[发明专利]虚拟现实和现实焊接训练系统及方法

说明书

本公开涉及虚拟现实和现实焊接训练系统及方法。一种虚拟焊接站(100)包括一个用于模拟不同焊接技术和非焊接操作的虚拟定序器(186)。所述虚拟焊接站可用于关于生产完整组件训练操作员。一种虚拟焊接系统包括一个基于逻辑处理器的子系统、一个虚拟顺序控制器、一个显示器、一个输入设备以及一个空间追踪器。

本申请是申请日为2014年11月5日，申请号为201480060353.9，发明名称为“虚拟现实和现实焊接训练系统及方法”的申请的分案申请。

本发明涉及虚拟焊接系统。本申请作为非临专利申请提交，要求在35 U.S.C.§119(e)下于2013年11月5日提交的美国临时专利申请号61/900,136的优先权/权益，其全部披露内容通过引用结合在此。

发明领域

本发明涉及焊接站模拟领域，并且更具体地涉及模拟复杂组件的半自动焊接的虚拟定序器。

技术背景

学习如何执行焊接站中所需的全部步骤，包括除焊接以外的步骤，传统上要耗费很多指导、训练和练习的时间。

有很多不同类型的操作可以学习，包括各种焊接和非焊接操作。通常，焊接站的步骤由学员操作员在现实焊接站学习，学员操作员对现实金属件进行焊接操作。这种现实世界的训练可能占用稀有的焊接资源并耗尽有限的焊接材料。因为操作员学习装配操作，在现实生产零件上焊接的同时进行训练可能成本较高。在现实生产零件上的训练时间通常需要两个操作员(成本高)并且有可能产生碎料、返工、或低质量组件。

然而近来，使用焊接模拟进行训练的想法变得越来越普遍。一些焊接模拟通过个人计算机来实现、通过互联网在网上实现、或甚至作为虚拟焊工来实现。然而，常规的焊接模拟倾向在它们的训练重点上限制于单一焊接点并且通常一次涉及一种焊接技术。常规的虚拟现实训练通常仅涉及单独焊接点并且不准备或训练焊接者如何生产完整的组件，所述完整组件涉及多个焊接和/或装配步骤。实际上，不同于在这些模拟器中，在焊接站需要很多不同的焊接技术和非焊接操作，这些技术和操作需要产生整体的、完整的焊接组件。因此，存在一种对焊接模拟系统和方法的未满足的需求，这些系统和方法可以有效地模拟完整组件的生产。

说明

为了有效地模拟完整组件的生产，披露了根据如下所述的虚拟焊接系统。一般发明概念包含虚拟焊接系统(及相关方法)，包括本文中披露的和建议的说明性系统和方法。

在一个示例性实施例中，一种虚拟焊接系统包括：一个基于逻辑处理器的子系统，所述子系统可操作用于执行用于产生交互式焊接环境的编码指令，所述交互式焊接环境模拟在焊接试件和样件中的至少一者所限定的虚拟焊接头上的焊接活动；一个虚拟顺序控制器，所述虚拟顺序控制器操作性地连接至所述基于逻辑处理器的子系统用于实现虚拟顺序；显示装置，所述显示装置操作性地连接至所述基于逻辑处理器的子系统以在视觉上描绘包括所述虚拟焊接头的所述交互式焊接环境；一个输入设备，所述输入设备用于在所述虚拟焊接头上实时进行虚拟焊接活动；以及一个空间追踪器，所述空间追踪器包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被适配成用于实时追踪所述输入设备的移动以便将与所述输入设备的移动有关的数据传递至所述基于逻辑处理器的子系统。

在一个示例性实施例中，所述虚拟焊接系统进一步包括一个使用者界面，用于一个使用者向所述虚拟焊接系统提供输入。

在一个示例性实施例中，所述基于逻辑处理器的子系统封装在一个模拟焊接控制台内，所述模拟焊接控制台的大小和形状被确定为近似一个焊接电源。

在一个示例性实施例中，所述基于逻辑处理的子系统实现所述虚拟顺序控制器。

在一个示例性实施例中，所述虚拟顺序控制器包括一个微处理器、一个顺序控制程序、以及一个存储器。所述存储器存储一个或多个状态表文件。