[发明专利]虚拟现实GTAW和管焊接仿真器及设置

说明书

本申请是2014年3月7日递交的PCT国际申请PCT/IB2014/000259于2015年11月5日进入中国国家阶段的中国专利申请号为201480025614.3、发明名称为“虚拟现实GTAW和管焊接仿真器及设置”的发明专利申请的分案申请。

相关申请交叉引用：PCT国际申请PCT/IB2014/000259是2012年7月10日递交的美国专利申请序号13/545,058的部分继续申请，所述美国专利申请序号13/545,058的全部内容通过引用被并入本文，并且所述美国专利申请序号13/545,058是2009年7月10日递交的美国专利申请序号12/501,263的部分继续申请，所述美国专利申请序号12/501,263的全部内容通过引用被并入本文，并且所述美国专利申请序号12/501,263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。

技术领域

本发明涉及用于模仿(emulating)虚拟焊接环境的系统，并且更具体地，涉及实时地模仿气体保护钨极电弧焊(GTAW或者TIG)、管和留隙焊根(open root)接头焊接的虚拟焊接环境及其设置。再更具体地，本发明涉及用于便利虚拟焊接的仿真器和系统。

背景技术

数十年来，各公司一直在教导焊接技巧。传统地，焊接已在真实世界场景(setting)下被教导，也就是说，焊接已通过利用焊条实际地使电弧打到金属件上而被教导。指导人员(本领域熟练技术人员)在受训者进行焊接时监督训练过程，在某些情况下进行纠正。通过指导和重复，新的受训者学会如何使用一种或更多种工艺进行焊接。然而，取决于被教导的焊接工艺而变化的每次所进行的焊接均会带来开销。

近来，用于训练焊接者的成本节省系统已经被采用。一些系统包括动作分析器。所述分析器包括焊接件的物理模型、模拟焊条以及追踪模拟焊条的运动的感测装置。生成报告以指示焊条末端行进到可接受的动作范围之外的程度。更高级的系统包括虚拟现实的使用，所述虚拟现实的使用仿真模拟焊条在虚拟场景中的操纵。类似地，这些系统追踪位置和定向(orientation)。这些系统教导的仅仅是肌肉记忆，但是，无法教导熟练的焊接者所需的更高级的焊接技巧。

发明内容

一种实施方案提供用于便利虚拟焊接活动的仿真器。所述仿真器包括基于逻辑处理器的子系统，所述基于逻辑处理器的子系统可操作来执行编码指令以在虚拟现实空间中生成交互焊接环境，所述交互焊接环境模仿虚拟焊接试样上的焊接活动，其中所述交互焊接环境响应于实时地执行虚拟焊接活动，仿真虚拟焊接试样上的虚拟焊缝熔池，所述虚拟焊缝熔池具有动态实时熔融金属流动性和散热特征。所述仿真器进一步包括脚踏板装置，所述脚踏板装置与基于逻辑处理器的子系统可操作的通信，并且被配置来响应于使用者对脚踏板装置的控制，实时地影响虚拟焊缝熔池的至少一个特征。所述仿真器还包括显示装置，所述显示装置被可操作地连接到基于逻辑处理器的子系统，并且被配置来在视觉上实时地描绘交互焊接环境，包括虚拟焊接试样上的虚拟焊缝熔池。

一种实施方案提供用于便利虚拟焊接活动的仿真器。所述仿真器包括模拟焊接试样和模拟焊接工具，所述模拟焊接试样在虚拟现实空间中通过虚拟焊接试样被表征，所述模拟焊接工具在虚拟现实空间中通过虚拟焊接工具被表征。所述仿真器进一步包括基于逻辑处理器的子系统，所述基于逻辑处理器的子系统可操作来执行编码指令以在虚拟现实空间中生成交互焊接环境，所述交互焊接环境通过虚拟焊接工具模仿虚拟焊接试样上的焊接活动，其中所述交互焊接环境响应于实时地执行虚拟焊接活动，仿真虚拟焊接试样上的虚拟焊缝熔池，所述虚拟焊缝熔池具有动态实时熔融金属流动性和散热特征。所述仿真器还包括一个或更多个第一传感器，所述一个或更多个第一传感器被配置来通过将关于模拟焊接工具的三维位置的数据传递到所述基于逻辑处理器的子系统来便利实时地追踪模拟焊接工具的至少末端的移动。基于逻辑处理器的子系统被配置来确定在虚拟焊接活动期间虚拟焊接工具的末端何时与虚拟现实空间中的虚拟焊缝熔池的表面相交，所述虚拟焊接工具的末端对应于模拟焊接工具的末端，并且其中基于逻辑处理器的子系统被进一步配置来生成要提供给使用者的指示：虚拟焊接工具归因于所述相交已经变污染。本发明进一步的实施方案和特征从随后的说明书、附图和权利要求书中是可推断的。