CN110288872A - 一种汽车结构教学系统及教学方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车结构教学系统及教学方法，该教学系统包括处理模块、3D仿真模块、车身选择模块、车间模块、护具模块、工具模块及部件模块，该3D仿真模块用于对多种车型的车身结构进行3D扫描，生成动画三维模型，车间模块中包括多个子模块，车身选择模块用于选择各个子模块，使用者在车间模块中对选择的子模块汽车零部件的三维模型进行拆卸学习；在护具模块中选择适合所拆卸零部件的护具，在工具模块中选择适合所拆卸零部件的指定工具；部件模块用于存放在车间模块中操作时拆卸下的零部件并展示该零部件。本发明汽车结构教学系统及教学方法能提高汽车专业教学效率，帮助不同基础的学生在不同程度上完成仿真模拟操作，提高专业能力与职业素养。

Description

一种汽车结构教学系统及教学方法

技术领域

本发明有关一种教学系统，特别是指一种利用模拟仿真操作实现教学的汽车结构教学系统及教学方法。

背景技术

目前，汽车专业人才缺口日益扩大，特别是具备高素质高技能的应用型人才。很多职业院校为汽车相关专业建立了实训基地，使学生在信息化的环境下，通过实践与实训提升职业技能。然而，课堂的书本知识距离实训实操还有一定的距离，导致实训课程教学效果差、效率低，甚至出现安全事故。汽车专业学生就业也不容乐观，汽车专业学生基础不扎实，缺乏对车身结构的系统化了解；毕业生实操熟练度不高，解决企业典型工作任务时全局观不足；超过四成毕业生并没有从事本专业相关工作，近一半学生毕业内半年就离职，汽车检测与维修技术作为汽车类王牌专业数据尚不乐观，可见目前汽车专业学生就业问题不容小视，更暴露出当前汽车职业教育的不足。因此，车身结构教学系统的建设已迫在眉睫。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用模拟仿真操作实现教学、能加强基础知识的汽车结构教学系统及教学方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种汽车结构教学系统，其包括处理模块、3D仿真模块、车身选择模块、车间模块、护具模块、工具模块及部件模块，其中所述3D仿真模块与车间模块连接，所述车身选择模块与车间模块交互连接，所述车间模块、护具模块、工具模块及部件模块分别与所述处理模块交互连接；

所述3D仿真模块用于对多种车型的车身结构进行3D扫描，模拟现实中的汽车构造，从汽车白车身的各个组成部分模拟动画三维模型；

所述车间模块用于存储3D仿真模块模拟的三维模型，使用者在所述车间模块中对汽车零部件进行拆卸学习，所述车间模块包括多个子模块；

所述车身选择模块根据实际操作中车身结构的拆卸顺序选择车间模块中的各个子模块，选中某个子模块后，按实际操作顺序对该子模块中的车身零部件进行拆卸；

所述护具模块中包括实际工作中常用到的护具，用于使用者利用车间模块进行拆卸作业时，选择适合所拆卸零部件的指定护具；

所述工具模块中包括实际工作中常用到的工具，用于使用者利用车间模块进行拆卸作业时，选择适合所拆卸零部件的指定工具；

所述部件模块用于存放在车间模块中操作时拆卸下的零部件并展示该零部件；

所述处理模块用于对各模块每一步操作的数据进行处理。

所述车间模块包括保险杠组件的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、纵梁的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、车顶的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、后杠及后围的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、左右侧围的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块。

所述汽车结构教学系统包括视频教程模块与快速拆卸模块，该视频教程模块和快速拆卸模块分别与所述处理模块交互连接，该视频教程模块能提供实际标准的汽车拆装工艺流程的视频，给学生实训指导；利用该快速拆卸模块，使用者可以略过护具工具选择等操作，通过鼠标直接对车身结构件进行拆卸与组装，便于使用者以最快速度高效了解车身结构。

所述汽车结构教学系统包括结构关系模块与关键工艺模块，该结构关系模块关键工艺模块分别与所述处理模块交互连接，该结构关系模块用于展示与拆装操作同步的结构爆炸图，当在车间模块下拆卸某一子模块的零部件时，清晰展示该子模块各结构件之间的逻辑关系；该关键工艺模块内包含当前操作步骤的说明和指导，文字内容会随着拆卸步骤的不同进行变化，保持与当前拆卸步骤同步。

