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基于虚拟现实的虚拟微机组装系统研究与设计

文章来源:网络 作者:downey 发布时间:2012年11月05日 点击数: 字号:

虚拟现实 (Virtual Reality简称 VR)技术是近几年迅速发展起来的一种新的人机接口技术,是一项以计算机技术为核心,综合视、听、触觉为一体,模仿现实三维空间的再现技术,利用虚拟现实技术,在计算机上可以逼真地模拟自然真实环境。随着计算机网络技术和计算机图形学的不断发展,结合VR技术,打破了传统的基于Web的二维平 面交互模式,实现了基 于 Web3D三维空间交互模式 的第二代 Web技术(多媒体 +虚拟现实+Internet).虚拟现实技术已广泛应用于航空航天、医学实习、建筑设计、军事训练、体育训练、娱乐游戏等诸多领域.目前,虚拟现实技术已应用于课堂教学,作为教学媒体对远程教学已产生深远的影响。

微机组装是高校计算机专业的一门应用及实用性较强的专业课程,学生在掌握微机原理和了解当前计算机硬件发展最新技术的情况下,自己动手组装计算机.高校大都开设这门课程,而大多数都是使用已经淘汰的计算机,远远落后于实际计算机硬件的发展,由于硬件条件的限制,使得理论与实际相脱节.而且,认识计算机结构,频繁地拆装计算机,硬件的损坏程度很大,实验代价太高。

针对以上问题,本研究尝试将动态网站数据库技术和虚拟现实(VR)技术应用于虚拟微机组装系统的开发中,提出了一种基于 Web数据库技术,结合网络技术和虚拟现实(VR)技术口的网络虚拟微机组装系统的结构模型,综合发挥各种开发工具的优势,设计研究基于虚拟现实(VR)技术的网络装机系统 ,为广大高校学生、电脑爱好者 、电脑经营者提供了一个很好的学习业务推广平台,也是今后远程教育的发展和趋势。

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1、系统结构

本系统是一个基于网络的共享虚拟微机组装系统,使用者可以通过人机界面对虚拟环境中的硬件设备进行组装.系统展示的主要功能:计算机硬件设备展示 、安装过程演示、组装实验,并可 以实现多个实验者协同工作,共同完成实验。

该系统的流程分为3层,自下而上分别为数据库管理层、应用层和交互层.其中,交互层为使用者浏览界面,有关数据计算和数据处理在应用层,Web服务器负责接收远程或本地的 HTTP请求,根据请求从数据服务器获取相关资源,然后将结果转换成HTMI语言形式,生成 Web页面送到浏览器端。

数据库管理层:负责底层数据库的日常管理,包括资源的入库、修改、删除、属性设置等相关管理功能。 应用层:是整个系统的后台管理层.包括文件查询模块、在线管理模块和用户管理模块等,根据使用者的实际需要进行相应的操作。

交互层:是系统各功能模块的可视化显示,使用者通过浏览器与服务器相连,完成各种操作。本系统采用 3层完全独立的结构模型,防止了对数据库的非法操作,系统安全性高,任何数据资源的更新或程序的升级都是由服务器端完成的,不影响客户端操作,系统维护和升级十分方便,对于客户端只需安装浏览器即可使用。

2、系统开发及运行环境

系统在Windows2000环 境下开发完成,采用SQL Sever数据库 、Apache服务器和 PHP等作为网络开发工具,利用CAXA实体设计和 MuhiGenCreator 建模工具、VRMI 技术及相关图像处理软件.客户端需安装 IE 5.0以上版本浏览器,还需安装相应的VRML浏览器插件 (如:BS—ContactVRML,C0SMO一2.1.1-eng,CORTVRML等)。

2.1 虚拟现实技术

虚拟现实技术(VR)具有沉浸感、交互性以及多感知性等三大特点,虚拟现实(VR)技术是本系统实现的关键。Vega是目前流行的一个虚拟现实应用程序开发环境,随Vega发行的还有一个Lynx图形用户界面程序,硬件模型使用与Vega相关的三维建模工具Creator实现。

