汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的方法與裝置的製作方法
2023-09-18 05:16:30
專利名稱：汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車運用與維修的教育教學方法與裝置，尤其涉及一種汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的方法與裝置，通過引入網路遊戲的具體場景(包括馬路、橋梁、建築、樹木以及交通標誌等)及操作方式，將汽車故障設置、故障檢測、故障排除等與遊戲場景融為一體，實現多人參與的虛實融合的教學環境，在一定程度上降低教學成本，提高學生的學習興趣和教師的教學效率。
背景技術：
由於汽車銷售量的飛速增長，導致相關行業用人需求激增，國家六部委於2004年啟動了「緊缺人才培養工程」，將汽車運用與維修等四種人才列為「技術型緊缺人才」加快培養，國家和各地方政府都在加大對汽車職業教育的投入，使我國汽車職業教育呈現出欣欣向榮、蓬勃發展的良好局面。2009年中國汽車產銷量第一次突破千萬大關，成為年度產銷量世界第一的大國，並直接推動汽車職業教育的發展。迅速膨脹的學生數量、教學規模與師資力量的嚴重不足形成鮮明的對比，學校無不感到對優秀師資的渴求，然而「十年樹木、百年樹人」，要想在現有的汽車專業教師隊伍中培養出一支數量與招生規模相適應的一流師資團隊，將是一個相對漫長的過程。汽車教育教學過程中，教育機構不得不面對的是在汽車複雜系統實物上開展技能訓練，設備和耗材的消耗相當大，教學成本投入巨大。並且，面對枯燥無味的汽車及其配件等，往往很難引起學生的學習興趣，學生記憶力不深刻，預期的教學目的也很難達到，無法滿足技能訓練的要求，學生的實際動手能力與行業企業的用人需求還有很大差距。因而，如何降低教學成本，以及提高學生的學習興趣及教師的教學效率，必須找到一個短期、高效的解決辦法。虛擬實境技術(Virtual Reality)，又稱靈境技術，是把現實環境編制到計算機中去產生逼真的「虛擬環境」，從而使得用戶在視覺上產生一種沉浸於虛擬環境的感覺。但是純粹的虛擬實境技術又無法滿足像汽車運用與維修這樣複雜系統的模擬訓練，用戶在使用中不但需要良好的「沉浸感」，還要有良好的「手感」，通過力覺、視覺和聽覺，實現理論與實踐的統一。所以純粹的虛擬實境技術也不能達到模擬現場操作的「逼真」教學體驗效果。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供了一種汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的方法與裝置，通過引入網路遊戲的具體場景(包括馬路、橋梁、建築、樹木以及交通標誌等)及操作方式，並將汽車故障設置、故障檢測、故障排除等與遊戲場景融為一體。當學生沉浸於玩遊戲的過程中，老師可以通過主控臺任意設置不同的故障，所述故障的設置與清除可以根據老師的意思隨時進行，且全部控制在安全的範圍內，不會對汽車或汽車各總成實訓臺造成任何損害。本發明所採用的技術方案為一種汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的方法，其特徵是將汽車運用與維修高技能實訓教育導入網路遊戲的具體場景，學生通過滑鼠操作電腦屏幕遊戲界面上設置的汽車點火開關及汽車起動檔，進入遊戲狀態，具體遊戲操作分坐在駕駛座上和車外兩種，並可自由切換，學生通過電腦屏幕可清晰地看到中央儀表及發動機轉速表、車速表、故障指示燈等，遊戲中的虛擬汽車導入模擬聲音，如起動、起步、行駛、換擋、加速、減速、轉彎等聲音，並導入設計有馬路、橋梁、樹木、商店、建築、交通指示燈、交通標誌線等的具體場景。