CN111260982A - 一种胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，包括考核模块，考核模块配置用于：在用户的终端设备上显示考核场景，考核场景包括虚拟机箱、线路板操作区和连接线操作区，虚拟机箱具有线路板安装位置，线路板操作区具有多个待选的线路板图标，连接线操作区具有多个待选的连接线图标；根据用户的线路板安装指令，将用户选中的线路板图标所对应的虚拟线路板安装到线路板安装位置，虚拟线路板具有接线端口；根据用户的连接线安装指令，确定两个接线端口，使用用户选中虚拟连接线连接所确定的两个接线端口；对用户组装完成的虚拟胆机进行检测，确定用户实训考核的完成情况。本发明提供虚拟的胆机组装实训平台，便于胆机组装教学工作的开展。

Description

一种胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统

技术领域

本发明涉及实训操作技术领域，尤其是一种胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统。

背景技术

“胆机组装实训”是高职电子信息工程技术专业课程《音响技术与应用》的一个重要实操环节，在这个环节中，学生需要将前期制作的电路板安装到机箱中并进行接线操作，由于需要连接的线路繁多，学生容易出现错接、漏接的情况，加上机箱中存在高压线路，烧坏电路板的可能性较高，而一旦烧坏电路板就会影响后续的教学环节的正常实施。

现有的解决办法是：给学生提供更多的电路板、线材和工具等实物，通过更多的练习次数和练习时间，以提高他们的操作熟练度和正确率，从而降低风险。但这种操作方式无法解决电路板损坏的问题，增加了教学成本。此外，教师想要了解学生对实操技能的掌握情况，需要在学生实操过程中不断观察跟进，并在学生完成操作后评判实训效果，难以及时了解每个学生的实训操作情况。

发明内容

本发明提供一种胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，提供虚拟的胆机组装实训平台，便于胆机组装教学工作的开展。

本发明实施例提供一种胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，包括考核模块，所述考核模块配置用于：在用户的终端设备上显示考核场景，所述考核场景包括虚拟机箱、线路板操作区和连接线操作区，所述虚拟机箱具有多个线路板安装位置，所述线路板操作区具有多个待选的线路板图标，所述连接线操作区具有多个待选的连接线图标；根据用户的线路板安装指令，将用户选中的线路板图标所对应的虚拟线路板安装到线路板安装位置，所述虚拟线路板具有多个预设的接线端口；根据用户的连接线安装指令，确定待接线的两个接线端口，使用用户选中的连接线图标所对应的虚拟连接线连接所确定的两个接线端口；对用户组装完成的虚拟胆机进行检测，确定用户实训考核的完成情况。

优选的，所述考核模块包括错误统计单元，所述错误统计单元用于将用户组装完成的虚拟胆机与正确组装的虚拟胆机进行比对，计算线路板安装位置上错误安装的线路板数量、接线端口连接错误的数量及连接线类型使用错误的数量，累加计算错误总数。

优选的，所述考核场景还设置有返回按键，所述考核模块配置用于：当所述返回按键被用户触发时，撤销用户的上一步操作；所述考核模块还包括撤销次数统计单元和时间统计单元，所述撤销次数统计单元用于统计用户撤销上一步操作的次数，时间统计单元用于统计用户完成虚拟胆机组装所用的时间。

优选的，所述考核模块还包括记录单元，所述记录单元用于将用户信息、用户完成虚拟胆机组装所用的时间、用户撤销上一步操作的次数和错误总数上传到预设数据库中。

优选的，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括简介模块，所述简介模块配置用于：在用户的终端设备上显示实训信息并提供用户操作指引。

优选的，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括示范模块，所述示范模块配置用于：播放实训操作视频或者以三维动画形式显示实训操作过程。

优选的，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括训练模块，所述训练模块配置用于：在用户的终端设备上显示训练场景，所述训练场景包括虚拟机箱、线路板操作区和连接线操作区，所述虚拟机箱具有多个线路板安装位置，所述线路板操作区具有多个待选的线路板图标，所述连接线操作区具有多个待选的连接线图标；在训练场景中显示操作提示信息，获取用户的胆机组装操作指令，判断所述胆机组装操作指令与所述操作提示信息对应的正确操作指令是否相同，若相同，继续进行下一步操作训练直至所有操作训练完成；若所述胆机组装操作指令与所述操作提示信息对应的正确操作指令不相同，显示错误提示信息并等待获取用户新的胆机组装操作指令。

