虚拟焊接模拟器技术方案

目录

目录I

5物资产品主要技术指标和性能的详细说明-3-

5.1系统概述-3-

5.2焊接模拟器技术方案-4-

5.2.1技术基础-4-

5.2.2视景仿真系统结构-5-

5.2.3系统功能特点-6-

5.3焊接模拟器功能说明-8-

5.3.1双工位型焊接模拟器功能简介-8-

5.3.2双工位型焊接模拟器优点和创新性-10-

5.4教师端管理系统技术方案-20-

5.4.1系统概述-20-

5.4.2教师端管理系统与焊接模拟器组合方式-20-

5.4.3功能说明及系统界面-21-

6具体的组织供应'售后服务方案-25-

6.1交货进度安排计划-25-

6.1.1供货进度安排-25-

6.1.2项目组织实施方案-26-

6.1.3运输方式-28-

6.1.4安装、调试方案-28-

6.1.5验收方案-29-

6.2详细具体的质量保证措施-29-

6.2.1项目管理-29-

6.2.2项目领导小组-30-

6.3售后服务方案-31-

6.3.1售后服务体系介绍-31-

6.3.2售后服务机构主要人员-32-

6.3.3产品的服务时限、故障响应处理时限-32-

6.3.4应急事件解决方案-34-

6.3.5售后服务方案及承诺-35-

15质量管理'控制和保证程序-37-

15.1软件编制质量管理程序-37-

15.2软件编制质量控制程序-46-

15.3软件编制质量保证程序-55-

II

5物资产品主要技术指标和性能的详细说明

5.1系统概述

双工位型焊接模拟器具备焊条电弧焊模拟训练系统、C02气体保护焊模拟训练

系统、筑弧焊模拟训练系统。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，可以让训练者能够感受到真实的焊接过程。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，可有效促进操作者完全投入到当前的

任务中。

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，技术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。

