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一、焊接模擬器系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)將仿真操作設(shè)備、實時3D技術(shù)及渲染引擎相結(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，同時聽到相應(yīng)的焊接音效。
    LGM-HVR02型 焊接模擬器具備焊條電弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、CO2氣體保護(hù)焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、氬弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、可編程機器人焊接訓(xùn)練系統(tǒng)，還可無縫擴展多種類型的焊接訓(xùn)練系統(tǒng)。
該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的焊接技藝教學(xué)能有機的融合在一起，是實現(xiàn)靈活、高效、安全、節(jié)約、綠色無污染的焊接模擬培訓(xùn)教學(xué)與考核的最佳教學(xué)方法。
  通過電焊模擬實訓(xùn)系統(tǒng)，學(xué)員不僅僅可以獲得與傳統(tǒng)實訓(xùn)相同的操作經(jīng)驗，同時通過系統(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價系統(tǒng)等一系列先進(jìn)獨特的教學(xué)功能，配合合理明晰的焊接知識穿插講解，使學(xué)員可以獲得在傳統(tǒng)教學(xué)實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、低投入實現(xiàn)“精教、精學(xué)、精煉”的焊接培訓(xùn)機制。

二、技術(shù)基礎(chǔ)

當(dāng)操作者進(jìn)行訓(xùn)練時，系統(tǒng)中的多個傳感器將獲得的多個焊槍實時參數(shù)反饋給計算機，計算機對數(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、計算機圖形學(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)和焊槍運動參數(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、焊槍運動狀態(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)果輸出模塊包括評價系統(tǒng)模塊和其它功能子模塊。主要負(fù)責(zé)實時監(jiān)測仿真狀態(tài), 輸出動態(tài)仿真結(jié)果，分析、評價仿真過程數(shù)據(jù)。
5、具備培訓(xùn)效果可評估功能：具有實時可視的操控信息反饋、虛擬焊縫的實時檢測指導(dǎo)、訓(xùn)練者操作技能的實時評估功能。

四、系統(tǒng)功能特點

1、安全環(huán)保
設(shè)備無強電磁污染、無化學(xué)污染、對人無強光高溫傷害，整個培訓(xùn)過程綠色環(huán)保。
2、一機多槍
本模擬機標(biāo)配三種實物焊槍模擬，包括有：二保焊、手工焊條焊、氬弧焊。
3、一機多練，單臺雙工位訓(xùn)練
對于單臺雙工位版模擬訓(xùn)練機采用兩工位操作共用一臺采集主機同時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，各工位可同時進(jìn)行焊接操作，互不影響。提供兩個工位的同時訓(xùn)練，大大提高了模擬機的使用效率。
4、觸碰力反饋
所有的實物焊件能提供真實的觸碰力反饋效果，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
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響應(yīng)，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)實中人用雙眼來進(jìn)行空間位置的識別一樣，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)驗讓訓(xùn)練真實度極大提高。這也是其它公司產(chǎn)品并不具備的功能特點。
7、實時廣播教學(xué)模式
老師能在模擬器上進(jìn)行廣播教學(xué)，實時的焊接畫面會同步到培訓(xùn)教室的每一臺學(xué)員機上，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)員機上，以實時學(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，在虛擬場景的板件前會生成一個透明引導(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)生對教師的運槍手法進(jìn)行“實時臨摹”對比操作。
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，并可以隨時用360度任意自由視角，查看以前的個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)示出焊槍移動的空間軌跡。并且錄像中的三維焊槍移動數(shù)據(jù)可直接設(shè)置為該焊接項目的“引導(dǎo)槍”，方便學(xué)生在訓(xùn)練項目時直接對比“實時臨摹”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，同時優(yōu)秀的焊接錄像還可下載導(dǎo)入模擬機中進(jìn)行實時對比焊接學(xué)習(xí)及訓(xùn)練。
10、實時輔助顯示
學(xué)員進(jìn)行焊接訓(xùn)練時，系統(tǒng)會提供實時的焊接數(shù)據(jù)的圖形化提示，如：弧長、行走速度、行走角度等相當(dāng)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)到最高的教學(xué)效益。
11、降低培訓(xùn)成本
使用模擬機訓(xùn)練節(jié)省占用場地、無任何焊件焊材的消耗、大幅節(jié)省教室清潔成本、同時一位培訓(xùn)教師可以同時管理多臺模擬訓(xùn)練機節(jié)省了培訓(xùn)投入成本，并且系統(tǒng)動態(tài)的顯示出節(jié)省成本值。
12、多焊件多位置焊接
模擬機提供有四種實物焊件（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。
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等控制功能。
14、焊接知識實時查閱
在模擬機上學(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。
15、動態(tài)設(shè)定任務(wù)、分級培訓(xùn)學(xué)員
教師管理端下達(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。
16、培訓(xùn)自動化、效果可評估
通過教師管理端輕松的管理多臺訓(xùn)練模擬機，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。
17、理論與實踐一體化
   系統(tǒng)提供比較完善的理論知識體系進(jìn)行學(xué)員的理論知識培訓(xùn)。
以視頻、文字、圖片形式展示，可對焊接訓(xùn)練的理論知識進(jìn)行詳細(xì)的學(xué)習(xí)和鞏固