优选的，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括管理模块，所述管理模块用于在用户的终端设备上显示登录界面，并验证用户录入的登录信息。

优选的，所述终端设备为VR眼镜、个人电脑或智能手机。

优选的，所述虚拟线路板包括虚拟电源板、虚拟放大板、虚拟USB板和虚拟控制板。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种虚拟的胆机组装实训平台，可以在该平台上进行胆机组装实训操作，不需要胆机实物，不会出现烧坏电路板等影响教学进程的问题。同时，考核模块可以评估学生的实训操作情况，老师通过系统即可了解学生对实操技能的掌握情况，便于胆机组装教学工作的开展。

本发明还具有跨平台性，不限于单一的登录终端，学生可同时在VR眼镜、个人电脑、智能手机等多种终端上使用。

学生在每次完成考核后的情况都会上传到服务器，实训效果可以及时向老师反馈，老师无需全程观看学生的实训操作。本发明通过动画、虚拟交互等手段来进行实训，增强了实训过程的趣味性。

附图说明

图1为本发明一种实施例的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统的硬件结构示意图；

图2为本发明一种实施例的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统的结构示意图；

图3为本发明一种实施例的胆机的硬件结构示意图；

图4为本发明一种实施例的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统的操作流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供一种胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，如图1所示，为该系统的硬件结构示意图，包括服务器104、终端设备和后台终端105，终端设备和后台终端105均与服务器104相连。终端设备可以是VR眼镜101、个人电脑102和智能手机103等智能设备，这些终端设备提供登录界面，用户可在登录界面输入登录信息，验证通过之后，用户可进入到软件系统中，方便学生随时随地进行胆机组装训练。后台终端105可以是手机或电脑，老师等管理人员可以通过后台终端105登录系统。

如图2所示，本发明实施例的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统包括考核模块304，考核模块304配置用于执行程序所对应的方法，具体过程如下文。考核模块304会在用户的终端设备上显示考核场景，考核场景可以是平面场景，也可以是三维场景。在用户登录系统的时候，服务器104会检测用户所使用的终端设备的类型，进而提供相对应的考核场景，例如，对于手机，则可以提供平面场景，对于VR设备则提供三维场景。

考核场景中显示有虚拟机箱、线路板操作区和连接线操作区，虚拟机箱为虚拟的机箱模型，在虚拟机箱具有多个预设的线路板安装位置，虚拟线路板需要安装在线路板安装位置上。线路板操作区具有多个待选的线路板图标，每个线路板图标所对应的虚拟线路板不同，用户可以选中某个线路板图标，进而安装相应的虚拟线路板，为了方便用户选择，每个线路板图标都设置有对应的线路板名称。连接线操作区具有多个待选的连接线图标，每个连接线图标对应的虚拟连接线也不同，例如对于特定的接线端口，需要使用双绞线。为了方便用户选择，每个连接线图标都设置有对应的连接线名称。考核场景可以转动、放大或缩小，便于用户从不同角度进行线路板和连接线的安装。考核场景所呈现的空间相对较大，终端设备的显示界面所呈现的场景通常仅仅是考核场景在特定角度的一部分，当显示界面的视角发生变化，对应的虚拟机箱的模型所呈现的视角也发生变化。但是为了方便用户操作，线路板操作区和连接线操作区在终端设备的显示界面的位置是固定的，尽管显示界面所呈现的考核场景有变化,但线路板操作区和连接线操作区在终端设备的显示界面的位置并不改变，例如，线路板操作区和连接线操作区可分别设置在显示界面的右侧和底部。

