焊接技能模拟训练设备解决方案.pdfVIP

1.基本概述

0NEW-360虚拟焊接实训设备，设备采用VR虚拟现实技术与真实焊接设备相合，

用于学生在高度仿真的模拟环境下，实现手工电弧焊、TIG氧弧焊、C02气体保护焊等

的模拟操作训练，同时具有焊接训练过程管理功能。为雷达装备保障人才培养的质量效

益提供教学平台支撑。

可模拟真实焊机主机，包括仿真计算系统、位置传感器及其计算系统、焊板芯片系

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。系统还可根据用户需求定制配

套焊接教学课程资源库。

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。

2.功能指标

虚拟焊接实训设备由焊接操作训练模拟器、教师端管理系统及局域网

设备等组成。

2.1焊接操作训练模拟器

焊接操作训练模拟器用于学生进行焊接技能模拟操作训练。主要由硬件、软件和虚

拟焊接仿真系统构成。

（1）焊接训练模拟器硬件主要包括主机、训练工位、VR子系统和仿真焊枪。各硬件的

功能如下：

①主机。主要用于模拟真实焊机主机。包括仿真计算系统、位置传感器及其计算系统、

焊板芯片系统以及按真实物理存在的用于电流电压等参数设置的旋钮等。

②训练工位。主要进行学生模拟操作训练。

③VR子系统。采用虚拟现实沉浸式头戴显示器进行虚拟场景展现，同时配备无线操控

手柄（带力反馈效果）与精确的位置跟踪定位系统配合系统进行焊接教学。

④仿真焊枪模拟真实焊枪。可模拟焊条电弧焊枪、C02气体保护焊枪、TIG敏弧焊枪。

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焊接设备示意图

（2）软件主要包括焊条电弧焊模拟训练子系统、C02气体保护焊模拟训练子系统、TIG

氮弧焊模拟训练子系统和虚拟焊接仿真子系统。

①焊条电弧焊模拟训练子系统。

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。

②C02气体保护焊模拟训练子系统。

可模拟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。

③TIG僦弧焊模拟训练子系统。

可模拟高强度电流密度效果，焊接过程中系统可体现氢弧焊燃烧稳定、热量集中、

熔滴细小、飞溅少的使用特点。

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④虚拟焊接仿真子系统

虚拟焊接仿真子系统用于最后生成虚拟焊缝显示在屏幕上。

包括：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和仿真引擎；

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；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。

2.2教师端管理子系统

通过教学控制机可同时实现多终端学生机的控制与监控，还能通过教学网络进行数

据查看和评定，实现网络监控管理和考核功能。

2.3局域网设备包括路由器、网线等，将教室管理端与多个焊接操作训练模拟器构成局

域网。

3.特性指标

3.1主控设备

1（）虚拟焊枪的移动、旋转与现实动作实时快速准确同步，同步延时响应时间W30ms,

移动位移精度W2mm,动作可捕捉空间2水（平x纵向x高度）3.0mX3.0mX3.0m。

3

焊接操作台可移至远离焊接位置90、45和0度的横臂角度

焊接横臂位置可以居左、中、右

以体验实际停接时的感受