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LGM-HVR01型焊接實(shí)操模擬器（單工位）

一、焊接模擬器系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)將仿真操作設(shè)備、實(shí)時(shí)3D技術(shù)及渲染引擎相結(jié)合，演練過程真實(shí)，視覺效果、操作手感與真實(shí)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(dòng)到冷卻的過程，同時(shí)聽到相應(yīng)的焊接音效。

該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的焊接技藝教學(xué)能有機(jī)的融合在一起，是實(shí)現(xiàn)靈活、高效、安全、節(jié)約、綠色無(wú)污染的焊接模擬培訓(xùn)教學(xué)與考核的最佳教學(xué)方法。

通過電焊模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，學(xué)員不僅僅可以獲得與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)相同的操作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)通過系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集、智能專家輔助模塊和量化考核評(píng)價(jià)系統(tǒng)等一系列先進(jìn)獨(dú)特的教學(xué)功能，配合合理明晰的焊接知識(shí)穿插講解，使學(xué)員可以獲得在傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐過程中難以量化的精確焊接培訓(xùn)指導(dǎo)，大幅度提升學(xué)員在培訓(xùn)過程中的方向性和目的性，有效縮短學(xué)員的培訓(xùn)周期，降低教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，達(dá)到以低成本、低投入實(shí)現(xiàn)“精教、精學(xué)、精煉”的焊接培訓(xùn)機(jī)制。

二、技術(shù)基礎(chǔ)

當(dāng)操作者進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，系統(tǒng)中的多個(gè)傳感器將獲得的多個(gè)焊槍實(shí)時(shí)參數(shù)反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，并在顯示裝置和音響上顯示相應(yīng)的焊接畫面和焊接聲音。焊接實(shí)訓(xùn)設(shè)備應(yīng)具有以下技術(shù)：

1、數(shù)字圖像處理、信息技術(shù)。

2、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、傳感與控制技術(shù)。

3、多種焊接操作技術(shù)、安全操作規(guī)范。

4、融多項(xiàng)高新技術(shù)于一體，呈現(xiàn)代職業(yè)教育之先進(jìn)手段。

5、新型的焊接訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)設(shè)備是一種低成本、高效率、現(xiàn)代化的焊接訓(xùn)練解決方案。

三、視景仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、數(shù)據(jù)輸入模塊主要負(fù)責(zé)將焊接工藝參數(shù)和焊槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)狀態(tài)信息傳遞給焊接仿真模型模塊和仿真引擎模塊。

2、仿真模型模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)工件、焊槍等焊接仿真環(huán)境進(jìn)行靜態(tài)幾何建模, 完成焊縫模擬、煙、光照、火光、陰影、光照等特效3D圖形渲染。

3、焊接仿真引擎是系統(tǒng)的核心，它主要探尋焊接工藝、焊槍運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)和焊縫橫截面幾何參數(shù)之間的關(guān)系。

4、仿真結(jié)果輸出模塊包括評(píng)價(jià)系統(tǒng)模塊和其它功能子模塊。主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)仿真狀態(tài), 輸出動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果，分析、評(píng)價(jià)仿真過程數(shù)據(jù)。

5、具備培訓(xùn)效果可評(píng)估功能：具有實(shí)時(shí)可視的操控信息反饋、虛擬焊縫的實(shí)時(shí)檢測(cè)指導(dǎo)、訓(xùn)練者操作技能的實(shí)時(shí)評(píng)估功能。

四、系統(tǒng)功能特點(diǎn)

1、安全環(huán)保

設(shè)備無(wú)強(qiáng)電磁污染、無(wú)化學(xué)污染、對(duì)人無(wú)強(qiáng)光高溫傷害，整個(gè)培訓(xùn)過程綠色環(huán)保。

2、一機(jī)多槍

本模擬機(jī)標(biāo)配三種實(shí)物焊槍模擬，包括有：二保焊、手工焊條焊、氬弧焊。

3、一機(jī)多練，單臺(tái)雙工位訓(xùn)練

對(duì)于單臺(tái)雙工位版模擬訓(xùn)練機(jī)采用兩工位操作共用一臺(tái)采集主機(jī)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，各工位可同時(shí)進(jìn)行焊接操作，互不影響。提供兩個(gè)工位的同時(shí)訓(xùn)練，大大提高了模擬機(jī)的使用效率。

4、觸碰力反饋

所有的實(shí)物焊件能提供真實(shí)的觸碰力反饋效果，配合系統(tǒng)精準(zhǔn)的空間定位技術(shù)讓受訓(xùn)者感受到真實(shí)的物理空間與虛擬訓(xùn)練空間一致的觸碰感及反饋感。

5、操作零延時(shí)

本模擬器采用先進(jìn)的傳感器及顯示設(shè)備讓受訓(xùn)者在虛擬空間中的操作零延時(shí)響應(yīng)，實(shí)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(wú)絲毫滯后感，仿真度極大提高。

