一、焊接培訓(xùn)行業(yè)狀況
焊接是一項(xiàng)對(duì)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%；如：在造船行業(yè)中，MAG約占70%，MMA約占30%；那么，這就需要焊工要有扎實(shí)的操作手法、規(guī)范的動(dòng)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(duì)學(xué)員的培訓(xùn)過程難以準(zhǔn)確掌握；
3、 對(duì)學(xué)員的焊接水平難以評(píng)價(jià)；
4、 培訓(xùn)效果不盡理想；
5、 培訓(xùn)過程環(huán)境污染嚴(yán)重，有害健康；
6、 培訓(xùn)過程安全性差。
7、 培訓(xùn)的過程無詳細(xì)的記錄
二、系統(tǒng)概述
虛擬焊接綜合仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是新一代環(huán)保、節(jié)能、通用型操作技能實(shí)訓(xùn)與評(píng)價(jià)平臺(tái)。本產(chǎn)品采用分布式仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、微機(jī)測(cè)控技術(shù)、聲音仿真技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖像實(shí)時(shí)生成技術(shù)。在不需要真實(shí)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(píng)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(shí)時(shí)生成虛擬焊縫。
系統(tǒng)將仿真操作設(shè)備、實(shí)時(shí)3D技術(shù)及WM-VR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)可以聽到相應(yīng)的焊接音效。
該系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)。需包含幾個(gè)重要子系統(tǒng)：
水平定位系統(tǒng)，數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)，教師管理系統(tǒng)，焊接模擬系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)氣體保護(hù)焊仿真操作培訓(xùn)系統(tǒng)；身份信息登陸系統(tǒng)，操作信息收集系統(tǒng)，仿真操作環(huán)境，真實(shí)焊板結(jié)構(gòu)組合件，真實(shí)焊具（手持電焊、氣保焊、氬弧焊、氣割槍），視頻播放系統(tǒng)，HTCvive焊接體感系統(tǒng)。
三、產(chǎn)品功能特點(diǎn):
焊接實(shí)訓(xùn)學(xué)員端功能：
?。?）理論知識(shí)教學(xué)：根據(jù)焊接教學(xué)大綱以及學(xué)校老師討論結(jié)果搭建理論知識(shí)體系。知識(shí)體系分章節(jié)由淺入深，通過視頻動(dòng)畫、圖文講解結(jié)合配音進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的呈現(xiàn)，需提供不低于30G的職業(yè)教師焊接教學(xué)視頻課件。
?。?）真實(shí)焊具：每個(gè)工位需配備真實(shí)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(jí)訓(xùn)練：模擬訓(xùn)練為分級(jí)訓(xùn)練模式，分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、初級(jí)訓(xùn)練、中級(jí)訓(xùn)練、訓(xùn)練考核四個(gè)等級(jí)。
名稱 | 內(nèi)容 | 電弧焊 | 氣體保護(hù)焊 | 鎢極氬弧焊 | 焊接機(jī)器人 | |
焊接專業(yè) | 焊接工作原理 | √ | √ | √ | √ | |
專項(xiàng)設(shè)備結(jié)構(gòu)認(rèn)知 | √ | √ | √ | √ | ||
焊接工藝 | √ | √ | √ | √ | ||
焊接視頻教學(xué)資源 | √ | √ | √ | √ | ||
基礎(chǔ)訓(xùn)練 | 引弧 | √ | √ | √ | ||
多種焊接動(dòng)作 | √ | √ | √ | |||
工況案例 | 石油管道工況 | √ | √ | |||
工廠工況 | √ | √ | ||||
港口工況 | √ | √ | ||||
船塢工況 | √ | √ | ||||
工程機(jī)械工況 | √ | √ | ||||
焊接質(zhì)量檢測(cè) | √ | √ | √ | |||
焊縫問題實(shí)時(shí)顯示 | ||||||
焊接缺陷顯示 | √ | √ | √ | |||
焊接成績顯示 | √ | √ | √ | |||
（4）基礎(chǔ)訓(xùn)練：引弧、收弧、能夠真實(shí)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(yùn)條、直線往返運(yùn)條、鋸齒形運(yùn)條、月牙形運(yùn)條、正三角形運(yùn)條、斜三角形運(yùn)條、圓形運(yùn)條的各種手法，并能體驗(yàn)操作手法中的各種力量反饋感，電弧、明暗場(chǎng)、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(shí)頭戴式顯示器進(jìn)行虛擬場(chǎng)景展現(xiàn)，分辨率：單眼：不低于1200*1080、刷新率：不高于90fps、動(dòng)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(shí)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(duì)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)效果提升。
（7）訓(xùn)練場(chǎng)景：需提供不低于5種的模擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，如港口工況場(chǎng)景、工程機(jī)械維修焊接、工廠工況、石油管道焊接、船倉焊接等。通過真實(shí)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)圖形標(biāo)注（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(shì)和手法，輔助指導(dǎo)學(xué)員培訓(xùn)過程與應(yīng)用。
提供多種虛擬的焊接環(huán)境，同時(shí)可以根據(jù)客戶需求定制焊接場(chǎng)景
港口工況場(chǎng)景
工程機(jī)械維修
?。?）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(shí)長進(jìn)行自我訓(xùn)練。學(xué)員登錄在線考試系統(tǒng)時(shí)必須在指定時(shí)長內(nèi)，完成教師指定試題，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)考試分?jǐn)?shù)及錯(cuò)題并上傳。
?。?）模擬訓(xùn)練導(dǎo)航界面：對(duì)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(shí)通過視頻形式展示了模擬操作方式。使理論知識(shí)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。
焊接教師端：
具備學(xué)員考核系統(tǒng)、學(xué)員管理系統(tǒng)與教師后臺(tái)管理系統(tǒng)，能任務(wù)共享及實(shí)時(shí)發(fā)送任務(wù)，實(shí)現(xiàn)查看其它教師所設(shè)計(jì)的任務(wù)并能共享。同時(shí)教師可以實(shí)時(shí)制定考核任務(wù)并發(fā)送，學(xué)員端可及時(shí)接受任務(wù)并考核提交。
