編程處理器的子系統(tǒng)110并且提供用于以數(shù)字通信的方式接收數(shù)據(jù)的所有電路和/或軟件(見圖1)。例如，通信裝置2010可以包括以太網(wǎng)端口以及能夠基于以太網(wǎng)的接收電路。作為另一個(gè)實(shí)施例，通信裝置2010可以提供無線藍(lán)牙TM通信連接。可替換地，通信裝置2010可以是這樣的裝置，所述裝置例如接受并且讀取永久的計(jì)算機(jī)可讀媒介(例如計(jì)算機(jī)磁盤)或者閃存數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置。作為進(jìn)一步可替換的實(shí)施方案，通信裝置2010可以是提供到因特網(wǎng)的連接的調(diào)制解調(diào)器裝置。根據(jù)各種其他實(shí)施方案，其他類型的通信裝置也是可能的。
[0133]圖27圖示說明將表征焊接定制組件2700的數(shù)字模型2600的部分與多個(gè)焊接試樣2705相匹配的概念。例如，焊接定制組件2700可以由多個(gè)不同的焊縫接頭類型構(gòu)成，所述多個(gè)不同的焊縫接頭類型將多個(gè)不同的金屬部件接合在一起。根據(jù)實(shí)施方案，虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)100被配置來(即，被編程來)分析定制焊接組件2700的數(shù)字模型2600并且將數(shù)字模型2600分為多個(gè)部分，其中每個(gè)部分對(duì)應(yīng)于焊接定制組件2700的焊縫接頭類型。如關(guān)于圖28的方法2800所討論的，每個(gè)部分可以與多個(gè)焊接試樣2705中的一個(gè)相匹配(或者被意圖來匹配)。例如，如在數(shù)字模型2600中所表征的，焊接定制組件2700的部分2701可以與焊接試樣2706相匹配。
[0134]根據(jù)實(shí)施方案，多個(gè)焊接試樣2705中的每個(gè)焊接試樣在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中的虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)100被模型化，并且也作為模擬焊接試樣存在(例如，塑料部件)，所述模擬焊接試樣可以在虛擬焊接活動(dòng)期間與模擬焊接工具一起由使用者來使用。多個(gè)焊接試樣可以對(duì)應(yīng)于例如具有對(duì)接接頭、T形接頭、角接接頭、邊緣接頭或搭接接頭的試樣。根據(jù)各種其他實(shí)施方案，具有其他類型的接頭的焊接試樣也是可能的。
[0135]圖28是產(chǎn)生用于焊接定制組件2700的虛擬焊接訓(xùn)練程序的方法2800的實(shí)施方案的流程圖。在步驟2810，如圖26所圖示說明的，表征焊接定制組件2700的數(shù)字模型2600導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)100中。在步驟2820，使用虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)100的基于可編程處理器的子系統(tǒng)110分析數(shù)字模型來將數(shù)字模型2600分為多個(gè)部分，其中多個(gè)部分中的每個(gè)部分對(duì)應(yīng)于焊接定制組件的單個(gè)焊縫接頭類型。
[0136]根據(jù)實(shí)施方案，所述分析包括使用特征識(shí)別技術(shù)來辨識(shí)數(shù)字模型中的特征，所述特征對(duì)應(yīng)于焊接定制組件的單個(gè)焊縫接頭類型。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型中，特征可以是具有一些特定的幾何的或拓?fù)涞膱D案(可以涉及例如形狀、功能或制造信息)的組件的區(qū)域。在特征辨識(shí)中，目的是在算法上從CAD模型的較低級(jí)別的元素(例如表面、邊緣等)提取較高級(jí)別的實(shí)體(例如制造特征)?；谄谕玫降暮附佣ㄖ平M件的類型，所使用的準(zhǔn)確類型的算法可以以適當(dāng)?shù)墓こ膛袛鄟磉x擇和實(shí)現(xiàn)。
[0137]在步驟2830，使用虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)100的基于可編程處理器的子系統(tǒng)110將多個(gè)部分中的每個(gè)部分與在虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)100中模型化的多個(gè)虛擬焊接試樣2705中的虛擬焊接試樣相匹配(或者被意圖來匹配)。根據(jù)實(shí)施方案，特征匹配包括使用針對(duì)焊接試樣的具體特征定做的卷積模板(mask/template)。卷積過程的輸出在部分與焊接試樣的模板特征相匹配的位置是最高的。基于期望得到的焊接定制組件的類型，所使用的準(zhǔn)確類型的匹配技術(shù)可以以適當(dāng)?shù)墓こ膛袛鄟磉x擇和實(shí)現(xiàn)。
[0138]在步驟2840，使用虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)100的基于可編程處理器的子系統(tǒng)110產(chǎn)生虛擬焊接訓(xùn)練程序，所述虛擬焊接訓(xùn)練程序使用虛擬焊接試樣，所述虛擬焊接試樣對(duì)應(yīng)于定制焊接組件2700的數(shù)字模型2600的匹配的部分。例如，虛擬焊接訓(xùn)練程序可以包括以特定的順序使用匹配的焊接試樣來指導(dǎo)焊工關(guān)于如何練習(xí)焊接組件2700的一系列焊接步驟。
