[發(fā)明專利]用于虛擬現(xiàn)實焊接仿真器的通用試樣

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580032390.3
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN106471557B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·利奇;A·阿代蒂安德拉;D·波斯爾思韋特
• 申請（專利權(quán)）人: 林肯環(huán)球股份有限公司
• 主分類號: G09B19/24
• 分類號: G09B19/24
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11262
• 代理人: 張瑞,鄭霞

背景技術(shù)

披露領(lǐng)域

本披露涉及用于在虛擬焊接環(huán)境中仿真焊接的系統(tǒng)以及用于與這類系統(tǒng)一起使用的焊接試樣。

相關(guān)技術(shù)的說明

數(shù)十年來，公司一直教導(dǎo)焊接技能。傳統(tǒng)上，在現(xiàn)實世界設(shè)置中教導(dǎo)焊接，也就是說通過用焊條將電弧真實地打擊在金屬件上來教導(dǎo)焊接。本領(lǐng)域的技術(shù)指導(dǎo)者監(jiān)督訓(xùn)練過程，從而在受訓(xùn)者執(zhí)行焊接時在一些情況下進行校正。通過指導(dǎo)和重復(fù)，新的受訓(xùn)者學(xué)會如何使用一種或多種工藝來焊接。然而，每次執(zhí)行焊接都招致根據(jù)所教導(dǎo)的焊接工藝而變化的成本。

在最近一段時間，已經(jīng)采用了用于訓(xùn)練焊工的成本節(jié)約系統(tǒng)。一些系統(tǒng)合并了運動分析器。該分析器包括焊接件的物理模型、模擬焊條、以及追蹤模擬焊條移動的感測裝置。生成一份指示焊條端在可以接受的運動范圍之外行進到何種程度的報告。更高級的系統(tǒng)合并虛擬現(xiàn)實的使用，該虛擬現(xiàn)實在可由焊工實時觀察(例如，在視覺上、在聽覺上等)的虛擬設(shè)置中仿真模擬焊條的操作以及所得到的焊縫。

虛擬現(xiàn)實焊接仿真器通常包括焊接件的若干不同的物理模型(例如，模擬焊接試樣)，其中，每個物理模型允許焊工實施某種類型的焊接。例如，一個模擬焊接試樣可以具有允許焊工練習(xí)填角焊的兩個垂直表面，而另一個模擬焊接試樣可以具有允許焊工練習(xí)坡口焊的開槽表面。為了在不同類型的仿真焊接之間進行切換，焊工必須重新定位或更換模擬焊接試樣。這不僅對于焊工是不方便的而使其中斷訓(xùn)練以重新定位或更換模擬焊接試樣，而且重新定位或更換模擬焊接試樣可導(dǎo)致不正確地安裝焊接試樣。例如，如果該虛擬現(xiàn)實焊接仿真器被編程為期望模擬焊接試樣位于某個固定位置，而焊工將焊接試樣安裝在另一個不正確的位置，則將得到不正確的仿真焊接數(shù)據(jù)。

簡要概述

下面的概述呈現(xiàn)了簡化的總結(jié)，以提供對本文所討論的裝置和系統(tǒng)的某些方面的基本理解。此概述不是本文討論的裝置和系統(tǒng)的廣泛的綜述。這并不旨在確定關(guān)鍵的元素或限定這樣的裝置和系統(tǒng)的范圍。其唯一的目的是以簡化的形式呈現(xiàn)一些概念，作為稍后呈現(xiàn)的更詳細的說明的序言。特別地，本發(fā)明提出了根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬焊接通用試樣以及根據(jù)權(quán)利要求6或12所述的虛擬焊接系統(tǒng)。在說明書中、在從屬權(quán)利要求中和/或在附圖中披露了多個優(yōu)選實施例。這樣，可能首選的是，該多個凹槽包括被構(gòu)造成用于仿真豎直坡口焊的豎直凹槽、以及被構(gòu)造成用于仿真水平坡口焊或平坡口焊的水平凹槽、和/或首選的是該彎曲外表面包括被構(gòu)造成用于仿真管道坡口焊的凹槽。

根據(jù)一個方面，提供一種用于虛擬焊接系統(tǒng)的模擬焊接通用試樣。該模擬焊接通用試樣包括第一外表面以及垂直于該第一外表面的第二外表面。該第一外表面和該第二外表面一起提供多個凹槽，這些凹槽被構(gòu)造成用于在該模擬焊接通用試樣上仿真多種不同類型的坡口焊。彎曲外表面被構(gòu)造成用于在該模擬焊接通用試樣上仿真管角焊(pipe fillet weld)。磁源被構(gòu)造成在該模擬焊接通用試樣周圍產(chǎn)生磁場以用于追蹤模擬焊接工具相對于該模擬焊接通用試樣的運動。

根據(jù)另一方面，提供一種虛擬焊接系統(tǒng)。該虛擬焊接系統(tǒng)包括用于進行仿真焊接的模擬焊接工具。模擬焊接通用試樣被構(gòu)造成用于使用該模擬焊接工具接受多種不同類型的仿真焊接。該模擬焊接通用試樣包括至少一個開槽的豎直表面、至少一個開槽的水平表面以及至少一個彎曲表面。該多種不同類型的仿真焊接包括管角焊、豎直坡口焊、水平坡口焊或平坡口焊、以及水平填角焊。基于可編程處理器的子系統(tǒng)可操作來執(zhí)行用于生成交互式虛擬現(xiàn)實焊接環(huán)境的編碼指令，該交互式虛擬現(xiàn)實焊接環(huán)境仿真對應(yīng)于該模擬焊接通用試樣的虛擬焊接通用試樣上的焊接活動。該交互式虛擬現(xiàn)實焊接環(huán)境包括響應(yīng)于該模擬焊接通用試樣上的仿真焊接而實時產(chǎn)生的該虛擬焊接通用試樣上的虛擬焊接熔池。顯示裝置可操作地連接到該基于可編程處理器的子系統(tǒng)，并且被構(gòu)造成實時地可視地描繪包括該虛擬焊接通用試樣上的虛擬焊接熔池的交互式虛擬現(xiàn)實焊接環(huán)境。