一、 产品概述

新松虚拟焊接实训系统首创性地采用增强现实技术（AR）,与真

实焊接设备相结合，以实现创新的焊接“增强培训”教学功能，且该

系统可支持学员手工模拟焊接和机器人模拟焊接两种实训模式。

在与真实机器人手臂、示教器集成后，可涵盖和展现的教学内容，

包括不少于：机器人编程、机器人手臂运动，并完成机器人焊接过程

的模拟，包括焊接起弧、熔池、焊接缺陷、断弧等。

培训系统包括：焊接模拟 AR 实训设备（硬件）、焊接模拟 AR 实

训专用软件（软件）。并与专用电子教学平台（软件）协作，旨在帮助

学员正确和高效地掌握机器人焊接的理论知识、实训操作。

二、 产品优势

该创新型培训方式称为增强培训（Augmented Training）。将其

用于焊接培训，将传统枯燥的学习方式转换为“三个结合”，即虚拟

与实操相结合，理论与实践相结合，线上与线下相结合。

整个培训流程分为：理论学习，模拟练习（同时穿插理论学习），

实操练习，工厂实习四个阶段。在理论课程内容与模拟练习两个环节

引入数字化、可视化教学内容，使学员能更直观的、可交互的学习知

识，对知识吸收率及主观学习意识的提升都能起到极大的帮助，在安

全环保、极具吸引力的数字化教学环境下，同时也能为学员从心理对

焊接的认知带来正向引导。数字化的课程及评价系统，更贴合学生的

个性化学习环节，能适应学员差异化的学习特点，同时可以大数据管

理，教学环节和学员表现。模拟训练大幅提升有效训练时长，利于肌

肉记忆养成，真实掌握机器人自动化焊接编程、焊接工艺知识，其中

的实时评分机制也能对学员起到很好的激励作用，使其获得更优异的

培训效果。

总体培训室方案设计如下所示：

增强现实焊接培训室示意图

上图左侧为模拟练习培训室，右侧为实操练习培训室。模拟练习

实训室可用作理论知识学习及模拟训练，模拟练习合格后方可进入实

操训练，待实操训练合格后进入工厂实习。

模拟焊接培训师采用 AR(Augmented Reality) 增强现实技术，

能保证学员在整个课时内连续、长时间、高效地进行焊接练习，同时

我们采用的西班牙 Seabery 公司 Soldamatic 系统，能提供全球最真

实的焊接体验。从而保证学员能够在模拟练习室完成绝大部分的在弧

练习量，免于受到安全和身体伤害的风险下，高效地习得合格焊接知

识、手工焊接和机器人焊接技能。

相比传统培训模式，可大幅减少安全隐患、提高单位时间内练习

时长、增加提升培训效率、缩减培训耗材/能耗/人力资源等成本。方

案中模拟装置、实操焊机及其他辅助设施的配置可根据培训或定向就

业需求进行定制化设计。

三、 焊接模拟 AR 实训设备（硬件）

(一)、机器人模拟焊接视觉模块

1. 机器人视觉模块，由连接及夹持装置，固定于机器人手臂末端，

并包括不少于两个摄像头,摄像头分辨率不低于 800x600；

2. GMAW/FCAW 模拟焊枪头，与真实焊枪和焊接机器人连接涵盖和展

现 GMAW/FCAW 焊接；

3. 无再需要第三方辅助定位捕捉装置。

4. 带光线补偿功能；

(二)、焊接模拟器主机：

1.模拟器主机，作为虚拟焊接系统中，充当焊接电源，完成与机器人

通讯、虚拟焊接等功能，外观及操作面板应尽可能贴合真实焊接电源；

2.模拟器主机应可与真实机器人物理连接，并通过通讯协议完成通讯

控制，支持的通讯协议应不少于 Ethernet/IP、Profibus、Rtde 三种；

3．尺寸：模拟器主机尺寸及重量：模拟器设计灵巧，长×宽×高不

大于 420×237×535mm；重量不高于 9.5kg；

4.虚拟焊接模拟实训主机，是系统的计算和数据处理核心，采用增强

现实技术，其硬件参数要求如下：

处理器：不低于 Intel® Core™ i5 10th gen

芯片组：不低于 Intel® Q470E

RAM 内存：16 GB (2 x 8GB Dual-Channel) DDR4 2400Mhz

显卡：不低于 NVIDIA® GeForce GTX 1050

硬盘：不低于 M.2 SSD 64 GB 固态硬盘

声卡：Realtek 高保真音频

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

外部显示屏投影：支持外部高清 HDMI/Display 接口投屏

后面板接口：不少于 4 x USB3.2

不少于网络连接：2 x LAN 2 x Antennas Intel Wifi6 Dual Band

音频：麦克风 & 扬声器接口

其他：机器人接口

(三) 、附件：

焊接工件：

配套不少于 5 套标准训练工件：板对接；管对接；管板角接；T

型板；板板搭接；和不少于 4 套的多接头工件（接头数不少于 5 个）。

工件尺寸：符合标准焊接训练要求，板件长度不小于 300mm，管件外

径不小于 140mm。

四、 焊接模拟 AR 实训专用软件

焊接模拟 AR 实训专用软件，安装于虚拟焊接模拟器主机中，可

