CN110675694A - 一种家具设计与工程虚拟仿真系统 - Google Patents

Abstract

一种家具设计与工程虚拟仿真系统，包括用户角色子系统、家具设计子系统和家具制造子系统；所述用户角色子系统包括系统管理员使用模块、学生使用模块；所述家具设计子系统包括家具销售实验模块、工况测量实验模块、方案绘制实验模块以及拆单任务实验模块；所述家具制造子系统包括设备介绍模块、板式家具生产实验模块、实木家具生产实验模块、安装实验模块。本发明的家具设计与工程虚拟仿真系统无需提高教学成本便能够使每个学生在实验过程中皆能够完成设备操作的学习，同时能够保证学生操作设备时的安全性，有效杜绝意外的发生。

Description

一种家具设计与工程虚拟仿真系统

技术领域

本发明涉及一种家具设计与工程虚拟仿真系统。

背景技术

随着建筑行业的飞速发展，国内家具需求日益增大，我国家具设计与工程教育呈现欣欣向荣局面，而家具设计与工程技术相关学习者及技术人员的教育主要依靠课堂讲授、“传帮带”方式以及投资建设实验室等方式，而上述学习方式则需要消耗大量的人力物力，比如需增加实验场地和设备巨大的经费投入，若无法投入大量教学成本，在有限的实验时间内则无法保证每名学生在实验过程中能够实现一人一台设备的学习状态，导致无法让每名学生亲自动手去操作设备，若是通过感性认知则无法确保学生掌握实际操作技能，影响学习质量。

另外家具设备的操作复杂、安全隐患增加，存在严重的安全隐患，极易危害到学生的人身安全，一旦发生安全事故，将会给学校和学生带来严重后果，不利于实验活动的开展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种家具设计与工程虚拟仿真系统，它无需提高教学成本便能够使每个学生在实验过程中皆能够完成设备操作的学习，同时能够保证学生操作设备时的安全性，有效杜绝意外的发生。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

本发明公开一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：包括用户角色子系统、家具设计子系统和家具制造子系统；所述用户角色子系统包括系统管理员使用模块、学生使用模块；所述家具设计子系统包括家具销售实验模块、工况测量实验模块、方案绘制实验模块以及拆单任务实验模块；所述家具制造子系统包括设备介绍模块、板式家具生产实验模块、实木家具生产实验模块、安装实验模块。

所述家具销售实验模块包括销售顾问单元、家具选择单元和家具合约单元。

所述工况测量实验模块包括工具选择单元、测量单元。

所述测量单元包括空间长度测量单元、空间高度测量单元、墙与墙角度测量单元、障碍物测量单元。

所述方案绘制实验模块包括绘图单元和打印单元。

所述拆单任务实验模块包括工艺图纸单元、物料清单单元、板件清单单元、裁板图单元、孔位图单元、包装清单单元、包装图单元。

所述设备介绍模块包括电子开料锯、全自动封边机、木工排钻、平刨机、压刨机、拼板机、砂光机、推台锯。

所述板式家具生产实验模块包括板式家具下料单元、板式家具封边单元、板式家具打孔单元、板式家具包装单元。

所述实木家具生产实验模块包括平刨加工单元、压刨加工单元、拼板加工单元、原料砂光加工单元、实木家具精裁单元、实木家具打孔单元、家具板件打磨单元、家具喷漆单元、实木家具包装单元。

所述安装实验模块包括工具选择单元、安装单元。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，采用本发明结构的家具设计与工程虚拟仿真系统通过虚拟仿真技术还原真实场景，在虚拟世界里，并不存在场地以及设备缺乏的问题，有效弥补实践教学条件不足与教学经费不足的问题，最大程度上节约了教学成本，有效节省学校带学生在实验室现场培训的成本，提供教学效率，同时可进行操作复杂、费用高或危险大、周期长的实践教学，由于学生的学习过程中全是在虚拟世界进行，因此即使在操作设备或工具的过程中出现意外，也不会对学生的人身安全造成实际的伤害，有效保障学生的人身安全，杜绝意外的发生，且本发明的虚拟仿真系统还原真实场景，视觉冲击力强，感染力强，可以从各个角度观察了解家具设计和家具制造过程，突破了时空限制，可进行反复的、无障碍的情景式实践教学，更方便进行实践教学条件的更新和升级，易于开设新型教学实验项目，具有教育功能，实现教育资源共享。

