虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)研究

[摘 要] 應(yīng)用虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺進(jìn)行輔助教學(xué)，在改善教學(xué)環(huán)境、節(jié)約耗材、優(yōu)化課堂教學(xué)等方面具有優(yōu)勢，能促進(jìn)焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改進(jìn)與提高。虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)具有安全性、節(jié)約性、靈活性的特點(diǎn)，是未來焊接專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的必然手段。在虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)的過程中能及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，使焊接學(xué)生在較短的時間內(nèi)掌握焊接的基本操作技術(shù)，掌握焊接操作的技能和技巧。

[關(guān) 鍵 詞] 虛擬焊接技術(shù)；仿真實(shí)訓(xùn)平臺；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

[中圖分類號] C712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）15-0141-01

建設(shè)虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺，是進(jìn)行焊接實(shí)訓(xùn)的一種輔助教學(xué)方法，對學(xué)生在焊接實(shí)訓(xùn)過程中所出現(xiàn)不規(guī)范的焊接姿勢、焊條角度、焊接速度等問題，給予正確的提示，使學(xué)生能夠得以及時改正錯誤。這樣學(xué)生能夠在較短的時間內(nèi)掌握焊接的操作技術(shù)，為接下來焊件的實(shí)際焊接操作打下良好的基礎(chǔ)。

一、建設(shè)虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺的必要性

焊接是機(jī)械制造業(yè)中一項(xiàng)重要的加工工藝，是一種快速、實(shí)用、可靠的連接方法。目前還沒有其他方法能夠比焊接更廣泛地應(yīng)用于金屬結(jié)構(gòu)件的連接。

因此，職業(yè)院校需要培養(yǎng)大批綜合素質(zhì)高、有敬業(yè)精神、技能高超的焊接專業(yè)技術(shù)人才是職業(yè)教育的一個重要任務(wù)。但是，由于職業(yè)院校開辦焊接專業(yè)所需耗材多、費(fèi)用高、經(jīng)濟(jì)性較差，因此許多職業(yè)院校望而生畏，使得學(xué)校只重視焊接專業(yè)的理論教學(xué)，忽視實(shí)際操作教學(xué)，進(jìn)而使學(xué)生實(shí)訓(xùn)教學(xué)的質(zhì)量下降。加上配置焊接設(shè)備有限，焊接工位少、學(xué)生多，為彌補(bǔ)這些不足，采用虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式是行之有效的教學(xué)方法。既緩解了學(xué)生多、設(shè)備少的矛盾，又解決了實(shí)訓(xùn)資金不足的問題。能夠最大限度地解決學(xué)生焊接實(shí)訓(xùn)的問題，所以建設(shè)虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺是非常有必要的。

二、虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺的建設(shè)

要想解決學(xué)生在焊接實(shí)訓(xùn)中所遇到的技術(shù)問題，在焊接實(shí)訓(xùn)過程中使學(xué)生真實(shí)的看到焊縫的形成過程。該虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺應(yīng)具有以下功能：

1.分布式仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、微機(jī)測控技術(shù)、聲音仿真技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖像實(shí)時生成技術(shù)。在不需要真實(shí)焊機(jī)的情況下，通過仿真主控系統(tǒng)、位置追蹤系統(tǒng)，將焊接演練過程中焊槍的位置、速度和角度等進(jìn)行采集處理，并實(shí)時生成虛擬焊縫。

2.將仿真操作設(shè)備、實(shí)時3D技術(shù)及渲染引擎相結(jié)合，演練過程真實(shí)，視覺效果、操作手感與真實(shí)一致。在焊接演練的過程中，學(xué)生可在視野中看到模擬的焊接作業(yè)環(huán)境和焊接效果，如焊接電弧、火花飛濺以及焊液的生成、流動到冷卻的過程，并能聽到相應(yīng)的聲音，產(chǎn)生強(qiáng)烈的身臨其境的感覺。

3.實(shí)現(xiàn)教師端各項(xiàng)功能，分別是監(jiān)控、課程設(shè)計(jì)、任務(wù)設(shè)計(jì)、學(xué)生管理、成績管理、任務(wù)共享和系統(tǒng)設(shè)置。教師機(jī)用于制訂任務(wù)，供學(xué)生練習(xí)和考試；在考試完成后可以查看考試成績，并對學(xué)生進(jìn)行管理。

根據(jù)虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺的要求，我們先后選擇了以下幾種虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)設(shè)備：（1）遼寧省職業(yè)教育教學(xué)信息化資源建設(shè)項(xiàng)目《焊接專業(yè)教學(xué)軟件》。（2）武漢灣流科技股份有限公司生產(chǎn)的《ONEW360焊接訓(xùn)練模擬器》。（3）鄭州捷安高科股份有限公司生產(chǎn)的《WD系列虛擬焊接綜合仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)》。（4）徐州碩博電子科技有限公司生產(chǎn)的《虛擬焊接綜合仿真實(shí)訓(xùn)》。（5）武漢科瑪軟件有限公司生產(chǎn)的《焊接操作仿真訓(xùn)練模擬器》。

經(jīng)過對以上幾種仿真模擬系統(tǒng)的比較，武漢科瑪軟件有限公司生產(chǎn)的《焊接操作仿真訓(xùn)練模擬器》完全符合虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺的要求，較適合本課題的實(shí)踐研究。

本實(shí)訓(xùn)室采用虛擬焊接仿真的實(shí)訓(xùn)手段，實(shí)現(xiàn)由單一虛擬焊接技術(shù)的仿真實(shí)訓(xùn)到多種虛擬焊接技術(shù)的仿真實(shí)訓(xùn)練習(xí)，力求體現(xiàn)先進(jìn)性、實(shí)用性、可操作性及示范性，切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)際操作能力及分析問題和解決問題的綜合能力，使實(shí)訓(xùn)教學(xué)變得更加生動形象，使學(xué)生真正掌握焊接操作技術(shù)。

三、如何應(yīng)用虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺進(jìn)行輔助教學(xué)

經(jīng)過理論學(xué)習(xí)及實(shí)訓(xùn)前的講解，學(xué)生都渴望實(shí)際操作進(jìn)行焊接實(shí)訓(xùn)。但是由于學(xué)生對焊接的姿勢、手腕的動作、運(yùn)條的方法、速度、焊條的角度、工藝參數(shù)選擇等都不是很熟練，如果這時讓學(xué)生自己動手直接進(jìn)行工件的實(shí)際焊接，勢必造成原材料及時間上的浪費(fèi)，焊接效果肯定不好。要解決這些問題，應(yīng)用虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺進(jìn)行輔助教學(xué)是較好的方法。

應(yīng)用虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺進(jìn)行輔助教學(xué)，利用訓(xùn)練的過程中及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，培養(yǎng)學(xué)生對焊接產(chǎn)生興趣，這樣學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中較易掌握焊接操作的技能和技巧。

應(yīng)用虛擬焊接仿真實(shí)訓(xùn)平臺進(jìn)行輔助教學(xué)，利用改善教學(xué)環(huán)境、節(jié)約耗材、優(yōu)化教學(xué)課堂等方面的優(yōu)勢，來促進(jìn)焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改進(jìn)，使焊接學(xué)生在較短的時間內(nèi)掌握焊接的操作技術(shù)，為社會培養(yǎng)出更多既懂理論又能實(shí)際操作的焊接技術(shù)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]王穎.中職實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的問題與對策思考[J].職業(yè)教育研究，2011（5）.

[2]王金崗.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高職實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2011（23）.