独立实现手工焊接模拟实训教学；其与真实机器人手臂、示教器集成，

完成机器人模拟焊接实训教学。

机器人模拟焊接与手工模拟焊接场景下，系统皆应满足：

1. 视觉技术：采用增强现实(AR)视觉技术，保持学员对非焊

接学习相关环境的实物感知，避免磕碰、坠落等损伤隐患；

2. 2. 焊接练习模式选择：机器人模拟焊接和手工模拟焊接；

3. 涵盖及展现的焊接熔滴过渡方式，不少于：滴状过渡，短

路过渡，喷射过渡；

4. 涵盖及可展现脉冲电弧焊；

5. 支持和展现的焊接材料，不少于碳钢、不锈钢、铝合金；

6. 焊条材料支持至少三种可选，焊条直径支持至少三种选择，

GTAW 时支持选择填充材料；

7. 支持和展现的焊接工件，不少于 5 种常用的：板对接；管

对接；管板角接；T 型板；板板搭接，以及不少于 4 种的多接头复杂

工件（单工件接头个数不少于 5 个）；

8. 焊接工件的厚度选择支持不少于 4 种 (2mm、3mm、6mm、

10mm)；

9. 分析评价模块：

每次练习支持分析评价，评价内容包括电流，电压，气流量，焊

枪/焊条工作角，焊枪/焊条行走角，干伸长/弧长，焊接速度，轨迹

吻合度，支持每项分项评分并带有曲线显示整个过程动态；焊接过程

可视频回顾，并支持不同视觉角度观看（不小于 180°）支持学员练

习的单次和多次综合的报告输出，报告形式不少于 PDF 文档。

10. 难度等级：支持初级、中级与高级三个难度等级可选，不

同难度等级的允许误差范围要求不同。

11. 远程维护和升级：支持远程维护和升级。

机器人模拟焊接场景下，应额外满足：

1. 机器人焊接涵盖及展现的焊接方法，不少于：熔化极气体

保护焊-实芯 GMAW（MIG 和 MAG），熔化极气体保护焊-药芯 FCAW。

2. 机器人焊接涵盖和展现的教学内容不少于：与真实工业机

器人连接和通讯，通过真实机器人示教器进行编程（轨迹规划，起弧

/收弧，焊接 JOB 创建/编辑/调用）。

3. 实时提示：机器人焊接模拟练习过程中要能显示实时提示，

用于提示焊接过程中的焊枪的工作角、行走角和干伸长。且该实时提

示可根据不同练习难度选择显示或不显示。

4. 支持焊接过程中以及焊接完成后，焊缝的视觉检查。

手工模拟焊接场景下，应额外满足：

1. 手工焊接练习模式：支持学员的自由练习和根据教师设定

要求的考核练习。

2. 手工焊接涵盖及展现的焊接方法，不少于：手工焊条焊SMAW；

熔化极气体保护焊-实芯 GMAW（MIG 和 MAG），熔化极气体保护焊-药

芯 FCAW，钨极惰性气体保护焊 GTAW（TIG）并展现配合 TIG 踏板操作

相应的焊接过程。

3. 完全支持和展现的焊接练习位置，不少于

PA,PB,PC,PD,PE,PF/PG,PH/PJ（参照标准 BS EN ISO 6947-2011）。

4. 要求支持多层焊缝焊接，提供不少于 3 层焊缝的练习功能，

并支持更多层的扩展。

5. 支持和展现的手工焊接手法，不少于引弧、收弧、直线运

条、直线往返运条、锯齿形运条、月牙形运条、三角形运条、圆形运

条。

6. 支持和展现的焊接要素，不少于焊接操作中的熔池、焊缝、

焊渣、飞溅、电弧、声效，并展现“清渣”效果。

五、 电子教学平台软件

电子教学平台包括教师使用的客户端，用于手工焊接与机器人焊接教

学的设计和管理；学员使用的云学习平台。

教师客户端：

教师客户端是一款独立于模拟器的软件，该软件安装在电脑上，教师

登录其专有账户，通过该软件管理所有学员端模拟器。教师可通过该

软件进行至少如下操作：

1. 使用和管理已授权提供的课程；

2. 自定义设计课程，上传内容。课程包括不少于理论知识、

理论测试、模拟练习及考核等模块，并支持针对学员进行个性化定制、

碎片化定制；

3. 创建和管理学员档案；

4. 虚拟教室功能，教师可实时查看所有正在练习中的学员的

过程动态。学员焊接练习完成后，教师可查看所有学员历史练习记录

与视频回放。教师可生成个体学员学习报告，输出形式不少于 PDF；

5. 将定义好的课程同步到学员云学习平台；

6. 机器人焊接的练习的创建以及通讯协议选择；

学员云学习平台：

学员可使用台式电脑、笔记本电脑或手机，通过 WEB 端登陆其专

有账户进行学习。该学习平台至少应支持以下：

1. 兼容 Windows 系统电脑，IOS、Android 手机；

2. 学员学习平台完成教师为其设计课程的理论学习、理论测

验、焊接练习要求、焊接练习结果展示、学习报告；

3. 平台支持展示不少于 PDF、在线视频形式的学习内容；

4. 学员的学习状态及测试结果均支持存档，并支持同步到教

师客户端查看。

六、 适用课程（专业）

焊接专业技术与工程、焊接技术应用、智能焊接技术、船舶智能

焊接技术、机器人技术、工业机器人技术应用、智能机器人技术、工

业机器人技术、机电一体化技术。

七、 实验项目

焊接、机器人、机电、汽车、轨交等相关实训室项目。