焊接虚拟仿真培训系统,DOC

EASILY TRANSPORTED from classroom toclassroom or to a recruitment event or openhouse. The VRTEX Mobile can be ready to goin a matter of minutes.BLENDED TRAINING SOLUTIONS FOR WELDING EDUCATIONTOUCHSCREEN USER INTERACTION providesequipment and procedural set-up on an intuitive,resistive touchscreen. All screens mirror theVRTEX 360, making transfer of interactionseamless between the systems.UNIVERSAL GUN HANDLE allows for connectionof a MIG/MAG gun attachment for GMAW andFCAW, and a stick attachment for SMAW welding.TABLETOP COUPON STAND easily attaches andstands on a standard table for welding and istaken apart for quick and simple storage insidethe VRTEX Mobile.The VRTEX systems are virtual reality arc welding training simulators. Thesecomputer based training systems are educational tools designed to supplementand enhance traditional welding training. They allow students to practice theirwelding technique in a simulated and immersive environment. The VRTEX systemspromote the efficient transfer of quality welding skills and body positioning tothe welding booth while reducing material waste associated with traditionalwelding training. The combination of realistic puddle, arc welding sound, andreal-time feedback tied to the welder’s movement provides a realistic andexciting, hands-on training experience.The VRTEX® Mobile is a basic, entry level welding training system. It is designedto provide mobility in an easy to use and engaging welding training tool. TheVRTEX Mobile is ideal for initial, basic welding training, as a recruitment andengagement tool for educational and industry and for employment and screeningfor human resources or as an evaluation tool for instructors and educators to geta baseline on student knowledge. The VRTEX Mobile is definitely on the move!VRTEX MOBILE PROVIDES:FLEXIBILITY» M ultiple welding processes and positions» V ariety of joint configurations» I nstructor tools allow modification basedon preferred welding program and styleINNOVATION» R ealistic welding puddle appearance and sounds» M agnetic tracking system provides accuratemeasurements for student score and evaluation» V irtual weld discontinuities appear in the weldwhen improper welding technique is usedCLASSROOM PERFORMANCE» Visual cues give real-time technique feedback» Advanced scoring system for student evaluation» E ncourages interaction — the instructor cancoach the welder while conducting virtualweld inspection» R ecord, archive and verify student work.CONSUMABLE ANDENVIRONMENTAL SAVINGS» No welding consumables, wire or waste» Track savings with the Weldometer™LANGUAGE SUPPORTEnglish, French, German, Spanish, Turkish,Japanese, Chinese (Mandarin), Portuguese(Brazilian), Russian, Korean, Hindi and ArabicDEMO MODE:Allows the instructor or student to view anexample weld or a demonstration of propertechnique, prior to a weld being madeREPLAY MODEAllows for instructor or student to reviewand analyze the welding processSET-UP AND INSTALLATION REQUIREMENTS:• T he VRTEX system requires minimal space for set-up. Dimensions are 8 W x 8 D x 8 H ft. (2.4 x 2.4 x 2.4 m).• W hen operating multiple units in one location, switch between standard and alternate frequency systems (unique part numbers are identified).• T he VRTEX Mobile system is not designed for operation in harsh environments. Recommendations are listed in the instruction manual.• A void magnetic fields, conductive and high frequency objects and processes.• A n uninterruptible power supply (UPS) may be required for protection of the system from power irregularities and/or disruptions.MC12-93 (06/15) © Lincoln Global, Inc. All Rights Reserved. Printed in U.S.A.CUSTOMER ASSISTANCE POLICYThe business of The Lincoln Electric Company is manufacturing and selling high quality welding equipment, consumables, and cutting equipment. Our challenge is to meet the needs of our customers and to exceed their expectations. On occasion, purchasers may ask Lincoln Electric for information or advice about their use of our products. Our employees respond to inquiries to the best of their ability based on information provided to them by the customers and the knowledge they may have concerning the application. Our employees, however, are not in a position to verify the information provided or to evaluate the engineering requirements for the particular weldment. Accordingly, Lincoln Electric does not warrant or guarantee or assume any liability with respect to such information or advice. Moreover, the provision of such information or advice does not create, expand, or alter any warranty on our products. Any express or implied warranty that might arise from the information or advice, including any implied warranty of merchantability or any warranty of fitness for any customers’ particular purpose is specifically disclaimed.Lincoln Electric is a responsive manufacturer, but the selection and use of specific products sold by Lincoln Electric is solely within the control of, and remains the sole responsibility of the customer. Many variables beyond the control of Lincoln Electric affect the results obtained in applying these types of fabrication methods and service requirements.Subject to Change – This information is accurate to the best of our knowledge at the time of printing. Please refer to for anyupdated information.。

