随着我国建筑事业的迅速发展，对玻璃的性能要求越来越高，玻璃已由原来单一的遮风挡雨发展到现在具有环保、节能、隔声、美观等多种功能由此，镀膜玻璃应运而生，并以其显著的节能和良好的装饰效果受到国内外建筑行业的关注及广泛采用。在建筑玻璃功能化发展的过程中，镀膜工艺起到了关键作用，它可以有效地改善玻璃对光、热、电的控制功能，有效实现玻璃的复合功能。

玻璃镀膜是在普通平板玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学、热学、电学等性能，满足某种特定要求。其产品主要配套用于建筑业、汽车业和电子高新技术等领域。其中被广泛应用的品种有热反射膜玻璃、低辐射膜玻璃、阳光控制膜玻璃等。

镀膜玻璃的广泛应用极大地推动了玻璃镀膜技术的飞速发展。然而，玻璃镀膜技术的实际教学与培训过程中，却面临着诸多现实困境，成为制约从业人员技能提升的关键瓶颈。一方面，真实的玻璃镀膜设备造价高昂，一套完整的真空镀膜生产线动辄数百万元，且设备占地面积大、能耗高，院校和中小型企业难以大规模购置，导致学员实操机会严重不足；另一方面，镀膜工艺对操作精度要求极高，如真空度控制偏差、蒸发源温度设置不当等，不仅会造成玻璃基片、镀膜材料的浪费，还可能损坏昂贵的设备部件，甚至引发真空室泄漏等安全隐患，使得培训机构不敢轻易让新手进行实操练习。此外，传统教学多依赖课本图文、设备结构图和视频演示，学员难以直观理解 “真空系统工作原理”“膜层生长过程” 等抽象概念，也无法亲身体验不同工艺参数对膜层性能的影响，导致理论与实践脱节，培训效果大打折扣。

为破解这一困境，满足玻璃镀膜技术从业人员（含院校学生、企业新人、技术提升者）的技能培训需求，玻璃镀膜技术虚拟仿真实训软件的研发势在必行。该软件以“高仿真、强交互、全流程、重实用”为核心设计理念，依托3D建模、物理引擎、实时渲染等技术，1：1 还原工业级玻璃镀膜设备与生产场景，构建从理论认知-设备操作-工艺模拟--考核评估等全链条实训体系，为从业人员打造安全、高效、低成本的技能提升平台。

玻璃镀膜技术虚拟仿真实训功能及参数简介

通过数字化建模、动态交互与可视化分析，帮助学生深入理解镀膜工艺原理、设备操作及材料性能。软件包含认知学习模块、知识资料模块、原理演示模块、仿真实训模块、综合考核模块、系统设置模块、数字孪生数据采集等功能模块。

（一）数据监控

公司自主研发“玻璃镀膜实时数据网关系统”

1、数据采集模块用于支撑虚拟仿真软件的数据仿真模拟。

2、支持多权限管理，采集站、模拟站建站权限；通道开启权限。

3、支持多采集通道同时采集功能，并可以自动连接通道，通道断开重连功能。

4、支持动态生成采集通道，方便三维仿真系统根据实际情况变换采集通道。

5、支持上万采集点同时采集，最高支持每秒30次的读取频率，还可以对采集的实时数据进行公式计算。

6、支持点位的监控生成监控日志，在配置转存数据库的情况下，可以进行保存，这样仿真等外部程序可以通到接口查询历史记录。

7、支持采集点位动态实时生成，物联网三维数字孪生系统可以根据具体的业务需求，通过接口对采集点位进行添加和删除操作。

8、系统需支持设点位反向写入功能，也就是设备反向控制，并可以生成反向控制日志。

9、支持数据模拟生成功能，在没有硬件实时采集的条件下，可以模拟生成数据供三维仿真程序使用。包括多种生成方法：包含但不限于无规则随机生成、固定值增减、指定范围随机数、固定公式等。

10、支持实时数据和模拟数据直接切换功能，无需重新维护采集点位。

11、采用Redis作为实时数据库，可以高效的存储实时数据，查看各个点位的信息，使三维仿真程序可以更高效的回放历史数据。

 

 

（二）认知学习

1、玻璃镀膜技术虚拟仿真实训软件通过图片、文本、音频、视频等方式，对项目相关的设备、材料、技法等内容进行展示和学习。2、支持多种设备，包括但不限于磁控溅射镀膜机、溶胶-凝胶镀膜设备以及相关辅助设备等；3、支持多种材料，包括但不限于化学物品、靶材、基材、惰性气体、反应气体等；4、支持技法包括但不限于磁控溅射法、溶胶凝胶法。

（三）知识资料

玻璃镀膜技术虚拟仿真实训软件具备教学资源的构建和管理功能。可创建学科、年级、专业等分类，支持PPT、PDF、WORD、EXCEL、MP4、TXT等多种格式的教学资料，实现了资料上传、搜索、同步、下载、删除、修改等功能。

