焊接虚拟仿真培训系统
生产仿真培训系统方案
仿真培训系统建设方案目录1.仿真®平台 (3)1.1平台概述 (3)1.2平台优势 (4)1.3仿真®系统 (4)1.3.1仿真模型设计器 (5)1.3.2场景创建模块 (12)1.3.3故障创建模块 (13)1.3.4教师站模块 (14)1.3.5操作员站模块 (15)1.3.6练习与考评模块 (18)1.3.7现场操作站 (18)1.3.8仿真DCS软件 (19)1.4仿真系统的主要功能 (21)2云仿真平台 (24)2.1系统设计方案 (24)2.1.1综述 (24)2.1.2系统目标 (25)2.1.3系统体系架构 (25)2.1.4系统部署方式 (26)➢ 概述 (26)➢ 网络部署方式 (27)➢ 网络部署优势 (28)➢ 硬件配置参考 (28)2.1.5软件授权 (30)2.2云仿真平台功能说明 (30)3沉浸式3D仿真培训系统（ITS） (36)3.1功能概述 (36)3.2 3D系统优势 (37)3.3 3D系统功能 (38)3.4沉浸式3D仿真虚拟场景运行平台 (39)4项目管理与实施 (52)4.1项目管理 (52)4.2工程实施 (52)5项目培训 (54)5.1技术培训 (54)5.2系统操作培训 (55)5.3系统维护培训 (55)1.仿真®平台1.1平台概述仿真®软件用于动态模拟工艺装置特性。
系统框架主要包括：仿真模型设计器（搭建工序参数控制模型）、场景创建模块、工程师站模块、操作员站模块、仿真DCS系统（搭建工序逻辑控制模型）。
仿真®软件核心是基于B/S架构的EzSim模拟架构和全流程建模仿真平台软件。
提供直观、友好且功能强大的图形用户界面，它以开放的模型数据作为主要理念，提供灵活、稳定、开放和可升级的结构。
强大的组份数据库、热力学模块、设备模型库，为操作员培训系统提供精确而可靠的动态模拟。
模拟器是基于严格机理的组件模型，并对其动态精度进行了实时优化。
虚拟仿真实训室配置清单及技术参数
虚拟仿真实训室配置清单及技术参数虚拟仿真系统要求一、技术指标1.输入电源：AC 220V±10% 50HZ2.输入功率：W3 kw3．工作环境：1）温度：-10℃―+40℃2）相对湿度：W90% （+20℃）3）海拔高度：W4000m4）空气清洁，无腐蚀性及爆炸性气体，无导电及能破坏绝缘的尘埃4.设备重量：单台设备约250kg5.整体设备外形尺寸（长宽高）：1900mmX1200mmX2000mm （±5%）6．本质安全：具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国家标准。
采用高绝缘的安全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。
二、教学资源针对考核标准与实训功能，要求配备详尽的多媒体课件（PPT格式）、实训指导书、电气图纸、机械图纸、程序、仿真源文件、案例视频等教学资源，至少包含标准课程及初级、中级、课程资源包。
课程内容至少包括以下部分：三、模块要求投标文件内须提供各个模块的实物图。
1、装调实训台用于安装装调机器人模块，并在实训台上进行装调机器人实训，实训台内装有工具存放抽屉可存放装调所需工具。
1.实验台尺寸（mm）： 590X1200X900mm （±5%）2.主电源：单相 AC220V2、装调机器人模块机器人拆装实训台主体应由工业铝型材框架和工业冷轧钢板构成，桌面能放置装调机器人和装调工具，应配置旋转装置，能够对机器人本体进行360度的装调操作。
桌体下部要求安装工业机器人电控柜内部元器件挂板，可进行机器人控制柜的安装与接线。
机器人控制柜背面抽屉内应装有工业机器人外部控制元器件和专门存放工具的挂板。
参数要求如下：轴数：6；有效载荷三3Kg；重复定位精度：±0.02mm；安装方式：任意角度；本体重量W30Kg；最大臂展三590mm；能耗：1KW；本体防护等级：IP40；电柜防护等级：IP20 3、标准实训台实训台承重主体应为铝型材构成，侧封板为工业冷轧钢板；实训台能够为机器人、示教器、功能模块的安装提供标准的安装接口。
弧焊机器人虚拟示教编程系统
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系 统 主 要 由 客 户 机 主 控 计 算 机 (服 务 器 ) 机 器
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机 器 人 虚 拟 示 教 编 程 的基 本 思 想 是 利 用 计 算 机 图
形仿真技术 构造虚拟机器 人 及 其工 作环 境 在虚
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人 控 制 柜 X R C 六 自 由度 机 器 人 U P 2 0 和 变 位 机
ROBOGUIDE仿真软件在机器人焊接实训教学中的应用研究
ROBOGUIDE仿真软件在机器人焊接实训教学中的应用探究摘要：随着机器人技术的进步，机器人焊接在现代制造业中的应用越来越广泛。
然而，由于实际操作中的安全性和成本限制，同砚们在焊接实训中往往面临一定的难度。
ROBOGUIDE 仿真软件作为一款功能强大的虚拟仿真工具，在机器人焊接实训教学中起到了重要作用。
