CN108062446A - 电工实训实验台模拟仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电工实训实验台模拟仿真方法及系统，包括以下步骤：对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型；对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型；对得到的仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型。本发明与现有设备相辅相成，可以实现实体设备在使用中遇到无法避免的损坏情况，并且相较于现有的实体设备来讲，本发明在仿真软件中不会发生危险情况；在使用过程中不会出现设备损坏；完成教学后可以不用整理及维护；可以完成网络化教学及管理。本发明操作方法简单快捷，便于使用。

Description

电工实训实验台模拟仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及模拟仿真技术领域，尤其涉及了一种电工实训实验台模拟仿真方法及系统。

背景技术

目前，现如今的教仪行业中对于职业技术培训的实训设备层出不穷，设备的种类也是与日俱增。实体的实训设备产品能很直观的让人们了解产品，但是，存在以下缺点：1、由于直接与实际电源或者是经过转换的电源进行连接，如果操作失误，容易烧损电子元件器；2、在维护保养方面需要每年投入人力物力；3、设备占空间较大。

发明内容

本发明针对现有技术中操作失误，容易烧损电子元件器缺点，提供了一种电工实训实验台模拟仿真方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种电工实训实验台模拟仿真方法，包括以下步骤：

对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型；

对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型；

对得到的仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型。

作为一种可实施方式，还包括以下步骤：

接收用户发送的选择指令，根据所述选择指令从预先构建的仿真模型中生成目标电路原理仿真模型；

获取用户发送实验操作指令，在对应的电路原理仿真模型中执行连线动作，在所述目标电路仿真模型中生成对应的实验结果，并生成相应的实验数据。

作为一种可实施方式，所述对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型的具体步骤包括：

对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，依据电路原理模型和实验桌结构在建模工具中生成对应的三维模型，每个电路原理模型生成与其对应的电工挂箱模型，实验桌结构生成实验桌结构模型，将所有的电工挂箱模型进行装配，得到电工挂箱整体模型；

对电工挂箱整体模型进行前期处理，得到处理后的三维模型文件并打包形成FBX文件并导出；

将FBX文件导入Unity中进行处理，处理之后与实验桌结构模型进行装配，装配之后进行再处理，得到电工实训实验台的仿真模型。

作为一种可实施方式，所述对仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型的具体步骤包括：

预先设置每个电路原理仿真模型的所有连线的操作结果，对每个电路原理仿真模型进行连线，得到仿真实验的数据表；

根据实际电路原理模型实现的连线结果计算实际结果数据表，将数据表和实际结果数据表进行对比，判断所述仿真模型建立的是否正确。

作为一种可实施方式，所述对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型的具体操作过程为：

获取每个电路原理模型的模型信息，根据模型信息构建虚拟场景，按照操作顺序显示每个虚拟场景；

根据用户的选择指令，显示用户所需要操作的电路原理仿真模型。

一种电工实训实验台模拟仿真系统，包括以下模块：

模型构建模块，用于对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型；

模型设置模块，用于对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型；

模型验证模块，用于对得到的仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型。

作为一种可实施方式，还包括以下模块：

模型选择模块：用于接收用户发送的选择指令，根据所述选择指令从预先构建的仿真模型中生成目标电路原理仿真模型；

动作执行模型，用于获取用户发送实验操作指令，在对应的电路原理仿真模型中执行连线动作，在所述目标电路仿真模型中生成对应的实验结果，并生成相应的实验数据。

作为一种可实施方式，模型构建模块被设置为：

对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，依据电路原理模型和实验桌结构在建模工具中生成对应的三维模型，每个电路原理模型生成与其对应的电工挂箱模型，实验桌结构生成实验桌结构模型，将所有的电工挂箱模型进行装配，得到电工挂箱整体模型；

对电工挂箱整体模型进行前期处理，得到处理后的三维模型文件并打包形成FBX文件并导出；

将FBX文件导入Unity中进行处理，处理之后与实验桌结构模型进行装配，装配之后进行再处理，得到电工实训实验台的仿真模型。

作为一种可实施方式，模型验证模块被设置为：

预先设置每个电路原理仿真模型的所有连线的操作结果，对每个电路原理仿真模型进行连线，得到仿真实验的数据表；

根据实际电路原理模型实现的连线结果计算实际结果数据表，将数据表和实际结果数据表进行对比，判断所述仿真模型建立的是否正确。

作为一种可实施方式，模型设置模块被设置为：

获取每个电路原理模型的模型信息，根据模型信息构建虚拟场景，按照操作顺序显示每个虚拟场景；

根据用户的选择指令，显示用户所需要操作的电路原理仿真模型。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明与现有设备相辅相成，可以实现实体设备在使用中遇到无法避免的损坏情况，并且相较于现有的实体设备来讲，本发明在仿真软件中不会发生危险情况；在使用过程中不会出现设备损坏；完成教学后可以不用整理及维护；可以完成网络化教学及管理。本发明操作方法简单快捷，便于使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体流程示意图；

