::产品概述::

电力铁塔工况虚拟焊接仿真实训平台

一、焊接行业状况

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%；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：

1、消耗大量的焊条(丝)、焊件和保护气体等材料；
2、对学员的培训过程难以准确掌握；
3、培训过程环境污染严重，有害健康；
4、培训过程安全性差。
5、培训的过程无详细的记录

二、虚拟焊接仿真实训平台介绍

虚拟焊接综合仿真实训平台是新一代环保、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、声效显示系统和评定系统将焊接演练过程中焊枪的位置、速度、角度、操作信息等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。

系统将仿真操作设备、实时3D技术及WM-VR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，同时可以听到相应的焊接音效。

该平台采用网络分布式架构，包含三大系统：培训学员管理系统、教师端管理系统和在线训练系统构成。

1、学员端系统

适用于电力相关院校和企业焊接专业学员，系统以各种输变电铁塔为主要场景，模拟焊接软件具备焊条电弧焊模拟训练系统、CO2气体保护焊模拟训练系统、氩弧焊模拟训练系统。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。

（1）理论知识教学
根据焊接专业教学大纲以及学校老师讨论结果搭建理论知识体系。知识体系分章节由浅入深，通过视频动画、图文讲解结合配音进行知识点的呈现，提供丰富的优秀教师焊接教学视频课件。

（2）真实焊具
每个工位需配备真实的焊接设备，且不少于一套原装电焊钳、气保焊枪、焊具组合件等。

（3）分级训练
模拟训练为分级训练模式，分为基础训练、初级训练、中级训练、高级训练考核四个等级。

（4）基础训练
引弧、收弧、能够真实的模拟焊接过程中的各种参数设置，如引弧、收弧、直线运条、直线往返运条、锯齿形运条、月牙形运条、正三角形运条、斜三角形运条、圆形运条的各种手法，并能体验操作手法中的各种力量反馈感，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。

（5）VR虚拟
需采用VR虚拟现实头戴式显示器进行虚拟场景展现，分辨率： 单眼：不低于1200*1080、刷新率： 不高于90fps、动作可捕捉
空间不少于(横向 x纵向 y 高度z) 1.5m x 1.3m x 2.0m，同时配备 Vive VR无线操控手柄（带力反馈效果）与精确的SteamVR™ 定位技术配合系统进行焊接教学。

（6）回放展厅
记录并回放学生操作过程，重现操作结果，便于老师对学员焊接过程进行指导和分析。使得学员更加清楚的了解自己的焊接训练当中的问题，有助于自学提高效率。

（7）专业训练
通过真实的焊板、焊枪、焊具进行焊接教学，系统采用声音、光、文字等提示内容，并采用标准图形示范（包括焊接位置、焊枪角度、焊枪与工件的距离和角度等）及语音提示帮助学员校正操作姿势和手法，辅助指导学员培训过程与应用。

（8）模拟试题
模拟试题功能模块分为随机训练和在线考试两种模式。学员在未登录考试系统的情况下可直接进入随机训练模式，学员可通过设置相应参数从题库中随机选题，设置时长进行自我训练。学员登录在线考试系统时必须在指定时长内，完成教师指定试题，系统会自动统计考试分数及错题并上传。

（9）模拟训练导航界面
对相应焊枪的功能特性及主要应用领域进行了文字形说明，同时通过视频形式展示了模拟操作方式。使理论知识体系和学习任务体系在训练过程中更加人性化的融合起来。具有焊接电流、电压、焊丝直径、气体流量等参数调节功能。

（10）模拟焊接效果
虚拟焊板上生成的焊疤状、鱼鳞状与真实的焊疤相符。生成的焊迹能够表现出熔化过程和冷却过程，并伴随相应的光学效果。

（11）多视角、全方位查看焊接过程
可选择不同厚度，不同母材、不同种类焊接接头，如对接平焊焊板、对接横焊焊板、角接接头、立焊焊板、仰焊焊板、管管对接以及管板对接接头。

（12）系统界面操作简单，运行流畅、无卡顿。学员可借助鼠标、键盘对理论课件及程序进行操作，通过简单的使用培训可以轻松进行该系统的焊接操作及教学。

（13）沉浸式3d视觉系统
配合3d立体视觉头盔，训练者可以更加真实的看到焊接过程的3D场景，以及实时的火花飞溅和熔滴效果。同时系统可以追踪头部姿态控制主视角和主画面，让学员获得身临其境的感受，沉浸在虚拟现实环境中，真正融入训练过程。

