焊接操作计算机模拟系统开发及应用汇报

焊接操作计算机模拟系统开发与应用20140328科技成果鉴定申请任务书编号：1

您们好！首先，非常感谢各位领导、专家百忙之中抽出时间参加《焊接操作计算机模拟系统开发与应用》科技研发成果的评审工作。该课题于2011年1月立项，由中国石油天然气第一建设公司焊接研究培训中心负责具体研究，2011年12月完成研究。现就《焊接操作计算机模拟系统开发与应用》研究情况向各位领导、各位专家做简要汇报，不当之处，恳请批评指正。尊敬的各位领导、各位专家：“数字化焊接模拟培训室”平板堆焊、平焊一、项目任务来源二、应用领域和技术原理三、主要性能指标完成情况四、与国内外同类的比较五、研发成果的创造性和先进性六、研发成果的作用意义七、推广应用范围及前景4项目任务来源任务来源：“焊接操作计算机模拟系统开发与应用”是2011年7月下达的工程建设分公司级统筹科技项目“特殊环境下焊接技术及工艺评定研究”之专题四。

2003年我公司开始承担“焊接操作计算机模拟系统开发”的集团公司科技开发课题研究，2005年该系统已达初级水平并投入使用，但原系统在“多层焊模拟、单面焊双面成形模拟、焊枪空间位置检测精度、焊枪优化设计”等关键技术方面还有待完善。2005年第一代模拟焊机2013年新一代模拟焊机一、项目任务来源二、应用领域和技术原理三、主要性能指标完成情况四、与国内外同类的比较五、研发成果的创造性和先进性六、研发成果的作用意义七、推广应用范围及前景7应用领域

