机械类远程实验教学系统设计与开发

这是一篇关于机械类,远程实验,ROS,PLC控制,机械臂的论文, 主要内容为理工科教学的重要环节之一是实验,大量的实验操作,可以加深对所学理论知识的理解,因此,实践教学随着教学改革而引起重视。但现有的远程实验教学系统主要是将多媒体网络教学资源整合到数据库中,学生登录系统在线学习或与老师互动,虽然克服了教学资源和时空分布不均的问题,但没有考虑到理工科课程的实践教学。针对现有问题,本文提出了本地实验与远程在线实验结合、虚实结合、实验过程监控与实验数据自动采集、实验成绩预测等功能设计,针对机械类远程实验教学系统,构建了模块化设计方法,并开发了相关软硬件系统,主要研究内容包括:(1)设计了综合性实验平台。该实验平台包括机械和电控两个部分,机械臂可倒装在实验工作台梁筋上,也可正装在型材板桌面上;作为机械类实验案例,本文设计了小型带传动实验模块,它主要由电机部分、负载部分、转速检测部分、转矩检测部分及砝码部分组成。(2)设计了PLC控制与采集数据系统。本文通过PLCRS422通信接口与电脑的端口连接,采用FXPLC通信协议与上位机通信,实现了对物理信号的传感采集和控制。(3)开发了远程浏览器客户端。在B/S模式下,通过Django框架、Python语言、HTML语言、CSS语言和Java Script语言结合,开发了网页客户端,设计了前端功能模块和后台管理系统,前端功能模块包括基本功能、课程功能和用户操作管理,后台管理系统包括实验课程管理、认证和授权管理及在线实验管理;绘制了E-R图,根据E-R图设计对应的数据库。(4)开发了本地服务器软件程序。针对实验平台模块化和实验内容的开放性的要求,本文提出了障碍物标定新算法,开发了避障功能软件模块;将Windows平台和ROS平台技术相融合,通过rosbridge协议与ROS主机通讯,实现多元化数据信息采集的同时保证系统运行的可靠性;最后,本文开发了神经网络成绩预测程序,利用多层感知器MLP模型,通过超参数调优设置,对数据集进行训练,得到回归模型,根据回归模型预测学生成绩分布特征,以此分析教学质量,并根据成绩分布情况予以改进或予以保持。本文以带传动实验为例,按照带传动实验的操作要求,在实验室环境采用安诺机器人进行了综合测试,实验测试结果表明,利用Django框架开发的浏览器客户端和基于rosbridge开发的本地服务器软件程序运行稳定,可实现多元化数据信息采集,本文提出的障碍物标定新算法也能很好地适应障碍物的变化,从而验证了本文的研究内容。

机械类远程实验教学系统设计与开发

这是一篇关于机械类,远程实验,ROS,PLC控制,机械臂的论文, 主要内容为理工科教学的重要环节之一是实验,大量的实验操作,可以加深对所学理论知识的理解,因此,实践教学随着教学改革而引起重视。但现有的远程实验教学系统主要是将多媒体网络教学资源整合到数据库中,学生登录系统在线学习或与老师互动,虽然克服了教学资源和时空分布不均的问题,但没有考虑到理工科课程的实践教学。针对现有问题,本文提出了本地实验与远程在线实验结合、虚实结合、实验过程监控与实验数据自动采集、实验成绩预测等功能设计,针对机械类远程实验教学系统,构建了模块化设计方法,并开发了相关软硬件系统,主要研究内容包括:(1)设计了综合性实验平台。该实验平台包括机械和电控两个部分,机械臂可倒装在实验工作台梁筋上,也可正装在型材板桌面上;作为机械类实验案例,本文设计了小型带传动实验模块,它主要由电机部分、负载部分、转速检测部分、转矩检测部分及砝码部分组成。(2)设计了PLC控制与采集数据系统。本文通过PLCRS422通信接口与电脑的端口连接,采用FXPLC通信协议与上位机通信,实现了对物理信号的传感采集和控制。(3)开发了远程浏览器客户端。在B/S模式下,通过Django框架、Python语言、HTML语言、CSS语言和Java Script语言结合,开发了网页客户端,设计了前端功能模块和后台管理系统,前端功能模块包括基本功能、课程功能和用户操作管理,后台管理系统包括实验课程管理、认证和授权管理及在线实验管理;绘制了E-R图,根据E-R图设计对应的数据库。(4)开发了本地服务器软件程序。针对实验平台模块化和实验内容的开放性的要求,本文提出了障碍物标定新算法,开发了避障功能软件模块;将Windows平台和ROS平台技术相融合,通过rosbridge协议与ROS主机通讯,实现多元化数据信息采集的同时保证系统运行的可靠性;最后,本文开发了神经网络成绩预测程序,利用多层感知器MLP模型,通过超参数调优设置,对数据集进行训练,得到回归模型,根据回归模型预测学生成绩分布特征,以此分析教学质量,并根据成绩分布情况予以改进或予以保持。本文以带传动实验为例,按照带传动实验的操作要求,在实验室环境采用安诺机器人进行了综合测试,实验测试结果表明,利用Django框架开发的浏览器客户端和基于rosbridge开发的本地服务器软件程序运行稳定,可实现多元化数据信息采集,本文提出的障碍物标定新算法也能很好地适应障碍物的变化,从而验证了本文的研究内容。

