一、软件概述

光机电一体化实训系统软件是一款深度融合光学、机械、电子、控制、计算机等多学科技术的综合性实训辅助软件，核心定位是为光机电一体化相关教学、技能培训及项目研发提供虚拟仿真与实操指导平台。软件以真实光机电实训设备为原型，采用1:1三维建模技术，依托先进的物理引擎与仿真技术，还原光机电系统的机械结构、电气回路、控制逻辑及运行流程，打破传统实训中设备台数有限、维护成本高、操作风险大、场景单一的局限，实现“虚实结合、理实一体”的实训目标，助力用户快速掌握光机电一体化核心技术与实操技能，同时为科研与产业应用提供便捷的仿真验证工具。

软件兼容西门子、三菱、欧姆龙等主流品牌的实际与虚拟PLC，支持工业机器人、传感器、变频器等核心设备的仿真联动，可对接多种编程与控制软件，兼具教学适配性、操作便捷性与功能扩展性，广泛应用于教育、培训、科研及产业等多个领域，是连接理论知识与实践应用的核心桥梁。

二、核心功能描述

（一）虚拟仿真与三维交互功能

1. 三维场景构建：以真实光机电实训设备（如柔性制造产线、机电一体化实训台、机器人搬运站等）为原型，1:1构建三维虚拟模型，支持Solidworks、Catia等主流建模软件的模型导入，包含机械部件、电气元件、光学组件、控制模块等全场景元素，模型细节完整，可360°旋转、放大、缩小，实现沉浸式观察与操作。

2. 物理属性仿真：集成专业物理引擎，可精准仿真重力、摩擦力、弹性系数等物理特性，使虚拟设备的运动轨迹、动作逻辑与真实设备完全一致，如机械臂的伸缩旋转、传送带的运行、气缸的伸缩等，确保实训操作的真实性与有效性。

3. 虚实联动控制：支持与实际PLC、工业机器人、数控系统等硬件设备连接，通过虚实连接器实现信号交互，可使用实际控制器控制虚拟模型运行，也可通过虚拟仿真调试优化实际设备程序，实现“虚拟调试、实物应用”的闭环实训，降低硬件操作风险与损耗。

（二）实操训练与技能培养功能

1. 分模块实操训练：涵盖光机电一体化核心模块，包括机械装配与调试、电气回路搭建、PLC编程与调试、传感器应用、变频器调试、工业机器人编程、光学组件校准等，每个模块均提供详细的操作指引与步骤提示，支持单人单台或多人协同实训。

2. 编程与调试支持：内置多种编程模式，支持梯形图、功能图、Python脚本、Scratch图形化编程等，兼容TIA Portal、GX Works2等主流编程软件，可实现PLC程序编写、调试、仿真，工业机器人离线编程与轨迹优化，同时实时反馈编程错误与运行异常，助力用户快速掌握编程技能。

3. 故障模拟与排查：可模拟光机电系统常见故障，如线路短路、传感器失灵、PLC程序错误、机械部件卡滞等，支持教师自定义故障类型、故障位置与故障数量，学生可通过虚拟操作排查故障，系统自动判断排查结果并给出解析，强化故障诊断与维修技能。

（三）教学管理与资源整合功能

1. 多角色管理：支持教师、学生、管理员多角色登录，教师可进行课程管理、实训任务分配、故障设置、成绩评定等操作；学生可查看实训任务、完成实操训练、提交实训报告；管理员可进行用户管理、设备权限分配、系统维护等。

2. 实训资源管理：内置丰富的实训资源库，包括设备说明书、实训指导书、三维模型库、编程案例、试题库等，教师可自主上传、编辑、更新资源，支持PPT、视频、文档等多种格式，同时支持远程访问与资源共享，适配“线上+线下”混合式教学。

3. 实训数据统计与分析：自动记录用户实训过程中的操作步骤、操作时长、错误次数、故障排查结果等数据，生成个性化实训报告与班级统计报表，教师可通过数据直观掌握学生实训情况，针对性调整教学计划与实训内容。

（四）拓展与定制功能

1. 功能模块拓展：支持根据实训需求添加自定义模块，如风光互补发电仿真、啤酒灌装生产线仿真、曲轴制造产线仿真等，可灵活适配不同专业、不同层次的实训需求。

2. 定制化开发：可根据用户需求（如企业产线培训、院校竞赛设备、科研项目验证），定制虚拟产线、实训场景与控制逻辑，支持VR设备接入与手势识别技术，提升实训沉浸感与专业性。

3. 多软件联合仿真：集成Labview、Matlab-Simulink等软件接口，可实现算法开发、数据分析、运动控制等功能的联合仿真，适用于科研项目研发与复杂系统调试。

三、应用场景

（一）教育教学场景（核心场景）

主要应用于职业院校、高等院校的机电一体化技术、电气自动化、智能制造、机械设计制造等相关专业，适配《电气控制与PLC应用》《液压与气动技术》《工业机器人编程》等核心课程的实践教学。

1. 基础教学：用于课堂演示与理论结合，通过三维仿真直观展示光机电系统的结构组成、工作原理，帮助学生理解抽象的理论知识，如传感器的工作机制、PLC的控制逻辑、机械部件的配合关系等。

2. 实操实训：替代部分昂贵的实体实训设备，解决实体设备台数不足、维护成本高、操作风险大的问题，学生可在虚拟环境中反复进行实操训练，掌握电气接线、编程调试、故障排查等核心技能，提升实训效率与安全性。

3. 技能竞赛与考核：作为技能竞赛的辅助训练工具，模拟竞赛场景与任务，帮助学生熟悉竞赛流程与操作要求；同时可作为实训考核平台，通过随机故障设置、实操任务考核，客观评价学生的技能水平，实现标准化考核。