三维虚拟仿真技术在汽车维修教学中的应用初探

范帅军

[摘 要] 随着我国社会综合能力的快速发展，相应的网络科技技术也在不断更新完善。在计算机技术不断改革健全的环境下，三维虚拟仿真技术随之诞生。其不但在人们的工作生活中发挥着越来越重要的作用，而且获得了令人较为满意的好成绩。在我国现如今的汽车维修专业教育教学中，学生具体的实践能力越来越被重视。学生不仅要对书本上的理论基础能够牢牢掌握，详细了解，而且对实际出现问题，汽车的维修操作也能够自主地独立完成。然而我国目前汽车维修专业的教育教学模式还不够完善，对相关专业的要求还不能充分的满足。所以，部分学校将三维虚拟仿真技应用在汽车维修专业的教育教学中，进而提升学生的实际操作能力。

[关 键 词] 三维虚拟仿真技术；汽车维修；教学

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）02-0130-02

伴随着我国计算机技术的迅猛发展，逐渐衍生出了一种新型的技术——三维虚拟仿真技术。这种技术在汽车维修专业的教育教学中被广泛应用。这种教育与技术结合的模式，能够将学生自身具有的能力进一步提升，使学生的专业水平进一步增强，最终将实际的教育教学水平整体提升。三维虚拟仿真技术的本质，就是通过模仿的模式，使机器和人进行有效的沟通交流，将汽车维修中各个零部件的组成形式、拆卸形式、分解形式以及各个零部件的检查方法、配装方法、试验方法等整合研究，将其结果在利用三维虚拟仿真技术中进行呈现。本文针对三维虚拟仿真技术在汽车维修教学中应用的相关问题进行详细的讨论，为今后专业人士进行研究提供参考。

一、汽车维修模拟仿真系统的功能

（一）动态、实时展示三维虚拟总成部件

在虚拟环境中，学生可以将虚拟的汽车发动机、变速器等体型较大的零部件，像玩电脑游戏一样，进行各种形式的操作，比如零件解剖、放大缩小、上下移动、正反翻转等（如图l所示）。虚拟的环境，能够将汽车的零部件以及机构框架，进行全方位观察和深入了解，使进行维修学习的学生，不仅想看汽车的哪个部分就能看到汽车的哪个部分，而且在观察的过程中，还可以对汽车的零部件以及框架等相关知识进行更加直接、具体、快速、高效的了解并牢牢掌握。通过虚拟技术的运用，使整个汽车的构架和各个零部件都能以立体的形式在学生的脑海中留下印象，使学生能够更加顺利地进行具体的维修。

（二）自动演示整车及各总成部件的分解和装配过程

在利用虚拟化技术进行实际教学的过程中，对刚刚接触汽车维修的学生来讲，应该先让他们对汽车的整体构架以及各个部分的零部件进行观察，在对汽车有了初步了解的基础上，老师将汽车的整体构架以及各个零部件的分解、拆卸、安装、配件等操作过程为学生进行详细的演示（如图2所示）。使学生能够从各个层面、各个角度、各个组成部分对汽车有进一步的了解，使学生今后在实体汽车维修中能够更加熟练地进行操作。

（三）模拟评估考核

在具体的教学中，可以将计算机的大数据特点有机融入其中，这样可以使模拟技术对相关数据的分析更加准确。比如具有检查考核能力的区域，可实施不限数量的网络模拟考核以及单机的自测。能够将所有的题目一起进行考核，也可以分组进行逐一考核，如图3所示。每个区域都拥有各自的评分能力，评估考核指标包括维修时间以及维修结果，计算机自动统计操作的分数，教师可对考核结果进行综合评定。

二、汽车维修教学仿真技术的实现途径

（一）仿真技術的实现步骤

1.三维模拟造型

想要将三维虚拟仿真技术运用在具体的汽车维修教育教学中，最先也是最基本的操作步骤，就是要建立一个所要维修汽车的三维虚拟模式。这个过程是非常繁琐、困难的，然而运用相应的技术手段，就能够在一定程度上减少这些问题。运用这些专业的技术软件，可以对汽车的发动机设备、底盘、电气设备等进行模拟及强化练习，对汽车各个零部件、装配系统，动力学系统、物理系统等进行一比一的模拟。不仅与真实的汽车维修模式一模一样，而且在实际的维修操作中，也没有实体汽车维修那么繁琐。二者利用各种技术进行结合，最终形成三维模式。

