虛擬現實建模語言VRM因具有實時互動性的特點，現已廣泛用於虛擬實驗室的構建。下面是小編分享的工程製圖虛擬實驗室的構建與實現，歡迎大家閱讀！
一、引言
《工程製圖》是理工科各專業特別是機械類專業的重要技術基礎課，在《工程製圖》教學中，實踐教學是提高學生讀圖能力的重要工具。“機械部件測繪”就是一門將理論知識轉變為實踐知識的課程。多年的教學經驗及畢業生的反饋資訊表明，“機械部件測繪”不僅進一步提高了學生繪製機械圖樣的能力，而且對培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力和獨立工作的能力起到了重要作用。
二、工程製圖實體測繪現狀分析
在實際測繪過程中出現了很多問題，例如測繪部件缺乏完整性。由於測繪部件歷經多屆學生測繪後會有一些零件丟失、損壞，因此後來測繪的學生會有一定的`困難，對部件測繪知識的瞭解應用缺乏全面性。在測繪實訓中，由於時間原因，往往是3―4人為一組測繪同一個部件。這樣他們往往只會關注自己測繪的部件，對其他常見測繪部件掌握較少，大部分學生對部件測繪知識的瞭解應用缺乏全面性。這種現象在目前高校招生人數大幅度增加，製圖課時削減，教師課後的輔導答疑，批改作業的壓力急劇增加的情況下顯得更為突出。
三、解決思路
虛擬現實建模語言VRML（Virtual Reality Modeling Language）是一種用於在Internet上構築3D多媒體和共享虛擬世界的開放式語言標準。由於有強大的實時互動性，現已廣泛用於虛擬實驗室的構建，因此我們構建《工程圖學》虛擬實驗室，使學生能夠預先通過網路瞭解、完成部分實踐教學任務，瞭解實踐教學過程，培養空間想象能力、空間思維能力、創新能力和工程意識。採用虛擬現實技術，將零部件模型與機構運動的動畫演示以網頁形式給出，學生可全方位地人機互動式地進行影象瀏覽，還可生成標準的基本檢視。學習者通過網路足不出戶，便可輕鬆地瀏覽立體互動的機構、零部件展示。這具有很強的實用性和經濟性。正是基於這種理念，我們建立了工程製圖網路虛擬實驗室，並將其應用於實際的教學中。
四、虛擬實驗室的構建與實現
1.實驗室平臺的搭建
目前網路課件開發工具很多，本次《工程製圖》虛擬實驗室開發採用以下思路方法:
首先是框架設計。網路課件的框架一般用FrontPage、DreamWeaver等網頁設計軟體編制。本課件框架設計採用FrontPage，因為它簡單易上手。然後是影象處理。用PhotoShop等影象處理軟體可進行介面及藝術字的美觀設計。接下來是動畫製作。Flash是Macromedia公司的一個網頁互動動畫製作工具，與其他工具相比，它具有向量描述、播放流暢、資料量小、色彩鮮明等特點。3DS Max是Autodesk公司著名的三維造型及動畫製作軟體，用3DS Max製作及動畫，再用Flix軟體將檔案轉換成小巧的檔案，便於低頻寬網傳送，這樣就可以在低頻寬情況下實現視訊點播。
2.互動式虛擬測繪模型庫的構建與實現
工程製圖網路虛擬實驗室主要由虛擬模型庫、虛擬操作平臺組成。虛擬模型庫主要針對課堂教學和課後習題的模型所建立，主要有基本形體庫、組合形體庫和裝配體庫，模型採用Solidworks建立，模型庫通過Access軟體構建網路資料庫管理，可完成模型的查詢、新增、刪除和修改等功能，既方便日常的使用，又便於經常對虛擬模型庫進行補充和更新。
虛擬操作平臺由模型瀏覽單元、動態模擬單元和解題引導單元三個部分組成。模型瀏覽單元和動態模擬單元採用eDrawings軟體作為支撐軟體，不僅能夠實現三維模型在網路上共享，可以實現模型任意方向、任意位置的拖曳、放大和旋轉操作，操作者可從主、後、俯、仰、左、右及軸測方向觀測模型，而且可以應用水平、正垂、側垂平面截切模型，模型會隨截切平面動態拖動而實時發生變化，以便詳細瞭解模型的內部結構。動態模擬單元主要針對裝配體而設計，可以實現裝配體的拆裝過程和工作原理的展示。該單元利用SolidWorks的裝配功能和動畫模擬功能製作，並利用eDrawing進行爆炸和動畫演示。
經過三維構建的模型，尤其機械零部件，其圖形格式存貯量大，並且由於網路傳輸速度的限制，難以實現線上瀏覽的互動操作。通過網路瀏覽器eDrawings壓縮三維軟體繪製出來的實體模型，可生成或格式檔案，這兩種格式的檔案大小隻有幾kb，可以克服網路傳輸上的問題。此外，由於它帶有Built-in-Viewer內嵌的瀏覽器，任何有微機的人都可快速地瀏覽eDrawings，無需附加CAD軟體或特殊的瀏覽器。同時它的瀏覽功能強大，可以方便地進行瀏覽物件的放大、旋轉，以及進行裝配體的爆炸及動畫演示等操作。這樣工程製圖虛擬實驗室就有了可靠的造型環境和執行環境。
本次開發出的實踐平臺在2009―2010年農機專業學生的測繪實習中進行了試用，反映較好，但同時也存在學生過於依賴樣圖，畫出的圖與實物有差別的現象，這一現象隨著網路的發達愈顯突出，因為測繪的零件，在網路上基本都能找到完整圖樣。雖然部件一樣，但是我們的實物和網路上的圖樣多多少少還是有些差異的，仍有部分學生盲目抄襲，這也是在測繪教學值得我們探討的又一新的課題。
五、結語
通過實踐證明，工程製圖虛擬實驗室的設計與應用是成功的。此外，虛擬實驗系統的網路化和多層次化可使學生不受空間和時間的影響，根據自己的學習方式和學習能力，在第一時間找到他們在課上和習題中所學的製圖知識所對應的三維模型和工程圖，進行課前課後自主學習，充分體現了以學生為主體的教學觀念。開發虛擬測繪教學平臺是為了改進測繪方法，提高測繪效率。需要注意的是，虛擬模擬實驗不能完全替代實物實驗，但可以探索將其作為實物實驗及課堂理論教學的補充。
