虛擬材料試驗機之研究

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姓名

賴明珊(Meng-Shan Lai) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

虛擬材料試驗機之研究

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摘要(中)

摘要

本研究運用虛擬實境的技術發展一套可在個人電腦環境下操作之材料試驗機的模擬系統。在傳統的訓練方法中，只能從操作手冊中或專人的講解來學習材料試驗機的使用，因過程複雜不易記憶，效果不佳，而實際操作練習，雖然效果較好，但又有費用及安全上的考量等因素，彈性較小。所以本研究希望藉由個人電腦的設備，來學習材料試驗機的操作流程與相關細節，另外，也利用網路的方式，讓虛擬材料試驗機以三機模式的方式呈現，讓操作者可以有與實際試驗機相對應的空間觀念。在操作者的整個操作過程中，記錄其各種行為數據，作為往後評量與技術改進的參考依據。

本文的主要研究內容分為虛擬材料試驗機系統開發與系統驗證等兩個部分。在系統開發方面，主要是由VRML來架構整個虛擬材料試驗機之場景。再經由Visual C++與Component Work來架構整個操作介面。Visual C++ 主要負責對整個程式操作上的整合，對場景作適當的改變達到與使用者互動的效果，以及對系統狀態作不同的設定，建立最佳的模擬環境及負責管理使用者的資料，以作為日後評估與分析之用。Component Work主要是用來建立控制面板、顯示樣式及操作方式，讓虛擬試驗與實際試驗相近。在系統驗證方面，首先為驗證分析系統的學習性，經由實驗得到使用者的學習曲線及往後實驗前所需練習的次數。第二階段為證明系統的信度，將不同時間的實驗數據利用統計分析比對後，得到系統是否具有信度。第三階段的實驗為在不同的回饋訊息提示下對使用者的操作時間與錯誤次數的影響。由不同訊息回饋的交叉配對，將得到的時間與錯誤次數加以分析，找出對有利使用者學習的最佳組合。

本研究建立了虛擬材料試驗機之系統，內容包括拉伸實驗及低週疲勞實驗，且經實驗證明此系統具學習性及信度，另外，在訊息提示方面的實驗，在練習階段為同時使用三種提示的幫助最大，而在穩定後的階段則是使用場景面板提示的效果最佳，如此可提供使用者最佳之學習環境，可在安全且具教學功能的系統下，進行材料試驗機之使用，及實驗程序之了解。

關鍵字(中)

★ 虛擬實境
★ 材料試驗機
★ 系統開發

關鍵字(英)

論文目次

總目錄

摘要 I

誌謝 II

總目錄 III

圖目錄 V

表目錄 VII

第一章緒論 1

1-1 研究動機 1

1-2 研究目的 1

1-3 研究內容及流程 2

1-4 研究方法 2

1-5 論文架構 3

第二章文獻回顧 4

2-1 虛擬儀器簡介 4

2-2 文獻回顧 4

2-2-1 虛擬儀器於教學方面之應用 4

2-2-2 虛擬實境之應用 13

2-2-3 教學評量 17

第三章虛擬材料試驗機之系統開發 20

3-1 材料試驗機簡介 20

3-2 材料試驗機架構 21

3-2-1材料試驗機之硬體架構 21

3-2-2材料試驗機之軟體架構 21

3-3 開發工具 23

3-3-1 材料試驗機之場景建構 24

3-3-2 材料試驗機之程式撰寫 26

3-3-3 三機模式之系統架構及開發 29

3-4 系統操作流程 30

第四章系統驗證 39

4-1 學習性實驗規劃及分析 39

4-2 信度實驗規劃及分析 45

第五章訊息提示評估 54

5-1 訊息回饋實驗規劃 54

5-2 訊息實驗結果及分析 59

5-2-1 三種訊息提示之分析 59

5-2-2 三種訊息提示排列組合之效果 64

5-3本章結論 71

第六章結論及未來發展建議 73

6-1 結論 73

6-1-1虛擬材料試驗機之系統開發 73

6-1-2學習性及信度評估 74

6-1-3系統訊息回饋評估 74

6-2 未來發展建議 74

參考文獻 76

參考文獻

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指導教授

董基良(Ji-Liang Doong)

審核日期

2003-6-23

推文