焊接VR仿真实训系统作者：熊友康来源：《西部论丛》2018年第11期摘要：VR技术又名临镜技术，主要是利用计算机对虚拟仿真环境进行构建，近年来，该项技术得到了学校和教师的高度关注，并在焊接实训中得到了应用。

本文对焊接VR仿真实训系统的优势及应该注意的问题进行总结，并从理论教学模块的录制、实践教学模块的录制、焊接过程模型的制作、VR课件的合成与输出四方面，论述了焊接VR仿真实训系统的设计策略。

关键词：焊接过程 VR技术仿真实训前言：随着我国现代化技术水平的进一步提升，人们对焊接工艺水平的要求也越来越高，相关从业人员除了具备丰富的理论知识外，还要进一步提升实践能力。

但站在目前的职业院校焊接实训角度来说，很多教师依然选择先理论、后教学的模式，对学生理论知识和实践融合效果产生了影响。

随着VR技术的引入，让整个焊接实训过程突破了环境限制，进一步提升了焊接实训效果。

一、焊接VR仿真实训系统的优势及应该注意的问题（一）加深学生对知识的理解程度在过去的焊接实训过程中，很多学生在相关知识的获得上并不全部来自于教师的讲授，这其中还涉及到很多生活经验和学习资料。

因此，在开展焊接实训教学时，教师除了将书本之中基本内容体现出来以外，还要将自己的理解融入到教学过程之中。

然而在传统教学方法上，由于环境的限制，教师很难在具体实践过程中激发出学生的联想，这对于学生的成长和进步极为不利。

而在VR技术应用过程中，可以帮助教师更加轻松的构建各种实训场景，提升他们对知识的理解和操作能力。

（二）提高学生对焊接学习的兴趣在传统教学过程中，教学和实践过程往往相互分离，再加上专业知识讲解的枯燥无味，很容易让学生失去对焊接专业学习的兴趣，进而对后续的实训课程开展产生影响。

在VR技术的帮助下，可以提升学生在实训过程中的感知能力，将他们的学习经济性调动出来，其实训效果远远高于传统教学模式。

除此之外，相关心理学家研究表明，人们在知识获取过程中，视觉和听觉发挥着巨大作用，而且人们能够记住自己所看到和听到的50%，在阅读过程中，人们只能对其中的10%进行记忆。

ONEW-360AR焊接操作增强训练仪使用说明书二O一九年四月版权说明为用户更好的使用本产品，本公司将会保持对产品的持续更新，本产品使用手册（以下简称“手册”）内容若有变动，恕不另行通知。

本手册例子中所用公司、人名和数据若非特别声明，均属虚构。

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本手册由湾流制作。

本手册中提及的所有商标、商标名称、服务标志及徽标均归其各自公司所有。

目录版权说明 (2)目录 (3)1 ONEW-360AR焊接操作增强训练仪介绍 (4)1.1 系统概述 (4)1.2 系统功能特点 (4)1.3 ONEW-360AR焊接操作增强训练仪硬件说明 (5)1.3.1 硬件外观展示 (5)1.3.2 硬件组成介绍 (5)1.4 启动 (5)2 ONEW-360AR焊接操作增强训练仪系统使用说明 (5)ONEW-360AR焊接操作增强训练仪系统客户端 (5)2.1首页 (6)2.2 焊接准备 (6)2.3 焊接训练 (7)1 ONEW-360AR焊接操作增强训练仪介绍1.1 系统概述ONEW-360AR焊接操作增强训练仪是ONEW-360焊接模拟器的基础版，基于增强现实（AR）技术，让技能训练与真实实训环境高度融合；同时首次提出焊接工艺卡（虚拟实训）教材，课程采用任务驱动模式，真正实现“教学做训考”一体化教学。

焊接技术应用仿真实训软件简介一、软件内容 (3)（一）参观工厂 (3)（二）教学资源 (4)（三）技能实训 (4)（四）技能考核 (6)二、系统要求 (6)三、运行环境 (6)四、模块列表 (7)一、软件内容焊接技术应用仿真实训软件是基于三维可视化控制技术的大型焊工教学及培训仿真实训软件，本项目以“优质教育教学资源开发与利用”为途径，以三维可视化虚拟仿真技术为突破口而研制，集情景教学、互动实训功能于一体，发挥“信息技术对教育发展具有革命性影响”的重大作用，促进加快实现焊接专业教学的现代化。