比如，将宝马116i、宝马120i、宝马118d、宝马120d这四个型号的汽车，用上述技术进行整体的模拟，依照实体汽车的所有建造要求，对汽车拥有的4000多个零部件进行实体模拟展现出的模拟汽车，造型真实，在各种相关技术的配合应用下，实体模式的模拟数字汽车最终亮相。

2.虚拟场景建造

当虚拟的汽车模型设计建立出来之后，运用先进的VIR模拟拆分以及重组过程，对宝马相关车型的整体虚拟场景汽车维修模拟仿真系统结构图TOOIAS虚拟引擎，并建立对应的三维环境，进而将二者在虚拟环境中交流完成。还要对整个操作的每一个步骤进行分类设计，这个过程的要求非常严格，不仅需要思维逻辑较强、有耐心，而且工作内容也很繁琐，工作量巨大。经过对整体汽车虚拟环境的创建，使相关的特殊优势以及沟通活跃度在每一个虚拟的汽车零部件中发挥着作用。在与学生的沟通过程中，进一步满足学生的各种要求，并以数据的形式，对学生进行回答。

3.建立汽车维修数据库

作为一个管理素材，相关数据库的成立，保证了整个虚拟环境的顺利组建以及与学生之间的良性沟通。其网络模式和单机版数据库的建立，是采用SQL SERVER和ACCESS技术完成的。围绕汽车维修以及相关的活动，建立具体信息的数据库，其中包括解剖方式信息、解剖位置信息、移动方式信息、拆装方式信息、反馈数值信息、反馈条件信息、技术信息、文档信息、拆装信息、步骤信息、力矩信息、工具信息、部件信息、总成系统信息、车型信息等。

4.编写管理和考核程序

以上的步骤都严格按照规定完成之后，还要对虚拟汽车的整体管理控制以及考核程序进行与实际相符合的编程操作。这个操作过程对整体的三维虚拟仿真技术来讲是有重要意义的，是整个模拟项目工程的指挥核心所在。这个核心程序将具体考核内容的开展、相关数据库的协调使用、整体虚拟环境的掌控、3D信息文件的掌管等内容包括在内，最终完成一个完整的虚拟系统。

（二）仿真技术的结构

三维虚拟仿真技术运用在汽车维修的教育教学中，并与汽车教育教学相结合，形成汽车维修模拟仿真系统。大体上可以将这个系统分为三个区域，三维虚拟仿真技术模拟硬件输入、输出区域，三维虚拟仿真技术模拟控制管理软件技术区域，以及三维虚拟仿真技术模拟数据库资源区域。将这三个区域合理地进行整合，能够使汽车维修模拟仿真技术更加完善健全。

综上所述，三维虚拟仿真技术的先进程度，直接影响着我国汽车维修模拟仿真模式的发展情况。虽然这项技术目前为止在我国还不够完善，但是其自身具有的特点，已经能够很好地适应我国的具体国情，正逐步走向成熟。三维虚拟仿真技术在汽车维修专业的教育教学中，对学生职业能力、相关培训学校的教育水平以及汽车职业院校的综合能力的审核和促进，都有着积极的意义。与此同时，可以很好地解决汽车维修中破坏性较大以及严重缺乏经济支持的情况，最终，最大限度地提升教学成果。

参考文献：

[1]陈卫国.基于虚拟仿真技术的汽车维修教学系统的研究与设计[J].科技创新导报，2017（4）：160-161.

[2]黄永亮.仿真技术在汽车维修教学中的应用探讨[J].电子制作，2013（9）：234.

[3]赵海宾.仿真技术在汽车维修教学中的应用[J].科技风，2015（15）：187.

[4]蔡应春.汽车维修教学中的仿真技术应用研究[J].课程教育研究（新教师教学），2015（31）：285.

[5]李海琼.虚拟仿真技术在汽车维修教学中的应用研究[J].山西青年，2016（7）：222.

[6]康学良.仿真技术在汽车维修教学中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2016（14）：4297.