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1、1、环保模拟焊训机1.1产品概述焊接是一项对过程要求很高的工作，在现有的手工焊接生产中, 通常采用MAG/MIG焊接的约占50%, TIG焊接约占30%, MMA焊接约占 20%；如：在造船行业中，MAG约占70%, MMA约占30%；那么，这就 需要焊工要有扎实的操作手法、规范的动作。而在焊接培训过程中传 统方式存在以下多种问题：消耗大量的焊条（丝）、焊件和保护气体等材料；对学员的培训过程难以准确掌握；对学员的焊接水平难以评价；培训效果不尽理想；培训过程环境污染严重，有害健康；培训过程平安性差。由公司独立研发的环保模拟焊训机，是新一代环保、节能、通用 型操作技能实训与评价平台，本产品采用分布
2、式仿真实训技术、虚拟 现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。 在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将 焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生 成虚拟焊缝。b、管径二76130niiTi低碳钢管或低合金钢管对接水平固定和垂 直固定的二氧化碳气体保护焊；c、低碳钢板或低合金钢板气电立焊；专业课程专业教学课程有以12nlm特厚实物焊板进行专业焊接课程学习， 可进行多层多道焊，单面焊双面成形等职业技能大赛训练工程为教学 训练实操模拟训练。1.3.6 手工焊接录像网络转播功能具备有网络实时转播功能，学生可以在自己的电脑上实时收看老 师的
3、焊接转播画面，以不同的角度和视角查看和学习老师在焊接时的 操作手法。1.3.7 一体化教学功能通过教学控制机可以同时实现多终端学生机的控制与监控，还能 通过教学网络进行数据查看和评定，实现网络监控管理和考核功能:(1)教师机能够实现远程对学生机关机。(2)可对学生端模拟器进行主机封锁禁用全部或局部任务功能。(3)可对学生建立年级、班级分类，并可对班级进行统一任务 批量指定。(4)可以设定训练耗材单件本钱如：气体本钱、板件本钱、焊 丝本钱等，系统将自动计算出日常训练的消耗量，并统计出总体节省 本钱。(5)教员可以使用教员端随时编辑更新上传新的课程文，同时 学生端模拟器上的理论知识模块也同步更新。
4、(6)分别对设备进行任务设置如，课程作业、课后作业、考试 任务等，设置完成后学生端模拟器自动接收。(7)可以查看所有学生的历史焊接数据及焊缝图，数据监控， 评定等。(8)建立标准作业库，既可作为学生机训练的参考也可以做校 内网上的多媒体课程资源，供学生进行网路学习。1.3.9 升级功能该系统具有升级功能，并且提供终身免费升级服务。1.3.10 教师端管理系统功能1、一体化教学功能通过教学控制机可以同时实现多终端学生机的控制与监控，还 能通过教学网络进行数据查看和评定，实现网络监控管理和考核功能。2、基本功能通过教学控制机可以同时实现单个或多个终端学生机的控制与 监控，并可以对学生进行全面的管理
5、，如：年级、专业、班及、学生 及成绩，作业操作回放等。3、控制管理功能可实现对任意模拟器、任意工位系统的开机、关机、暂停和锁定。4、理论教学功能建立标准作业库，既可作为学生机训练的参考也可以做校内网上 的多媒体课程资源，供学生进行网路学习。5、任务设定功能教师机能够实现远程对学生机开关机、任务设置与终止，并可以 按学生等级进行不同阶段的训练难易设定，以便对学生循序渐进的培 训，从易至难的过程。6、考核评定功能系统在考试完毕后可立即生成考试结果及评定，并上传至数据库 进行长期保存，可随时进行查询、打印。7、扩展功能教师可通过教学投影设备可以进行理论知识的教学及标准操作录像回放，并可以随时调取学生
