增強現(xiàn)實（AR）焊接模擬訓(xùn)練系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

1T/XXXXXXXX—XXXX增強現(xiàn)實（AR）焊接模擬訓(xùn)練系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了增強現(xiàn)實焊接模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的術(shù)語和定義、命名與分類、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求、試驗方法。本文件適用于利用增強現(xiàn)實技術(shù)和相關(guān)設(shè)備將焊接訓(xùn)練過程中的信息進行采集，并進行分析評價的模擬焊接系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T191包裝儲運圖示標(biāo)志GB/T2828.1計數(shù)抽樣檢驗程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗抽樣計劃GB4943.1信息技術(shù)設(shè)備安全第1部分：通用要求GB/T9254.1-2021信息技術(shù)設(shè)備、多媒體設(shè)備和接收機電磁兼容第1部分:發(fā)射要求GB/T9254.2信息技術(shù)設(shè)備、多媒體設(shè)備和接收機電磁兼容第2部分：抗擾度要求GB/T9813.2計算機通用規(guī)范第2部分：便攜式微型計算機GB/T15934電器附件電線組件和互連電線組件GB17625.1-2021電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值(設(shè)備每相輸入電流≤16A)GB/T18455包裝回收標(biāo)志GB/T38247信息技術(shù)增強現(xiàn)實術(shù)語3術(shù)語和定義GB/T38247界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1焊接模擬訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)、培訓(xùn)等機構(gòu)，通過AR技術(shù)將焊接續(xù)聯(lián)過程焊槍的位置、速度、角度、操作等信息進行采集處理并進行分析評價的迷你焊接系統(tǒng)。4命名與分類生產(chǎn)企業(yè)縮寫-產(chǎn)品代號-性能等級ONEW-360AR-Pro2T/XXXXXXXX—XXXX5系統(tǒng)構(gòu)成和要求5.1總體要求5.1.1增強現(xiàn)實焊接模擬訓(xùn)練系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)，支持云服務(wù)架構(gòu)，支持本地化部署。5.1.2系統(tǒng)構(gòu)建包含設(shè)備端、后臺管理端、移動端、線下焊接實操。具體描述如下：a)設(shè)備端：建立統(tǒng)一的認(rèn)證機制，保證用戶身份統(tǒng)一，每個實訓(xùn)系統(tǒng)可獨立查看自己的用戶數(shù)據(jù)庫，同一用戶在每個系統(tǒng)中都存儲獨立的身份信息，達到數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一；支持學(xué)員線上訓(xùn)練、考核以及技能要點學(xué)習(xí)。具備全方位焊接訓(xùn)練的能力，系統(tǒng)配備伸縮桌面支架，伸縮桿結(jié)構(gòu)，能夠調(diào)節(jié)高度、真實焊槍和實物焊件，可以滿足學(xué)員多角度、全位置焊接演練，可進行平焊、橫焊、立焊、仰焊、45度傾斜等多種焊接位置的訓(xùn)練，適用于板對接、T接、角接、管管、管板等不同形式的接頭類型，系統(tǒng)可模擬低碳鋼材質(zhì)類型以及不同板厚的焊接，仿真焊機可調(diào)整電流、電壓，顯示系統(tǒng)可調(diào)節(jié)氣體流量、焊絲直徑等焊接工藝參數(shù)。b)后臺管理端：主要針對學(xué)員、教師、課程、班級、成績、公告、權(quán)限等內(nèi)容進行管理。