::產(chǎn)品概述::

船塢工況虛擬焊接仿真實訓(xùn)平臺

一、焊接行業(yè)狀況

焊接是一項對過程要求很高的工作，在現(xiàn)有的手工焊接生產(chǎn)中通常采用MAG/MIG焊接的約占50%、TIG焊接約占30%、MMA焊接約占20%；那么，這就需要焊工要有扎實的操作手法、規(guī)范的動作。而在焊接培訓(xùn)過程中傳統(tǒng)方式存在以下多種問題：

1、消耗大量的焊條(絲)、焊件和保護(hù)氣體等材料；
2、對學(xué)員的培訓(xùn)過程難以準(zhǔn)確掌握；
3、培訓(xùn)過程環(huán)境污染嚴(yán)重，有害健康；
4、培訓(xùn)過程安全性差。
5、培訓(xùn)的過程無詳細(xì)的記錄

二、虛擬焊接仿真實訓(xùn)平臺介紹

虛擬焊接綜合仿真實訓(xùn)平臺是新一代環(huán)保、節(jié)能、通用型操作技能實訓(xùn)與評價平臺。本產(chǎn)品采用分布式仿真實訓(xùn)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、微機測控技術(shù)、聲音仿真技術(shù)及計算機圖像實時生成技術(shù)。在不需要真實焊機的情況下，通過仿真主控系統(tǒng)、位置追蹤系統(tǒng)、聲效顯示系統(tǒng)和評定系統(tǒng)將焊接演練過程中焊槍的位置、速度、角度、操作信息等進(jìn)行采集處理，并實時生成虛擬焊縫。

系統(tǒng)將仿真操作設(shè)備、實時3D技術(shù)及WM-VR渲染引擎相結(jié)合，演練過程真實，視覺效果、操作手感與真實一致。在焊接演練的過程中，學(xué)員能夠看到焊接電弧以及焊液從生成、流動到冷卻的過程，同時可以聽到相應(yīng)的焊接音效。

該平臺采用網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)，包含三大系統(tǒng)：培訓(xùn)學(xué)員管理系統(tǒng)、教師端管理系統(tǒng)和在線訓(xùn)練系統(tǒng)構(gòu)成。

1、學(xué)員端系統(tǒng)

適用于船舶相關(guān)院校和制造企業(yè)焊接專業(yè)學(xué)員，系統(tǒng)以各種船舶模型為主要場景，模擬焊接軟件具備焊條電弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、CO2氣體保護(hù)焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、氬弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。焊接訓(xùn)練模擬技術(shù)適用于新一代焊接人員的培訓(xùn)和焊接就業(yè)教育，在一般的培訓(xùn)教室即可進(jìn)行培訓(xùn)工作。對于有經(jīng)驗的訓(xùn)練者，本產(chǎn)品提供高訓(xùn)練平臺，模擬船舶各個系統(tǒng)運行情況、各部件的真實部件，通過視覺、聽覺和觸覺來操作完成一個更專業(yè)的操作及精確地測量到操作信息反饋，高效、精準(zhǔn)的解決船舶焊接問題，并能簡便有效地將這些焊接技能轉(zhuǎn)化到實際的船舶制造和維修工作中。

（1）理論知識教學(xué)
根據(jù)焊接專業(yè)教學(xué)大綱以及學(xué)校老師討論結(jié)果搭建理論知識體系。知識體系分章節(jié)由淺入深，通過視頻動畫、圖文講解結(jié)合配音進(jìn)行知識點的呈現(xiàn)，提供豐富的優(yōu)秀教師焊接教學(xué)視頻課件。

（2）真實焊具
每個工位需配備真實的焊接設(shè)備，且不少于一套原裝電焊鉗、氣保焊槍、焊具組合件等。

（3）分級訓(xùn)練
模擬訓(xùn)練為分級訓(xùn)練模式，分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、初級訓(xùn)練、中級訓(xùn)練、高級訓(xùn)練考核四個等級。

（4）基礎(chǔ)訓(xùn)練
引弧、收弧、能夠真實的模擬焊接過程中的各種參數(shù)設(shè)置，如引弧、收弧、直線運條、直線往返運條、鋸齒形運條、月牙形運條、正三角形運條、斜三角形運條、圓形運條的各種手法，并能體驗操作手法中的各種力量反饋感，電弧、明暗場、飛濺、焊縫、聲效表現(xiàn)逼真，該系統(tǒng)可進(jìn)行多角度、全位置焊接演練。

