淺談仿真模擬技術(shù)引入焊接實(shí)習(xí)教學(xué)

1、<p>　　淺談仿真模擬技術(shù)引入焊接實(shí)習(xí)教學(xué)</p><p>　　摘要:傳統(tǒng)的焊接實(shí)習(xí)模式,要求學(xué)校提供充足的資金來保障實(shí)習(xí)工位和材料消耗,但實(shí)習(xí)消耗過大,一直是困擾焊接實(shí)習(xí)教學(xué)的因素之一,隨著仿真模擬技術(shù)的日益提高和計(jì)算機(jī)在技校教學(xué)的普及,把仿真模擬技術(shù)引入焊接實(shí)習(xí)教學(xué),不但可以進(jìn)一步提高和完善焊接實(shí)習(xí)教學(xué),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(shù)應(yīng)用于焊接實(shí)習(xí)教學(xué)的可行性、仿真模

2、擬實(shí)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)、焊接實(shí)習(xí)如何引入仿真模擬實(shí)習(xí)、引入仿真模擬實(shí)習(xí)后的注意事項(xiàng)幾方面對(duì)如何把仿真模擬技術(shù)引入焊接實(shí)習(xí)教學(xué)進(jìn)行了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:節(jié)能降耗;仿真技術(shù) </p><p>　　傳統(tǒng)的焊接實(shí)習(xí)模式,要求學(xué)校提供充足的資金來保障實(shí)習(xí)工位和材料消耗,但實(shí)習(xí)消耗過大,一直是困擾焊接實(shí)習(xí)教學(xué)的因素之一,為此,想出了多種辦法來降低實(shí)習(xí)消耗,比如高消耗性實(shí)習(xí)課題不開或盡量少開、或

3、者減少學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間和實(shí)習(xí)工位,這些方法都益弊相兼。近年來,隨著仿真技術(shù)的日益提高和計(jì)算機(jī)在技校教學(xué)的普及,把仿真技術(shù)引入焊接實(shí)習(xí)教學(xué),不但可以進(jìn)一步提高和完善實(shí)習(xí)教學(xué),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(shù)應(yīng)用于焊接實(shí)習(xí)教學(xué)的可行性 </p><p>　　仿真模擬技術(shù)是指使用儀器設(shè)備、模型、計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù),以及利用場(chǎng)地、環(huán)境的布置,模仿出真實(shí)工作程序

4、、工作環(huán)境、技術(shù)指標(biāo)、動(dòng)作要求,進(jìn)行科學(xué)研究、工業(yè)設(shè)計(jì),模擬生產(chǎn)、教學(xué)訓(xùn)練和考核鑒定等的一項(xiàng)綜合技術(shù)。如:虛擬焊接培訓(xùn)系統(tǒng)、焊接過程數(shù)值模擬與專家系統(tǒng)。在常規(guī)實(shí)習(xí)開設(shè)的同時(shí),完全可以逐步引入仿真模擬實(shí)習(xí)訓(xùn)練。焊接實(shí)習(xí)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(shí)習(xí)工位和實(shí)習(xí)材料的不足。焊接過程復(fù)雜且快速,難以直接觀察和測(cè)試。因此,以往的焊接工藝設(shè)計(jì)往往建立在“經(jīng)驗(yàn)”的基礎(chǔ)上,常常需經(jīng)過多次,反復(fù)試生產(chǎn)才能確定,耗費(fèi)大量人力、

5、物力。 近年來,隨著焊接基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn),使焊接過程數(shù)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(shù)逐步從“技藝”走向“科學(xué)”。通過計(jì)算機(jī)可以對(duì)焊接過程中的各種現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬,進(jìn)而進(jìn)行定量分析,指導(dǎo)焊接生產(chǎn)實(shí)際,盡管對(duì)復(fù)雜的、多變量的、快速變化的焊接過程進(jìn)行精確的模擬有不少困難,但現(xiàn)已取得可喜的成果。另外,利用計(jì)算機(jī)作為大量信息收集、存儲(chǔ)、處理和分析的工具,進(jìn)行邏輯推理。 </p>

6、<p>　　二、仿真模擬實(shí)習(xí)的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　仿真模擬技術(shù)應(yīng)用于焊接實(shí)習(xí)教學(xué),至少在以下幾個(gè)方面擁有明顯的優(yōu)點(diǎn): </p><p><b>　　1、形象性: </b></p><p>　　仿真模擬實(shí)習(xí)能創(chuàng)造一個(gè)與實(shí)際近乎相同的特性環(huán)境。用于美陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)對(duì)裝甲車輛和其他車輛進(jìn)行修復(fù)與保養(yǎng)的訓(xùn)練虛擬現(xiàn)實(shí)焊接訓(xùn)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(xùn)練器包括一支帶有觸覺反饋功能的焊槍和一個(gè)用戶頭盔,這使得訓(xùn)練者能體驗(yàn)到逼真的三維焊接環(huán)境。焊接軟件技術(shù)使虛擬訓(xùn)練環(huán)境更具真實(shí)感。 </p><p><b>　　2、交互性 </b></p><p>　　仿真模擬實(shí)習(xí)不同于電化教學(xué),因?yàn)殡娀虒W(xué)學(xué)生是被動(dòng)式、單向式,雖

