焊接VR仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

摘 要：VR技術(shù)又名臨鏡技術(shù)，主要是利用計(jì)算機(jī)對虛擬仿真環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建，近年來，該項(xiàng)技術(shù)得到了學(xué)校和教師的高度關(guān)注，并在焊接實(shí)訓(xùn)中得到了應(yīng)用。本文對焊接VR仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的優(yōu)勢及應(yīng)該注意的問題進(jìn)行總結(jié)，并從理論教學(xué)模塊的錄制、實(shí)踐教學(xué)模塊的錄制、焊接過程模型的制作、VR課件的合成與輸出四方面，論述了焊接VR仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略。

關(guān)鍵詞：焊接過程 VR技術(shù) 仿真實(shí)訓(xùn)

前言：隨著我國現(xiàn)代化技術(shù)水平的進(jìn)一步提升，人們對焊接工藝水平的要求也越來越高，相關(guān)從業(yè)人員除了具備豐富的理論知識外，還要進(jìn)一步提升實(shí)踐能力。但站在目前的職業(yè)院校焊接實(shí)訓(xùn)角度來說，很多教師依然選擇先理論、后教學(xué)的模式，對學(xué)生理論知識和實(shí)踐融合效果產(chǎn)生了影響。隨著VR技術(shù)的引入，讓整個焊接實(shí)訓(xùn)過程突破了環(huán)境限制，進(jìn)一步提升了焊接實(shí)訓(xùn)效果。

一、焊接VR仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的優(yōu)勢及應(yīng)該注意的問題

（一）加深學(xué)生對知識的理解程度

在過去的焊接實(shí)訓(xùn)過程中，很多學(xué)生在相關(guān)知識的獲得上并不全部來自于教師的講授，這其中還涉及到很多生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)資料。因此，在開展焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)時，教師除了將書本之中基本內(nèi)容體現(xiàn)出來以外，還要將自己的理解融入到教學(xué)過程之中。然而在傳統(tǒng)教學(xué)方法上，由于環(huán)境的限制，教師很難在具體實(shí)踐過程中激發(fā)出學(xué)生的聯(lián)想，這對于學(xué)生的成長和進(jìn)步極為不利。而在VR技術(shù)應(yīng)用過程中，可以幫助教師更加輕松的構(gòu)建各種實(shí)訓(xùn)場景，提升他們對知識的理解和操作能力。

（二）提高學(xué)生對焊接學(xué)習(xí)的興趣

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，教學(xué)和實(shí)踐過程往往相互分離，再加上專業(yè)知識講解的枯燥無味，很容易讓學(xué)生失去對焊接專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而對后續(xù)的實(shí)訓(xùn)課程開展產(chǎn)生影響。在VR技術(shù)的幫助下，可以提升學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中的感知能力，將他們的學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)性調(diào)動出來，其實(shí)訓(xùn)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)教學(xué)模式。除此之外，相關(guān)心理學(xué)家研究表明，人們在知識獲取過程中，視覺和聽覺發(fā)揮著巨大作用，而且人們能夠記住自己所看到和聽到的50%，在閱讀過程中，人們只能對其中的10%進(jìn)行記憶。VR技術(shù)可以將學(xué)生閱讀內(nèi)容轉(zhuǎn)化成聽到和看到的內(nèi)容，這對于職業(yè)院校學(xué)生來說，可以改善具體的學(xué)習(xí)情緒，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)的自信心。

（三）焊接VR仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)該注意的問題

首先，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。在焊接實(shí)訓(xùn)之中，教師需要對實(shí)訓(xùn)方案和實(shí)訓(xùn)目標(biāo)進(jìn)行合理制定，并以模塊化教學(xué)為主，將理論和實(shí)踐內(nèi)容結(jié)合在一起。VR實(shí)訓(xùn)教學(xué)便是利用了此項(xiàng)教學(xué)理念，教師可以模擬中各種實(shí)訓(xùn)場景，提升學(xué)生對焊接專業(yè)知識的了解程度和應(yīng)用熟練度。其次，注重VR技術(shù)的后期維護(hù)工作開展。VR技術(shù)有著極為廣闊的發(fā)展前景，在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中的應(yīng)用也只是初始階段。但在具體應(yīng)用過程中，難免會出現(xiàn)一些問題，這也要求教師和學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中根據(jù)實(shí)際情況，做到及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，進(jìn)一步提升實(shí)訓(xùn)效果。另外，VR實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)具有高度逼真的效果，可以將焊接原理還原，甚至進(jìn)行1：1建模。但在具體應(yīng)用時，一定要注重VR技術(shù)的及時更新，并將教學(xué)過程中的缺陷排除，最終為學(xué)生提供一個高質(zhì)量的焊接實(shí)訓(xùn)教學(xué)[1]。

