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首页解决方案 - 虚实结合远程实验
  • 虚实结合远程实验

  • 发布时间: 2017-06-26
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概况

       虚实结合测控远程实验解决方案为远程实验课程的开展提供了一个具象化的硬件与软件平台,结合最新的互联网技术将数据采集、计算机控制与虚拟现实技术结合与一体,实现任何地点任何时间的实验需求,达到所有能够接入互联网的地方即可进行实验的目的。

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详细介绍

  近几年国家明确提出《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》各院校都在自己的原有基础上大力推行教学改革。教学改革需要以学生为本,随着学生整体对计算机和互联网的了解日益深入,利用互联网进行教学的方式得到了普及,网络学堂、网上课程层出不穷。在当今个性化发展空间下的大学生,拥有较多可以自主支配的时间,因此,有效利用互联网资源开设实验课程可以将这部分空闲时间很好地加以利用,让学生更为方便地进行自主学习。

  随着信息技术的飞速发展,“教室”的界限开始逐渐模糊,学生可以在任意地点进行课程的学习,甚至足不出户就可以参与到课堂的讨论中来。“教”与“学”的概念已经不再局限于校园内,高校、校企、学校与社会已经成了一个大的教育共同体。依托互联网技术,我们可以打破空间的壁垒,将优质的教学资源共享并辐射出去。

  技术方案

  虚实结合测控远程实验为远程实验课程的开展提供了一个具象化的硬件与软件平台,结合最新的互联网技术将数据采集、计算机控制与虚拟现实技术结合与一体,实现任何地点任何时间的实验需求,达到所有能够接入互联网的地方即可进行实验的目的。这种方式极大的提高了实验设备的利用率更使得实验易于开展。

  根据以上的虚实结合测控远程实验的建设目标,我们提供了一套完整的解决方案。结合我们公司提供的现有的实验设备进行网络化扩展。

图1 硬件组成架构图

  主控模块是整个架构的核心部件,需要运行网络服务器程序处理以下四点内容:1、远程计算机的实验请求2、摄像头的图像采集3、转子实验台数据采集4、一维台运动控制指令。考虑到便捷性与兼容性等诸多问题,远程计算机上使用网页的形式对转子实验台的实验数据进行展示,以及一维台的控制参数调整以及展示。数据采集模块与运动控制模块则是与转子实验台以及一维台配套的两个组件,他们分别通过USB与RS232串口与主控模块进行连接。

  整体结构形式与虚实结合紧密的联系在一起,实验者通过网页客户端进行参数的指定实验参数通过网页客户端的摄像头观察实验现象,数据则通过网页直接展现在网页客户端中并有良好的交互性,参数能够实时修改实时生效。

图2 服务器软件架构图

  软件核心主要分为两个方面:1、前端网页2、后端服务程序。前端网页负责展示各类图表数据参数等信息。后端服务程序则负责处理摄像头数据、采集卡数据以及运动控制卡等参数信息。

  实验平台整体的建设依靠互联网的优势,能够支持的专业课程“测试技术”、“机械控制工程”同时可支持毕业设计以及课外科技实践活动等。实验台采用具有兼容性的模块化方式,每个实验台上包括计算机、测试仪器、实验开发系统等。实验台支持现场实验,实验过程中均可以根据实验要求和实验设计更换仪器设备与实验开发系统,兼容不同的实验,从而合理利用实验教学资源。

  可开展实验项目

  1.频率混叠和采样定理实验

  2.A/D、D/A变换中的误差分析实验

  3.数字信号发生器设计实验

  4.常用数字信号处理算法实验

  5.典型信号的时域波形分析实验

  6.波形的合成与分解实验

  7.典型信号的频谱分析与应用实验

  8.典型信号的相关分析与应用实验

  9.典型信号的概率密度分析与应用实验

  10.FFT谱分析中的误差和改进方法实验

  11.滤波器作用实验

  12.信号幅度调制与解调实验

  13.数字滤波器设计与应用实验

  14.短时傅立叶变换和谱阵分析实验

  15.频谱细化和展宽分析实验

  16.小波变换实验

  17.倒频谱分析实验

  18.一级倒立摆PID控制器设计与仿真

  19.倒立摆自动起摆控制实验

  20.倒立摆顺摆控制实验

  21.倒立摆稳摆控制实验

  22.基于一维工作台的时间响应实验

  23.基于一维工作台的频率特性测试实验

  24.古典控制系统设计--Bode图法

  25.加速度传感器振动测量实验

  26.速度传感器振动测量实验

  27.轴心轨迹测量实验

  28.磁电传感器测量转速实验

  29.光电传感器测量转速实验

  30.转子不平衡量测量实验

  31.噪声测量实验

  32.力传感器标定及称重实验