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1、、VR焊接模拟器一 u电焊操作训练模拟器系统是我单位独立自主研发的焊接虚拟仿 真培训系统。该系统是基于虚拟计算机系统，是以中高度仿真的教学 培训系统，能让学员在接近真实的模拟环境下进行焊接技术的训练。 该系统能促进焊接技能向实际工况焊接的有效转换。与传统的焊接培 训相比减少了焊材的浪费。该设备结合了：焊工的动作、仿真焊接焙池、焊接声音及焊接手 感，使用该系统的受训者能够感受到几乎真实的焊接过程。电焊模拟实训系统是新一代环保、节能、通用型操作技能实训与 评价平台。该系统采用分布式仿真实训技术、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
2、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。该系统将仿真操作设备、实时3D技术及渲染引擎相结合，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。该系统与传统的焊接技艺教学能有机的融合在一起，是实现灵活、 高效、平安、节约、绿色无污染的焊接模拟培训教学与考核的最正确教 学方法。通过电焊模拟实训系统，学员不仅仅可以获得与传统实训相同的凳面采用El级环保板材，厚度1. 6cm,凳面四圈铁盘加厚，防 撞圆角，无缝焊接而成，凳面颜色为橡木色，凳架由2
3、0*40nini加厚方 管制成，架颜色为白色，无尘喷漆，防滑脚垫。二、教师管理系统(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; 系统通过CAXA软件进行零部件的设计，模拟生产加工过程，将加工 件成品导入焊接模拟器中，通过对加工件进行焊接操作训练，实现集 设计、生产、加工于一体的全过程模拟操作。(2)具有焊接机器人自动示教功能系统可通过示教器模拟工业机器人进行焊接示教操作。虚拟焊接机器人可进行以下操作：1焊枪多种坐标系移动、2关节轴部或腕部 的旋转操作、3坐标系变换操作、4培训直线的示教、5圆弧插补、
4、6 直线摆动插补、7圆弧摆动插补、8跟踪操作(增加示教点、改变示 教点、删除示教点)、9设定焊接参数、10次序指令的更改等示教器 操作。示教器可与虚拟焊接机器人进行联动操作，完成在线编程设置、 设定多个目标点、移动轨迹设定、试运行、自动焊接等整个焊接闭环 操作。(3)数字化焊接基础训练系统基于增强现实(AR)技术系统包括数字化焊接基础训练系统基于增强现实(AR)技术，让焊接技能训练与真实实训环境高度融合，实现教、学、练同步展开。创新课堂教学模式，解决传统传统焊接专业不能支撑的高本钱、高风 险、教学练剥离的难题。系统交互式训练课程以焊接工艺卡虚拟实训的交互形式进行，老师可通过AR 一体化设备界面
5、操作进入实训模式，直接识别焊接工艺 卡进入实训模式。具体的训练内容有：1 .训练包括引弧、收弧、运弧及6nlm/8mm平板、T型接头、V型坡口接头的平焊、横焊、立焊等；2 .焊接交互式教材1本(虚拟实训)：提供标准工艺卡内容、焊接操作要领、焊接模拟器虚拟实训操作步骤、虚拟焊板等;3 .焊接报告：焊接训练结束后提供焊接当次报告，包含但不限于 分数、焊接轨迹、垂直倾角、干伸长度、行走速度、焊缝、气泡、飞 溅、夹渣、余高、弧坑等，以图文形式展示。(4)管理功能要求00 06 M00 oi s8dg8aM00 ”卜 3B&XRas*4rMM2 1COM N8 8f:osaxoooo mKI 4C&tt
6、 M40 4n862188RXI 8 411tCOM A 88At l8“ A8 8A1 IIINM n88l，QOOM 300*let1 1488X8891 .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。2 .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。3 .任务设定功能,教师机能够实现任务设置与终止，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I, 从易至难的过程。4 .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
7、长期保存，可随时进行查询、打印。5 .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训练记录进行重现、查看。操作经验，同时通过系统内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化 考核评价系统等一系列先进独特的教学功能，配合合理明晰的焊接知 识穿插讲解，使学员可以获得在传统教学实践过程中难以量化的精确 焊接培训指导，大幅度提升学员在培训过程中的方向性和目的性，有 效缩短学员的培训周期，降低教师的教学负担，到达以低本钱、低投 入实现“精教、精学、精炼”的焊接培训机制。L2产品优势(1)减少甚至防止焊接练习过程中强光、高温、明火及烟尘以及有 毒气体的产生，全面保
8、护教师和学员的身体健康；(2)减少或者防止焊接实训过程中对空气污染的有害气体的排放, 防止对环境造成污染；(3)能够让无工作经验的学员快速、真实的投入到焊接实训中，提 高培训效率，防止由于无经验操作产生的事故。同时能够让有经验的 训练者有更高的训练平台，提高焊接技术；(4)节省真实焊材、工件等焊接材料以及工业用电，降低培训本钱; 方便教学。1. 3数字化焊接主控设备要求(1)使用实物模拟焊枪操作，所有交互无需鼠标、键盘操作。每套 主控设备提供1个工位，可同时进行焊接操作训练且互不影响。(2)系统运行最低帧率数：60帧/秒。(3)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：3
