[发明专利]使用虚拟现实焊接系统导入和分析外部数据

权利要求书

1.一种用于仿真焊接活动的系统，所述系统包括：

用于仿真的焊接操作的焊接工具；

空间追踪单元，所述空间追踪单元具有至少一个传感器，所述空间追踪单元在所述仿真的焊接操作期间检测所述焊接工具的移动和定向；

焊接试样；

具有中央处理单元的基于处理器的子系统，其中所述基于处理器的子系统被可操作地耦合到所述空间追踪单元，并且在所述仿真的焊接操作期间从所述空间追踪单元接收与所述焊接工具的所述移动和定向相关的信息；

使用者输入装置，所述使用者输入装置被耦合到所述基于处理器的子系统，其中所述使用者输入装置允许选择第一训练模式和第二训练模式；以及

头盔，所述头盔具有第一显示装置，所述第一显示装置被可操作地耦合到所述基于处理器的子系统，所述第一显示装置显示所述仿真的焊接操作；

其中在选择的所述仿真的焊接操作期间，所述基于处理器的子系统对所述焊接试样的仿真的焊接表面进行建模并且在所述第一显示装置上显示所述仿真的焊接表面；

其中在选择的所述仿真的焊接操作期间，所述基于处理器的子系统基于所述焊接工具在所述仿真的焊接操作期间的所述移动和定向对具有实时熔融金属流动性和实时散热特性的仿真的焊缝熔池进行建模；

其中所述基于处理器的子系统基于所述仿真的焊缝熔池从熔融态至固态的固化的仿真来对仿真的焊道进行建模；

其中表征焊接定制组件的数字模型被导入到所述系统中，并且所述基于处理器的子系统分析所述数字模型以将所述数字模型分为多个部分；

其中所述第一显示装置在所述仿真的焊接操作期间显示所述仿真的焊接表面、所述仿真的焊缝熔池、所述仿真的焊道以及所述焊接工具中的每个；

其中在所述第一训练模式期间，所述第一显示装置在所述仿真的焊接操作期间显示针对焊接参数的视觉信号，其中所述视觉信号是基于所述焊接参数的确定值与所述焊接参数的期望值之间的偏差，并且在所述第二训练模式期间，所述视觉信号在所述仿真的焊接操作期间未被显示，所述期望值是基于以下中的至少一个：与在真实世界焊接期间由专家焊工产生的焊缝相关联的导入的所述焊接参数的数据集，或者与在真实世界焊接活动期间由学生焊工产生的焊缝相关联的导入的所述焊接参数的数据集；并且

其中所述焊接参数的所述确定值由所述基于处理器的子系统基于所述焊接工具的所述移动和定向来确定。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述追踪单元利用光学传感器，所述光学传感器被安装在所述头盔上以光学地追踪所述焊接工具。

3.如权利要求1所述的系统，还包括音频扬声器，所述音频扬声器以与所述仿真的焊接操作实时的方式提供仿真的焊接声音，并且其中所述音频扬声器被设置在所述头盔中。

4.如权利要求1所述的系统，还包括第二显示装置，所述第二显示装置被耦合到所述基于处理器的子系统，其中所述基于处理器的子系统基于所述焊接工具的所述移动和定向来产生多个仿真的焊接参数并且其中所述第二显示装置在所述仿真的焊接操作期间显示所述多个仿真的焊接参数，并且其中所述多个仿真的焊接参数中的至少一个在所述仿真的焊接操作期间以图形的形式被实时地显示。

5.如权利要求1所述的系统，还包括第二显示装置，所述第二显示装置被耦合到所述基于处理器的子系统，所述第二显示装置在所述仿真的焊接操作期间显示所述焊接参数的所述确定值与所述焊接参数的所述期望值之间的差异。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述基于处理器的子系统进一步将所述焊接参数的所述确定值与公差窗口相比较，所述公差窗口由围绕针对所述焊接参数的设定值的限制来限定，并且其中所述基于处理器的子系统在第二显示装置上显示所述比较。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述基于处理器的子系统基于所述偏差产生针对所述焊接参数的得分。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述基于处理器的子系统确定在所述仿真的焊道内不连贯性状态的存在，其中所述不连贯性状态是存在飞溅和多孔中的至少一个，并且其中所述第一显示装置在所述仿真的焊接操作期间实时地显示所述不连贯性状态。