6、3D立體視覺焊接模擬

本產(chǎn)品使用3D立體視覺進(jìn)行焊接模擬訓(xùn)練，與現(xiàn)實(shí)中人用雙眼來進(jìn)行空間位置的識(shí)別一樣，受訓(xùn)者通過立體頭盔顯示的立體畫面可以直觀的識(shí)別到槍與焊件的空間距離，這種立體視覺訓(xùn)練符合人類視覺定位的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)讓訓(xùn)練真實(shí)度極大提高。這也是其它公司產(chǎn)品并不具備的功能特點(diǎn)。

7、實(shí)時(shí)廣播教學(xué)模式

老師能在模擬器上進(jìn)行廣播教學(xué)，實(shí)時(shí)的焊接畫面會(huì)同步到培訓(xùn)教室的每一臺(tái)學(xué)員機(jī)上，以方便學(xué)生進(jìn)行焊接觀摩學(xué)習(xí)。學(xué)員可將老師的焊接過程同步到自己的學(xué)員機(jī)上，以實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)老師的焊接手法，達(dá)到“手把手”教學(xué)模式。

8、“手把手”引導(dǎo)學(xué)習(xí)模式

有“引導(dǎo)槍”功能，在焊接訓(xùn)練操作前可以打開“引導(dǎo)學(xué)習(xí)”功能，在虛擬場(chǎng)景的板件前會(huì)生成一個(gè)透明引導(dǎo)槍。通過顏色變化來引導(dǎo)學(xué)生參考掌握干伸距離、行走速度等運(yùn)槍手法。該引導(dǎo)槍可以由教師自己行錄制并上傳，來幫助學(xué)生對(duì)教師的運(yùn)槍手法進(jìn)行“實(shí)時(shí)臨摹”對(duì)比操作。

9、3D焊接錄像可分享及學(xué)習(xí)

學(xué)生可以保存上傳自己的焊接錄像，并可以隨時(shí)用360度任意自由視角，查看以前的個(gè)人或老師的焊接三維回看錄像。錄像中以三維模型線段標(biāo)示出焊槍移動(dòng)的空間軌跡。并且錄像中的三維焊槍移動(dòng)數(shù)據(jù)可直接設(shè)置為該焊接項(xiàng)目的“引導(dǎo)槍”，方便學(xué)生在訓(xùn)練項(xiàng)目時(shí)直接對(duì)比“實(shí)時(shí)臨摹”老師的焊接手法。

老師與學(xué)員的焊接錄像可通過網(wǎng)絡(luò)分享給其它任意學(xué)員進(jìn)行回看，同時(shí)優(yōu)秀的焊接錄像還可下載導(dǎo)入模擬機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比焊接學(xué)習(xí)及訓(xùn)練。

10、實(shí)時(shí)輔助顯示

學(xué)員進(jìn)行焊接訓(xùn)練時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提供實(shí)時(shí)的焊接數(shù)據(jù)的圖形化提示，如：弧長(zhǎng)、行走速度、行走角度等相當(dāng)于老師與學(xué)員一對(duì)一專注培訓(xùn)。學(xué)員根據(jù)這些數(shù)據(jù)化提示及時(shí)糾正運(yùn)弧時(shí)的手部動(dòng)作，以達(dá)到最高的教學(xué)效益。

11、降低培訓(xùn)成本

使用模擬機(jī)訓(xùn)練節(jié)省占用場(chǎng)地、無(wú)任何焊件焊材的消耗、大幅節(jié)省教室清潔成本、同時(shí)一位培訓(xùn)教師可以同時(shí)管理多臺(tái)模擬訓(xùn)練機(jī)節(jié)省了培訓(xùn)投入成本，并且系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的顯示出節(jié)省成本值。

12、多焊件多位置焊接

模擬機(jī)提供有四種實(shí)物焊件（平板練習(xí)板、對(duì)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。

13、教師端遠(yuǎn)程設(shè)備控制

教師端可以遠(yuǎn)程管理任意學(xué)員訓(xùn)練機(jī)如：動(dòng)態(tài)分配任務(wù)、發(fā)布系統(tǒng)公告、設(shè)定考試時(shí)間段并布置考試、設(shè)備禁用、用戶注冊(cè)和用戶踢出等控制功能。

14、焊接知識(shí)實(shí)時(shí)查閱

在模擬機(jī)上學(xué)員可以隨時(shí)查閱與本次焊接相關(guān)的焊接知識(shí)的文檔資料，老師可以配合理論課程的需要在后臺(tái)動(dòng)態(tài)的更新、上傳、刪除這些文檔資料。

15、動(dòng)態(tài)設(shè)定任務(wù)、分級(jí)培訓(xùn)學(xué)員

教師管理端下達(dá)任務(wù)時(shí)，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(shí)現(xiàn)從易到難分級(jí)培訓(xùn)學(xué)員。

16、培訓(xùn)自動(dòng)化、效果可評(píng)估

通過教師管理端輕松的管理多臺(tái)訓(xùn)練模擬機(jī)，動(dòng)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(kù)，系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)估并記錄打印。老師可以對(duì)學(xué)員整個(gè)焊接培訓(xùn)過程進(jìn)行追蹤評(píng)定，并可隨時(shí)將歷史焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)檔查看及焊接錄像回放。

