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焊接虛擬仿真訓練系統(tǒng)
一、系統(tǒng)特點
1. 虛擬仿真焊接實訓系統(tǒng)學生端系統(tǒng)采用虛擬現(xiàn)實技術與真實焊接設備相結合，可實現(xiàn)焊接教學功能；
2. 系統(tǒng)須具備普通電焊模擬操作訓練系統(tǒng)、氬弧焊模擬操作訓練系統(tǒng)、氣體保護焊模擬操作訓練系統(tǒng)和教師管理系 統(tǒng)（數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)）；
3. 可滿足學員在高度仿真的模擬環(huán)境下進行焊接技能的訓練，可以讓學員感受到真實的場景及焊接過程。并與場景 內的虛擬環(huán)境、元素進行互動操作，讓學員沉浸到當前的焊接任務中；
4. 管理系統(tǒng)還應可以精確地測量各種操作信息，并提供全套焊接教學視頻資料及真實的焊具，幫助學員從中學到基 礎知識、安全規(guī)程、技術要點等焊接技能。
二、系統(tǒng)功能：
（1）理論知識教學：根據(jù)焊接專業(yè)教學大綱以及學校老師討論結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、圖文講解結合配音進行知識點的呈現(xiàn)，需提供不低于 20 堂以上的優(yōu)秀教師焊接教學視頻課件。
（2）真實焊具：工位需配備真實的焊接設備，且不少于一套原裝電焊鉗、氣保焊槍、焊具組合件等。分級訓練：模 擬訓練為分級訓練模式，分為基礎訓練、初級訓練、中級訓練、高級訓練考核四個等級。
（3）基礎訓練：引弧、收弧、能夠真實的模擬焊接過程中的各種參數(shù)設置，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)可進行多角度、全位置焊接演練。
（4）回放展示：記錄并回放學生操作過程，重現(xiàn)操作結果，便于老師對學員焊接過程進行指導和分析。使得學員更加清楚的了解自己的焊接訓練當中的問題，有助于自學提高效率。
（5）訓練場景：需提供不低于 6 種的模擬實訓場景，包含但不限于：中職國賽車身修復焊接場景、世賽車身修復焊接場景、港口工況場景、貨場焊接工況場景、工程機械焊接、工廠工況焊接等。其中車身修復焊接場景須包含：完整板件更換作業(yè)流程、對板件進行電阻點焊，測量，畫線，焊點鉆除、切割，定位，保護焊接等操作；可根據(jù)*新國賽流程及評分標準，逐步完成每個動作以達到教學的目的。
（6）模擬試題：模擬試題功能模塊分為隨機訓練和在線考試兩種模式。學員在未登錄考試系統(tǒng)的情況下可直接進入隨機訓練模式，學員可通過設置相應參數(shù)從題庫中隨機選題，設置時長進行自我訓練。學員登錄在線考試系統(tǒng)時必須在指定時長內，完成教師指定試題，系統(tǒng)會自動統(tǒng)計考試分數(shù)及錯題并上傳。
（7）模擬訓練導航界面：對相應焊槍的功能特性及主要應用領域進行了文字形說明，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習任務體系在訓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)調節(jié)功能。
（8）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，并伴隨相應的光學效果，同時手持電焊可實現(xiàn)軟件硬件焊條縮短同步。
（9）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。
（10）系統(tǒng)界面操作簡單，運行流暢、無卡頓。學員可借助鼠標、鍵盤對理論課件及程序進行操作，通過簡單的使用培訓可以輕松進行該系統(tǒng)的焊接操作及教學。
（11）沉浸式 3d 視覺系統(tǒng)：配合 3d 立體視覺頭盔，訓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，真正融入訓練過程。
（12）通過真實的焊板、焊槍、焊具進行焊接教學，系統(tǒng)采用聲音、光、文字等提示內容，并采用標準圖形示范（包 括焊接位置、焊槍角度、焊槍與工件的距離和角度等）及語音提示幫助學員校正操作姿勢和手法，輔助指導學員培訓 過程與應用。
（13）系統(tǒng)可根據(jù)學員使用情況建立學員段階等級，根據(jù)學員使用模擬器成績進行段階劃分，完成的任務量，熟練度， 考核成績都可以作為段階劃分的參考指標。讓學員在模擬器操作中更加的專注。
（14）可進行自由設焊接，焊接角度、高度可自由調整，通過微調可以精細到以度為單位。高度可以根據(jù)需要以厘米 為單位進行調整。
（15）學員在輸入賬號和密碼登錄進去后，系統(tǒng)響應后便進入三大模塊：分級訓練模塊、工作接收模塊、模擬考試模 塊。學員可鼠標點擊進入做相應的訓練或考核任務。進入分級訓練模塊后，首先選擇焊接訓練類型，點擊進入相應的 訓練子模塊，分級訓練按照由易到難模式進行分階段分類型進行二氧化碳保護焊、氬弧焊、交流手工電弧焊模擬訓練。
（16）手工電弧焊仿真系統(tǒng)需實現(xiàn)真實焊槍+仿真焊條相結合的功能（焊條尺寸、長度需與真實焊條保持一致），且仿真焊條的燃燒縮短速度與虛擬場景中的焊條縮短速度保持一致，仿真焊條具備復位按鈕可進行位置復原。
三、真實焊接焊具訓練工位操作臺
1、原裝電焊鉗 2、氣保焊槍 3、氬弧焊槍 4、焊具組合件
尺寸不低于長 3m×寬 1.3m×高 1.4m，材質為混合材質，表面拋光處理，平整、光潔。
