焊接虛擬仿真培訓系統(tǒng)

1、1、焊接培訓行業(yè)狀況焊接是一項對過程要求很高的工作,在現(xiàn)有的手工焊接生產(chǎn)中,采用MAG/MI御接的約占50%TIG焊接約占30% MMAMB占20% 如：在造船行業(yè)中,MAG勺占70% MMA勺占30% 那么,這 就需要焊工要有扎實的操作手法、標準的動作.而在焊接培訓過程中傳統(tǒng)方式存在以下多種問題：(1) 消耗大量的焊條(絲)、焊件和保護氣體等材料；(2) 對學員的培訓過程難以準確掌握；(3) 對學員的焊接水平難以評價；(4) 培訓效果不盡理想；(5) 培訓過程環(huán)境污染嚴重,有害健康；(6) 培訓過程平安性差.2、工程實施目的1)減少甚至預防焊接練習過程中強光、高溫、明火及煙塵以及有毒氣體的產(chǎn)

2、生,全面保護教 師和學員的身體健康；2)減少或者預防焊接實訓過程中對空氣污染的有害氣體的排放,預防對環(huán)境造成污染；3)能夠讓無工作經(jīng)驗的學員快速、真實的投入到焊接實訓中,提升培訓效率,預防由于無經(jīng) 驗操作產(chǎn)生的事故.同時能夠讓有經(jīng)驗的練習者有更高的練習平臺,提升焊接技術；4)節(jié)省真實焊材、工件等焊接材料以及工業(yè)用電,降低培訓本錢；方便教學.3、焊接仿真模擬器概述電焊操作練習模擬器系統(tǒng)是由武漢科碼軟件獨立自主研發(fā)的焊接虛擬仿真培訓系統(tǒng).該系統(tǒng)是基于虛擬計算機系統(tǒng),是以中高度仿真的教學培訓系統(tǒng),能讓學員在接近真實的模擬環(huán)境 下進行焊接技術的練習.該系統(tǒng)能促進焊接技能向實際工況焊接的有效轉換. 與傳

3、統(tǒng)的焊接培訓相 比減少了焊材的浪費.該設備結合了：焊工的動作、仿真焊接焙池、焊接聲音及焊接手感,使用該 系統(tǒng)的受訓者能夠感受到幾乎真實的焊接過程.電焊模擬實訓系統(tǒng)是新一代環(huán)保、節(jié)能、通用型操作技能實訓與評價平臺該系統(tǒng)采用分布式仿真實訓技術、虛擬現(xiàn)實技術、微機測控技術、聲音仿真技術及計算機圖像 實時生成技術.在不需要真實焊機的情況下,通過仿真主控系統(tǒng)、位置追蹤系統(tǒng),將焊接演練過程 中焊槍的位置、速度和角度等進行采集處理,并實時生成虛擬焊縫.該系統(tǒng)將仿真操作設備、實時3D技術及渲染引擎相結合,演練過程真實,視覺效果、操作手 感與真實一致.在焊接演練的過程中,學員能夠看到焊接電弧以及焊液從生成、流動

4、到冷卻的過程, 同時聽到相應的焊接音效.該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的焊接技藝教學能有機的融合在一起,是實現(xiàn)靈活、高效、平安、節(jié)約、綠色無 污染的焊接模擬培訓教學與考核的最正確教學方法.通過電焊模擬實訓系統(tǒng),學員不僅僅可以獲得與傳統(tǒng)實訓相同的操作經(jīng)驗,同時通過系統(tǒng)內置的數(shù)據(jù)采集、智能專家輔助模塊和量化考核評價系統(tǒng)等一系列先進獨特的教學功能,配合合理明晰的焊接知識穿插講解,使學員可以獲得在傳統(tǒng)教學實踐過程中難以量化的精確焊接培訓指導,大幅度提升學員在培訓過程中的方向性和目的性,有效縮短學員的培訓周期,降低教師的教學負擔,達到以低本錢、低投入實現(xiàn)“精教、精學、精煉的焊接培訓機制.電焊模擬器主機效果圖電焊模擬器設備

5、圖片4、技術根底當操作者進行練習時,系統(tǒng)中的多個傳感器將獲得的多個焊槍實時參數(shù)反響給計算機, 計算機 對數(shù)據(jù)進行處理分析,并在顯示裝置和音響上顯示相應的焊接畫面和焊接聲音.焊接實訓設備應具 有以下技術：1、數(shù)字圖像處理、信息技術.2、計算機圖形學、傳感與限制技術.3、多種焊接操作技術、平安操作標準.4、融多項高新技術于一體,呈現(xiàn)代職業(yè)教育之先進手段.5、新型的焊接練習實訓設備是一種低本錢、高效率、現(xiàn)代化的焊接練習解決方案.焊接模擬器技術原理圖5、視景仿真系統(tǒng)結構焊接模擬器視景仿真系統(tǒng)結構圖各個模塊應具有的功能如下：1、數(shù)據(jù)輸入模塊主要負責將焊接工藝參數(shù)和焊槍運動參數(shù)狀態(tài)信息傳遞給焊接仿真模型模

