虚拟现实和现实焊接训练系统及方法技术方案

一种虚拟焊接站(100)包括一个用于模拟不同焊接技术和非焊接操作的虚拟定序器(186)。所述虚拟焊接站可用于关于生产完整组件训练操作员。

Virtual reality and reality welding training system and method

A virtual welding station (100) includes a dummy sequencer () for simulating different welding techniques and non welding operations. The virtual welding station can be used for the production of complete assembly training operators.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及根据权利要求1所述的虚拟焊接系统。本申请作为非临专利申请提交，要求在35U.S.C.§119(e)下于2013年11月5日提交的美国临时专利申请号61/900,136的优先权/权益，其全部披露内容通过引用结合在此。专利
本专利技术涉及焊接站模拟领域，并且更具体地涉及模拟复杂组件的半自动焊接的虚拟定序器。技术背景学习如何执行焊接站中所需的全部步骤，包括除焊接以外的步骤，传统上要耗费很多指导、训练和练习的时间。有很多不同类型的操作可以学习，包括各种焊接和非焊接操作。通常，焊接站的步骤由学员操作员在现实焊接站学习，学员操作员对现实金属件进行焊接操作。这种现实世界的训练可能占用稀有的焊接资源并耗尽有限的焊接材料。因为操作员学习装配操作，在现实生产零件上焊接的同时进行训练可能成本较高。在现实生产零件上的训练时间通常需要两个操作员(成本高)并且有可能产生碎料、返工、或低质量组件。然而近来，使用焊接模拟进行训练的想法变得越来越普遍。一些焊接模拟通过个人计算机来实现、通过互联网在网上实现、或甚至作为虚拟焊工来实现。然而，常规的焊接模拟倾向在它们的训练重点上限制于单一焊接点并且通常一次涉及一种焊接技术。常规的虚拟现实训练通常仅涉及单独焊接点并且不准备或训练焊接者如何生产完整的组件，所述完整组件涉及多个焊接和/或装配步骤。实际上，不同于在这些模拟器中，在焊接站需要很多不同的焊接技术和非焊接操作，这些技术和操作需要产生整体的、完整的焊接组件。因此，存在一种对焊接模拟系统和方法的未满足的需求，这些系统和方法可以有效地模拟完整组件的生产。说明为了有效地模拟完整组件的生产，披露了根据权利要求1所述的虚拟焊接系统。本专利技术进一步的实施例是从属权利要求的主题。一般专利技术概念包含虚拟焊接系统(及相关方法)，包括本文中披露的和建议的说明性系统和方法。在一个示例性实施例中，一种虚拟焊接系统包括：一个基于逻辑处理器的子系统，所述子系统可操作用于执行用于产生交互式焊接环境的编码指令，所述交互式焊接环境模拟在焊接试件和样件中的至少一者所限定的虚拟焊接头上的焊接活动；一个虚拟顺序控制器，所述虚拟顺序控制器操作性地连接至所述基于逻辑处理器的子系统用于实现虚拟顺序；显示装置，所述显示装置操作性地连接至所述基于逻辑处理器的子系统以在视觉上描绘包括所述虚拟焊接头的所述交互式焊接环境；一个输入设备，所述输入设备用于在所述虚拟焊接头上实时进行虚拟焊接活动；以及一个空间追踪器，所述空间追踪器包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被适配成用于实时追踪所述输入设备的移动以便将与所述输入设备的移动有关的数据传递至所述基于逻辑处理器的子系统。在一个示例性实施例中，所述虚拟焊接系统进一步包括一个使用者界面，用于一个使用者向所述虚拟焊接系统提供输入。在一个示例性实施例中，所述基于逻辑处理器的子系统封装在一个模拟焊接控制台内，所述模拟焊接控制台的大小和形状被确定为近似一个焊接电源。在一个示例性实施例中，所述基于逻辑处理的子系统实现所述虚拟顺序控制器。在一个示例性实施例中，所述虚拟顺序控制器包括一个微处理器、一个顺序控制程序、以及一个存储器。所述存储器存储一个或多个状态表文件。在一个示例性实施例中，所述虚拟焊接系统进一步包括一个虚拟顺序配置工具。所述虚拟顺序配置工具允许使用者修改现有的状态表文件之一。所述虚拟顺序配置工具允许创建新的使用者状态表文件，以便在存储器中进行存储。在一个示例性实施例中，所述虚拟顺序是由所述状态表文件中的至少一者定义的。在一个示例性实施例中，使用者基于有待执行的任务选择所述状态表文件之一。在一个示例性实施例中，所述任务是生产完整的虚拟组件。在一个示例性实施例中，所述虚拟顺序包括有待按次序执行的多项操作，每项操作旨在实现一个具体状态。在一个示例性实施例中，所述操作中的至少一者是所述使用者有待执行的手动操作。在一个示例性实施例中，所述手动操作是提供使用者信息、检索零件、提供零件信息、放置零件、固定零件、以及提供组件信息中的一者。在一个示例性实施例中，所述虚拟焊接系统进一步包括虚拟顺序显示装置。所述虚拟顺序显示装置显示与所述手动操作有关的信息。在一个示例性实施例中，所述操作中的至少一者是所述虚拟焊接系统有待执行的自动操作。在一个示例性实施例中，所述自动操作是指定焊接工艺、指定气体类型、指定气体流速、指定电焊条类型、指定药芯焊丝类型、指定送丝速度、指定电压电平、指定安培数、指定极性、以及为所述交互式焊接环境指定背景环境中的一者。