三維虛擬仿真技術在汽車維修教學中的應用初探

范帥軍

[摘 要] 隨著我國社會綜合能力的快速發展，相應的網絡科技技術也在不斷更新完善。在計算機技術不斷改革健全的環境下，三維虛擬仿真技術隨之誕生。其不但在人們的工作生活中發揮著越來越重要的作用，而且獲得了令人較為滿意的好成績。在我國現如今的汽車維修專業教育教學中，學生具體的實踐能力越來越被重視。學生不僅要對書本上的理論基礎能夠牢牢掌握，詳細了解，而且對實際出現問題，汽車的維修操作也能夠自主地獨立完成。然而我國目前汽車維修專業的教育教學模式還不夠完善，對相關專業的要求還不能充分的滿足。所以，部分學校將三維虛擬仿真技應用在汽車維修專業的教育教學中，進而提升學生的實際操作能力。

[關 鍵 詞] 三維虛擬仿真技術；汽車維修；教學

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）02-0130-02

伴隨著我國計算機技術的迅猛發展，逐漸衍生出了一種新型的技術——三維虛擬仿真技術。這種技術在汽車維修專業的教育教學中被廣泛應用。這種教育與技術結合的模式，能夠將學生自身具有的能力進一步提升，使學生的專業水平進一步增強，最終將實際的教育教學水平整體提升。三維虛擬仿真技術的本質，就是通過模仿的模式，使機器和人進行有效的溝通交流，將汽車維修中各個零部件的組成形式、拆卸形式、分解形式以及各個零部件的檢查方法、配裝方法、試驗方法等整合研究，將其結果在利用三維虛擬仿真技術中進行呈現。本文針對三維虛擬仿真技術在汽車維修教學中應用的相關問題進行詳細的討論，為今后專業人士進行研究提供參考。

一、汽車維修模擬仿真系統的功能

（一）動態、實時展示三維虛擬總成部件

在虛擬環境中，學生可以將虛擬的汽車發動機、變速器等體型較大的零部件，像玩電腦游戲一樣，進行各種形式的操作，比如零件解剖、放大縮小、上下移動、正反翻轉等（如圖l所示）。虛擬的環境，能夠將汽車的零部件以及機構框架，進行全方位觀察和深入了解，使進行維修學習的學生，不僅想看汽車的哪個部分就能看到汽車的哪個部分，而且在觀察的過程中，還可以對汽車的零部件以及框架等相關知識進行更加直接、具體、快速、高效的了解并牢牢掌握。通過虛擬技術的運用，使整個汽車的構架和各個零部件都能以立體的形式在學生的腦海中留下印象，使學生能夠更加順利地進行具體的維修。

（二）自動演示整車及各總成部件的分解和裝配過程

在利用虛擬化技術進行實際教學的過程中，對剛剛接觸汽車維修的學生來講，應該先讓他們對汽車的整體構架以及各個部分的零部件進行觀察，在對汽車有了初步了解的基礎上，老師將汽車的整體構架以及各個零部件的分解、拆卸、安裝、配件等操作過程為學生進行詳細的演示（如圖2所示）。使學生能夠從各個層面、各個角度、各個組成部分對汽車有進一步的了解，使學生今后在實體汽車維修中能夠更加熟練地進行操作。

（三）模擬評估考核

在具體的教學中，可以將計算機的大數據特點有機融入其中，這樣可以使模擬技術對相關數據的分析更加準確。比如具有檢查考核能力的區域，可實施不限數量的網絡模擬考核以及單機的自測。能夠將所有的題目一起進行考核，也可以分組進行逐一考核，如圖3所示。每個區域都擁有各自的評分能力，評估考核指標包括維修時間以及維修結果，計算機自動統計操作的分數，教師可對考核結果進行綜合評定。

二、汽車維修教學仿真技術的實現途徑

（一）仿真技術的實現步驟

1.三維模擬造型

想要將三維虛擬仿真技術運用在具體的汽車維修教育教學中，最先也是最基本的操作步驟，就是要建立一個所要維修汽車的三維虛擬模式。這個過程是非常繁瑣、困難的，然而運用相應的技術手段，就能夠在一定程度上減少這些問題。運用這些專業的技術軟件，可以對汽車的發動機設備、底盤、電氣設備等進行模擬及強化練習，對汽車各個零部件、裝配系統，動力學系統、物理系統等進行一比一的模擬。不僅與真實的汽車維修模式一模一樣，而且在實際的維修操作中，也沒有實體汽車維修那么繁瑣。二者利用各種技術進行結合，最終形成三維模式。