本文通过探讨ROBOGUIDE仿真软件在机器人焊接实训教学中的详尽应用，并结合实际案例，分析其对同砚们的技能提升以及教学效果的影响。
关键词：机器人焊接；ROBOGUIDE仿真软件；实训教学；教学效果一、引言机器人技术在制造业中的应用逐渐普及，其中机器人焊接作为一项重要的应用技术在汽车制造、航空航天等行业中发挥着重要作用。
然而，由于实际操作中的高风险和昂贵成本，同砚们的焊接实训教学往往面临着一定的挑战。
ROBOGUIDE仿真软件作为一款专业的虚拟仿真工具，被广泛应用于机器人教学和研发领域，为同砚们提供了一种安全、经济、高效的实训教学方式。
二、ROBOGUIDE仿真软件的功能与特点ROBOGUIDE仿真软件是一款由日本创造家公司开发的用于机器人虚拟仿真的软件。
它具有以下功能和特点：1. 虚拟仿真环境：ROBOGUIDE能够提供一个虚拟仿真环境，模拟真实的焊接操作场景。
同砚们可以在虚拟环境中进行实时操作和训练，缩减实际操作中的风险和成本。
2. 进修功能：ROBOGUIDE具有一系列的进修功能，可以援助同砚们快速精通焊接技巧和操作流程。
通过仿真试验和模拟操作，同砚们可以在不息练习中提高自己的技能。
3. 反馈和评估：ROBOGUIDE能够对同砚们的操作进行实时反馈和评估。
同砚们可以通过软件的分析和评分系统了解自己在焊接操作中的问题和不足之处，从而进行改进和提高。
三、ROBOGUIDE在机器人焊接实训教学中的应用1. 实施焊接操作前的预演使用ROBOGUIDE可以在实际操作前进行焊接操作的预演。
同砚们可以通过软件模拟真实的焊接操作过程，熟识焊接设备的使用和操作流程。
虚拟焊接培训系统开发研究与发展
设、 造船 、 制造业 等行业 中。传统 的焊接培训模式 ， 不
仅 消耗 大量 的焊条 和工 件 ， 训 成 本 高 ， 培 而且 会 因焊 接 作 业 时有 毒有 害 气 体 、 接 烟 尘 、 尘 、 光 、 外 线 、 焊 粉 强 紫
俘 搭 焊接模拟培训 Ｉ
虚 拟 焊 接 培 训 系 统 开 发 研 究 与 发 展
西安 交通 大 学金 属 材料 强度 国家重 点 实验 室（ １０ ９ ７０４ ）
摘要
杨
珍
牛
靖
张 建勋
虚拟焊接培训系统 的技术核 心是 采用 虚拟现实技术 、 计算机图形学 、 数据采集 与处理相 结合 的方 法 ， 将
角进行 判 断 ， 由 电弧 声 模 拟 与 报 警 系 统 实 时 反 馈 。 并
文 献 ［ ］ 虚拟 焊接 仿真 系统 进 行 了详 细 介 绍 ， ３对 将 虚 拟仿 真 系统 分为 ３类 ： 合 现 实 式 、 混 光学 电磁 跟 踪 式
和 机械 跟踪 式 。文 中从 焊枪 空 间位 置 检测 角 度 对 国 内
系统是 一种 低 耗 、 时 、 效 的 焊工 培 训 系 统 。它 采 用 省 高
了改进方 法 。２０ Ｊ ０９年 ， 班 牙 加 迪 斯 大 学 在 一 篇 论 西
文 中阐述 了对 虚拟 焊接 培训 系统 的认 识 。 国 内最早 是 哈 尔 滨 工 业 大 学 在 １８ ９ ７年 开 始 虚 拟
辐射以及电磁 污染 等有 害物 质的产生 ， 对焊工 的身体 造 成一 定 的危 害 。
基于数值模拟的焊接虚拟仿真实验教学软件设计与实现
基于数值模拟的焊接虚拟仿真实验教学软件设计与实现近年来，虚拟仿真技术在教学领域得到了广泛应用。
基于数值模拟的焊接虚拟仿真实验教学软件能够以直观形象的方式展示焊接过程，并进行实时的数值模拟，有助于学生理解焊接原理和技巧，提高实践操作能力。
本文将介绍基于数值模拟的焊接虚拟仿真实验教学软件的设计与实现方法。
首先，我们需要对焊接过程进行数值模拟。
焊接过程包括熔化、液池形成、焊缝形成和固化等过程，涉及到多种物理场如热传导、流体流动和相变等。
因此，我们需要基于有限元方法建立焊接过程的数值模型，并利用数值方法求解模型，得到焊接过程的数值模拟结果。
在数值模拟部分，首先需要建立焊接过程的几何模型。
通常，焊接过程可以简化为一个三维几何模型，包括焊头、焊接材料和焊接工件。
焊头可以根据实际情况进行建模，其形状和温度分布是影响焊接过程的重要因素。
焊接材料和焊接工件的几何形状对焊接过程也有一定影响，需要进行准确建模。
建立几何模型后，需要确定焊接材料的材料特性和焊接工艺参数。
焊接材料的热导率、热膨胀系数和熔点等是数值模拟中必须考虑的物理特性。
焊接工艺参数包括焊接速度、焊接电流和焊接电弧长度等，对焊接过程的运行状态有直接影响。
接下来，需要对焊接过程的物理场进行数值求解。
焊接过程中涉及到的物理场包括热传导、流体流动和相变等。
对于热传导问题，可以利用热方程进行求解，考虑热源、材料特性和边界条件等。
对于流体流动问题，可以利用流体动力学方程进行求解，考虑焊接材料的熔化和液相流动等。
对于相变问题，可以利用相变方程进行求解，考虑焊接材料的熔化和凝固等。
在数值模拟结果的可视化方面，可以采用计算机图形学的方法将焊接过程的数值结果可视化为三维图像。
通过调整视角和焊接速度等参数，可以观察焊接过程中液池形成、焊缝形成和固化等重要过程。
同时，可以对焊接过程的数值结果进行分析，比如温度分布、熔池形状和焊缝质量等。
除了数值模拟部分，焊接虚拟仿真实验教学软件还需要提供交互式的实验界面和相关功能。
