虚拟仿真VR焊接实训系统需采用VR虚拟现实技术与真实焊接设备相结合实现焊接教学功能，该系统具备手工电焊模拟操作训练系统、氩弧焊模拟操作训练系统、气体保护焊模拟操作训练系统和教师管理系统（数据服务器系统）。

  首先应满足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，可以让学员感受到真实的场景及焊接过程。系统将仿真操作设备、实时3D技术及WM-VR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，同时可以听到相应的焊接音效。管理系统还应可以精确地测量各种操作信息，并提供全套焊接教学视频资料及真实的焊具，帮助学员从中学到基础知识、安全规程、技术要点等焊接技能，最终将这些焊接技能转化到实际的焊接工作中。

特种设备作业人员虚拟仿真实训软件：

客户端：

（1）理论知识教学：根据焊接专业教学大纲以及学校老师讨论结果搭建理论知识体系。知识体系分章节由浅入深，通过视频动画、图文讲解结合配音进行知识点的呈现，需提供不低于20盘以上的优秀教师焊接教学视频课件。

（2）真实焊具：每个工位需配备真实的焊接设备，且不少于一套原装电焊钳、气保焊枪、焊具组合件等。

分级训练：模拟训练为基础训练，情景训练以及自由训练，基础训练又分为、初级训练、中级训练、高级训练，特级训练四个等级。

（3）基础训练：引弧、收弧、能够真实的模拟焊接过程中的各种参数设置，如引弧、收弧、直线运条、直线往返运条、锯齿形运条、月牙形运条、正三角形运条、斜三角形运条、圆形运条的各种手法，并能体验操作手法中的各种力量反馈感，电弧、明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真，该系统可进行多角度、全位置焊接演练。

（4）情景训练：系统内设港口工况，工厂工况，石油管道工况，工程机械工况，船坞工况五大类焊接场景，每个场景下设包括钢板，工件，工况制品，管道，油罐，石化制品，船板船舱，船体零件，船舶弦侧修复，港口港机设备，集装箱，工程机械铲斗，吊具，履带等各种焊接道具，让用户可以通过真实场景，真实工况，真实焊接道具满足各类焊接训练需求，更真实的复原俯焊，仰焊，立焊等各种焊接姿势。系统采用声音、光、文字等提示内容，并采用标准图形示范（包括焊接位置、焊枪角度、焊枪与工件的距离和角度等）及语音提示帮助用户校正操作姿势和手法，辅助指导用户培训过程与应用。

（5）自由训练：用户可以根据自身需求，可以选择包括情景训练和基础训练的6个场景进行自由训练，自由训练场景中会放置各种焊枪，不同材质母材，不同对接方式的母材，不同坡口方式的母材，不同药皮和材质的焊条，用户可以随意选取素材进行自主训练，系统会记录训练的时间以及训练所使用过的材料。

（6）VR虚拟：需采用虚拟现实头戴式显示器进行虚拟场景展现，分辨率： 单眼：不低于1200*1080、刷新率： 不低于90fps、动作可捕捉空间FOV为水平方向110度，同时配备无线操控手柄（带力反馈效果）与精确的星座位置跟踪定位技术配合系统进行焊接教学。

（7）过程回放：记录并回放用户操作过程，重现操作结果，便于服务端对客户段焊接过程进行指导和分析。使得用户更加清楚的了解自己的焊接训练当中的问题，有助于提高自身焊接效率。

（8）模拟试题：模拟试题功能模块分为随机训练和在线考试两种模式。学员在未登录考试系统的情况下可直接进入随机训练模式，学员可通过设置相应参数从题库中随机选题，设置时长进行自我训练。学员登录在线考试系统时必须在指定时长内，完成教师指定试题，系统会自动统计考试分数及错题并上传。

（9）模拟训练引导：对相应焊枪的功能特性及主要应用领域进行了文字形说明，同时在基础训练中通过系统中虚拟的焊枪引导的操作方式。使用户可以跟随引导完成焊接的运弧技法，理论知识体系和学习任务体系在训练过程中更加人性化的融合起来。

（10）模拟焊接效果：虚拟焊板上生成的焊疤状、鱼鳞状与真实的焊疤相符。生成的焊迹能够表现出熔化过程和冷却过程，并伴随相应的光学效果。

（11）焊接元素多样性可供选择：可选择不同厚度，不同母材、不同种类焊接接头，如对接平焊焊板、对接横焊焊板、角接接头、立焊焊板、仰焊焊板、管管对接以及管板对接接头。

（12）系统界面操作简单，运行流畅、无卡顿。用户可通过模拟器学习理论课件及程序进行操作，通过简单的使用培训可以轻松进行该系统的焊接操作及教学。

（13）沉浸式3d视觉系统：

配合3d立体视觉头盔，训练者可以更加真实的看到焊接过程的3D场景，以及实时的火花飞溅和熔滴效果。同时系统可以追踪头部姿态控制主视角和主画面，让学员获得身临其境的感受，沉浸在虚拟现实环境中，真正融入训练过程。

（14）学员在输入账号和密码登录进去后，系统响应后便进入五大模块：

分类模块、任务接收模块、模拟考试模块，理论学习模块，视频资料模块。用户通过模拟器上的操控面板执行对应的模块功能。进入分类训练模块后，首先选择焊枪，然后选择训练类型，点击进入相应的训练子模块，基础训练按照由易到难模式进行分阶段分类型进行训练。

（15）每个用户在系统中都有等级和段位，用户每次进行基础训练的焊接任务获取经验，积累经验提升等级可以解锁更多的场景和更进阶的技巧训练。另外系统设置段位考核功能，用户可以通过段位考核提升自己的段位，段位考核的要求非常严格，也是专业焊工和业余焊工的分水岭，也是对用户焊接能力的肯定。

（16）系统升级：提供完整的升级服务方案，并且提供终身免费的软件升级服务。

服务端：

具备学员考核系统、学员管理系统与教师后台管理系统，能任务共享及实时发送任务，实现查看其它教师所设计的任务并能共享。同时教师可以实时制定考核任务并发送，学员端可及时接受任务并考核提交。

教师端管理系统有下述功能：

（1）监控功能，选择学生端焊接工位，向其发送训练或考试任务。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）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，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。在选择一个操作节点时，可显示出该节点的详细信息。

（4）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。

（5）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。

（6）焊接数据云端管理，系统通过网络模块将数据备份在云端，通过客户端可以在任何有网络的地方对数据进行管理与维护。

（6）系统设置，可修改登录密码、设置公差等级等具体参数。

（7）网络连接：系统采用千兆网络通讯技术实现网络化，提高培训效率；应用便捷、移动方便、管理灵活。等等。

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