老師可以根據實際需要操作遠程控制臺，設定學生玩遊戲的時間並隨機設置故障，故障設置後汽車遊戲不能正常運行，遊戲界面上的虛擬車輛故障燈閃爍，並有異常故障聲響。學生診斷故障的步驟為(I)學生將汽車減速停車，遊戲界面彈出虛擬的OBD II診斷接口和診斷儀；(2)學生通過虛擬的診斷儀讀取故障碼和數據流，並進一步分析判斷故障；(3)根據需要老師可通過主控臺起動發動機，學生分析波形；(4)學生使用萬用表之類的汽車保修設備在學生測試終端測試面板上測量電路信號並最終確定車輛故障點；(5)記錄檢查數據並總結。所述汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置由汽車整車、汽車各總成實訓臺、遠程控制臺、遠程控制臺測試面板、校園網絡、故障設置箱、學生測試終端、學生測試終端測試面板構成，其特徵是校園網絡通過網線及網絡接口與遠程控制臺連接，遠程控制臺通過網線及網絡接口分別於與汽車整車和汽車各總成實訓臺連接，汽車各總成實訓臺及汽車整車通過數據線及通訊接口與學生測試終端電連接，所述測試終端為一電腦並安裝有測試面板，測試終端的數量根據參與實訓的學生人數自由增減。所述其它汽車總成實訓臺可以為汽車發動機實訓臺、汽車變速器實訓臺、汽車安全氣囊實訓臺、汽車自動空調實訓臺、汽車電子點火與燃油噴射實訓臺、汽車燈光電器實訓臺、汽車車載Can-Bus總線與多路信息傳輸系統實訓臺、汽車電控轉向系統實訓臺、汽車電信號測試裝置中的一種或幾種。所述汽車整車內安裝一個故障設置箱，使用數據線與汽車整車的數據接口連接，通過遠程控制臺起動汽車，使用故障設置按鈕或者遠程控制臺可以在汽車運行中設置五十個不同類型的故障，這些故障會導致汽車發生不同的行駛障礙，模擬車輛在運行中的突發故障，有學生通過學生測試終端診斷故障，其效果與在汽車整車上的電器線束直接測量是一樣的。由於測試工作是在關上箱蓋進行的，因此學生並不知道教員設置了什麼故障，只能憑藉正確的操作步驟與分析思路才能找到故障的位置。所述遠程控制臺包括臺架和箱體兩部分，在臺架下面安裝四個萬向腳輪以便把遠程控制臺移動到不同的教學位置，遠程控制臺箱體上裝有網絡接口、通信接口、汽車遠程通訊與控制單元，在遠程控制臺箱體的面板上繪製有電路圖並鑲嵌一百二十三個測試端子，把計算機的顯示屏幕也安裝在面板上，汽車遠程通訊與控制單元、測試端子與通信接口電連接，計算機與汽車遠程通訊與控制單元使用通信接口及數據線連接，計算機與網絡接口使用網線連接。其特徵在於把開發完成的遊戲軟體、故障設置軟體、故障診斷軟體、波形分析軟體、多媒體動畫教學軟體、汽車氣動與停車控制軟體打包組成軟體包安裝在所述遠程控制臺的計算機上。
所述遠程控制臺可以直接與汽車整車連接，也可以與汽車各總成實訓臺連接，所述汽車各總成實訓臺、汽車整車上安裝有網絡接口和通訊接口，使用網線通過網絡接口與遠程控制臺連接成互聯的區域網，遠程控制臺又通過網絡接口及網線接入校園網絡，在校園網內的任意一個網絡節點都可以使用計算機遠程控制臺控制某個汽車實訓模擬器或汽車整車工作。通過上述設計，本發明專利的有益效果在於1.本發明專利將汽車故障設置、故障檢測、故障排除等與遊戲場景融為一體，實現多人參與的虛實融合的教學環境，在一定程度上降低教學成本，提高學生的學習興趣及教師的教學效率。2.老師可以根據實際需要，通過控制臺為學生設定操縱玩遊戲的時間及故障設置的種類，操作方便快捷。3.遠程控制臺上的計算機可以通過網絡接口接入校園網絡，實現教學資源的共享，實現數十人同時進行實習訓練，使學生在操作時感受到具體場景更逼真，真正做到教學環境的虛實融合。
