船舶智能氣割虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)需求

船舶智能氣割虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)需求一、建設(shè)目標(biāo)船舶智能虛擬焊接切割實(shí)訓(xùn)室應(yīng)包含虛擬焊接切割仿真實(shí)訓(xùn)區(qū)、焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)區(qū)、激光雕刻區(qū)和教學(xué)區(qū)四個(gè)部分。虛擬焊接切割仿真實(shí)訓(xùn)區(qū)主要用于學(xué)生VR切割訓(xùn)練和學(xué)習(xí)。焊接機(jī)器人實(shí)訓(xùn)區(qū)可以進(jìn)行機(jī)器人焊接編程培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)“崗課賽證”融通。激光雕刻區(qū)實(shí)現(xiàn)木板、亞克力板等材料的雕刻與切割，滿足部分模型制作實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要求。教學(xué)區(qū)用于教師進(jìn)行理論講解和示范。拓展現(xiàn)有的專業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，進(jìn)一步完善專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，推進(jìn)課堂教學(xué)改革，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。滿足本專業(yè)學(xué)生虛擬氣割和虛擬焊接實(shí)訓(xùn)需求，開展學(xué)生培訓(xùn)考試。適應(yīng)海洋裝備智造專業(yè)群課程的課堂創(chuàng)新教學(xué)改革的實(shí)施?？梢蚤_展校內(nèi)學(xué)生的智能焊接、焊接機(jī)器人技能競(jìng)賽及大學(xué)生創(chuàng)新技能培訓(xùn)。滿足學(xué)院船舶工程技術(shù)專業(yè)群的實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求。滿足對(duì)外開展智能虛擬焊接切割展示和培訓(xùn)的場(chǎng)地要求。二、建設(shè)內(nèi)容序號(hào)采購內(nèi)容數(shù)量單位1虛擬智能焊接切割仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)3套2激光雕刻教學(xué)機(jī)1套3焊接機(jī)器人工作站2套三、技術(shù)參數(shù)要求1.虛擬智能焊接切割仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)1.1系統(tǒng)功能（一）整體要求1．智能焊接切割虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與真實(shí)焊接、切割設(shè)備相結(jié)合，系統(tǒng)內(nèi)置虛擬智能切割實(shí)訓(xùn)操作、虛擬智能焊接仿真教學(xué)等模塊。主要應(yīng)用于智能焊接、智能氣割相關(guān)的教學(xué)、培訓(xùn)?？蓾M足學(xué)生在高度仿真的模擬環(huán)境下進(jìn)行氣割、焊接的技能訓(xùn)練，可以讓學(xué)員感受到真實(shí)的場(chǎng)景及焊接氣割過程。并與場(chǎng)景內(nèi)的虛擬環(huán)境、元素進(jìn)行互動(dòng)操作，讓學(xué)員沉浸到當(dāng)前的焊接氣焊任務(wù)中。2.本系統(tǒng)根據(jù)國家考試大綱中《熔化焊接與熱切割作業(yè)安全技術(shù)實(shí)際操作考試標(biāo)準(zhǔn)》考試要求。進(jìn)行材質(zhì)選擇、板厚選擇、切割工具選擇、安全防護(hù)選擇等相關(guān)操作流程。系統(tǒng)具有錯(cuò)誤提醒和正確路徑提示功能。