所述汽车结构教学系统包括与处理模块交互连接的测距模块，用于测量车身任意两点之间的直线距离。

所述汽车结构教学系统包括与处理模块交互连接的测试模块，该测试模块中包括与操作步骤工艺对应的选择题、判断题及应用题，用于对学员进行测试，并得出测试结果。

本发明还提供一种汽车结构教学方法，该教学方法包括以下步骤：S1、对多款车型进行拆解，利用3D仿真技术对车身结构进行3D扫描，模拟现实中的汽车构造，从汽车白车身的各个组成部分模拟动画三维模型；S2、选取车型，根据所选取的车型，对车身结构三维模型的某一零部件进行拆卸；S3、选择适合所拆卸零部件的护具；S4、护具选择完毕后，选择适合所拆卸零部件的工具；S5、重复步骤S2-S4，并在拆卸过程中在部件模块能查看拆卸下的零部件，可以旋转观察视角，放大或缩小进行查看。

在所述步骤S2中，车身结构三维模型包括保险杠组件三维模型、纵梁三维模型、车顶三维模型、后杠及后围组件三维模型、左右侧围组件三维模型，当拆卸某一三维模型中的零部件时，利用结构关系模块能查看该三维模型中各个零部件的结构爆炸图，便于使用者了解该三维模型的结构特征；在步骤2中，当拆卸到某一零部件时，在关键工艺模块中可查看当前操作步骤的说明和指导，以便于使用者了解当前该零部件的操作工艺要求。

所述汽车结构教学方法还包括，利用视频教程模块观看实际标准的汽车拆装工艺流程的视频，给学生实训指导，增加对车身的理解，以及利用快速拆卸模块，省略护具工具选择操作，通过鼠标直接对车身结构件进行拆卸与组装，便于使用者以最快速度高效了解车身结构。

所述汽车结构教学方法还包括答题测试，题目包括选择题、判断题与应用题，用来考核学员的学习结果。

本发明汽车教学系统通过丰富的图片、动画、操作等多种表现方式详细介绍汽车车身的各个组成部分、拆装操作流程及安全防护注意事项，讲解每个结构的作用原理、分类、特性、装配维修，帮助学生更好的掌握汽车车身结构的相关知识。通过线上操作学生能够在此系统中可学习到汽车车身结构和原理，以及从感官上认识三维零件，手动将零件拆卸、装配起来，系统还原了企业典型工作任务的实操流程，使学生对车身结构有了更深刻透彻的认识，为汽车职业教育提供新的教学模式和思路。

附图说明

图1为本发明汽车结构教学系统是原理框图；

图2为本发明汽车结构教学方法的步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的汽车结构教学系统包括处理模块1、3D仿真模块2、车身选择模块3、车间模块4、护具模块5、工具模块6及部件模块7，其中3D仿真模块2与车间模块4连接，车身选择模块3与车间模块4交互连接，车间模块4、护具模块5、工具模块6及部件模块7分别与处理模块1交互连接。本发明对多款车型进行拆解，利用3D仿真模块2对车身结构进行3D扫描，模拟现实中的汽车构造，从汽车白车身的各个组成部分模拟三维动画，并且在此基础上引入虚拟现实技术，保证系统模型、数据等内容的准确性，车身结构零件规格符合严格的技术规范，操作流程符合标准的实际流程。3D仿真模块2将模拟的汽车构造数据存储于车间模块4中，并在系统运行时导入系统的处理模块1，其中车间模块4包括保险杠组件的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、纵梁的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、车顶的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、后杠及后围的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、左右侧围的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块。车身选择模块3根据实际操作中车身结构的拆卸顺序选择车间模块4中的各个子模块，选中某个子模块后，按实际操作顺序对该子模块中的车身零部件进行拆卸。车间模块4用于使用者进行典型作业项目的练习，针对所选择的某个子模块中的零部件，选择该零部件后，系统将提示使用者下一步操作的要点与流程顺序，会按照实际操作要求提示前面未拆卸的部件。当使用者在车间模块4下完成一次拆卸任务后，拆卸下的零部件将进入部件模块7中，即部件模块7用于存放拆卸下的零部件。该部件模块7中零件可选择缩放，高清展示，辅助使用者深入了解车身结构。当使用者未拆卸任何零件时，部件模块7中为空。

