虚拟焊接系统及方法技术方案

本发明专利技术适用于虚拟教学领域，提供了一种虚拟焊接系统及方法。所述虚拟焊接系统包括：头盔、焊枪、动作捕捉器、操作台、显示屏和处理终端；所述操作台用于放置真实待焊接工件；所述动作捕捉器用于获取所述头盔的头部姿势数据、所述焊枪的运动轨迹数据以及所述真实待焊接工件的操作轨迹数据；所述处理终端用于接收所述动作捕捉器发送的所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据；所述处理终端还用于基于所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据生成虚拟焊接场景；所述头盔用于接收并显示所述虚拟焊接场景；所述显示屏用于接收并显示所述虚拟焊接场景。通过上述方法能够提高焊接培训效果以及培训过程的安全性。

Virtual welding system and method

The invention is applicable to the field of virtual teaching and provides a virtual welding system and method. The virtual welding system includes: helmet, welding torch, motion capture, console, display and processing terminal; the operating table for placing the real workpiece to be welded; the motion capture data for operating trajectory trajectory data of head pose data, obtaining the helmet of the gun and said to be true the welding of the workpiece; the processing terminal for the head pose data, the trajectory of the motion capture data receiving and sending the data to the processing operation track; terminal for operating trajectory data generated virtual scene based on the welding head posture data, the trajectory data and the; the helmet for receiving and displaying the virtual welding scene; the display screen for receiving and displaying the virtual welding scene. The training effect and the safety of the training process can be improved by the method described above.

