[发明专利]虚拟焊接系统

说明书

一种用于仿真焊接活动的系统及方法。所述系统包括：模拟焊接工具，所述模拟焊接工具被调适用于被使用者操纵来执行仿真的焊接操作；空间追踪器，所述空间追踪器被配置来在所述仿真的焊接操作期间当所述模拟焊接工具被所述使用者相对于焊接试样操纵时，追踪所述模拟焊接工具的运动和定向；头盔，所述头盔具有第一显示装置来给所述使用者显示仿真的焊接环境；以及基于处理器的子系统，所述基于处理器的子系统可操作地耦合到所述空间追踪器来接收与所述模拟焊接工具的所述运动和定向有关的以及与所述头盔有关的信息以发送与显示所述仿真的焊接环境有关的信息。

本申请是2013年2月1日递交的PCT国际申请PCT/IB2013/000129于2014年9月 28日进入中国国家阶段的中国专利申请号为201380017661.9、发明名称为“虚拟焊接系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用：PCT国际申请PCT/IB2013/000129是2009年7月10日递交的美国专利申请序号为No.12/501,257的部分继续申请。

技术领域

本公开涉及虚拟现实仿真，并且更具体地，涉及用于在仿真的虚拟现实环境或增强现 实环境下提供弧焊训练的系统和方法。

背景技术

学习如何进行弧焊传统上需要许多小时的指导、训练和练习。存在可以进行学习的许 多不同类型的弧焊和弧焊工艺。学员通常使用真实的焊接系统并且在真实的金属工件上执 行焊接操作来学习焊接。这样的真实世界的训练会占用稀缺的焊接资源并耗尽有限的焊接 材料。然而，近来使用焊接仿真的训练想法已经变得更加流行。一些焊接仿真经由个人电 脑和/或经由互联网在线实现。可是，当前已知的焊接仿真往往被限于其训练重点(focus)。

例如，一些焊接仿真将重点放于仅仅针对“肌肉记忆”的训练，这只不过是训练焊接 学员如何握持和定位焊接工具。其他焊接仿真也仅是以有限的且常常为不实际的方式来将 重点放于示出焊接工艺的视觉效果和音频效果，所述方式不给学员提供是真实世界焊接的 高度表征的期望反馈。正是这种实际的反馈引导学员进行必要的调节以完成好的焊接。通 过查看电弧和/或熔池(puddle)而不是仅通过肌肉记忆来学习焊接。

通过将这样的途径与如参照附图在本申请其余内容中阐述的本发明的实施方案进行 比较，本领域技术人员将清楚常规的、传统的以及已提出的途径的其他限制和缺点。

发明内容

在本发明的一个方面中，虚拟焊接系统包括基于可编程处理器的子系统和被可操作地 连接到基于可编程处理器的子系统的空间追踪器。模拟焊接工具被采用，所述模拟焊接工 具能够被空间追踪器在空间上追踪。模拟焊接工具包括一个或更多个适配器，其中每个适 配器仿真一特定焊接类型(weld type)的真实世界外观。基座被可移除地耦合到一个或更 多个适配器中的每个。

在本发明的另一个方面中，模拟焊接工具在虚拟焊接系统内被使用。一个或更多个适 配器被采用，其中每个适配器仿真一特定焊接类型的物理特征。基座被可移除地耦合到一 个或更多个适配器中的每个，基座识别模拟焊接工具相对于基准位置的实时空间位置。

进一步地，采用一种方法来在虚拟焊接系统内使用模拟焊接工具。第一适配器被可移 除地连接到基座，第一适配器与第一焊接类型相关联。第一适配器从基座被移除，其中第 二适配器被可移除地连接到基座，第二适配器与第二焊接类型相关联。多种适配器类型和 共同基座的使用便利便携式虚拟焊接系统的使用，所述便携式虚拟焊接系统可以在基本上 任何移动的(mobile)位置被采用。

本申请的一个方面提供一种虚拟焊接系统，所述虚拟焊接系统包括：基于可编程处理 器的子系统；空间追踪器，所述空间追踪器被可操作地连接到所述基于可编程处理器的子 系统；模拟焊接工具，所述模拟焊接工具能够被所述空间追踪器在空间上追踪，所述模拟 焊接工具包括，一个或更多个适配器，其中每个适配器仿真一特定焊接类型的真实世界外 观；以及基座，所述基座被可移除地耦合到所述一个或更多个适配器中的每个。