焊接技术应用仿真实训软件，是为缓解我国焊接专业传统实验实训教学环节的不足、旨在提高学生的职业技能水平为目的而研制。

软件共设置《参观工厂》《教学资源》《技能实训》《技能考核》四大模块，直击教学难点。

（一）《参观工厂》《参观工厂》包括：安全教育和焊接车间两个内容。

（1）安全教育以喜闻乐见的动画形式，介绍了进入工厂参观或焊工工作时应遵守和注意的安全事项。

（2）焊接车间采用二维精准建模、三维虚拟场景技术，真实的再现了一个焊工车间，进入后有身临其境的感受，用鼠标和键盘上的上下左右键即可控制漫游的视角。

（二）《教学资源》《教学资源》包括如下图所示的八个内容，主要以文本和动画的形式将焊接技术涉及到的工艺及规范做了详尽的介绍，给教师课题教学提供了大量的一手资料。

（1）．焊前准备焊前准备包括工作装备、焊接工具、焊条烘干和安全要求等内容，默认界面为工作装备。

工作装备：点击工作装备可以了解焊工不同作业时应装备的防护用品，用鼠标画上装备，可有其作用的介绍。

焊接工具：点击焊接工具可以了解焊工不同作业时必备的工器具，用鼠标画上工器具，可有其作用的介绍。

焊条烘干：点击焊条烘干，可通过动画直观的了解焊条的烘干方法。

安全要求：点击焊接要求，可了解焊工工作面的安全要求。

（2）．焊接规范利用动画和文本的表现方式将焊工工作涉及到的规范作了介绍。

（三）《技能实训》《技能实训》包括如下图所示的十个内容，其中的焊接操作给学习者提供了一个在计算机上能真实感受到焊工现场氛围的一个实操练习的场所。

焊接仿真软件一、系统概述焊接仿真软件包含3个系统：焊接原理系统、焊接操作系统和焊接工厂系统；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。

二、焊接原理系统1、焊接原理内容（1）焊接电弧的产生电弧是一种气体导电(放电)现象。

焊接电弧则是两个电极之间强烈而持久的放电现象。

电弧产生的条件就是气体要成为导电体。

通常气体是不导电的，气体成为导体则需要两个条件，即①阴极电子发射和②气体电离。

①阴极电子发射：阴极的金属表面连续地向外发射电子的现象叫做阴极电子发射。

一般情况下，电子是不能离开金属表面向外发射的。

如果阴极电子获得一定能量后，就可以克服金属内部正电荷对它的引力而向外发射。

这种能量可以是热能、电能或者运动能量，即阴极在高温状态下，电子运动速度加快，当其能量大于正电荷对其的静电引力，即可有电子发射;或者当两极间的电场强度达到一定程度后，电场对阴极表面电子的吸引力大于正电荷的静电引力时，也可发生电子发射。

同时，在电场作用下，阴离子的运动速度加快，撞击阴极表面，将能量传递给阴极，也可使电子发射。

②气体电离：中性的气体原子在受到电场或热能作用时，气体原子中电子获得足够的能量，克服原子核对电子的引力，而成为自由电子。

中性原子因失去带负电荷的电子而成为带正电荷的正离子的过程，就叫做气体电离。

当有阴极电子发射，电子高速运动与气体原子相互碰撞，如果撞击的能量大于气体原子核与电子间的引力时，则发生气体电离;或者在高温下，气体原子的运动速度加快，原子间相互碰撞，也会引起气体电离。

浅谈焊接仿真实训系统组成及功能作者：郭石宇来源：《锋绘》2018年第05期摘要：焊接是一项对过程要求很高的工作，焊接操作过程中需要焊工有扎实的操作手法、规范的动作。

而在焊接培训过程中传统方式存在以下多种问题：消耗大量的焊条（丝）、焊件和保护气体等材料;对学员的培训过程难以准确掌握;培训过程环境污染严重，有害健康。

因此焊接仿真实训设备在焊工培训中得到了普遍应用。

关键词：焊接仿真;焊接水平;培训周期本文以捷安高科公司生产的JVR-WD3000型虚拟焊接综合仿真实训系统应用为例进行介绍。

该系统采用传感器技术、人体工程学技术、3D仿真技术等先进技术，与传统的焊接技艺教学有机的融合在一起，实现了灵活、高效、安全、节约、绿色无污染的虚拟焊接培训教学与考核新方案，是危险作业的最佳教学方法。