图2是本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

一种电工实训实验台模拟仿真方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型；

S2、对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型；

S3、对得到的仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型。

更进一步地，还包括以下步骤：

S4、接收用户发送的选择指令，根据所述选择指令从预先构建的仿真模型中生成目标电路原理仿真模型；

S5、获取用户发送实验操作指令，在对应的电路原理仿真模型中执行连线动作，在所述目标电路仿真模型中生成对应的实验结果，并生成相应的实验数据。

在步骤S1中，所述对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型的具体步骤包括：

S11、对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，依据电路原理模型和实验桌结构在建模工具中生成对应的三维模型，每个电路原理模型生成与其对应的电工挂箱模型，实验桌结构生成实验桌结构模型，将所有的电工挂箱模型进行装配，得到电工挂箱整体模型；

S12、对电工挂箱整体模型进行前期处理，得到处理后的三维模型文件并打包形成FBX文件并导出；

S13、将FBX文件导入Unity中进行处理，处理之后与实验桌结构模型进行装配，装配之后进行再处理，得到电工实训实验台的仿真模型。

步骤S3中，所述对仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型的具体步骤包括：

预先设置每个电路原理仿真模型的所有连线的操作结果，对每个电路原理仿真模型进行连线，得到仿真实验的数据表；

根据实际电路原理模型实现的连线结果计算实际结果数据表，将数据表和实际结果数据表进行对比，判断所述仿真模型建立的是否正确。

步骤S2中，所述对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型的具体操作过程为：

获取每个电路原理模型的模型信息，根据模型信息构建虚拟场景，按照操作顺序显示每个虚拟场景；

根据用户的选择指令，显示用户所需要操作的电路原理仿真模型。

下面以叠加原理对本发明的方法进行说明：

先对叠加原理进行大概的阐述，叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。在此，线性电路的齐次性是指当激励信号(某独立源的值)增加或减小K倍时，电路的响应(即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值)也将增加或减小K倍。

根据叠加原理，在CAD软件中画出原理图，将CAD文件导入到Solidworks中进行三维建模，得到叠加原理的电工挂箱；在依次完成实验室环境和实验桌结构的建模，并在Solidworks中完成装配，得到电工挂箱、实验室环境和实验桌结构整体的模型；将整体模型转换成WRL的格式，导入3DMAX中；导入之后会有出现很多多余的空白物体以及整体模型比例被缩小了100倍，需要进行去除多余空白物体以及放大整体模型的处理；最后居中原理图中的各个元器件的中心轴到各元件器的中心，完成整体模型的处理后，导出模型格式为FBX；将FBX格式的文件导入制作软件Unity 5中，对文件中各零件进行上色处理；

对整体模型进行依次建模、导入、渲染得到电工实训实验台的仿真模型；

由于该此实施例只是对叠加原理进行建模说明，在此，不进行S2的说明。对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型。

在完成建模得到仿真模型后，需要对仿真模型进行验证，验证建立的仿真模型是否正确，首先，需要对仿真软件界面进行预先设置进行实验前的连线准备，把所有连线会发生的情况预先设置结果；再次，对仿真实验的数据表进行设置，最后，根据实际电路原理模型实现的连线结果计算实际结果数据表，将数据表和实际结果数据表进行对比，判断所述仿真模型建立的是否正确。

实施例2

本发明还包括一种电工实训实验台模拟仿真系统，如附图2所示，包括以下模块：

模型构建模块1，用于对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型；更具体地，模型构建模块1被设置为：对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，依据电路原理模型和实验桌结构在建模工具中生成对应的三维模型，每个电路原理模型生成与其对应的电工挂箱模型，实验桌结构生成实验桌结构模型，将所有的电工挂箱模型进行装配，得到电工挂箱整体模型；对电工挂箱整体模型进行前期处理，得到处理后的三维模型文件并打包形成FBX文件并导出；将FBX文件导入Unity中进行处理，处理之后与实验桌结构模型进行装配，装配之后进行再处理，得到电工实训实验台的仿真模型。

模型设置模块2，用于对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型；更具体地，模型设置模块2被设置为：获取每个电路原理模型的模型信息，根据模型信息构建虚拟场景，按照操作顺序显示每个虚拟场景；根据用户的选择指令，显示用户所需要操作的电路原理仿真模型。

模型验证模块3，用于对得到的仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型；更具体地，模型验证模块3被设置为：预先设置每个电路原理仿真模型的所有连线的操作结果，对每个电路原理仿真模型进行连线，得到仿真实验的数据表；