c)移動端：通過移動端小程序或APP，幫助學(xué)員學(xué)習(xí)理論知識，實時查看學(xué)員學(xué)習(xí)情況。d)線下焊接實操：線下焊接實操通過授課教練進行試訓(xùn)指導(dǎo)、學(xué)習(xí)狀態(tài)管理、在線評分。圖1系統(tǒng)整體框架圖5.2硬件要求硬件構(gòu)成及技術(shù)要求參照表1：表1模擬焊接系統(tǒng)硬件構(gòu)成序號名稱技術(shù)要求1仿真焊機終端設(shè)備主機硬件配置參數(shù)：NUC主機：10i3fnk；內(nèi)存4G；固態(tài)硬盤M2,256G；觸摸屏尺寸10.1英寸，顯示器分辨率1920×1200像素；3T/XXXXXXXX—XXXX主機音響系統(tǒng)：2.1聲道，模擬各類作業(yè)環(huán)境音效。2AR一體化仿真焊槍主屏幕6英寸、觸屏、RAM存儲8GB，此設(shè)備既作為界面操作端，又作為虛擬焊接場景展示端；能夠?qū)崟r交互，具備圖像增強捕捉，自適應(yīng)智能識別。設(shè)備系統(tǒng)可顯示水平傾角、垂直傾角、干伸長度、行走速度等實時輔助數(shù)據(jù)，同時輔以語音提示功能3萬向支架伸縮桌面支架，伸縮桿結(jié)構(gòu)，輕松調(diào)節(jié)高度，可用于固定仿真實物工件，以及360°隨意調(diào)節(jié)焊接位置4仿真實物工件與AR一體化仿真焊槍進行實時數(shù)據(jù)傳輸，具備高精度定位功能和可追蹤性，滿足多種焊接任務(wù)類型5.3軟件環(huán)境5.3.1PC端Windows7及以上。5.3.2移動端Android系統(tǒng)、IOS系統(tǒng)的移動平板或智能手機小程序。6技術(shù)要求6.1環(huán)境條件模擬訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)在下列條件下工作：a)環(huán)境溫度：-20℃~40℃;b)相對濕度：≤80%；c)使用地點：室內(nèi)。6.2外觀6.2.1仿真焊機終端設(shè)備及配套AR一體化仿真焊槍、仿真實物工件、萬向支架齊全、無損傷。6.2.2顯示面板無劃傷，顯示清晰。6.2.3產(chǎn)品標(biāo)識清晰，內(nèi)容包括產(chǎn)品名稱、型號、出廠編號、出廠日期和單位名稱。6.3系統(tǒng)功能6.3.1一般要求a)系統(tǒng)支持用戶名密碼登錄和人臉識別登錄。b)系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)多個實訓(xùn)設(shè)備的注冊、訓(xùn)練、考核、評價。c)系統(tǒng)應(yīng)能進行課程管理、理論學(xué)習(xí)、成績分析、焊接報告、實操成績、能力評價。d)系統(tǒng)包括專項訓(xùn)練和專項考核，訓(xùn)練、考核對應(yīng)功能相同，開放狀態(tài)不同。6.3.2訓(xùn)練考核6.3.2.1課程選擇4T/XXXXXXXX—XXXX用戶可根據(jù)系統(tǒng)后臺發(fā)布的課程或軟件內(nèi)置的課程進行自由選擇訓(xùn)練。6.3.2.2焊前準(zhǔn)備系統(tǒng)應(yīng)具備焊前準(zhǔn)備相關(guān)內(nèi)容，提醒訓(xùn)練用戶進行相關(guān)防護穿戴設(shè)備選擇，包括但不限于防塵口罩、防護帽、防護眼鏡、焊接面罩、焊工手套等。6.3.2.3焊接參數(shù)選擇用戶在進行訓(xùn)練是可對焊接形式、運弧方式、焊接方向、焊材型號、焊材規(guī)格、氣體類型等焊接參數(shù)進行選擇，確保相關(guān)參數(shù)適用于對應(yīng)的焊接工藝。6.3.2.4焊接作業(yè)焊接作業(yè)過程中，系統(tǒng)采用AR技術(shù)進行焊槍和工件的追蹤，識別實物焊板進行焊接作業(yè)，用戶可通過移動焊槍改變顯示屏中的視角，從不同位置和角度觀察焊縫和熔池。