如何进行焊接仿真
如何进行焊接仿真
前提条件：
1．已经将产品数据和焊点数据导入项目对应节点下
2．已经根据工艺路线创建了双子结构树
3．已经将产品关联到双子结构树对应的节点上
具体操作步骤
1．进行焊点和工件的关联（在Process Designer内完成）A．加载双子结构树；显示对应的产品
B．加载焊点
C．自动关联焊点和产品
2．进行焊点和工艺的关联（在Process Designer内完成，可选步骤）
A．选择需要关联的Operation Tree节点B．自动进行焊点和工位的关联
3．创建一个焊接仿真Study；添加对应的仿真对象；从Process Designer启动Process
Simulate；
4．进行焊点投影
A．选择要投影的焊点
B．进行焊点投影
选择是
5．进行焊枪自动选型
A．选择你要进行焊枪选型的焊点
B．进行焊枪选项
选择好焊枪后点击“Insert to Study”
6．创建焊接操作
Name---填写焊接操作的名称
Robot---人工焊接时不填写
Gun------选择所需要的焊枪
Scope----选择焊接操作在Operation Tree存放的节点位置Weld list—需要仿真的焊点清单。
TK200系列大型电工电子虚拟实训室软件包
……………………………………………………………精品资料推荐…………………………………………………TK200系列维修电工虚拟实训室一、简介维修电工虚拟实训室，是针对维修电工职业（工种）的技能训练所研制的大型系列化仿真实训系统，分网络版与单机版，其中，网络版用于学生仿真实训；单机版主要供教师演示性教学以及实训教师备课使用。
该系统主要用于维修电工、电工等职业（工种）的培训与鉴定，也可用于家用电器维修工、无线电装接工、仪表调试工、电梯维修工等众多与电工电子自动化相关的职业（工种）的技能培训与考核鉴定，同时也可直接用于机电、电气、电子技术、电子电器、自动化、仪器仪表等众多专业的大中专学生的实验、技能实训教学使用，是上述各专业仿真实训室的主体与核心软件。
本系统全面贯彻“以能力为本位，以就业为导向，以提高技能水平为核心”的指导思想，以国家职业标准为指导，以国家教育与培训部门所颁布的教学大纲、鉴定题库为依据，以职业技能各知识点技能点的仿真训练为重点，以前瞻性与适用性相结合、培训与鉴定相结合、仿真软件与硬件相结合的方针，结合当前生产实际，历经多年的反复研究、设计而研制成功的。
本系统围绕技能点进行教学设计，精心安排了例如目的、电路、原理、布局、连线、仿真、排故等多种训练模块，做到了认识与实践相结合，实验与实训相结合、操作与指导相结合、实践与考核相结合的方针，并结合学习者的年龄特征而设计，具有职业性、实践性、情景性、过程性、趣味性强的特点，是国内目前功能最全、最接近实际训练、制作技术最新的大型网络化仿真实训系统。
深受大专院校、职业技术学校的欢迎。
本系统采用模块化设计，不仅可作为维修电工与电工职业完整的大型虚拟实训室使用，也可按专业需求组合几个模块使用，甚至按单个课程使用。
例如，组合成电工基本技能虚拟实训室、电力拖动虚拟实训室、电子技术虚拟实训室、电工电子器材虚拟实训室以及维修电工虚拟实训室等。
本系统由大连通科应用技术有限公司研制，已通过国家软件著作权申请，可作为电工、维修电工职业技能培训、鉴定，也可为众多电工、电子专业仿真实训室大型系列化主体软件使用。
铜冶炼（转炉）生产虚拟仿真实训系统 用户手册说明书
文档密级：普通文档状态：[ ] 草案[√]正式发布[ ]正在修订变更履历山东星科智能科技股份有限公司第2页，共36页目录1. 前言 (4)1.1 文档说明 (5)1.2 文档读者 (5)1.3 术语定义 (5)2. 系统概述 (5)3. 软件概述 (5)4. 系统安装与卸载 (5)4.1 系统要求 (5)4.2 系统安装与卸载 (6)4.2.1 安装过程 (6)4.2.2 系统卸载 (9)5. 系统操作 (10)5.1 电仪操作 (10)5.1.1 说明 (11)5.1.2 系统检查操作 (11)5.1.3 打开风阀操作 (12)5.1.4 调整风氧量操作 (12)5.2 溶剂系统 (14)5.2.1 说明 (16)5.2.2 加入溶剂操作 (16)5.2.3 停止加入溶剂操作 (16)5.2.4 加入锢铍或冷铜操作 (16)5.2.5 停止加入锢铍或冷铜操作 (16)5.2.6 加速 (16)5.2.7 常速 (16)5.3 本体监控 (17)5.3.1 挡门 (17)5.3.2 集烟阀 (18)5.3.3 钟罩 (18)5.3.4 说明 (18)5.4 现场操作 (18)5.3.5 设置添加的冰铜量操作 (19)5.3.6 确定加入冰铜操作 (20)5.3.7 炉前观察操作 (20)5.3.8 转炉前转操作 (20)5.3.9 转炉停止操作 (21)5.3.10 转炉后转操作 (22)5.5 查看计划 (22)5.6 历史曲线 (23)5.7 炉子状态 (24)5.8 提交 (24)1. 前言1.1 文档说明本文档将向您介绍“铜冶炼（转炉）生产虚拟仿真实训系统”用户如何对该系统进行操作使用。
在使用该系统的过程中如果您遇到任何疑问，请在本手册中查找相关的操作说明。
如果在说明中无法获得问题的解决，请及时与我们联系。
