虛擬仿真VR焊接實訓系統需採用VR虛擬現實技術與真實焊接設備相結合實現焊接教學功能，該系統具備手工電焊模擬操作訓練系統、氬弧焊模擬操作訓練系統、氣體保護焊模擬操作訓練系統和教師管理系統（數據服務器系統）。

  首先應滿足能讓學員在高度仿真的模擬環境下進行焊接技能的高效訓練，可以讓學員感受到真實的場景及焊接過程。系統將仿真操作設備、實時3D技術及WM-VR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、流動到冷卻的過程，同時可以聽到相應的焊接音效。管理系統還應可以精確地測量各種操作信息，並提供全套焊接教學視頻資料及真實的焊具，幫助學員從中學到基礎知識、安全規程、技術要點等焊接技能，最終將這些焊接技能轉化到實際的焊接工作中。

特種設備作業人員虛擬仿真實訓軟件：

客戶端：

（1）理論知識教學：根據焊接專業教學大綱以及學校老師討論結果搭建理論知識體系。知識體系分章節由淺入深，通過視頻動畫、圖文講解結合配音進行知識點的呈現，需提供不低於20盤以上的優秀教師焊接教學視頻課件。

（2）真實焊具：每個工位需配備真實的焊接設備，且不少於一套原裝電焊鉗、氣保焊槍、焊具組合件等。

分級訓練：模擬訓練為基礎訓練，情景訓練以及自由訓練，基礎訓練又分為、初級訓練、中級訓練、高級訓練，特級訓練四個等級。

（3）基礎訓練：引弧、收弧、能夠真實的模擬焊接過程中的各種參數設置，如引弧、收弧、直線運條、直線往返運條、鋸齒形運條、月牙形運條、正三角形運條、斜三角形運條、圓形運條的各種手法，並能體驗操作手法中的各種力量反饋感，電弧、明暗場、飛濺、焊縫、聲效表現逼真，該系統可進行多角度、全位置焊接演練。

（4）情景訓練：系統內設港口工況，工廠工況，石油管道工況，工程機械工況，船塢工況五大類焊接場景，每個場景下設包括鋼板，工件，工況制品，管道，油罐，石化制品，船板船艙，船體零件，船舶弦側修復，港口港機設備，集裝箱，工程機械剷斗，吊具，履帶等各種焊接道具，讓用戶可以通過真實場景，真實工況，真實焊接道具滿足各類焊接訓練需求，更真實的復原俯焊，仰焊，立焊等各種焊接姿勢。系統採用聲音、光、文字等提示內容，並採用標準圖形示範（包括焊接位置、焊槍角度、焊槍與工件的距離和角度等）及語音提示幫助用戶校正操作姿勢和手法，輔助指導用戶培訓過程與應用。

（5）自由訓練：用戶可以根據自身需求，可以選擇包括情景訓練和基礎訓練的6個場景進行自由訓練，自由訓練場景中會放置各種焊槍，不同材質母材，不同對接方式的母材，不同坡口方式的母材，不同藥皮和材質的焊條，用戶可以隨意選取素材進行自主訓練，系統會記錄訓練的時間以及訓練所使用過的材料。

（6）VR虛擬：需採用虛擬現實頭戴式顯示器進行虛擬場景展現，分辨率： 單眼：不低於1200*1080、刷新率： 不低於90fps、動作可捕捉空間FOV為水平方向110度，同時配備無線操控手柄（帶力反饋效果）與精確的星座位置跟蹤定位技術配合系統進行焊接教學。

（7）過程回放：記錄並回放用戶操作過程，重現操作結果，便於服務端對客戶段焊接過程進行指導和分析。使得用戶更加清楚的了解自己的焊接訓練當中的問題，有助于提高自身焊接效率。

（8）模擬試題：模擬試題功能模塊分為隨機訓練和在線考試兩種模式。學員在未登錄考試系統的情況下可直接進入隨機訓練模式，學員可通過設置相應參數從題庫中隨機選題，設置時長進行自我訓練。學員登錄在線考試系統時必須在指定時長內，完成教師指定試題，系統會自動統計考試分數及錯題並上傳。