焊接技术培训技术原理采用双光源测量建模的计算机虚拟成像技术模拟焊接过程，实现焊接模拟培训。

主要关键技术双光源虚拟弧长检测技术；三维场景生成技术；焊接缺陷预测技术；焊接运条轨迹评价技术。应用领域和技术原理8一、项目任务来源二、应用领域和技术原理三、主要性能指标完成情况四、与国内外同类的比较五、研发成果的创造性和先进性六、研发成果的作用意义七、推广应用范围及前景9主要性能指标完成情况序号计划技术经济指标完成技术经济指标1焊工理论考试系统，能实现自动出题与阅卷；焊工理论考试系统，能实现自动出题与阅卷；2实现实用化的新一代焊接模拟器，其外形与真实焊接设备相似；完成新一代焊接模拟器，其外形与真实焊接设备相似；3模拟焊条空间位置检测精度≤1mm；高度(弧长)方向上可以实现±1的测量精度，同时在水平面上可以实现±0.5的测量精度4焊接运条培训系统能实现焊工操作的检测，记录并评价运条轨迹。焊接运条培训系统能实现焊工操作的检测，记录并评价运条轨迹。5初步实现单面焊双面成形过程的模拟，逼真程度达到70%实现单面焊双面成形过程的模拟6在操作过程中进行实时报警，焊接完成后可以进行分析，并提出改进的建议；评价系统：焊接效果评价、焊工水平评价。在操作过程中进行实时报警，焊接完成后可以进行分析，并提出了改进的建议；给出焊接效果评价、焊工水平评价。10主要性能指标完成情况序号计划技术经济指标完成技术经济指标7国家发明专利1-2项28国家实用新型专利2-3项29焊接操作结果保存功能10焊接操作回放功能11数据库管理功能12焊接缺陷预测专家系统知识库11名称完成情况100%焊接操作结果保存功能对于平板堆焊、多层多道焊和单面焊双面成形焊接操作的区分保存，用以分析、对比以及回顾。焊接操作回放功能分为实时操作回放和历史操作回放，在进行一次操作后可以不保存对上次操作回放，也可以保存后随时调出数据进行回放。数据库管理功能对个人账户以及操作数据进行添加、修改、查询以及删除，并能够对数据库进行备份和还原。运条训练功能单独实现运条轨迹训练，采用临摹的方式让学员训练运条操作，拥有7种不同轨迹样式的训练。焊接缺陷预测专家系统知识库对知识库中规则进行添加、修改、删除工作。并实现缺陷查询功能，查询一种缺陷之后，可以给出相关缺陷的图片、定义、产生原因以及预防方法。深化研究内容一、项目任务来源二、应用领域和技术原理三、主要性能指标完成情况四、与国内外同类的比较五、研发成果的创造性和先进性六、研发成果的作用意义七、推广应用范围及前景13公司名称虚拟焊接设备型号主要组成部分分析法国LaurentDADALTOCS-WAVE分为工作站式和便携式两种。便携式包括虚拟焊接培训模块，工作站式还包括控制中心和服务器提供实时监控功能，使教师可以对学员的练习过程进行指导和帮助。其服务器是虚拟焊接数据的存储中心。服务器支持工作台和控制中心的通信。郑州捷安高科JVR-W37Ⅱ虚拟模块、焊台、焊件、焊枪等可对虚拟场景中的焊件位置进行升降、缩进、旋转等。美国林肯电气VRTEX360基于计算机系统的教学培训系统、焊件、焊枪等ProFloTM技术提供真实的焊接熔池模型，可实现多种焊接方法、焊接位置的模拟，真实感较强；但是焊缝的形貌与实际的焊缝差距较大。虚拟焊接设备分析表与国内外同类的比较14优点：1)郑州捷安高科的JVR-W37Ⅱ可以根据焊接任务自动生成一个动态的最佳焊接姿态，让初次接触焊接的初级学员对焊接操作有一个感性的认识。2)林肯电气的VRTEX360提供多种焊接工艺、多种接头形式和多种焊接位置的模拟仿真。而且林肯电气和法国LaurentDADALTO的虚拟焊接设备均可实时监控，使得教师对学员的练习过程进行指导。缺点：1）法国LaurentDADALTO和郑州捷安高科的虚拟焊接设备的真实沉浸感还有待加强。2）美国林肯公司的虚拟焊接设备的焊缝形貌等与真实的焊缝形貌还有一定差距，有待进一步加强。3）上述公司都没有对焊工的运条手法进行训练的运条培训系统与国内外同类的比较15法国LaurentDADALTO郑州捷安高科美国林肯电气模拟焊接系统与国内外同类的比较16一、项目任务来源二、应用领域和技术原理三、主要性能指标完成情况四、与国内外同类的比较五、研发成果的创造性和先进性六、研发成果的作用意义七、推广应用范围及前景17模拟系统创造性：采用单摄像机-倾角传感器以及双光点配合定位焊条位置；其外形仿照真实焊接设备，内部安装模拟装置，以此实现对焊接过程的“真实模拟”；步进式模拟焊枪；模拟方法创造性的采用焊条电弧焊。