17、理論與實(shí)踐一體化

系統(tǒng)提供比較完善的理論知識(shí)體系進(jìn)行學(xué)員的理論知識(shí)培訓(xùn)。

五、功能說明

該產(chǎn)品可以有效地和周圍真實(shí)的環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)，讓訓(xùn)練者處于高度逼真的環(huán)境中，有效促進(jìn)操作者完全投入到當(dāng)前的任務(wù)中。焊接訓(xùn)練模擬技術(shù)適用于新一代焊接人員的培訓(xùn)和焊接就業(yè)教育，在一般的培訓(xùn)教室即可進(jìn)行培訓(xùn)工作。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的訓(xùn)練者，本產(chǎn)品系統(tǒng)提供高訓(xùn)練平臺(tái)，通過視覺、聽覺和觸覺來操作完成一個(gè)好的焊縫；并且，本產(chǎn)品可以精確地測(cè)量到操作信息，訓(xùn)練者可以從中學(xué)到要點(diǎn)并能簡(jiǎn)便有效地將這些焊接技能轉(zhuǎn)化到實(shí)際的焊接工作中。

六、配置清單

雙工位焊接模擬器硬件配置清單（單臺(tái)）

編號(hào)	設(shè)備名稱	性能及技術(shù)要求	數(shù)量	單位
硬件系統(tǒng)
1	主設(shè)備柜	模擬真實(shí)焊機(jī)主機(jī)，包括仿真計(jì)算系統(tǒng)、位置傳感器及其計(jì)算系統(tǒng)、焊板芯片系統(tǒng)；主機(jī)上按真實(shí)物理存在的旋鈕進(jìn)行電流電壓等參數(shù)的設(shè)置	1	臺(tái)
2	訓(xùn)練工位	一臺(tái)設(shè)備提供兩個(gè)焊接操作工位,可同時(shí)進(jìn)行模擬訓(xùn)練	1	個(gè)
3	多通道高速USB數(shù)據(jù)采集器(獨(dú)立驅(qū)動(dòng))	高速采集位移及角度，焊槍動(dòng)作等數(shù)據(jù)，采集幀率>=120HZ	1	套
4	光學(xué)定位總成	空間位置測(cè)量模塊及其系統(tǒng)總成，空間測(cè)量動(dòng)態(tài)精度<=1MM,空間測(cè)量范圍>=2000MM	1	套
5	虛擬現(xiàn)實(shí)視覺系統(tǒng)	視頻眼鏡重量小于500克, 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭盔具有5寸顯示屏，顯示效果不低于720P清晰度。頭盔的實(shí)時(shí)位置采集活動(dòng)范圍不小于1立方米	1	套
6	九軸角傳感終端	具有九方位角度測(cè)量功能，測(cè)量動(dòng)態(tài)精度<=0.05度	1	套
7	增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)焊槍	GMAW二保焊、GTAW氬弧焊、SMAW手工電弧焊三種真實(shí)焊槍操作終端，焊接操作過程中具有有空間力反饋感	1	套
8	仿真示教器	具有能通過實(shí)物仿真示教器模擬操作焊接機(jī)器人功能	1	套
9	音響系統(tǒng)	2.1聲道，模擬各類作業(yè)環(huán)境音效	1	套
10	焊板	各種坡口，各種真實(shí)材質(zhì)焊板，為同等材質(zhì)金屬焊件，不用塑料件或其他材料取代	1	套
11	教員管理平臺(tái)	CPU:：i5；內(nèi)存：4GB 硬盤： 500G的數(shù)據(jù)盤；顯卡：NVIDIA 專業(yè)顯卡 1塊；電源：高性能金牌認(rèn)證電源；操作系統(tǒng)： Windows 7	1	套
軟件系統(tǒng)
10	焊條電弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)	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(xùn)練	1	套
11	CO2氣體保護(hù)焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)	支持CO2氣體保護(hù)焊：藥芯焊絲YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707.；自保護(hù)：焊絲直徑Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6	1	套
12	氬弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)	氬氣體保護(hù)焊可模擬200A/mm2左右的高強(qiáng)度電流密度效果，焊接過程中系統(tǒng)可體現(xiàn)氬弧焊燃燒穩(wěn)定、熱量集中、熔滴細(xì)小、飛濺少的使用特點(diǎn)	1	套
13	焊接機(jī)器人模擬示教操作系統(tǒng)	學(xué)習(xí)焊接機(jī)械人知識(shí)、體驗(yàn)機(jī)械臂操作、通過仿真示教器在操作平臺(tái)上進(jìn)行軌跡焊接示教、操作軌跡焊接實(shí)訓(xùn)	1	套
14	教員端培訓(xùn)管理系統(tǒng)	在后臺(tái)進(jìn)行模擬器的參數(shù)設(shè)定、考試訓(xùn)練管理、實(shí)時(shí)控制模擬機(jī)、學(xué)員的注冊(cè)、登錄、查詢成績(jī)、錄像存儲(chǔ)回看等管理功能。	1	套

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LGM-HVR01型 焊接實(shí)操模擬器（單工位）

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