CN108447335B - 一种装配式建筑ar实景化仿真实训教学系统 - Google Patents

一种装配式建筑ar实景化仿真实训教学系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，包括AR节点扫描墙、装配式建筑节点识图教学实训平台、AR扫描系统及行走课堂学习系统。利用模拟仿真技术将装配式建筑节点构造做成虚拟现实，并利用AR技术实景化展现，学习者如身临其境学习装配式建筑构造及真实化节点。达到形象直观、易学易懂效果。

Description

一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统
技术领域
本发明涉及教学系统，具体为一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统。
背景技术
装配式建筑是建筑行业转型升级的主要途径，国家和全国各省份都出台相关政策促进装配式建筑快速发展。但装配式建筑人才短缺严重束缚了产业发展，培养高素质的装配式建筑技术技能型人才迫在眉睫。然而装配式建筑刚刚兴起，传统企业和高校教师对装配式建筑构造缺乏深刻的认识，对于装配式节点不够熟悉。同时企业技术培训及高校开设装配式建筑专业实习实训设施短缺，实景化的教学条件也比较少，企业技术培训和高校教学效果比较差。纵观全国各高校，开展实景化教学设施建设和研究的成果寥寥无几。本专利考虑到以上装配式建筑实践教学不足之处，利用模拟仿真技术将装配式建筑节点构造做成虚拟现实，并利用AR技术实景化展现，学习者如身临其境学习装配式建筑构造及真实化节点。达到形象直观、易学易懂效果。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，克服现有技术不足，公开了一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，利用模拟仿真技术将装配式建筑节点构造做成虚拟现实，并利用AR技术实景化展现，学习者如身临其境学习装配式建筑构造及真实化节点。达到形象直观、易学易懂效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，包括AR节点扫描墙、装配式建筑节点识图教学实训平台、AR扫描系统及行走课堂学习系统；
所述装配式建筑节点识图教学实训平台包括建筑产业现代化工具展区台、86英寸触控一体机，所述装配式建筑节点识图教学实训平台中央处设有PC一体机操控平台、装配式构件模型、装配式建筑构件生产沙盘及装配式建筑施工沙盘，
所述AR扫描系统包括设于装配式建筑节点识图教学实训平台内的AR节点扫描墙及AR移动端，
所述行走课堂学习系统包括扫描生产设备二维码，扫描生产设备二维码获取该设备的知识资源，提供多媒体终端使用的APP，该APP属于定制APP，与智能平台一一对应，同时也能进行基于互联网或者局域网乃至于离线状态下的连接使用，能通过该APP扫码获取到节点信息进行相关线下学习，也能通过点击资源快链进行指定资源的快速学习，老师线下教学等。每一个节点生成对应的一个二维码，与节点标牌结合在一起，节点对应的施工影像、图文介绍资料及节点对应三维模型等资源导入存储设备，学生可以通过手机扫描节点二维码，实现跨媒体信息浏览，实现静态节点和动态工艺的时时互动。
优选的，所述AR扫描节点墙、86英寸触摸一体机上部设有灯箱。
优选的，所述装配式建筑节点识图教学实训平台由外墙板、内墙板、叠合板、楼梯、阳台及其他附属构件拼构而成，所述外墙板包括一字型节点预留U型钢筋、一字型节点预留弯钩钢筋、L字型节点预留U型钢筋、L字型节点预留弯钩钢筋、T字型节点预留U型钢筋、T字型节点预留弯钩钢筋及实心外墙板，所述内墙板由实心内墙板构成，所述叠合板由单向板、双向板、密拼接缝、剪力墙端支座及边梁支座构成，所述楼梯包括楼梯段、固定铰支座及滑动铰支座构成，所述阳台包括叠合阳台及全预制板式阳台，所述其他附属构件包括空调板、直板夹心保温女儿墙及直板非保温式女儿墙。