通过虚拟焊接实训系统，学员不仅仅可以获得与传统实训相同的操作经验。

同时通过系统内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化考核评价系统等一系列先进独特的教学功能，配合合理明晰的焊接知识穿插讲解，使学员可以获得在传统教学实践过程中难以量化的精確焊接培训指导，大幅度提升学员在培训过程中的方向性和目的性，有效缩短学员的培训周期，降低教师的教学负担，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精炼”的焊接培训机制。

1 系统架构系统采用网络分布式架构，一个完整的虚拟焊接培训系统包含以下几个重要子系统：数据服务器子系统，教师管理机子系统，观摩子系统，虚拟焊接实训设备子系统若干。

各子系统通过无线或有线局域网系统连接在一起，进行必要的数据传输和交换。

1.1 数据服务器子系统数据服务器主要用于存储和管理教师数据、学生数据以及完成在实训过程中教师机、学员训练设备的登录、注册以及信息交换等功能，是整个系统运行的中枢。

1.2 教师管理机子系统教师管理机子系统主要用于在实训过程中由教师使用以设计和安排学员的实训任务和课程。

教师可以通过教师管理机子系统管理学员的信息和成绩，设计实训任务和课程，安排训练和考核等。

焊接操作仿真训练模拟器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。

将仿真操作设备、实时3D技术及渲染引擎相结合，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。

实现教师端各项功能，分别是：监控、课程设计、任务设计、学生管理、成绩管理、任务共享和系统设置。

教师机用于制定任务，供学生练习和考试，在考试完成后可以查看测试成绩，并对学生进行管理。

1、教师软件功能（1）监控选择虚拟焊接设备，向其发送训练或测试任务。

每台设备应可以同时接受不同类型的课程，或进入不同的模式。

（2）课程设计可以对课程内容进行设置，应包括：课程名称、任务等，并可方便的添加和删除。

应可以查看课程信息：选择一个节点，显示出该节点的详细信息。

（3）任务设计应可以对任务内容进行设置，须包括：任务名称、目的、焊机类型、接口类型、焊接位置、坡口类型和母材厚度等。

应可查看该教师设计的任务：选择一个节点显示出该节点的详细信息。

（4）学生管理应可以新建年级、新建专业、新建班级等。

（5）成绩管理须可以查看自己所管理班级的课程成绩单、学生测试成绩单、任务详细成绩单。

须能以文字报告、焊接参数曲线显示训练结果。

（6）任务共享须实现查看其它教师所设计的任务并能共享。

选择要查看的教师，任务列表中须显示出所有的任务，单击某一任务应可以查看任务详细信息。

（7）系统设置须可将学员列表中的自由设备添加到自己的教学组。

可以修改登录密码、设置公差等级的具体参数。

2、管理员功能须可向虚拟焊接设备发送任务；能查看课程信息、任务信息、学生信息和成绩；对教师进行管理；分配虚拟焊接设备设备。

管理员分为七个部分：设备监控、课程设计、任务设计、教师管理、学生管理、成绩管理和系统设置。

一、焊接模型热源的选择焊接是一个涉及多学科的复杂的物理—化学过程，单凭积累工艺试验数据来深入了解和控制焊接过程则既不切实际又成本昂贵和费时费力。

随着计算机技术的发展，通过计算机软件来模拟焊接过程以获得焊接过程已成为解决现代工程学问题必不可少的有力工具。

采用ANSYS 进行焊接温度场的模拟时，需要解决的问题之一就是热源加载形式和热源分布函数的确定，对于CO2气体保护焊，可不考虑电弧吹力和熔池流体传热特征，采用高斯分布的表面热源就可得到较满意的结果。

有关实验研究表明，高斯热源模型能够表征焊接电弧的,热流分布特征。

高斯热源模型如图所示。

图中，o 为热源中心，dH 为焊接电弧有效加热直径。

高斯热源模型的热流密度公式为q = qmax exp （-cr2），式中：q 为热源有效加热范围内半径为r 处的表面热流；qmax 为热源加热斑点中心的最大热流；c 为热源集中系数，是与焊接方法相关的常数。

二、温度场计算1．材料热物理性能参数焊接温度场中，材料热物性能都是温度的非线性函数，Q235 在各温度下的热物理性能参数如下表所示：2、焊接温度场结果分析（1）．焊接工艺参数考虑中薄板平板对焊条件下，不同线能量对焊接温度场的影响，计算时焊接参数为：焊接热效率η=0.8，电弧电压U=20V，I=110A，；电弧有效加热半径 r=8mm，焊接速度v=4mm/s；初始温度T0=20℃。

由于线能量 E =η×U×I/v，计算得到线能量如下：E1=η×U×I/v=0.8×110×20/4=4.40×104KJ/cm（2）．温度场分析温度场的数值模拟是残余应力场数值模拟的前提，温度场对残余应力和残余变形影响极大。

