使用AR增强课程资料
使用AR增强课程资料撰写者： Jordan Cox博士
[*]增强现实
[*]9/16/2019
[*]阅读时间：5分钟
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增强现实（AR）可以在教室中证明是一种有用的工具，用于在无法向学生介绍真实事物时模拟暴露于环境，任务集或产品的情况。通过以AR体验的形式对这些元素进行切合实际的创新，使学生有机会以他们可能无法做到的方式进行探索和学习。让我们看一下各种AR应用程序：工程课程中的挑战考虑一个典型的机械工程课程，在该课程中，学生学习机器零件，例如轴承。大多数学生进入这样的课程，对这些类型的组件几乎不了解，甚至不熟悉，更不用说可能使用它们的机器了-在这种情况下，就是喷气发动机。
现在说，例如，要求学生计算喷气发动机前轴承上的载荷。将为它们提供重量，推力和其他相关信息，以及轴承的2D表示，如下所示。
甚至可以给它们提供喷气发动机的横截面，但是从下面的图像中可以看到，要了解前轴承是什么以及喷气发动机中前轴承的位置非常困难，尤其是如果学生以前没有接触过。
2D球轴承图和2D商用喷气发动机横截面图。如果新工程专业的学生可以与他们正在研究的实际机器进行交互，则向他们讲授这些概念会容易得多。但是由于成本，使用和其他各种因素，目前无法将喷气式发动机带入每个工程教室。这就是AR的来历。商用喷气发动机AR体验PTC Academic团队设计了一种用于查看喷气发动机的AR体验，可以更清楚地说明这一概念。经验显示了涡轮机模型，其中不同的组件（风扇，压缩机，燃烧器，涡轮机和喷嘴）用颜色编码。
还有对应于每个部分的模拟数据，其中包括速度，温度和压力的刻度盘。尽管仅对这些数据进行了模拟，但它显示了使用物联网（IoT）馈入实际数据的潜力。
有一个控制界面，允许用户打开和关闭每个组件的透明度，以便能够看到引擎内部，并且还可以在它与引擎交互时打开和关闭气流图。
商用喷气发动机AR体验以不同的组件颜色编码显示，上面显示的模拟数据对应于每个组件，并且在底部有一个控制界面。该体验使用图像目标部署方法，这意味着它可以跟踪到打印的图表，而不仅仅是3D空间中的任何地方。此方法为体验提供了一个坚固的平台，可以将其束缚于其中，也可以使体验按比例缩放到图表的大小。我们有一个4英尺大的横幅，可以将体验几乎缩放到实际大小，并表示教授可能希望在教室中向学生展示的方式。或者，可以将图表打印在较小的纸上，以使学生可以单独查看。我们设计和打印的图形可用于跟踪体验。
利用这种身临其境的增强现实体验，学生可以与3D虚拟喷气引擎互动，使他们能够进入并探索，从而更轻松地看到轴承的位置及其作用。像这样的沉浸式体验为学生提供了可以使他们探索模型并与之交互的环境，从而可以极大地改变他们的学习环境，同时还可以通过模拟为学习提供真实感。
喷气发动机的关闭显示了滚珠轴承的作用。
参观制造和测试喷气发动机的公司将无法实现相同的目的，因为学生仍然无法看到和在发动机内部移动。此外，访问结束后，学生将无法使用该引擎，而AR体验则允许他们在整个课程学习过程中继续探索和按需访问。请记住，一次沉浸式体验可以为大量不同的家庭作业和讲座提供可靠的学习，因此关键是根据任何给定课程的特定课程确定正确的沉浸式体验。我们如何建造为了创造身临其境的体验，重要的是要包括各种增强视觉效果的功能。在此示例中，不仅对喷气发动机组件进行了建模，而且对涡轮进行了动画处理，并对温度，压力和速度的典型范围进行了建模。这使学生可以在设定点以交互方式探索喷气发动机的机械及其操作。
建立沉浸式体验需要在Creo中创建机器组件的CAD模型， 然后将其导入Vuforia Studio。。然后，为了进行体验，我们将喷气发动机模型放置在图像上方，该图像将用作定向体验的目标。接下来，我们在其上方放置了相对于发动机不同部分具有工作参数的仪表。最后，我们添加了气流的表示形式，描述了空气如何流过部件并产生推力。
积累AR经验还需要一些简单的编码来模拟引擎核心的旋转，以及仪表上显示的运行参数的变化。如图所示，我们使用时间间隔调用对旋转进行了编码，其中frame是一个函数，用于逐渐旋转引擎的核心组件： $ interval（frame，10）;模拟量规上显示的运行参数涉及设置单独的间隔函数，在该函数中会稍微干扰一组标准运行值，以模拟发动机每个阶段的典型运行行为： //设置风扇数据的
间隔$ interval（function）{
fan_pressure_text = 21 + Math.floor（Math.random（）* 10）
fan_temp_text = 5 + Math.floor（Math.random（）* 5）
fan_velocity_text = 725 + Math.floor（Math.random（）* 8）
}
压力表模拟可以从实际的商用喷气发动机获得的数据。成本，安全性，可行性和可及性等因素一直对工程课程构成挑战，因为教育工作者正在努力为学生为未来的职业做准备。使用AR，学生可以在课堂上真实接触产品，环境和任务，在某些情况下，提供的价值要比携带实际物品要大。标签：
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关于作者乔丹·考克斯博士Cox博士拥有普渡大学的机械工程博士学位。加入PTC之前，他曾在杨百翰大学任教25年，并曾在霍尼韦尔（Honeywell）和联合技术（United Technologies）等航空航天公司担任设计系统专家的顾问。他的研究专注于高级工程分析和设计系统自动化。他于2010年加入PTC，目前是全球学术计划的高级副总裁。他的团队为全球3,000多所大学提供软件，课程和其他教育资源。当前的兴趣包括CAD / CAE / CAM，数字转换，神经网络和增强现实。
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