用户可选中线路板操作区的某个图标，对应在该图标位置附近生成该图标所对应的线路板模型，用户可移动该线路板模型至线路板安装位置，从而将该线路板模型安装到线路板安装位置。例如，用户点击图标之后，可拖拽图标对应的线路板模型至线路板安装位置，当线路板模型在考核场景中的位置与线路板安装位置之间的间距小于预设距离，该线路板模型自动添加到该线路板安装位置。当线路板模型靠近某个线路板安装位置时，该线路板安装位置可以显示出特定的视觉效果，例如高亮或闪烁，便于用户将线路板模型与线路板安装位置对接。对于三维的考核场景，线路板安装位置也是三维结构，用户可以旋转线路板模型，以匹配线路板安装位置。线路板安装位置具有多个，用户需要选择正确的线路板并安装到正确的位置。

如图3所示，胆机包括机箱201，机箱201上需要安装的电路板包括用于提供电源的电源板202、对信号进行放大处理的放大板203、提供USB接口的USB板204以及用于数据处理和发出控制指令的控制板205。对应的，线路板操作区提供上述线路板的图标供用户选择。

线路板模型具有一个或多个预设的接线端口，用户在完成线路板的安装之后，需要使用连接线将线路板电连接。接线端口可以是能够被用户选中的可操作控件，以虚拟的接线端口模型设置在线路板模型上，在用户选中接线端口之后，系统会检测用户所选中的接线端口的数量是否是两个，当存在两个被用户选中的接线端口，系统将禁止用户再选择第三个接线端口。此时，用户可选中连接线操作区的某个图标，表示选中了该图标所对应的连接线。之后，用户可分别点击两个已选中的接线端口，系统自动使用用户所选中的连接线模型连接两个已选中的接线端口，同时，系统可根据两个接线端口位置自动设定连接线的长度以及走线路径。

在确定线路板和连接线均安装完成之后，用户可点击考核结束按钮，系统会保存用户所组装的胆机模型，并对用户组装完成的虚拟胆机进行检测，确定用户每块线路板是否安装正确、每条连接线是否安装正确以及组装用时等完成情况。

在一种实施例中，将详细说明如何对用户组装完成的虚拟胆机进行检测以及如何确定用户实训考核的完成情况。考核模块304具体包括错误统计单元，系统预存有正确组装的胆机模型，该正确组装的胆机模型限定了每个线路板安装位置需要安装何种线路板、哪些接线端口需要与连接线相连以及需要与连接线相连的接线端口需要何种连接线。由此，错误统计单元用于将用户组装完成的虚拟胆机与正确组装的虚拟胆机进行一一比对，确定每个线路板安装位置上安装的线路板是否正确、确定需要接线的接线端口是否连接有连接线且同一连接线两端的两个接线端口是否正确，并确定所选用的连接线是否正确。由此可以计算线路板安装位置上错误安装的线路板数量、接线端口连接错误的数量及连接线类型使用错误的数量，再累加起来计算出错误总数，该错误总数可体现为用户实训考核的完成情况。系统可记录用户组装错误的位置，便于用户查看和改进。

进一步的，为了防止用户误操作，可在考核场景中设置返回按键，当返回按键被用户触发时，考核模块304会撤销用户上一步的操作。例如，当用户误点了某个图标，可点击该返回按键，从而撤销对该图标的选中，使用户可以继续选择适合的图标。同时，考核模块304还包括撤销次数统计单元和时间统计单元，撤销次数统计单元用于统计用户撤销上一步操作的次数，撤销次数多，表示用户的实训操作不熟练，也可以客观反映用户实训操作的熟练情况。时间统计单元则从用户考核起始时间开始计时，直至考核结束，以统计用户完成考核所需的总时间。由此，将得到用户组装胆机的错误总数、撤销上一步操作的次数和完成胆机组装所用的总时间，上述数据都用于反映用户实训考核的完成情况。

在一种实施中，考核模块304还包括记录单元，记录单元用于记录用户信息、用户完成虚拟胆机组装所用的时间、用户撤销上一步操作的次数和错误总数并将上述数据上传到预设数据库中。老师用户可以登录系统，通过学号、姓名等查找某个学生，并查阅其历史数据，从而随时了解学生对实操技能的掌握情况。