优选的，所述建筑产业现代化工具展区台上端设有灯箱，所述建筑产业现代化工具展区台下端设有建筑现代化工具箱，所诉建筑产业现代化工具展区台的机具台尺寸为60*1200*1100mm。
优选的，所述装配式构架生产沙盘及装配式施工沙盘模拟装配式建筑现场吊装施工沙盘模型，装配式构件生产沙盘及装配式施工沙盘部件与教学实训平台通过继控电路联动，且尺寸不小于1.8*1.2*0.8m，沙盘模型为装配式建筑工地沙盘，包含不少于6处正在施工结构或不少于6台塔吊，6处施工楼栋分别处在不同的施工阶段；沙盘模型至少要实现构件进场、塔吊转动、构件吊装三种动作，沙盘与教学实训平台联动，虚拟教学与沙盘实物动作对应。
优选的，所述触摸一体机包括75寸LED显示屏，且所述显示屏分辨率1920*1080，色彩16.7M，对比度5000.1，可视角正负178度。
本发明的有益效果为：
1、利用AR技术将装配式建筑虚拟仿真平台进行实景化展现；
2、解决了高校缺少装配式建筑实景化实训短缺问题；企业技术培训和高校教学使用本系统，使学习者学习装配式建筑变得直观、明了，易学易懂；
3、建设本实训系统场地要求不够，投资少，建设快；
4、利用AR终端或手机APP终端扫描学习，改变了传统教学模式，创新学习方式，激发学生学习兴趣；
5、构建了云端教学和行走式课堂；
6、实现装配式构件生产沙盘及装配式施工沙盘部件与教学实训平台通过继控电路联动。
附图说明
图1是本发明的装配式建筑节点识图教学实训平台的平面布置示意图。
图2是本发明的装配式建筑节点识图教学实训平台的上侧面示意图。
图3是本发明的装配式建筑节点识图教学实训平台的下侧面示意图。
图4是本发明的装配式建筑节点识图教学实训平台的左侧面示意图。
图5是本发明的装配式建筑节点识图教学实训平台的右侧面示意图。
图6是本发明的学生自主学习工作流程图。
图7是本发明的教师授课工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1-7所示的一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，包括AR节点扫描墙、装配式建筑节点识图教学实训平台、AR扫描系统及行走课堂学习系统；
其中装配式建筑节点识图教学实训平台包括建筑产业现代化工具展区台、86英寸触控一体机，所述装配式建筑节点识图教学实训平台中央处设有PC一体机操控平台、装配式构件模型、装配式建筑构件生产沙盘及装配式建筑施工沙盘，
AR扫描系统包括设于装配式建筑节点识图教学实训平台内的AR节点扫描墙及AR移动端，
行走课堂学习系统包括扫描生产设备二维码，扫描生产设备二维码获取该设备的知识资源，提供多媒体终端使用的APP，该APP属于定制APP，与智能平台一一对应，同时也能进行基于互联网或者局域网乃至于离线状态下的连接使用，能通过该APP扫码获取到节点信息进行相关线下学习，也能通过点击资源快链进行指定资源的快速学习，老师线下教学等。每一个节点生成对应的一个二维码，与节点标牌结合在一起，节点对应的施工影像、图文介绍资料及节点对应三维模型等资源导入存储设备，学生可以通过手机扫描节点二维码，实现跨媒体信息浏览，实现静态节点和动态工艺的时时互动。AR扫描节点墙、86英寸触摸一体机上部设有灯箱。
装配式建筑节点识图教学实训平台由外墙板、内墙板、叠合板、楼梯、阳台及其他附属构件拼构而成，所述外墙板包括一字型节点预留U型钢筋、一字型节点预留弯钩钢筋、L字型节点预留U型钢筋、L字型节点预留弯钩钢筋、T字型节点预留U型钢筋、T字型节点预留弯钩钢筋及实心外墙板，所述内墙板由实心内墙板构成，所述叠合板由单向板、双向板、密拼接缝、剪力墙端支座及边梁支座构成，所述楼梯包括楼梯段、固定铰支座及滑动铰支座构成，所述阳台包括叠合阳台及全预制板式阳台，所述其他附属构件包括空调板、直板夹心保温女儿墙及直板非保温式女儿墙。