圖1是遠程控制臺的結構示意2是遠程控制臺與汽車整車或汽車各總成實訓臺聯網結構示意3是故障設置箱的結構示意4是汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置虛實融合裝置結構示意圖及內部連接關係示意中1.遠程控制臺箱體；2.遠程控制臺測試面板；3.計算機；4.電路圖；5.測試端子；6.汽車遠程通訊與控制單元；7.學生測試終端；8.學生測試終端測試面板；9.遠程控制臺；10.萬向腳輪；11.汽車整車；12.故障設置箱；13.數據線；14.通信接口 ；15.網絡接口 ；16.校園網絡；17.網線；18.汽車各總成實訓臺；19.故障設置箱面板；20.故障設置按鈕；21.故障設置箱；22.故障箱測試面板；23.軟體包。
具體實施例方式如圖1遠程控制臺的結構示意圖，遠程控制臺包括臺架和箱體兩部分，在臺架下面安裝四個萬向腳輪以便把遠程控制臺移動到不同的教學位置，遠程控制臺箱體上裝有網絡接口、通信接口和汽車遠程通訊與控制單元，在遠程控制臺箱體的面板上繪製有電路圖並鑲嵌一百二十三個測試端子，把計算機的顯示屏幕也安裝在面板上，汽車遠程通訊與控制單元、測試端子與通信接口電連接，計算機與汽車遠程通訊與控制單元使用USB接口及數據線連接，計算機與網絡接口使用網線連接。把開發完成的遊戲軟體、故障設置軟體、故障診斷軟體、波形分析軟體、多媒體動畫教學軟體、汽車起動與停車控制軟體打包組成軟體包安裝在所述遠程控制臺的計算機上。使用計算機的滑鼠可以起動或關閉汽車整車的發動機運行，設置或清除五十個不同類型的故障，診斷故障，使用汽車萬用表、汽車示波器可以在遠程控制臺箱體的測試端子測量相關的數據參數，與在故障設置箱上的測試端子上測量的數據和效果是一樣的。
如圖2是遠程控制臺與汽車整車或汽車各總成實訓臺聯網結構示意圖。一方面，遠程控制臺通過網線及網絡接口與汽車各總成實訓臺和校園網絡連接；另一方面，遠程控制臺通過網絡接口及網線與汽車整車連接。設計製作一個故障設置箱，把故障設置箱安裝在車內，使用數據線與汽車整車的通信接口連接。通過遠程控制臺起動汽車，使用故障設置按鈕或者遠程控制臺可以在汽車運行中設置五十個不同類型的故障，這些故障會導致汽車發生不同的行駛障礙，模擬車輛在運行中的突發故障，有學生通過學生測試終端診斷故障，其效果與在汽車整車上的電器線束直接測量是一樣的。由於測試工作是在關上箱蓋進行的，因此學生並不知道教員設置了什麼故障，只能憑藉正確的操作步驟與分析思路才能找到故障的位置。如圖3是故障設置箱的結構示意圖。在故障設置箱的側面安裝通信接口，故障設置箱分兩層結構，在箱體內安裝故障設置面板，面板上安裝五十個故障設置按鈕，使用排線與數據接口連接；利用箱蓋的面板作為故障箱測試面板，在故障箱測試面板上安裝一百二十三個測試端子，使用排線與數據接口連接。如圖4是汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置虛實融合裝置結構示意圖及內部連接關係。在學生測試終端安裝有通信接口，使用數據線與汽車整車及汽車各總成實訓臺連接，所述學生測試終端為一電腦，並安裝有學生測試終端測試面板。所述遠程控制臺可以直接與汽車整車連接，也可以與汽車各總成實訓臺連接，所述汽車各總成實訓臺、汽車整車上安裝有網絡接口和通訊接口，使用網線通過網絡接口與遠程控制臺連接成互聯的區域網，遠程控制臺又通過網絡接口及網線接入校園網絡，在校園網內的任意一個網絡節點都可以使用計算機遠程控制臺控制某個汽車實訓模擬器或汽車整車工作。