地址：山东省济南市高新区新泺大街786号物联网基地4楼电话：*************网址：我们期待您在使用过程中给予我们更多的宝贵意见和建议!1.2 文档读者本手册适用于学习铜冶炼专业的学生和就职于铜冶炼转炉现场的员工，阅读本手册前要有对铜冶炼专业的相关基础知识。
焊接操作仿真训练模拟
焊接操作仿真训练模拟器采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。
在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。
将仿真操作设备、实时3D技术及渲染引擎相结合，演练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。
在焊接演练的过程中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时听到相应的焊接音效。
实现教师端各项功能，分别是：监控、课程设计、任务设计、学生管理、成绩管理、任务共享和系统设置。
教师机用于制定任务，供学生练习和考试，在考试完成后可以查看测试成绩，并对学生进行管理。
1、教师软件功能（1）监控选择虚拟焊接设备，向其发送训练或测试任务。
每台设备应可以同时接受不同类型的课程，或进入不同的模式。
（2）课程设计可以对课程内容进行设置，应包括：课程名称、任务等，并可方便的添加和删除。
应可以查看课程信息：选择一个节点，显示出该节点的详细信息。
（3）任务设计应可以对任务内容进行设置，须包括：任务名称、目的、焊机类型、接口类型、焊接位置、坡口类型和母材厚度等。
应可查看该教师设计的任务：选择一个节点显示出该节点的详细信息。
（4）学生管理应可以新建年级、新建专业、新建班级等。
（5）成绩管理须可以查看自己所管理班级的课程成绩单、学生测试成绩单、任务详细成绩单。
须能以文字报告、焊接参数曲线显示训练结果。
（6）任务共享须实现查看其它教师所设计的任务并能共享。
选择要查看的教师，任务列表中须显示出所有的任务，单击某一任务应可以查看任务详细信息。
（7）系统设置须可将学员列表中的自由设备添加到自己的教学组。
可以修改登录密码、设置公差等级的具体参数。
2、管理员功能须可向虚拟焊接设备发送任务；能查看课程信息、任务信息、学生信息和成绩；对教师进行管理；分配虚拟焊接设备设备。
管理员分为七个部分：设备监控、课程设计、任务设计、教师管理、学生管理、成绩管理和系统设置。
虚拟焊接技术在焊接本科专业教学中的应用
虚拟焊接技术在焊接本科专业教学中的应用发布时间：2021-08-13T16:19:49.770Z 来源：《教学与研究》2021年8月上作者：金成[导读] 针对当前焊接专业本科实践教学中的存在的问题，提出将虚拟焊接技术引用教学体系中，建立包括视频展示模块、增强现实虚拟焊接模块以及焊接数值仿真模块的虚拟焊接技术教学平台，探索传统焊接教学理念的数字化改革，实现新工科背景下合格焊接专业人才的培养目标。
大连交通大学金成辽宁大连 116028摘要：针对当前焊接专业本科实践教学中的存在的问题，提出将虚拟焊接技术引用教学体系中，建立包括视频展示模块、增强现实虚拟焊接模块以及焊接数值仿真模块的虚拟焊接技术教学平台，探索传统焊接教学理念的数字化改革，实现新工科背景下合格焊接专业人才的培养目标。
关键词：焊接，本科教学，虚拟焊接，虚拟现实，数值模拟1. 前言焊接技术与工程专业是一门集材料学，力学，机械学，电工电子学，自动控制技术，计算机技术等的综合交叉性学科，专业课内容繁杂、涉及面广，焊接专业课往往是理论性与实践性都很强的课程，既要求培养学生具有扎实的焊接理论基础知识，又要通晓焊接实践操作，教学难度较大。
目前，焊接专业课程实践教学中主要存在以下几个问题[1]：(1)重理论而轻实践。
由于受到教育经费及设备条件限制，学生只有较少的实验课时，理论教学和工程实际脱节，对所学知识、方法、手段缺乏感性认识，使学生感到枯燥乏味，降低学习兴趣；(2)实验教学设备缺乏，设备更新及维护成本高；(3)焊接实操实验对于安全性要求较高，教学教程中存在一定的危险性。
开展焊接专业理论课的研究型教学改革，是一项非常庞杂的工作。
近年来，随着计算机技术的不断发展，将虚拟焊接技术引入专业理论教学课堂，从学生的认知过程出发，引导学生从理论学习到感性认识、仿真验证，再到实践验证，逐步认识和掌握焊接专业理论知识与技能，培养学生自主的设计能力与创新能力，是开展焊接本科专业教学的有效手段之一。
基于焊接机器人虚拟仿真平台的教学资源展示系统
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201Байду номын сангаас窑04
分 袁它 是 以 产 品 为 研 究 对 象 袁在 三 维 数 字 化 环 境 中 对 焊 接 的 产 品 尧资 源 和 工 艺 进 行 仿 真 和 优 化 [2]遥 在 焊 接 机 器 人 虚 拟 仿 真 平 台 中 袁可 以 模 拟 各 种 焊 接 工 艺 尧焊 接 参 数 在 不 同 焊 接 工 件 中 的 应 用 遥为 了 更 好 地 将 这 些 虚 拟 的 教 学 资 源 展 示 给 学 生 袁基 于 焊 接 机 器 人 虚 拟仿真平台我们开发了一款教学资源展示系统遥 1 教学资源展示系统概述 1.1 教学资源展示系统的工作过程
