[发明专利]用于实时仿真的虚拟现实焊接训练环境的学习管理系统

说明书

该美国专利申请要求于2013年9月11日提交的美国临时专利申 请序列号61/876,352和于2014年2月26日提交的美国专利申请序列号 14/190,812的权益和优先权，这些专利申请以其全文通过引用结合在此。

技术领域

某些实施方案涉及虚拟现实仿真和训练。更特别地，某些实施方 案涉及用于在学员在实时仿真的虚拟现实焊接训练环境中学习如何焊接 时追踪学员的进展的系统和方法。再更特别地，本发明涉及分别根据权利 要求1和10的序言的一种学习管理系统以及一种方法。

背景

学习如何弧焊传统上需要很长时间的指导、训练和实习。有可以 学习的许多不同类型的弧焊和弧焊工艺。通常，学员使用真实的焊接系统 并且对真实的金属片执行焊接操作来学习焊接。这样的真实世界训练会占 用稀缺的焊接资源并且消耗有限的焊接材料。然而，最近，使用焊接仿真 的训练的想法已经变得越来越流行。特别是，在虚拟现实焊接环境中训练 已获得动力。可以在学员焊工的虚拟现实焊接训练会话期间生成显著量的 数据。具有处于不同水平的训练的多个班级中的多个学员的焊接指导人员 可以发现追踪学员的进展并且整理该学员的相关反馈非常具有挑战性。因 此，期望提供系统和方法，以帮助焊接指导人员和学员管理与在虚拟现实 焊接环境中的指导和学习相关联的数据。

通过常规、传统和所提出的方法与本申请的其余部分中参照附图 阐述的本发明的实施方案相比较，这些方法的进一步的局限性和缺点对本 领域内的技术人员而言将变得明显。

概述

本发明的实施方案提供用于在学员在实时仿真的虚拟现实焊接 训练环境中学习如何焊接时追踪学员的进展的系统和方法，并且本发明的 实施方案提供系统和方法，以帮助焊接指导人员和学员管理与在虚拟现实 焊接环境中的指导和学习相关联的数据。

本发明的一个实施方案提供一种学习管理系统(LMS)。所述 LMS包括：至少一个虚拟现实焊接系统，所述至少一个虚拟现实焊接系 统被配置为用于响应于至少一个学员在所述至少一个虚拟现实焊接系统 上执行至少一个虚拟焊接工艺而生成学员训练数据；数据库服务器系统， 所述数据库服务器系统被配置为用于接收和存储所述学员训练数据；以及 个人计算机，所述个人计算机具有安装在其上的学习管理软件应用程序 (LMSA)，其中，所述学习管理软件应用程序(LMSA)包括被配置为 用于在所述个人计算机上执行以执行以下中的一个或多个的可执行计算 机指令：以有线方式或无线方式中的至少一个从所述至少一个虚拟现实焊 接系统下载所述学员训练数据到所述个人计算机；经由外部通信基础设施 从所述个人计算机向所述数据库服务器系统上传所述学员训练数据、分析 结果和报告；以及经由外部通信基础设施从所述数据库服务器系统下载所 述学员训练数据到所述个人计算机。所述学习管理系统还可以包括外部通 信基础设施，例如，因特网、蜂窝电话通信网络、WiFi通信网络或卫星 通信网络。所述LMSA可以进一步包括被配置为用于在所述个人计算机 上执行以分析所述学员训练数据并生成所述分析结果和所述报告的可执 行计算机指令。所述LMSA可以进一步包括被配置为用于在所述个人计 算机上执行以基于所述学员训练数据的至少一部分生成至少一个焊接学 员的至少一个等级的可执行计算机指令。所述LMSA可以进一步包括被 配置为用于在所述个人计算机上执行以基于所述学员训练数据的至少一 部分标识焊接学员有麻烦掌握的任何焊接技能的可执行计算机指令。所述 LMSA可以进一步包括被配置为用于在个人计算机上执行以基于所述学 员训练数据的至少一部分比较两个或更多个焊接学员的焊接表现的可执 行计算机指令。所述LMSA可以为焊接学员和焊接指导人员提供指导焊 接课程和材料。所述学员训练数据可以包括与焊接参数相关的信息，所述 焊接参数包括在虚拟焊接工艺期间受焊接学员的影响的接触末端到工件 距离、焊接角度、行进角度和行进速度中的至少一个。所述学员训练数据 可以包括与以下中的至少一个相关的信息：焊接学员姓名、由焊接学员执 行的虚拟焊接工艺的日期和时间、在虚拟焊接工艺期间使用的默认公差、 基于焊接过程规范(WPS)的技法参数评分、焊接行程编号和每个行程 的焊接评分、焊接评分行程的平均值、总评分、所使用的焊接工艺和技法、 接缝配置和位置、不连贯性和百分比、每个接缝配置完成的焊接的数量、 用于投资回报率报告的数据、学员电弧时间、学员材料使用、学员仿真器 时间以及虚拟现实破坏性试验的结果。