沉浸式3D視覺系統(tǒng)：配合VR，訓(xùn)練者可以更加真實(shí)的看到切割過程3D場(chǎng)景，以及實(shí)時(shí)切割火花飛濺效果。同時(shí)系統(tǒng)可以追蹤頭部姿態(tài)控制主視角和主畫面，讓學(xué)員獲得身臨其境的感受，沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，真正融入訓(xùn)練過程。系統(tǒng)包含氣割（焊）作業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)模塊、虛擬智能焊接仿真實(shí)訓(xùn)模塊、仿真數(shù)據(jù)接口模塊。（二）具體要求氣割（焊）作業(yè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)模塊：包含理論學(xué)習(xí)、基礎(chǔ)訓(xùn)練、工件氣割（焊）訓(xùn)練、實(shí)際場(chǎng)景作業(yè)、考核等功能。理論學(xué)習(xí)：①系統(tǒng)提供智能焊接專業(yè)教學(xué)大綱的理論知識(shí)體系。通過視頻動(dòng)畫、圖文講解結(jié)合配音進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)。②提供氣割（焊）作業(yè)知識(shí)題庫，可隨機(jī)生成測(cè)評(píng)試卷，用戶答題后顯示測(cè)評(píng)成績并保存?；A(chǔ)訓(xùn)練：①支持多角度、全位置切割演練，對(duì)切割中的基本手法了解掌握并熟練運(yùn)用。（通過手勢(shì)的姿勢(shì)、切割路徑進(jìn)行訓(xùn)練）。②支持氣割勞動(dòng)防護(hù)用品選擇訓(xùn)練，可實(shí)現(xiàn)防塵面罩、防護(hù)鏡片、護(hù)目鏡、防塵口罩及防毒面罩、噪聲防護(hù)用品、防護(hù)工作服、專用手套、工作鞋、安全帽、安全帶等勞防用品選擇實(shí)訓(xùn)。③支持氣割安全操作實(shí)訓(xùn)，可對(duì)易燃易爆、回火裝置、氣管拆除、安全距離等安全事故點(diǎn)進(jìn)行場(chǎng)景還原，并實(shí)現(xiàn)安全操作實(shí)訓(xùn)。=4\*GB3④支持氣割工藝操作實(shí)訓(xùn)，可對(duì)材質(zhì)選擇、板厚選擇、氣焊工具選擇等進(jìn)行操作實(shí)訓(xùn)。工件氣割（焊）訓(xùn)練=1\*GB3①系統(tǒng)提供工件氣割、氣焊實(shí)操訓(xùn)練?？芍С种本€、曲線等典型工件氣割、氣焊場(chǎng)景訓(xùn)練。②支持錯(cuò)誤提醒和正確路徑提示功能。③沉浸式3d視覺系統(tǒng)：配合VR，訓(xùn)練者可以更加真實(shí)的看到氣焊過程3D場(chǎng)景，以及實(shí)時(shí)氣焊火花飛濺效果。=4\*GB3④支持操作步驟提示，可實(shí)現(xiàn)正確操作步驟的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)。=5\*GB3⑤支持模擬點(diǎn)火時(shí)乙炔閥、氧氣閥的開啟與關(guān)閉順序。=6\*GB3⑥支持氣割（焊）作業(yè)后場(chǎng)地清理仿真。實(shí)際場(chǎng)景作業(yè)①針對(duì)船舶行業(yè)特色，提供至少3種特有的造船切割場(chǎng)景，模擬出車間的實(shí)際模型與場(chǎng)景，根據(jù)場(chǎng)景不同具有火焰氣割直線、曲線等操作，讓學(xué)員掌握不同環(huán)境下的訓(xùn)練要求。②支持以車間內(nèi)和外場(chǎng)兩種環(huán)境下的切割作業(yè)場(chǎng)景，進(jìn)行安全及技能操作實(shí)訓(xùn)。操作人員在正確完成切割流程準(zhǔn)備工作后，可進(jìn)行切割操作訓(xùn)練?？己思肮芾恝僦С钟?xùn)練及考核記錄（考核得分與氣焊路徑），多次訓(xùn)練的成績形成學(xué)習(xí)曲線，反映熟練程度的變化情況。②支持學(xué)生管理、考試管理、題庫管理、教師管理、管理系統(tǒng)可根據(jù)不同身份設(shè)置權(quán)限。管理員可對(duì)本院校的教師進(jìn)行賬號(hào)分配、注冊(cè)和注銷。