教 学 资 源 展 示 系 统 结 构 框 图 如 图 1所 示 袁 主 要 包 含 4 个 单 元 院调 整 单 元 尧控 制 单 元 尧存 储 单 元 和 显
JIAOXUEYANJIU 教学研究
示 单 元 遥其 中 调 整 单 元 主 要 包 括 焊 接 条 件 模 块 尧焊 接 工艺模块和其他参数模块遥
教学资源展示系统既能将内部存储的庞大焊接 场景和焊接条件组合的虚拟焊接资源通过学生动手 的 过 程 展 示 给 学 生 袁还 能 引 导 学 生 正 确 的 理 解 老 师 在 课 堂 中 讲 的 关 于 焊 接 的 理 论 知 识 袁完 成 理 实 一 体 化的教学遥 1.2 教学资源展示系统的结构组成
关键词院虚拟现实技术曰焊接机器人曰虚拟仿真平台曰教 学资源展示系统
0 引言 近 年 来 袁由 于 信 息 技 术 的 快 速 发 展 与 国 家 教
育 部 门 的 大 力 提 倡 袁虚 拟 仿 真 实 训 在 高 职 教 育 中 开 始 得 到 广 泛 的 应 用 袁成 为 实 训 教 学 重 要 的 组 成 部 分 和 提 高 教 学 质 量 的 重 要 手 段 遥虚 拟 仿 真 技 术 是 将 多 媒 体 技 术 尧虚 拟 现 实 技 术 与 网 络 通 信 技 术 等 信 息 技 术 进 行 集 成 袁构 建 一 个 与 现 实 世 界 的 物 体 和 环 境 相 同 或 相 似 的 虚 拟 教 学 环 境 袁并 通 过 虚 拟 环 境 集 成 与 控 制 为 数 众 多 的 实 体 袁构 成 一 个 虚 拟 仿 真 教 学 系 统 遥虚 拟 仿 真 教 学 技 术 以 提 高 学 生 的 技 能 水 平 为 核 心 袁具 有 感 知 性 尧交 互 性 尧构 想 性 等 特 点 遥这 些 特 点 有 益 于 教 师 的 实 训 教 学 和 学 生 专 业 核 心 技 能 的 训 练 袁为 解 决 职 业 教 育 面 临 的 实 训 难 尧实 习 难 和 就 业 难 等 问 题 开 辟 了 一 条 新 思 路 遥 目 前 袁高 职 院 校 很 多 专 业 袁如 数 控 技 术 尧焊 接 技 术 尧 机 电 技 术 尧食 品 加 工 尧服 装 设 计 等 专 业 都 引 入 了 虚 拟 仿 真 实 训 教 学 方 式 [1]遥
基于虚拟现实的焊接培训与仿真系统开发
基于虚拟现实的焊接培训与仿真系统开发虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术近年来迅速发展，已经在各个领域展现出巨大的潜力。
其中，基于虚拟现实的培训与仿真系统在职业教育中的应用备受关注。
本文将探讨基于虚拟现实的焊接培训与仿真系统的开发，以及其在提高焊接技能和安全性方面的潜力。
1. 虚拟现实技术在焊接培训中的应用虚拟现实技术通过模拟真实环境，使用户能够身临其境地体验各种场景。
在焊接培训中，虚拟现实技术可以提供一个安全、无风险的环境，让学员能够在虚拟现实中进行实际焊接操作。
通过戴上VR头盔和手套，学员可以感受到焊接过程中的真实触感，并且能够实时获得反馈信息，帮助他们改进技术。
2. 虚拟现实焊接培训系统的开发虚拟现实焊接培训系统的开发需要结合焊接技术和虚拟现实技术。
首先，需要建立一个真实的焊接环境模型，包括焊接工具、材料和焊接场景等。
然后，通过3D建模技术将这些模型转化为虚拟现实中的物体。
接下来，需要编写焊接操作的算法，使得学员可以在虚拟现实中进行焊接操作，并能够获得实时的反馈信息。
最后，将这些模型和算法整合到一个虚拟现实平台中，形成一个完整的虚拟现实焊接培训系统。
3. 虚拟现实焊接培训系统的优势相比传统的焊接培训方式，基于虚拟现实的焊接培训系统具有以下几个优势：首先，虚拟现实焊接培训系统可以提供一个无风险的环境，学员可以在虚拟现实中进行实际焊接操作，而不必担心安全问题。
其次，虚拟现实焊接培训系统可以提供实时反馈信息，帮助学员改进焊接技术。
学员可以通过虚拟现实头盔和手套感受到焊接过程中的真实触感，并且系统可以根据学员的操作情况给出实时的评估和建议。
再次，虚拟现实焊接培训系统可以提供多样化的焊接场景和情境，帮助学员应对各种复杂的焊接情况。
学员可以在虚拟现实中进行各种不同类型的焊接操作，从而提高他们的技能水平和应变能力。
最后，虚拟现实焊接培训系统可以提高培训的效率和成本效益。
传统的焊接培训需要耗费大量的时间和资源，而虚拟现实焊接培训系统可以在短时间内完成培训，并且减少了物料和设备的使用成本。
什么是虚拟仿真实训系统
什么是虚拟仿真实训系统
虚拟仿真实训系统较之传统教育方式有哪些优势接受职业教育者又将如何受益今天华锐视点就来为大家做一下解读。
什么是虚拟仿真实训系统
虚拟仿真实训系统就是针对特定学科的真实课件内容进行3D数字内容的模拟开发，并借助3D虚拟环境或3D立体显示设备模拟该学科的训练环境、条件和流程，使教师和学生能够获得和真实世界中一样或者相近的实训体验，达到替代或者部分替代实训效果的作用。
虚拟仿真实训系统在职业教育领域的优势是什么
