焊接虚拟仿真培训系统
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虚拟仿真焊接调研报告虚拟仿真焊接技术是一种基于计算机图形学和物理学原理的虚拟仿真应用,通过模拟真实焊接过程,以减少实际焊接试验的成本和时间。
虚拟仿真焊接技术可以帮助焊工进行训练和技能提升,并能够优化焊接工艺参数以提高焊接质量。
在虚拟仿真焊接技术中,首先需要建立真实的焊接场景模型,包括焊接材料、焊接设备、工件以及环境等信息。
然后,通过计算机图形学技术将场景模型呈现为虚拟环境,焊工可以通过虚拟现实设备如头戴式显示器或手持式设备进入虚拟环境进行焊接操作。
在虚拟环境中,焊工可以进行虚拟焊接操作,如持枪、熔池控制、电极维持等动作,并通过力反馈设备获取焊接过程中的物理指标。
虚拟仿真焊接技术在训练中具有很大的优势。
首先,它可以提供高度真实的焊接模拟场景,使焊工能够在模拟环境中感受到真实焊接时的动作和力度,提高焊接技能。
其次,虚拟仿真焊接技术可以使焊工在没有真实焊接材料和设备的情况下进行训练,减少了成本和风险。
而且,虚拟仿真焊接技术可以记录和分析焊接过程中的各项数据,为焊工提供及时的反馈和指导,帮助其改进焊接技术。
虚拟仿真焊接技术还可以用于优化焊接工艺参数。
在虚拟环境中,可以通过改变焊接参数如焊接电流、焊接速度等来模拟不同的焊接条件,然后通过仿真结果评估焊接质量,找到最佳的焊接参数。
这样可以节约试验成本和时间,提高焊接效率。
虚拟仿真焊接技术在实际应用中取得了很好的效果。
一方面,虚拟仿真焊接技术可以帮助焊工提高焊接技能,减少操作中的错误和事故发生。
另一方面,虚拟仿真焊接技术可以缩短产品研发周期,提高产品质量。
而且,虚拟仿真焊接技术还可以应用于焊接设备的设计和改进中,在设计阶段就可以验证焊接设备的性能和稳定性。
虚拟仿真焊接技术还有一些潜在的应用领域。
例如,可以将虚拟仿真焊接技术应用于焊接自动化中,通过建立虚拟焊接环境,优化焊接路径和焊接轨迹,提高焊接速度和质量。
此外,虚拟仿真焊接技术还可以应用于焊接质量检测中,通过模拟焊接过程,评估焊缝的质量,并预测焊接后的应力和变形情况。
……………………………………………………………精品资料推荐…………………………………………………TK200系列维修电工虚拟实训室一、简介维修电工虚拟实训室,是针对维修电工职业(工种)的技能训练所研制的大型系列化仿真实训系统,分网络版与单机版,其中,网络版用于学生仿真实训;单机版主要供教师演示性教学以及实训教师备课使用。
该系统主要用于维修电工、电工等职业(工种)的培训与鉴定,也可用于家用电器维修工、无线电装接工、仪表调试工、电梯维修工等众多与电工电子自动化相关的职业(工种)的技能培训与考核鉴定,同时也可直接用于机电、电气、电子技术、电子电器、自动化、仪器仪表等众多专业的大中专学生的实验、技能实训教学使用,是上述各专业仿真实训室的主体与核心软件。
本系统全面贯彻“以能力为本位,以就业为导向,以提高技能水平为核心”的指导思想,以国家职业标准为指导,以国家教育与培训部门所颁布的教学大纲、鉴定题库为依据,以职业技能各知识点技能点的仿真训练为重点,以前瞻性与适用性相结合、培训与鉴定相结合、仿真软件与硬件相结合的方针,结合当前生产实际,历经多年的反复研究、设计而研制成功的。
本系统围绕技能点进行教学设计,精心安排了例如目的、电路、原理、布局、连线、仿真、排故等多种训练模块,做到了认识与实践相结合,实验与实训相结合、操作与指导相结合、实践与考核相结合的方针,并结合学习者的年龄特征而设计,具有职业性、实践性、情景性、过程性、趣味性强的特点,是国内目前功能最全、最接近实际训练、制作技术最新的大型网络化仿真实训系统。
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本系统采用模块化设计,不仅可作为维修电工与电工职业完整的大型虚拟实训室使用,也可按专业需求组合几个模块使用,甚至按单个课程使用。
例如,组合成电工基本技能虚拟实训室、电力拖动虚拟实训室、电子技术虚拟实训室、电工电子器材虚拟实训室以及维修电工虚拟实训室等。
本系统由大连通科应用技术有限公司研制,已通过国家软件著作权申请,可作为电工、维修电工职业技能培训、鉴定,也可为众多电工、电子专业仿真实训室大型系列化主体软件使用。
《焊接机器人离线编程及仿真系统应用》课后习题第一章虚拟现实与仿真技术1.(填空题)虚拟现实技术,是一种基于_____________的沉浸式交互环境。
2.虚拟现实的三要素是:_______、_______、_______。
3.系统仿真的基本步骤是:阐述问题和目标设定→_________→_________→仿真模型的确认→_________________→仿真模型的运行→仿真输出结果的统计分析。