附图说明

图1是本发明家具设计与工程虚拟仿真系统的功能模块图；

图2是用户角色子系统的功能模块图；

图3是家具设计子系统的功能模块图；

图4是家具制造子系统的功能模块图；

图5是家具销售实验模块的功能模块图；

图6是工况测量实验模块的功能模块图；

测量单元

图7是测量单元的功能模块图；

图8是方案绘制实验模块的功能模块图；

图9是拆单任务实验模块的功能模块图；

图10是设备介绍模块的功能模块图；

图11是板式家具生产实验模块的功能模块图；

图12是实木家具生产实验模块的功能模块图；

图13是安装实验模块的功能模块图；

图14是本发明家具设计与工程虚拟仿真系统实际使用时的使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

请参阅图1至图14，本发明提供一种家具设计与工程虚拟仿真系统，包括用户角色子系统、家具设计子系统和家具制造子系统；所述用户角色子系统包括系统管理员使用模块、学生使用模块；所述家具设计子系统包括家具销售实验模块、工况测量实验模块、方案绘制实验模块以及拆单任务实验模块；所述家具制造子系统包括设备介绍模块、板式家具生产实验模块、实木家具生产实验模块、安装实验模块。

所述家具销售实验模块包括销售顾问单元、家具选择单元和家具合约单元。

所述工况测量实验模块包括工具选择单元、测量单元。

所述测量单元包括空间长度测量单元、空间高度测量单元、墙与墙角度测量单元、障碍物测量单元。

所述方案绘制实验模块包括绘图单元和打印单元。

所述拆单任务实验模块包括工艺图纸单元、物料清单单元、板件清单单元、裁板图单元、孔位图单元、包装清单单元、包装图单元。

所述设备介绍模块包括电子开料锯、全自动封边机、木工排钻、平刨机、压刨机、拼板机、砂光机、推台锯。

所述板式家具生产实验模块包括板式家具下料单元、板式家具封边单元、板式家具打孔单元、板式家具包装单元。

所述实木家具生产实验模块包括平刨加工单元、压刨加工单元、拼板加工单元、原料砂光加工单元、实木家具精裁单元、实木家具打孔单元、家具板件打磨单元、家具喷漆单元、实木家具包装单元。

所述安装实验模块包括工具选择单元、安装单元。

本发明各个模块以及单元的功能如下：

家具销售实验模块，包括销售顾问单元、家具选择单元和家具合约单元。销售顾问单元可用于训练家具销售技巧；家具选择单元可用于客户家具选择，选择界面中分为板式家具与实木家具共四款典型家具；家具合约单元可模拟合同签订。

工况测量实验模块包括工具选择单元、测量单元。所述工具选择单元由3米卷尺、5米卷尺、水性笔、素描本、直角尺、水平尺等6个选项组成，让学习者进行选择，只有选择正确才可以进行下面的内容，如果选错需要重新选择，并给出解释，利于总结错误；测量单元由空间长度测量、空间高度测量、墙与墙角度测量和障碍物测量等4个子单元组成，每个子单元由动画演示测量过程，并提供选项，由学习者进行选择正确选项。

方案绘制实验模块由绘图单元和打印单元组成，绘图单元可直接连接到计算机辅助软件进行绘图，完成绘图后进行提交图纸，而打印单元则可对绘制图纸直接打印出图。

拆单任务实验模块包括工艺图纸单元、物料清单单元、板件清单单元、裁板图单元、孔位图单元、包装清单单元、包装图单元，工艺图纸单元则会自动出现家具工艺图纸，学生可通过工艺图纸进行观察；当学生选择物料清单单元时，则会自动出现一个表格，可进行物料数量的填写，每当填写错误自动提示学生；当学生选择板件清单单元时，同样会自动出现一个表格，学生要根据板材利用率和加工效率两个方面填写裁板图文件；当学生选择孔位图单元时，画面上会出现三套孔位图图纸，其中只有一套是既完整又正确的，只有选择正确才可提交；当学生选择包装清单单元时，画面则会出现家具包装设计清单；单向学生选择包装图单元时，画面上会出现两套包装图图纸，学生要根据包装清单的内容、包装的大小、包装摆放顺序和填充物的放置来选择最合理的包装图，提高学生实际选择能力。

设备介绍模块包括电子开料锯、全自动封边机、木工排钻、平刨机、压刨机、拼板机、砂光机、推台锯，在使用设备介绍模块时，当学生选择其中一种设备时，则会浮现该设备的样子、使用方法以及作用，使学习在不接触实物的情况下，同样能够清楚了解到家具领域中常用的设备。

板式家具生产实验模块包括板式家具下料单元、板式家具封边单元、板式家具打孔单元、板式家具包装单元。当学生选择板式家具下料单元时，学生能够学生清楚了解到板式家具下料过程；当学生选择板式家具封边单元时，学生能够清楚了解到板式家具封边的过程；当学生选择板式家具打孔单元时，学生能够清楚了解到板式家具打孔的过程；当学生选择板式家具包装单元时，学生能够清楚了解到板式家具包装的过程。

