[發明專利]虛擬現實和現實焊接訓練系統及方法

有效

• 申請號: 201910995279.4
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN110706539B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: J·A·丹尼爾;D·波斯爾思韋特;G·D·布蘭肯希普
• 申請（專利權）人: 林肯環球股份有限公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張瑞;楊明釗

本公開涉及虛擬現實和現實焊接訓練系統及方法。一種虛擬焊接站(100)包括一個用于模擬不同焊接技術和非焊接操作的虛擬定序器(186)。所述虛擬焊接站可用于關于生產完整組件訓練操作員。一種虛擬焊接系統包括一個基于邏輯處理器的子系統、一個虛擬順序控制器、一個顯示器、一個輸入設備以及一個空間追蹤器。

本申請是申請日為2014年11月5日，申請號為201480060353.9，發明名稱為“虛擬現實和現實焊接訓練系統及方法”的申請的分案申請。

本發明涉及虛擬焊接系統。本申請作為非臨專利申請提交，要求在35 U.S.C.§119(e)下于2013年11月5日提交的美國臨時專利申請號61/900,136的優先權/權益，其全部披露內容通過引用結合在此。

發明領域

本發明涉及焊接站模擬領域，并且更具體地涉及模擬復雜組件的半自動焊接的虛擬定序器。

技術背景

學習如何執行焊接站中所需的全部步驟，包括除焊接以外的步驟，傳統上要耗費很多指導、訓練和練習的時間。

有很多不同類型的操作可以學習，包括各種焊接和非焊接操作。通常，焊接站的步驟由學員操作員在現實焊接站學習，學員操作員對現實金屬件進行焊接操作。這種現實世界的訓練可能占用稀有的焊接資源并耗盡有限的焊接材料。因為操作員學習裝配操作，在現實生產零件上焊接的同時進行訓練可能成本較高。在現實生產零件上的訓練時間通常需要兩個操作員(成本高)并且有可能產生碎料、返工、或低質量組件。

然而近來，使用焊接模擬進行訓練的想法變得越來越普遍。一些焊接模擬通過個人計算機來實現、通過互聯網在網上實現、或甚至作為虛擬焊工來實現。然而，常規的焊接模擬傾向在它們的訓練重點上限制于單一焊接點并且通常一次涉及一種焊接技術。常規的虛擬現實訓練通常僅涉及單獨焊接點并且不準備或訓練焊接者如何生產完整的組件，所述完整組件涉及多個焊接和/或裝配步驟。實際上，不同于在這些模擬器中，在焊接站需要很多不同的焊接技術和非焊接操作，這些技術和操作需要產生整體的、完整的焊接組件。因此，存在一種對焊接模擬系統和方法的未滿足的需求，這些系統和方法可以有效地模擬完整組件的生產。

說明

為了有效地模擬完整組件的生產，披露了根據如下所述的虛擬焊接系統。一般發明概念包含虛擬焊接系統(及相關方法)，包括本文中披露的和建議的說明性系統和方法。

在一個示例性實施例中，一種虛擬焊接系統包括：一個基于邏輯處理器的子系統，所述子系統可操作用于執行用于產生交互式焊接環境的編碼指令，所述交互式焊接環境模擬在焊接試件和樣件中的至少一者所限定的虛擬焊接頭上的焊接活動；一個虛擬順序控制器，所述虛擬順序控制器操作性地連接至所述基于邏輯處理器的子系統用于實現虛擬順序；顯示裝置，所述顯示裝置操作性地連接至所述基于邏輯處理器的子系統以在視覺上描繪包括所述虛擬焊接頭的所述交互式焊接環境；一個輸入設備，所述輸入設備用于在所述虛擬焊接頭上實時進行虛擬焊接活動；以及一個空間追蹤器，所述空間追蹤器包括一個或多個傳感器，所述一個或多個傳感器被適配成用于實時追蹤所述輸入設備的移動以便將與所述輸入設備的移動有關的數據傳遞至所述基于邏輯處理器的子系統。

在一個示例性實施例中，所述虛擬焊接系統進一步包括一個使用者界面，用于一個使用者向所述虛擬焊接系統提供輸入。

在一個示例性實施例中，所述基于邏輯處理器的子系統封裝在一個模擬焊接控制臺內，所述模擬焊接控制臺的大小和形狀被確定為近似一個焊接電源。

在一個示例性實施例中，所述基于邏輯處理的子系統實現所述虛擬順序控制器。

在一個示例性實施例中，所述虛擬順序控制器包括一個微處理器、一個順序控制程序、以及一個存儲器。所述存儲器存儲一個或多個狀態表文件。