::產(chǎn)品概述::

石油管道虛擬焊接仿真實訓(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(jī)測控技術(shù)、聲音仿真技術(shù)及計算機(jī)圖像實時生成技術(shù),。在不需要真實焊機(jī)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)

適用于石油,、化工相關(guān)學(xué)院和企業(yè)的焊接培訓(xùn)專業(yè)學(xué)員，可對不同的石油管道部件進(jìn)行模擬焊接,。例如：石油管道塔焊接,，讓學(xué)員體驗在逼真的石油管道環(huán)境中進(jìn)行焊接訓(xùn)練，可實現(xiàn)焊條電弧焊,、CO2氣體保護(hù)焊,、氬弧焊三種模擬訓(xùn)練模式。

（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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng)電磁污染、無化學(xué)污染,、對人無強(qiáng)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(jī)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?？蓪崿F(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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，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(qiáng),，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(qiáng)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(qiáng)和補(bǔ)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::

適用于石油,、化工相關(guān)學(xué)院和企業(yè)的焊接培訓(xùn)專業(yè)學(xué)員,，可對不同的石油管道部件進(jìn)行模擬焊接。例如：石油管道塔焊接,，讓學(xué)員體驗在逼真的石油管道環(huán)境中進(jìn)行焊接訓(xùn)練,，可實現(xiàn)焊條電弧焊、CO2氣體保護(hù)焊,、氬弧焊三種模擬訓(xùn)練模式。

::產(chǎn)品視頻::

?虛擬焊接石油管道仿真焊接實訓(xùn)

?虛擬焊接基礎(chǔ)訓(xùn)練（氫弧焊&二保焊）

?虛擬焊接基礎(chǔ)訓(xùn)練（焊條）