淺談仿真模擬技術引入焊接實習教學

1、<p>　　淺談仿真模擬技術引入焊接實習教學</p><p>　　摘要:傳統(tǒng)的焊接實習模式,要求學校提供充足的資金來保障實習工位和材料消耗,但實習消耗過大,一直是困擾焊接實習教學的因素之一,隨著仿真模擬技術的日益提高和計算機在技校教學的普及,把仿真模擬技術引入焊接實習教學,不但可以進一步提高和完善焊接實習教學,而且做為節(jié)能降耗的另一種新手段已成為可能。本文從仿真模擬技術應用于焊接實習教學的可行性、仿真模

2、擬實習的優(yōu)點、焊接實習如何引入仿真模擬實習、引入仿真模擬實習后的注意事項幾方面對如何把仿真模擬技術引入焊接實習教學進行了探討。 </p><p>　　關鍵詞:節(jié)能降耗;仿真技術 </p><p>　　傳統(tǒng)的焊接實習模式,要求學校提供充足的資金來保障實習工位和材料消耗,但實習消耗過大,一直是困擾焊接實習教學的因素之一,為此,想出了多種辦法來降低實習消耗,比如高消耗性實習課題不開或盡量少開、或

3、者減少學生實習時間和實習工位,這些方法都益弊相兼。近年來,隨著仿真技術的日益提高和計算機在技校教學的普及,把仿真技術引入焊接實習教學,不但可以進一步提高和完善實習教學,而且做為節(jié)能降耗的另一種新手段已成為可能。 </p><p>　　一、仿真技術應用于焊接實習教學的可行性 </p><p>　　仿真模擬技術是指使用儀器設備、模型、計算機虛擬技術,以及利用場地、環(huán)境的布置,模仿出真實工作程序

4、、工作環(huán)境、技術指標、動作要求,進行科學研究、工業(yè)設計,模擬生產、教學訓練和考核鑒定等的一項綜合技術。如:虛擬焊接培訓系統(tǒng)、焊接過程數值模擬與專家系統(tǒng)。在常規(guī)實習開設的同時,完全可以逐步引入仿真模擬實習訓練。焊接實習引入仿真模擬,最明顯的好處是節(jié)能降耗,在一定程度上可緩解實習工位和實習材料的不足。焊接過程復雜且快速,難以直接觀察和測試。因此,以往的焊接工藝設計往往建立在“經驗”的基礎上,常常需經過多次,反復試生產才能確定,耗費大量人力、

5、物力。 近年來,隨著焊接基礎理論和試驗技術的發(fā)展,特別是計算機技術的突飛猛進,使焊接過程數值模擬和專家系統(tǒng)得以迅速發(fā)展,從而可以使焊接加工技術逐步從“技藝”走向“科學”。通過計算機可以對焊接過程中的各種現象進行數值模擬,進而進行定量分析,指導焊接生產實際,盡管對復雜的、多變量的、快速變化的焊接過程進行精確的模擬有不少困難,但現已取得可喜的成果。另外,利用計算機作為大量信息收集、存儲、處理和分析的工具,進行邏輯推理。 </p>

6、<p>　　二、仿真模擬實習的優(yōu)點 </p><p>　　仿真模擬技術應用于焊接實習教學,至少在以下幾個方面擁有明顯的優(yōu)點: </p><p><b>　　1、形象性: </b></p><p>　　仿真模擬實習能創(chuàng)造一個與實際近乎相同的特性環(huán)境。用于美陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊對裝甲車輛和其他車輛進行修復與保養(yǎng)的訓練虛擬現實焊接訓練器。

7、</p><p>　　提供平面、垂直、水平和頭頂位置的氣體金屬氬弧焊。這種焊接訓練器包括一支帶有觸覺反饋功能的焊槍和一個用戶頭盔,這使得訓練者能體驗到逼真的三維焊接環(huán)境。焊接軟件技術使虛擬訓練環(huán)境更具真實感。 </p><p><b>　　2、交互性 </b></p><p>　　仿真模擬實習不同于電化教學,因為電化教學學生是被動式、單向式,雖