1.创造实训环境依托虚拟仿真、人机交互技术建立起来的虚拟仿真实训系统，可以逼真的模拟操作的流程，如搭设脚手架、护理过程、机械维修、起重机操作；逼真的模拟对工具设备使用，如对工具摆放环境的模拟、工具外形的模拟、对工具操作方式的模拟、以及对工具操作效果的模拟。
高度逼真的训练环境，使得学生能够获得生动直观的感性认识，增进对抽象的原理的理解。
2.节省时间和成本比起传统的实物实景教学以及单纯的实物培训，虚拟仿真实训系统能够大大缩短建立实物和获取实训环境的时间，而且一套虚拟实训系统可以多人同时、单人多次使用，实现在更短的时间和成本内培养更高素质人才的目标。
3.增加安全可靠性虚拟实训系统使得培训过程中的失误，不再带来人身伤害和环境危害，也不会浪费任何财力、物力，使用者可以通过虚拟培训熟练掌握知识原理和操作流程，日后上岗将应对自如。
4 .考评结合提升教学效果虚拟实训系统能够进行知识点、操作要点及工作流程的仿真实训考核，比如：设备及零部件的拆解、检查、调整与安装，以及测试设备的运转情况等。
SYSWELD焊接仿真入门教程
输入工作名 及注释
打 开 Welding Wizard 焊接向导
QQ2361566926
加载材料库
材料库 点击加载
加载函数库
建立节点 Nodes
Node 菜单 by XYZ locate 建立节点坐标
生成面 surface
Surface 菜单 Blend(Spline)生成面
生成 2D mesh
2D 菜单 Auto mesh Surfaces 生成 2D 网格
拉伸 3D mesh
3D 菜单 Sweep(Drag)拉伸生成 3D 网格
到目前完成了焊接模拟的前处理过程，即焊接过程的所有要素都被转化成了 可以在求解过程中能够被识别的网络，现在需要将 visual-mesh 建立的模型保存 为 Sysweld 所识别的格式，ASC 文件。命名格式为**_DATA**.ASC，其中 DATA 前面是下横杠，DATA 后面是数字，下横杠前面是自己的名称，所建模型如下图。
15
(4) 最小网格尺寸
1
(5) 最大网格尺寸
3
输入后点击Save，进行保存，生成三维网格如下图。
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3.2 加载材料数据库及函数数据库 Material DB是材料数据库的意思，这里面存储了材料的热物性参数、热力学
数据、相变参数等等。
1 材料数据 库
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3 默认安装 路径下的材 料库文件 welding.mat
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焊接模拟器功能简介
KM-C-360焊接模拟器功能简介KM-C-360焊接模拟器是武汉科码软件有限公司自主研发的虚拟仿真焊接训练产品。
该产品能让学员在高度仿真的模拟环境下进行焊接技能的高效训练，让训练者能够感受到真实的焊接过程。
该产品可以有效地和周围真实的环境进行互动，让训练者处于高度逼真的环境中，有效促进操作者完全投入到当前的任务中。
焊接训练模拟技术适用于新一代焊接人员的培训和焊接就业教育，在一般的培训教室即可进行培训工作。
对于有经验的训练者，本产品系统提供高训练平台，通过视觉、听觉和触觉来操作完成一个好的焊缝；并且，本产品可以精确地测量到操作信息，训练者可以从中学到要点并能简便有效地将这些焊接技能转化到实际的焊接工作中。
KM-C-360焊接模拟器与传统的焊接训练相比，具有以下优点：一、适用性广：1、多种焊接工艺。
本实训设备可以模拟训练多种焊接工艺，包括：1）焊条电弧焊模拟训练系统焊条电弧焊模拟训练系统可模拟焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程的模拟系统。
本系统可进行酸性焊条J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）、碱性焊条J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）的多种训练，并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训练。
训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到焊条电弧焊训练效果。
2）CO2气体保护焊模拟训练系统CO2气体保护焊模拟训练系统可模拟以二氧化碳气体作为电弧介质，保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的一种熔焊模拟系统。
本系统可选用药芯焊丝YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707；自保护焊丝：直径Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6。
并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训。
训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到CO2气体保护焊训练效果。
焊接仿真技术
