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焊接虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)
一、系統(tǒng)特點(diǎn)
1. 虛擬仿真焊接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)學(xué)生端系統(tǒng)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與真實(shí)焊接設(shè)備相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)焊接教學(xué)功能；
2. 系統(tǒng)須具備普通電焊模擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)、氬弧焊模擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)、氣體保護(hù)焊模擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)和教師管理系 統(tǒng)（數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)）；
3. 可滿足學(xué)員在高度仿真的模擬環(huán)境下進(jìn)行焊接技能的訓(xùn)練，可以讓學(xué)員感受到真實(shí)的場(chǎng)景及焊接過(guò)程。并與場(chǎng)景 內(nèi)的虛擬環(huán)境、元素進(jìn)行互動(dòng)操作，讓學(xué)員沉浸到當(dāng)前的焊接任務(wù)中；
4. 管理系統(tǒng)還應(yīng)可以精確地測(cè)量各種操作信息，并提供全套焊接教學(xué)視頻資料及真實(shí)的焊具，幫助學(xué)員從中學(xué)到基 礎(chǔ)知識(shí)、安全規(guī)程、技術(shù)要點(diǎn)等焊接技能。
二、系統(tǒng)功能：
（1）理論知識(shí)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(shí)體系。知識(shí)體系分章節(jié)由淺入深， 通過(guò)視頻動(dòng)畫(huà)、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 20 堂以上的優(yōu)秀教師焊接教學(xué)視頻課件。
（2）真實(shí)焊具：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。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、高級(jí)訓(xùn)練考核四個(gè)等級(jí)。
（3）基礎(chǔ)訓(xùn)練：引弧、收弧、能夠真實(shí)的模擬焊接過(guò)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。
（4）回放展示：記錄并回放學(xué)生操作過(guò)程，重現(xiàn)操作結(jié)果，便于老師對(duì)學(xué)員焊接過(guò)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(wèn)題，有助于自學(xué)提高效率。
（5）訓(xùn)練場(chǎng)景：需提供不低于 6 種的模擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，包含但不限于：中職國(guó)賽車身修復(fù)焊接場(chǎng)景、世賽車身修復(fù)焊接場(chǎng)景、港口工況場(chǎng)景、貨場(chǎng)焊接工況場(chǎng)景、工程機(jī)械焊接、工廠工況焊接等。其中車身修復(fù)焊接場(chǎng)景須包含：完整板件更換作業(yè)流程、對(duì)板件進(jìn)行電阻點(diǎn)焊，測(cè)量，畫(huà)線，焊點(diǎn)鉆除、切割，定位，保護(hù)焊接等操作；可根據(jù)*新國(guó)賽流程及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，逐步完成每個(gè)動(dòng)作以達(dá)到教學(xué)的目的。
（6）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(guò)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)從題庫(kù)中隨機(jī)選題，設(shè)置時(shí)長(zhǎng)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(zhǎng)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。
（7）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(shuō)明，同時(shí)通過(guò)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(guò)程中更加人性化的融合起來(lái)。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。
（8）模擬焊接效果：虛擬焊板上生成的焊疤狀、魚(yú)鱗狀與真實(shí)的焊疤相符。生成的焊跡能夠表現(xiàn)出熔化過(guò)程和冷卻過(guò)程，并伴隨相應(yīng)的光學(xué)效果，同時(shí)手持電焊可實(shí)現(xiàn)軟件硬件焊條縮短同步。
（9）多視角、全方位查看焊接過(guò)程：可選擇不同厚度，不同母材、不同種類焊接接頭，如對(duì)接平焊焊板、對(duì)接橫焊焊板、角接接頭、立焊焊板、仰焊焊板、管管對(duì)接以及管板對(duì)接接頭。
（10）系統(tǒng)界面操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行流暢、無(wú)卡頓。學(xué)員可借助鼠標(biāo)、鍵盤對(duì)理論課件及程序進(jìn)行操作，通過(guò)簡(jiǎn)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)。