双工位型焊接模拟器焊接实训中心布局图

-3-

5.2焊接模拟器技术方案

单台双工位型虚拟焊接机实训设备占地要求为长5米，宽2.5米，高2米。

双工位型焊接模拟器

5.2.1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。

-4-

焊接模拟器技术原理图

5.2.2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。

-5-

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。

5.2.3系统功能特点

1、安全环保

设备无强电磁污染、无化学污染、对人无强光高温伤害，整个培训过程绿色环

保。

2、一机多枪

本模拟机标配三种实物焊枪模拟，包括有：二保焊、手工焊条焊、氤弧焊。其

中手工焊条焊还配有实时的电机系统动态模拟焊条融化缩短效果。

3、触碰力反馈

所有的实物焊件能提供真实的触碰力反馈效果，配合系统精准的空间定位技术

让受训者感受到真实的物理空间与虚拟训练空间一致的触碰感及反馈感。

4、操作零延时

本模拟器采用先进的传感器及显示设备让受训者在虚拟空间中的操作零延时响

应，实现“精准快速”、“指哪焊哪”的操作感，受训者使用焊枪操作无丝毫滞后感，仿

真度极大提高。

5、全球首款3D立体视觉焊接模拟

本产品为全球首款使用3D立体视觉进行焊接模拟训练，与现实中人用双眼来进

行空间位置的识别一样，受训者通过立体头盔显示的立体画面可以直观的识别到枪

与焊件的空间距离，这种立体视觉训练符合人类视觉定位的传统经验让训练真实度

极大提高。这也是其它公司产品并不具备的功能特点。

6、实时广播教学模式

-6-

老师能在模拟器上进行广播教学，实时的焊接画面会同步到培训教室的每一台

学员机上，以方便学生进行焊接观摩学习。学员可将老师的焊接过程同步到自己的

学员机上，以实时学习老师的焊接手法，达到“手把手”教学模式。

7、“手把手”引导学习模式

学员在进行焊接训练前可以进行“手把手”的引导学习模式，可以在虚拟的焊接场

景中看到系统提供的虚拟“引导焊枪”，学员只需跟随“引导焊枪”进行焊接操作，就好

像有老师对其“手把手”进行引导焊接手法训练。

8、3D焊接录像可分享及学习

老师与学员的焊接录像可通过网络分享给其它任意学员进行回看，同时优秀的

焊接录像还可下载导入模拟机中进行实时对比焊接学习及训练。

9、实时辅助显示

学员进行焊接训练时，系统会提供实时的焊接数据的图形化提示，如：弧长、

行走速度、行走角度等相当于老师与学员一对一专注培训I。学员根据这些数据化提

示及时纠正运弧时的手部动作，以达到最高的教学效益。

10、降低培训成本

使用模拟机训练节省占用场地、无任何焊件焊材的消耗、大幅节省教室清洁成

本、同时一位培训教师可以同时管理多台模拟训练机节省了培训投入成本，并且系

统动态的显示出节省成本值。

11、多焊件多位置焊接

模拟机提供有四种实物焊件（平板练习板、对接坡口板、T型板、圆管）来进行

训练，并支持多种焊接位置训练，如：平焊、立焊、横焊、仰焊。

12、教师端远程设备控制

教师端可以远程管理任意学员训练机如：动态分配任务、发布系统公告、设定

考试时间段并布置考试、设备禁用、用户注册和用户踢出等控制功能。

13、焊接知识实时查阅

在模拟机上学员可以随时查阅与本次焊接相关的焊接知识的文档资料，老师可

以配合理论课程的需要在后台动态的更新、上传、删除这些文档资料。

-7-

14、动态设定任务、分级培训学员

教师管理端下达任务时，通过设定不同任务参数，进行任务难易程序的划分，

实现从易到难分级培训学员。

15、培训自动化、效果可评估

通过教师管理端轻松的管理多台训练模拟机，动态的分配训练任务。培训及考

试结果可直接传送至数据库，系统进行统计评估并记录打印。老师可以对学员整个

焊接培训过程进行追踪评定，并可随时将历史焊接数据进行调档查看及焊接录像回

放。

16、一机多练，单台双工位训练

单台双工位版模拟训练机采用两工位操作共用一套主机设备同时进行数据采

集，提供两个工位的同时训练，大大提高了模拟机的使用效率。

5.3焊接模拟器功能说明

5.3.1双工位型焊接模拟器功能简介

双工位型焊接模拟器是我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。

-8-

U时仍人落户魇购W百王右t«tfi笄员祝晶

霁

种O制标］

容p?«日初怖源日

机前正派网史缉沪傥於*•卿麴蔓吃祺学381珀》的性计、*iWJ5i,自融腌

承制1两

-.Repw4tanni方法

-Replay系块-

；云熟摒，-Repla,上传给氯冷Reg添札在M

用户妙横<«t+ft«)Wffi55«f«1*

:千芳怔度

门bi画与岗版酎技

m’！惇枪才！8鼠图度金及

国豌

-filC^X薪丽

电&石应

丽森蒜初画的而

》播0M暑

>25lft«ra(故据般击到用面

理!86=8T2mmiWfi厢R髭8金积柜倚格报去!

电见我娘

5度C：匕1K啖期用桢或贻至机皈蜕接条明接LyaM«c>

旦制6>6mn•的MRR»R仅含宝丽捌掖平康|>鹤场表谖

、猖表艰

：管经3%50Ef低5f恫言水聿转“ssSBSf'

GflhR汾或伍合金叼板的向格■为臾泉春

I茂希赢国W区俘百一疝七乐［"仔判？­'*一硬瀛L欣M

1余曲柄版底融合至丽平的HB诲代吸气体仲疥

……心触(十”J!

"丽欣—解..而诃'辞不*"“丽’不罚一

««<XX60m哪幽雁对窗水平转阴工鸣MflWf，量程MW滞的

”1…

百而立函说萩痴痴藏丽砒!

r体方乳计算

包电。〉6mm普破旧街或低8幺曲场则幅之"单面煤双面成5J!