由于线路板的连接可能不限于某一种固定的连接方式，为了实现某个电路功能，可能存在多种接线方式。因此，考核模块304的考核机制可以进一步优化，以符合实际操作的需求。每个线路板模型都具有虚拟电路，虚拟电路包括多个电路元器件以及连接电路元器件的导线，因而该虚拟电路是可以仿真运行的电路。虚拟电路预留出多个供连接线连接的接线端，该接线端即为线路板模型上的接线端口。在虚拟电路中还可设置多个虚拟检测器，用于检测虚拟电路的实际运行状况，例如是电压检测器、电流检测器和功率检测器等。在用户完成胆机的组装之后，系统可根据多个虚拟电路的整体接线情况，对虚拟电路进行仿真运行，并收集虚拟检测器的检测数据，当所有检测数据均处于预设数据范围内，则认定用户组装无误。当然，也可以统计超出预设数据范围的检测数据的个数，并记录检测数据超出预设数据范围的位置，以反映实训考核的完成情况。

当虚拟线路板所具有的接线端口的数量较多时，不便于用户查找，因此可为每个接线端口提前设定一个名称，当用户在选中某个接线端口时，可以弹出一个弹窗，显示该接线端口的名称，以方便用户接线。

在一种实施例中，如图2所示，胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括简介模块301，简介模块301配置用于：在用户的终端设备上显示实训信息并提供用户操作指引。简介模块301用文字向用户介绍实训目的和主要内容等信息，用户操作指引则可以帮助用户熟悉在虚拟实训过程中常用的5类操作，包括：(1)漫游操作；(2)安装线路板操作；(3)从机箱接线到线路板的操作；(4)连接并制作双绞线的操作；(5)线路板间的连接操作。具体过程如下：(1)漫游操作，用户在虚拟场景中平移和转动视角的操作；(2)安装线路板操作，将代表线路板的图标拖曳到机箱中的安装位置并释放，以将模拟线路板安装到线路板安装位置；(3)从机箱接线到线路板的操作，将连接线图标所对应的虚拟连接线拖曳到线路板上的接线处并释放，用于模拟将连接线接入线路板；(4)连接并制作双绞线的操作，在线路板上连续选择两个以上的焊盘或接线处，用于模拟从所选择的位置引出连接线并相互缠绕成双绞线；(5)线路板间的连接操作，连续选择不同线路板上的两个接线端口，用于模拟用一根连接线把两个接线端口接通；或者连续选择一组双绞线和一个接线端口，用于模拟将双绞线接通到接线端口。

在一种实施例中，如图2所示，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括示范模块302，示范模块302配置用于播放实训操作视频或者以三维动画形式显示实训操作过程。用户可以选择播放操作视频，或者选择播放三维动画，显示界面还提供暂停、回看、跳过等按钮，用户点击相应按钮，实训操作视频或三维动画对应暂停、重新播放或者跳过一段时间。

在一种实施例中，如图2所示，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括训练模块303，训练模块303在用户的终端设备上显示训练场景，训练场景也包括与考核模块304中相似的虚拟机箱、线路板操作区和连接线操作区，虚拟机箱也具有多个线路板安装位置，线路板操作区具有多个待选的线路板图标，连接线操作区具有多个待选的连接线图标。训练模块303包括多个训练环节，对于每个训练环节，都会在训练场景中显示操作提示信息，该操作提示信息可以指导用户完成该训练环节的操作，具体可以是完成该训练环节的操作视频。用户可以模仿该操作视频中的操作，进行该训练环节的训练。

每个训练环节预存有用户正确的操作指令，训练模块303获取用户的胆机组装操作指令，并判断胆机组装操作指令与所述操作提示信息对应的正确的操作指令是否相同，若相同，说明用户已知晓该训练环节如何操作，则继续进行下一个训练环节直至所有训练环节都完成。若胆机组装操作指令与操作提示信息对应的正确操作指令不相同，说明用户操作有误，系统将在显示界面上显示错误提示信息并等待获取用户新的胆机组装操作指令，直至用户的操作指令正确。例如，该训练环节正确的操作步骤是使用双绞线连接电源板202的第一接线端口和放大板203的第二接线端口，如用户使用的连接线错误，或者选择了错误的接线端口，则该训练环节的操作均有误，均需要用户重新操作。

