基于Unity3d和3dmax的虚拟实验室电路仿真与实现

发布时间：2025-05-08 05:17

　　作为一种先进的人机交互技术,虚拟现实技术借助计算机图形技术和立体视觉显示技术,把计算机渲染的虚拟场景呈现给用户,并且提供用户友好的虚实交互方式,从而提供用户沉浸式的虚拟现实体验。近年来,将虚拟现实技术引进到教育是一种新的方式。文中以STEAM教育理念为主导思想,深度探索虚拟现实技术,将其真实的沉浸感、交互性强、构想性丰富的特点应用到教学领域中。针对电子电路仿真实验,通过构建虚拟器材、设计实验结果及逼真的实验场景,实现了电子电路虚拟仿真实验室,主要工作如下:(1)遵循STEAM教育思想,虚拟现实实验室要点是突出STEAM教育五种核心理念,在基于项目的学习和基于问题的学习上通过运用科学的知识和手法看待问题及解决问题,应用虚拟现实技术及其拓展领域结合STEAM教育给出电子电路仿真实验上的解决方案,使用户切身实际的感受到虚拟现实实验室所带来的教育思想。(2)基于电路仿真对实验内容进行设计,搭建了10个虚拟电路仿真实验,应用Altium Designer软件制作电路PCB板,通过Solidworks软件构建精密的虚拟电子元件,为了提高系统的沉浸性、构想性、交互性,利用功能强大的3dmax软件对虚拟...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 STEAM教育研究现状
        1.2.2 虚拟仿真技术发展现状
    1.3 电学仿真现状
    1.4 主要研究内容
    1.5 本章小结
第2章 虚拟实验室电路仿真设计方案及关键技术
    2.1 虚拟实验室电路仿真体系框架设计
    2.2 虚拟实验室电路仿真的开发流程
        2.2.1 计算机图形学的应用
        2.2.2 GPU渲染管线
    2.3 虚拟实验室电路仿真的功能设计
        2.3.1 电子电路仿真主要功能
        2.3.2 实验环境与操作界面功能
    2.4 虚拟实验室电路仿真平台技术探究
        2.4.1 开发平台简介与对比
        2.4.2 编辑器选择
        2.4.3 C#与Shader
    2.5 系统开发环境
    2.6 本章小结
第3章 虚拟实验室电路仿真模型的设计
    3.1 PCB电路板模型的制作
    3.2 电子元件的模型制作
    3.3 3dmax中的模型创建原则
    3.4 虚拟实验室主题模型逻辑层次
    3.5 虚拟实验室仪器模型创建
        3.5.1 虚拟实验室环境模型的制作
        3.5.2 虚拟实验室仪器模型的制作
    3.6 虚拟静态模型的渲染与导出
        3.6.1 渲染模型
        3.6.2 模型转换及导出
    3.7 本章小结
第4章 系统功能实现
    4.1 虚拟实验室电路仿真的环境规划
    4.2 虚拟3D漫游的控制
    4.3 场景碰撞响应与实现
    4.4 界面跳转功能
    4.5 电路实验仿真功能的实现
        4.5.1 主实验操作界面设计
        4.5.2 拨动开关的逻辑功能
        4.5.3 输出效果的控制
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 不足与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢



本文编号：4044379