焊接作業(yè)界面功能包括但不限于下列：a)直流反接、直流正接選擇；b)焊接電壓、電流調(diào)節(jié)；c)訓(xùn)練課程和訓(xùn)練時間展示；d)焊縫重置、焊接軌跡、熱度圖等狀態(tài)呈現(xiàn)；e)包含垂直傾角、水平傾角、干伸長度、焊縫直度、行走速度等焊接操作角度參數(shù)提示；f)包含打底手法、接頭手法、填充手法、蓋面手法、角焊手法等焊接手法引導(dǎo)；g)用戶可通過旋轉(zhuǎn)視角、移動焦點、縮放視距對焊接工件進行旋轉(zhuǎn)、縮放、劃動操作實現(xiàn)視角變6.3.2.5參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)應(yīng)包含對下列參數(shù)的調(diào)節(jié)：a)電流、電壓調(diào)節(jié)；b)模擬焊絲直徑調(diào)節(jié)以及藥芯、實芯選擇；c)兩步、四步、點焊選擇；d)收弧電流調(diào)節(jié)和電感調(diào)節(jié)；e)保護氣體選擇；f)氣檢和絲檢選擇。6.3.2.6焊接步驟根據(jù)選擇的課程項目，將焊接技術(shù)要領(lǐng)理論知識與焊接操作工藝流程匹配，進行步驟化學(xué)習(xí)，內(nèi)容以圖文和分解式展示，具體包含打底層、填充層、蓋面層要領(lǐng)。6.3.2.7焊接理論根據(jù)用戶當(dāng)前選擇的課程項目，進行焊接要點視頻學(xué)習(xí)。a)視頻暫停播放鍵；b)視頻進度條，隨意快進快退；c)視頻播放時間；d)視頻靜音鍵，可關(guān)閉和打開；e)視頻音量調(diào)節(jié)；5T/XXXXXXXX—XXXXf)視頻內(nèi)容展示；g)視頻標(biāo)題。6.3.2.8教師投屏演示教學(xué)此設(shè)備可外接投屏設(shè)備，它主要用于教學(xué)演練示范。在演練過程中可以將整個演練過程投影到教室前方的大屏幕上，方便學(xué)員的觀摩學(xué)習(xí)以及教師對整個演練過程的講解。6.3.2.9成績分析成績分析展示包括操作分析、外觀分析、X射線檢測、實訓(xùn)報告等內(nèi)容。a)操作分析：焊接電流電壓數(shù)據(jù)、仿真焊接評分、操作項目、訓(xùn)練時長、焊縫質(zhì)量、焊接軌跡、熱度圖、AI智能評價、旋轉(zhuǎn)角度、移動焦點、縮放視距、不同層數(shù)焊接過程及對應(yīng)的得分等內(nèi)容呈現(xiàn)；b)外觀分析：焊接過程回放、參數(shù)解析、缺陷解析、焊縫余高、焊縫高度差、焊縫寬度、焊縫寬度差、角變形、背面凹、背面凸、焊瘤等參數(shù)顯示。c)X射線檢測：基于計算機圖像處理技術(shù)的X光無損探傷功能，該探傷功能可對咬邊、裂紋、夾渣、未熔合、未焊透、氣孔、焊穿、漏焊等缺陷進行檢測和測量；d)實訓(xùn)報告：學(xué)員姓名、操作項目、工藝詳情、操作得分、外觀得分、內(nèi)部得分、作業(yè)用時等信息呈現(xiàn)。6.4標(biāo)志物識別跟蹤通過計算機視覺技術(shù)，系統(tǒng)應(yīng)能：a)對定義好的場景二維標(biāo)志物進行識別，延遲應(yīng)在0.5s以內(nèi)；b)對定義好的場景二維標(biāo)志物進行六角自由度位姿跟蹤；c)在識別到預(yù)定義的特定標(biāo)志物時，觸發(fā)增強現(xiàn)實效果；d)識別準(zhǔn)確率達到98%。6.5渲染引擎系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)下列要求a)實時將動/靜態(tài)虛擬對象繪制在畫面中；b)正確響應(yīng)光照變化；c)支持動態(tài)渲染。6.6安全應(yīng)符合GB4943.1的規(guī)定。6.7電源適應(yīng)性應(yīng)能在220V±22V，50Hz±1Hz條件下正常工作。電線組件應(yīng)符合GB/T15934的規(guī)定。6.8電磁兼容性6.8.1無線電騷擾無線電騷擾應(yīng)符合GB/T9254.1-2021中對B級所規(guī)定的無線電騷擾限值。6T/XXXXXXXX—XXXX6.8.2諧波電流諧波電流應(yīng)符合GB17625.1-2021中對D類的限值要求。6.8.3抗擾度抗擾度應(yīng)符合GB/T9254.2的規(guī)定。6.9環(huán)境適應(yīng)性6.9.1氣候環(huán)境適應(yīng)性氣候環(huán)境適應(yīng)性應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2氣候環(huán)境適應(yīng)性項目指標(biāo)溫度工作~-20℃40℃運輸貯存~-20℃55℃濕度工作30%~90%運輸貯存20%~90%（在40℃溫度下）6.9.2機械環(huán)境適應(yīng)性振動適應(yīng)性、沖擊適應(yīng)性、碰撞適應(yīng)性、自由跌落適應(yīng)性、運輸包裝件跌落適應(yīng)性符合GB/T9813.2的規(guī)定。