（5）VR虛擬
需采用VR虛擬現(xiàn)實頭戴式顯示器進(jìn)行虛擬場景展現(xiàn)，分辨率： 單眼：不低于1200*1080、刷新率： 不高于90fps、動作可捕捉
空間不少于(橫向 x縱向 y 高度z) 1.5m x 1.3m x 2.0m，同時配備 Vive VR無線操控手柄（帶力反饋效果）與精確的SteamVR? 定位技術(shù)配合系統(tǒng)進(jìn)行焊接教學(xué)。

（6）回放展廳
記錄并回放學(xué)生操作過程，重現(xiàn)操作結(jié)果，便于老師對學(xué)員焊接過程進(jìn)行指導(dǎo)和分析。使得學(xué)員更加清楚的了解自己的焊接訓(xùn)練當(dāng)中的問題，有助于自學(xué)提高效率。

（7）專業(yè)訓(xùn)練
通過真實的焊板、焊槍、焊具進(jìn)行焊接教學(xué)，系統(tǒng)采用聲音、光、文字等提示內(nèi)容，并采用標(biāo)準(zhǔn)圖形示范（包括焊接位置、焊槍角度、焊槍與工件的距離和角度等）及語音提示幫助學(xué)員校正操作姿勢和手法，輔助指導(dǎo)學(xué)員培訓(xùn)過程與應(yīng)用。

（8）模擬試題
模擬試題功能模塊分為隨機訓(xùn)練和在線考試兩種模式。學(xué)員在未登錄考試系統(tǒng)的情況下可直接進(jìn)入隨機訓(xùn)練模式，學(xué)員可通過設(shè)置相應(yīng)參數(shù)從題庫中隨機選題，設(shè)置時長進(jìn)行自我訓(xùn)練。學(xué)員登錄在線考試系統(tǒng)時必須在指定時長內(nèi)，完成教師指定試題，系統(tǒng)會自動統(tǒng)計考試分?jǐn)?shù)及錯題并上傳。

（9）模擬訓(xùn)練導(dǎo)航界面
對相應(yīng)焊槍的功能特性及主要應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了文字形說明，同時通過視頻形式展示了模擬操作方式。使理論知識體系和學(xué)習(xí)任務(wù)體系在訓(xùn)練過程中更加人性化的融合起來。具有焊接電流、電壓、焊絲直徑、氣體流量等參數(shù)調(diào)節(jié)功能。

（10）模擬焊接效果
虛擬焊板上生成的焊疤狀、魚鱗狀與真實的焊疤相符。生成的焊跡能夠表現(xiàn)出熔化過程和冷卻過程，并伴隨相應(yīng)的光學(xué)效果。

（11）多視角、全方位查看焊接過程
可選擇不同厚度，不同母材、不同種類焊接接頭，如對接平焊焊板、對接橫焊焊板、角接接頭、立焊焊板、仰焊焊板、管管對接以及管板對接接頭。

（12）系統(tǒng)界面操作簡單，運行流暢、無卡頓。學(xué)員可借助鼠標(biāo)、鍵盤對理論課件及程序進(jìn)行操作，通過簡單的使用培訓(xùn)可以輕松進(jìn)行該系統(tǒng)的焊接操作及教學(xué)。

（13）沉浸式3d視覺系統(tǒng)
配合3d立體視覺頭盔，訓(xùn)練者可以更加真實的看到焊接過程的3D場景，以及實時的火花飛濺和熔滴效果。同時系統(tǒng)可以追蹤頭部姿態(tài)控制主視角和主畫面，讓學(xué)員獲得身臨其境的感受，沉浸在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，真正融入訓(xùn)練過程。

（14）學(xué)員在輸入賬號和密碼登錄進(jìn)去后，系統(tǒng)響應(yīng)后便進(jìn)入三大模塊：
分級訓(xùn)練模塊、工作接收模塊、模擬考試模塊。學(xué)員可鼠標(biāo)點擊進(jìn)入做相應(yīng)的訓(xùn)練或考核任務(wù)。進(jìn)入分級訓(xùn)練模塊后，首先選擇焊接訓(xùn)練類型，點擊進(jìn)入相應(yīng)的訓(xùn)練子模塊，分級訓(xùn)練按照由易到難模式進(jìn)行分階段分類型進(jìn)行二氧化碳保護(hù)焊、氬弧焊、交流手工電弧焊模擬訓(xùn)練。

