ZYM-HVR02焊接實操模拟器

一、焊接模拟器系統概述
該系統将仿真操作設備、實時3D技術及渲染引擎相結合，演練過程真實，視覺效果、操作手感與真實一緻。在焊接演練的(de)過程中，學員能夠看到焊接電弧以及焊液從生成、流動到冷(lěng)卻的(de)過程，同時聽到相應的(de)焊接音(yīn)效。
LGM-HVR02焊接模拟器具備焊條電弧焊模拟訓練系統、CO2氣體保護焊模拟訓練系統、氩弧焊模拟訓練系統、可(kě)編程機器人(rén)焊接訓練系統，還可(kě)無縫擴展多(duō)種類型的(de)焊接訓練系統。
該系統與傳統的(de)焊接技藝教學能有機的(de)融合在一起，是實現靈活、高(gāo)效、安全、節約、綠色無污染的(de)焊接模拟培訓教學與考核的(de)最佳教學方法。
通(tōng)過電焊模拟實訓系統，學員不僅僅可(kě)以獲得(de)與傳統實訓相同的(de)操作經驗，同時通(tōng)過系統内置的(de)數據采集、智能專家輔助模塊和(hé)量化(huà)考核評價系統等一系列先進獨特的(de)教學功能，配合合理(lǐ)明(míng)晰的(de)焊接知識穿插講解，使學員可(kě)以獲得(de)在傳統教學實踐過程中難以量化(huà)的(de)精确焊接培訓指導，大(dà)幅度提升學員在培訓過程中的(de)方向性和(hé)目的(de)性，有效縮短學員的(de)培訓周期，降低教師的(de)教學負擔，達到以低成本、低投入實現“精教、精學、精煉”的(de)焊接培訓機制。

二、技術基礎
當操作者進行訓練時，系統中的(de)多(duō)個傳感器将獲得(de)的(de)多(duō)個焊槍實時參數反饋給計算(suàn)機，計算(suàn)機對數據進行處理(lǐ)分(fēn)析，并在顯示裝置和(hé)音(yīn)響上顯示相應的(de)焊接畫面和(hé)焊接聲音(yīn)。焊接實訓設備應具有以下(xià)技術：
1、數字圖像處理(lǐ)、信息技術。
2、計算(suàn)機圖形學、傳感與控制技術。
3、多(duō)種焊接操作技術、安全操作規範。
4、 融多(duō)項高(gāo)新技術于一體，呈現代職業教育之先進手段。
5、新型的(de)焊接訓練實訓設備是一種低成本、高(gāo)效率、現代化(huà)的(de)焊接訓練解決方案。
三、視景仿真系統結構
1、數據輸入模塊主要負責将焊接工藝參數和(hé)焊槍運動參數狀态信息傳遞給焊接仿真模型模塊和(hé)仿真引擎模塊。
2、仿真模型模塊主要負責對工件、焊槍等焊接仿真環境進行靜态幾何建模, 完成焊縫模拟、煙、光(guāng)照(zhào)、火光(guāng)、陰影(yǐng)、光(guāng)照(zhào)等特效3D圖形1?BR style="PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; PADDING-TOP: 0px">該産品可(kě)以有效地和(hé)周圍真實的(de)環境進行互動，讓訓練者處于高(gāo)度逼真的(de)環境中，有效促進操作者完全投入到當前的(de)任務中。焊接訓練模拟技術适用(yòng)于新一代焊接人(rén)員的(de)培訓和(hé)焊接就業教育，在一般的(de)培訓教室即可(kě)進行培訓工作。對于有經驗的(de)訓練者，本産品系統提供高(gāo)訓練平台，通(tōng)過視覺、聽覺和(hé)觸覺來操作完成一個好的(de)焊縫；并且，本産品可(kě)以精确地測量到操作信息，訓練者可(kě)以從中學到要點并能簡便有效地将這些焊接技能轉化(huà)到實際的(de)焊接工作中。
1、适用(yòng)性廣：
（1）多(duō)種焊接工藝。本實訓設備可(kě)以模拟訓練多(duō)種焊接工藝，其中包括：
1）焊條電弧焊模拟訓練系統
焊條電弧焊模拟訓練系統可(kě)模拟焊條與工件互相熔化(huà)并在冷(lěng)凝後形成焊縫，從而獲得(de)牢固接頭的(de)焊接過程的(de)模拟系統。本系統可(kě)進行酸性焊條J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）、堿性焊條J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）的(de)多(duō)種訓練，并可(kě)對焊件進行平焊、立焊、橫焊和(hé)仰焊等多(duō)種不同位置的(de)焊接訓練。訓練者在手工焊接操作時可(kě)看到焊縫熔池實時生成，訓練者的(de)手工操作直接影(yǐng)響到了(le)熔池成形的(de)結果，并由系統進行實時的(de)專家評定焊接缺陷，以便訓練者了(le)改進焊接手法，以達到焊條電弧焊訓練效果。