所述汽車總成實訓臺可以為汽車發動機實訓臺、汽車變速器實訓臺、汽車安全氣囊實訓臺、汽車自動空調實訓臺、汽車電子點火與燃油噴射實訓臺、汽車燈光電器實訓臺、汽車車載Can-Bus總線與多路信息傳輸系統實訓臺、汽車電控轉向系統實訓臺、汽車電信號測試裝置中的一種或幾種。所述學生測試終端使用數據線通過通訊接口將各汽車各總成實訓臺或汽車整車連接，在學生測試終端上面的測試面板上，使用外接的汽車保修設備，如汽車故障診斷儀、汽車萬用表、汽車示波器、汽車尾氣分析儀等可以測量到汽車各總成實訓臺或汽車整車發出的所有真實的電信號。當教師使用遠程控制臺控制汽車實訓模擬器工作並作相關講解時，學生可以在測試終端做相關測量，實現教育學的互動。學生測試終端的數量還可以根據參與學生人員的多少自由增減。所述學生測試終端為一電腦，並安裝有學生測試終端測試面板，學生運用滑鼠正常操作電腦，在遊戲過程中，通過滑鼠操作遊戲屏幕上設置的汽車點火開關及汽車起動檔，進入遊戲狀態，具體遊戲操作分坐在駕駛座上和車外兩種，並可自由切換，學生通過屏幕可清晰地看到中央儀表及發動機轉速表、車速表、故障指示燈等。遊戲中的汽車導入模擬聲音，如起動、起步、行駛、換擋、加速、減速、轉彎等聲音，並導入設計有馬路、橋梁、樹木、商店、建築、交通指示燈、交通標誌線的具體場景。老師可以根據實際需要操作遠程控制臺，設定學生玩遊戲的時間並隨機設置故障，設置故障後汽車遊戲不能正常運行，在遊戲界面上車輛的故障燈閃爍，並有異常故障聲響。
學生診斷故障的步驟為1.學生將汽車減速停車，遊戲界面彈出虛擬的OBD II診斷接口和診斷儀；2.學生通過虛擬的診斷儀讀取故障碼和數據流，並進一步分析判斷故障；3.根據需要老師可通過主控臺起動發動機，學生分析波形；4.學生使用萬用表等汽車保修設備在學生測試終端測試面板上測量電路並最終確定車輛故障點；5.記錄檢查數據並總結。
權利要求
1.一種汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的方法，其特徵是將汽車運用與維修高技能實訓教育導入網路遊戲的具體場景，學生通過滑鼠操作電腦屏幕遊戲界面上設置的汽車點火開關及汽車起動檔，進入遊戲狀態，具體遊戲操作分坐在駕駛座上和車外兩種，並可自由切換，學生通過電腦屏幕可清晰地看到中央儀表及發動機轉速表、車速表、故障指示燈等，遊戲中的虛擬汽車導入模擬聲音，如起動、起步、行駛、換擋、加速、減速、轉彎等聲音，並導入設計有馬路、橋梁、樹木、商店、建築、交通指示燈、交通標誌線等的具體場景。老師可以根據實際需要操作遠程控制臺，設定學生玩遊戲的時間並隨機設置故障，故障設置後汽車遊戲不能正常運行，遊戲界面上的虛擬車輛故障燈閃爍，並有異常故障聲響。
學生診斷故障的步驟為 (1)學生將汽車減速停車，遊戲界面彈出虛擬的OBDII診斷接口和診斷儀； (2)學生通過虛擬的診斷儀讀取故障碼和數據流，並進一步分析判斷故障； (3)根據需要老師可通過主控臺起動發動機，學生分析波形； (4)學生使用萬用表之類的汽車保修設備在學生測試終端測試面板上測量電路信號並最終確定車輛故障點； (5)記錄檢查數據並總結。
2.汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置由汽車整車、汽車各總成實訓臺、遠程控制臺、校園網絡、故障設置箱、學生測試終端、學生測試終端測試面板構成，其特徵是校園網絡通過網線及網絡接口與遠程控制臺連接，遠程控制臺通過網線及網絡接口分別於與汽車整車和汽車各總成實訓臺連接，汽車各總成實訓臺及汽車整車通過數據線及通訊接口與學生測試終端電連接，所述測試終端為一電腦並安裝有學生測試終端測試面板，測試終端的數量根據參與實訓的學生人數自由增減。