關鍵詞： 數(shù)控車床 實訓設備 實訓裝置 教學儀器 教學設備 實驗設備 實訓臺 考核裝置 電工電子 實驗裝置 數(shù)控技術 實訓考核 技能實訓 數(shù)控系統(tǒng) 電氣控制 實訓鑒定 自控實訓 數(shù)控軟件 實驗系統(tǒng) 數(shù)控實訓 電氣技術 數(shù)控設備 數(shù)控銑床 高教設備 教學車床 職教設備 PLC控制 PLC技術 PLC實驗 變頻調速
1. 虛擬仿真焊接實訓系統(tǒng)學生端系統(tǒng)采用虛擬現(xiàn)實技術與真實焊接設備相結合，可實現(xiàn)焊接教學功能；
2. 系統(tǒng)須具備普通電焊模擬操作訓練系統(tǒng)、氬弧焊模擬操作訓練系統(tǒng)、氣體保護焊模擬操作訓練系統(tǒng)和教師管理系 統(tǒng)（數(shù)據(jù)服務器系統(tǒng)）；
3. 可滿足學員在高度仿真的模擬環(huán)境下進行焊接技能的訓練，可以讓學員感受到真實的場景及焊接過程。并與場景 內的虛擬環(huán)境、元素進行互動操作，讓學員沉浸到當前的焊接任務中；
4. 管理系統(tǒng)還應可以精確地測量各種操作信息，并提供全套焊接教學視頻資料及真實的焊具，幫助學員從中學到基 礎知識、安全規(guī)程、技術要點等焊接技能。
二、系統(tǒng)功能：
（1）理論知識教學：根據(jù)焊接專業(yè)教學大綱以及學校老師討論結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、圖文講解結合配音進行知識點的呈現(xiàn)，需提供不低于 20 堂以上的優(yōu)秀教師焊接教學視頻課件。
（2）真實焊具：工位需配備真實的焊接設備，且不少于一套原裝電焊鉗、氣保焊槍、焊具組合件等。分級訓練：模 擬訓練為分級訓練模式，分為基礎訓練、初級訓練、中級訓練、高級訓練考核四個等級。
（3）基礎訓練：引弧、收弧、能夠真實的模擬焊接過程中的各種參數(shù)設置，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)可進行多角度、全位置焊接演練。
（4）回放展示：記錄并回放學生操作過程，重現(xiàn)操作結果，便于老師對學員焊接過程進行指導和分析。使得學員更加清楚的了解自己的焊接訓練當中的問題，有助于自學提高效率。
（5）訓練場景：需提供不低于 6 種的模擬實訓場景，包含但不限于：中職國賽車身修復焊接場景、世賽車身修復焊接場景、港口工況場景、貨場焊接工況場景、工程機械焊接、工廠工況焊接等。其中車身修復焊接場景須包含：完整板件更換作業(yè)流程、對板件進行電阻點焊，測量，畫線，焊點鉆除、切割，定位，保護焊接等操作；可根據(jù)*新國賽流程及評分標準，逐步完成每個動作以達到教學的目的。
（6）模擬試題：模擬試題功能模塊分為隨機訓練和在線考試兩種模式。學員在未登錄考試系統(tǒng)的情況下可直接進入隨機訓練模式，學員可通過設置相應參數(shù)從題庫中隨機選題，設置時長進行自我訓練。學員登錄在線考試系統(tǒng)時必須在指定時長內，完成教師指定試題，系統(tǒng)會自動統(tǒng)計考試分數(shù)及錯題并上傳。
（7）模擬訓練導航界面：對相應焊槍的功能特性及主要應用領域進行了文字形說明，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習任務體系在訓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)調節(jié)功能。
（8）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，并伴隨相應的光學效果，同時手持電焊可實現(xiàn)軟件硬件焊條縮短同步。
（9）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。
（10）系統(tǒng)界面操作簡單，運行流暢、無卡頓。學員可借助鼠標、鍵盤對理論課件及程序進行操作，通過簡單的使用培訓可以輕松進行該系統(tǒng)的焊接操作及教學。
（11）沉浸式 3d 視覺系統(tǒng)：配合 3d 立體視覺頭盔，訓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，真正融入訓練過程。
（12）通過真實的焊板、焊槍、焊具進行焊接教學，系統(tǒng)采用聲音、光、文字等提示內容，并采用標準圖形示范（包 括焊接位置、焊槍角度、焊槍與工件的距離和角度等）及語音提示幫助學員校正操作姿勢和手法，輔助指導學員培訓 過程與應用。
（13）系統(tǒng)可根據(jù)學員使用情況建立學員段階等級，根據(jù)學員使用模擬器成績進行段階劃分，完成的任務量，熟練度， 考核成績都可以作為段階劃分的參考指標。讓學員在模擬器操作中更加的專注。
（14）可進行自由設焊接，焊接角度、高度可自由調整，通過微調可以精細到以度為單位。高度可以根據(jù)需要以厘米 為單位進行調整。
（15）學員在輸入賬號和密碼登錄進去后，系統(tǒng)響應后便進入三大模塊：分級訓練模塊、工作接收模塊、模擬考試模 塊。學員可鼠標點擊進入做相應的訓練或考核任務。進入分級訓練模塊后，首先選擇焊接訓練類型，點擊進入相應的 訓練子模塊，分級訓練按照由易到難模式進行分階段分類型進行二氧化碳保護焊、氬弧焊、交流手工電弧焊模擬訓練。
（16）手工電弧焊仿真系統(tǒng)需實現(xiàn)真實焊槍+仿真焊條相結合的功能（焊條尺寸、長度需與真實焊條保持一致），且仿真焊條的燃燒縮短速度與虛擬場景中的焊條縮短速度保持一致，仿真焊條具備復位按鈕可進行位置復原。
三、真實焊接焊具訓練工位操作臺
1、原裝電焊鉗 2、氣保焊槍 3、氬弧焊槍 4、焊具組合件