2）CO2氣體保護焊模拟訓練系統
CO2氣體保護焊模拟訓練系統可(kě)模拟以二氧化(huà)碳氣體作爲電弧介質，保護金屬熔滴、焊接熔池和(hé)焊接區高(gāo)溫金屬的(de)一種熔焊模拟系統。本系統可(kě)選用(yòng)藥芯焊絲YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707； 自保護焊絲：直徑Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6。并可(kě)對焊件進行平焊、立焊、橫焊和(hé)仰焊等多(duō)種不同位置的(de)焊接訓。訓練者在手工焊接操作時可(kě)看到焊縫熔池實時生成，訓練者的(de)手工操作直接影(yǐng)響到了(le)熔池成形的(de)結果，并由系統進行實時的(de)專家評定焊接缺陷，以便訓練者改進焊接手法，以達到CO2氣體保護焊訓練效果。
3）氩弧焊模拟訓練系統
氩氣體保護焊可(kě)模拟200A/mm2左右的(de)高(gāo)強度電流密度效果，焊接過程中系統可(kě)體現氩弧焊燃燒穩定、熱量集中、熔滴細小、飛濺少的(de)使用(yòng)特點。并可(kě)對焊件進行多(duō)種不同位置的(de)焊接訓。訓練者在手工焊接操作時可(kě)看到焊縫熔池實時生成，訓練者的(de)手工操作直接影(yǐng)響到了(le)熔池成形的(de)結果，并由系統進行實時的(de)專家評定焊接缺陷，以便訓練者了(le)改進焊接手法，以達到氩弧焊訓練效果。
4）焊接機器人(rén)模拟示教操作系統
     學習焊接機械人(rén)知識、體驗機械臂操作、通(tōng)過仿真示教器在操作平台上進行軌迹焊接示教、操作軌迹焊接實訓。
（2）三種焊槍、機器人(rén)仿真示教器。本實訓設備包含以下(xià)三種焊槍：焊條電弧焊槍、CO2氣體保護焊槍及氩弧焊槍。
（3）多(duō)種接頭（焊件）形式。本實訓設備可(kě)以設置多(duō)種焊接接頭形式，有平直槽、T型接頭、開坡口接頭、管道接頭等。
（4）多(duō)種焊接位置。本實訓設備有獨立的(de)操作台，可(kě)以在虛拟場景中靈活地調節多(duō)種焊接位置，讓訓練者無障礙進行平焊、立焊、橫焊、仰焊等多(duō)角度焊接位置訓練。
2、技術創新：
（1）精準定位技術
精确捕捉訓練者操作時的(de)焊槍姿态數據，如角度、速度、距離等，記錄分(fēn)析其操作櫃機，精确的(de)焊位信息所創建的(de)評分(fēn)記錄，可(kě)以幫助訓練者提高(gāo)技能，快(kuài)速轉化(huà)爲實操能力。并且，在真實物(wù)理(lǐ)存在的(de)試件上進行焊接操作，用(yòng)戶可(kě)以感受到現實焊接中的(de)各類觸覺感受，這極大(dà)地增強了(le)模拟的(de)真實性。可(kě)模拟要将電極與母材接觸的(de)焊接工藝，比如用(yòng)焊條焊接管根部焊道時用(yòng)到的(de)拖焊技巧。
（2）實時同步的(de)觸碰感和(hé)力反饋感
所有的(de)實物(wù)焊件能提供真實的(de)觸碰力反饋效果，配合系統精準的(de)空間定位技術讓受訓者感受到真實的(de)物(wù)理(lǐ)空間與虛拟訓練空間一緻的(de)觸碰感及反饋感。
（3）操作零延時實時操作體驗
本系統采用(yòng)高(gāo)達120Hz動作采集傳感器及先進的(de)顯示設備讓受訓者在虛拟空間中的(de)操作零延時響應，實現“精準快(kuài)速”、“指哪焊哪”的(de)操作感，受訓者使用(yòng)焊槍操作無絲毫滞後感，仿真度極大(dà)提高(gāo)。
（4）實時學員訓練輔助功能
焊接模拟器在學員進行訓練時，在VR主控機的(de)顯示器及VR焊接頭盔中都會顯示與正在訓練項目相關的(de)輔助功能，焊接設備界面爲學員提供如下(xià)内容：
1）當前焊接設備的(de)設定參數：工藝選擇、送絲速度、電流/電壓、極性、保護氣選擇及流量；