五、功能說明

  LGM-HVR02型 焊接模擬器是能讓學(xué)員在高度仿真的模擬環(huán)境下進(jìn)行焊接技能的高效訓(xùn)練，讓訓(xùn)練者能夠感受到真實的焊接過程。
    該產(chǎn)品可以有效地和周圍真實的環(huán)境進(jìn)行互動，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。對于有經(jīng)驗的訓(xùn)練者，本產(chǎn)品系統(tǒng)提供高訓(xùn)練平臺，通過視覺、聽覺和觸覺來操作完成一個好的焊縫；并且，本產(chǎn)品可以精確地測量到操作信息，訓(xùn)練者可以從中學(xué)到要點并能簡便有效地將這些焊接技能轉(zhuǎn)化到實際的焊接工作中。
1、適用性廣：
（1）多種焊接工藝。本實訓(xùn)設(shè)備可以模擬訓(xùn)練多種焊接工藝，其中包括：
1）焊條電弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)
焊條電弧焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)可模擬焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫，從而獲得牢固接頭的焊接過程的模擬系統(tǒng)。本系統(tǒng)可進(jìn)行酸性焊條J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）、堿性焊條J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）的多種訓(xùn)練，并可對焊件進(jìn)行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多種不同位置的焊接訓(xùn)練。訓(xùn)練者在手工焊接操作時可看到焊縫熔池實時生成，訓(xùn)練者的手工操作直接影響到了熔池成形的結(jié)果，并由系統(tǒng)進(jìn)行實時的專家評定焊接缺陷，以便訓(xùn)練者了改進(jìn)焊接手法，以達(dá)到焊條電弧焊訓(xùn)練效果。
2）CO2氣體保護(hù)焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)
CO2氣體保護(hù)焊模擬訓(xùn)練系統(tǒng)可模擬以二氧化碳?xì)怏w作為電弧介質(zhì)，保護(hù)金屬熔滴、焊接熔池和焊接區(qū)高溫金屬的一種熔焊模擬系統(tǒng)。本系統(tǒng)可選用藥芯焊絲YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707； 自保護(hù)焊絲：直徑Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6。并可對焊件進(jìn)行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多種不同位置的焊接訓(xùn)。訓(xùn)練者在手工焊接操作時可看到焊縫熔池實時生成，訓(xùn)練者的手工操作直接影響到了熔池成形的結(jié)果，并由系統(tǒng)進(jìn)行實時的專家評定焊接缺陷，以便訓(xùn)練者改進(jìn)焊接手法，以達(dá)到CO2氣體保護(hù)焊訓(xùn)練效果。
3）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。并可對焊件進(jìn)行多種不同位置的焊接訓(xùn)。訓(xùn)練者在手工焊接操作時可看到焊縫熔池實時生成，訓(xùn)練者的手工操作直接影響到了熔池成形的結(jié)果，并由系統(tǒng)進(jìn)行實時的專家評定焊接缺陷，以便訓(xùn)練者了改進(jìn)焊接手法，以達(dá)到氬弧焊訓(xùn)練效果。