研发成果的创造性和先进性18模拟焊枪内部构件整体设计1．模拟焊枪箱体；2．步进电机驱动部分；3．双倾角传感器；4．模拟焊条；5．后限位；6．前限位；7．双光点头部；8．后限位开关；9．前限位开关；10．双丝顶紧部分；11．复位按钮；12．组合手柄；13．航空插头固定部分整体设计图传动原理可调松紧原理研发成果的创造性和先进性模拟焊机模拟焊枪模拟面罩模拟试板转轴装置模拟系统先进性：(1)尺模拟焊接柜方法采用钱焊条电弧雀焊方法。较真实的趁模拟手工球电弧焊的伍操作，如竭引弧、运科条等。(2)蚕单目激摄像机遮-倾角立传感器副配合定穷位焊条驻。焊条位凳置的检旋测精度葡提高。(3)栏采用双光旁点检测弧劝长。用双光点症测量高度剂（弧长）拐的方案，怕实现了高糟度（弧长罗）的测量遭功能。(4)凑焊接操作促专家系统混预测缺陷排。建立了焊觉接缺陷预食测专家系纪统，通过晕数据匹配耐，对焊接户缺陷进行芳诊断。研发成果橡的创造性迟和先进性21实时焊接辈缺陷预测焊瘤俯仰角过冰小报警焊接速度拴过快报警研发成浑果的创钓造性和居先进性22实现了多盟传感器配震合下焊接珍操作位置缎的精确检软测。像素像坐台标系（实羊际图为752×派480像素）世界坐标攻系（试板旺大小为400m累m×300量mm）x方向分逢辨率为400/牌752=认0.53毁2mmy方向分坚辨率为300/伪480=素0.62疲5mm均满足奥检测精呜度≤1mm的技术要角求双轴倾五角传感婶器201响3年2月20日，“一种焊规接操作撤模拟培吉训设备”获得国家略知识产权南局实用新型蜻专利，专利备号“”201劈燕3年2月20日，“一种模拟拖焊接培训能用模拟焊坡钳”获得国筹家知识陆产权局实用新型千专利，专利聪号“”一、项目抛任务来源二、应孩用领域硬和技术重原理三、主坝要性能某指标完蚁成情况四、与国虹内外同类撕的比较五、研觉发成果柏的创造谦性和先呆进性六、研大发成果牵的作用球意义七、推掩广应用炒范围及赔前景26直接经来济效益通过多芽次模拟艘培训与榴未采用裤模拟培粗训系统疼的培训探进行了搅比较分逝析节省击成本约台15%困，且模墨拟培训饱具有良仙好的重增复性和誉试教系姓统，培赠训效果结也有明冠显提高炊。研发成脆果的作四用意义27“数字嫩化焊接景模拟培御训室”平板堆恭焊、平秘焊社会意哪义1、焊接震计算机色模拟培葬训无污向染排放役，具有以绿色、周环保的喘特点；2、具有渣培训的喊可重复宅性，无毕钢材、逐焊接材朽料损耗贩，节约齐能源；3、培训勇劳动强喝度低，奏具有声嫌音、光涝效，可史以提高既学员的宾注意力掩与关注肌度，培嘉训效果壁有所提短高；4、焊接盲计算机虫模拟培扛训在模垒拟培训蚁方面具各有国际昨领先地秃位。研发成果锅的作用意典义29一、项喂目任务私来源二、应课用领域份和技术墨原理三、主要团性能指标报完成情况四、与雪国内外声同类的超比较五、研发路成果的创瞒造性和先匆进性六、研透发成果油的作用桑意义七、推会广应用要范围及疫前景30新一代伶培训系饰统的可枯用于新倘入职焊辽工的培妥训：应用于陆技校生市的初级乖培训；公司、大集团公滤司的焊蚕工入职莫培训；焊接工厕人的技内能扩展踏；焊工理窑论培训扭。推广应用贩范围及前哪景31项目完堡成后可豆积极的霜在公司亏、集团签公司乃声至国内抹相关行闷业的焊陈接培训房诚中进行赛推广使型用，可怪以给公减司节省射可观的栋费用，鱼增加经率济效益背，并彻河底改善稠焊接培阳训的环篇境状况逢，为公瓣司承担崖社会责迹任，造盖福当地亚并赢得灯一定的欠声誉，前景走良好。推广应依用范围亩及前景32知识产熄权情况2011年7月，申报挨发明专利改一项，发愚明创造名危称为：一趴种单面焊乖双面成形话过程模拟狠与仿真的盾网络实现线方法（申匆请号2011妻1020筑0564祖.6）。1、申报发族明专利2项专利申合报情况2013年4~5月，正在削办理一项窗发明专利赴申报工作程，发明创于造名称为畜：基于单舅目摄像机越的模拟焊益接培训虚柴拟弧