实木家具生产实验模块包括平刨加工单元、压刨加工单元、拼板加工单元、原料砂光加工单元、实木家具精裁单元、实木家具打孔单元、家具板件打磨单元、家具喷漆单元、实木家具包装单元；而平刨加工单元能够使学生学到实木家具平刨加工的知识；压刨加工单元能够使学生学到实木家具压刨加工的知识；拼板加工单元能够使学生学到实木家具拼板加工的知识；原料砂光加工单元能够使学生学到实木家具原料砂光加工的知识；实木家具精裁单元能够使学生学到实木家具精裁的知识；实木家具打孔单元能够使学生学到实木家具打孔的知识；家具板件打磨单元能够使学生学到实木家具打磨的知识；家具喷漆单元能够使学生学到实木家具喷漆的知识；实木家具包装单元能够使学生学到实木家具包装的知识。

安装实验模块包括工具选择单元、安装单元。所述工具选择单元包括刀片，卷尺，充电手电钻，十字或一字螺丝刀，曲线锯，角度锯，内六角扳手，当学生选择其中一个工具时，便可掌握该工具特性，利于日后实际操作；安装单元包括顶底板安装、搁板安装、中立板安装、踢脚板安装，使学生能够掌握不同家具不同部件安装的知识，从而能够对整个家具有一个更为清晰的认知。

本发明的家具设计与工程虚拟仿真实验系统在教学过程中的具体应用过程如下：

学生用户在客户端首先注册为系统用户，然后登陆虚拟实验教学系统，登陆成功后学生可选择其中一个子系统下的模块，具体流程为：

第一步：用户注册与登陆；

第二步：选择其中一个子系统后，再选择子系统下的其中一个模块；

第三步：在完成模块选择后，可根据模块内的进程逐渐进行虚拟仿真操纵，起到实践学习的效果，直至完成所有任务。

比如学生如果选择了安装实验模块，在进行安装实验操作时，按照安装实验模块进程依次进行练习，包括：工具选择、安装。在工具选择中，学生要正确地选用安装工具，来完成工具选择；在安装中，学生要安装家具安装顺序来完成家具安装任务，最终完成实验任务。

综上所述可知，本发明通过虚拟仿真技术还原真实场景，在虚拟世界里，并不存在场地以及设备缺乏的问题，有效弥补实践教学条件不足与教学经费不足的问题，最大程度上节约了教学成本，有效节省学校带学生在实验室现场培训的成本，提供教学效率，同时可进行操作复杂、费用高或危险大、周期长的实践教学，由于学生的学习过程中全是在虚拟世界进行，因此即使在操作设备或工具的过程中出现意外，也不会对学生的人身安全造成实际的伤害，有效保障学生的人身安全，杜绝意外的发生，且本发明的虚拟仿真系统还原真实场景，视觉冲击力强，感染力强，可以从各个角度观察了解家具设计和家具制造过程，突破了时空限制，可进行反复的、无障碍的情景式实践教学，更方便进行实践教学条件的更新和升级，易于开设新型教学实验项目，具有教育功能，实现教育资源共享。

Claims (10)

1.一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：包括用户角色子系统、家具设计子系统和家具制造子系统；所述用户角色子系统包括系统管理员使用模块、学生使用模块；所述家具设计子系统包括家具销售实验模块、工况测量实验模块、方案绘制实验模块以及拆单任务实验模块；所述家具制造子系统包括设备介绍模块、板式家具生产实验模块、实木家具生产实验模块、安装实验模块。

2.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述家具销售实验模块包括销售顾问单元、家具选择单元和家具合约单元。

3.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述工况测量实验模块包括工具选择单元、测量单元。

4.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述测量单元包括空间长度测量单元、空间高度测量单元、墙与墙角度测量单元、障碍物测量单元。

5.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述方案绘制实验模块包括绘图单元和打印单元。

6.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述拆单任务实验模块包括工艺图纸单元、物料清单单元、板件清单单元、裁板图单元、孔位图单元、包装清单单元、包装图单元。

7.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述设备介绍模块包括电子开料锯、全自动封边机、木工排钻、平刨机、压刨机、拼板机、砂光机、推台锯。

8.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述板式家具生产实验模块包括板式家具下料单元、板式家具封边单元、板式家具打孔单元、板式家具包装单元。

9.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述实木家具生产实验模块包括平刨加工单元、压刨加工单元、拼板加工单元、原料砂光加工单元、实木家具精裁单元、实木家具打孔单元、家具板件打磨单元、家具喷漆单元、实木家具包装单元。

10.根据权利要求1所述的一种家具设计与工程虚拟仿真系统，其特征在于：所述安装实验模块包括工具选择单元、安装单元。

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