[发明专利]一种VR虚拟焊接仿真实训系统及实训方法

说明书

一种VR虚拟焊接仿真实训系统及实训方法，可解决传统焊接培训过程中产生的烟雾火花，污染严重，培训成本高、安全性差的技术问题。包括控制柜、VR头戴显示器和焊枪，控制柜包括触摸屏和主机，所述VR头戴显示器与主机连接，焊枪上设置激光位置追踪器，激光位置追踪器与主机通信连接；还包括采集模块，焊枪、采集模块及主机依次连接；采集模块包括采集电路和单片机；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；本发明可以精确地测量各种操作信息，帮助学员将焊接技能转化到实际的焊接工作中，并且可循环使用，节省大量人、及物力成本且安全可靠。

技术领域

本发明涉焊接教学培训技术领域，具体涉及一种VR虚拟焊接仿真实训系统及实训方法。

背景技术

在传统焊工技能培训中，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、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，并且在焊接过程中产生大量烟雾，火花，污染严重且具有一定的危险性。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、安全性比较差以及培训效果不佳等都是传统培训面临的难题。

发明内容

本发明提出的一种VR虚拟焊接仿真实训系统及实训方法，可解决传统焊接培训过程中产生的烟雾，火花，污染严重、消耗大量焊条、焊件、保护气体等材料，导致焊接培训成本高、安全性差以及培训效果不佳的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

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和主机，显示面板包括触摸屏，所述触摸屏和主机连接，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通信连接；

还包括采集模块，所述焊枪、采集模块及主机依次连接；

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。

进一步的，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。

进一步的，还包括参数调节电位器旋钮模块，所述参数调节电位器旋钮模块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。