2）焊接動作：整理(lǐ)焊絲、更新焊條、熄滅電弧、清理(lǐ)焊渣。
這些輔助功能顯示，可(kě)以讓學員快(kuài)速的(de)掌握運弧時的(de)手法，及時的(de)調整糾正在運弧時手部動作、移動速度、行走角度、幹伸長度等重要細節，在焊接完成時系統會馬上對整個焊接過程參數進行錯誤标記，讓學員直觀的(de)了(le)解自己的(de)不足，同時這些參數将會被傳送至學員數據庫中，以便在日後進行反複學習和(hé)研究。
（5）iTrue真實的(de)焊接熔池模型技術
此技術通(tōng)過計算(suàn)機模型生成了(le)生動真實的(de)熔池，焊接操作直觀，可(kě)以讓操作者學習“看懂(dǒng)熔池”；模拟焊接時的(de)火花、焊渣、打磨（在管子上）以及焊接冷(lěng)卻的(de)過程，并且可(kě)模拟當不良焊接手法操作時所形成的(de)缺陷焊縫。
（6）焊接錄像可(kě)共享與随時回放
老師與學員的(de)焊接錄像可(kě)通(tōng)過網絡分(fēn)享給其它任意學員進行回看，同時優秀的(de)焊接錄像還可(kě)下(xià)載導入模拟機中進行實時對比焊接學習及訓練。
 （7）實時廣播教學模式
老師能在模拟器上進行廣播教學，實時的(de)焊接畫面會同步到培訓教室的(de)每一台學員機上，以方便學生進行焊接觀摩學習。學員可(kě)将老師的(de)焊接過程同步到自己的(de)學員機上，以實時學習老師的(de)焊接手法，達到“手把手”教學模式。
（8）3D立體視覺焊接模拟
本産品使用(yòng)3D立體視覺進行焊接模拟訓練，與現實中人(rén)用(yòng)雙眼來進行空間位置的(de)識别一樣，受訓者通(tōng)過立體頭盔顯示的(de)立體畫面可(kě)以直觀的(de)識别到槍與焊件的(de)空間距離，這種立體視覺訓練符合人(rén)類視覺定位的(de)傳統經驗讓訓練真實度極大(dà)提高(gāo)。
3、節能環保：
（1）無需消耗焊件焊材。該實訓設備屬綠色節能環保産品，訓練的(de)過程中無需焊接耗材即能提升操作者焊接水(shuǐ)平。
（2）無強電磁污染。
（3）無化(huà)學、光(guāng)學污染。
4、豐富的(de)系統課程
模拟系統提供了(le)不同的(de)系統課程功能，分(fēn)爲基礎、初級、中級、高(gāo)級四個等級進行訓練和(hé)考核，從最初級的(de)運弧手法課程到高(gāo)級的(de)圓道焊接課程都有著(zhe)詳細的(de)焊接項目供學員進行培訓。基礎課程包含：引弧、收弧、直線運條、直線往返運條、鋸齒形運條、月(yuè)牙形運條、正三角形運條、斜三角形運條、圓形運條。
課程包含有虛拟以12mm特厚實物(wù)焊闆進行專業焊接課程學習，可(kě)進行多(duō)層多(duō)道焊，單面焊雙面成形實操模拟訓練。
5、培訓效果可(kě)評估：
（1）實時可(kě)視的(de)操控信息反饋。本産品具有可(kě)視标記功能，可(kě)實時提供訓練者實時的(de)焊接操控信息反饋。
（2）虛拟焊縫的(de)實時檢測指導。本産品具有實時檢測指導功能，當訓練者在焊接的(de)時候，或對焊成的(de)焊縫進行外觀檢查時可(kě)以使用(yòng)教師輔助顯示屏。該功能可(kě)以形象地檢查出焊縫的(de)氣孔、咬邊及焊道分(fēn)布等。
（3）訓練者操作技能的(de)實時評估。該産品可(kě)以設置焊接技能标準，根據訓練者操作焊成的(de)每一焊縫進行測評，并能根據虛拟的(de)焊縫評估确定潛在的(de)缺陷範圍和(hé)可(kě)視标識。
6、升級功能：該系統具有升級功能，并且提供終身免費升級服務。
7、教師端管理(lǐ)系統功能說明(míng)
教師端管理(lǐ)系統是焊接模拟器的(de)教師服務器控制端，能夠監控學員的(de)實訓設備訓練的(de)狀态及數據，可(kě)遠程管理(lǐ)多(duō)台實訓設備，管理(lǐ)學員注冊及登錄，管理(lǐ)學員訓練的(de)數據結果并可(kě)随時抽取查看，進行教學演示，實時訓練成本估算(suàn)等。
（1）功能說明(míng)表
教師端管理(lǐ)系統功能表

1	基本功能	通(tōng)過教學控制機可(kě)以同時實現單個或多(duō)個終端學員機的(de)控制與監控，并可(kě)以對學員進行全面的(de)管理(lǐ)，如：年級、專業、班及、學員及成績，作業操作回放等。
