本站原创摘 要随着汽车维修实训教学或培训的发展,如何合理运用设备、仪器,提高教学的效率和效果成为了职业教育者面临着一个课题.为了减少实训设备的损耗,提高教学或培训的质量,虚实融合技术成为了一个研究方向.“虚实融合”技术即是将“虚拟仿真”和“实物教学”有机结合,为教学和培训提供了良好借鉴.如何开发和利用虚实融合技术是文中重点阐述的内容.
关 键 词虚实融合汽车维修实训教学
中图分类号：G424文献标识码：A
ApplicationofActualSituationFusionTechnology
inAutomotiveRepairTeaching
YANGLianfu
（DalianVocational&TechnicalCollege,Dalian,Liaoning116035）
AbstractWithautorepairpracticeteachingortrainingdevelopment,howtoreasonableuseequipment,instruments,improveteachingefficiencyandeffectivenessbeeaproblemfacedbyprofessionaleducators.Inordertoreducethelossoftrainingequipment,improvethequalityofteachingortraining,theactualsituationfusiontechnologyhasbeearesearchdirection."Actualsituationfusion"technologyistheanicbinationof"virtualsimulation"and"physicaleducation",andprovidesagoodreferenceforteachingandtraining.Howtodevelopandutilizetheactualsituationfusiontechnologyisthefocusofthecontent.
Keywordsactualsituationfusion；automotiverepair；practiceteaching
随着职业教育技术的发展,特别是汽车维修技术教育教学的不断革新,传统的汽车维修技术方面在教学、培训等方面凸显出诸多问题：例如设备数量的不足问题、学生数量多而教师人数少的问题、实训耗材的耗费成本日益增多的问题.
所以在教学或培训过程中,采用“虚实融合”技术成为了逐渐易于接受的一种方式.“虚实融合环境”即是将“虚拟仿真”和“实物教学”有机结合,形成既有“虚拟”又有“实际操作”的真实教学环境.“虚实融合”即克服了“虚拟教学”无“真实感”缺点,又解决了“实际操作”出现的规模与质量之间矛盾等诸多问题,如何有效解决这个问题,已经成为职业教育和职业培训的重要课题,特别是在汽车维修的教学中越发重要.
1当前汽车维修教学中软硬件的使用状况
目前,汽车维修以及发动机仿真教学软件的开发和使用已经很成熟了,特别是发动机运行台架实物教学也是普遍使用,但是软件与硬件的使用还是独立的,没有有机结合,使得在教学和培训过程中产生很多不足.其实,虚实融合技术在职业教育发展发达的国家如德国等发展较为成熟,应用很广.目前,国内在“虚实融合”教学方面的研究虽然众多,但是研究成果及应用极为有限,主要存在以下几个问题：（1）虚实的结合不够,没有更好地形成有机整体,还是那种独立或者相对独立的个体,只是在应用的空间上在转换；（2）虚拟与真实之间的数据通讯存在断层,导致部分“虚拟”技术本身采用的虚假的数据,而不是实时数据；（3）由于存在各种缺陷,所以没有形成有效的应用规模.
2虚实融合技术规划与实施
随着汽车技术的不断发展,要进行有效的学习或培训,就要建立课堂与企业实际工作相融合的训练模式,开发虚实融合的技术和系统.它是一套由嵌入式软件、多媒体仿真教学软件、远程控制模块、转发器、接收器、通讯接口、汽车发动机总成实训台共同构成,用于汽车故障诊断与维修作业的汽车虚实融合的实训系统.
系统的开发基于虚实融合工作环境下发动机教学,包括硬件系统和软件系统的开发.硬件系统包括大众AJR电控发动机1台,1台电脑、投影仪、网络等设施,形成可以实施教学的发动机教学实验台,即“虚实融合”的“实”.
软件系统开发是本课题的研究重点,即“虚实融合”的“虚”.就是以AJR发动机实物为基础,进行虚拟仿真,实现“虚”和“实”的高度融合：实时采集发动机动态数据,在PC机上进行故障检测与排除的模拟；远程控制加速、减速控制以及设置故障等,避免了人为在实验台上设置故障而出现的各种弊端；在PC机上进行结构方面的仿真学习等等；解决了学生人数众多围堵在一台设备上的尴尬.
所以要开发以下的软件或模块与硬件系统相匹配使用.（1）设计开发“车载电控单元通讯接口”,与车辆匹配,并能与电脑进行接口,通过无线技术等进行通讯,实现动态的数据采集.（2）开发“车辆故障远程控制模块”,用于进行远程控制故障设置,实现故障设置的私密性和便捷性.（3）通过TCP和计算机串行指令,采集数据,计算电压的数值,为波形采集收集有效的数值,实现如下功能：①实现发动机的远程起动和停止调控.在电脑上进行控制,控制发动机的点火和熄火.电子燃油泵运转向发动机提供燃油；使用鼠标点击“起动按钮”,发动机点火,相应时间符合相关规定.②实现发动机转速的鼠标加速与减速控制.使用处在远端的PC机鼠标点击“加速按钮”,远端的发动机转速随之变化,这样就实现了远端发动机实时数据的变化,进而反映在电脑上,方便了教师和学生对数据的分析.同时可以进行波形的采集和分析.③完成远程故障设置.用PC机在菜单中选择相应故障设置序号和故障现象,故障即可会在发动机上显现.也可以在电脑上清除故障,电脑上储存故障的检查和排除步骤.也可以用故障检测分析仪进行诊断.这样在故障设置上方便了许多,而且也减少了设备的损耗.④实现分析.设置了故障后,学生可以在电脑端进行分析和判断.这样,避免了众多学生集聚在一台发动机上的现象.学员可以不在发动机上进行分析和判断,而各自在众多的终端上操作,进行故障现象的查看、数据流的读取、波形的分析等等.
3虚拟融合的发动机教学系统主体设计
图1汽车故障诊断系统远程控制系统
首先要开发车载电脑接口,用于和车辆的通讯,采集动态数据.其次,开发远程控制单元,来执行相关的故障设置和清楚命令.第三,通过指令传输,采集的数据分析和整理,形成波形图,进行波形自动测试.第四,实现单片机与车辆电脑接口的通讯连接,实时采集车辆数据信息,如图1所示.
最后是诊断系统软件的开发与设计,建立一个功能齐全、性能良好、响应及时、能与车载电子系统对接,能根据诊断系统检测到的故障自动输出数据的实时系统.
4对虚拟融合的发动机教学系统在实践运用中的思考
虚拟融合技术的发动机教学系统在实践中的运用,必将增强教学效果,提高教学效率,增加教学容量.但是需要教师或使用者熟悉设备和系统的特点、结构和原理,以方便进行有效的维护.此外,在条件允许的情况下,虚实融合的发动机教学系统完全可以利用在考评和鉴定过程中,充分发挥其故障设置、清除等的独特优势.
本文是大连市职业技术教育科学研究院2013年度重点立项课题“基于虚实融合环境下的发动机实训教学系统的研究”研究成果之一
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