建筑产业现代化工具展区台上端设有灯箱，所述建筑产业现代化工具展区台下端设有建筑现代化工具箱，所诉建筑产业现代化工具展区台的机具台尺寸为60*1200*1100mm。
装配式构架生产沙盘及装配式施工沙盘模拟装配式建筑现场吊装施工沙盘模型，装配式构件生产沙盘及装配式施工沙盘部件与教学实训平台通过继控电路联动，且尺寸不小于1.8*1.2*0.8m，沙盘模型为装配式建筑工地沙盘，包含不少于6处正在施工结构或不少于6台塔吊，6处施工楼栋分别处在不同的施工阶段；沙盘模型至少要实现构件进场、塔吊转动、构件吊装三种动作，沙盘与教学实训平台联动，虚拟教学与沙盘实物动作对应。
装配式建筑构件模型包括三明治外剪力墙教学构件、桁架叠合板教学构件、PK板实训模型教学构件、预制叠合梁教学构件及预制楼梯教学构件，三明治外剪力墙教学构件尺寸规格：1.8m*1.8m；材质：ABS/雪弗板/亚克力模型可360°旋转，部分节点裸露，可观察到灌浆套筒连接件；可用于观察让学生近距离观察预制墙面的特性，钢筋分布情况，灌浆套筒预埋位置等；桁架叠合板教学构件展现桁架叠合板内部构造，包含桁架筋分布与预埋件，尺寸约1.2mx1.2m；PK板实训模型教学构件展现PK板的构造特点，尺寸约1.6mx0.8m；预制叠合梁教学构件：展现预制叠合梁内部构造，包含钢架筋分布与预埋件，尺寸约1.4mx0.3m；预制楼梯教学构件展现预制楼梯内部构造，包含钢筋分布与预埋件，尺寸约1.1mx1m。
触摸一体机包括75寸LED显示屏，且所述显示屏分辨率1920*1080，色彩16.7M，对比度5000.1，可视角正负178度。
该培训系统在使用时分为自主学习及教师授课，当学生自主学习时，PC一体机安装相关软件，为装配式建筑专业相关知识做准备，学生使用手机APP或实训室的AR客户端进行自主学习，另外实验室AR客户端设有40个终端，可供一个班级的学生使用，AR系统模块安装资源联动后，学生通过实训室或过道扫描AR扫描墙相关节点，在系统安装相关软件及资源的基础上，学生进入装配式建筑课程资源选择模块学习，其中学习模块包括外墙板、内墙板、叠合板、楼梯板、阳台板、叠合梁及预制柱，其中学习路径包括知识点与节点构、国家标准图集、构件透视图、动画展示、节点与规范讲解、工程案例视频及学习效果考核，学生学习之后进入考核评价模块，考核之后退出系统结束学习。
教师授课工作中，PC一体机安装相关软件后，存储装配式建筑专业相关知识，教师启动联动沙盘，准备装配式建筑联动机具、模型后，开启PC一体机及触屏一体机，学生使用手机APP或实训室AR客户端，实训室AR客户端设有50台终端，可供一个班级学生学习，AR系统模块安装资源联动后，在实训室或过道扫描AR扫描墙相关节点后，在安装相关软件及资源的基础上，进入装配式建筑课程资源选择模块学习，其中学习模块包括外墙板、内墙板、叠合板、楼梯板、阳台板、叠合梁及预制柱，其中学习路径包括知识点与节点构、国家标准图集、构件透视图、动画展示、节点与规范讲解、工程案例视频及学习效果考核，教师授课之后进入考核评价模块，考核之后退出系统结束学习。
其中教学功能要求：
1.多模块讲解装配式构件，各种构件一键查看，全面介绍装配式工程中的相关构件的知识点与节点构造，能有效帮助学生掌握装配式构件的相关知识。
2.构件均参照国家标准图集1：1真实比例建模，完美还原构件的内部组成，展现和国家标准图集中相同的钢筋构造。
3.360°旋转展示构件，支持透视查看内部钢筋，构件支持360°旋转查看构件，且配置正视图，左视图，右视图等复位键，帮助学生进一步了解装配式构件，且配置透视按钮，学生以及通过透视按钮，查看装配式构件内部的钢筋构造