3-6-6mEHt；IR板―。侬两届喜媒华硒双面成以I/，丽祇「丽丽福

盲：...：：-E悯电就楼轮计算

国度酎入葭刀^金防川除底出台至花折事位及立百U外自亿铅气段钟松1：»iE«??as-2t)中B"百阳!篁

茴fS76理mmih酬宿变伙&金南芭H福水平固定制有自国£9匕氧化转气洋便沪算mis

低的8折或低含金用娠气电五原

,婀*举事工酬邕财尊珠领气E

・S«K60EF髭注金婕,博水中雁却看一面壬奔工鸣吸意国那

I席-6)—gSRta—番怖曲tl牖的单面带W&!|

宣包0<76所吸丽管底长合金潟意$宣同定,水平固定或45酶m»Rt福的单面埠双面底巴：

I目校归70me不殿腌咫接京『制碇、」且国至虫45、好*碓敢总接I>'''

西X76FC底僦箱用粳的水钻汉、每题叱45•精蝴途的I线,

厚度6：8~l2mm低抬烟板以恁白金恸制初?幅海接爆化睇乩气停偻四单H需双18成空总％卦、僖停灯？芸G律行

不假喇格平蝗力高氢日合气体爆化跚身FH•停护岸"

济情涧*附得离于51饵桩

的幽^斗i*s即型利.自由司诲;

虚拟焊接仿真系统功能图

VR支架

灵活调节的工作台，可适应焊接

训练者的多种作业姿态

VR焊接头盔

3D效果的焊接头盔，让视觉与听觉

和谐统一，使训练者有身临其境的

感觉

VR焊枪

有手工焊、CO2气体保护焊及氨弧焊

三种焊枪，可以训练实际焊条电弧焊

(SMAW)、气体保护焊(GMAW、

FCAW)多种操作技能

VR焊钳

基于所选焊条的种类，控制焊条

的融化速度，训练手感

VR主控制器

虚拟焊接系统的软硬件控制中心

-9-

焊接模拟器组成图

KONEW_360是VRAW（虚拟真实电弧焊）培训解决方案。它利用革命性的

创新改变了焊接培训的方案，是培训熟练焊接工程师最先进的模拟技术。

VRAW解决方案的宗旨是：

•培养和巩固新一代熟练焊工•快速培训学员

•改善焊接感观形象・降低培训材料和能耗成本

•让焊接培训更有乐趣•建立环保的焊接培训模式

KONEW-360焊接训练模拟器代表了国内焊接培训虚拟仿真产品的最高水平°

工在虚拟真实的环境中，操作者会产生身临其境的感觉。系统可以有效的和周

围真实的环境进行互动。该系统可以让学员处于高度逼真的环境中，学员可以完

全投入到当前的任务°有一定技术的焊工可以通过视觉、听觉和触觉来操作完成

一个好的焊缝。

aiMEW-36OONEW-360非常精确的测量到这些信息，学员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去。

工经济、节能环保

焊接作业

使用ONEW-360焊接训练模拟器能

感官技能模拟器优势

够大幅节约培训成本，训练中消耗的金属

材料和资源至少节约30%。一起弧-学员在ONEW-36O试件（物理真实存在）上虚拟起弧

-枯连-学员在。NEW-360试件（物理真实存在）上感受粘连

般觉

焊接训练成本比较：-理卷身体位置-煤接支架可以不同方式放置来模拟各种K同焊接情况

-学习独特的焊接技巧-可以运月不同的焊接技术进行评分，包括跳匏和攫动技术

-看得见的熔泡-真实熔泡的模拟几乎还原熔泄运动轨迹

视觉

-熔池随后的接头-不良操作所造成的可见焊接缺陷，包括气孔和咬边

-运用电弧的声音来-模拟器产生的焊接声音与学员的焊接动作相关联

帮助厚工判断其便-正确的熄接手法带有清脆的声音，而当电式变长时

听觉

用的焊接手法是否声音爆杂却除啪

合适

传统焊接训练ONEW-360焊接训练

5.3.2双工位型焊接模拟器优点和创新性

双工位型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（①2.5、①3.2、

①4.0）、碱性焊条J507（①2.5、①3.2、①4.0）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

-10-

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）C02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①1.0、①1.2、

