在线焊接虚拟培训实验教学项目
在线焊接虚拟培训实验教学项目是江苏科技大学和武汉湾流新技术有限公司产学研合作研发的虚拟仿真焊接训练产品在线版。焊接虚拟培训实验教学项目能虚拟模拟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。
焊接虚拟培训实验教学项目配置
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。
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系统功能特点：
1、安全环保；
2、一机多枪（二保焊、手工焊条焊、氩弧焊）；
3、一机多练，单台双工位训练（训练机一拖二）；
4、真实力反馈；
5、操作零延时；
6、3D立体视觉焊接模拟；
7、实时广播教学模式；
8、“手把手”引导学习模式；
9、3D焊接录像可分享及学习；
10、实时辅助显示；
11、降低培训成本；
12、多焊件多位置焊接（练习板、对接坡口板、T型板、圆管、平焊、立焊、横焊、仰焊）；
13、教师端远程设备控制；
14、焊接知识实时查阅；
15、动态设定任务、分级培训学员；
16、培训自动化、效果可评估；
焊接模拟器组成图
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。在线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。
模拟器系统由“学员端”及“教师端”通过网络组成的。
学员端功能
（一）适用性广：
1、多种焊接工艺。本模拟器可以模拟训练多种焊接工艺，包括焊条电弧焊（SMAW）、CO2气体保护焊（MAG）、氩弧焊（TIG）。
2、多种接头形式。本模拟器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、Φ150mm壁厚4mm管道等。
3、多种焊接位置。本模拟器可以灵活地调节多种焊接位置，有独立的操作台和可调高度的横臂。见下图：
（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。
（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
焊接模拟器在学员进行训练时，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：
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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：
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（6）“虚拟教师-叠影”技术
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。
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。
模拟器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。
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（8）实时广播教学模式
老师能在模拟器上进行广播教学，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）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。该模拟器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）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。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。
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 |
中级课程 | 焊条电弧焊 |
教师端的功能
教师端管理系统与焊接模拟器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。
教师端管理系统有下述功能：
（1）学员端监控，选择焊接训练设备，向其发送训练任务、考试任务。每台设备应可以接受不同类型的课程，或进入不同的模式。
（2）设备管理，可以远程管理所以训练设备，开关或禁用设备，查看设备的使用率，节省成本等。
（3）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。同时可以查看课程信息：创建或删除任意课程节点，同时也可以选择一个节点显示出课程的详细信息。
（4）任务设计，可以对任务内容进行设置，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。并在选择一个操作节点任务时，显示出该节点的所有任务详细信息。
（5）学生管理，可新建年级、新建专业、新建班级、新建学生、修改学生信息、删除信息等。
（6）成绩管理，可以查看所管理班级的课程成绩单、学生考试成绩单、任务详细成绩单。能以文字报告、焊接参数曲线，显示训练结果。
（7）系统设置，可修改登录密码、设置焊接难度等具体参数。
（8）网络连接：系统采用千兆网络通讯技术实现网络化，可随时网络连接控制并同步录像，管理灵活。