6、塊 和仿真引擎模塊.2、仿真模型模塊主要負責對工件、焊槍等焊接仿真環(huán)境進行靜態(tài)幾何建模,完成焊縫模擬、煙、光照、火光、陰影、光照等特效 3D圖形渲染.3、焊接仿真引擎是系統(tǒng)的核心,它主要探尋焊接工藝、焊槍運動狀態(tài)參數(shù)和焊縫橫截面幾何 參數(shù)之間的關系.4、仿真結果輸出模塊包括評價系統(tǒng)模塊和其它功能子模塊.主要負責實時監(jiān)測仿真狀態(tài),輸出動態(tài)仿真結果,分析、評價仿真過程數(shù)據(jù).5、具備培訓效果可評估功能：具有實時可視的操控信息反響、虛擬焊縫的實時檢測指導、訓 練者操作技能的實時評估功能.6、學員端系統(tǒng)功能與特點1、性能與優(yōu)勢：1、多種焊接工藝.本套實訓設備可以模擬練習多種焊接工藝,焊條焊、氣體保護焊、

7、氮弧焊、,還可擴展直流焊、 鋁焊、氣焊,并包含焊接共享資源庫.1焊條電弧焊模擬練習系統(tǒng)焊條電弧焊模擬練習系統(tǒng)可模擬焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫,從而獲得牢固接頭的焊接過程的模擬系統(tǒng).本系統(tǒng)可進行酸性焊條J422 2.5、3.2、4.0、堿性焊條J507 2.5、3.2、4.0的多種練習,并可對焊件進行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多種不同位置的焊接 練習.練習者在手工焊接操作時可看到焊縫熔池實時生成,練習者的手工操作直接影響到了熔池成 形的結果,并由系統(tǒng)進行實時的專家評定焊接缺陷,以便練習者了改良焊接手法,以到達焊條電弧 焊練習效果.2 CO2氣體保護焊模擬練習系統(tǒng)CO2氣體保護焊模擬練習系

8、統(tǒng)可模擬以二氧化碳氣體作為電弧介質,保護金屬熔滴、焊接熔 池和焊接區(qū)高溫金屬的一種熔焊模擬系統(tǒng).本系統(tǒng)可選用藥芯焊絲YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707;自保護焊絲：直徑 1.0、1.2、1.6.并可對焊件進行平焊、立焊、橫焊和仰 焊等多種不同位置的焊接訓.練習者在手工焊接操作時可看到焊縫熔池實時生成,練習者的手工操作直接影響到了熔池成形的結果,并由系統(tǒng)進行實時的專家評定焊接缺陷,以便練習者了改良焊接手法,以到達CO2氣體保護焊練習效果.3氮弧焊模擬練習系統(tǒng)氧氣體保護焊可模擬200A/mm2左右的高強度電流密度效果,焊接過程中系統(tǒng)可表達氮弧焊 燃燒穩(wěn)定、熱量集中、

9、熔滴細小、飛濺少的使用特點.并可對焊件進行多種不同位置的焊接訓.訓 練者在手工焊接操作時可看到焊縫熔池實時生成, 練習者的手工操作直接影響到了熔池成形的結果, 并由系統(tǒng)進行實時的專家評定焊接缺陷,以便練習者了改良焊接手法,以到達氮弧焊練習效果.2、三種焊槍本套實訓設備包含以下三種焊槍,與真實焊槍比例一致：焊條電弧焊槍、CO2氣體保護焊槍及氮弧焊槍,操作過程中有焊條融化的縮短真實體驗和焊條自動更換功能,并能體驗到操作手感. 見下列圖：3多種接頭焊件形式本實訓設備可以模擬多種焊接接頭形式,對接、角接、T接接頭形式以及I形、V形單面焊雙面成形、Y形坡口類型.系統(tǒng)還可模擬管對板,管對管接頭的形式.還可擴展多種焊接形式.4、多種焊接位置本實訓設備有獨立的操作臺,可以在虛擬場景中靈活地調節(jié)多種焊接位置,讓練習者無障礙進 行平焊、立焊、橫焊、仰焊等多角度焊接位置練習.示意圖如下：5、能夠真實的模擬焊接過程中的各種條件設置,引弧、焊接、收弧中的各種手法,在焊接 過程中具有自動換條功能,并能體驗操作中的力量反響感,電弧、明暗場、飛濺、焊縫、聲效表現(xiàn) 逼真.6、系統(tǒng)設置簡單,虛實結合,通過真實的焊板、焊槍、示教器進行焊接練習；系統(tǒng)可提供完善的語音提示,焊接過程中可以通過圖形及語音提示