网的入口和交互环境。对我国来说，虚拟现实具有巨大的发展潜力与空间，能让我国有机会在虚拟现实技术领域走在世界的前沿。”&&&&在此背景下，“虚拟现实”行业已经成为代表国家的关键技术和科研核心竞争能力，得到全国各层面的关注。根据ManattDigitalMedia发布的2015Q2AR/VR报告，到2020年，预计虚拟现实和增强现实的市场规模将达到万亿规模。&&&&捷安高科董事长郑乐观说：“虚拟现实产业是片广阔的蓝海，在我国，这个产业还处于探索、研究、萌芽阶段，随着技术的进一步完善和应用范围的不断扩大，这个产业将带来不可限量的增长。”&&&&轨道交通打开缺口&&&&捷安高科在轨道交通仿真实训系统研发上的成功，源自于董事长郑乐观的早年经历，他早年在铁路院校任教，专门培养轨道交通列车驾驶员，作为业内人士，他深刻了解铁路培训面临的痛点。&&&&他说：“一台牵引机车设备复杂，培养合格驾驶员需要通揽设备的各个细节，还需要处理路况、天气等复杂，紧急情况，不可能人人都上车培训，这就需要一套系统，一个解决方案。”&&&&电气自动化出身的他在1998年开始琢磨——基于计算机的教学系统，把各种细节借助计算机技术来还原，打造出“仿真实训”的雏形，一步步改进，一步步引领该行业的发展。&&&&郑乐观说：“虚拟仿真的竞争力在于，真实教学无法做到的它能做，而且做得很好；越是设备复杂，环境复杂，虚拟仿真培训的空间就越大。”&&&&5月27日下午，记者来到捷安高科轨道交通仿真实训产品展示室，仿佛置身于宏大的高铁站。走进高铁驾驶室，随着电钥匙的闭合，推动牵引手柄，列车徐徐启动，渐渐加速，车两旁的建筑飞速而过，列车向下一个站点飞速前进。&&&&董事会秘书孙莹说：“该系统显示的每一个螺丝钉，每一个站点，每一栋建筑，都是客户当地系统实景的再现。借助该系统，可以实现高效地对大批量轨道交通列车驾驶员进行培训和考核，充分满足全国各地轨道交通建设人才的培训需求。”&&&&依靠过硬的产品和强大的研发力量，捷安高科以虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和系统仿真三大技术应用作依托，为国家铁路、城市轨道交通行业的职业教育院校、路局站段和各城市地铁运营公司等客户，提供专业性系统化的教、练、考一体化培训解决方案，迅速成为该行业的引领者，雄居行业的领袖地位。&&&&虚拟焊接全国第一&&&&谈起虚拟现实，郑乐观滔滔不绝。利用增强现实技术（Augment-edReality，简称AR），捷安高科研制出了全国第一套“虚拟焊接仿真实训系统”。&&&&拿起焊枪，戴上特制的眼镜，如时空穿梭，立刻置身于焊接现场，眼前出现一块待焊的“真实焊板”。&&&&“只有‘焊材’和焊接时产生的熔池、焊缝、飞溅的火花、刺眼的强光等现象是虚拟叠加的，其他场景都是真实的，这就是AR——增强现实技术。”郑乐观说。&&&&基于高端设备上大量高技术焊工的培训需求，捷安高科开发的虚拟焊接仿真实训系统一经推出，即得到市场的欢迎，得到了江南造船厂等大客户的好评。&&&&记者按下焊枪按钮，只见火光四射，焊枪咝咝作响，仿佛置身作业现场。&&&&在场的技术负责人说：“该技术能高度还原真实场景，操作人员通过该系统练习，不断提高水平，直至通过等级考试，安全、环保，并且可以为客户节省大量的培训成本。”&&&&像轨道交通仿真实训系统、虚拟焊接仿真实训系统一样，这样的解决方案在捷安高科还有很多。&&&&十多年奋战，捷安高科成为真正拥有核心技术，拥有拳头产品的虚拟现实应用领军企业。&&&&市场容量有多大？&&&&面对“虚拟现实”市场的巨大市场蓝海，给捷安高科带来了无限的增长可能。&&&&鉴于军工市场的巨大潜力，捷安高科于2015年成立了第2家面向军工市场的全资子公司——北京捷安申谋军工科技有限公司。其生根于捷安高科的第一家军工全资子公司——郑州捷安军工科技有限公司（拥有二级军工保密资质），经过近一年的团队孵化，目前已形成了可独自作战，可打硬战的核心团队。他们基于大型舰船开发的培训系统已开始履行合同，预计2016将达到3000万元的合同额。&&&&郑乐观说：“随着计算机技术的飞速发展，众多困扰行业发展的瓶颈得以不断突破，各行业不断出现更多利用虚拟仿真技术进行情景实训的项目，如数控机床仿真情境实训项目、虚拟手术、虚拟钻探、虚拟射击、虚拟对抗、虚拟搜救等领域都已得到充分应用，这都为公司的未来发展开拓了领域。”&&&&他介绍，捷安高科决心将虚拟仿真、情境实训作为团队未来十年深耕的技术应用领域和行业定位。将轨道交通领域积累沉淀下来的核心技术成果（VR+AR+系统仿真应用）以及成熟商业模式，复制并移植到众多有机会生根、发芽并成长的可应用行业中去。&&&&“前十年是建园，目前是成田，后十年是成林，作为我国虚拟现实领域的开拓者，我们的团队在此领域奋战了十多年，付出了常人难以想象的艰辛。未来，我们要将我们的成果复制、推广、应用到各个领域，使捷安高科在VR、AR领域的成果长成郁郁葱葱的森林，成为中国虚拟现实应用领域的明星企业！如果可能，我们愿以点带面，推动中原大地虚拟现实的发展！”郑乐观动情地说。
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《“提升工程”(2015)-远程培训项目》测试题3
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