虛擬智能焊接仿真實(shí)訓(xùn)模塊：該模塊需具備手工焊模擬操作訓(xùn)練、氬弧焊模擬操作訓(xùn)練、氣體保護(hù)焊模擬操作訓(xùn)練。支持焊接實(shí)訓(xùn)、具有焊接實(shí)訓(xùn)評(píng)分等功能。學(xué)員利用VR頭盔和VR焊槍手柄在虛擬的焊接環(huán)境下對(duì)工件進(jìn)行焊接操作，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)員的操作和設(shè)定的參數(shù)生成熔池和焊縫。另外，教員可以通過設(shè)備的顯示終端對(duì)學(xué)員的操作過程以及生成的焊縫進(jìn)行觀察。支持焊接學(xué)員通過注冊(cè)建立自己的訓(xùn)練賬戶，通過用戶名和密碼登錄訓(xùn)練系統(tǒng)。支持記錄每次訓(xùn)練的情況，并可以查看訓(xùn)練記錄的焊縫外形。支持進(jìn)行Butt-joint、Tee-joint和Lap-joint等不同類型接頭的焊接訓(xùn)練。支持選擇板材、管件、板管連接件等不同的工件進(jìn)行焊接訓(xùn)練。支持設(shè)定不同的板厚、材料型號(hào)，學(xué)員要能夠根據(jù)設(shè)定的板厚、材料型號(hào)以及焊接方法選擇對(duì)應(yīng)的WPS。能夠體現(xiàn)船廠焊工安全生產(chǎn)的作業(yè)要求并進(jìn)行實(shí)操選擇訓(xùn)練。能夠生成逼真的虛擬焊接場(chǎng)景，并能夠生成可以操作焊槍三維模型，支持組立工件、舾裝焊接及修船補(bǔ)焊三個(gè)船舶典型場(chǎng)景進(jìn)行訓(xùn)練。能夠模擬焊接過程中產(chǎn)生的飛濺、煙霧、弧光、電弧以及噪聲等效果。（10）能夠?qū)崟r(shí)生成熔池和焊縫。（11）能夠提供輔助操作功能：對(duì)焊槍的距離、工作角和運(yùn)槍速度等進(jìn)行提示。（12）教員能夠通過顯示終端跟隨學(xué)員的視角對(duì)作業(yè)過程進(jìn)行觀察。（13）教員能夠通過顯示終端從不同的視角觀察產(chǎn)生的焊縫。（14）能夠跟蹤焊槍的移動(dòng)軌跡。（15）能夠通過實(shí)時(shí)曲線圖觀察焊槍的運(yùn)槍速度、電極距離和工作傾角的情況。可以記錄學(xué)員的訓(xùn)練記錄，可對(duì)過寬、過窄、偏離、咬邊、夾渣、虛焊等參數(shù)進(jìn)行記錄并進(jìn)行數(shù)據(jù)展示。（16）能夠?qū)ι傻暮缚p進(jìn)行分析，能計(jì)算檢測(cè)點(diǎn)處焊縫的型寬、熔深、余高以及成型系數(shù)等參數(shù)，學(xué)員可以通過檢測(cè)點(diǎn)查看焊縫的寬度、余高等參數(shù)。仿真數(shù)據(jù)接口模塊：仿真數(shù)據(jù)接口模塊對(duì)虛擬三維數(shù)據(jù)提供一套轉(zhuǎn)化接口，以支持大量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化操作。數(shù)據(jù)可以換成虛擬仿真軟件所支持的格式，支持設(shè)計(jì)軟件功能（Tribon，SPD，SB3DS等）及各種常用虛擬仿真格式數(shù)據(jù)與虛擬仿真軟件(Delmia?VEGA?SPNavis)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口。支持?jǐn)?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化操作，并可為模型導(dǎo)入處理提供擴(kuò)展功能支撐。支持文件加載、輕量化目標(biāo)處理、模型光滑處理、模型修正法向、保留線、分解模型等設(shè)置等功能。支持常用的三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能等。接口輸入支持：常用船舶設(shè)計(jì)系統(tǒng)（TRIBON、CADDS5、SPD、AM、SB3DS等）及各種常用虛擬仿真格式數(shù)據(jù)與虛擬仿真軟件（Delmia等）的模型導(dǎo)出數(shù)據(jù)。接口輸出支持：仿真軟件適用的模型數(shù)據(jù)（3DXML、OSG、IVE、NVM、NVZ、OpenFlight、OpenInventor、DXF、3DS等）。