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新松虛擬焊接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

發(fā)布時(shí)間:2023-3-07 | 雜志分類:其他
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新松虛擬焊接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

一、 產(chǎn)品概述 新松虛擬焊接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)首創(chuàng)性地采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR),與真實(shí)焊接設(shè)備相結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的焊接“增強(qiáng)培訓(xùn)”教學(xué)功能,且該系統(tǒng)可支持學(xué)員手工模擬焊接和機(jī)器人模擬焊接兩種實(shí)訓(xùn)模式。在與真實(shí)機(jī)器人手臂、示教器集成后,可涵蓋和展現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容,包括不少于:機(jī)器人編程、機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng),并完成機(jī)器人焊接過程的模擬,包括焊接起弧、熔池、焊接缺陷、斷弧等。培訓(xùn)系統(tǒng)包括:焊接模擬 AR 實(shí)訓(xùn)設(shè)備(硬件)、焊接模擬 AR 實(shí)訓(xùn)專用軟件(軟件)。并與專用電子教學(xué)平臺(tái)(軟件)協(xié)作,旨在幫助學(xué)員正確和高效地掌握機(jī)器人焊接的理論知識(shí)、實(shí)訓(xùn)操作。二、 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì) 該創(chuàng)新型培訓(xùn)方式稱為增強(qiáng)培訓(xùn)(Augmented Training)。將其用于焊接培訓(xùn),將傳統(tǒng)枯燥的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)換為“三個(gè)結(jié)合”,即虛擬與實(shí)操相結(jié)合,理論與實(shí)踐相結(jié)合,線上與線下相結(jié)合。整個(gè)培訓(xùn)流程分為:理論學(xué)習(xí),模擬練習(xí)(同時(shí)穿插理論學(xué)習(xí)),實(shí)操練習(xí),工廠實(shí)習(xí)四個(gè)階段。在理論課程內(nèi)容與模擬練習(xí)兩個(gè)環(huán)節(jié)引入數(shù)字化、可視化教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)員能更直觀的、可交互的學(xué)習(xí)知識(shí),對(duì)知識(shí)吸收率及主觀學(xué)習(xí)意識(shí)的提升都能起到極大的幫助,在安全環(huán)保、極具吸引力的數(shù)字化教... [收起]
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新松虛擬焊接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
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一、 產(chǎn)品概述

新松虛擬焊接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)首創(chuàng)性地采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR),與真

實(shí)焊接設(shè)備相結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的焊接“增強(qiáng)培訓(xùn)”教學(xué)功能,且該

系統(tǒng)可支持學(xué)員手工模擬焊接和機(jī)器人模擬焊接兩種實(shí)訓(xùn)模式。

在與真實(shí)機(jī)器人手臂、示教器集成后,可涵蓋和展現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容,

包括不少于:機(jī)器人編程、機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng),并完成機(jī)器人焊接過程

的模擬,包括焊接起弧、熔池、焊接缺陷、斷弧等。

培訓(xùn)系統(tǒng)包括:焊接模擬 AR 實(shí)訓(xùn)設(shè)備(硬件)、焊接模擬 AR 實(shí)

訓(xùn)專用軟件(軟件)。并與專用電子教學(xué)平臺(tái)(軟件)協(xié)作,旨在幫助

學(xué)員正確和高效地掌握機(jī)器人焊接的理論知識(shí)、實(shí)訓(xùn)操作。

二、 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

該創(chuàng)新型培訓(xùn)方式稱為增強(qiáng)培訓(xùn)(Augmented Training)。將其

用于焊接培訓(xùn),將傳統(tǒng)枯燥的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)換為“三個(gè)結(jié)合”,即虛擬

與實(shí)操相結(jié)合,理論與實(shí)踐相結(jié)合,線上與線下相結(jié)合。

整個(gè)培訓(xùn)流程分為:理論學(xué)習(xí),模擬練習(xí)(同時(shí)穿插理論學(xué)習(xí)),

實(shí)操練習(xí),工廠實(shí)習(xí)四個(gè)階段。在理論課程內(nèi)容與模擬練習(xí)兩個(gè)環(huán)節(jié)

引入數(shù)字化、可視化教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)員能更直觀的、可交互的學(xué)習(xí)知

識(shí),對(duì)知識(shí)吸收率及主觀學(xué)習(xí)意識(shí)的提升都能起到極大的幫助,在安

全環(huán)保、極具吸引力的數(shù)字化教學(xué)環(huán)境下,同時(shí)也能為學(xué)員從心理對(duì)

