增强现实（AR）焊接模拟训练系统技术规范

1T/XXXXXXXX—XXXX增强现实（AR）焊接模拟训练系统技术规范本文件规定了增强现实焊接模拟训练系统的术语和定义、命名与分类、系统结构、技术要求、试验方法。本文件适用于利用增强现实技术和相关设备将焊接训练过程中的信息进行采集，并进行分析评价的模拟焊接系统。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB4943.1信息技术设备安全第1部分：通用要求GB/T9254.1-2021信息技术设备、多媒体设备和接收机电磁兼容第1部分:发射要求GB/T9254.2信息技术设备、多媒体设备和接收机电磁兼容第2部分：抗扰度要求GB/T9813.2计算机通用规范第2部分：便携式微型计算机GB/T15934电器附件电线组件和互连电线组件GB17625.1-2021电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)GB/T18455包装回收标志GB/T38247信息技术增强现实术语3术语和定义GB/T38247界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1焊接模拟训练系统应用于教学、培训等机构，通过AR技术将焊接续联过程焊枪的位置、速度、角度、操作等信息进行采集处理并进行分析评价的迷你焊接系统。4命名与分类生产企业缩写-产品代号-性能等级ONEW-360AR-Pro2T/XXXXXXXX—XXXX5系统构成和要求5.1总体要求5.1.1增强现实焊接模拟训练系统采用网络分布式架构，支持云服务架构，支持本地化部署。5.1.2系统构建包含设备端、后台管理端、移动端、线下焊接实操。具体描述如下：a)设备端：建立统一的认证机制，保证用户身份统一，每个实训系统可独立查看自己的用户数据库，同一用户在每个系统中都存储独立的身份信息，达到数据库标准统一；支持学员线上训练、考核以及技能要点学习。具备全方位焊接训练的能力，系统配备伸缩桌面支架，伸缩杆结构，能够调节高度、真实焊枪和实物焊件，可以满足学员多角度、全位置焊接演练，可进行平焊、横焊、立焊、仰焊、45度倾斜等多种焊接位置的训练，适用于板对接、T接、角接、管管、管板等不同形式的接头类型，系统可模拟低碳钢材质类型以及不同板厚的焊接，仿真焊机可调整电流、电压，显示系统可调节气体流量、焊丝直径等焊接工艺参数。b)后台管理端：主要针对学员、教师、课程、班级、成绩、公告、权限等内容进行管理。c)移动端：通过移动端小程序或APP，帮助学员学习理论知识，实时查看学员学习情况。d)线下焊接实操：线下焊接实操通过授课教练进行试训指导、学习状态管理、在线评分。图1系统整体框架图5.2硬件要求硬件构成及技术要求参照表1：表1模拟焊接系统硬件构成序号名称技术要求1仿真焊机终端设备主机硬件配置参数：NUC主机：10i3fnk；内存4G；固态硬盘M2,256G；触摸屏尺寸10.1英寸，显示器分辨率1920×1200像素；3T/XXXXXXXX—XXXX主机音响系统：2.1声道，模拟各类作业环境音效。2AR一体化仿真焊枪主屏幕6英寸、触屏、RAM存储8GB，此设备既作为界面操作端，又作为虚拟焊接场景展示端；能够实时交互，具备图像增强捕捉，自适应智能识别。设备系统可显示水平倾角、垂直倾角、干伸长度、行走速度等实时辅助数据，同时辅以语音提示功能3万向支架伸缩桌面支架，伸缩杆结构，轻松调节高度，可用于固定仿真实物工件，以及360°随意调节焊接位置4仿真实物工件与AR一体化仿真焊枪进行实时数据传输，具备高精度定位功能和可追踪性，满足多种焊接任务类型5.3软件环境5.3.1PC端Windows7及以上。5.3.2移动端Android系统、IOS系统的移动平板或智能手机小程序。