二、焊接VR仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)策略

（一）理論教學(xué)模塊的錄制

在焊接實(shí)訓(xùn)過程中，理論學(xué)習(xí)屬于基礎(chǔ)所在。教師在利用VR技術(shù)開展焊接實(shí)訓(xùn)仿真教學(xué)過程中，應(yīng)該對實(shí)訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行整合和梳理，確保每一項(xiàng)內(nèi)容形成一個獨(dú)立的模塊，為后續(xù)VR仿真實(shí)訓(xùn)課件的制作創(chuàng)造有利條件，并幫助學(xué)生根據(jù)自身需求來選擇實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。與此同時，教師還可以將學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程的具體操作記錄下來，用于教學(xué)工作開展的

素材。

（二）實(shí)踐教學(xué)模塊的錄制

實(shí)踐是焊接專業(yè)教學(xué)工作的開展重點(diǎn)，在具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容設(shè)計(jì)過程中，教師可以利用VR技術(shù)，對實(shí)踐模塊進(jìn)行有效分類，并將教師的操作和講解過程記錄下來，為學(xué)生的實(shí)踐操作提供便利條件。值得注意的是，在后續(xù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，教師需要將VR技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)放在焊接過程中手部動作以及工件和焊接條之間的相對位置確定上，并確保課件的規(guī)范性錄制和選擇。與此同時，在整個實(shí)訓(xùn)過程中，教師可以讓學(xué)生根據(jù)自身需求來更改模擬操作環(huán)境，進(jìn)而幫助他們更好的對焊接方法進(jìn)行

掌握。

（三）焊接過程模型的制作

在具體仿真系統(tǒng)制作過程中，可以利用Maya軟件建立起具體的焊接過程中需要用到的工具和設(shè)備，進(jìn)而為虛擬工具的真實(shí)性提升創(chuàng)造有利條件，提升學(xué)生在仿真實(shí)訓(xùn)過程中的真實(shí)感。另外，在具體實(shí)訓(xùn)過程中，教師話可以利用動畫仿真形式，為學(xué)生的焊接過程增添一些特殊的焊接效果，這樣一來，學(xué)生便可以對真實(shí)的焊接場景進(jìn)行深入了解你，為未來發(fā)展創(chuàng)造良好條件。

（四）VR課件的合成與輸出

在理論和實(shí)踐教學(xué)模型制作好之后，教師便可以將具體的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入到VR制作軟件之中，并與具體的實(shí)訓(xùn)條件和場所相結(jié)合，做到VR仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的交互性設(shè)計(jì)。在具體學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生也需要通過自己的操作對仿真系統(tǒng)進(jìn)行視角轉(zhuǎn)換，最終為整個實(shí)訓(xùn)過程提供便利條件。在具體操作過程中，教師可以根據(jù)學(xué)生不同的操作方式設(shè)計(jì)對應(yīng)的實(shí)踐內(nèi)容，當(dāng)所有工作完成之后，利用VR技術(shù)輸送到實(shí)訓(xùn)場地之中，為學(xué)生提供更多的模擬場景[2]。

總結(jié)：綜上所述，VR技術(shù)屬于一種現(xiàn)代化前言信息技術(shù)，在現(xiàn)階段的焊接仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建上得到了重要應(yīng)用。站在具體實(shí)訓(xùn)教學(xué)角度來說，雖然該項(xiàng)技術(shù)還不能將傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式完全代替，但很多教師堅(jiān)持利用該項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)模式相結(jié)合的方式，將其中的虛擬技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮出來，為學(xué)生更好的成長和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 章朋田，黃寧，張玉良，葛一凡，陳樹君.基于VR焊接系統(tǒng)的機(jī)人協(xié)作GTAW焊接[J].焊接，2018（04）：23-27+65.

[2] 李子炎，王建明.VR技術(shù)在焊條電弧焊教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2017（17）：47.

作者簡介：姓名（熊友康）姓別：男--出生年（1986）籍貫到市（湖北大冶）民族（漢）職稱（無）學(xué)歷（本科）研究方向（激光技術(shù)及VR技術(shù)等）