8、然直觀但不具備交互性。仿真模擬實(shí)習(xí)過程中,學(xué)生與實(shí)習(xí)對(duì)象能進(jìn)行交互,可以大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生參與仿真,建立起使人感到身臨其境的“交互式虛擬現(xiàn)實(shí)世界”。仿真模擬過程具有“沉浸—交互—構(gòu)想”三個(gè)基本特征,以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)造虛擬環(huán)境,特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與其中的身臨其境的沉浸感,同時(shí)學(xué)生與虛擬環(huán)境之間可以有多維信息交互作用,學(xué)生從定性和定量綜合集成的虛擬環(huán)境中,可以獲得對(duì)實(shí)習(xí)對(duì)象的感性和理性的認(rèn)識(shí)。 </p><p>

9、<b>　　3、全面性 </b></p><p>　　仿真模擬實(shí)習(xí)軟件可充分考慮實(shí)際環(huán)境中的各種因素,避免由于特定條件而導(dǎo)致的操作結(jié)果的單一取向。 </p><p><b>　　4、安全性 </b></p><p>　　仿真模擬實(shí)習(xí)在觀察與操練上有絕對(duì)的安全性。通過模擬器學(xué)習(xí)盡管也有觸電、燃燒、爆炸等驚險(xiǎn)的場(chǎng)面,那只是模擬

10、的景色,絕對(duì)不會(huì)發(fā)生人身的災(zāi)禍,而且不會(huì)有因錯(cuò)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(shí)習(xí),最根本的好處是對(duì)原材料、工卡量具、儀表設(shè)備的節(jié)約。如,虛擬現(xiàn)實(shí)焊接訓(xùn)練器基于SGI可視化硬件和VRSim 模擬軟件,適用于新手和經(jīng)驗(yàn)豐富的行家。供指導(dǎo)者使用的中央控制臺(tái)連接著六個(gè)焊接架。從中央控制臺(tái)上,指導(dǎo)者可以監(jiān)視到訓(xùn)練者的作業(yè)情況,以

11、及存儲(chǔ)焊接信息用于以后培訓(xùn)分析。焊接訓(xùn)練器開創(chuàng)了一個(gè)先河,它將觸覺模擬技術(shù)與計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理技術(shù)結(jié)合了起來。無論焊接新手還是行家,每個(gè)人都能更快、更好、低耗地學(xué)習(xí)焊接技巧。 </p><p>　　三、焊接實(shí)習(xí)如何引入仿真模擬實(shí)習(xí) </p><p>　　焊接引入仿真模擬實(shí)習(xí),可以應(yīng)用仿真電焊機(jī)、多媒體仿真教學(xué)系統(tǒng)、焊接過程數(shù)值模擬與專家系統(tǒng)、虛擬焊接培訓(xùn)系統(tǒng)?，F(xiàn)在本專業(yè)培訓(xùn)的主要以中、初級(jí)焊工

12、為主,考慮到實(shí)際操作的可行性,可以先引入仿真電焊機(jī)、多媒體仿真教學(xué)系統(tǒng),由上海市高級(jí)技工學(xué)校在教學(xué)實(shí)踐中組織開發(fā)了仿真電焊機(jī),在電焊實(shí)習(xí)過程中能放出大量負(fù)離子;降低培訓(xùn)成本,縮短培訓(xùn)周期,能實(shí)現(xiàn)課堂化教育;本機(jī)采用12V直流電源控制,使學(xué)生在安全的條件下進(jìn)行操作技能訓(xùn)煉,達(dá)到焊接穩(wěn)定性。在教學(xué)培訓(xùn)中學(xué)生不用帶面罩就能看見老師的每一個(gè)操作動(dòng)作和要領(lǐng),解決了在培訓(xùn)過程中一個(gè)根本性問題。本機(jī)功能有模擬焊道的顯示功能、焊接速度的模擬功能、運(yùn)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(xué)系統(tǒng),利用計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),通過人機(jī)交互讓學(xué)生更多地去主動(dòng)思考、主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn),從而形成一種新的教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式:在整個(gè)教學(xué)進(jìn)程中,既發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,又充分體現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知主體作用。隨著焊接加工技術(shù)逐步從“技藝”走向“科學(xué)”,社會(huì)對(duì)于高技能焊工的需要日益增多,就必須要引入焊接過程數(shù)值模擬與專家系統(tǒng)、虛擬焊接培訓(xùn)系統(tǒng)。虛擬焊接培訓(xùn)系統(tǒng)在焊接</p>

14、<p>　　四、引入仿真模擬實(shí)習(xí)后的注意事項(xiàng) </p><p>　　做為仿真模擬實(shí)習(xí),他是對(duì)實(shí)習(xí)教學(xué)的補(bǔ)充,可給實(shí)習(xí)教學(xué)帶來許多變改和效益,但必須指出的是,仿真模擬實(shí)習(xí)畢竟不是真正的實(shí)際對(duì)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(shí)習(xí)后,可縮短但決不能完全拋開真實(shí)的實(shí)習(xí)過程。兩者之間應(yīng)注意揚(yáng)長避短,交替地利用。仿真模擬實(shí)習(xí)不能一味地滿足于虛擬學(xué)習(xí)空間的利用。仿真模擬實(shí)習(xí)對(duì)學(xué)生所生成的安全

15、觀念淡簿的影響,要通過實(shí)際操作才能加以糾正。 </p><p>　　時(shí)代在發(fā)展,焊接的實(shí)習(xí)教學(xué)不應(yīng)該總停留在傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)模式上。抓住科技發(fā)展帶來的契機(jī),恰當(dāng)引入仿真模擬實(shí)習(xí),利用先進(jìn)的科技手段為學(xué)校節(jié)能降耗,從而降低實(shí)習(xí)成本,提高學(xué)習(xí)效率。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　1、 數(shù)字化焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)判斷