（11）沉浸式 3d 視覺(jué)系統(tǒng)：配合 3d 立體視覺(jué)頭盔，訓(xùn)練者可以更加真實(shí)的看到焊接過(guò)程的 3D 場(chǎng)景，以及實(shí)時(shí)的火花飛濺和熔滴效果。同時(shí)系統(tǒng)可以追蹤頭部姿態(tài)控制主視角和主畫(huà)面，讓學(xué)員獲得身臨其境的感受，沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，真正融入訓(xùn)練過(guò)程。
（12）通過(guò)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(yǔ)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(guò)程與應(yīng)用。
（13）系統(tǒng)可根據(jù)學(xué)員使用情況建立學(xué)員段階等級(jí)，根據(jù)學(xué)員使用模擬器成績(jī)進(jìn)行段階劃分，完成的任務(wù)量，熟練度， 考核成績(jī)都可以作為段階劃分的參考指標(biāo)。讓學(xué)員在模擬器操作中更加的專注。
（14）可進(jìn)行自由設(shè)焊接，焊接角度、高度可自由調(diào)整，通過(guò)微調(diào)可以精細(xì)到以度為單位。高度可以根據(jù)需要以厘米 為單位進(jìn)行調(diào)整。
（15）學(xué)員在輸入賬號(hào)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(jí)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(diǎn)擊進(jìn)入做相應(yīng)的訓(xùn)練或考核任務(wù)。進(jìn)入分級(jí)訓(xùn)練模塊后，首先選擇焊接訓(xùn)練類型，點(diǎn)擊進(jìn)入相應(yīng)的 訓(xùn)練子模塊，分級(jí)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。
（16）手工電弧焊仿真系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)真實(shí)焊槍+仿真焊條相結(jié)合的功能（焊條尺寸、長(zhǎng)度需與真實(shí)焊條保持一致），且仿真焊條的燃燒縮短速度與虛擬場(chǎng)景中的焊條縮短速度保持一致，仿真焊條具備復(fù)位按鈕可進(jìn)行位置復(fù)原。
三、真實(shí)焊接焊具訓(xùn)練工位操作臺(tái)
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(zhǎng) 3m×寬 1.3m×高 1.4m，材質(zhì)為混合材質(zhì)，表面拋光處理，平整、光潔。
關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床 實(shí)訓(xùn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)裝置 教學(xué)儀器 教學(xué)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)臺(tái) 考核裝置 電工電子 實(shí)驗(yàn)裝置 數(shù)控技術(shù) 實(shí)訓(xùn)考核 技能實(shí)訓(xùn) 數(shù)控系統(tǒng) 電氣控制 實(shí)訓(xùn)鑒定 自控實(shí)訓(xùn) 數(shù)控軟件 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 數(shù)控實(shí)訓(xùn) 電氣技術(shù) 數(shù)控設(shè)備 數(shù)控銑床 高教設(shè)備 教學(xué)車床 職教設(shè)備 PLC控制 PLC技術(shù) PLC實(shí)驗(yàn) 變頻調(diào)速
1. 虛擬仿真焊接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)學(xué)生端系統(tǒng)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與真實(shí)焊接設(shè)備相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)焊接教學(xué)功能；
2. 系統(tǒng)須具備普通電焊模擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)、氬弧焊模擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)、氣體保護(hù)焊模擬操作訓(xùn)練系統(tǒng)和教師管理系 統(tǒng)（數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)）；
3. 可滿足學(xué)員在高度仿真的模擬環(huán)境下進(jìn)行焊接技能的訓(xùn)練，可以讓學(xué)員感受到真實(shí)的場(chǎng)景及焊接過(guò)程。并與場(chǎng)景 內(nèi)的虛擬環(huán)境、元素進(jìn)行互動(dòng)操作，讓學(xué)員沉浸到當(dāng)前的焊接任務(wù)中；
4. 管理系統(tǒng)還應(yīng)可以精確地測(cè)量各種操作信息，并提供全套焊接教學(xué)視頻資料及真實(shí)的焊具，幫助學(xué)員從中學(xué)到基 礎(chǔ)知識(shí)、安全規(guī)程、技術(shù)要點(diǎn)等焊接技能。
二、系統(tǒng)功能：
（1）理論知識(shí)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(shí)體系。知識(shí)體系分章節(jié)由淺入深， 通過(guò)視頻動(dòng)畫(huà)、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 20 堂以上的優(yōu)秀教師焊接教學(xué)視頻課件。