基于Web的LabVIEW远程实验管理系统

这是一篇关于LabVIEW,远程实验,实验管理的论文, 主要内容为远程实验管理系统是计算机技术、网络技术和实验室管理相结合的产物。它使得传统实验模式下实验资源不足得到了解决，学生、教师可以随时随地的使用实验室资源，并且可以方便的进行网上数据交换，信息交互，成绩统计等，打破了传统实验室在地域空间和时间上的约束。在计算机与虚拟仪器技术发展的情况下，远程实验管理系统可以作为远程实验教学的主要工具，虚拟仪器通用化、智能化和网络化得以体现。 本文以LabVIEW为技术手段，主要介绍了虚拟仪器技术在实验管理和实验教学中的应用。在系统的开发过程中，作者根据乐山师范学院实际情况，对系统需求进行了充分调研，与实验员、教师、学生进行了详细的讨论，获得了真实有效的用户需求，并精心设计相关远程实验模块。经过测试，本系统在实际实验日常管理和实验教学两方面都能满足要求，能够适应用户提出的各项功能需求和特殊要求，具有很强的适应性和扩展性。在实际使用中，可以根据教学要求，对远程实验项目进行修改、添加，同时也能根据实验管理者的需求进行系统功能扩展。 1．介绍了课题的研究背景，以及虚拟仪器实验室和远程实验管理系统的概念，并介绍了国内外的发展现状，目前，各大高校已有大量研究成果并投入实验中使用，效果突出。同时给出了本文所要完成的工作。 2．详细研究了完成远程实验管理系统的相关技术，包括远程虚拟仪器系统、LabVIEW和SQL数据库的连接以及远程网络体系的构建。 3．研究并设计了基于JSP的实验日常管理系统，对实验设备在线管理、用户登录模块、预约实验功能及流程、实验教学资源查询等作了详尽的说明。同时也对数据库的设计作了分析和说明。 4．研究并设计了以LabVIEW为基础的远程虚拟实验模块：基于LABVIEW的调制解调实验，基于LABVIEW的2ASK实验，基于LABVIEW的高频电路锁相环实验，基于LABVIEW和单片机的单摆实验。

基于虚拟化的远程BIOS实验平台设计与实现

这是一篇关于远程实验,虚拟化,BIOS的论文, 主要内容为在当前的信息技术人才培养和教育中,往往过度关注软件技术和人工智能等相关领域,而对计算机硬件和底层理论知识的教育存在明显不足。尽管计算机硬件教学覆盖了一些基本原理和通用知识,但在特定领域,如基本输入输出系统(Basic Input/Output System,BIOS)相关领域,教育资源仍相对匮乏。这导致学生无法深入理解BIOS的运行原理和关键技术,且存在实践性不足的问题。由于BIOS实验成本较高、部署困难,需要硬件主板支持,且更新换代速度较快,传统教学方法难以跟上行业发展步伐。并且许多高校难以为学生提供充足的实验设备来进行学习和实验操作,并且在实验过程中设备损坏风险也使实验成本进一步增加。这种情况使学生难以将所学理论知识与实践相结合,从而影响了对知识的全面理解和深入学习。为解决这一问题,本文设计并实现了一种基于虚拟化技术的远程BIOS实验平台,提出了一种动态权值负载均衡算法来提高服务器的资源利用率,并将回溯搜索算法和约束传播算法结合来求解基于约束满足问题的实验环境自动配置策略,旨在为学生提供一个安全、可控、易于维护的实验环境,支持实验环境的自动化配置,避免了传统方式中依赖主板开发的弊端。本文首先对项目背景进行了相关调研,通过国内外的远程实验平台的研究现状并结合实际应用情况选用了本系统的相关技术。然后针对系统的用户需求抽取出功能需求,通过用例图对系统的功能需求进行了分析。根据需求分析的结果设计了系统的总体架构图并划分了功能模块,将系统划分为五个功能模块,包括系统管理模块、教学管理模块、实验管理模块、协作交流模块和学习资源模块。然后针对这五个模块进行了详细设计及实现,展示了系统的实现效果图。在基于虚拟化的远程BIOS实验平台的设计和实现过程中,主要使用了以下技术。包括Vue框架,Spring Boot框架,使用Redis消息队列来存储实时聊天功能的消息记录。在BIOS相关技术方面应用了统一可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface,UEFI)开源组件及开发环境来代替传统BIOS作为教学和实验环境的基础。在虚拟化方面使用了KVM(Keyboard Video Mouse)和QEMU来进行虚拟仿真,有效解决了UEFI开发需要实体主板的问题。在实验管理模块,提出了动态权值负载均衡算法来提高服务器的资源利用率,并使用基于约束满足问题的实验环境自动配置策略来自动化构建用户所需的实验环境,提升系统运行效率。最后通过系统测试,验证了本系统满足需求分析中的各个需求。目前系统已上线使用,并在运行期间满足安全性和可维护性的需求,使用反馈良好。