护具模块5中为实际工作中常用到的护具，包括手套、焊接手套、护目镜、安全鞋、护鞋、面罩、口罩、护裙等。使用者利用车间模块4进行拆卸作业时，必须按照指示到护具模块5选择指定护具。根据每一个车身配件拆卸过程中所用到的工具，提示软件操作者应该穿戴哪些护具，若护具穿戴错误，则出现错误提示，不能继续；若护具穿戴正确，则给出穿戴正确提示，并进入下一步进行工具选择。

工具模块6内为实际工作中常用到的工具，包括定位冲、角磨机、切割机、打磨机、除胶机、气动锯、气动机、气动铲刀、焊点去除钻、手锤、护手锤子、棘轮等。利用车间模块，使用者在车间模块4进行拆卸作业时，必须按照指示到工具模块6中选择指定工具。首先要根据当前的拆装步骤选择正确的工具，工具选择错误则不能继续，只有选择了正确的工具，并且在正确的部位使用该工具，才能实现正确的拆装操作，否则给出工具使用不当提示。本发明的汽车结构教学系统还包括有声音模块8，每件工具在使用过程中，会给出相应的操作声音，提高软件系统的逼真程度。本发明中的处理模块1用于对每一步操作的数据进行处理。

本发明中的3D仿真模块2还包括有旋转模块20及颜色渲染模块21，旋转模块20用于使生成的三维车身结构能够360度全方位展示每一个零部件，让学员全方位、系统化的深入理解车身结构，夯实专业知识，为实操打好基础。颜色渲染模块21用于对车身零部件进行不同颜色渲染，不同颜色代表实际车身零部件的不同硬度强度。

本发明的汽车结构教学系统还包括视频教程模块9，该视频教程模块9与处理模块1交互连接，视频教程模块9能提供实际标准的汽车拆装工艺流程的视频，给学生实训指导，增加对车身的理解，降低实操的错误率，大大减少资源浪费。汽车结构教学系统另包括错误统计模块10，该错误统计模块10与处理模块1交互连接，可统计使用者的操作正确率，针对错误率较高的汽车配件，进行分级的拆装提示，减少教师的工作量。

本发明的汽车结构教学系统还包括结构关系模块11，该结构关系模块11与处理模块1交互连接，结构关系模块11用于展示与拆装操作同步的结构爆炸图，当在车间模块4下拆卸某一子模块的零部件时，清晰展示该子模块各结构件之间的逻辑关系。本发明的汽车结构教学系统还包括关键工艺模块12，该关键工艺模块12与处理模块1交互连接，关键工艺模块12内包含当前操作步骤的说明和指导，文字内容会随着拆卸步骤的不同进行变化，保持与当前拆卸步骤同步。

本发明的汽车结构教学系统还包括与处理模块1交互连接的快速拆卸模块13，利用快速拆卸模块13，使用者可以略过护具工具选择等操作，通过鼠标直接对车身结构件进行拆卸与组装，便于使用者以最快速度高效了解车身结构。本发明的汽车结构教学系统还包括与处理模块1交互连接的测距模块14，利用车身测距模块14可测量车身任意两点之间的直线距离，由于软件中三维空间比例和现实中的三维空间大小为1：1，因此在软件中测量值和现实中车身的测量值是相同的。

本发明的汽车结构教学系统还包括与处理模块1交互连接的测试模块15，测试模块15中包括与操作步骤工艺对应的选择题、判断题及应用题，使用者根据学习结果进行测试，并得出测试结果。