8、然直觀但不具備交互性。仿真模擬實習過程中,學生與實習對象能進行交互,可以大大激發(fā)學生學習興趣。學生參與仿真,建立起使人感到身臨其境的“交互式虛擬現實世界”。仿真模擬過程具有“沉浸—交互—構想”三個基本特征,以虛擬現實技術創(chuàng)造虛擬環(huán)境,特別強調學生參與其中的身臨其境的沉浸感,同時學生與虛擬環(huán)境之間可以有多維信息交互作用,學生從定性和定量綜合集成的虛擬環(huán)境中,可以獲得對實習對象的感性和理性的認識。 </p><p>

9、<b>　　3、全面性 </b></p><p>　　仿真模擬實習軟件可充分考慮實際環(huán)境中的各種因素,避免由于特定條件而導致的操作結果的單一取向。 </p><p><b>　　4、安全性 </b></p><p>　　仿真模擬實習在觀察與操練上有絕對的安全性。通過模擬器學習盡管也有觸電、燃燒、爆炸等驚險的場面,那只是模擬

10、的景色,絕對不會發(fā)生人身的災禍,而且不會有因錯誤操作所造成的損失。 </p><p>　　5、節(jié)約性、高效性 </p><p>　　焊接引入仿真模擬實習,最根本的好處是對原材料、工卡量具、儀表設備的節(jié)約。如,虛擬現實焊接訓練器基于SGI可視化硬件和VRSim 模擬軟件,適用于新手和經驗豐富的行家。供指導者使用的中央控制臺連接著六個焊接架。從中央控制臺上,指導者可以監(jiān)視到訓練者的作業(yè)情況,以

11、及存儲焊接信息用于以后培訓分析。焊接訓練器開創(chuàng)了一個先河,它將觸覺模擬技術與計算機實時處理技術結合了起來。無論焊接新手還是行家,每個人都能更快、更好、低耗地學習焊接技巧。 </p><p>　　三、焊接實習如何引入仿真模擬實習 </p><p>　　焊接引入仿真模擬實習,可以應用仿真電焊機、多媒體仿真教學系統(tǒng)、焊接過程數值模擬與專家系統(tǒng)、虛擬焊接培訓系統(tǒng)。現在本專業(yè)培訓的主要以中、初級焊工

12、為主,考慮到實際操作的可行性,可以先引入仿真電焊機、多媒體仿真教學系統(tǒng),由上海市高級技工學校在教學實踐中組織開發(fā)了仿真電焊機,在電焊實習過程中能放出大量負離子;降低培訓成本,縮短培訓周期,能實現課堂化教育;本機采用12V直流電源控制,使學生在安全的條件下進行操作技能訓煉,達到焊接穩(wěn)定性。在教學培訓中學生不用帶面罩就能看見老師的每一個操作動作和要領,解決了在培訓過程中一個根本性問題。本機功能有模擬焊道的顯示功能、焊接速度的模擬功能、運條手

13、法模擬功能、能做平焊、立焊、橫焊、仰焊等全位置焊接。多媒體仿真教學系統(tǒng),利用計算機為基礎,通過人機交互讓學生更多地去主動思考、主動探索、主動發(fā)現,從而形成一種新的教學活動進程的穩(wěn)定結構形式:在整個教學進程中,既發(fā)揮教師的主導作用,又充分體現學生的認知主體作用。隨著焊接加工技術逐步從“技藝”走向“科學”,社會對于高技能焊工的需要日益增多,就必須要引入焊接過程數值模擬與專家系統(tǒng)、虛擬焊接培訓系統(tǒng)。虛擬焊接培訓系統(tǒng)在焊接</p>

14、<p>　　四、引入仿真模擬實習后的注意事項 </p><p>　　做為仿真模擬實習,他是對實習教學的補充,可給實習教學帶來許多變改和效益,但必須指出的是,仿真模擬實習畢竟不是真正的實際對象的操作,本身有不可替代的局限性。必須注意,采用仿真模擬實習后,可縮短但決不能完全拋開真實的實習過程。兩者之間應注意揚長避短,交替地利用。仿真模擬實習不能一味地滿足于虛擬學習空間的利用。仿真模擬實習對學生所生成的安全

15、觀念淡簿的影響,要通過實際操作才能加以糾正。 </p><p>　　時代在發(fā)展,焊接的實習教學不應該總停留在傳統(tǒng)的實習模式上。抓住科技發(fā)展帶來的契機,恰當引入仿真模擬實習,利用先進的科技手段為學校節(jié)能降耗,從而降低實習成本,提高學習效率。 </p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　　1、 數字化焊接技術的發(fā)展趨勢判斷