基于虚拟化的远程BIOS实验平台设计与实现

这是一篇关于远程实验,虚拟化,BIOS的论文, 主要内容为在当前的信息技术人才培养和教育中,往往过度关注软件技术和人工智能等相关领域,而对计算机硬件和底层理论知识的教育存在明显不足。尽管计算机硬件教学覆盖了一些基本原理和通用知识,但在特定领域,如基本输入输出系统(Basic Input/Output System,BIOS)相关领域,教育资源仍相对匮乏。这导致学生无法深入理解BIOS的运行原理和关键技术,且存在实践性不足的问题。由于BIOS实验成本较高、部署困难,需要硬件主板支持,且更新换代速度较快,传统教学方法难以跟上行业发展步伐。并且许多高校难以为学生提供充足的实验设备来进行学习和实验操作,并且在实验过程中设备损坏风险也使实验成本进一步增加。这种情况使学生难以将所学理论知识与实践相结合,从而影响了对知识的全面理解和深入学习。为解决这一问题,本文设计并实现了一种基于虚拟化技术的远程BIOS实验平台,提出了一种动态权值负载均衡算法来提高服务器的资源利用率,并将回溯搜索算法和约束传播算法结合来求解基于约束满足问题的实验环境自动配置策略,旨在为学生提供一个安全、可控、易于维护的实验环境,支持实验环境的自动化配置,避免了传统方式中依赖主板开发的弊端。本文首先对项目背景进行了相关调研,通过国内外的远程实验平台的研究现状并结合实际应用情况选用了本系统的相关技术。然后针对系统的用户需求抽取出功能需求,通过用例图对系统的功能需求进行了分析。根据需求分析的结果设计了系统的总体架构图并划分了功能模块,将系统划分为五个功能模块,包括系统管理模块、教学管理模块、实验管理模块、协作交流模块和学习资源模块。然后针对这五个模块进行了详细设计及实现,展示了系统的实现效果图。在基于虚拟化的远程BIOS实验平台的设计和实现过程中,主要使用了以下技术。包括Vue框架,Spring Boot框架,使用Redis消息队列来存储实时聊天功能的消息记录。在BIOS相关技术方面应用了统一可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface,UEFI)开源组件及开发环境来代替传统BIOS作为教学和实验环境的基础。在虚拟化方面使用了KVM(Keyboard Video Mouse)和QEMU来进行虚拟仿真,有效解决了UEFI开发需要实体主板的问题。在实验管理模块,提出了动态权值负载均衡算法来提高服务器的资源利用率,并使用基于约束满足问题的实验环境自动配置策略来自动化构建用户所需的实验环境,提升系统运行效率。最后通过系统测试,验证了本系统满足需求分析中的各个需求。目前系统已上线使用,并在运行期间满足安全性和可维护性的需求,使用反馈良好。