本发明汽车结构教学方法，该教学方法利用汽车结构教学系统实现，如图2所示，该教学方法包括以下步骤：S1、对多款车型进行拆解，利用3D仿真技术对车身结构进行3D扫描，模拟现实中的汽车构造，从汽车白车身的各个组成部分模拟三维动画，并且在此基础上引入虚拟现实技术，保证系统模型、数据等内容的准确性，车身结构零件规格符合严格的技术规范；S2、选取车型，根据所选取的车型，对车身结构三维模型的某一零部件进行拆卸；S3、选择适合所拆卸零部件的护具；S4、护具选择完毕后，选择适合所拆卸零部件的工具；S5、重复步骤S2-S4，并在拆卸过程中在部件模块能查看拆卸下的零部件，可以旋转观察视角，放大或缩小进行查看。在步骤S2中，车身结构三维模型包括保险杠组件三维模型、纵梁三维模型、车顶三维模型、后杠及后围组件三维模型、左右侧围组件三维模型，当拆卸某一三维模型中的零部件时，利用结构关系模块能查看该三维模型中各个零部件的结构爆炸图，便于使用者了解该三维模型的结构特征。另外在步骤2中，当拆卸到某一零部件时，在关键工艺模块中可查看当前操作步骤的说明和指导，以便于使用者了解当前该零部件的操作工艺要求。

本发明的汽车结构教学方法还包括，利用视频教程模块观看实际标准的汽车拆装工艺流程的视频，给学生实训指导，增加对车身的理解，降低实操的错误率。本发明的汽车结构教学方法还包括，利用快速拆卸模块，使用者可以略过护具工具选择等操作，通过鼠标直接对车身结构件进行拆卸与组装，便于使用者以最快速度高效了解车身结构。利用快速拆卸模块，当拆卸的部件离原位置大于一定距离后，部件会保持在当前位置，部件离原位置小于一定距离的话，部件会归回原位置，当多个部件位置被修改之后，点击“复位”按钮可以一次性复位所有部件。

本发明的汽车结构教学方法还包括答题测试，题目包括选择题、判断题与应用题，用来考核学员的学习结果。

本发明的汽车结构教学系统及教学方法能实现如下功能：

(1)虚拟现实3D仿真系统

以多款车型为原型精准测绘，利用先进的实时渲染引擎与物理引擎，逼真展现现实物理教学模型，直观展现汽车原理与拆装。逻辑关系科学严谨，无冗余元素，渲染满足可读性和真实性，给予使用者真实体验感觉。其中车型可包括大众、丰田、奔驰、奥迪、别克等多款车型。

(2)配合教学大纲

汽车结构教学系统符合职业院校汽车相关专业教学大纲，帮助学生对其进行分解学习，突破重点难点。

(3)交互操作功能

系统具有便捷、人性化的操作方式，可360度方位展示车身及每一个零部件，观察物体局部、拉近、围绕物体旋转。

(4)仿真教学功能

可对车身结构及相应组件模拟真实拆装、维修全过程，还原实际工作中典型工作任务。

本发明汽车教学系统通过丰富的图片、动画、操作等多种表现方式详细介绍汽车车身的各个组成部分、拆装操作流程及安全防护注意事项，讲解每个结构的作用原理、分类、特性、装配维修，帮助学生更好的掌握汽车车身结构的相关知识。通过线上操作学生能够在此系统中可学习到汽车车身结构和原理，以及从感官上认识三维零件，手动将零件拆卸、装配起来，系统还原了企业典型工作任务的实操流程，使学生对车身结构有了更深刻透彻的认识，为汽车职业教育提供新的教学模式和思路。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车结构教学系统，其特征在于，其包括处理模块、3D仿真模块、车身选择模块、车间模块、护具模块、工具模块及部件模块，其中所述3D仿真模块与车间模块连接，所述车身选择模块与车间模块交互连接，所述车间模块、护具模块、工具模块及部件模块分别与所述处理模块交互连接；

