[发明专利]使用虚拟现实焊接系统导入和分析外部数据

说明书

本申请是2014年3月11日递交的PCT国际申请PCT/IB2014/000288于2015年9月7日 进入中国国家阶段的中国专利申请号为201480012861.X、发明名称为“使用虚拟现实焊接 系统导入和分析外部数据”的发明专利申请的分案申请。

PCT国际申请PCT/IB2014/000288要求2009年7月10日递交的待审定美国专利申请 序号12/501,257的优先权，并且是所述待审定美国专利申请的部分继续专利申请，所述待 审定美国专利申请通过引用被全部并入本文，并且所述待审定美国专利申请要求2008年8 月21日递交的美国临时专利申请序号61/090,794的优先权和权益。具有序号13/453,124并 且在2012年4月23日递交的公开的美国专利申请通过引用被全部并入本文。

技术领域

本发明涉及虚拟现实焊接系统以及用于提供弧焊训练的方法。某些实施方案涉及 虚拟现实仿真。更特别地，某些实施方案涉及用于在仿真的虚拟现实环境或增强的现实环 境中使用实时焊缝熔池反馈来提供弧焊训练的系统和方法，以及用于在虚拟现实焊接系统 中提供外部数据的导入和分析的系统和方法。

背景技术

学习如何进行弧焊传统上需要许多小时的指导、训练和练习。存在可以进行学习 的许多不同类型的弧焊和弧焊工艺。学员通常使用真实的焊接系统并且在真实的金属工件 上执行焊接操作来学习焊接。这样的真实世界的训练会占用稀缺的焊接资源并耗尽有限的 焊接材料。然而，近来使用焊接仿真的训练想法已经变得更加流行。一些焊接仿真经由个人 电脑和/或经由互联网在线实现。可是，当前已知的焊接仿真往往被限于其训练重点 (focus)。例如，一些焊接仿真将重点放于仅仅针对“肌肉记忆”的训练，这只不过是训练焊 接学员如何握持和定位焊接工具。其他焊接仿真也仅是以有限的且常常为不实际的方式来 将重点放于示出焊接工艺的视觉效果和音频效果，所述方式不给学员提供是真实世界焊接 的高度表征的期望反馈。正是这种实际的反馈引导学员进行必要的调节以完成好的焊接。 通过查看电弧和/或熔池而不是通过肌肉记忆来学习焊接。

通过将这样的途径与如参照附图在本申请其余内容中阐述的本发明的实施方案 进行比较，本领域技术人员将清楚常规的、传统的以及已提出的途径的其他限制和缺点。

发明内容

目标是克服本文所提及的限制和缺点。这个问题通过本申请的方法以及系统来解 决。进一步的实施方案是从属权利要求的主题。弧焊仿真已经在虚拟现实焊接系统上被设 计，所述虚拟现实焊接系统提供在虚拟现实空间中对具有实时熔融金属流动性特征以及吸 热与散热特征的焊缝熔池的仿真。数据可以被导入到虚拟现实焊接系统中并且被分析来表 示学生焊工的进步的特征并且来提供训练。

根据实施方案，虚拟现实焊接系统包括基于可编程处理器的子系统、空间追踪器、 至少一个模拟焊接工具以及至少一个显示装置，所述空间追踪器被可操作地连接到所述基 于可编程处理器的子系统，所述至少一个模拟焊接工具能够由所述空间追踪器在空间上追 踪，所述至少一个显示装置被可操作地连接到所述基于可编程处理器的子系统。系统能够 在虚拟现实空间中仿真焊缝熔池，所述焊缝熔池具有实时熔融金属流动性和散热特性。系 统进一步能够在显示装置上显示仿真的焊缝熔池，以描绘真实世界焊缝。基于学生表现，系 统将显示评估的焊缝，所述评估的焊缝将是可接受的或显示具有缺陷的焊缝。外部数据可 以被导入到虚拟现实焊接系统并且被分析来确定由学生焊工产生的焊缝的质量，或者模型 化焊接定制组件的部分用于训练。

一个实施方案提供方法。所述方法包括将焊接质量参数的第一数据集导入到虚拟 现实焊接系统中，所述焊接质量参数的第一数据集表征在对应于限定的焊接工艺的真实世 界焊接活动期间由学生焊工产生的焊缝的质量。所述方法还包括使用所述虚拟现实焊接系 统的基于可编程处理器的子系统将储存在虚拟现实仿真器上的焊接质量参数的第二数据 集与所述第一数据集相比较，所述焊接质量参数的第二数据集表征在所述虚拟现实焊接系 统上在对应于所述限定的焊接工艺的仿真的焊接活动期间由所述学生焊工产生的虚拟焊 缝的质量。所述方法进一步包括响应于使用所述虚拟现实焊接系统的所述基于可编程处理 器的子系统的所述比较，产生数值比较得分。