9、0ms,移动位移精度：2mm,动作可捕捉空间：(水平x纵向x高度)3. 0m x 3. 0m x3. 0mo 采用智能视觉系统定位模式，且定位过程不应受到各种电磁环境影响。(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。头盔追踪延时响应：18ms。通过红外位置捕捉功能，可捕捉 的位移范围：27立方米；并可进行水平360度、垂直360度全方位 角度侦测，最小精度为1度。视景显示屏材质为0LED,分辨率：1920X1080 ,重量：480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)该系统适用多种焊接类型，可模拟四种不同的焊机，包含：二 氧化碳保护焊、
10、焊条电弧焊、TIG氮弧焊等。焊条电就焊实物焊怆焊条电就焊实物焊怆C。/气体保护焊实物焊怆氨实物焊怆(6)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。伴随不同焊接位置的调整可设置90、120、150、180 四种焊条夹持角度，且具有焊条与钢板粘结的效果。(7)具有多种不同的情景实训模拟，如大型石油管道焊接、船体板缝焊接等。(8)焊接时可以实时表现熔池大小以及形状的变化，且具有焊穿效 果。(9)焊缝的宽度和余高会随着电流电压变化。电弧和飞溅会随着电流和弧长而变化。(10)焊接缺陷：焊缝过宽，焊缝过窄，焊缝跑偏，未焊，咬边，焊穿，飞溅，气孔，夹渣，弧坑，余高，未焊透。(11)能够真
11、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，电弧、明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真。(12)有“引导枪”功能，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。(13)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”老师的焊接手法。1.4数字化焊接系统配套软件技术原理
12、当操作者进行训练时，系统中的多个传感器将获得的多个焊枪实 时参数反应给计算机，计算机对数据进行处理分析，并在显示装置和 音响上显示相应的焊接画面和焊接声音。焊接实训设备应具有以下技 术：1、数字图像处理、信息技术。2、计算机图形学、传感与控制技术。3、多种焊接操作技术、平安操作规范。4、融多项高新技术于一体，呈现代职业教育之先进手段。5、新型的焊接训练实训设备是一种低本钱、高效率、现代化的焊接训练解决方案。信号检演.采集信号分析信号分析焊接模拟器技术原理图硬件平台操作人员 工作环境1.4.1 软件功能说明(1)实现电流、电压等参数的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
13、接的情况模拟产生交互互动，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：熔池大小变化、飞溅变化、焊接声音 变化等。(2)焊接过程中的实时数据显示手工焊接时，要求能提供干伸长度，焊枪角度、焊枪速度、电流、电压、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。NT11 4-3 337e402卜4 +二T6-PR- +L3851Q2+9 949e-t-Dl +6 -1 +2.140e-h01（3）包含初级课程、中级课程、高级课程和专业课程
14、专业教学课程要有以12mm特厚实物焊板进行专业焊接课程学习,可进行多层多道焊，单面焊双面成型等职业技能大赛训练工程为教学 训练实操模拟训练。系统具备下述专业课程功能:12mm不锈钢V型坡口对接接头BW（平对接焊/1G）（可单面焊双面成型）12mn不锈钢T型接头FW （平焊PA/IF）12mm不锈钢T型接头FW （横焊PC/2F）12mm不锈钢T型接头FW （立焊/3F）12oini不锈钢T型接头FW （仰焊PE/4F）24mm不锈钢带钢衬垫平板对接接头BW （平对接焊）24rmn不锈钢留间隙平板对接接头BW （平对接焊）（可焊条焊清根）10mm复合位置6G,管管对接坡口 TW （6G位置对接焊
15、）（9） 10mm/12mm复合位置6GR,带限制环管管不等厚对接坡口 TW（6G位 置对接焊）15mni碳钢T型接头FW （立向上焊PF）（可单面焊双面成型）15nlm碳钢T型接头FW （横焊PC）（可单面焊双面成型）（4）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 可以在自己的工位上实时收看老师的焊接转播画面，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。（5）升级功能：系统具有升级功能，且提供终身免费升级服务。3、该系统包括船舶建造实训场景和基础焊接模拟系统。综合考 虑学校的校园文化主题，进行实训室文化及环境建设。完善并建成以 “精技”为核心，塑造职业特色鲜明的“精益
16、求精、品质为先”的机 电专业特色文化，构建一个“敬业、交流、手勤、脑活、技高、体健、 忠诚”七位一体的机电特色文化体系，引入企业6s管理机制，全面 培育学生良好的职业行为习惯和职业性格、提升学生就业竞争的“软 实力”。按照实训场地建设规范要求，进行实训中心整体装修设计，对实 训室入口、实训室内进行一体化文化设计，提炼文化主体，并采用造 型、宣传画框等形式进行设计与建设；色彩搭配应符合实训室特点。 提供30个座位桌椅。桌面采用E1级环保板材，平安圆角桌面，桌面 厚度2. 5cm,桌面颜色橡木色；层板为E1级环保板材，厚度1.6cm； 桌子结构架为15*50nini方管，管壁厚度1. 2mni制成，防锈防掉漆，防 裂口，桌架颜色为白色，无尘喷漆，桌脚配可调节脚套。