6、训练记录进行重现、查看。系统将仿真操作设备、实时3D技术及JanVR渲染引擎相结合， 演练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。在焊接演练的过程 中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同 时听到相应的焊接音效。完全符合本次招标采购要求。如今焊接技术 逐步从“技艺”走向“科学”，更需要焊工有扎实的操作手法、规范 的动作。但是由于传统焊接培训受危险环境的限制，教员在新焊工培 训过程中不能即时地对学员的动作规范进行控制，只能根据焊接后的 焊缝情况对学员的操作进行分析、指导，所以培训效果不理想。不仅 如此，传统焊接培训存在消耗大量的培训材料，难以定义学员的焊接 水平，培训过程中环
7、境污染，有害身体健康等诸多问题。产品由以下五个局部组成，包括有：VR支架（可升降）；VR焊接 头盔（立体视景）；VR焊枪（三种焊枪）；VR主控制器。具体组成如 下列图所示：引入虚拟现实技术采用仿真摸拟焊接教学，是节约资金，提高教学质量、改进教学方法的重要途径之一。虚拟现实技术是指采用以计算机技术为主，借助计算机和输入/ 输出设备，产生身临其境真实环境的感受和体验的一门技术。利用虚 拟现实技术开发的焊接仿真系统为学员提供一种结构化的学习经验, 加快学习进程的手段，是对传统焊接教学活动的有益补充。虚拟焊接 仿真是根据不同的焊接工艺参数模拟不同的焊接方法对焊件进行焊 接加工，产生不同的焊缝形状从而使
8、焊缝成型的过程。虚拟焊接仿真 系统具有：节省大量的培训本钱及培训时间，增强培训管理，提高培 训效果，改善培训环境等优点。该环保模拟焊训机，具有能让学生在高度仿真的模拟环境下进行 焊接技能的高效训练，可以让训练者能够感受到真实的焊接过程。可 以有效地和周围真实的环境进行互动，让训练者处于高度逼真的环境 中，可有效促进操作者完全投入到当前的任务中。系统还应可以精确 地测量到操作信息，训练者可以从中学到要点并能将这些焊接技能转 化到实际的焊接工作中。1.2产品整体性能1、环保模拟焊训机采用真实焊枪操作，易用、操作简单，所有 交互无需鼠标、键盘操作，普通用户通过简单的使用培训可以轻松地 完成一个焊件的
9、整个焊接操作，生成完整的焊缝。2、环保模拟焊训机运行流畅、无卡顿效果。在手工焊的模拟整个焊接过程中，系统运行最低帧率数68帧/秒，可使用3DMark进行 帧率检测验证合格性。3、环保模拟焊训机中的虚拟焊枪的移动、旋转与现实动作实时 快速准确同步，操作同步延时响应27ms,移动位移精度L7nnn,动作 可捕捉空间（水平x纵向x高度）1. 6m x 1. 6m x 1. Im。4、焊接视觉头盔不仅能追踪用户头部的旋转，还能追踪用户头 部的移动，如：站立，蹲下，左右侧移动。同时追踪延时响应为17mso 通过红外位置捕捉功能，可捕捉的位移范围1. 1立方米；并可进行水 平360度、垂直360度全方位角
10、度侦测，最小精度为1度。视景显示 屏材质为OLED,分辨率为1920X1080 ,重量435克，使用者配带视 觉头盔无需学习，与现实中用双眼看世界感觉一致。5、该系统适用于多种焊接类型，能够模拟四种不同的焊机：二 氧化碳保护焊、焊条电弧焊、TIG氮弧焊、机器人焊接。6、能够真实的模拟焊接过程中的各种条件设置，引弧、焊接、 收弧中的各种手法，并能体验操作手法中的各种力量反响感，电弧、 明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真；该系统可进行多角度、全位置 焊接演练。适用于对接、T接等接头形式。7、手工焊条焊可进行多种焊接位置的训练：平焊、立焊、横焊、 仰焊。8、焊接时可以实时表现熔池大小以及形状的变化，如