根据实际电路原理模型实现的连线结果计算实际结果数据表，将数据表和实际结果数据表进行对比，判断所述仿真模型建立的是否正确。

本发明的系统中还包括以下模块：

模型选择模块4：用于接收用户发送的选择指令，根据所述选择指令从预先构建的仿真模型中生成目标电路原理仿真模型；

动作执行模型5，用于获取用户发送实验操作指令，在对应的电路原理仿真模型中执行连线动作，在所述目标电路仿真模型中生成对应的实验结果，并生成相应的实验数据。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电工实训实验台模拟仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型；

对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型；

对得到的仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型。

2.根据权利要求1所述的电工实训实验台模拟仿真方法，其特征在于：还包括以下步骤：

接收用户发送的选择指令，根据所述选择指令从预先构建的仿真模型中生成目标电路原理仿真模型；

获取用户发送实验操作指令，在对应的电路原理仿真模型中执行连线动作，在所述目标电路仿真模型中生成对应的实验结果，并生成相应的实验数据。

3.根据权利要求1所述的电工实训实验台模拟仿真方法，其特征在于：所述对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型的具体步骤包括：

对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，依据电路原理模型和实验桌结构在建模工具中生成对应的三维模型，每个电路原理模型生成与其对应的电工挂箱模型，实验桌结构生成实验桌结构模型，将所有的电工挂箱模型进行装配，得到电工挂箱整体模型；

对电工挂箱整体模型进行前期处理，得到处理后的三维模型文件并打包形成FBX文件并导出；

将FBX文件导入Unity中进行处理，处理之后与实验桌结构模型进行装配，装配之后进行再处理，得到电工实训实验台的仿真模型。

4.根据权利要求1所述的电工实训实验台模拟仿真方法，其特征在于：所述对仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型的具体步骤包括：

预先设置每个电路原理仿真模型的所有连线的操作结果，对每个电路原理仿真模型进行连线，得到仿真实验的数据表；

根据实际电路原理模型实现的连线结果计算实际结果数据表，将数据表和实际结果数据表进行对比，判断所述仿真模型建立的是否正确。

5.根据权利要求1所述的电工实训实验台模拟仿真方法，其特征在于：所述对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型的具体操作过程为：

获取每个电路原理模型的模型信息，根据模型信息构建虚拟场景，按照操作顺序显示每个虚拟场景；

根据用户的选择指令，显示用户所需要操作的电路原理仿真模型。

6.一种电工实训实验台模拟仿真系统，其特征在于包括以下模块：

模型构建模块，用于对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，得到电工实训实验台的仿真模型；

模型设置模块，用于对仿真模型进行设置，建立仿真模型的场景设置模块、场景显示模块和场景操作模块，得到可选择电路原理的仿真模型；

模型验证模块，用于对得到的仿真模型进行验证，得到正确的仿真模型。

7.根据权利要求6所述的电工实训实验台模拟仿真系统，其特征在于，还包括以下模块：

模型选择模块：用于接收用户发送的选择指令，根据所述选择指令从预先构建的仿真模型中生成目标电路原理仿真模型；

动作执行模型，用于获取用户发送实验操作指令，在对应的电路原理仿真模型中执行连线动作，在所述目标电路仿真模型中生成对应的实验结果，并生成相应的实验数据。

8.根据权利要求6所述的电工实训实验台模拟仿真系统，其特征在于，模型构建模块被设置为：

对电工实训实验台的实验室环境、实验桌结构以及所有电路原理模型进行建模，依据电路原理模型和实验桌结构在建模工具中生成对应的三维模型，每个电路原理模型生成与其对应的电工挂箱模型，实验桌结构生成实验桌结构模型，将所有的电工挂箱模型进行装配，得到电工挂箱整体模型；

对电工挂箱整体模型进行前期处理，得到处理后的三维模型文件并打包形成FBX文件并导出；

将FBX文件导入Unity中进行处理，处理之后与实验桌结构模型进行装配，装配之后进行再处理，得到电工实训实验台的仿真模型。

9.根据权利要求6所述的电工实训实验台模拟仿真系统，其特征在于，模型验证模块被设置为：

预先设置每个电路原理仿真模型的所有连线的操作结果，对每个电路原理仿真模型进行连线，得到仿真实验的数据表；

根据实际电路原理模型实现的连线结果计算实际结果数据表，将数据表和实际结果数据表进行对比，判断所述仿真模型建立的是否正确。

10.根据权利要求6所述的电工实训实验台模拟仿真系统，其特征在于，模型设置模块被设置为：

获取每个电路原理模型的模型信息，根据模型信息构建虚拟场景，按照操作顺序显示每个虚拟场景；

根据用户的选择指令，显示用户所需要操作的电路原理仿真模型。