（15）系統(tǒng)升級
提供完整的升級服務(wù)方案，并且提供終身免費的軟件升級服務(wù)。

2、教師端系統(tǒng)

具備學(xué)員考核系統(tǒng)、學(xué)員管理系統(tǒng)與教師后臺管理系統(tǒng)，能任務(wù)共享及實時發(fā)送任務(wù)，實現(xiàn)查看其它教師所設(shè)計的任務(wù)并能共享。同時教師可以實時制定考核任務(wù)并發(fā)送，學(xué)員端可及時接受任務(wù)并考核提交。教師端管理系統(tǒng)有下述功能：

（1）監(jiān)控功能，選擇學(xué)生端焊接工位，向其發(fā)送訓(xùn)練或考試任務(wù)。每臺設(shè)備應(yīng)可以接受不同類型的課程，或進(jìn)入不同的模式。

（2）課程設(shè)計，可以對課程內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，應(yīng)包括：課程名稱、任務(wù)等，并可方便的添加和刪除。應(yīng)可以查看課程信息：選擇一個節(jié)點，顯示出該節(jié)點的詳細(xì)信息。

（3）任務(wù)設(shè)計，可以對任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，包括：任務(wù)名稱、目的、焊機類型、接口類型、焊接位置、坡口類型和母材厚度等。在選擇一個操作節(jié)點時，可顯示出該節(jié)點的詳細(xì)信息。

（4）學(xué)生管理，可新建年級、新建專業(yè)、新建班級、新建學(xué)生、修改學(xué)生信息、刪除信息等。

（5）成績管理，可以查看所管理班級的課程成績單、學(xué)生考試成績單、任務(wù)詳細(xì)成績單。能以文字報告、焊接參數(shù)曲線，顯示訓(xùn)練結(jié)果。

（6）系統(tǒng)設(shè)置，可修改登錄密碼、設(shè)置公差等級等具體參數(shù)。

（7）網(wǎng)絡(luò)連接：系統(tǒng)采用千兆網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，提高培訓(xùn)效率；應(yīng)用便捷、移動方便、管理靈活。

三、虛擬焊接仿真實訓(xùn)平臺配套資源

提供多種虛擬焊接試板――平板拼接、T型接頭、坡口板拼接、管板拼接、管管拼接等.

頭盔中顯示的場景

可重復(fù)訓(xùn)練，到達(dá)熟能生巧的目的學(xué)員可以自行設(shè)置教學(xué)模式

通過回放功能以及實時的反饋讓學(xué)員和教師之間可以很好的溝通

四、虛擬焊接仿真實訓(xùn)平臺要點

1、安全環(huán)保
設(shè)備無強電磁污染、無化學(xué)污染、對人無強光高溫傷害，整個培訓(xùn)過程綠色環(huán)保。

2、真實焊槍
模擬機采用實物焊槍進(jìn)行改裝，包括有：二保焊、手工焊條焊、氬弧焊。可實現(xiàn)與實際作業(yè)用具完全一致，確保操作手感及真實性。

3、操作零延時
在虛擬空間中的操作零延時響應(yīng)，以實現(xiàn)“精準(zhǔn)快速”、“指哪焊哪”的操作感，受訓(xùn)者使用焊槍操作無滯后感，高度接近真實場景的仿真度。

4、焊接回放錄像可分享及學(xué)習(xí)
老師與學(xué)員的焊接錄像可通過局域網(wǎng)分享給其它任意學(xué)員進(jìn)行回看，同時優(yōu)秀的焊接錄像還可下載導(dǎo)入模擬機中進(jìn)行實時對比焊接學(xué)習(xí)及訓(xùn)練。

5、實時輔助顯示
學(xué)員進(jìn)行焊接訓(xùn)練時，系統(tǒng)能提供實時的焊接數(shù)據(jù)的圖形化提示，如：弧長、行走速度、行走角度、錯誤信息及次數(shù)等，類似于老師與學(xué)員一對一專注培訓(xùn)。學(xué)員根據(jù)這些數(shù)據(jù)化提示及時糾正運弧時的手部動作，以達(dá)到超高的教學(xué)效益。