关于SYSWELD的相关培训报告汇报人: 张建锋谭明明通过为期5天的SYSWELD软件学习操作，对SYSWELD软件的相关功能作用、操作过程、使用用户情况等有了粗略了解。
现将情况汇报如下：一、对SYSWELD软件的了解SYSWELD是ESI集团开发的一款专门用于进行焊接和热处理模拟分析的软件。
它能真实模拟产品在测试中的性能，精细协调制造过程与预期的产品性能间的关系，并评估环境对产品使用的影响，它的焊接模拟分析包包括有网格划分，焊接向导，解算器及一些必要的模块；集前后处理、解算功能于一体。
ESI集团是在法国巴黎上市的世界最大最著名的CAE软件公司之一。
ESI集团成功的关键在于使用真实材料物理特性，能够进行更真实的模拟，来代替耗时的物理样机尝试和纠错过程。
SYSWELD软件优势如下：1、SYSWELD在焊接方面专注于：手工、气保焊，MIG, TIG, 激光, 电子束焊接等模拟非标准点焊和摩擦焊焊接模拟大型结构件的焊接装配（组装拼焊）2、SYSWELD在热处理方面专注于：淬火，回火，退火，调质，表面硬化…渗碳，渗氮，热化学热处理回火…3、SYSWELD能够引导工程师实现：评估工件残余变形------优化焊接顺序和位置将残余应力降至最小及分布情况------控制过程使应力梯度和表面拉应力最小研究几何、材料和过程参数的敏感性-----在产品开发中减少开发成本优化焊接和热处理工艺过程------控制焊接制造参数诸如速度、能量（主要是电流电压）输入和很多其他参数。
由于它能很好地反应实际情况，目前SYSWELD在国内许多工厂和大学都在应用，如宝钢、内蒙一机、内蒙二机、成飞、沈飞、西安航空发动机集团有限公司、中信重工、中国核动力研究院、合肥等离子物理研究所、南车长江公司、四方车辆厂、南车戚墅堰车辆研究所、南车戚墅堰车辆厂、北车唐山车辆厂、725所、167厂、7102厂、西南交通大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、天津大学、山东大学、大连交通大学、中科院沈阳金属研究所等。
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1、焊接培训行业状况
焊接是一项对过程要求很高的工作，在现有的手工焊接生产中，采用
MAG/MIG焊接的约占50%，TIG焊接约占30%，MMA焊接约占20%；如：在造船行业中，MAG约占70%，MMA约占30%；那么，这就需要焊工要有扎实的操作手法、规范的动作。
而在焊接培训过程中传统方式存在以下多种问题：
（1）消耗大量的焊条(丝)、焊件和保护气体等材料；
（2）对学员的培训过程难以准确掌握；
（3）对学员的焊接水平难以评价；
（4）培训效果不尽理想；
（5）培训过程环境污染严重，有害健康；
（6）培训过程安全性差。
2、项目实施目的
1）减少甚至避免焊接练习过程中强光、高温、明火及烟尘以及有毒气体的产生，全面保护教师和学员的身体健康；
2）减少或者避免焊接实训过程中对空气污染的有害气体的排放，防止对环境造成污染；
3）能够让无工作经验的学员快速、真实的投入到焊接实训中，提高培训效率，避免由于无经验操作产生的事故。
同时能够让有经验的训练者有更高的训练平台，提高焊接技术；
4）节省真实焊材、工件等焊接材料以及工业用电，降低培训成本；
方便教学。
3、焊接仿真模拟器概述
电焊操作训练模拟器系统是由武汉科码软件有限公司独立自主研发的焊接
虚拟仿真培训系统。
该系统是基于虚拟计算机系统，是以中高度仿真的教学培训系统，能让学员在接近真实的模拟环境下进行焊接技术的训练。
该系统能促进焊接技能向实际工况焊接的有效转换。
与传统的焊接培训相比减少了焊材的浪费。
该设备结合了：焊工的动作、仿真焊接焙池、焊接声音及焊接手感，使用该系统的受训者能够感受到几乎真实的焊接过程。
电焊模拟实训系统是新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。
该系统采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。
在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。
该系统将仿真操作设备、实时3D技术及渲染引擎相结合，演练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。
在焊接演练的过程中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时听到相应的焊接音效。
该系统与传统的焊接技艺教学能有机的融合在一起，是实现灵活、高效、安全、节约、绿色无污染的焊接模拟培训教学与考核的最佳教学方法。
通过电焊模拟实训系统，学员不仅仅可以获得与传统实训相同的操作经验，同时通过系统内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化考核评价系统等一系列先进独特的教学功能，配合合理明晰的焊接知识穿插讲解，使学员可以获得在传统教学实践过程中难以量化的精确焊接培训指导，大幅度提升学员在培训过程中的方向性和目的性，有效缩短学员的培训周期，降低教师的教学负担，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精炼”的焊接培训机制。