在一种实施例中，胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括管理模块305，管理模块305在用户的终端设备上显示登录界面，老师用户和学生用户都需要输入登录信息。管理模块305验证用户录入的登录信息，验证通过之后，用户可进入到系统中。

对于学生用户，其进入系统的过程如图4所示，具体执行如下步骤：步骤401，管理模块305验证用户身份，判断是否通过验证，在通过验证之后，用户进入到系统，系统界面上设置有简介模块301、示范模块302、训练模块303和考核模块304所对应的按钮，还设置有退出按钮；步骤402，系统会获取用户选择，即确定用户选中了哪个模块。当用户选择了简介模块301，则实施步骤403，即执行简介模块301所对应的程序，当用户选择了示范模块302，则实施步骤404，即执行示范模块302所对应的程序，当用户选择了训练模块303，则实施步骤405，即执行训练模块303所对应的程序，当用户选择了考核模块304，则实施步骤406，即执行考核模块304所对应的程序。如用户选中了退出按钮，则将退出系统。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，包括考核模块，所述考核模块配置用于：在用户的终端设备上显示考核场景，所述考核场景包括虚拟机箱、线路板操作区和连接线操作区，所述虚拟机箱具有多个线路板安装位置，所述线路板操作区具有多个待选的线路板图标，所述连接线操作区具有多个待选的连接线图标；根据用户的线路板安装指令，将用户选中的线路板图标所对应的虚拟线路板安装到线路板安装位置，所述虚拟线路板具有多个预设的接线端口；根据用户的连接线安装指令，确定待接线的两个接线端口，使用用户选中的连接线图标所对应的虚拟连接线连接所确定的两个接线端口；对用户组装完成的虚拟胆机进行检测，确定用户实训考核的完成情况。

2.根据权利要求1所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述考核模块包括错误统计单元，所述错误统计单元用于将用户组装完成的虚拟胆机与正确组装的虚拟胆机进行比对，计算线路板安装位置上错误安装的线路板数量、接线端口连接错误的数量及连接线类型使用错误的数量，累加计算错误总数。

3.根据权利要求2所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述考核场景还设置有返回按键，所述考核模块配置用于：当所述返回按键被用户触发时，撤销用户的上一步操作；所述考核模块还包括撤销次数统计单元和时间统计单元，所述撤销次数统计单元用于统计用户撤销上一步操作的次数，时间统计单元用于统计用户完成虚拟胆机组装所用的时间。

4.根据权利要求3所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述考核模块还包括记录单元，所述记录单元用于将用户信息、用户完成虚拟胆机组装所用的时间、用户撤销上一步操作的次数和错误总数上传到预设数据库中。

5.根据权利要求1-4任一项所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括简介模块，所述简介模块配置用于：在用户的终端设备上显示实训信息并提供用户操作指引。

6.根据权利要求1-4任一项所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括示范模块，所述示范模块配置用于：播放实训操作视频或者以三维动画形式显示实训操作过程。

7.根据权利要求1-4任一项所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括训练模块，所述训练模块配置用于：在用户的终端设备上显示训练场景，所述训练场景包括虚拟机箱、线路板操作区和连接线操作区，所述虚拟机箱具有多个线路板安装位置，所述线路板操作区具有多个待选的线路板图标，所述连接线操作区具有多个待选的连接线图标；在训练场景中显示操作提示信息，获取用户的胆机组装操作指令，判断所述胆机组装操作指令与所述操作提示信息对应的正确操作指令是否相同，若相同，继续进行下一步操作训练直至所有操作训练完成；若所述胆机组装操作指令与所述操作提示信息对应的正确操作指令不相同，显示错误提示信息并等待获取用户新的胆机组装操作指令。

8.根据权利要求1-4任一项所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统还包括管理模块，所述管理模块用于在用户的终端设备上显示登录界面，并验证用户录入的登录信息。

9.根据权利要求1-4任一项所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述终端设备为VR眼镜、个人电脑或智能手机。

10.根据权利要求1-4任一项所述的胆机组装跨平台虚拟仿真实训系统，其特征在于，所述虚拟线路板包括虚拟电源板、虚拟放大板、虚拟USB板和虚拟控制板。

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