图3给出了焊接某瞬时t=10s 时焊件的温度场分布云图。

图 4 为焊接结束冷却 1000s 时焊件的温度场分布云图，由图 4 可知，焊件角落边缘区域冷速最快，中心冷却较慢。

5.5仿真及调试
完成路径创建后，即可进行仿真及调试。

通过仿真演示，用户可以直观地看到机器人的运动情况，为后续的项目实施或者优化提供依据。

RobotStudio仿真软件还提供了仿真录像、视图录制和打包等功能，以方便用户之间进行交流讨论。

5.5.1 工作站仿真演示
在焊接实训仿真中,工作站仿真演示的具体操作步骤见表5-11.
5.5.2 仿真录像
在焊接实训仿真中进行仿真录像的具体操作步骤见表5-12。

表5-12焊接实训仿真中仿真录像操作步骤
5.5.3录制视图
5.5.4打包工作站
工作站打包文件可以在不同计算机上的RobotStudio软件中打开，以方便用户间的交流。

在焊接实训仿真中打包工作站的具体操作步骤见表5-14。

大娱号虚拟仿真实训系统解决方案 VSTATION HD（）前言近年来,由于信息技术的快速发展与国家教育部门的大力提倡,虚拟仿真实训在高职教育中开始得到广泛的应用,成为实训教学重要的组成部分和提高教学质量的重要手段。

虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息技术进行集成,构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟教学环境,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体,构成一个虚拟仿真教学系统。

虚拟仿真教学技术以提高学生的技能水平为核心,具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点。

这些特点有益于教师的实训教学和学生专业核心技能的训练,为解决职业教育面临的实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思路。

目前,高职院校很多专业,如外语教学、旅游专业、数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。

虚拟仿真实训教学，已经逐渐成为高职院校教学变革的一种有效手段。

目录前言................................................................ 错误!未定义书签。

一、总体需求分析 ............................................ 错误!未定义书签。

1．1 “情景”的定义： .................................. 错误!未定义书签。

1．2 为什么要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？错误!未定义书签。

1．3 根据教学建设，用户需求归纳如下：错误!未定义书签。

二、设计原则...................................................... 错误!未定义书签。

三、大娱号虚拟仿真实训系统概述................... 错误!未定义书签。

四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运行原理示意图：错误!未定义书签。

焊接培训模拟系统一．焊接培训行业状况焊接是一项对过程很高要求的工作，目前，在现有的手工焊接生产中，通常采用MAG/MIG焊接的约占50%，TIG焊接约占30%，MMA焊接约占20%；如：在造船行业中，MAG约占70%，MMA约占30%；那么，这就需要焊工要有扎实的操作手法，规范的动作。

而在焊接培训过程中存在以下多种问题：※消耗大量的培训材料；※对学员的培训过程难以准确掌握；※对学员的焊接水平难以定义；※培训效果不尽理想；※培训过程中造成环境污染，有害健康.二．主要优点焊接培训模拟系统通过对焊接过程的模拟操作，来实现对焊接操作者进行更有效的培训，它比传统的培训方式能够为我们：节省大量的培训成本及培训时间；增强培训管理；提高培训效果；改善培训环境。

1、培训部门将节省大量培训成本1.1 减少材料成本及培训时间：在工业化培训及演示新技术时，减少成本是非常重要的，如果平均培训的时间为1000小时算，一个学员大概就得消耗一吨的金属材料，再加上消耗的保护气体，电能及其他的耗材。

费用主要用在学员刚开始练习的时候，他们需要消耗大量的材料来掌握这个复杂的过程。

事实证明，焊接培训模拟系统可以帮助学员在培训过程中少用40%的原材料，节省50%的培训时间。

如果我们对一个焊接系统及新的焊接方法进行优化时，这个数值还会增加。

2、增强培训管理2.1 对训练进行监测，分析及记录：系统能够为教员对训练提供监控及任务报告的有效工具。

传统的焊接培训，教员只能针对真正焊缝的焊接结果对学员的操作进行相关分析。

使用培训模拟系统，任何动作所对应的所有参数都能被跟踪，学员可以回顾这个过程；通过培训过程中焊接动作规范，包括焊接速度，焊接轨迹，焊接角度及弧长的运动参数的不同变化分析，来对学员的焊接动作规范及焊接质量进行精确地分析。

这些信息都能够由控制中心进行处理，归档，便于日后提高学员进步的全部历史纪录。

2.2 远程跟踪及控制指导：焊接动作的规范需要大量的训练才能达到要求。