4.动画展示构件建造过程，动画展示节点构造过程，支持动画查看构件的建造过程，以及节点钢筋的连接过程，且支持旋转与缩放，进一步让学生可以细致查看到整个构件的制作过程与节点钢筋绑扎的过程。
5.节点讲解和规范连接拓展知识面，图集图纸参照学习，每个构件都配置节点讲解和规范连接，进一步拓展学生的知识面，了解装配式构件相关知识和规范，图集图纸可以让学生熟悉构造的详细构造。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，其特征在于，包括AR节点扫描墙、装配式建筑节点识图教学实训平台、AR扫描系统及行走课堂学习系统；
所述装配式建筑节点识图教学实训平台包括建筑产业现代化工具展区台、86英寸触控一体机，所述装配式建筑节点识图教学实训平台中央处设有PC一体机操控平台、装配式构件模型、装配式建筑构件生产沙盘及装配式建筑施工沙盘，沙盘模型与实训平台联动，虚拟教学与沙盘实物相对应；
所述装配式建筑节点识图教学实训平台由外墙板、内墙板、叠合板、楼梯、阳台及其他附属构件拼构而成，所述外墙板包括一字型节点预留U型钢筋、一字型节点预留弯钩钢筋、L字型节点预留U型钢筋、L字型节点预留弯钩钢筋、T字型节点预留U型钢筋、T字型节点预留弯钩钢筋及实心外墙板，所述内墙板由实心内墙板构成，所述叠合板由单向板、双向板、密拼接缝、剪力墙端支座及边梁支座构成，所述楼梯包括楼梯段、固定铰支座及滑动铰支座构成，所述阳台包括叠合阳台及全预制板式阳台，所述其他附属构件包括空调板、直板夹心保温女儿墙及直板非保温式女儿墙；
所述AR扫描系统包括设于装配式建筑节点识图教学实训平台内的AR节点扫描墙及AR移动端，
所述行走课堂学习系统包括扫描生产设备二维码，扫描生产设备二维码获取该设备的知识资源，提供多媒体终端使用的APP，该APP属于定制APP，与智能平台一一对应，同时也能进行基于互联网或者局域网乃至于离线状态下的连接使用，能通过该APP扫码获取到节点信息进行相关线下学习，也能通过点击资源快链进行指定资源的快速学习，老师线下教学等， 每一个节点生成对应的一个二维码，与节点标牌结合在一起，节点对应的施工影像、图文介绍资料及节点对应三维模型等资源导入存储设备，学生可以通过手机扫描节点二维码，实现跨媒体信息浏览，实现静态节点和动态工艺的时时互动。
2.根据权利要求1所述的一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，其特征在于，所述AR扫描节点墙、86英寸触控 一体机上部设有灯箱。
3.根据权利要求1所述的一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，其特征在于，所述建筑产业现代化工具展区台上端设有灯箱，所述建筑产业现代化工具展区台下端设有建筑现代化工具箱，所诉建筑产业现代化工具展区台的机具台尺寸为60*1200*1100mm。
4.根据权利要求1所述的一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，其特征在于，所述装配式构架生产沙盘及装配式施工沙盘模拟装配式建筑现场吊装施工沙盘模型，装配式构件生产沙盘及装配式施工沙盘部件与教学实训平台通过继控电路联动，且尺寸不小于1.8*1.2*0.8m，沙盘模型为装配式建筑工地沙盘，包含不少于6处正在施工结构或不少于6台塔吊，6处施工楼栋分别处在不同的施工阶段；沙盘模型至少要实现构件进场、塔吊转动、构件吊装三种动作，沙盘与教学实训平台联动，虚拟教学与沙盘实物动作对应。
5.根据权利要求1所述的一种装配式建筑AR实景化仿真实训教学系统，其特征在于，所述触控 一体机包括75寸LED显示屏，且所述显示屏分辨率1920*1080，色彩16.7M，对比度5000.1，可视角正负178度。
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