3.根據權利要求2所述汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置，其特徵是遠程控制臺可以直接與汽車整車連接，也可以與汽車各總成實訓臺連接，所述汽車各總成實訓臺、汽車整車上安裝有網絡接口和通訊接口，使用網線通過網絡接口與遠程控制臺連接成互聯的區域網，遠程控制臺又通過網絡接口及網線接入校園網絡，在校園網內的任意一個網絡節點都可以使用計算機遠程控制臺控制某個汽車實訓模擬器或汽車整車工作。
4.根據權利要求2所述汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置，其特徵是所述汽車整車內安裝一個故障設置箱，使用數據線與汽車整車的數據接口連接，通過遠程控制臺起動汽車，使用故障設置按鈕或者遠程控制臺可以在汽車運行中設置五十個不同類型的故障，這些故障會導致汽車發生不同的行駛障礙，模擬車輛在運行中的突發故障。
5.根據權利要求2所述汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置，其特徵是所述汽車總成實訓臺可以為汽車發動機實訓臺、汽車變速器實訓臺、汽車安全氣囊實訓臺、汽車自動空調實訓臺、汽車電子點火與燃油噴射實訓臺、汽車燈光電器實訓臺、汽車車載Can-Bus總線與多路信息傳輸系統實訓臺、汽車電控轉向系統實訓臺、汽車電信號測試裝置中的一種或幾種。
6.根據權利要求2所述汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置，其特徵是所述遠程控制臺包括臺架和箱體兩部分，在臺架下面安裝四個萬向腳輪以便把遠程控制臺移動到不同的教學位置，遠程控制臺箱體上裝有網絡接口、通信接口、汽車遠程通訊與控制單元，在遠程控制臺箱體的面板上繪製有電路圖並鑲嵌一百二十三個測試端子，把計算機的顯示屏幕也安裝在面板上，汽車遠程通訊與控制單元、測試端子與通信接口電連接，計算機與汽車遠程通訊與控制單元使用通信接口及數據線連接，計算機與網絡接口使用網線連接。
7.根據權利要求2所述汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的裝置，其特徵是把開發完成的遊戲軟體、故障設置軟體、故障診斷軟體、波形分析軟體、多媒體動畫教學軟體、汽車氣動與停車控制軟體打包組成軟體包安裝在所述遠程控制臺的計算機上。
全文摘要
本發明提供一種汽車運用與維修高技能實訓情景導入式的方法與裝置，通過引入網路遊戲的具體場景及操作方式，將汽車故障設置、故障檢測、故障排除等與遊戲場景融為一體。本發明由汽車整車、汽車各總成實訓臺、遠程控制臺、校園網絡、故障設置箱、學生測試終端、學生測試終端測試面板構成，其特徵是校園網絡通過網線及網絡接口與遠程控制臺連接，遠程控制臺通過網線及網絡接口分別於與汽車整車和汽車各總成實訓臺連接，汽車各總成實訓臺及汽車整車通過數據線及通訊接口與學生測試終端電連接，所述測試終端為一電腦並安裝有學生測試終端測試面板，測試終端的數量根據參與實訓的學生人數自由增減。
文檔編號G09B19/00GK103035147SQ20121053001
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者王徵 申請人:天津市優耐特汽車電控技術服務有限公司