4）焊接機器人模擬示教操作系統(tǒng)
  學(xué)習(xí)焊接機械人知識、體驗機械臂操作、通過仿真示教器在操作平臺上進(jìn)行軌跡焊接示教、操作軌跡焊接實訓(xùn)。
（2）三種焊槍、機器人仿真示教器。本實訓(xùn)設(shè)備包含以下三種焊槍：焊條電弧焊槍、CO2氣體保護(hù)焊槍及氬弧焊槍。
（3）多種接頭（焊件）形式。本實訓(xùn)設(shè)備可以設(shè)置多種焊接接頭形式，有平直槽、T型接頭、開坡口接頭、管道接頭等。
（4）多種焊接位置。本實訓(xùn)設(shè)備有獨立的操作臺，可以在虛擬場景中靈活地調(diào)節(jié)多種焊接位置，讓訓(xùn)練者無障礙進(jìn)行平焊、立焊、橫焊、仰焊等多角度焊接位置訓(xùn)練。
2、技術(shù)創(chuàng)新：
（1）精準(zhǔn)定位技術(shù)
精確捕捉訓(xùn)練者操作時的焊槍姿態(tài)數(shù)據(jù)，如角度、速度、距離等，記錄分析其操作柜機，精確的焊位信息所創(chuàng)建的評分記錄，可以幫助訓(xùn)練者提高技能，快速轉(zhuǎn)化為實操能力。并且，在真實物理存在的試件上進(jìn)行焊接操作，用戶可以感受到現(xiàn)實焊接中的各類觸覺感受，這極大地增強了模擬的真實性。可模擬要將電極與母材接觸的焊接工藝，比如用焊條焊接管根部焊道時用到的拖焊技巧。
（2）實時同步的觸碰感和力反饋感
所有的實物焊件能提供真實的觸碰力反饋效果，配合系統(tǒng)精準(zhǔn)的空間定位技術(shù)讓受訓(xùn)者感受到真實的物理空間與虛擬訓(xùn)練空間一致的觸碰感及反饋感。
（3）操作零延時實時操作體驗
本系統(tǒng)采用高達(dá)120Hz動作采集傳感器及先進(jìn)的顯示設(shè)備讓受訓(xùn)者在虛擬空間中的操作零延時響應(yīng)，實現(xiàn)“精準(zhǔn)快速”、“指哪焊哪”的操作感，受訓(xùn)者使用焊槍操作無絲毫滯后感，仿真度極大提高。
（4）實時學(xué)員訓(xùn)練輔助功能
焊接模擬器在學(xué)員進(jìn)行訓(xùn)練時，在VR主控機的顯示器及VR焊接頭盔中都會顯示與正在訓(xùn)練項目相關(guān)的輔助功能，焊接設(shè)備界面為學(xué)員提供如下內(nèi)容：
1）當(dāng)前焊接設(shè)備的設(shè)定參數(shù)：工藝選擇、送絲速度、電流/電壓、極性、保護(hù)氣選擇及流量；
2）焊接動作：整理焊絲、更新焊條、熄滅電弧、清理焊渣。
這些輔助功能顯示，可以讓學(xué)員快速的掌握運弧時的手法，及時的調(diào)整糾正在運弧時手部動作、移動速度、行走角度、干伸長度等重要細(xì)節(jié)，在焊接完成時系統(tǒng)會馬上對整個焊接過程參數(shù)進(jìn)行錯誤標(biāo)記，讓學(xué)員直觀的了解自己的不足，同時這些參數(shù)將會被傳送至學(xué)員數(shù)據(jù)庫中，以便在日后進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)和研究。
（5）iTrue真實的焊接熔池模型技術(shù)
此技術(shù)通過計算機模型生成了生動真實的熔池，焊接操作直觀，可以讓操作者學(xué)習(xí)“看懂熔池”；模擬焊接時的火花、焊渣、打磨（在管子上）以及焊接冷卻的過程，并且可模擬當(dāng)不良焊接手法操作時所形成的缺陷焊縫。
（6）焊接錄像可共享與隨時回放
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，同時優(yōu)秀的焊接錄像還可下載導(dǎo)入模擬機中進(jìn)行實時對比焊接學(xué)習(xí)及訓(xùn)練。
 （7）實時廣播教學(xué)模式