远程虚拟维修仿真实验系统的设计

这是一篇关于虚拟仿真,远程实验,交互式维修,TCP数据传输,C/S结构的论文, 主要内容为传统的航空设备维修训练常常受到成本高、资源少等问题的制约,同时实地维修实验也面临着突发性事件带来的影响,如遇到大规模疫情,很难按照维修计划展开实验,存在着诸多限制。而随着计算机技术的发展,维修实验趋于虚拟化、远程化。本文以提高维修实验的效果为目的,在虚拟仿真技术的背景下,开发设计出一套适宜于多用户交互进行远程虚拟维修仿真实验的系统。要求能够根据使用者的设置,在服务端生成较为全面的维修实验任务,发送给客户端进行虚拟维修仿真实验。该系统可以有效地提升虚拟维修实验的效率,为传统维修实验方式面临的挑战提出一种解决方案。系统的设计与实现主要分为以下几个步骤,首先从虚拟维修及远程实验的背景和国内外现状出发,提出整个系统的研究目标和意义。其次介绍了开发用到的关键性技术,包括系统建模方法、数据库访问及远程通信技术,并进行总体及分模块需求分析,明确了各个模块的功能需求和整个系统的性能需求。利用统一建模语言UML构建了系统各功能模块的用例模型,提出了采用C++语言,结合TCP网络通信技术,使用VS平台进行设计与开发工作的方案。接着对整个系统进行框架设计,提出了系统的总体架构和数据流程,分模块对其中的各个功能点进行详细的流程设计。接着对远程数据处理和传输方法进行了研究,解决了远程数据通信的问题。最后按照系统设计方案,完成了各个功能的实现、测试和成果展示。系统最终测试得到的结果符合系统需求,能够达到预期目标。总体来说,本文提出的系统可以为虚拟维修仿真的远程实验方式上提供一种解决思路。

基于虚拟化的远程BIOS实验平台设计与实现

这是一篇关于远程实验,虚拟化,BIOS的论文, 主要内容为在当前的信息技术人才培养和教育中,往往过度关注软件技术和人工智能等相关领域,而对计算机硬件和底层理论知识的教育存在明显不足。尽管计算机硬件教学覆盖了一些基本原理和通用知识,但在特定领域,如基本输入输出系统(Basic Input/Output System,BIOS)相关领域,教育资源仍相对匮乏。这导致学生无法深入理解BIOS的运行原理和关键技术,且存在实践性不足的问题。由于BIOS实验成本较高、部署困难,需要硬件主板支持,且更新换代速度较快,传统教学方法难以跟上行业发展步伐。并且许多高校难以为学生提供充足的实验设备来进行学习和实验操作,并且在实验过程中设备损坏风险也使实验成本进一步增加。这种情况使学生难以将所学理论知识与实践相结合,从而影响了对知识的全面理解和深入学习。为解决这一问题,本文设计并实现了一种基于虚拟化技术的远程BIOS实验平台,提出了一种动态权值负载均衡算法来提高服务器的资源利用率,并将回溯搜索算法和约束传播算法结合来求解基于约束满足问题的实验环境自动配置策略,旨在为学生提供一个安全、可控、易于维护的实验环境,支持实验环境的自动化配置,避免了传统方式中依赖主板开发的弊端。本文首先对项目背景进行了相关调研,通过国内外的远程实验平台的研究现状并结合实际应用情况选用了本系统的相关技术。然后针对系统的用户需求抽取出功能需求,通过用例图对系统的功能需求进行了分析。根据需求分析的结果设计了系统的总体架构图并划分了功能模块,将系统划分为五个功能模块,包括系统管理模块、教学管理模块、实验管理模块、协作交流模块和学习资源模块。然后针对这五个模块进行了详细设计及实现,展示了系统的实现效果图。在基于虚拟化的远程BIOS实验平台的设计和实现过程中,主要使用了以下技术。包括Vue框架,Spring Boot框架,使用Redis消息队列来存储实时聊天功能的消息记录。在BIOS相关技术方面应用了统一可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface,UEFI)开源组件及开发环境来代替传统BIOS作为教学和实验环境的基础。在虚拟化方面使用了KVM(Keyboard Video Mouse)和QEMU来进行虚拟仿真,有效解决了UEFI开发需要实体主板的问题。在实验管理模块,提出了动态权值负载均衡算法来提高服务器的资源利用率,并使用基于约束满足问题的实验环境自动配置策略来自动化构建用户所需的实验环境,提升系统运行效率。最后通过系统测试,验证了本系统满足需求分析中的各个需求。目前系统已上线使用,并在运行期间满足安全性和可维护性的需求,使用反馈良好。