第二章机器人离线编程技术1.机器人语言等级通常分为_______、_______和_______。
2.示教再现机器人的基本构成主要有:_____________、__________、__________、________等部分组成。
3.T/P机器人控制系统的主要功能有_____________。
4.离线编程的特点_____________。
5.弧焊机器人离线编程系统分为________和________两类。
第三章DTPS离线编程仿真软件1.(判断题)“DTPS”不仅可以离线编辑机器人程序、进行动画模拟,还可以对实际设备的参数进行修改。
()2.机器人离线程序制作流程需要_______个步骤。
3.使用DTPS可设定_____台机器人,_____个外部轴,对其进行示教、模拟。
第四章DTPS离线编程仿真软件的使用1.DTPS软件目前可供选择的语言种类有______________________。
2.请将下列词条进行中英文匹配Installation Link 轨迹线Installation Editor 添加设备Property 添加控制Add Control 属性Add Installation 设备链接External Axis 设备编辑器Trajectory Line 外部轴3.送丝机应安装在____轴上。
A.BaseB.UAC.FAD.TW4.若行走变位机的移动方向为Y轴方向,则轴类型“Axis Type”选择[Shift]/[Rotation]。
焊接工艺中的焊接过程仿真与模拟焊接是一种常见的金属连接工艺,广泛应用于各个领域。
在现代工业中,焊接的质量和效率对产品的性能和生产成本都有着重要的影响。
为了提高焊接工艺的可靠性和效果,焊接过程仿真与模拟被广泛应用于焊接工艺的优化与改进中。
本文将探讨焊接过程仿真与模拟的意义、方法和应用领域。
一、焊接过程仿真与模拟的意义焊接过程仿真与模拟是通过使用计算机软件,在虚拟环境中模拟真实的焊接工艺,通过数值计算和仿真可以准确地分析焊接过程中的物理现象和工艺参数对焊接结果的影响。
这对于优化焊接工艺、减少试验成本和提高产品品质具有重要意义。
首先,焊接过程仿真与模拟可以为焊接工艺的优化提供有力的支持。
通过虚拟仿真实验,可以快速准确地评估不同焊接参数的影响,并进行优化设计。
这有助于减少试验成本和提高焊接质量。
其次,焊接过程仿真与模拟可以预测焊接过程中的应力、变形和裂纹等缺陷,帮助工程师及时调整焊接参数,防止产品在使用过程中出现故障,提高焊接可靠性。
最后,焊接过程仿真与模拟可以加强焊接知识的传播和培训。
通过虚拟仿真实验,可以向焊接工艺学习者展示焊接过程中的物理现象和工艺参数的变化规律,提高学习效果和培训质量。
二、焊接过程仿真与模拟的方法焊接过程仿真与模拟的方法多种多样,可以从宏观角度和微观角度进行模拟。
宏观角度的仿真主要是基于焊接过程的热力学和流体力学原理,通过有限元法等数值计算方法,模拟焊接过程中的温度场、应力场和变形场等物理现象。
这种方法适用于焊接结构的整体性能评估和优化设计。
微观角度的仿真主要是基于材料的变形和塑性流动原理,通过分子动力学模拟和有限元分析等方法,模拟焊接过程中金属原子、晶体结构和位错等微观变化。
这种方法适用于焊接接头的细观组织演变分析和缺陷预测。
此外,还可以利用计算流体动力学方法模拟焊接熔池的流动和传热过程,以及应用数据挖掘和机器学习方法,通过大量实验数据进行建模和预测。
三、焊接过程仿真与模拟的应用领域焊接过程仿真与模拟在工业界的应用领域非常广泛。
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1、焊接培训行业状况
焊接是一项对过程要求很高的工作,在现有的手工焊接生产中,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传统方式存在以下多种问题:
(1) 消耗大量的焊条(丝)、焊件和保护气体等材料;
(2) 对学员的培训过程难以准确掌握;
(3) 对学员的焊接水平难以评价;
(4) 培训效果不尽理想;
(5) 培训过程环境污染严重,有害健康;
(6) 培训过程安全性差。
2、项目实施目的
1)减少甚至避免焊接练习过程中强光、高温、明火及烟尘以及有毒气体的产生,全面保护教师和
学员的身体健康;
2)减少或者避免焊接实训过程中对空气污染的有害气体的排放,防止对环境造成污染;
3)能够让无工作经验的学员快速、真实的投入到焊接实训中,提高培训效率,避免由于无经验操
作产生的事故。同时能够让有经验的训练者有更高的训练平台,提高焊接技术;