[0139]總之，實(shí)時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)被公開。所述系統(tǒng)包括基于可編程處理器的子系統(tǒng)、空間追蹤器、至少一個(gè)模擬焊接工具以及至少一個(gè)顯示裝置，所述空間追蹤器被可操作地連接到所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)，所述至少一個(gè)模擬焊接工具能夠由所述空間追蹤器在空間上追蹤，所述至少一個(gè)顯示裝置被可操作地連接到所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中仿真焊縫熔池，所述焊縫熔池具有實(shí)時(shí)熔融金屬流動(dòng)性和散熱特性。系統(tǒng)進(jìn)一步能夠?qū)?shù)據(jù)導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)中并且分析數(shù)據(jù)來表示學(xué)生焊工的進(jìn)步的特征并且來提供訓(xùn)練。
[0140]盡管已經(jīng)參照特定實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以進(jìn)行各種改變，并且可以替換等同物，而不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍。此外，可以進(jìn)行許多修改來使特定情形或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)，而不會(huì)偏離其范圍。因此，不是意圖將本發(fā)明限定為所公開的特定實(shí)施方案，相反，本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求書范圍的所有實(shí)施方案。
[0141]參考標(biāo)號(hào):
[0142]100系統(tǒng)151 焊接參數(shù)
[0143]110基于處理器的子系統(tǒng) 152 焊接不連貫性狀態(tài)
[0144]111中央處理單元160 模擬焊接工具
[0145]115圖形處理單元161 夾持器
[0146]116統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu)162 焊條
[0147]117著色器163 觸覺型阻力末端
[0148]118視頻輸出170 桌臺(tái)/底座
[0149]119視頻輸出171 桌臺(tái)
[0150]120空間追蹤器172 底座
[0151]121 磁源173 臂
[0152]122傳感器174 立柱
[0153]123存儲(chǔ)盤175 焊接試樣
[0154]124 電源175’ 管
[0155]125 線纜175” 管
[0156]126追蹤單元180 焊接試樣
[0157]130焊接使用者界面900 焊接頭盔
[0158]131 一組按鈕910 耳塞揚(yáng)聲器
[0159]132操縱桿1201物理界面
[0160]133旋鈕1202夾具模型
[0161]134旋鈕1203環(huán)境模型
[0162]135焊接控制臺(tái)1204聲音內(nèi)容功能
[0163]136旋鈕1205焊接聲音
[0164]137旋鈕1206底座/桌臺(tái)模型
[0165]140戴于面部的顯示裝置 1207內(nèi)部架構(gòu)功能
[0166]150觀察者顯示裝置1208校準(zhǔn)功能
[0167]1211焊接物理1210 試樣模型
[0168]1212內(nèi)部物理調(diào)節(jié)工具 1703 焊根接縫
[0169]1213圖形使用者界面功能 1704 部件
[0170]1214繪圖功能1910無陰影的矩形條
[0171]1215學(xué)員報(bào)告功能1920粒子
[0172]1216呈現(xiàn)裝置1930粒子高度
[0173]1217焊道呈現(xiàn)1940帶陰影的矩形
[0174]12183D紋理2000真實(shí)世界焊接機(jī)器
[0175]1219視覺提示功能2010通信裝置
[0176]1220評(píng)分和公差功能2020焊接質(zhì)量參數(shù)
[0177]1221公差編輯器2100方法
[0178]1222特殊效果2110步驟
[0179]1300方法2120步驟
[0180]1310步驟2130步驟
[0181]1320步驟2200方法
[0182]1330步驟2210步驟
[0183]1340步驟2220步驟
[0184]1350步驟2230步驟
[0185]1400焊接試樣2320焊接參數(shù)
[0186]1410平坦頂部表面2400方法
[0187]1420移置圖2410步驟
[0188]1600焊接試樣2420步驟
[0189]1610表面2430步驟
[0190]1620表面2440步驟
[0191]1700焊接試樣2450步驟
[0192]1701管狀部件2460步驟
[0193]1702管狀部件2500方法
[0194]2520步驟2510步驟
[0195]2530步驟2705焊接試樣
[0196]2540步驟2706焊接試樣
[0197]2550步驟2800方法
[0198]2560步驟2810步驟
[0199]2600數(shù)字模型2820步驟
[0200]2700焊接試樣2830步驟
[0201]2701部分2840步驟