基于虚拟化的远程BIOS实验平台设计与实现

这是一篇关于远程实验,虚拟化,BIOS的论文, 主要内容为在当前的信息技术人才培养和教育中,往往过度关注软件技术和人工智能等相关领域,而对计算机硬件和底层理论知识的教育存在明显不足。尽管计算机硬件教学覆盖了一些基本原理和通用知识,但在特定领域,如基本输入输出系统(Basic Input/Output System,BIOS)相关领域,教育资源仍相对匮乏。这导致学生无法深入理解BIOS的运行原理和关键技术,且存在实践性不足的问题。由于BIOS实验成本较高、部署困难,需要硬件主板支持,且更新换代速度较快,传统教学方法难以跟上行业发展步伐。并且许多高校难以为学生提供充足的实验设备来进行学习和实验操作,并且在实验过程中设备损坏风险也使实验成本进一步增加。这种情况使学生难以将所学理论知识与实践相结合,从而影响了对知识的全面理解和深入学习。为解决这一问题,本文设计并实现了一种基于虚拟化技术的远程BIOS实验平台,提出了一种动态权值负载均衡算法来提高服务器的资源利用率,并将回溯搜索算法和约束传播算法结合来求解基于约束满足问题的实验环境自动配置策略,旨在为学生提供一个安全、可控、易于维护的实验环境,支持实验环境的自动化配置,避免了传统方式中依赖主板开发的弊端。本文首先对项目背景进行了相关调研,通过国内外的远程实验平台的研究现状并结合实际应用情况选用了本系统的相关技术。然后针对系统的用户需求抽取出功能需求,通过用例图对系统的功能需求进行了分析。根据需求分析的结果设计了系统的总体架构图并划分了功能模块,将系统划分为五个功能模块,包括系统管理模块、教学管理模块、实验管理模块、协作交流模块和学习资源模块。然后针对这五个模块进行了详细设计及实现,展示了系统的实现效果图。在基于虚拟化的远程BIOS实验平台的设计和实现过程中,主要使用了以下技术。包括Vue框架,Spring Boot框架,使用Redis消息队列来存储实时聊天功能的消息记录。在BIOS相关技术方面应用了统一可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface,UEFI)开源组件及开发环境来代替传统BIOS作为教学和实验环境的基础。在虚拟化方面使用了KVM(Keyboard Video Mouse)和QEMU来进行虚拟仿真,有效解决了UEFI开发需要实体主板的问题。在实验管理模块,提出了动态权值负载均衡算法来提高服务器的资源利用率,并使用基于约束满足问题的实验环境自动配置策略来自动化构建用户所需的实验环境,提升系统运行效率。最后通过系统测试,验证了本系统满足需求分析中的各个需求。目前系统已上线使用,并在运行期间满足安全性和可维护性的需求,使用反馈良好。

X射线衍射仪远程网络实验室开发

这是一篇关于X射线衍射,远程实验,网络教学的论文, 主要内容为X射线衍射分析是进行化学、材料、物理、地质、电子、环境等多学科研究的必备基本分析手段，但仪器价格昂贵，对教学来说仍然是一种稀缺资源。故X射线衍射分析有必要通过网络化教学对学生和研究人员进行知识普及，提高实验水平。从20世纪90年代初到目前为止，已经建立了十余个科学仪器网络实验系统，它们在提升仪器利用率和异地专家协同实验等方面取得了显著成果。但是未见大型分析仪器，特别是X射线衍射仪用于网络实验教学的报道。针对上述问题，本文开发了一套X射线衍射仪远程网络实验室，将X射线衍射用于教学工作。 结合现有的科学仪器网络实验室和网络教学，构建了X射线衍射仪远程网络实验室的系统框架，包括网络实验教学管理、实验互动交流、实验过程同步播放、实验信息共享、实验案例点播五个子系统，具有现场视频与计算机屏幕视频的实时播放、语音交互、实验案例点播、课程预约、信息发布、实验报告上传、成绩记录等功能。设计基于B/S结构的软件框架，分为数据库、Web服务器和管理员软件。系统数据库使用MySQL软件进行开发，并从逻辑结构设计和物理设计两方面进行设计。Web服务器使用Java语言结合SSH框架和AJAX技术开发；设计了课程预约的流程，解决过多人同时上课网络拥堵的问题；采用基于FTP传输协议的文件传输模式，解决了传统文传输时电脑易感染病毒的问题，实现了实验信息的共享；采用flowplayer页面播放器，实现了实验案例的点播。管理员软件使用C++语言结合ActiveX技术开发，包括同步播放控件，互动交流控件和多条管理线程。设计了常规显示、教师主控、学生主控、学生收听，学生发言等情况下的工作流程，解决了多通道视频源同时显示，浪费带宽的和传统网络教育语音模式单一的问题。实现了对视频源的控制、管理以及教师与多位学生双向多点之间的互动交流。 本文针对于Web服务器和管理员软件进行了功能测试，各项指标符合预期的设计。并在吉林大学X射线衍射中心完成安装及调试，展开了试验教学应用工作，运行状态良好，性能稳定。