电焊模拟器主机效果图电焊模拟器设备图片
4、技术基础
当操作者进行训练时，系统中的多个传感器将获得的多个焊枪实时参数反馈给计算机，计算机对数据进行处理分析，并在显示装置和音响上显示相应的焊接画面和焊接声音。
焊接实训设备应具有以下技术：
1、数字图像处理、信息技术。
2、计算机图形学、传感与控制技术。
3、多种焊接操作技术、安全操作规范。
4、融多项高新技术于一体，呈现代职业教育之先进手段。
5、新型的焊接训练实训设备是一种低成本、高效率、现代化的焊接训练解决方案。
焊接模拟器技术原理图
5、视景仿真系统结构
焊接模拟器视景仿真系统结构图
各个模块应具有的功能如下：
1、数据输入模块主要负责将焊接工艺参数和焊枪运动参数状态信息传递给焊接仿真模型模块和仿真引擎模块。
2、仿真模型模块主要负责对工件、焊枪等焊接仿真环境进行静态几何建模, 完成焊缝模拟、烟、光照、火光、阴影、光照等特效3D图形渲染。
3、焊接仿真引擎是系统的核心，它主要探寻焊接工艺、焊枪运动状态参数和焊缝横截面几何参数之间的关系。
4、仿真结果输出模块包括评价系统模块和其它功能子模块。
主要负责实时监测仿真状态, 输出动态仿真结果，分析、评价仿真过程数据。
5、具备培训效果可评估功能：具有实时可视的操控信息反馈、虚拟焊缝的实时检测指导、训练者操作技能的实时评估功能。
6、学员端系统功能与特点
1、性能与优势：
1）、多种焊接工艺。
本套实训设备可以模拟训练多种焊接工艺，焊条焊、气体保护焊、氩弧焊、，还可扩展直流焊、铝焊、气焊，并包含焊接共享资源库。
（1）焊条电弧焊模拟训练系统
焊条电弧焊模拟训练系统可模拟焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程的模拟系统。
本系统可进行酸性焊条J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）、碱性焊条J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）的多种训练，并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训练。
训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到焊条电弧焊训练效果。
（2）CO2气体保护焊模拟训练系统
CO2气体保护焊模拟训练系统可模拟以二氧化碳气体作为电弧介质，保护
金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的一种熔焊模拟系统。
本系统可选用药芯焊丝YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707；自保护焊丝：直径Φ1.0、
Φ1.2、Φ1.6。
并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训。
训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接
影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到CO2气体保护焊训练效果。
（3）氩弧焊模拟训练系统
氩气体保护焊可模拟200A/mm2左右的高强度电流密度效果，焊接过程中系统可体现氩弧焊燃烧稳定、热量集中、熔滴细小、飞溅少的使用特点。
并可对焊件进行多种不同位置的焊接训。
训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到氩弧焊训练效果。
2)、三种焊枪
本套实训设备包含以下三种焊枪，与真实焊枪比例一致：焊条电弧焊枪、CO2气体保护焊枪及氩弧焊枪，操作过程中有焊条融化的缩短真实体验和焊条自动更换功能，并能体验到操作手感。
见下图：
3）多种接头（焊件）形式
本实训设备可以模拟多种焊接接头形式，对接、角接、T接接头形式以及I 形、V形（单面焊双面成形）、Y形坡口类型。
系统还可模拟管对板，管对管接头的形式。
还可扩展多种焊接形式。
4）、多种焊接位置
本实训设备有独立的操作台，可以在虚拟场景中灵活地调节多种焊接位置，让训练者无障碍进行平焊、立焊、横焊、仰焊等多角度焊接位置训练。
示意图如下：
5）、能够真实的模拟焊接过程中的各种条件设置，引弧、焊接、收弧中的各种手法，在焊接过程中具有自动换条功能，并能体验操作中的力量反馈感，电弧、明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真。
6）、系统设置简单，虚实结合，通过真实的焊板、焊枪、示教器进行焊接训练；系统可提供完善的语音提示，焊接过程中可以通过图形及语音提示帮助学员校正操作姿势，辅助指导学员的培训过程与应用。
（1）该系统具有仿真示范教学功能，示范最佳的焊枪姿态（包括焊接速度、焊枪角度、焊枪与工件的距离和位置等）。
（2）系统可体验焊接过程中的的使用感觉，包括焊条的更换等。
（3）系统具有可观察高仿真熔池反应的模拟界面，焊接完成后可看到高仿真的焊缝成形现象。