基于HTML5的机械类课程虚拟仿真实验技术研究

摘要

针对传统的机械类虚拟仿真实验以单机型、局域网型为主，难以在网络上传播和运行的不足，同时为了解决虚拟仿真实验的兼容性、实用性、安全性、用户体验等问题；本文提出一种可以在Web服务器上发布的基于HTML5的机械类课程虚拟仿真实验开发技术，可实现虚拟仿真实验的网络数字出版。
　　本文的主要工作如下：
　　第一、提出了一种集二维虚拟仪器和三维CAD虚拟机械模型显示与控制功能于一体的HTML5虚拟仿真实验架构，可在浏览器中实现三维CAD机械模型操作和二维虚拟仪器界面操作的有机融合，能很好的满足机械类课程网络虚拟仿真实验的需要。
　　第二、设计实现了一种机械装置实体到网络三维CAD机械模型的转化方法，可在浏览器中对机械装置进行显示和控制。主要工作包括：机械装置实体的三维CAD建模；CAD模型在浏览器中的显示实现；通过鼠标对三维CAD模型的交互控制实现。
　　第三、设计实现了一种基于HTML5的可重构虚拟实验平台，可以通过图形化或脚本构建虚拟仿真实验中的测试、分析界面。主要工作包括响应式虚拟构件装配、运行架构，虚拟仪器构件、虚拟机械构件和基于JSON的构件装配描述语言。
　　第四、针对《机械工程测试技术基础》和《机械工程控制技术基础》两门课程进行了虚拟仿真实验开发，装配完成了12个虚拟仿真实验，并布置到Web服务器上进行了测试，效果良好。
　　本文提出的集虚拟仪器功能和三维CAD显示功能于一体的HTML5虚拟仿真实验技术，除机械学科外，可广泛适用于在线虚拟仿真实验的研发。《机械工程测试技术基础》和《机械工程控制技术基础》两门课程的虚拟仿真实验开发，验证了该技术的可行性与实用性。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题概述

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作及文章组织结构

2 HTML5虚拟仿真实验结构

2.1 机械类课程虚拟仿真实验特点

2.2 HTML5网页程序中HTML、CSS、JavaScript协作关系

2.3 HTML5新增的图形显示功能特点

2.4 基于HTML5的机械类课程虚拟仿真实验架构

2.5 HTML5虚拟仿真实验需解决的主要技术问题

2.6 本章小结

3 HTML5虚拟仿真实验构件化设计

3.1 构件化装配的虚拟仿真实验架构

3.2 构件显示设计

3.3 构件接口设计

3.4 构件开发流程

3.5 本章小结

4 基于构件的HTML5虚拟仿真实验装配方法

4.1 构件的文本式编程装配

4.2 构件的图形化编程装配

4.4 构件的脚本语言装配

4.5 本章小结

5 开发应用实例

5.1 文本式编程装配、图形化编程装配、脚本语言装配实验

5.2 《机械工程控制技术基础》典型虚拟仿真实验的实现

5.3 《机械工程测试技术基础》典型虚拟仿真实验的实现

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间取得的研究成果