一、焊接模拟器系统概述

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、安全、节约、绿色无污染的焊接模拟培训教学与考核的最佳教学方法。

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，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精炼”的焊接培训机制。

二、技术基础

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馈给计算机，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、安全操作规范。

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成本、高效率、现代化的焊接训练解决方案。

三、视景仿真系统结构

1、数据输入模块主要负责将焊接工艺参数和焊枪运动参数状态信息传递给焊接仿真模型模块和仿真引擎模块。

2、仿真模型模块主要负责对工件、焊枪等焊接仿真环境进行静态几何建模, 完成焊缝模拟、烟、光照、火光、阴影、光照等特效3D图形渲染。

3、焊接仿真引擎是系统的核心，它主要探寻焊接工艺、焊枪运动状态参数和焊缝横截面几何参数之间的关系。

4、仿真结果输出模块包括评价系统模块和其它功能子模块。主要负责实时监测仿真状态, 输出动态仿真结果，分析、评价仿真过程数据。

5、具备培训效果可评估功能：具有实时可视的操控信息反馈、虚拟焊缝的实时检测指导、训练者操作技能的实时评估功能。

四、系统功能特点

1、安全环保

设备无强电磁污染、无化学污染、对人无强光高温伤害，整个培训过程绿色环保。

2、一机多枪

本模拟机标配三种实物焊枪模拟，包括有：二保焊、手工焊条焊、氩弧焊。

3、一机多练，单台双工位训练

对于单台双工位版模拟训练机采用两工位操作共用一台采集主机同时进行数据采集，各工位可同时进行焊接操作，互不影响。提供两个工位的同时训练，大大提高了模拟机的使用效率。

4、触碰力反馈

所有的实物焊件能提供真实的触碰力反馈效果，配合系统精准的空间定位技术让受训者感受到真实的物理空间与虚拟训练空间一致的触碰感及反馈感。

5、操作零延时

本模拟器采用先进的传感器及显示设备让受训者在虚拟空间中的操作零延时响应，实现“精准快速”、“指哪焊哪”的操作感，受训者使用焊枪操作无丝毫滞后感，仿真度极大提高。

6、3D立体视觉焊接模拟

本产品使用3D立体视觉进行焊接模拟训练，与现实中人用双眼来进行空间位置的识别一样，受训者通过立体头盔显示的立体画面可以直观的识别到枪与焊件的空间距离，这种立体视觉训练符合人类视觉定位的传统经验让训练真实度极大提高。这也是其它公司产品并不具备的功能特点。

7、实时广播教学模式

老师能在模拟器上进行广播教学，实时的焊接画面会同步到培训教室的每一台学员机上，以方便学生进行焊接观摩学习。学员可将老师的焊接过程同步到自己的学员机上，以实时学习老师的焊接手法，达到“手把手”教学模式。

8、“手把手”引导学习模式

有“引导枪”功能，在焊接训练操作前可以打开“引导学习”功能，在虚拟场景的板件前会生成一个透明引导枪。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”对比操作。

9、3D焊接录像可分享及学习

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项目的“引导枪”，方便学生在训练项目时直接对比“实时临摹”老师的焊接手法。

老师与学员的焊接录像可通过网络分享给其它任意学员进行回看，同时优秀的焊接录像还可下载导入模拟机中进行实时对比焊接学习及训练。

10、实时辅助显示

学员进行焊接训练时，系统会提供实时的焊接数据的图形化提示，如：弧长、行走速度、行走角度等相当于老师与学员一对一专注培训。学员根据这些数据化提示及时纠正运弧时的手部动作，以达到最高的教学效益。

11、降低培训成本

使用模拟机训练节省占用场地、无任何焊件焊材的消耗、大幅节省教室清洁成本、同时一位培训教师可以同时管理多台模拟训练机节省了培训投入成本，并且系统动态的显示出节省成本值。

