[发明专利]虚拟焊接系统及方法

说明书

技术领域

本发明实施例属于虚拟教学领域，尤其涉及一种虚拟焊接系统及方法。

背景技术

在传统焊工培训中，学员是在焊接基地对现实金属进行焊接操作培训，培训过程需消耗大量的焊条(丝)、焊件、保护气体、能源等材料，可能占用稀有的焊接资源并耗尽基地有限的焊接材料，作为零基础的学员在培训过程中的操作难以准确把控，培训导师的水平不同，对学员焊接结果的评价也参差不齐，而且，由于师资不足，学员要接受到及时指导比较难，培训效果不尽理想。因此，焊接培训成本高、安全性较差以及培训效果不佳等都是传统培训面临的难题。

故，有必要提出一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种虚拟焊接系统及方法，旨在解决传统焊接培训的培训效果不佳以及安全性差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种虚拟焊接系统，所述虚拟焊接系统包括：

头盔、焊枪、动作捕捉器、操作台、显示屏和处理终端；

所述操作台用于放置真实待焊接工件；

所述动作捕捉器用于获取所述头盔的头部姿势数据、所述焊枪的运动轨迹数据以及所述真实待焊接工件的操作轨迹数据；

所述处理终端用于接收所述动作捕捉器发送的所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据；

所述处理终端还用于基于所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据生成虚拟焊接场景；

所述头盔用于接收并显示所述虚拟焊接场景；

所述显示屏用于接收并显示所述虚拟焊接场景。

进一步地，所述虚拟焊接系统包括：

参数获取模块，用于获取焊前设置参数，并将所述焊前设置参数传输至所述处理终端；

所述处理终端还用于接收所述焊前设置参数。

进一步地，所述处理终端还包括：

焊缝形貌预测模块，用于基于所述焊前设置参数、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据预测焊缝形貌；

虚拟焊接场景生成模块，用于基于所述焊缝形貌预测模块生成虚拟焊接场景。

进一步地，所述处理终端还包括：

学习模块，用于存储与焊接有关的数据，以及，用于在接收到数据打开指令时，将所述与焊接有关的数据发送至所述显示屏显示。

进一步地，所述处理终端还包括：

娱乐模块，用于存储虚拟项目的基础数据，所述虚拟项目包括虚拟工程模式、焊接涂鸦模式、焊接艺术模式以及工厂参观模式，以及，用于在接收虚拟项目打开指令时，将所述虚拟项目的基础数据发送至所述头盔显示，以指引学员完成对应的虚拟项目。

进一步地，所述处理终端还包括：

记录模块，用于记录学员的虚拟焊接操作过程；

评价模块，用于对所述虚拟焊接操作过程以及焊缝质量进行评价；

报告生成模块，用于获取学员信息，并基于所述评价模块生成的评价结果，生成学员报告。

进一步地，所述处理终端还包括：

焊件生成模块，用于生成对所述真实焊件经虚拟焊接操作产生的虚拟焊件；

焊件分析模块，用于对所述虚拟焊接操作结束后生成的虚拟焊件进行力学强度分析。

进一步地，所述虚拟焊接系统还包括：

3D打印机，用于生成所述虚拟焊件的3D模型，将所述3D模型打印为对应的3D焊件，所述3D打印机与所述处理终端连接。

本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述虚拟焊接系统的虚拟焊接方法，所述虚拟焊接方法包括：

通过动作捕捉器获取头盔的头部姿势数据、焊枪的运动轨迹数据和真实待焊接工件的操作轨迹数据；

通过处理终端接收所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据，并基于所述头部姿势数据、所述运动轨迹数据以及所述操作轨迹数据生成虚拟焊接场景；

通过所述头盔和显示屏显示所述虚拟焊接场景。