1.2設(shè)備參數(shù)1.VR頭盔套裝：32顆光電傳感器與定位器，360度全方位移動(dòng)，110度接近人眼的大視角，超高清2160*1200分辨率。2.VR專用主機(jī)：i7處理器：主頻≥2.5Ghz，10核16線程，20M三級(jí)緩存，內(nèi)存：≥16GBDDR4，3200MHz頻率以上，顯存≥8G圖形顯卡。3.頭盔支架等輔材：支持頭盔的擺放。4.展示終端：具有55英寸及以上展示屏幕。5.VR體驗(yàn)專用支架：可置放主機(jī)等相關(guān)物品，提供操作平臺(tái)。6.VR焊槍手柄：與真實(shí)的CO2氣保焊槍一致并可以被系統(tǒng)跟蹤和交互。7.氣割（焊）專用割炬：與真實(shí)的割炬一致，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)跟蹤與交互。8.人機(jī)工程學(xué)支架，實(shí)現(xiàn)整體封裝。9.需提供整體設(shè)備的完整二維設(shè)計(jì)圖紙，并提供最終實(shí)物圖不少于3張。2.智能激光切割教學(xué)機(jī)1.激光雕刻教學(xué)機(jī)需具備全封閉光路保護(hù)裝置，符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)。重復(fù)定位精度±0.02mm，適合多樣化材料的精細(xì)加工，如木板、亞克力、皮革等。2.激光功率：150W。3.加工幅面：900*600mm。4.功率調(diào)節(jié)范圍：10~100%。5.工作平臺(tái)：鋁刀/蜂窩。6.供電電源：220V/50Hz單相交流電源。7.切割厚度：1~20mm(視材料而定)。8.切割速度：0-300mm/s。9.雕刻速度：0-1000mm/s。10.定位精度：±0.02mm。11.冷卻方式：水冷。12.最小字符：字母:1*1mm。漢字:2*2mm。13.文件類型：CAD/CDR/PS等常見文件類型。14.產(chǎn)品尺寸：1520*1550*1150mm。15.產(chǎn)品凈重：300kg。3.焊接機(jī)器人工作站焊接機(jī)器人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸數(shù)：6軸，工作半徑：≥1400mm，軸負(fù)載：≥12kg，重復(fù)定位精度：±0.03mm。輸入點(diǎn)數(shù)：24，輸出點(diǎn)數(shù)：28，防護(hù)等級(jí)≥IP54。機(jī)器人控制柜：采用工控機(jī)技術(shù)的智能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。全數(shù)字伺服模塊給機(jī)器人的6個(gè)關(guān)節(jié)的交流伺服電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電源，有能力擴(kuò)展控制6個(gè)外部伺服電機(jī)軸同步協(xié)調(diào)控制，完成直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。機(jī)器人與焊機(jī)的接口為開放式接口，可通過數(shù)字接口/模擬量接口與國內(nèi)外各品牌焊機(jī)通訊。具備焊槍擺動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)SIN型、圓型、8字型、立體三角、立體V型等6種擺焊形式。帶焊槍防碰撞、接觸尋位、電弧跟蹤等功能。機(jī)器人應(yīng)具備DeviceNet、EtherNet等模塊。焊接電源額定輸入電壓/頻率：三相380V±10%50Hz。額定輸入容量（KVA）：14。額定輸入電流（A）：21。額定負(fù)載持續(xù)率（%）60%。輸出空載電壓（V）：79。輸出電流/電壓范圍（A/V）60A/17V～350A/35V。功率因數(shù)≥0.87。焊絲直徑（mm）0.8、1.0、1.2。送絲類型：推絲。氣體流量（L/min）15～20。焊槍冷卻方式水冷/氣冷。外殼防護(hù)等級(jí)IP21S。絕緣等級(jí)H。外型尺寸L×W×H（mm）636×322×584。重量（Kg）