焊接虚拟仿真培训系统

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/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: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;培训效果不尽理想;培训过程环境污染严重，有害健康;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

2、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

3、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

4、，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。r 1I.-电焊模拟器主机效果图电焊模拟

5、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。多种焊接操作技术、安全操作规范。融多项高新技术于一体，呈现代职业教育之先进手段。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。5、视景仿真系统结构1111数据输入模块仿真模型模块m丄焊缝动态建模焊接环境数一丄参数：L分析评价模块功能子模块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

6、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

7、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 (、 )、碱性焊条J507 (、)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) C

8、O2气体保护焊模拟训练系统C02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、 。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C02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

9、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、C02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:埠祭电迪埠实物埠怆CO2气悻保护焊实物焊枪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

10、接头形式以及I形、V形（单面焊双面成形）、丫形坡口类型。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。平应循*7辰(rw* 按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：匚歹 ；.1筑、4弱0。度的橘吗胃蔑宣舍于2G5G和G的管道腥礙位S引弧、焊接、收弧中的并能体验操作中的力量反馈感，电5）、能够真实的模拟焊接过程中的各种条件设置, 各种手法，在焊接过程中具有自动换条功能， 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