焊接的認(rèn)知帶來正向引導(dǎo)。數(shù)字化的課程及評(píng)價(jià)系統(tǒng),更貼合學(xué)生的

個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),能適應(yīng)學(xué)員差異化的學(xué)習(xí)特點(diǎn),同時(shí)可以大數(shù)據(jù)管

理,教學(xué)環(huán)節(jié)和學(xué)員表現(xiàn)。模擬訓(xùn)練大幅提升有效訓(xùn)練時(shí)長,利于肌

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肉記憶養(yǎng)成,真實(shí)掌握機(jī)器人自動(dòng)化焊接編程、焊接工藝知識(shí),其中

的實(shí)時(shí)評(píng)分機(jī)制也能對(duì)學(xué)員起到很好的激勵(lì)作用,使其獲得更優(yōu)異的

培訓(xùn)效果。

總體培訓(xùn)室方案設(shè)計(jì)如下所示:

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)焊接培訓(xùn)室示意圖

上圖左側(cè)為模擬練習(xí)培訓(xùn)室,右側(cè)為實(shí)操練習(xí)培訓(xùn)室。模擬練習(xí)

實(shí)訓(xùn)室可用作理論知識(shí)學(xué)習(xí)及模擬訓(xùn)練,模擬練習(xí)合格后方可進(jìn)入實(shí)

操訓(xùn)練,待實(shí)操訓(xùn)練合格后進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)。

模擬焊接培訓(xùn)師采用 AR(Augmented Reality) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù),

能保證學(xué)員在整個(gè)課時(shí)內(nèi)連續(xù)、長時(shí)間、高效地進(jìn)行焊接練習(xí),同時(shí)

我們采用的西班牙 Seabery 公司 Soldamatic 系統(tǒng),能提供全球最真

實(shí)的焊接體驗(yàn)。從而保證學(xué)員能夠在模擬練習(xí)室完成絕大部分的在弧

練習(xí)量,免于受到安全和身體傷害的風(fēng)險(xiǎn)下,高效地習(xí)得合格焊接知

識(shí)、手工焊接和機(jī)器人焊接技能。

相比傳統(tǒng)培訓(xùn)模式,可大幅減少安全隱患、提高單位時(shí)間內(nèi)練習(xí)

時(shí)長、增加提升培訓(xùn)效率、縮減培訓(xùn)耗材/能耗/人力資源等成本。方

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案中模擬裝置、實(shí)操焊機(jī)及其他輔助設(shè)施的配置可根據(jù)培訓(xùn)或定向就

業(yè)需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)。

三、 焊接模擬 AR 實(shí)訓(xùn)設(shè)備(硬件)

(一)、機(jī)器人模擬焊接視覺模塊

1. 機(jī)器人視覺模塊,由連接及夾持裝置,固定于機(jī)器人手臂末端,

并包括不少于兩個(gè)攝像頭,攝像頭分辨率不低于 800x600;

2. GMAW/FCAW 模擬焊槍頭,與真實(shí)焊槍和焊接機(jī)器人連接涵蓋和展

現(xiàn) GMAW/FCAW 焊接;

3. 無再需要第三方輔助定位捕捉裝置。

4. 帶光線補(bǔ)償功能;

(二)、焊接模擬器主機(jī):

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1.模擬器主機(jī),作為虛擬焊接系統(tǒng)中,充當(dāng)焊接電源,完成與機(jī)器人

通訊、虛擬焊接等功能,外觀及操作面板應(yīng)盡可能貼合真實(shí)焊接電源;

2.模擬器主機(jī)應(yīng)可與真實(shí)機(jī)器人物理連接,并通過通訊協(xié)議完成通訊

控制,支持的通訊協(xié)議應(yīng)不少于 Ethernet/IP、Profibus、Rtde 三種;

3.尺寸:模擬器主機(jī)尺寸及重量:模擬器設(shè)計(jì)靈巧,長×寬×高不

大于 420×237×535mm;重量不高于 9.5kg;

4.虛擬焊接模擬實(shí)訓(xùn)主機(jī),是系統(tǒng)的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理核心,采用增強(qiáng)

現(xiàn)實(shí)技術(shù),其硬件參數(shù)要求如下:

處理器:不低于 Intel? Core? i5 10th gen

芯片組:不低于 Intel? Q470E

RAM 內(nèi)存:16 GB (2 x 8GB Dual-Channel) DDR4 2400Mhz

顯卡:不低于 NVIDIA? GeForce GTX 1050

硬盤:不低于 M.2 SSD 64 GB 固態(tài)硬盤

聲卡:Realtek 高保真音頻

顯示屏:尺寸不小于 9.7'',分辨率不低于 HD LCD 1024x768 XGA

外部顯示屏投影:支持外部高清 HDMI/Display 接口投屏

后面板接口:不少于 4 x USB3.2

不少于網(wǎng)絡(luò)連接:2 x LAN 2 x Antennas Intel Wifi6 Dual Band

音頻:麥克風(fēng) & 揚(yáng)聲器接口

其他:機(jī)器人接口

(三) 、附件:

焊接工件:

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配套不少于 5 套標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練工件:板對(duì)接;管對(duì)接;管板角接;T

型板;板板搭接;和不少于 4 套的多接頭工件(接頭數(shù)不少于 5 個(gè))。

工件尺寸:符合標(biāo)準(zhǔn)焊接訓(xùn)練要求,板件長度不小于 300mm,管件外

徑不小于 140mm。

四、 焊接模擬 AR 實(shí)訓(xùn)專用軟件

焊接模擬 AR 實(shí)訓(xùn)專用軟件,安裝于虛擬焊接模擬器主機(jī)中,可

獨(dú)立實(shí)現(xiàn)手工焊接模擬實(shí)訓(xùn)教學(xué);其與真實(shí)機(jī)器人手臂、示教器集成,

完成機(jī)器人模擬焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

機(jī)器人模擬焊接與手工模擬焊接場(chǎng)景下,系統(tǒng)皆應(yīng)滿足:

1. 視覺技術(shù):采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)視覺技術(shù),保持學(xué)員對(duì)非焊

接學(xué)習(xí)相關(guān)環(huán)境的實(shí)物感知,避免磕碰、墜落等損傷隱患;

2. 2. 焊接練習(xí)模式選擇:機(jī)器人模擬焊接和手工模擬焊接;

3. 涵蓋及展現(xiàn)的焊接熔滴過渡方式,不少于:滴狀過渡,短

路過渡,噴射過渡;

4. 涵蓋及可展現(xiàn)脈沖電弧焊;

5. 支持和展現(xiàn)的焊接材料,不少于碳鋼、不銹鋼、鋁合金;

6. 焊條材料支持至少三種可選,焊條直徑支持至少三種選擇,

GTAW 時(shí)支持選擇填充材料;

7. 支持和展現(xiàn)的焊接工件,不少于 5 種常用的:板對(duì)接;管

對(duì)接;管板角接;T 型板;板板搭接,以及不少于 4 種的多接頭復(fù)雜

工件(單工件接頭個(gè)數(shù)不少于 5 個(gè));

8. 焊接工件的厚度選擇支持不少于 4 種 (2mm、3mm、6mm、

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10mm);

9. 分析評(píng)價(jià)模塊:

每次練習(xí)支持分析評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)內(nèi)容包括電流,電壓,氣流量,焊

槍/焊條工作角,焊槍/焊條行走角,干伸長/弧長,焊接速度,軌跡

吻合度,支持每項(xiàng)分項(xiàng)評(píng)分并帶有曲線顯示整個(gè)過程動(dòng)態(tài);焊接過程

可視頻回顧,并支持不同視覺角度觀看(不小于 180°)支持學(xué)員練

習(xí)的單次和多次綜合的報(bào)告輸出,報(bào)告形式不少于 PDF 文檔。

10. 難度等級(jí):支持初級(jí)、中級(jí)與高級(jí)三個(gè)難度等級(jí)可選,不

同難度等級(jí)的允許誤差范圍要求不同。

11. 遠(yuǎn)程維護(hù)和升級(jí):支持遠(yuǎn)程維護(hù)和升級(jí)。

機(jī)器人模擬焊接場(chǎng)景下,應(yīng)額外滿足:

1. 機(jī)器人焊接涵蓋及展現(xiàn)的焊接方法,不少于:熔化極氣體

保護(hù)焊-實(shí)芯 GMAW(MIG 和 MAG),熔化極氣體保護(hù)焊-藥芯 FCAW。

2. 機(jī)器人焊接涵蓋和展現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容不少于:與真實(shí)工業(yè)機(jī)

器人連接和通訊,通過真實(shí)機(jī)器人示教器進(jìn)行編程(軌跡規(guī)劃,起弧

/收弧,焊接 JOB 創(chuàng)建/編輯/調(diào)用)。

3. 實(shí)時(shí)提示:機(jī)器人焊接模擬練習(xí)過程中要能顯示實(shí)時(shí)提示,

用于提示焊接過程中的焊槍的工作角、行走角和干伸長。且該實(shí)時(shí)提

示可根據(jù)不同練習(xí)難度選擇顯示或不顯示。

4. 支持焊接過程中以及焊接完成后,焊縫的視覺檢查。

手工模擬焊接場(chǎng)景下,應(yīng)額外滿足:

1. 手工焊接練習(xí)模式:支持學(xué)員的自由練習(xí)和根據(jù)教師設(shè)定

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要求的考核練習(xí)。

2. 手工焊接涵蓋及展現(xiàn)的焊接方法,不少于:手工焊條焊SMAW;

熔化極氣體保護(hù)焊-實(shí)芯 GMAW(MIG 和 MAG),熔化極氣體保護(hù)焊-藥

芯 FCAW,鎢極惰性氣體保護(hù)焊 GTAW(TIG)并展現(xiàn)配合 TIG 踏板操作

相應(yīng)的焊接過程。

3. 完全支持和展現(xiàn)的焊接練習(xí)位置,不少于

PA,PB,PC,PD,PE,PF/PG,PH/PJ(參照標(biāo)準(zhǔn) BS EN ISO 6947-2011)。

4. 要求支持多層焊縫焊接,提供不少于 3 層焊縫的練習(xí)功能,

并支持更多層的擴(kuò)展。

5. 支持和展現(xiàn)的手工焊接手法,不少于引弧、收弧、直線運(yùn)

條、直線往返運(yùn)條、鋸齒形運(yùn)條、月牙形運(yùn)條、三角形運(yùn)條、圓形運(yùn)

條。

6. 支持和展現(xiàn)的焊接要素,不少于焊接操作中的熔池、焊縫、

焊渣、飛濺、電弧、聲效,并展現(xiàn)“清渣”效果。

五、 電子教學(xué)平臺(tái)軟件

電子教學(xué)平臺(tái)包括教師使用的客戶端,用于手工焊接與機(jī)器人焊接教

學(xué)的設(shè)計(jì)和管理;學(xué)員使用的云學(xué)習(xí)平臺(tái)。

教師客戶端:

教師客戶端是一款獨(dú)立于模擬器的軟件,該軟件安裝在電腦上,教師

登錄其專有賬戶,通過該軟件管理所有學(xué)員端模擬器。教師可通過該

軟件進(jìn)行至少如下操作:

1. 使用和管理已授權(quán)提供的課程;

第9頁

2. 自定義設(shè)計(jì)課程,上傳內(nèi)容。課程包括不少于理論知識(shí)、

理論測(cè)試、模擬練習(xí)及考核等模塊,并支持針對(duì)學(xué)員進(jìn)行個(gè)性化定制、

碎片化定制;

3. 創(chuàng)建和管理學(xué)員檔案;

4. 虛擬教室功能,教師可實(shí)時(shí)查看所有正在練習(xí)中的學(xué)員的

過程動(dòng)態(tài)。學(xué)員焊接練習(xí)完成后,教師可查看所有學(xué)員歷史練習(xí)記錄

與視頻回放。教師可生成個(gè)體學(xué)員學(xué)習(xí)報(bào)告,輸出形式不少于 PDF;

5. 將定義好的課程同步到學(xué)員云學(xué)習(xí)平臺(tái);

6. 機(jī)器人焊接的練習(xí)的創(chuàng)建以及通訊協(xié)議選擇;

學(xué)員云學(xué)習(xí)平臺(tái):

學(xué)員可使用臺(tái)式電腦、筆記本電腦或手機(jī),通過 WEB 端登陸其專

有賬戶進(jìn)行學(xué)習(xí)。該學(xué)習(xí)平臺(tái)至少應(yīng)支持以下:

1. 兼容 Windows 系統(tǒng)電腦,IOS、Android 手機(jī);

2. 學(xué)員學(xué)習(xí)平臺(tái)完成教師為其設(shè)計(jì)課程的理論學(xué)習(xí)、理論測(cè)

驗(yàn)、焊接練習(xí)要求、焊接練習(xí)結(jié)果展示、學(xué)習(xí)報(bào)告;

3. 平臺(tái)支持展示不少于 PDF、在線視頻形式的學(xué)習(xí)內(nèi)容;

4. 學(xué)員的學(xué)習(xí)狀態(tài)及測(cè)試結(jié)果均支持存檔,并支持同步到教

師客戶端查看。

六、 適用課程(專業(yè))

焊接專業(yè)技術(shù)與工程、焊接技術(shù)應(yīng)用、智能焊接技術(shù)、船舶智能

焊接技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用、智能機(jī)器人技術(shù)、工

業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)。

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七、 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

焊接、機(jī)器人、機(jī)電、汽車、軌交等相關(guān)實(shí)訓(xùn)室項(xiàng)目。

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