6技术要求6.1环境条件模拟训练系统应在下列条件下工作：a)环境温度：-20℃~40℃;b)相对湿度：≤80%；c)使用地点：室内。6.2外观6.2.1仿真焊机终端设备及配套AR一体化仿真焊枪、仿真实物工件、万向支架齐全、无损伤。6.2.2显示面板无划伤，显示清晰。6.2.3产品标识清晰，内容包括产品名称、型号、出厂编号、出厂日期和单位名称。6.3系统功能6.3.1一般要求a)系统支持用户名密码登录和人脸识别登录。b)系统应能实现多个实训设备的注册、训练、考核、评价。c)系统应能进行课程管理、理论学习、成绩分析、焊接报告、实操成绩、能力评价。d)系统包括专项训练和专项考核，训练、考核对应功能相同，开放状态不同。6.3.2训练考核6.3.2.1课程选择4T/XXXXXXXX—XXXX用户可根据系统后台发布的课程或软件内置的课程进行自由选择训练。6.3.2.2焊前准备系统应具备焊前准备相关内容，提醒训练用户进行相关防护穿戴设备选择，包括但不限于防尘口罩、防护帽、防护眼镜、焊接面罩、焊工手套等。6.3.2.3焊接参数选择用户在进行训练是可对焊接形式、运弧方式、焊接方向、焊材型号、焊材规格、气体类型等焊接参数进行选择，确保相关参数适用于对应的焊接工艺。6.3.2.4焊接作业焊接作业过程中，系统采用AR技术进行焊枪和工件的追踪，识别实物焊板进行焊接作业，用户可通过移动焊枪改变显示屏中的视角，从不同位置和角度观察焊缝和熔池。焊接作业界面功能包括但不限于下列：a)直流反接、直流正接选择；b)焊接电压、电流调节；c)训练课程和训练时间展示；d)焊缝重置、焊接轨迹、热度图等状态呈现；e)包含垂直倾角、水平倾角、干伸长度、焊缝直度、行走速度等焊接操作角度参数提示；f)包含打底手法、接头手法、填充手法、盖面手法、角焊手法等焊接手法引导；g)用户可通过旋转视角、移动焦点、缩放视距对焊接工件进行旋转、缩放、划动操作实现视角变6.3.2.5参数调节参数调节应包含对下列参数的调节：a)电流、电压调节；b)模拟焊丝直径调节以及药芯、实芯选择；c)两步、四步、点焊选择；d)收弧电流调节和电感调节；e)保护气体选择；f)气检和丝检选择。6.3.2.6焊接步骤根据选择的课程项目，将焊接技术要领理论知识与焊接操作工艺流程匹配，进行步骤化学习，内容以图文和分解式展示，具体包含打底层、填充层、盖面层要领。6.3.2.7焊接理论根据用户当前选择的课程项目，进行焊接要点视频学习。a)视频暂停播放键；b)视频进度条，随意快进快退；c)视频播放时间；d)视频静音键，可关闭和打开；e)视频音量调节；5T/XXXXXXXX—XXXXf)视频内容展示；g)视频标题。6.3.2.8教师投屏演示教学此设备可外接投屏设备，它主要用于教学演练示范。在演练过程中可以将整个演练过程投影到教室前方的大屏幕上，方便学员的观摩学习以及教师对整个演练过程的讲解。6.3.2.9成绩分析成绩分析展示包括操作分析、外观分析、X射线检测、实训报告等内容。a)操作分析：焊接电流电压数据、仿真焊接评分、操作项目、训练时长、焊缝质量、焊接轨迹、热度图、AI智能评价、旋转角度、移动焦点、缩放视距、不同层数焊接过程及对应的得分等内容呈现；b)外观分析：焊接过程回放、参数解析、缺陷解析、焊缝余高、焊缝高度差、焊缝宽度、焊缝宽度差、角变形、背面凹、背面凸、焊瘤等参数显示。c)X射线检测：基于计算机图像处理技术的X光无损探伤功能，该探伤功能可对咬边、裂纹、夹渣、未熔合、未焊透、气孔、焊穿、漏焊等缺陷进行检测和测量；d)实训报告：学员姓名、操作项目、工艺详情、操作得分、外观得分、内部得分、作业用时等信息呈现。6.4标志物识别跟踪通过计算机视觉技术，系统应能：a)对定义好的场景二维标志物进行识别，延迟应在0.5s以内；b)对定义好的场景二维标志物进行六角自由度位姿跟踪；c)在识别到预定义的特定标志物时，触发增强现实效果；d)识别准确率达到98%。