[发明专利]利用平视显示器显示模拟和真实世界物体的焊接训练机

权利要求书

1.一种用于在焊接、切割、连结、和包覆操作中的至少一项中训练用户的系统，所述系统包括：

用于在试样或工件中的一者上进行真实世界焊接的焊接工具；

安装在面部的透过式显示器，用于允许用户查看包括试样或工件中的所述一者的焊接环境的视图，所述安装在面部的显示器具有组合器；

空间追踪器，所述空间追踪器被配置为用于追踪所述安装在面部的显示器和所述焊接工具在3-D空间中相对于试样或工件中的所述一者的位置、取向、和移动，并且用于确定与所述追踪相对应的6-D数据；以及

基于处理器的子系统，所述基于处理器的子系统被配置成用于

从所述空间追踪器接收所述6-D数据，

基于真实世界物体生成至少一个虚拟物体，

将所述至少一个虚拟物体映射到所述安装在面部的显示器上的相应位置，并且

将所述至少一个虚拟物体传送到所述安装在面部的显示器的所述组合器，使得所述安装在面部的显示器将所述至少一个虚拟物体示出为叠加在所述焊接环境的视图上，从而提供所述焊接环境的混合的现实和模拟场景，

其中所述至少一个虚拟物体模拟真实世界物体。

2.如权利要求1所述的系统，其中在透过所述安装在面部的显示器来看时，所模拟的真实世界物体被叠加在所述焊接环境的真实世界物品上。

3.如权利要求2所述的系统，其中所模拟的真实世界物体是理想焊接物体，并且所述真实世界物品是真实世界焊接和理想世界焊接头中的至少一者。

4.如权利要求3所述的系统，其中所模拟的真实世界物体的至少一个属性基于所述6-D数据而进行显示和改变中的至少一项，从而向用户指示在所述真实世界焊接中存在问题区域或潜在问题区域。

5.如权利要求4所述的系统，其中所模拟的真实世界物体的所述至少一个属性是以下各项中的至少一项：所模拟的真实世界物体的颜色、形状、大小、强度、和在所述安装在面部的显示器上的位置。

6.如权利要求4所述的系统，其中在所述真实世界焊接中的问题区域或潜在问题区域是以下各项中的至少一项：孔隙度、不完全融合、裂缝、底切、焊接轮廓过薄、和焊接轮廓过厚。

7.如权利要求3所述的系统，其中所模拟的真实世界焊接物体包括是所模拟的真实世界物体的高度、宽度、长度、形状、轮廓、和焊接路径中的至少一项的特征，并且

其中所述特征基于焊接头的类型、所述焊接头的取向、和焊接操作的类型中的至少一项。

8.如权利要求7所述的系统，其中多个虚拟焊接物体被储存在所述基于处理器的子系统中。

9.如权利要求1所述的系统，其中所模拟的真实世界物体提供有关以下各项中的至少一项的信息：辅助用户进行所述真实世界焊接、用户的表现、和所述真实世界焊接的质量。

10.如权利要求1所述的系统，其中所模拟的真实世界物体是半透明的以示出所述焊接环境的位于下层的视图。

11.如权利要求1所述的系统，其中所模拟的真实世界物体是模拟障碍，所述模拟障碍代表焊接地点的真实世界障碍。

12.如权利要求1所述的系统，其中在透过所述安装在面部的显示器来看时，所模拟的真实世界物体被叠加在试样和工件中的所述一者上，并且

其中所模拟的真实世界物体的纹理和形状中的至少一者被模拟以比拟真实世界物件。