主要过程如下 :

1)建模:建模是建立虚拟场景中的地形及各种物体的三维数字模型,这些模型使Creator建模工具,建立虚拟场景中物体的三维数字模型,经过渲染后在计算机屏幕上可以形成逼真的地形和物体.建模任务由Creator软件实现,能够满足虚拟现实应用程序的实时性要求。
2)用Lynx建立应用程序定义文件:建模形成三维数字模型后,使用Lynx实用程序定义文件(ADF).ADF文件描述了用于虚拟现实应用程序中的模型文件、运动模型及其路径、特殊效果、环境效果等,使用Lynx程序可大大节省编程人员的工作量。
3)编程:在 C、C++或 VC++语言平台上,利用 Vega的API和软件库,调入已建立的 ADF文件及三维数字模型,对程序进行初始化,编程响应用户输入并动态地改变程序的运行,最终完成虚拟现实应用程序的编制。
4)编译运行:应用程序编译成功后,调试运行该应用程序,最后系统集成
     
2.2 动态网站数据库技术

整个系统的开发采用目前公认的开发动态网站最佳组合,即 PHP+Apache+MySQL组合技 术,该技术具有较高的性价比。

1)建立数据库:利用 MySQI 建立数据库,对数据库的操作,可以使用 php My Admin管理器,该管理器具有与标准的 Windows资源管理器相似的界面与操作方式,可以方便地进行数据库的创建与管理。
2)完成数据库间的交互:数据库与Web相连,转换成Web页.PHP4支持 MySQL数据库,不需要外部支持库就可以实现对 MySQL的全部操作,利用 PHP4调用相关的数据库管理函数,从而实现web与 MySQL数据库之间的交互。
3)数据库的管理与维护:Dream weaver制作数据库管理页面,并且提供远程维护功能,用户可以通过浏览器登陆数据库管理页面,对数据库进行管理和维护,提高了系统维护的灵活性,为本系统的随时更新提供方便。

3、 应用测试实例

学生以学号登陆后,即进入实验系统,首先,从元件模型库中选择相应的硬件,如主板、内存、硬盘、鼠标、键盘等。然后,进行硬件的插接,将内存条插入主板,插接时若报警,则内存条选取有误;若发现所选内存条为DDR 内存条,而主板插槽口需要SDR内存条与之匹配,那么,重新选取内存条后继续上一步操作;系统仍报警,是内存条方向不匹配则旋转内存条至适当方向后,再插入主板内存插槽中。

硬盘数据线与电源线的插接,将数据线和电源线的方向调整正确后,硬盘即插接成功。主机箱内还有光驱网卡、显卡等硬件的插接,这里不再一一赘述。至于外设,现在大部分是 USB接口的外部设备。同样可能遇到方向需要调整的情况 ,将插口调整好后 ,连接主机箱相应的插槽即可.这样 ,将所有硬件连接好 ,一台计算机组装成功。

基于虚拟现实(VR)技术的虚拟微机组装系统,在高校实验教学中得到良好的应用效果.为学生提供了一个自由实验的平台,增强了学生做实验的自主性,不再受实验室忙、设备少的约束,进一步提高了学生的学习积极性、主动性和创造性。对于高校实验室管理来说,也节省了实验准备时间,降低了实验成本,使实验室管理和开放更加现代化、人性化。在设备不断更新的基础上,使得实验紧跟时代的发展,有助于学生了解最新的硬件发展情况.此系统也可以应用于计算机销售市场,具有很好的应用前景.

4、结语

本研究给出了基于虚拟现实(VR)技术的虚拟微机组装系统的设计结构模型以及应用测试实例,据此亦可以设计出其他学科的网络虚拟现实实验系统。相信不久的将来,随着虚拟现实(VR)技术的发展,结合人工智能、神经网络等学科,虚拟现实(VR)技术将应用于更广的范围,交互式的、人性化的网络虚拟平台,将成为实验教学与应用性学习的主流。

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