（14）学员在输入账号和密码登录进去后，系统响应后便进入三大模块：
分级训练模块、工作接收模块、模拟考试模块。学员可鼠标点击进入做相应的训练或考核任务。进入分级训练模块后，首先选择焊接训练类型，点击进入相应的训练子模块，分级训练按照由易到难模式进行分阶段分类型进行二氧化碳保护焊、氩弧焊、交流手工电弧焊模拟训练。

（15）系统升级
提供完整的升级服务方案，并且提供终身免费的软件升级服务。

2、教师端系统

具备学员考核系统、学员管理系统与教师后台管理系统，能任务共享及实时发送任务，实现查看其它教师所设计的任务并能共享。同时教师可以实时制定考核任务并发送，学员端可及时接受任务并考核提交。教师端管理系统有下述功能：

（1）监控功能，选择学生端焊接工位，向其发送训练或考试任务。每台设备应可以接受不同类型的课程，或进入不同的模式。

（2）课程设计，可以对课程内容进行设置，应包括：课程名称、任务等，并可方便的添加和删除。应可以查看课程信息：选择一个节点，显示出该节点的详细信息。

（3）任务设计，可以对任务内容进行设置，包括：任务名称、目的、焊机类型、接口类型、焊接位置、坡口类型和母材厚度等。在选择一个操作节点时，可显示出该节点的详细信息。

（4）学生管理，可新建年级、新建专业、新建班级、新建学生、修改学生信息、删除信息等。

（5）成绩管理，可以查看所管理班级的课程成绩单、学生考试成绩单、任务详细成绩单。能以文字报告、焊接参数曲线，显示训练结果。

（6）系统设置，可修改登录密码、设置公差等级等具体参数。

（7）网络连接：系统采用千兆网络通讯技术实现网络化，提高培训效率；应用便捷、移动方便、管理灵活。

三、虚拟焊接仿真实训平台配套资源

提供多种虚拟焊接试板――平板拼接、T型接头、坡口板拼接、管板拼接、管管拼接等.

头盔中显示的场景

可重复训练，到达熟能生巧的目的学员可以自行设置教学模式

通过回放功能以及实时的反馈让学员和教师之间可以很好的沟通

四、虚拟焊接仿真实训平台要点

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、真实焊枪
模拟机采用实物焊枪进行改装，包括有：二保焊、手工焊条焊、氩弧焊。可实现与实际作业用具完全一致，确保操作手感及真实性。

3、操作零延时
在虚拟空间中的操作零延时响应，以实现“精准快速”、“指哪焊哪”的操作感，受训者使用焊枪操作无滞后感，高度接近真实场景的仿真度。

4、焊接回放录像可分享及学习
老师与学员的焊接录像可通过局域网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。

5、实时辅助显示
学员进行焊接训练时，系统能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、错误信息及次数等，类似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，以达到超高的教学效益。

6、降低培训成本
可节省占用场地、无任何焊件焊材的消耗、节省教室清洁成本、同时一位培训教师可同时管理多台模拟训练机节省培训投入成本，并且系统动态的显示出节省成本值。

7、多焊件多位置焊接
供四种实物焊件（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。

8、教师端远程设备控制
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控制功能。

9、焊接知识实时查阅
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。

10、动态设定任务、分级培训学员
教师管理端可下达任务时，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。

11、培训自动化、效果可评估
通过教师管理端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。

五、虚拟焊接仿真实训平台优势

▶相比较真实的焊接，虚拟仿真的培训时间更短，效率更高
▶通过训练养成好的习惯同时养成肌肉记忆
▶虚拟防护培训浸入感强，容易激发学生学习的兴趣
▶在工厂内可以实现脱产预先学习，增强安全系数的同时不耽误一线的生产任务
▶虚拟仿真焊接技术是对传统焊接培训的增强和补充
▶虚拟仿真焊接技术更绿色：污染减少，节约成本降低浪费——试板、电、焊材等
▶可以提高人身安全，规避焊接安全风险
▶虚拟仿真焊接培训，可以实现循序渐进的学习，相较传统的培训方式更加系统
▶可以实现对焊缝的实时评估，提高焊接训练的实际作用
▶可以支持多种语言（目前有中文和引文版本，其他语种可以根据需求添加）。

::应用领域::

适用于电力相关院校和企业焊接专业学员，系统以各种输变电铁塔为主要场景，模拟焊接软件具备焊条电弧焊模拟训练系统、CO2气体保护焊模拟训练系统、氩弧焊模拟训练系统。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。

::产品视频::

▶虚拟焊接基础训练（氢弧焊&二保焊）

▶虚拟焊接基础训练（焊条）