2	理(lǐ)論教學功能	建立标準作業庫，既可(kě)作爲學員機訓練的(de)參考也(yě)可(kě)以做(zuò)校内網上的(de)多(duō)媒體課程資源，供學生進行網路學習。
3	任務設定功能	教師機能夠實現遠程對學員機開關機、任務設置與終止，并可(kě)以按學員等級進行不同階段的(de)訓練難易設定，以便對學員循序漸進的(de)培訓，從易至難的(de)過程。
4	考核評定功能	系統在考試完畢後可(kě)立即生成考試結果及評定，并上傳至數據庫進行長期保存，可(kě)随時進行查詢、打印。
5	擴展功能	教師可(kě)通(tōng)過教學投影(yǐng)設備可(kě)以進行理(lǐ)論知識的(de)教學及标準操作錄像回放，并可(kě)以随時調取學員訓練記錄進行重現、查看。

（2）具體功能說明(míng)
教師端管理(lǐ)系統有下(xià)述功能：
1）監控，選擇虛拟焊接設備，向其發送訓練或考試任務。每台設備應可(kě)以接受不同類型的(de)課程，或進入不同的(de)模式。
2）課程設計，可(kě)以對課程内容進行設置，應包括：課程名稱、任務等，并可(kě)方便的(de)添加和(hé)删除。應可(kě)以查看課程信息：選擇一個節點，顯示出該節點的(de)詳細信息。
3）任務設計，可(kě)以對任務内容進行設置，包括：任務名稱、目的(de)、焊機類型、接口類型、焊接位置、坡口類型和(hé)母材厚度等。在選擇一個操作節點時，可(kě)顯示出該節點的(de)詳細信息。
4）學生管理(lǐ)，可(kě)新建年級、新建專業、新建班級、新建學生、修改學生信息、删除信息等。
5）成績管理(lǐ)，可(kě)以查看所管理(lǐ)班級的(de)課程成績單、學生考試成績單、任務詳細成績單。能以文字報告、焊接參數曲線，顯示訓練結果。
6）系統設置，可(kě)修改登錄密碼、設置公差等級等具體參數。
7）網絡連接：系統采用(yòng)千兆網絡通(tōng)訊技術實現網絡化(huà)，提高(gāo)培訓效率；應用(yòng)便捷、移動方便、管理(lǐ)靈活。等等。
（2）管理(lǐ)員功能
系統可(kě)以實現對虛拟焊接實訓設備的(de)管理(lǐ)、教師管理(lǐ)、學生管理(lǐ)、成績管理(lǐ)、課程設計、任務設計、實訓設計和(hé)安排等功能。
六、配置清單
1、單工位配置清單

編号	設備名稱	性能及技術要求	數量	單位
硬件系統
1	主設備櫃	模拟真實焊機主機，包括仿真計算(suàn)系統、位置傳感器及其計算(suàn)系統、焊闆芯片系統；主機上按真實物(wù)理(lǐ)存在的(de)旋鈕進行電流電壓等參數的(de)設置	1	個
2	訓練工位	一台設備提供一個焊接操作工位	1	個
3	多(duō)通(tōng)道高(gāo)速USB數據采集器(獨立驅動)	高(gāo)速采集位移及角度，焊槍動作等數據，采集幀率>=120HZ	1	個
4	光(guāng)學定位總成	空間位置測量模塊及其系統總成，空間測量動态精度<=1MM,空間測量範圍>=2000MM	1	套
5	虛拟現實視覺系統	視頻眼鏡重量小于500克, 增強現實頭盔具有5寸顯示屏，顯示效果不低于720P清晰度。頭盔的(de)實時位置采集活動範圍不小于1立方米	1	個
6	六軸角傳感終端	具有六方位角度測量功能，測量動态精度<=0.05度	1	套
7	增強現實焊槍	GMAW二保焊、GTAW氩弧焊、SMAW手工電弧焊三種真實焊槍操作終端 ，焊接操作過程中具有有空間力反饋感	3	把
8	音(yīn)響系統	2.1聲道，模拟各類作業環境音(yīn)效	1	套
9	焊闆	各種坡口，各種真實材質焊闆，爲同等材質金屬焊件，不用(yòng)塑料件或其他(tā)材料取代	1	套
10	教員管理(lǐ)平台	CPU:：i5；内存：4GB 硬盤： 500G的(de)數據盤；顯卡：NVIDIA  專業顯卡 1塊；電源：高(gāo)性能金牌認證電源；操作系統： Windows 7	1	套
軟件系統
10	焊條電弧焊模拟訓練系統	支持酸性焊條J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）；堿性焊條J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）各種手工焊條焊操作訓練	1	套