比如，將寶馬116i、寶馬120i、寶馬118d、寶馬120d這四個型號的汽車，用上述技術進行整體的模擬，依照實體汽車的所有建造要求，對汽車擁有的4000多個零部件進行實體模擬展現出的模擬汽車，造型真實，在各種相關技術的配合應用下，實體模式的模擬數字汽車最終亮相。

2.虛擬場景建造

當虛擬的汽車模型設計建立出來之后，運用先進的VIR模擬拆分以及重組過程，對寶馬相關車型的整體虛擬場景汽車維修模擬仿真系統結構圖TOOIAS虛擬引擎，并建立對應的三維環境，進而將二者在虛擬環境中交流完成。還要對整個操作的每一個步驟進行分類設計，這個過程的要求非常嚴格，不僅需要思維邏輯較強、有耐心，而且工作內容也很繁瑣，工作量巨大。經過對整體汽車虛擬環境的創建，使相關的特殊優勢以及溝通活躍度在每一個虛擬的汽車零部件中發揮著作用。在與學生的溝通過程中，進一步滿足學生的各種要求，并以數據的形式，對學生進行回答。

3.建立汽車維修數據庫

作為一個管理素材，相關數據庫的成立，保證了整個虛擬環境的順利組建以及與學生之間的良性溝通。其網絡模式和單機版數據庫的建立，是采用SQL SERVER和ACCESS技術完成的。圍繞汽車維修以及相關的活動，建立具體信息的數據庫，其中包括解剖方式信息、解剖位置信息、移動方式信息、拆裝方式信息、反饋數值信息、反饋條件信息、技術信息、文檔信息、拆裝信息、步驟信息、力矩信息、工具信息、部件信息、總成系統信息、車型信息等。

4.編寫管理和考核程序

以上的步驟都嚴格按照規定完成之后，還要對虛擬汽車的整體管理控制以及考核程序進行與實際相符合的編程操作。這個操作過程對整體的三維虛擬仿真技術來講是有重要意義的，是整個模擬項目工程的指揮核心所在。這個核心程序將具體考核內容的開展、相關數據庫的協調使用、整體虛擬環境的掌控、3D信息文件的掌管等內容包括在內，最終完成一個完整的虛擬系統。

（二）仿真技術的結構

三維虛擬仿真技術運用在汽車維修的教育教學中，并與汽車教育教學相結合，形成汽車維修模擬仿真系統。大體上可以將這個系統分為三個區域，三維虛擬仿真技術模擬硬件輸入、輸出區域，三維虛擬仿真技術模擬控制管理軟件技術區域，以及三維虛擬仿真技術模擬數據庫資源區域。將這三個區域合理地進行整合，能夠使汽車維修模擬仿真技術更加完善健全。

綜上所述，三維虛擬仿真技術的先進程度，直接影響著我國汽車維修模擬仿真模式的發展情況。雖然這項技術目前為止在我國還不夠完善，但是其自身具有的特點，已經能夠很好地適應我國的具體國情，正逐步走向成熟。三維虛擬仿真技術在汽車維修專業的教育教學中，對學生職業能力、相關培訓學校的教育水平以及汽車職業院校的綜合能力的審核和促進，都有著積極的意義。與此同時，可以很好地解決汽車維修中破壞性較大以及嚴重缺乏經濟支持的情況，最終，最大限度地提升教學成果。

參考文獻：

[1]陳衛國.基于虛擬仿真技術的汽車維修教學系統的研究與設計[J].科技創新導報，2017（4）：160-161.

[2]黃永亮.仿真技術在汽車維修教學中的應用探討[J].電子制作，2013（9）：234.

[3]趙海賓.仿真技術在汽車維修教學中的應用[J].科技風，2015（15）：187.

[4]蔡應春.汽車維修教學中的仿真技術應用研究[J].課程教育研究（新教師教學），2015（31）：285.

[5]李海瓊.虛擬仿真技術在汽車維修教學中的應用研究[J].山西青年，2016（7）：222.

[6]康學良.仿真技術在汽車維修教學中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2016（14）：4297.