【技术实现步骤摘要】
虚拟焊接系统及方法
本专利技术实施例属于虚拟教学领域，尤其涉及一种虚拟焊接系统及方法。
技术介绍
在传统焊工培训中，学员是在焊接基地对现实金属进行焊接操作培训，培训过程需消耗大量的焊条(丝)、焊件、保护气体、能源等材料，可能占用稀有的焊接资源并耗尽基地有限的焊接材料，作为零基础的学员在培训过程中的操作难以准确把控，培训导师的水平不同，对学员焊接结果的评价也参差不齐，而且，由于师资不足，学员要接受到及时指导比较难，培训效果不尽理想。因此，焊接培训成本高、安全性较差以及培训效果不佳等都是传统培训面临的难题。故，有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术实施例提供了一种虚拟焊接系统及方法，旨在解决传统焊接培训的培训效果不佳以及安全性差的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种虚拟焊接系统，所述虚拟焊接系统包括：头盔、焊枪、动作捕捉器、操作台、显示屏和处理终端；所述操作台用于放置真实待焊接工件；所述动作捕捉器用于获取所述头盔的头部姿势数据、所述焊枪的运动轨迹数据以及所述真实待焊接工件的操作轨迹数据；所述处理终端用于接收所述动作捕捉器发送的所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据；所述处理终端还用于基于所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据生成虚拟焊接场景；所述头盔用于接收并显示所述虚拟焊接场景；所述显示屏用于接收并显示所述虚拟焊接场景。进一步地，所述虚拟焊接系统包括：参数获取模块，用于获取焊前设置参数，并将所述焊前设置参数传输至所述处理终端；所述处理终端还用于接收所述焊前设置参数。进一步地，所述处理终端还包括：焊缝形貌预测模块，用于基于所述焊前设置参数、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据预测焊缝形貌；虚拟焊接场景生成模块，用于基于所述焊缝形貌预测模块生成虚拟焊接场景。进一步地，所述处理终端还包括：学习模块，用于存储与焊接有关的数据，以及，用于在接收到数据打开指令时，将所述与焊接有关的数据发送至所述显示屏显示。进一步地，所述处理终端还包括：娱乐模块，用于存储虚拟项目的基础数据，所述虚拟项目包括虚拟工程模式、焊接涂鸦模式、焊接艺术模式以及工厂参观模式，以及，用于在接收虚拟项目打开指令时，将所述虚拟项目的基础数据发送至所述头盔显示，以指引学员完成对应的虚拟项目。进一步地，所述处理终端还包括：记录模块，用于记录学员的虚拟焊接操作过程；评价模块，用于对所述虚拟焊接操作过程以及焊缝质量进行评价；报告生成模块，用于获取学员信息，并基于所述评价模块生成的评价结果，生成学员报告。进一步地，所述处理终端还包括：焊件生成模块，用于生成对所述真实焊件经虚拟焊接操作产生的虚拟焊件；焊件分析模块，用于对所述虚拟焊接操作结束后生成的虚拟焊件进行力学强度分析。进一步地，所述虚拟焊接系统还包括：3D打印机，用于生成所述虚拟焊件的3D模型，将所述3D模型打印为对应的3D焊件，所述3D打印机与所述处理终端连接。本专利技术实施例的另一目的在于提供一种采用上述虚拟焊接系统的虚拟焊接方法，所述虚拟焊接方法包括：通过动作捕捉器获取头盔的头部姿势数据、焊枪的运动轨迹数据和真实待焊接工件的操作轨迹数据；通过处理终端接收所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据，并基于所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据生成虚拟焊接场景；通过所述头盔和显示屏显示所述虚拟焊接场景。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例包括头盔、焊枪、动作捕捉器、操作台、显示屏和处理终端，通过所述操作台用于放置真实待焊接工件，由所述动作捕捉器获取所述头盔的头部姿势数据、所述焊枪的运动轨迹数据以及所述真实待焊接工件的操作轨迹数据，由所述处理终端接收所述动作捕捉器发送的所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据，还通过所述处理终端基于所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据生成虚拟焊接场景，最后由所述头盔接收并显示所述虚拟焊接场景，以及所述显示屏接收并显示所述虚拟焊接场景，实现了虚拟焊接，通过虚拟焊接来代理真实物理焊接，避免了浪费材料，学员可以学习更全面，从而提高了焊接培训的效果以及培训过程的安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术第一实施例提供的一种虚拟焊接系统的结构图；图2是本专利技术第二实施例提供的一种虚拟焊接方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。实施例一：图1示出了本专利技术第一实施例提供的一种虚拟焊接系统的结构图，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。该虚拟焊接系统包括：头盔11、焊枪12、动作捕捉器13、操作台14、显示屏15和处理终端16，其中：所述操作台14用于放置真实待焊接工件。所述动作捕捉器13用于获取所述头盔11的头部姿势数据、所述焊枪12的运动轨迹数据以及所述真实待焊接工件的操作轨迹数据。具体地，所述动作捕捉器13可以包括空间跟踪定位器。所述空间跟踪定位器是一种能实时地检测活动着的物体在六个自由度上相对于某个固定物体的数值，即在X、Y、Z坐标上的位置值，以及围绕X、Y、Z轴的旋转值。这种三维空间传感器对被检测的物体必须是无干扰的，也就是说，不论这种传感器是基于何种原理和应用何种技术，它都不应影响被测物体的运动，即俗称为：“非接触式传感器”。在本实施例中，所述动作捕捉器13可以安装在所述头盔11、所述焊枪12、所述操作台14以及所述真实待焊接工件上，通过所述动作捕捉器13捕捉所述头盔11的头部姿势数据，捕捉所述焊枪12相对于所述操作台14的运动轨迹数据，所述运动轨迹数据包括所述焊枪12的焊接速度、工作角度、行进角度、电弧长度(干身长度)和运条轨迹，以及捕捉所述真实待焊接工件相对于所述操作台14的操作轨迹数据。所述动作捕捉器13还与所述处理终端16连接，实时地将捕捉的所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及操作轨迹数据发送给所述处理终端16。所述处理终端16用于接收所述动作捕捉器13发送的所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种虚拟焊接系统，其特征在于，所述虚拟焊接系统包括：头盔、焊枪、动作捕捉器、操作台、显示屏和处理终端；所述操作台用于放置真实待焊接工件；所述动作捕捉器用于获取所述头盔的头部姿势数据、所述焊枪的运动轨迹数据以及所述真实待焊接工件的操作轨迹数据；所述处理终端用于接收所述动作捕捉器发送的所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据；所述处理终端还用于基于所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据生成虚拟焊接场景；所述头盔用于接收并显示所述虚拟焊接场景；所述显示屏用于接收并显示所述虚拟焊接场景。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟焊接系统，其特征在于，所述虚拟焊接系统包括：头盔、焊枪、动作捕捉器、操作台、显示屏和处理终端；所述操作台用于放置真实待焊接工件；所述动作捕捉器用于获取所述头盔的头部姿势数据、所述焊枪的运动轨迹数据以及所述真实待焊接工件的操作轨迹数据；所述处理终端用于接收所述动作捕捉器发送的所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据；所述处理终端还用于基于所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据生成虚拟焊接场景；所述头盔用于接收并显示所述虚拟焊接场景；所述显示屏用于接收并显示所述虚拟焊接场景。2.根据权利要求1所述的虚拟焊接系统，其特征在于，所述虚拟焊接系统包括：参数获取模块，用于获取焊前设置参数，并将所述焊前设置参数传输至所述处理终端；所述处理终端还用于接收所述焊前设置参数。3.根据权利要求2所述的虚拟焊接系统，其特征在于，所述处理终端还包括：焊缝形貌预测模块，用于基于所述焊前设置参数、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据预测焊缝形貌；虚拟焊接场景生成模块，用于基于所述焊缝形貌预测模块生成虚拟焊接场景。4.根据权利要求1所述的虚拟焊接系统，其特征在于，所述处理终端还包括：学习模块，用于存储与焊接有关的数据，以及，用于在接收到数据打开指令时，将所述与焊接有关的数据发送至所述显示屏显示。5.根据权利要求1所述的虚拟焊接系统，其特征在于，所述处理终端还包括：娱乐模块，用于存储虚拟项目的基础数据，所述虚拟项目包括虚拟工程模...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚玉辉，宁鹏飞，郭毅帆，李峰，匡白潞，钟琳，
申请(专利权)人：深圳市为汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44