6、降低培訓(xùn)成本
可節(jié)省占用場地、無任何焊件焊材的消耗、節(jié)省教室清潔成本、同時一位培訓(xùn)教師可同時管理多臺模擬訓(xùn)練機節(jié)省培訓(xùn)投入成本，并且系統(tǒng)動態(tài)的顯示出節(jié)省成本值。

7、多焊件多位置焊接
供四種實物焊件（平板練習(xí)板、對接坡口板、T型板、圓管）來進(jìn)行訓(xùn)練，并支持多種焊接位置訓(xùn)練，如：平焊、立焊、橫焊、仰焊。

8、教師端遠(yuǎn)程設(shè)備控制
可以遠(yuǎn)程管理任意學(xué)員訓(xùn)練機如：動態(tài)分配任務(wù)、發(fā)布系統(tǒng)公告、設(shè)定考試時間段并布置考試、設(shè)備禁用、用戶注冊和用戶踢出控制功能。

9、焊接知識實時查閱
學(xué)員可以隨時查閱與本次焊接相關(guān)的焊接知識的文檔資料，老師可以配合理論課程的需要在后臺動態(tài)的更新、上傳、刪除這些文檔資料。

10、動態(tài)設(shè)定任務(wù)、分級培訓(xùn)學(xué)員
教師管理端可下達(dá)任務(wù)時，通過設(shè)定不同任務(wù)參數(shù)，進(jìn)行任務(wù)難易程序的劃分，實現(xiàn)從易到難分級培訓(xùn)學(xué)員。

11、培訓(xùn)自動化、效果可評估
通過教師管理端管理多臺訓(xùn)練模擬機，動態(tài)的分配訓(xùn)練任務(wù)。培訓(xùn)及考試結(jié)果可直接傳送至數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計評估并記錄打印。老師可以對學(xué)員整個焊接培訓(xùn)過程進(jìn)行追蹤評定，并可隨時將歷史焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)檔查看及焊接錄像回放。

五、虛擬焊接仿真實訓(xùn)平臺優(yōu)勢

?相比較真實的焊接，虛擬仿真的培訓(xùn)時間更短，效率更高
?通過訓(xùn)練養(yǎng)成好的習(xí)慣同時養(yǎng)成肌肉記憶
?虛擬防護(hù)培訓(xùn)浸入感強，容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
?在工廠內(nèi)可以實現(xiàn)脫產(chǎn)預(yù)先學(xué)習(xí)，增強安全系數(shù)的同時不耽誤一線的生產(chǎn)任務(wù)
?虛擬仿真焊接技術(shù)是對傳統(tǒng)焊接培訓(xùn)的增強和補充
?虛擬仿真焊接技術(shù)更綠色：污染減少，節(jié)約成本降低浪費——試板、電、焊材等
?可以提高人身安全，規(guī)避焊接安全風(fēng)險
?虛擬仿真焊接培訓(xùn)，可以實現(xiàn)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)，相較傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式更加系統(tǒng)
?可以實現(xiàn)對焊縫的實時評估，提高焊接訓(xùn)練的實際作用
?可以支持多種語言（目前有中文和引文版本，其他語種可以根據(jù)需求添加）。

::應(yīng)用領(lǐng)域::

適用于船舶相關(guān)院校和制造企業(yè)焊接專業(yè)學(xué)員，系統(tǒng)以各種船舶模型為主要場景，模擬焊接軟件具備焊條電弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、CO2氣體保護(hù)焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、氬弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。焊接訓(xùn)練模擬技術(shù)適用于新一代焊接人員的培訓(xùn)和焊接就業(yè)教育，在一般的培訓(xùn)教室即可進(jìn)行培訓(xùn)工作。對于有經(jīng)驗的訓(xùn)練者，本產(chǎn)品提供高訓(xùn)練平臺，模擬船舶各個系統(tǒng)運行情況、各部件的真實部件，通過視覺、聽覺和觸覺來操作完成一個更專業(yè)的操作及精確地測量到操作信息反饋，高效、精準(zhǔn)的解決船舶焊接問題，并能簡便有效地將這些焊接技能轉(zhuǎn)化到實際的船舶制造和維修工作中。

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