11、生成“鱼 鳞状”焊缝，且操作手法对熔池有直接的影响。9、有“引导枪”功能，在焊接训练操作前可以翻开“引导学习”功能，在虚拟场景的板件前会生成一个类似“幽灵” 一样的透明引导 枪。通过颜色变化来引导学生参考掌握干伸距离、行走速度等运枪手 法。该引导枪可以由教师自己行录制并上传，来帮助学生对教师的运 枪手法进行“实时临摹”比照操作。10、学生可以保存上传自己的焊接录像，并可以随时用360度任 意自由视角，查看以前的个人或老师的焊接三维回看录像。录像中以 三维模型线段标示出焊枪移动的空间轨迹。并且录像中的三维焊枪移 动数据可直接设置为该焊接工程的“引导枪”，方便学生在训练工程 时直接比照“实时临摹”
12、老师的焊接手法。11、能够提供大型石油管道焊接、船体板缝焊接的情景实训模拟 训练。12、每台设备共用一个主机并提供两个工位，且各工位可同时进 行焊接操作，互不影响。13、机器人模拟焊接示教器为实物，配有虚拟焊接机器人视景显 示。整个系统与实物焊接机器人示教器在线编程操作功能相似。14、系统设置简单，虚实结合，通过真实的焊板、焊枪、示教器 进行焊接训练；系统可提供完善的语音提示，焊接过程中可以通过图 形及语音提示帮助学生校正操作姿势，辅助指导学生的培训过程与应 用。具有仿真示范教学功能，示范最正确的焊枪姿态（包括焊接速度、 焊枪角度、焊枪与工件的距离和位置等）；可体验短路电弧和喷射电 弧的使用感
13、觉；可观察高仿真熔池反响的模拟界面，焊接完成后可看 到高仿真的焊缝成形现象。1.3 产品功能实现电流、电压等参数的设置通过焊机主机上的旋钮（真实物理存在的，非软件模拟）进行设 置，与软件系统中的参数进行交互，在焊接过程中电压电流会根据焊 接的情况模拟产生交互互动，如：“恒压特性”、“恒流特性”等， 学生可根据任务的焊接工艺标准，调整焊接电流、焊接电压、气体流 量和焊丝直径的数值大小，调节参数后在焊接中会有对应的物体表现, 如：熔池大小变化、飞溅变化、焊接声音变化等。焊接电压表焊接电压调节旋钮焊接电流表焊接电流调节旋钮电源开关按钮1.3.1 焊接机器人自动示教功能环保模拟焊训机可通过示教器模拟工
14、业机器人进行焊接示教操作，可模拟焊接机器人进行焊枪多种坐标系移动、关节轴部或腕部的 旋转操作、坐标系变换操作、培训直线的示教、圆弧插补、直线摆动 插补、圆弧摆动插补、跟踪操作（增加示教点、改变示教点、删除示 教点）、设定焊接参数、次序指令的更改等示教器操作。1.3.2 焊板、焊材选择通过物理真实焊板的选择，可以进入软件作业模块；系统可方便 的进行课程组织及焊接任务设置。可以设置母材材料、母材厚度、接 头种类等多种工程。母材材料包含碳钢、不锈钢等。1.3.3 焊接过程中的实时数据显示手工焊接时，能提供干伸长度，弧长、焊枪与构件角度、焊枪与 焊缝角度、焊枪速度、摆动曲线、电流、电压、机械臂轨迹、焊
15、接点 属性等实时数据，并根据用户操作时的状态实时进行语音提醒。训练 结束后，在教员端可对干伸长度、焊枪夹角、行走速度进行不同权限 的打分设置。1.4 .5运弧手法的通用课程引弧、收弧、直线往复运弧法、锯齿形运弧法、月牙形运弧法、 正三角运弧法、斜三角运弧法、正圆圈运弧法、斜圆圈运弧法等运弧 手法独立训练课程。初级课程（1）焊条电弧焊a、厚度3=812mm低碳钢板或低合金钢板角接接头；厚度S =8 12mm低碳钢板或低合金钢板T形接头焊接;b、厚度6 26mm的低碳钢板或低合金钢板对接平焊；c、管径260mni的低碳钢管水平转动对接焊；（2）熔化极气体保护焊a、低碳钢板或低合金钢板的角接；b、T形接头角缝熔化极气体保护焊；c、低碳钢板或低合金钢板平位对接的熔化极气体保护焊（双面 焊或背部加衬垫）；中级课程（1）焊条电弧焊a、管板插入式或骑座式焊接的单面焊双面成型；b、厚度S N6nlm低碳钢板或低合金钢板的对接立焊单面焊双面 成型；c、厚度6 6mni低碳钢板或低合金钢板的对接横焊单面焊双面 成型；d、管径，76mm低碳钢管或低合金钢管的对接水平固定、垂直 固定或45固定焊接；（2）熔化极气体保护焊a、厚度6=812mm低碳钢板或低合金钢板横位或立位对接的熔化极气体保护焊（单面焊双面成型）;