①1.6。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）氨弧焊模拟训练系统

氤气体保护焊可模拟200A/mm2左右的高强度电流密度效果，焊接过程中系统

可体现筑弧焊燃烧稳定、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，以达到氤弧焊训练效果。

2、三种焊枪。本实训设备包含以下三种焊枪：焊条电弧焊枪、CO2气体保护焊

枪及氨弧焊枪。见下图：

焊条电弧焊实物焊枪CO2气体保护焊实物焊枪氮弧焊实物焊枪

3、多种接头（焊件）形式。本实训设备可以设置多种焊接接头形式，有平直槽、

T型接头、开坡口接头、管道接头等。

-11-

4、多种焊接位置。本实训设备有独立的操作台和可调高度及角度的横臂，可以

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。如下图:

4

焊接操作台可移至远离焊接位置90、45和0度的横臂角度

以体验实际焊接时的感受适合于2G,5G和6G的管道焊接位置

二、技术创新：

1、iMotionCap精准定位技术

精确捕捉训练者操作时的焊枪姿态数据，如角度、速度、距离等，记录分析其

操作柜机，精确的焊位信息所创建的评分记录，可以帮助训练者提高技能，快速转

化为实操能力。并且，在真实物理存在的试件上进行焊接操作，用户可以感受到现

实焊接中的各类触觉感受，这极大地增强了模拟的真实性。可模拟要将电极与母材

接触的焊接工艺，比如用焊条焊接管根部焊道时用到的拖焊技巧。

-12-

可追踪视景范围

iMotionCap定位功能

2、实时同步的触碰感和力反馈感

所有的实物焊件能提供真实的触碰力反馈效果，配合系统精准的空间定位技术

让受训者感受到真实的物理空间与虚拟训练空间一致的触碰感及反馈感。

3、操作零延时实时操作体验

本系统采用高达120Hz动作采集传感器及先进的显示设备让受训者在虚拟空间

中的操作零延时响应，实现“精准快速”、“指哪焊哪”的操作感，受训者使用焊枪操作

-13-

无丝毫滞后感，仿真度极大提高。

4、实时学员训练辅助功能

焊接模拟器在学员进行训练时，在VR主控机的显示器及VR焊接头盔中都会显

示与正在训练项目相关的辅助功能，具体参数如下：

训练辅助功能

、焊接设备界面为学员提供如下内容:

k行走速度2

当前焊接设备的设定参数:

I工件与行「艺选择、送丝速度、电流/电压、极性、保护气

I走角度选择及流量。

焊接动作：

导电瞄到整理焊丝、更新焊条、熄灭电弧、清理焊渣。

工件距离

或弧长

这些辅助功能显示，可以让学员快速的掌握运弧时的手法，及时的调整纠正在

运弧时手部动作、移动速度、行走角度、干伸长度等重要细节，在焊接完成时系统

会马上对整个焊接过程参数进行错误标记，让学员直观的了解自己的不足，同时这

些参数将会被传送至学员数据库中，以便在日后进行反复学习和研究。

5、iTrue真实的焊接熔池模型技术

此技术通过计算机模型生成了生动真实的熔池，焊接操作直观，可以让操作者

-14-

学牙'看懂熔池”；模拟焊接时的火花、焊渣、打磨（在管子上）以及焊接冷却的过程,

并且可模拟当不良焊接手法操作时所形成的缺陷焊缝。

熔化过程见下图:

6、“虚拟教师-叠影”技术

焊接模拟训练，操作分两个阶段进行。

（1）第一阶段：手感训练阶段。该阶段训练方式是用“虚拟教师-叠影”技术作为

操作指导，给训练者示范其在训练中应保持的最佳焊接速度、焊枪与工件距离、焊

枪角度等焊接姿态和手感，以红绿影像警示和逼真的焊接声效及时反馈给训练者，

提示焊接速度和焊枪位置是否准确，便于训练者在操作时及时修正。

（2）第二阶段：仿真训练阶段。该阶段展现真实的焊枪和工件，无“叠影虚拟

教师”的指导。

模拟器训练系统创立真实的焊接环境，让训练者在没有“叠影教师”指导下的真实

条件中实训。训练者可以自己设置适合的焊接参数进行练习，这种模式确保能够带

来高品质的训练效果。

对不同的训练者，系统能清晰客观地作出评估，自动生成成绩排行榜，就像在

-15-

电脑游戏中竞赛，使训练变得更加有趣。

7、焊接录像可共享与随时回放

老师与学员的焊接录像可通过网络分享给其它任意学员进行回看，同时优秀的

焊接录像还可下载导入模拟机中进行实时对比焊接学习及训练。

8、实时广播教学模式

老师能在模拟器上进行广播教学，实时的焊接画面会同步到培训教室的每一台

学员机上，以方便学生进行焊接观摩学习。学员可将老师的焊接过程同步到自己的

学员机上，以实时学习老师的焊接手法，达到“手把手”教学模式。

9、全球首款3D立体视觉焊接模拟

本产品为全球首款使用3D立体视觉进行焊接模拟训练，与现实中人用双眼来进

行空间位置的识别一样，受训者通过立体头盔显示的立体画面可以直观的识别到枪

与焊件的空间距离，这种立体视觉训练符合人类视觉定位的传统经验让训练真实度

-16-

极大提高。这也是其它公司产品并不具备的功能特点。

三、节能环保:

1、无需消耗焊件焊材。该实训设备属绿色节能环保产品，训练的过程中无需焊

接耗材即能提升操作者焊接水平。

2、无强电磁污染。

3、无化学、光学污染。

4、丰富的系统课程

模拟系统提供了不同的系统课程功能，从最初级的运弧手法课程到高级的圆道

焊接课程都有着详细的焊接项目供学员进行培训。

-17-

引弧、收弧、运弧；直线运弧法；弧线绘制；标准弧线；人工弧

基础课程线；弧线比较；直线往复运弧法；锯齿形法；月牙形法；正三角

法；斜三角法；正圆圈形法；斜圆圈形法

焊条电弧焊

厚度6=8-12mm低碳钢板或低合金钢板角接接头；

厚度6=8-12mm低碳钢板或低合金钢板T形接头焊接；

厚度6>6mm的低碳钢板或低合金钢板对接平焊；

管径中260mm的低碳钢管水平转动对接焊；

初级课程

熔化极气体保护焊

低碳钢板或低合金钢板的角接；

T形接头熔化极气体保护焊；

低碳钢板或低合金钢板平位对接的熔化极气体保护焊（双面焊或

背部加衬垫）

焊条电弧焊

管板插入式或骑座式焊接的单面焊双面成型；

厚度6>6mm低碳钢板或低合金钢板的对接立焊单面焊双面成型；

厚度6>6mm低碳钢板或低合金钢板的对接横焊单面焊双面成型；

管径中“6mm低碳钢管或低合金钢管的对接水平固定、垂直固定

或45。固定焊接；

中级课程

熔化极气体保护焊

厚度6=8〜12mm低碳钢板或低合金钢板横位或立位对接的熔化极

气体保护焊（单面焊双面成型）；

管径中=76〜168mm低碳钢管或低合金钢管对接水平固定和垂直

固定的二氧化碳气体保护焊；

低碳钢板或低合金钢板气电立焊；

四、培训效果可评估:

1、实时可视的操控信息反馈。本产品具有可视标记功能，可实时提供训练者实

时的焊接操控信息反馈。

2、虚拟焊缝的实时检测指导。本产品具有实时检测指导功能，当训练者在焊接

的时候，或对焊成的焊缝进行外观检查时可以使用教师辅助显示屏。该功能可以形

象地检查出焊缝的气孔、咬边及焊道分布等。

-18-

3、训练者操作技能的实时评估。该产品可以设置焊接技能标准，根据训练者操

作焊成的每一焊缝进行测评，并能根据虚拟的焊缝评估确定潜在的缺陷范围和可视

标识。

焊接模拟器实物图见下:

-19-

厦门市集美职业技术学校

双工位型虚拟焊接机实物拍摄

5.4教师端管理系统技术方案

5.4.1系统概述

教师端管理系统是焊接模拟器的教师服务器控制端，能够监控学员的实训设备

训练的状态及数据，可远程管理多台实训设备，管理学员注册及登录，管理学员训

练的数据结果并可随时抽取查看，进行教学演示，实时训练成本估算等。

5.4.2教师端管理系统与焊接模拟器组合方式