多型号焊接模拟设备教学仪参数运用介绍

1、23硕博电焊仿真模拟教学设备 焊接仿真实训设备关于WM-WS焊接模拟机的实际运用和具体参数 1目 录目 录21 焊接设备- 1 -1.1 系统概述- 1 -1.2 技术基础- 2 -1.3 视景仿真系统结构- 3 -1.4 系统功能特点- 4 -1.4 功能说明- 8 -1.4.1WM-WS焊接设备功能简介- 8 -1.4.2 功能表- 23 -1.5 配置清单- 23 -2 教师端管理系统- 25 -2.1 系统概述- 25 -2.2 教师端管理系统与焊接设备组合方式- 25 -2.3 功能说明及系统界面- 26 -2.4 配置清单- 31 -系统概述徐州硕博虚拟焊接综合仿真实训系统是新一代

2、环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。本产品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。系统将仿真操作设备、实时3D技术及我公司自主研发的WM-VR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，同时听到相应的焊接音效。该系统为网络化模式，采用无线网络将系统内各套设备进行连接以便进行信息的交换。每套设备标准配置包含：虚拟焊接设备、

3、数据服务器、教师管理机、无线网络设备、观摩投影设备、劳保手套。在标准配置的基础上，可以增加虚拟焊接演练设备，数量没有限制。1 焊接设备1.1 硕博系统概述WM-WS焊接设备具备焊条电弧焊模拟训练系统、CO2气体保护焊模拟训练系统、氩弧焊模拟训练系统。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，本产品系统提供高效训练平台，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

4、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。单台WM-WS焊接训练设备实训设备占地要求为单工位长3.5米，宽3米，高2.5米。双工位长6米，宽3米，高2.5米。1.2 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、新型的硕博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

5、设备技术原理图1.3 视景仿真系统结构焊接设备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。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

6、焊缝的实时检测指导、训练者操作技能的实时评估功能。1.4 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、氩弧焊。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、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台采集主机同时进行数据采集，提供两个工位的同时训练，大大提高了模拟机的使用效率。4、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。5、操作零延

7、时本设备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。6、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。7、实时广播教学模式老师能在设备上进行广播教学，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

8、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。8、“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。9、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。10、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。学员根据这些数据化

9、提示及时纠正运弧时的手部动作，以达到最高的教学效益。11、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。12、多焊件多位置焊接硕博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。13、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。14、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

10、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。15、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。16、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。1.4 功能说明1.4.1WM-WS焊接设备功能简介WM-WS焊接设备是徐州硕博电子科技有限公司自主研发的虚拟仿真焊接训练产品。该产品

11、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。 WM-WS虚拟焊接仿真系统功能图WM-WS焊接设备组成图WM-WS焊接设备与传统的焊接训练相比，具有以下优

12、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（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）CO2气体保护焊模拟训练系统CO2气体

13、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

14、、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气体保护焊枪及氩弧焊枪。见下图：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。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

15、图如下：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。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

16、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设备在学员进行训练时，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：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

17、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，可以让操作者学习“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WM-WS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

18、。（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。设备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设备上进行广播教学，实时的焊接画面会同步到培训教室的每一台学员机上，

19、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。四、丰富的系统课程模拟系统提供

20、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。基础课程引弧、收弧、运弧；直线运弧法；弧线绘制；标准弧线；人工弧线；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；斜圆圈形法初级课程焊条电弧焊厚度=812mm低碳钢板或低合金钢板角接接头；厚度=812mm低碳钢板或低合金钢板T形接头焊接；厚度6mm的低碳钢板或低合金钢板对接平焊；管径60mm的低碳钢管水平转动对接焊；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）中级课程焊条

21、电弧焊管板插入式或骑座式焊接的单面焊双面成型；厚度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76mm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；熔化极气体保护焊厚度=812mm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=76168mm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；五、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。

22、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。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。双工位型焊接设备实物图见下：焊接设备实物图1.4.2 功能表WM-WS焊接设备功能表功能功能详细说明1一机单/双工位采用两工位操作共用一台采集主机同时进行数据采集，提供两个工位的同时训练2实现电流、电压参数的设置通过焊机主机上的旋钮（真实物理存在的，非软件模拟）进行设置3焊板选择通过物理真实焊板配

23、合系统选取进行不同的焊接工艺训练4焊材选择可选择市场通用的多种焊材5定位系统通过光学跟踪技术进行焊板、焊枪、头盔的定位与空中姿态捕捉，采样率不低于120hz6焊接过程中实时数据显示提供干伸长度，弧长、焊枪与构件角度、焊枪与焊缝角度、焊枪速度、摆动曲线、电流、电压等实时数据7辅助功能学员可以通过教学网络进行数据查看自己的成绩和评定，并可以查看自己的焊接操作回放。可进行理论知识的学习及相关训练项目资料的动态查询。1.5 配置清单WM-WS焊接设备（单台）配置清单编号设备名称性能及技术要求数量单位硬件系统1主机模拟真实焊机主机，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；主机上按真实物理

24、存在的旋钮进行电流电压等参数的设置2个2训练工位一台设备提供两个焊接操作工位,可同时进行模拟训练2个3多通道高速USB数据采集器(独立驱动)高速采集位移及角度，焊枪动作等数据，采集帧率>=120HZ2个4光学定位总成空间位置测量模块及其系统总成，空间测量动态精度<=1MM,空间测量范围>=2000MM2套5虚拟现实视觉系统视频眼镜重量小于100克2个6六轴角传感终端具有六方位角度测量功能，测量动态精度<=0.05度6个7增强现实焊枪模拟真实焊枪，MMA电弧焊有焊接操作手感（起弧具有粘连力反馈感，起弧、运弧、收弧过程中有空间力反馈感。）；MIG熔化极气保焊提供喷气、出丝等

25、手感；焊枪焊嘴部分为真实焊枪的金属焊嘴部件6把8音响系统2.1声道，模拟各类作业环境音效2套9焊板各种坡口，各种真实材质焊板，为同等材质金属焊件，不用塑料件或其他材料取代8套软件系统10焊条电弧焊模拟训练系统支持酸性焊条J422（2.5、3.2、4.0）；碱性焊条J507（2.5、3.2、4.0）各种手工焊条焊操作训练2套11CO2气体保护焊模拟训练系统支持CO2气体保护焊：药芯焊丝YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707.；自保护：焊丝直径1.0、1.2、1.62套12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，焊接过程中系统可体现

26、氩弧焊燃烧稳定、热量集中、熔滴细小、飞溅少的使用特点2套2 教师端管理系统2.1 系统概述教师端管理系统是焊接设备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。2.2 教师端管理系统与焊接设备组合方式教师端管理系统与焊接设备是采用网络管理方式，即单台管理系统可动态的管理多台实训设备，即可以同时监控实训数据并控制多个实训设备的注册、练习、考核、焊接录像等功能，也可以点对点的方式对单台实训设备进行训练状态的监控和控制，可以将任意学员的实训焊接信息在管理系统上进行再现，教师可通过教学投影设备对多个学员教学讲解及管理系统内容的推送，并也将学员的数据信息及操作内容连接至远程的校园网络及互联网络。具体功能如下图：培训中心管理系统结构焊接培训中心全局展示图2.3 功能说明及系统界面教师端管理