虚实融合的IC精确分拣定位实验教学系统设计
Design of IC Precise Sorting and Positioning Experimental Teaching System with Virtual-Reality Integration
摘要: 集成电路(IC)装备研发在机械制造业中占据重要地位,是提升技术水平和国际竞争力的重要因素。在校企协同育人的大背景下,本文结合IC装备,设计了一套虚实融合的IC精确分拣定位实验教学系统。该系统利用虚拟模型对机械设计与控制程序进行调试优化,结合实验设备进行程序验证。本系统融合了光电传感、机电传动和电路设计等多学科知识,旨在实现机械类专业多课程交叉实验教学。系统支持机电传动控制、虚拟程序调试、可编程控制器编程及IC精确分拣定位等实验。基于IC分拣机设计,将工业实际应用场景引入实验教学;虚实融合的教学方法有效满足了大规模学生群体的PLC程序调试实验需求,为实验教学提供了高效灵活的解决方案。实测数据表明,系统定位重复精度达±0.15 mm,虚实通信延迟低于5 ms,虚实动作同步误差小于30 ms,能够满足教学实验性能要求。
Abstract: Integrated circuit (IC) equipment research and development occupies an important position in the machinery manufacturing industry, which is an important factor to improve the technical level and international competitiveness. In the context of university-industry collaborative education, this paper combines IC equipment to design an IC precise sorting and positioning experimental teaching system with virtual-reality integration. This system uses the virtual model to debug and optimise the mechanical design and control program, and combines the experimental equipment to verify the program. Also, this system integrates multidisciplinary knowledge of optoelectronic sensing, electromechanical transmission and circuit design, aiming at realising cross-curricular experimental teaching of mechanical majors. The system supports experiments such as electromechanical transmission control, virtual programme debugging, programmable controller programming and IC precise sorting and positioning. Based on the design of IC sorter, it introduces real-world industrial application scenarios into experimental teaching. The teaching method of virtual-real fusion effectively meets the experimental demand of PLC programme debugging of a large number of students, and provides an efficient and flexible solution for experimental teaching. Experimental data show that the system achieves a positioning repeatability of ±0.15 mm, a communication delay under 5 ms, and a synchronous error between virtual and real movements under 30 ms, meeting the requirements of teaching experiments.
文章引用:尚平, 金城宇, 胡新泓, 李智涵. 虚实融合的IC精确分拣定位实验教学系统设计[J]. 交叉科学快报, 2026, 10(4): 945-956. https://doi.org/10.12677/isl.2026.104112

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