（2）真實(shí)焊具：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。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、高級(jí)訓(xùn)練考核四個(gè)等級(jí)。
（3）基礎(chǔ)訓(xùn)練：引弧、收弧、能夠真實(shí)的模擬焊接過(guò)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。
（4）回放展示：記錄并回放學(xué)生操作過(guò)程，重現(xiàn)操作結(jié)果，便于老師對(duì)學(xué)員焊接過(guò)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(wèn)題，有助于自學(xué)提高效率。
（5）訓(xùn)練場(chǎng)景：需提供不低于 6 種的模擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，包含但不限于：中職國(guó)賽車身修復(fù)焊接場(chǎng)景、世賽車身修復(fù)焊接場(chǎng)景、港口工況場(chǎng)景、貨場(chǎng)焊接工況場(chǎng)景、工程機(jī)械焊接、工廠工況焊接等。其中車身修復(fù)焊接場(chǎng)景須包含：完整板件更換作業(yè)流程、對(duì)板件進(jìn)行電阻點(diǎn)焊，測(cè)量，畫(huà)線，焊點(diǎn)鉆除、切割，定位，保護(hù)焊接等操作；可根據(jù)*新國(guó)賽流程及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，逐步完成每個(gè)動(dòng)作以達(dá)到教學(xué)的目的。
（6）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(guò)設(shè)置相應(yīng)參數(shù)從題庫(kù)中隨機(jī)選題，設(shè)置時(shí)長(zhǎng)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(zhǎng)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。
（7）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(shuō)明，同時(shí)通過(guò)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(guò)程中更加人性化的融合起來(lái)。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。
（8）模擬焊接效果：虛擬焊板上生成的焊疤狀、魚(yú)鱗狀與真實(shí)的焊疤相符。生成的焊跡能夠表現(xiàn)出熔化過(guò)程和冷卻過(guò)程，并伴隨相應(yīng)的光學(xué)效果，同時(shí)手持電焊可實(shí)現(xiàn)軟件硬件焊條縮短同步。
（9）多視角、全方位查看焊接過(guò)程：可選擇不同厚度，不同母材、不同種類焊接接頭，如對(duì)接平焊焊板、對(duì)接橫焊焊板、角接接頭、立焊焊板、仰焊焊板、管管對(duì)接以及管板對(duì)接接頭。
（10）系統(tǒng)界面操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行流暢、無(wú)卡頓。學(xué)員可借助鼠標(biāo)、鍵盤對(duì)理論課件及程序進(jìn)行操作，通過(guò)簡(jiǎn)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)。
（11）沉浸式 3d 視覺(jué)系統(tǒng)：配合 3d 立體視覺(jué)頭盔，訓(xùn)練者可以更加真實(shí)的看到焊接過(guò)程的 3D 場(chǎng)景，以及實(shí)時(shí)的火花飛濺和熔滴效果。同時(shí)系統(tǒng)可以追蹤頭部姿態(tài)控制主視角和主畫(huà)面，讓學(xué)員獲得身臨其境的感受，沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，真正融入訓(xùn)練過(guò)程。
（12）通過(guò)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(yǔ)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(guò)程與應(yīng)用。
（13）系統(tǒng)可根據(jù)學(xué)員使用情況建立學(xué)員段階等級(jí)，根據(jù)學(xué)員使用模擬器成績(jī)進(jìn)行段階劃分，完成的任務(wù)量，熟練度， 考核成績(jī)都可以作為段階劃分的參考指標(biāo)。讓學(xué)員在模擬器操作中更加的專注。
（14）可進(jìn)行自由設(shè)焊接，焊接角度、高度可自由調(diào)整，通過(guò)微調(diào)可以精細(xì)到以度為單位。高度可以根據(jù)需要以厘米 為單位進(jìn)行調(diào)整。
（15）學(xué)員在輸入賬號(hào)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(jí)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(diǎn)擊進(jìn)入做相應(yīng)的訓(xùn)練或考核任務(wù)。進(jìn)入分級(jí)訓(xùn)練模塊后，首先選擇焊接訓(xùn)練類型，點(diǎn)擊進(jìn)入相應(yīng)的 訓(xùn)練子模塊，分級(jí)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。
（16）手工電弧焊仿真系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)真實(shí)焊槍+仿真焊條相結(jié)合的功能（焊條尺寸、長(zhǎng)度需與真實(shí)焊條保持一致），且仿真焊條的燃燒縮短速度與虛擬場(chǎng)景中的焊條縮短速度保持一致，仿真焊條具備復(fù)位按鈕可進(jìn)行位置復(fù)原。
三、真實(shí)焊接焊具訓(xùn)練工位操作臺(tái)
1、原裝電焊鉗 2、氣保焊槍 3、氬弧焊槍 4、焊具組合件