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，所述方法包括: 將焊接質(zhì)量參數(shù)的第一數(shù)據(jù)集導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)中，所述焊接質(zhì)量參數(shù)的第一數(shù)據(jù)集表征在對(duì)應(yīng)于限定的焊接工藝的真實(shí)世界焊接活動(dòng)期間由學(xué)生焊工產(chǎn)生的焊縫的質(zhì)量； 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的基于可編程處理器的子系統(tǒng)將儲(chǔ)存在虛擬現(xiàn)實(shí)仿真器上的焊接質(zhì)量參數(shù)的第二數(shù)據(jù)集與所述第一數(shù)據(jù)集相比較，所述焊接質(zhì)量參數(shù)的第二數(shù)據(jù)集表征在所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)上在對(duì)應(yīng)于所述限定的焊接工藝的仿真的焊接活動(dòng)期間由所述學(xué)生焊工產(chǎn)生的虛擬焊縫的質(zhì)量；以及 響應(yīng)于使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)的所述比較，產(chǎn)生數(shù)值比較得分。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述數(shù)值比較得分表征所述第一數(shù)據(jù)集和所述第二數(shù)據(jù)集之間在焊縫質(zhì)量上的總偏差。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括: 將焊接質(zhì)量參數(shù)的第三數(shù)據(jù)集導(dǎo)入到所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)中，所述焊接質(zhì)量參數(shù)的第三數(shù)據(jù)集表征在對(duì)應(yīng)于所述限定的焊接工藝的真實(shí)世界焊接活動(dòng)期間由專家焊工產(chǎn)生的理想焊縫的質(zhì)量； 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)將所述第二數(shù)據(jù)集與所述第三數(shù)據(jù)集相比較；以及 響應(yīng)于使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)的所述比較，產(chǎn)生數(shù)值學(xué)生得分。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述數(shù)值學(xué)生得分表征焊縫質(zhì)量與所述理想焊縫的總偏差。5.一種方法，所述方法包括: 將測(cè)量的焊接參數(shù)的第一數(shù)據(jù)集導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)中，所述測(cè)量的焊接參數(shù)的第一數(shù)據(jù)集在對(duì)應(yīng)于限定的焊接工藝的真實(shí)世界焊接活動(dòng)期間產(chǎn)生，所述真實(shí)世界焊接活動(dòng)由專家焊工使用真實(shí)世界焊接機(jī)器來執(zhí)行； 將仿真的焊接參數(shù)的第二數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)上，所述仿真的焊接參數(shù)的第二數(shù)據(jù)集在對(duì)應(yīng)于所述限定的焊接工藝的仿真的焊接活動(dòng)期間、在由學(xué)生焊工使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)來執(zhí)行所述仿真的焊接活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生； 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的基于可編程處理器的子系統(tǒng)來基于所述第一數(shù)據(jù)集計(jì)算多個(gè)專家焊接質(zhì)量參數(shù)；以及 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)來基于所述第二數(shù)據(jù)集計(jì)算多個(gè)學(xué)生焊接質(zhì)量參數(shù)。6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)將所述多個(gè)專家焊接質(zhì)量參數(shù)與所述多個(gè)學(xué)生焊接質(zhì)量參數(shù)相比較；以及 響應(yīng)于使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)的所述比較，產(chǎn)生數(shù)值學(xué)生得分。7.如權(quán)利要求3至6中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述數(shù)值學(xué)生得分表征學(xué)生焊縫質(zhì)量與專家焊縫質(zhì)量上的總偏差。8.一種方法，所述方法包括: 將仿真的焊接參數(shù)的第一數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)上，所述仿真的焊接參數(shù)的第一數(shù)據(jù)集在對(duì)應(yīng)于限定的焊接工藝的第一仿真的焊接活動(dòng)期間產(chǎn)生，所述第一仿真的焊接活動(dòng)由專家焊工使用虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)來執(zhí)行； 將仿真的焊接參數(shù)的第二數(shù)據(jù)集儲(chǔ)存在所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)上，所述仿真的焊接參數(shù)的第二數(shù)據(jù)集在對(duì)應(yīng)于所述限定的焊接工藝的第二仿真的焊接活動(dòng)期間、在由學(xué)生焊工使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)來執(zhí)行所述第二仿真的焊接活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生； 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的基于可編程處理器的子系統(tǒng)來基于所述第一數(shù)據(jù)集計(jì)算多個(gè)專家焊接質(zhì)量參數(shù)；以及 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)來基于所述第二數(shù)據(jù)集計(jì)算多個(gè)學(xué)生焊接質(zhì)量參數(shù)。