焊接虚拟仿真培训系统机械制造制造加工工艺机械制造制造加工工艺.pdf

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1、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/MIGI接 的约占50%TIG焊接约占30%MMAI接约占20%女口：在造船行业中，MAG勺占70%MMA勺占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

2、 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

3、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

4、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

5、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 在造船行业中勺占勺占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消耗大量的焊条丝焊件和保护

6、气体等材料对学员的培训过程难以准确掌握对学员的焊接水平难以评价培训效果明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电降低培训成本方便教学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

7、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

8、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（2.5、3.2、4.0）、碱性焊条J507（2.5、3.2、4.0）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，训练者的手工操作在造船行业中勺占勺占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消耗大量的焊条丝焊件

9、和保护气体等材料对学员的培训过程难以准确掌握对学员的焊接水平难以评价培训效果明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电降低培训成本方便教学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。（

10、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、丫J507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707;自保护焊丝：直径1.0、1.2、1.6。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

11、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

12、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：在造船行业中勺占勺占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消耗大量的焊条丝焊件和保护气体等材料对学员的培训过程难以准确掌握对学员的焊接水平难以评价培训效果明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能够让无工

13、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电降低培训成本方便教学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，

14、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。在造船行业中勺占勺占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消耗大量的焊条丝焊件和保护气体等材料对学员的培训过程难以准确掌握对学员的焊接水平难以评价培训效果明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电降低培训成本方便教学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