激光熔覆是激光再制造的的重要形式之一,作为先进的表面工程工艺和增材制造方式,成为工业4.0发展的重点目标和内容。自2017年2月,国家教育部为推进新工科建设,先后发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》、《关于推进新工科研究与实践项目的通知》等文件,其中都将激光熔覆技术作为新工科教育发展和研究的重点内容。但由于激光熔覆试验存在开展准备周期长、设备运行费用高、工艺开展过程要求较高、具有教学安全隐患等问题,因此在试验广泛性开展和学生教学实践指导方面还需亟待提升。本文依托学校装备再制造工程重点实验室,通过将激光熔覆工艺与虚拟现实技术有机结合,基于Unity3D引擎开发了4kW激光熔覆虚拟仿真实验平台。主要工作内容如下:(1)研究分析激光熔覆虚拟仿真实验平台的开发需求,明确实验平台开发基本要求、理论基础和关键技术。深入了解激光熔覆的工艺流程和实验设备,归纳出本课题研制系统的功能结构。(2)依据激光熔覆实验平台的开发需求和激光再制造实验室现场情景,从模型构建和虚拟环境布置两方面完成系统场景设计。利用Solidworks三维建模、3dsMax优化模型及转换模型格式,完成KUKA(KR60HA)机器人、激光熔覆头模型构建。(3)根据系统开发需求,完成系统框架设计。对KUKA机器人进行运动学分析,利用C#编程、Unity3D第一人称角色控制器、粒子系统、Line Renderer控件完成激光熔覆虚拟仿真实验平台功能搭建。使用NGUI插件和C#脚本,完成登注界面、主界面和试验参数选择界面构建,将认知模块、试验参数选择模块、试验模拟模块、评价反馈模块组合成完整的激光熔覆虚拟实验平台。(4)制定熔覆参数选择标准,根据系统需求设计MySQL数据库。利用Nhibernate插件将MySQL数据库功能集成至服务器端,利用Peer()方法将服务器与Unity3D交互,完成学生端和教师端的对接。通过Unity3D的Profile性能分析工具对实验平台的内存使用状态、流畅度等进行测试,并根据测试结果进行对应优化。本文以实际熔覆工艺为支撑,设计开发了激光熔覆虚拟仿真实验平台,有效地解决激光熔覆试验与教学资源、时间空间、人数限制之间的矛盾问题,突破了教学试验开展的实际条件“瓶颈”性制约,建立了面向新工业发展方向的试验培育新模式。