摘 要

本文借助虚拟现实技术（VR）和增强现实技术（AR），设计基于VR/AR的包装机构教学系统，探讨VR/AR技术应用于现代包装教学课堂的可行性和前景。通过对传统包装机构教学系统和新型基于VR/AR的教学系统进行比较，所得结果对于包装机构教学课堂甚至是传统教学系统改革方向具有重要的指导意义。

论文首先研究了国内外包装机构教学系统的现状，VR教学系统在包装机构教学中的使用情况。然后探讨VR技术的特点及其优劣性，研究VR技术引入包装机构教学系统的意义和可行性。选择适合包装机构教学系统的VR模型构建方法，研究手势识别在VR交互中的实现方法。在具体的教学环节，提出了一套基于VR/AR下的包装机构教学系统的课时安排，以灌装机教学为例演示具体教学情景。构建出具体的包装机构模型，采用Unity3d和solidworks软件进行VR模型的导入和相关VR场景的建立。最后展望基于VR/AR包装机构教学系统的前景。

研究结果表明：将虚拟现实技术引入包装机构教学系统中具有较高实际可行性，能给传统的包装机构教学课堂带来变革和更多的选项。

关键词：虚拟现实技术；包装机构；教学设计；视觉动态识别；三维建模软件

Abstract

With the help of virtual reality technology (VR) and augmented reality technology (AR), in this paper we designs a teaching system of packaging machine based on VR/AR, and discusses the feasibility and prospect of VR/AR technology applied in modern packaging teaching classroom. By comparing the traditional packaging machine teaching system with the new VR/AR based teaching system, the results obtained have important guiding significance for the reform direction of the packaging machine teaching classroom and even the traditional teaching system.

Firstly, this paper studies the current situation of the teaching system of packaging institutions at home and abroad, and the sue of VR teaching system in the teaching of packaging institutions. Then it discusses the characteristics and advantages and disadvantages of VR technology, then studies the significance and feasibility of VR technology introducing into the teaching system of packaging organization. The VR model construction method suitable for the teaching system of packaging mechanism was selected and the realization method of gesture recognition in VR interaction was studied. In the specific teaching link, a set of teaching time arrangement of packaging mechanism teaching system based on VR/AR was proposed, and the teaching of filling machine was taken as an example to demonstrate the specific teaching situation. The concrete packaging mechanism model was constructed, and Unity3d and solidworks software were used to import the VR model and establish the relevant VR scenes. In the end of this paper,we analyse the prospect of teaching system based on VR/AR packaging machineis .

The results show that it is feasible to combine virtual reality technology with the teaching system of packaging organization, which can bring more changes and more options to the traditional teaching system of packaging organization.

Key Words：Virtual reality technology; Packaging machine; Instructional design; Visual dynamic recognition; 3d modeling software

目录

基于VR/AR的包装机构教学设计 1

摘 要 3

第1章 绪论 6

1.1 VR/AR的定义 6

1.2 研究的目的与意义 6

1.2.1 研究的目的 6

1.2.2 研究的意义 6

1.3国内外现状 7

1.4 研究任务 9

1.4.1 拟采取的技术方案及措施 9

第2章 课堂VR/AR系统的搭建 10

2.1基于VR/AR的包装机构教学系统的特点 10

2.2包装机构VR模型构建方法的选择 10

2.3采用刚体建模方法和虚实结合的场景建模方法 12

2.4包装机构教学课堂VR设备交互方式的选择 13

第三章 基于VR/AR的包装机构教学系统设计 15

3.1课堂教学课时安排 15

3.2课堂教学案例（以灌装机内容为例） 15

第四章 使用计算机软件构建包装机构教学VR模型及场景 23

4.1构建VR模型的整体流程（以啤酒灌装机为例） 23

4.2使用solidworks软件构建啤酒灌装机模型 24

4.3将灌装机模型导入unity3d软件 25

4.4使用unity3d进行VR场景构建 27

第五章 基于VR/AR包装机构教学系统的未来展望 33

5.1基于VR/AR的包装机构教学系统存在的问题和局限性 33

5.2基于VR/AR包装机构教学系统的展望 33

参考文献 35

致 谢 37

第1章 绪论

1.1 VR/AR的定义

虚拟现实（Virtual Reality简称VR）技术和增强现实（Augmented Reality简称AR）技术的核心都是计算机技术，将虚拟信息具象化为途径，达到人机交互的目的。AR技术主要是以真实环境为蓝本，借助计算机技术，将现实环境和计算机构建的虚拟信息相结合。VR技术则相对更加脱离现实环境，直接构筑一个完整的可视可交互虚拟环境，使用者可以直接和计算机构建出来的虚拟环境进行互动。

1.2 研究的目的与意义

1.2.1 研究的目的

通过对VR/AR技术原理及其在具体课程环境中的研究，探讨VR/AR技术在高校包装机构课程中应用的可能性及实际意义。利用VR的感知性、交互性、沉浸性的特点，将VR/AR新兴技术和传统的授课方式相结合，达到提升包装机构课堂教学质量，学生接受知识更加直观便利的目的。

1.2.2 研究的意义

传统的包装机构课堂教学中，大部分是采用PPT教学和实物教学相结合的方式。PPT讲解的方式，属于二维层次的展示，学生通过相关机构的剖面图、示意图以及教师的口头讲解，初步了解包装机构运行原理。还有的课程上，会通过带领学生参观、使用或者拆解实体机器，相较于课堂上PPT的教学，这类实践有助于学生加深对包装机构的了解，对包装机构的工作原理，工作情况有更加直观深刻的理解。

但是现有的PPT加实物教学的方法也存在一定的局限性。在实际参观机器的过程中，存在着教师示范操作效果不理想，学生操作失误导致安全隐患，教学成本高，机器更新缓慢等问题。