[发明专利]基于可以远程更新的增强现实模拟的用于焊接培训的装置

摘要

本发明涉及一种基于增强现实模拟的用于焊接培训的先进装置，其可以远程更新并允许模拟所有的工业焊接类型，即，涂覆的焊条(SMAW)、MIG/MAG(GMAW，FCAW)和TIG(GTAW)，所有的材料类型，以及所有的焊接位置中(1F到4F，1G到6G，6GR)的现有接头，通过使用增强现实技术，提供了一种真实焊接机器的非常精确的模拟，该增强现实技术允许不同层中的不同元件的交互，所有的这些通过用于检查、监控和评价学生的系统来执行，其允许老师包括经由远程基站实时测试学生而老师不必实际存在于培训教室中。

主权项

基于利用增强现实的模拟和利用远程更新的焊接培训的装置，其特征在于，a.CPU(中央处理单元)，其被设计成再现与真实焊接装备相同的外观，其是便携式的并且包括：用于系统菜单可视化的LCD监视器，导航中心按钮，退出按钮，用于MIG/MAG和TIG焊炬的真实连接器，用于焊条夹的真实连接器，接通系统并启动增强现实校准的按钮，用于焊条和用于TIG 10填充嵌条的连接器，在线速度和电压之间变换的位置选择器，当焊炬和面具不使用时放置它们的4个腿、1个携带手柄和2个横向支持；b.真实焊炬MIG/MAG，TIG，其通过修改它们具有AR标识的尖端来适应，由于增强现实的人工视觉，AR标记使得焊炬在三维空间可识别，其在接下来允许他们与剩余元件相互配合；c.真实焊条夹，其保持模拟焊条和模拟TIG填充嵌条并且其在外观、焊炬和重量上的设计与真实焊条和填充嵌条一样；它们并入微电子图板和一些光纤软线，以在模拟焊条和填充嵌条的表面中获得至少3个光点；所有的这些使得焊条和填充嵌条都与剩余元件相互配合；d.模拟工件，其被设计具有与真实焊接工件相同的尺寸、形式和厚度并且由塑料制成；它们表现与如今基于国际标准使用的接头类型相同的接头类型；在工件表面上，存在放在蓝色基底上的一些绿色AR标识，其使得它们在三维空间可识别，并且使得它们与剩余元件相互配合；e.用于工件的可拆卸的、便携式的和轻量的工作台，其允许实践所有的焊接位置：水平的、垂直的、角焊缝和在上头的；f.具有增强现实的焊接面具，其已经被设计和制造为商业上的焊接面具；通过固定系统，它并入被放在眼镜高度的两个微照相机，其面向相同的方向和以生成图像连接点的会聚方式放置，所述图像连接点接下来聚焦在远离照相机40厘米的距离处，以最优化识别剩余元件：工件、焊炬和焊条/填充嵌条；它并入：完美地适于用户面部轮廓的头盔式显示器以及实施练习时给用户显示增强现实的一些3D视频眼镜；而且，通过锚定系统，它并入微型扬声器，其放在用户的耳朵高度处，允许他们听到真实的焊接声音，因此他们甚至更接近现实；为了便利人体工程学上使用该面具包括的所有线缆，它们被收集在通到CPU的中心面板的唯一沟槽中；这保证了所有连接的鲁棒性和可靠性并且减少了在焊接课程中由连续使用所引起的断开危险；面具通过并入基于一个或者多个LED(发光二极管)的发光系统和便利练习实施的散光器来完善；g.基于Linux版本的操作系统，其已经被优化用于系统的特定要求，所以它能够支持高分辨率3D图形和学生模拟器、老师模拟器与服务器之间以及虚拟教室与用于远程技术协助的中心之间的通信；h.网络构架，其必须以稳定和安全的方式支持学生模拟器、老师模拟器、服务器与用于远程技术协助的中心之间的数据交换；i.执行数学算法，其可以以3D方式模拟具有所有变量的真实焊接过程，所有的变量包括：进行中的水平，实施，结果和可能的焊接缺陷；j.数据矩阵，其使得模拟器像真实焊接装备一样运行，并且使其基于所选定的参数‑电压、强度、气体类型、材料类型、接头类型、工件类型和位置，焊接过程提供与真实装备运行结果相同的结果；k.所实施的焊珠的技术和质量分析，通过该分析老师可以知道练习中形成的错误并且还可以获得可比较的图形，其显示了学生必须达到以运行良好练习的水平；l.一组用于选择必要焊接参数的菜单，其帮助学生甚至更接近真实焊接装备的运行；m.具有菜单、连接器和按钮的人机界面，其已经被设计成便利老师和学生的劳动；n.远程协助和更新，其通过软件而不改变模拟器构架并且不必具有新的装备；该软件允许用户根据领域要求以下不同的特征：新的焊接程序，材料；而且，该系统给出了根据语言的任何部分并且实时提供技术远程协助的可能性；o.软件库，其必须用于并入增强现实；采用将学生模拟器并入针对计划真实焊接装备的准确性能的若干集成软件库而构成的其自己的软件，学生将目视真实的工作环境，其中，他始终工作而没有发现他自己在完全在真实世界之外的虚拟现实中。