在一个示例性实施例中，所述操作中的至少一者是所述使用者有待执行的手动操作；并且所述操作中的至少一者是所述虚拟焊接系统有待执行的自动操作。在一个示例性实施例中，每个状态与一个条件相关联。在一个示例性实施例中，如果未满足所述条件，所述顺序控制器执行一个动作。在一个示例性实施例中，所述动作是等待预定的时长。在一个示例性实施例中，所述动作是重复用于所述状态的操作。在一个示例性实施例中，所述动作是重新开始所述虚拟顺序。在一个示例性实施例中，所述虚拟顺序包括从由以下各项组成的组中选择模拟功能：质量检查(QualityCheck)功能、重复(Repeat)功能、通知焊工(NotifyWelder)功能、输入作业(EnterJob)功能、作业报告(JobReport)功能、系统检查(SystemCheck)功能、执行焊接操作(PerformWeldingOperation)功能、以及它们的组合。在一个示例性实施例中，所述显示装置包括LCD屏幕。在一个示例性实施例中，所述显示装置是戴于面部的显示器。在一个示例性实施例中，所述戴于面部的显示器整合在焊工帽罩中。在一个示例性实施例中，所述焊工帽罩包括至少一个扬声器。在一个示例性实施例中，所述显示装置包括第一显示器和第二显示器。所述第一显示器是戴于面部的显示器，而所述第二显示器不是戴于面部的显示器。在一个示例性实施例中，所述第一显示器和所述第二显示器可操作用于(同时)呈现交互式焊接环境的不同视图。在一个示例性实施例中，所述显示装置可操作用于在网络上通信。在一个示例性实施例中，所述网络是无线网络。在一个示例性实施例中，所述输入设备是模拟焊接工具。在一个示例性实施例中，所述输入设备可操作用于在网络上通信。在一个示例性实施例中，所述网络是无线网络。在一个示例性实施例中，所述空间追踪器产生磁场。所述磁场可操作用于确定所述磁场中一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟焊接系统(100)，包括：一个基于逻辑处理器的子系统(110)，所述子系统可操作用于执行用于产生一个交互式焊接环境的编码指令，所述交互式焊接环境模拟在一个焊接试件(175，180)和一个样件(184)中的至少一者所限定的一个虚拟焊接头上的焊接活动；一个虚拟顺序控制器，所述虚拟顺序控制器操作性地连接至所述基于逻辑处理器的子系统(110)，用于实现一个虚拟顺序(186)；显示装置，所述显示装置操作性地连接至所述基于逻辑处理器的子系统(110)，用于在视觉上描绘包括所述虚拟焊接头的所述交互式焊接环境；一个输入设备，所示输入设备用于在所述虚拟焊接头上实时进行虚拟焊接活动；以及一个空间追踪器(120)，所述空间追踪器包括一个或多个传感器(122)，所述一个或多个传感器被适配成用于实时追踪所述输入设备的移动以便将与所述输入设备的所述移动有关的数据传递至所述基于逻辑处理器的子系统(110)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.05 US 61/900,136;2014.10.29 US 14/526,9141.一种虚拟焊接系统(100)，包括：
一个基于逻辑处理器的子系统(110)，所述子系统可操作用于执行用于产生一个交互
式焊接环境的编码指令，所述交互式焊接环境模拟在一个焊接试件(175，180)和一个样件
(184)中的至少一者所限定的一个虚拟焊接头上的焊接活动；
一个虚拟顺序控制器，所述虚拟顺序控制器操作性地连接至所述基于逻辑处理器的子
系统(110)，用于实现一个虚拟顺序(186)；
显示装置，所述显示装置操作性地连接至所述基于逻辑处理器的子系统(110)，用于在
视觉上描绘包括所述虚拟焊接头的所述交互式焊接环境；
一个输入设备，所示输入设备用于在所述虚拟焊接头上实时进行虚拟焊接活动；以及
一个空间追踪器(120)，所述空间追踪器包括一个或多个传感器(122)，所述一个或多
个传感器被适配成用于实时追踪所述输入设备的移动以便将与所述输入设备的所述移动
有关的数据传递至所述基于逻辑处理器的子系统(110)。
2.如权利要求1所述的虚拟焊接系统(100)，进一步包括一个使用者界面，用于一个使
用者向所述虚拟焊接系统(100)提供输入。
3.如权利要求1或2所述的虚拟焊接系统(100)，其中，所述基于逻辑处理器的子系统
(110)封装在一个模拟焊接控制台(135)内，所述模拟焊接控制台的大小和形状被确定为近
似一个焊接电源(124)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的虚拟焊接系统，其中，所述虚拟顺序控制器包括一
个微处理器(512)、一个顺序控制程序、以及一个存储器(920)，并且
其中，所述存储器(920)存储一个或多个状态表文件。
5.如权利要求1至4中任一项所述的虚拟焊接系统(100)，其中，所述虚拟顺序由所述状
态表文件中的至少一者定义，和/或
其中，一个使用者基于有待执行的一项任务选择所述状态表文件之一；并且
其中，所述任务是生产一个完整的虚拟组件。
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·丹尼尔，D·波斯尔思韦特，G·D·布兰肯希普，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US