所述3D仿真模块用于对多种车型的车身结构进行3D扫描，模拟现实中的汽车构造，从汽车白车身的各个组成部分模拟动画三维模型；

所述车间模块用于存储3D仿真模块模拟的三维模型，使用者在所述车间模块中对汽车零部件进行拆卸学习，所述车间模块包括多个子模块；

所述车身选择模块根据实际操作中车身结构的拆卸顺序选择车间模块中的各个子模块，选中某个子模块后，按实际操作顺序对该子模块中的车身零部件进行拆卸；

所述护具模块中包括实际工作中常用到的护具，用于使用者利用车间模块进行拆卸作业时，选择适合所拆卸零部件的指定护具；

所述工具模块中包括实际工作中常用到的工具，用于使用者利用车间模块进行拆卸作业时，选择适合所拆卸零部件的指定工具；

所述部件模块用于存放在车间模块中操作时拆卸下的零部件并展示该零部件；

所述处理模块用于对各模块每一步操作的数据进行处理。

2.如权利要求1所述的汽车结构教学系统，其特征在于，所述车间模块包括保险杠组件的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、纵梁的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、车顶的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、后杠及后围的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块、左右侧围的连接方式拆卸方法和安装工艺子模块。

3.如权利要求1所述的汽车结构教学系统，其特征在于，所述汽车结构教学系统包括视频教程模块与快速拆卸模块，该视频教程模块和快速拆卸模块分别与所述处理模块交互连接，该视频教程模块能提供实际标准的汽车拆装工艺流程的视频，给学生实训指导；利用该快速拆卸模块，使用者可以略过护具工具选择等操作，通过鼠标直接对车身结构件进行拆卸与组装，便于使用者以最快速度高效了解车身结构。

4.如权利要求1所述的汽车结构教学系统，其特征在于，所述汽车结构教学系统包括结构关系模块与关键工艺模块，该结构关系模块关键工艺模块分别与所述处理模块交互连接，该结构关系模块用于展示与拆装操作同步的结构爆炸图，当在车间模块下拆卸某一子模块的零部件时，清晰展示该子模块各结构件之间的逻辑关系；该关键工艺模块内包含当前操作步骤的说明和指导，文字内容会随着拆卸步骤的不同进行变化，保持与当前拆卸步骤同步。

5.如权利要求1所述的汽车结构教学系统，其特征在于，所述汽车结构教学系统包括与处理模块交互连接的测距模块，用于测量车身任意两点之间的直线距离。

6.如权利要求1所述的汽车结构教学系统，其特征在于，所述汽车结构教学系统包括与处理模块交互连接的测试模块，该测试模块中包括与操作步骤工艺对应的选择题、判断题及应用题，用于对学员进行测试，并得出测试结果。

7.一种汽车结构教学方法，其特征在于，该教学方法包括以下步骤：S1、对多款车型进行拆解，利用3D仿真技术对车身结构进行3D扫描，模拟现实中的汽车构造，从汽车白车身的各个组成部分模拟动画三维模型；S2、选取车型，根据所选取的车型，对车身结构三维模型的某一零部件进行拆卸；S3、选择适合所拆卸零部件的护具；S4、护具选择完毕后，选择适合所拆卸零部件的工具；S5、重复步骤S2-S4，并在拆卸过程中在部件模块能查看拆卸下的零部件，可以旋转观察视角，放大或缩小进行查看。

8.如权利要求7所述的汽车结构教学方法，其特征在于，在所述步骤S2中，车身结构三维模型包括保险杠组件三维模型、纵梁三维模型、车顶三维模型、后杠及后围组件三维模型、左右侧围组件三维模型，当拆卸某一三维模型中的零部件时，利用结构关系模块能查看该三维模型中各个零部件的结构爆炸图，便于使用者了解该三维模型的结构特征；在步骤2中，当拆卸到某一零部件时，在关键工艺模块中可查看当前操作步骤的说明和指导，以便于使用者了解当前该零部件的操作工艺要求。

9.如权利要求7所述的汽车结构教学方法，其特征在于，所述汽车结构教学方法还包括，利用视频教程模块观看实际标准的汽车拆装工艺流程的视频，给学生实训指导，增加对车身的理解，以及利用快速拆卸模块，省略护具工具选择操作，通过鼠标直接对车身结构件进行拆卸与组装，便于使用者以最快速度高效了解车身结构。

10.如权利要求7所述的汽车结构教学方法，其特征在于，所述汽车结构教学方法还包括答题测试，题目包括选择题、判断题与应用题，用来考核学员的学习结果。