[发明专利]一种VR虚拟焊接仿真实训系统及实训方法

权利要求书

1.一种VR虚拟焊接仿真实训系统，包括控制柜、VR头戴显示器和焊枪，所述控制柜包括显示面板(2)和主机(1)，显示面板(2)包括触摸屏(21)，所述触摸屏(21)和主机(1)连接，所述VR头戴显示器与主机连接，所述焊枪上设置激光位置追踪器，所述激光位置追踪器与主机(1)通信连接；其特征在于：

还包括采集模块，所述焊枪、采集模块及主机(1)依次连接；

所述采集模块包括采集电路和单片机；

所述采集电路包括光电耦合器OPT300、八位三态同向输出总线缓冲器74HC541D芯片、电阻R300、电阻R301、电阻R302、指示灯LED300和滤波电容CA300；其中，

光电耦合器OPT300输入端的正极通过电阻R300与焊枪上的开关信号输出端连接，光电耦合器OPT300输入端的负极接地，光电耦合器OPT300的输出端的光敏晶体管的集电极连接电源输入端，指示灯LED的正极、滤波电容CA300的整机、下拉电阻R301的一端、光电耦合器OPT300的输出端的光敏晶体管的发射极均与缓冲器74HC541D的输入管脚相连接，缓冲器74HC541D的输出端接单片机的IO管脚，读取缓冲器74HC541D输出管脚的高低电平；

指示灯LED的负极与限流电阻R302的一端连接，限流电阻R302的另一端、滤波电容C300的另一端、电阻R301的另一端均接地。

2.根据权利要求1所述的VR虚拟焊接仿真实训系统，其特征在于：所述焊枪包括电焊枪、CO2气保焊枪及氩弧焊枪；

所述焊枪上的开关信号输出端包括设置在焊枪上的三个开关按钮，所述三个开关按钮分别与连接电焊枪、CO2气保焊枪及氩弧焊枪；

所述焊枪上的开关信号输出端还包括设置在显示面板上的焊枪选择模块(23)，所述焊枪选择模块(23)包括三个焊枪选择按钮，所述焊枪选择按钮与焊枪上的三个开关按钮一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的VR虚拟焊接仿真实训系统，其特征在于：还包括参数调节电位器旋钮模块(22)，所述参数调节电位器旋钮模块(22)内部电路包括电位器旋钮R1,所述电位器旋钮R1的第一管脚接电源正极，中间第二管脚通过限流电阻R2接入到监控单片机STM32F103VET6的ADC管脚，电位器旋钮R1的第三管脚接地，当旋转旋钮时，中间第二管脚的电压随之变化，单片机把读取的电压转换成相应的参数数值，通过串口发送给主机(1)。

4.根据权利要求3所述的VR虚拟焊接仿真实训系统，其特征在于：所述参数调节电位器旋钮模块(22)包括五个参数调节电位器旋钮，分别用于调节焊接电压、焊接电流、焊接气体流量、焊接焊丝直径、焊接钨极直径的参数。

5.根据权利要求1所述的VR虚拟焊接仿真实训系统，其特征在于：所述VR头戴显示器采用HTC VIVE，所述VR头戴显示器通过高清线与主机(1)连接。

6.根据权利要求4所述的VR虚拟焊接仿真实训系统，其特征在于：所述参数调节电位器旋钮模块(22)设置在显示面板(2)上。

7.一种VR虚拟焊接仿真实训方法，其特征在于：基于权利要求1-6任意一项VR虚拟焊接仿真实训系统，在主机(1)上建立软件平台，通过软件平台实现以下步骤：

S100、理论知识教学；根据焊接专业教学大纲以及学校老师讨论结果搭建理论知识体系；

S200、分级训练；模拟训练为基础训练、情景训练、自由训练，基础训练又分为初级训练、中级训练、高级训练，特级训练；

S300、记录并回放用户操作过程，重现操作结果；

S400、提供模拟试题；模拟试题功能模块分为随机训练和在线考试两种模式；

S500、模拟训练引导；

S600、模拟焊接效果；

S700、设置多样性的焊接元素。

8.根据权利要求7所述的VR虚拟焊接仿真实训系统，其特征在于：所述步骤S500模拟训练引导；

具体为对相应焊枪的功能特性及应用领域进行文字形说明，同时在基础训练中通过系统中虚拟的焊枪引导的操作方式。