虛擬焊接仿真實訓平臺建設研究

[摘 要] 應用虛擬焊接仿真實訓平臺進行輔助教學，在改善教學環境、節約耗材、優化課堂教學等方面具有優勢，能促進焊接實訓教學的改進與提高。虛擬焊接仿真實訓技術具有安全性、節約性、靈活性的特點，是未來焊接專業實訓教學的必然手段。在虛擬焊接仿真實訓的過程中能及時發現問題和解決問題，使焊接學生在較短的時間內掌握焊接的基本操作技術，掌握焊接操作的技能和技巧。

[關 鍵 詞] 虛擬焊接技術；仿真實訓平臺；實訓教學

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

建設虛擬焊接仿真實訓平臺，是進行焊接實訓的一種輔助教學方法，對學生在焊接實訓過程中所出現不規范的焊接姿勢、焊條角度、焊接速度等問題，給予正確的提示，使學生能夠得以及時改正錯誤。這樣學生能夠在較短的時間內掌握焊接的操作技術，為接下來焊件的實際焊接操作打下良好的基礎。

一、建設虛擬焊接仿真實訓平臺的必要性

焊接是機械制造業中一項重要的加工工藝，是一種快速、實用、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用于金屬結構件的連接。

因此，職業院校需要培養大批綜合素質高、有敬業精神、技能高超的焊接專業技術人才是職業教育的一個重要任務。但是，由于職業院校開辦焊接專業所需耗材多、費用高、經濟性較差，因此許多職業院校望而生畏，使得學校只重視焊接專業的理論教學，忽視實際操作教學，進而使學生實訓教學的質量下降。加上配置焊接設備有限，焊接工位少、學生多，為彌補這些不足，采用虛擬焊接仿真實訓教學模式是行之有效的教學方法。既緩解了學生多、設備少的矛盾，又解決了實訓資金不足的問題。能夠最大限度地解決學生焊接實訓的問題，所以建設虛擬焊接仿真實訓平臺是非常有必要的。

二、虛擬焊接仿真實訓平臺的建設

要想解決學生在焊接實訓中所遇到的技術問題，在焊接實訓過程中使學生真實的看到焊縫的形成過程。該虛擬焊接仿真實訓平臺應具有以下功能：

1.分布式仿真實訓技術、虛擬現實技術、微機測控技術、聲音仿真技術及計算機圖像實時生成技術。在不需要真實焊機的情況下，通過仿真主控系統、位置追蹤系統，將焊接演練過程中焊槍的位置、速度和角度等進行采集處理，并實時生成虛擬焊縫。

2.將仿真操作設備、實時3D技術及渲染引擎相結合，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，學生可在視野中看到模擬的焊接作業環境和焊接效果，如焊接電弧、火花飛濺以及焊液的生成、流動到冷卻的過程，并能聽到相應的聲音，產生強烈的身臨其境的感覺。

3.實現教師端各項功能，分別是監控、課程設計、任務設計、學生管理、成績管理、任務共享和系統設置。教師機用于制訂任務，供學生練習和考試；在考試完成后可以查看考試成績，并對學生進行管理。

根據虛擬焊接仿真實訓平臺的要求，我們先后選擇了以下幾種虛擬焊接仿真實訓設備：（1）遼寧省職業教育教學信息化資源建設項目《焊接專業教學軟件》。（2）武漢灣流科技股份有限公司生產的《ONEW360焊接訓練模擬器》。（3）鄭州捷安高科股份有限公司生產的《WD系列虛擬焊接綜合仿真實訓系統》。（4）徐州碩博電子科技有限公司生產的《虛擬焊接綜合仿真實訓》。（5）武漢科瑪軟件有限公司生產的《焊接操作仿真訓練模擬器》。

經過對以上幾種仿真模擬系統的比較，武漢科瑪軟件有限公司生產的《焊接操作仿真訓練模擬器》完全符合虛擬焊接仿真實訓平臺的要求，較適合本課題的實踐研究。

本實訓室采用虛擬焊接仿真的實訓手段，實現由單一虛擬焊接技術的仿真實訓到多種虛擬焊接技術的仿真實訓練習，力求體現先進性、實用性、可操作性及示范性，切實提高學生的實際操作能力及分析問題和解決問題的綜合能力，使實訓教學變得更加生動形象，使學生真正掌握焊接操作技術。

三、如何應用虛擬焊接仿真實訓平臺進行輔助教學

經過理論學習及實訓前的講解，學生都渴望實際操作進行焊接實訓。但是由于學生對焊接的姿勢、手腕的動作、運條的方法、速度、焊條的角度、工藝參數選擇等都不是很熟練，如果這時讓學生自己動手直接進行工件的實際焊接，勢必造成原材料及時間上的浪費，焊接效果肯定不好。要解決這些問題，應用虛擬焊接仿真實訓平臺進行輔助教學是較好的方法。

應用虛擬焊接仿真實訓平臺進行輔助教學，利用訓練的過程中及時發現問題和解決問題，培養學生對焊接產生興趣，這樣學生在實訓過程中較易掌握焊接操作的技能和技巧。

應用虛擬焊接仿真實訓平臺進行輔助教學，利用改善教學環境、節約耗材、優化教學課堂等方面的優勢，來促進焊接實訓教學的改進，使焊接學生在較短的時間內掌握焊接的操作技術，為社會培養出更多既懂理論又能實際操作的焊接技術人才。

參考文獻：

[1]王穎.中職實訓教學存在的問題與對策思考[J].職業教育研究，2011（5）.

[2]王金崗.虛擬現實技術在高職實踐教學中的應用研究[J].中國職業技術教育，2011（23）.