9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述專家焊工是機(jī)器人焊工，和/或 其中所述專家焊工是人類焊工。10.如權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)將所述多個(gè)專家焊接質(zhì)量參數(shù)與所述多個(gè)學(xué)生焊接質(zhì)量參數(shù)相比較；以及 響應(yīng)于使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)的所述比較，產(chǎn)生數(shù)值學(xué)生得分。11.如權(quán)利要求3至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述數(shù)值學(xué)生得分表征學(xué)生焊縫質(zhì)量與專家焊縫質(zhì)量上的總偏差。12.—種方法，所述方法包括: 將表征焊接定制組件的數(shù)字模型導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)中； 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的基于可編程處理器的子系統(tǒng)分析所述數(shù)字模型來將所述數(shù)字模型分為多個(gè)部分，其中所述多個(gè)部分中的每個(gè)部分對(duì)應(yīng)于所述焊接定制組件的單個(gè)焊縫接頭類型；以及 使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)將所述多個(gè)部分中的每個(gè)部分與在所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)中模型化的多個(gè)虛擬焊接試樣中的虛擬焊接試樣相匹配。13.如權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括使用所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)產(chǎn)生虛擬焊接訓(xùn)練程序，所述虛擬焊接訓(xùn)練程序使用所述虛擬焊接試樣，所述虛擬焊接試樣對(duì)應(yīng)于表征所述焊接定制組件的所述數(shù)字模型的匹配的部分。14.如權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述虛擬焊接試樣中的每個(gè)對(duì)應(yīng)于所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的模擬焊接試樣。15.如權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述單個(gè)焊縫接頭類型包括對(duì)接接頭、T形接頭、角接接頭、邊緣接頭或搭接接頭中的一個(gè)。16.一種虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)，所述虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)包括基于可編程處理器的子系統(tǒng)、空間追蹤器、至少一個(gè)模擬焊接工具以及至少一個(gè)顯示裝置，所述空間追蹤器被可操作地連接到所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)，所述至少一個(gè)模擬焊接工具能夠由所述空間追蹤器在空間上追蹤，所述至少一個(gè)顯示裝置被可操作地連接到所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中仿真焊縫熔池，所述焊縫熔池具有實(shí)時(shí)熔融金屬流動(dòng)性和散熱特性。
【專利摘要】實(shí)時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)包括基于可編程處理器的子系統(tǒng)、空間追蹤器、至少一個(gè)模擬焊接工具以及至少一個(gè)顯示裝置，所述空間追蹤器被可操作地連接到所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)，所述至少一個(gè)模擬焊接工具能夠由所述空間追蹤器在空間上追蹤，所述至少一個(gè)顯示裝置被可操作地連接到所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中仿真焊縫熔池，所述焊縫熔池具有實(shí)時(shí)熔融金屬流動(dòng)性和散熱特性。系統(tǒng)進(jìn)一步能夠?qū)?shù)據(jù)導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)中并且分析數(shù)據(jù)來表示學(xué)生焊工的進(jìn)步的特征并且來提供訓(xùn)練。
【IPC分類】G09B19/24
【公開號(hào)】CN105144266
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480012861
【發(fā)明人】M·W·華萊士, C·彼得斯, A·阿代蒂安德拉
【申請(qǐng)人】林肯環(huán)球股份有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2014年3月11日
【公告號(hào)】WO2014140721A1