（四）原理演示

1、玻璃镀膜技术虚拟仿真实训软件支持对玻璃镀膜技术中相关的工艺技法原理内容通过模型、动画、特效、公式讲解等方式进行展示。

2、磁控溅射法、溶胶凝胶法主要内容包括但不限于：

（1）工艺原理 - 基本原理、能源来源、薄膜形成机制、典型应用场景；

（2）工艺参数 - 磁控溅射镀膜（真空度、溅射功率、靶材基片距离、基片温度、气体流量、磁场强度）；

（3）溶胶凝胶镀膜（前驱体浓度、水解时间、涂覆速度、干燥温度、煅烧温度、环境温度）；

（4）关键公式与算法 - 磁控溅射镀膜（溅射产额、容积速率、等离子体碰撞频率）、溶胶凝胶镀膜（溶胶粘度与膜厚关系、水解缩聚动力学、凝胶时间）

（五）仿真实训

1、通过三维仿真软件搭建沉浸式实验场地及设备，进行仿真操作（磁控溅射、凝胶溶胶）、技术要点答题、生产线开车停车三维动画展示等方式进行玻璃镀膜技术中相关的设备、产线、工艺技法和原理等内容仿真实训。

★2、支持磁控溅射法仿真实训学习

工艺步骤及过程、核心材料、关键设备、工艺关键知识点、要点视频音频或文本讲解、要点答题、工艺技法的动画特效等内容。

（1）磁控溅射仿真实训工艺步骤及过程 - 基材预处理、真空系统准备、溅射沉积、后处理

①基材预处理包括清洗、活化、干燥。

②真空系统包括准备抽真空、通入工作气体。

③ 溅射沉积包括靶材激发、磁场控制、薄膜生长。

④后处理包括退火、表面钝化。

（2）核心材料 - 靶材、基材、工作气体与反应气体

①靶材包括金属靶、合金靶、陶瓷靶、复合靶。

②基材包括金属、玻璃、塑料、半导体、特殊基材（如Cr、Ti）等。

③工作气体与反应气体包括惰性气体（氩气）、反应气体（氧气、氮气、甲烷）。

（3）关键设备 - 核心设备、辅助设备、检测与分析设备

①核心设备包括磁控溅射镀膜机（腔体结构、靶材组件、电源系统、磁场系统、真空系统）。

②辅助系统包括气体流量控制系统、基片加热与冷却系统、膜厚监控仪。

③检测与分析设备包括表面形貌分析、成分与结构分析、性能测试。

（4）工艺关键知识点 - 溅射机制、工艺参数影响、磁场优化、反应溅射控制

①溅射机制包括碰撞级联、沉积速率。

②工艺参数影响包括气压、功率、基片温度。

③磁场优化包括闭合磁场设计、非平衡磁场。

④反应溅射控制包括迟滞效应、脉冲计数。

3、支持溶胶凝胶法仿真实训学习

工艺步骤及过程、核心材料、关键设备、工艺关键知识点、要点视频音频或文本讲解、要点答题、工艺技法的动画特效等内容：

（1）工艺步骤及过程 - 溶胶制备、基材处理、镀膜、凝胶化与干燥、后处理

①溶胶制备包含前驱体选择、水解与缩聚、陈化。

②基材处理包括清洗与活化。

③镀膜包括浸渍提拉法、旋涂法。

④凝胶化与干燥包括溶剂挥发、热处理。

⑤后处理包括功能化改性。

（2）核心材料 - 前驱体、溶剂与添加剂、基材

①前驱体包括无机前驱体、有机无机杂化材料。

②溶剂与添加剂包括溶剂、催化剂、成膜控制剂。

③基材包括玻璃、硅片等。

（3）关键设备 - 溶胶制备设备、镀膜设备、热处理设备

①溶胶制备设备包括磁力搅拌器、超声波分散仪、反应容器。

②镀膜设备包括浸渍提拉机、液面下降法设备。

③热处理设备包括烘箱、高温炉、热弯与钢化设备。

（4）工艺关键知识点 - 溶胶稳定性控制、工艺参数优化、结构设计创新

①溶剂稳定性控制包括pH值调节、水解抑制剂。

②工艺参数优化包括提拉速度、煅烧温度。

③结构设计创新包括减缩径镀液槽、多层复合膜。

（六）综合考核

支持对玻璃镀膜技术仿真实训内容进行考核，考核方式包括要点答题、相关设备操作、产品及材料参数的评定等内容。

无操作提示，学生自主进行磁控溅射、凝胶溶胶实训操作。

操作完成后，点击“提交成绩”，提交个人的“综合考核”成绩。

该功能主要检验学生对实训的学习掌握程度，教师端可查看学生考核成绩，了解学生学习进度，从而帮助学生及时调整学习方式，培养优秀技术人才。

（七）考核权重

玻璃镀膜技术虚拟仿真实训软件支持实验考核的权重设置，可对实验中每个节点进行分数配置。

（八）实验结果

玻璃镀膜技术虚拟仿真实训软件支持实验结果的统计和显示，提供老师和学生不同权限的查询功能，并详细显示考核节点内容以及得分情况。支持对考核结果的导出，导出文件格式Excel至本地电脑。