6.10能效等級能耗等級符合GB/T9813.2中3級要求。7試驗方法7.1試驗環(huán)境試驗應(yīng)在下列條件下進行：a)環(huán)境溫度：-20℃~40℃;b)相對濕度：≤80%；c)供電電源：AC220V，50Hz。7.2外觀檢測以目測法核觸摸法進行外觀查方法進行，應(yīng)符合6.2的要求。7.3功能試驗功能試驗依據(jù)產(chǎn)品說明書進行，應(yīng)符合6.3的要求。7.4標(biāo)志物識別跟蹤7T/XXXXXXXX—XXXX將布置的測試環(huán)境光照調(diào)節(jié)成白光模式，在測試環(huán)境中掃描二維標(biāo)志物，通過觀察設(shè)備顯示屏的AR內(nèi)容是否出現(xiàn)及其位置來判斷增強現(xiàn)實系統(tǒng)是否能成功識別和跟蹤而額為標(biāo)志物。測試微微標(biāo)志物識別準(zhǔn)確率，包括不同角度、不同距離和不同光照的成功率。7.5渲染引擎在環(huán)境白光模式下，手持設(shè)備，進行不同方式的識別標(biāo)志物，觀察設(shè)備屏幕顯示的渲染效果，判斷增強現(xiàn)實系統(tǒng)是否具備一下功能：a)實時將動/靜態(tài)虛擬對象繪制在畫面中；b)正確響應(yīng)光照變化；c)支持動態(tài)渲染。7.6安全按GB4943.1中的規(guī)定執(zhí)行。7.7電源適應(yīng)性電源適應(yīng)性按表3組合進行試驗，能夠正產(chǎn)工作，為合格。表3交流電源適應(yīng)能力試驗條件組合標(biāo)稱值頻率/Hz122024934242495242電線組件按GB/T15934的規(guī)定執(zhí)行。7.8電磁兼容7.8.1無線電騷擾按GB/T9254.1-2021的規(guī)定執(zhí)行。7.8.2諧波電流按GB17625.1-2021的規(guī)定執(zhí)行7.8.3抗擾度按GB/T9254.2的規(guī)定執(zhí)行。7.9環(huán)境適應(yīng)性7.9.1一般要求環(huán)境試驗方法應(yīng)符合GB/T9813.2的規(guī)定。8T/XXXXXXXX—XXXX7.10能效等級按GB/T9813.2中能耗試驗與計算方法執(zhí)行。8檢驗規(guī)則8.1抽樣抽樣允許干GB/T2828.1進行。8.2檢驗分類檢驗等位出廠檢驗和型式檢驗。出廠檢驗和型式檢驗的檢驗項目及試驗方法按表4規(guī)定。表4檢驗項目及試驗方法檢驗項目要求出廠檢驗型式檢驗試驗方法外觀6.27.2功能6.37.3標(biāo)志物識別跟蹤6.47.4渲染引擎6.57.5安全6.67.6電源適應(yīng)性6.7-7.7電磁兼容性6.8-7.8環(huán)境適應(yīng)性6.9-7.9能效等級6.107.10注：為應(yīng)進行檢驗項，-為不檢驗項8.3判定規(guī)則檢驗過程中，出現(xiàn)任一項不合格時，返修后重新進行檢驗；若再次出現(xiàn)任一項不合格時，該產(chǎn)品被判定為不合格品。9標(biāo)志、包裝、運輸和貯存9.1標(biāo)志產(chǎn)品標(biāo)志包括:a)產(chǎn)品名稱；b)產(chǎn)品型號；產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格；制造商信息產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；9T/XXXXXXXX—XXXXg)產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)志；h)安全警示標(biāo)志或中文；i)警示說明；j)生產(chǎn)日期；k)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗合格證明；l)商品修理更換退貨責(zé)任說明等內(nèi)容。9.2包裝包裝外應(yīng)標(biāo)有制造廠名稱,產(chǎn)品型號,并噴刷或貼有“