4)节省真实焊材、工件等焊接材料以及工业用电,降低培训成本;
方便教学。
3、焊接仿真模拟器概述
电焊操作训练模拟器系统是由武汉科码软件有限公司独立自主研发的焊接虚拟仿真培训系统。该系
统是基于虚拟计算机系统,是以中高度仿真的教学培训系统,能让学员在接近真实的模拟环境下进
行焊接技术的训练。该系统能促进焊接技能向实际工况焊接的有效转换。与传统的焊接培训相比减
少了焊材的浪费。该设备结合了:焊工的动作、仿真焊接焙池、焊接声音及焊接手感,使用该系统
的受训者能够感受到几乎真实的焊接过程。
电焊模拟实训系统是新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。
该系统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。
该系统将仿真操作设备、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。
该系统与传统的焊接技艺教学能有机的融合在一起,是实现灵活、高效、安全、节约、绿色无污染
的焊接模拟培训教学与考核的最佳教学方法。
通过电焊模拟实训系统,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确焊接培训指导,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。
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电焊模拟器主机效果图 电焊模拟器设备图片
4、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。
焊接模拟器技术原理图
5、视景仿真系统结构
焊接模拟器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、虚拟焊缝的实时检测指导、训练者
操作技能的实时评估功能。
6、学员端系统功能与特点
1、性能与优势:
1)、多种焊接工艺。
本套实训设备可以模拟训练多种焊接工艺,焊条焊、气体保护焊、氩弧焊、,还可扩展直流焊、铝
焊、气焊,并包含焊接共享资源库。
(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(Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0)、碱性焊条J507(Φ2.5、
Φ3.2、Φ4.0)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
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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Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6。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、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
本套实训设备包含以下三种焊枪,与真实焊枪比例一致:焊条电弧焊枪、CO2气体保护焊枪及氩弧
焊枪,操作过程中有焊条融化的缩短真实体验和焊条自动更换功能,并能体验到操作手感。见下图:
3)多种接头(焊件)形式
本实训设备可以模拟多种焊接接头形式,对接、角接、T接接头形式以及I形、V形(单面焊双面
成形)、Y形坡口类型。
系统还可模拟管对板,管对管接头的形式。还可扩展多种焊接形式。
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。示意图如下:
5)、能够真实的模拟焊接过程中的各种条件设置,引弧、焊接、收弧中的各种手法,在焊接过程
中具有自动换条功能,并能体验操作中的力量反馈感,电弧、明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真。
6)、系统设置简单,虚实结合,通过真实的焊板、焊枪、示教器进行焊接训练;系统可提供完善
的语音提示,焊接过程中可以通过图形及语音提示帮助学员校正操作姿势,辅助指导学员的培训过程与应用。
(1)该系统具有仿真示范教学功能,示范最佳的焊枪姿态(包括焊接速度、焊枪角度、焊
枪与工件的距离和位置等)。
(2)系统可体验焊接过程中的的使用感觉,包括焊条的更换等。
(3)系统具有可观察高仿真熔池反应的模拟界面,焊接完成后可看到高仿真的焊缝成形现象。