11	CO2氣體保護焊模拟訓練系統	支持CO2氣體保護焊：藥芯焊絲YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707.；自保護：焊絲直徑Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6	1	套
12	氩弧焊模拟訓練系統	氩氣體保護焊可(kě)模拟200A/mm2左右的(de)高(gāo)強度電流密度效果，焊接過程中系統可(kě)體現氩弧焊燃燒穩定、熱量集中、熔滴細小、飛濺少的(de)使用(yòng)特點	1	套
13	教員端培訓管理(lǐ)系統	在後台進行模拟器的(de)參數設定、考試訓練管理(lǐ)、實時控制模拟機、學員的(de)注冊、登錄、查詢成績、錄像存儲回看等管理(lǐ)功能，	1	套

2、雙工位焊接模拟器硬件配置清單（單台）

編号	設備名稱	性能及技術要求	數量	單位
硬件系統
1	主設備櫃	模拟真實焊機主機，包括仿真計算(suàn)系統、位置傳感器及其計算(suàn)系統、焊闆芯片系統；主機上按真實物(wù)理(lǐ)存在的(de)旋鈕進行電流電壓等參數的(de)設置	1	台
2	訓練工位	一台設備提供兩個焊接操作工位,可(kě)同時進行模拟訓練	2	個
3	多(duō)通(tōng)道高(gāo)速USB數據采集器(獨立驅動)	高(gāo)速采集位移及角度，焊槍動作等數據，采集幀率>=120HZ	2	套
4	光(guāng)學定位總成	空間位置測量模塊及其系統總成，空間測量動态精度<=1MM,空間測量範圍>=2000MM	2	套
5	虛拟現實視覺系統	視頻眼鏡重量小于500克, 增強現實頭盔具有5寸顯示屏，顯示效果不低于720P清晰度。頭盔的(de)實時位置采集活動範圍不小于1立方米	2	套
6	九軸角傳感終端	具有九方位角度測量功能，測量動态精度<=0.05度	2	套
7	增強現實焊槍	GMAW二保焊、GTAW氩弧焊、SMAW手工電弧焊三種真實焊槍操作終端 ，焊接操作過程中具有有空間力反饋感	2	套
8	仿真示教器	具有能通(tōng)過實物(wù)仿真示教器模拟操作焊接機器人(rén)功能	2	套
9	音(yīn)響系統	2.1聲道，模拟各類作業環境音(yīn)效	1	套
10	焊闆	各種坡口，各種真實材質焊闆，爲同等材質金屬焊件，不用(yòng)塑料件或其他(tā)材料取代	1	套
11	教員管理(lǐ)平台	CPU:：i5；内存：4GB 硬盤： 500G的(de)數據盤；顯卡：NVIDIA  專業顯卡 1塊；電源：高(gāo)性能金牌認證電源；操作系統： Windows 7	1	套
軟件系統
10	焊條電弧焊模拟訓練系統	支持酸性焊條J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）；堿性焊條J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）各種手工焊條焊操作訓練	1	套
11	CO2氣體保護焊模拟訓練系統	支持CO2氣體保護焊：藥芯焊絲YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707.；自保護：焊絲直徑Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6	1	套
12	氩弧焊模拟訓練系統	氩氣體保護焊可(kě)模拟200A/mm2左右的(de)高(gāo)強度電流密度效果，焊接過程中系統可(kě)體現氩弧焊燃燒穩定、熱量集中、熔滴細小、飛濺少的(de)使用(yòng)特點	1	套
13	焊接機器人(rén)模拟示教操作系統	學習焊接機械人(rén)知識、體驗機械臂操作、通(tōng)過仿真示教器在操作平台上進行軌迹焊接示教、操作軌迹焊接實訓	1	套
14	教員端培訓管理(lǐ)系統	在後台進行模拟器的(de)參數設定、考試訓練管理(lǐ)、實時控制模拟機、學員的(de)注冊、登錄、查詢成績、錄像存儲回看等管理(lǐ)功能。	1	套

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