6.5渲染引擎系统应能够实现下列要求a)实时将动/静态虚拟对象绘制在画面中；b)正确响应光照变化；c)支持动态渲染。6.6安全应符合GB4943.1的规定。6.7电源适应性应能在220V±22V，50Hz±1Hz条件下正常工作。电线组件应符合GB/T15934的规定。6.8电磁兼容性6.8.1无线电骚扰无线电骚扰应符合GB/T9254.1-2021中对B级所规定的无线电骚扰限值。6T/XXXXXXXX—XXXX6.8.2谐波电流谐波电流应符合GB17625.1-2021中对D类的限值要求。6.8.3抗扰度抗扰度应符合GB/T9254.2的规定。6.9环境适应性6.9.1气候环境适应性气候环境适应性应符合表2的规定。表2气候环境适应性项目指标温度工作~-20℃40℃运输贮存~-20℃55℃湿度工作30%~90%运输贮存20%~90%（在40℃温度下）6.9.2机械环境适应性振动适应性、冲击适应性、碰撞适应性、自由跌落适应性、运输包装件跌落适应性符合GB/T9813.2的规定。6.10能效等级能耗等级符合GB/T9813.2中3级要求。7试验方法7.1试验环境试验应在下列条件下进行：a)环境温度：-20℃~40℃;b)相对湿度：≤80%；c)供电电源：AC220V，50Hz。7.2外观检测以目测法核触摸法进行外观查方法进行，应符合6.2的要求。7.3功能试验功能试验依据产品说明书进行，应符合6.3的要求。7.4标志物识别跟踪7T/XXXXXXXX—XXXX将布置的测试环境光照调节成白光模式，在测试环境中扫描二维标志物，通过观察设备显示屏的AR内容是否出现及其位置来判断增强现实系统是否能成功识别和跟踪而额为标志物。测试微微标志物识别准确率，包括不同角度、不同距离和不同光照的成功率。7.5渲染引擎在环境白光模式下，手持设备，进行不同方式的识别标志物，观察设备屏幕显示的渲染效果，判断增强现实系统是否具备一下功能：a)实时将动/静态虚拟对象绘制在画面中；b)正确响应光照变化；c)支持动态渲染。7.6安全按GB4943.1中的规定执行。7.7电源适应性电源适应性按表3组合进行试验，能够正产工作，为合格。表3交流电源适应能力试验条件组合标称值频率/Hz122024934242495242电线组件按GB/T15934的规定执行。7.8电磁兼容7.8.1无线电骚扰按GB/T9254.1-2021的规定执行。7.8.2谐波电流按GB17625.1-2021的规定执行7.8.3抗扰度按GB/T9254.2的规定执行。7.9环境适应性7.9.1一般要求环境试验方法应符合GB/T9813.2的规定。8T/XXXXXXXX—XXXX7.10能效等级按GB/T9813.2中能耗试验与计算方法执行。8检验规则8.1抽样抽样允许干GB/T2828.1进行。8.2检验分类检验等位出厂检验和型式检验。出厂检验和型式检验的检验项目及试验方法按表4规定。表4检验项目及试验方法检验项目要求出厂检验型式检验试验方法外观6.27.2功能6.37.3标志物识别跟踪6.47.4渲染引擎6.57.5安全6.67.6电源适应性6.7-7.7电磁兼容性6.8-7.8环境适应性6.9-7.9能效等级6.107.10注：为应进行检验项，-为不检验项8.3判定规则检验过程中，出现任一项不合格时，返修后重新进行检验；若再次出现任一项不合格时，该产品被判定为不合格品。9标志、包装、运输和贮存9.1标志产品标志包括:a)产品名称；b)产品型号；产品技术规格；制造商信息产品标准；9T/XXXXXXXX—XXXXg)产品认证标志；h)安全警示标志或中文；i)警示说明；j)生产日期；k)产品质量检验合格证明；l)商品修理更换退货责任说明等内容。9.2包装包装外应标有制造厂名称,产品型号,并喷刷或贴有“