12、多焊件多位置焊接

模拟机提供有四种实物焊件（平板练习板、对接坡口板、T型板、圆管）来进行训练，并支持多种焊接位置训练，如：平焊、立焊、横焊、仰焊。

13、教师端远程设备控制

教师端可以远程管理任意学员训练机如：动态分配任务、发布系统公告、设定考试时间段并布置考试、设备禁用、用户注册和用户踢出等控制功能。

14、焊接知识实时查阅

在模拟机上学员可以随时查阅与本次焊接相关的焊接知识的文档资料，老师可以配合理论课程的需要在后台动态的更新、上传、删除这些文档资料。

15、动态设定任务、分级培训学员

教师管理端下达任务时，通过设定不同任务参数，进行任务难易程序的划分，实现从易到难分级培训学员。

16、培训自动化、效果可评估

通过教师管理端轻松的管理多台训练模拟机，动态的分配训练任务。培训及考试结果可直接传送至数据库，系统进行统计评估并记录打印。老师可以对学员整个焊接培训过程进行追踪评定，并可随时将历史焊接数据进行调档查看及焊接录像回放。

17、理论与实践一体化

系统提供比较完善的理论知识体系进行学员的理论知识培训。

五、功能说明

该产品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，有效促进操作者完全投入到当前的任务中。焊接训练模拟技术适用于新一代焊接人员的培训和焊接就业教育，在一般的培训教室即可进行培训工作。对于有经验的训练者，本产品系统提供高训练平台，通过视觉、听觉和触觉来操作完成一个好的焊缝；并且，本产品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简便有效地将这些焊接技能转化到实际的焊接工作中。

六、配置清单

双工位焊接模拟器硬件配置清单（单台）

编号	设备名称	性能及技术要求	数量	单位
硬件系统
1	主设备柜	模拟真实焊机主机，包括仿真计算系统、位置传感器及其计算系统、焊板芯片系统；主机上按真实物理存在的旋钮进行电流电压等参数的设置	1	台
2	训练工位	一台设备提供两个焊接操作工位,可同时进行模拟训练	1	个
3	多通道高速USB数据采集器(独立驱动)	高速采集位移及角度，焊枪动作等数据，采集帧率>=120HZ	1	套
4	光学定位总成	空间位置测量模块及其系统总成，空间测量动态精度<=1MM,空间测量范围>=2000MM	1	套
5	虚拟现实视觉系统	视频眼镜重量小于500克, 增强现实头盔具有5寸显示屏，显示效果不低于720P清晰度。头盔的实时位置采集活动范围不小于1立方米	1	套
6	九轴角传感终端	具有九方位角度测量功能，测量动态精度<=0.05度	1	套
7	增强现实焊枪	GMAW二保焊、GTAW氩弧焊、SMAW手工电弧焊三种真实焊枪操作终端 ，焊接操作过程中具有有空间力反馈感	1	套
8	仿真示教器	具有能通过实物仿真示教器模拟操作焊接机器人功能	1	套
9	音响系统	2.1声道，模拟各类作业环境音效	1	套
10	焊板	各种坡口，各种真实材质焊板，为同等材质金属焊件，不用塑料件或其他材料取代	1	套
11	教员管理平台	CPU:：i5；内存：4GB 硬盘： 500G的数据盘；显卡：NVIDIA  专业显卡 1块；电源：高性能金牌认证电源；操作系统： Windows 7	1	套
软件系统
10	焊条电弧焊模拟训练系统	支持酸性焊条J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）；碱性焊条J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）各种手工焊条焊操作训练	1	套
11	CO2气体保护焊模拟训练系统	支持CO2气体保护焊：药芯焊丝YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707.；自保护：焊丝直径Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6	1	套
12	氩弧焊模拟训练系统	氩气体保护焊可模拟200A/mm2左右的高强度电流密度效果，焊接过程中系统可体现氩弧焊燃烧稳定、热量集中、熔滴细小、飞溅少的使用特点	1	套
13	焊接机器人模拟示教操作系统	学习焊接机械人知识、体验机械臂操作、通过仿真示教器在操作平台上进行轨迹焊接示教、操作轨迹焊接实训	1	套
14	教员端培训管理系统	在后台进行模拟器的参数设定、考试训练管理、实时控制模拟机、学员的注册、登录、查询成绩、录像存储回看等管理功能。	1	套