（9）模擬訓練引導：對相應焊槍的功能特性及主要應用領域進行了文字形說明，同時在基礎訓練中通過系統中虛擬的焊槍引導的操作方式。使用戶可以跟隨引導完成焊接的運弧技法，理論知識體系和學習任務體系在訓練過程中更加人性化的融合起來。

（10）模擬焊接效果：虛擬焊板上生成的焊疤狀、魚鱗狀與真實的焊疤相符。生成的焊跡能夠表現出熔化過程和冷卻過程，並伴隨相應的光學效果。

（11）焊接元素多樣性可供選擇：可選擇不同厚度，不同母材、不同種類焊接接頭，如對接平焊焊板、對接橫焊焊板、角接接頭、立焊焊板、仰焊焊板、管管對接以及管板對接接頭。

（12）系統界面操作簡單，運行流暢、無卡頓。用戶可通過模擬器學習理論課件及程序進行操作，通過簡單的使用培訓可以輕鬆進行該系統的焊接操作及教學。

（13）沉浸式3d視覺系統：

配合3d立體視覺頭盔，訓練者可以更加真實的看到焊接過程的3D場景，以及實時的火花飛濺和熔滴效果。同時系統可以追蹤頭部姿態控制主視角和主畫面，讓學員獲得身臨其境的感受，沉浸在虛擬現實環境中，真正融入訓練過程。

（14）學員在輸入賬號和密碼登錄進去后，系統響應后便進入五大模塊：

分類模塊、任務接收模塊、模擬考試模塊，理論學習模塊，視頻資料模塊。用戶通過模擬器上的操控面板執行對應的模塊功能。進入分類訓練模塊后，首先選擇焊槍，然後選擇訓練類型，點擊進入相應的訓練子模塊，基礎訓練按照由易到難模式進行分階段分類型進行訓練。

（15）每個用戶在系統中都有等級和段位，用戶每次進行基礎訓練的焊接任務獲取經驗，積累經驗提升等級可以解鎖更多的場景和更進階的技巧訓練。另外系統設置段位考核功能，用戶可以通過段位考核提升自己的段位，段位考核的要求非常嚴格，也是專業焊工和業餘焊工的分水嶺，也是對用戶焊接能力的肯定。

（16）系統升級：提供完整的升級服務方案，並且提供終身免費的軟件升級服務。

服務端：

具備學員考核系統、學員管理系統與教師後臺管理系統，能任務共享及實時發送任務，實現查看其它教師所設計的任務並能共享。同時教師可以實時制定考核任務併發送，學員端可及時接受任務並考核提交。

教師端管理系統有下述功能：

（1）監控功能，選擇學生端焊接工位，向其發送訓練或考試任務。每台設備應可以接受不同類型的課程，或進入不同的模式。

（2）課程設計，可以對課程內容進行設置，應包括：課程名稱、任務等，並可方便的添加和刪除。應可以查看課程信息：選擇一個節點，顯示出該節點的詳細信息。

（3）任務設計，可以對任務內容進行設置，包括：任務名稱、目的、焊機類型、接口類型、焊接位置、坡口類型和母材厚度等。在選擇一個操作節點時，可顯示出該節點的詳細信息。

（4）學生管理，可新建年級、新建專業、新建班級、新建學生、修改學生信息、刪除信息等。

（5）成勣管理，可以查看所管理班級的課程成勣單、學生考試成勣單、任務詳細成勣單。能以文字報告、焊接參數曲線，顯示訓練結果。

（6）焊接數據雲端管理，系統通過網絡模塊將數據備份在雲端，通過客戶端可以在任何有網絡的地方對數據進行管理與維護。

（6）系統設置，可修改登錄密碼、設置公差等級等具體參數。

（7）網絡連接：系統採用千兆網絡通訊技術實現網絡化，提高培訓效率；應用便捷、移動方便、管理靈活。等等。

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