老師能在模擬器上進(jìn)行廣播教學(xué)，實時的焊接畫面會同步到培訓(xùn)教室的每一臺學(xué)員機上，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)員機上，以實時學(xué)習(xí)老師的焊接手法，達(dá)到“手把手”教學(xué)模式。
（8）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)實中人用雙眼來進(jìn)行空間位置的識別一樣，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)驗讓訓(xùn)練真實度極大提高。
3、節(jié)能環(huán)保：
（1）無需消耗焊件焊材。該實訓(xùn)設(shè)備屬綠色節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，訓(xùn)練的過程中無需焊接耗材即能提升操作者焊接水平。
（2）無強電磁污染。
（3）無化學(xué)、光學(xué)污染。
4、豐富的系統(tǒng)課程
模擬系統(tǒng)提供了不同的系統(tǒng)課程功能，分為基礎(chǔ)、初級、中級、高級四個等級進(jìn)行訓(xùn)練和考核，從最初級的運弧手法課程到高級的圓道焊接課程都有著詳細(xì)的焊接項目供學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)。基礎(chǔ)課程包含：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。
課程包含有虛擬以12mm特厚實物焊板進(jìn)行專業(yè)焊接課程學(xué)習(xí)，可進(jìn)行多層多道焊，單面焊雙面成形實操模擬訓(xùn)練。
5、培訓(xùn)效果可評估：
（1）實時可視的操控信息反饋。本產(chǎn)品具有可視標(biāo)記功能，可實時提供訓(xùn)練者實時的焊接操控信息反饋。
（2）虛擬焊縫的實時檢測指導(dǎo)。本產(chǎn)品具有實時檢測指導(dǎo)功能，當(dāng)訓(xùn)練者在焊接的時候，或?qū)赋傻暮缚p進(jìn)行外觀檢查時可以使用教師輔助顯示屏。該功能可以形象地檢查出焊縫的氣孔、咬邊及焊道分布等。
（3）訓(xùn)練者操作技能的實時評估。該產(chǎn)品可以設(shè)置焊接技能標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)訓(xùn)練者操作焊成的每一焊縫進(jìn)行測評，并能根據(jù)虛擬的焊縫評估確定潛在的缺陷范圍和可視標(biāo)識。
6、升級功能：該系統(tǒng)具有升級功能，并且提供終身免費升級服務(wù)。
7、教師端管理系統(tǒng)功能說明
教師端管理系統(tǒng)是焊接模擬器的教師服務(wù)器控制端，能夠監(jiān)控學(xué)員的實訓(xùn)設(shè)備訓(xùn)練的狀態(tài)及數(shù)據(jù)，可遠(yuǎn)程管理多臺實訓(xùn)設(shè)備，管理學(xué)員注冊及登錄，管理學(xué)員訓(xùn)練的數(shù)據(jù)結(jié)果并可隨時抽取查看，進(jìn)行教學(xué)演示，實時訓(xùn)練成本估算等。
（1）功能說明表
教師端管理系統(tǒng)功能表

8、具體功能說明
教師端管理系統(tǒng)有下述功能：
1）監(jiān)控，選擇虛擬焊接設(shè)備，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。等等。
（2）管理員功能
系統(tǒng)可以實現(xiàn)對虛擬焊接實訓(xùn)設(shè)備的管理、教師管理、學(xué)生管理、成績管理、課程設(shè)計、任務(wù)設(shè)計、實訓(xùn)設(shè)計和安排等功能。

七、配置清單

雙工位焊接模擬器硬件配置清單（單臺）