虛擬焊接系統及方法技術方案

本發明專利技術適用于虛擬教學領域，提供了一種虛擬焊接系統及方法。所述虛擬焊接系統包括：頭盔、焊槍、動作捕捉器、操作臺、顯示屏和處理終端；所述操作臺用于放置真實待焊接工件；所述動作捕捉器用于獲取所述頭盔的頭部姿勢數據、所述焊槍的運動軌跡數據以及所述真實待焊接工件的操作軌跡數據；所述處理終端用于接收所述動作捕捉器發送的所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據；所述處理終端還用于基于所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據生成虛擬焊接場景；所述頭盔用于接收并顯示所述虛擬焊接場景；所述顯示屏用于接收并顯示所述虛擬焊接場景。通過上述方法能夠提高焊接培訓效果以及培訓過程的安全性。

Virtual welding system and method

The invention is applicable to the field of virtual teaching and provides a virtual welding system and method. The virtual welding system includes: helmet, welding torch, motion capture, console, display and processing terminal; the operating table for placing the real workpiece to be welded; the motion capture data for operating trajectory trajectory data of head pose data, obtaining the helmet of the gun and said to be true the welding of the workpiece; the processing terminal for the head pose data, the trajectory of the motion capture data receiving and sending the data to the processing operation track; terminal for operating trajectory data generated virtual scene based on the welding head posture data, the trajectory data and the; the helmet for receiving and displaying the virtual welding scene; the display screen for receiving and displaying the virtual welding scene. The training effect and the safety of the training process can be improved by the method described above.

【技術實現步驟摘要】
虛擬焊接系統及方法
本專利技術實施例屬于虛擬教學領域，尤其涉及一種虛擬焊接系統及方法。
技術介紹
在傳統焊工培訓中，學員是在焊接基地對現實金屬進行焊接操作培訓，培訓過程需消耗大量的焊條(絲)、焊件、保護氣體、能源等材料，可能占用稀有的焊接資源并耗盡基地有限的焊接材料，作為零基礎的學員在培訓過程中的操作難以準確把控，培訓導師的水平不同，對學員焊接結果的評價也參差不齊，而且，由于師資不足，學員要接受到及時指導比較難，培訓效果不盡理想。因此，焊接培訓成本高、安全性較差以及培訓效果不佳等都是傳統培訓面臨的難題。故，有必要提出一種新的技術方案，以解決上述技術問題。
技術實現思路
鑒于此，本專利技術實施例提供了一種虛擬焊接系統及方法，旨在解決傳統焊接培訓的培訓效果不佳以及安全性差的問題。本專利技術實施例是這樣實現的，一種虛擬焊接系統，所述虛擬焊接系統包括：頭盔、焊槍、動作捕捉器、操作臺、顯示屏和處理終端；所述操作臺用于放置真實待焊接工件；所述動作捕捉器用于獲取所述頭盔的頭部姿勢數據、所述焊槍的運動軌跡數據以及所述真實待焊接工件的操作軌跡數據；所述處理終端用于接收所述動作捕捉器發送的所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據；所述處理終端還用于基于所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據生成虛擬焊接場景；所述頭盔用于接收并顯示所述虛擬焊接場景；所述顯示屏用于接收并顯示所述虛擬焊接場景。進一步地，所述虛擬焊接系統包括：參數獲取模塊，用于獲取焊前設置參數，并將所述焊前設置參數傳輸至所述處理終端；所述處理終端還用于接收所述焊前設置參數。進一步地，所述處理終端還包括：焊縫形貌預測模塊，用于基于所述焊前設置參數、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據預測焊縫形貌；虛擬焊接場景生成模塊，用于基于所述焊縫形貌預測模塊生成虛擬焊接場景。進一步地，所述處理終端還包括：學習模塊，用于存儲與焊接有關的數據，以及，用于在接收到數據打開指令時，將所述與焊接有關的數據發送至所述顯示屏顯示。進一步地，所述處理終端還包括：娛樂模塊，用于存儲虛擬項目的基礎數據，所述虛擬項目包括虛擬工程模式、焊接涂鴉模式、焊接藝術模式以及工廠參觀模式，以及，用于在接收虛擬項目打開指令時，將所述虛擬項目的基礎數據發送至所述頭盔顯示，以指引學員完成對應的虛擬項目。進一步地，所述處理終端還包括：記錄模塊，用于記錄學員的虛擬焊接操作過程；評價模塊，用于對所述虛擬焊接操作過程以及焊縫質量進行評價；報告生成模塊，用于獲取學員信息，并基于所述評價模塊生成的評價結果，生成學員報告。進一步地，所述處理終端還包括：焊件生成模塊，用于生成對所述真實焊件經虛擬焊接操作產生的虛擬焊件；焊件分析模塊，用于對所述虛擬焊接操作結束后生成的虛擬焊件進行力學強度分析。進一步地，所述虛擬焊接系統還包括：3D打印機，用于生成所述虛擬焊件的3D模型，將所述3D模型打印為對應的3D焊件，所述3D打印機與所述處理終端連接。本專利技術實施例的另一目的在于提供一種采用上述虛擬焊接系統的虛擬焊接方法，所述虛擬焊接方法包括：通過動作捕捉器獲取頭盔的頭部姿勢數據、焊槍的運動軌跡數據和真實待焊接工件的操作軌跡數據；通過處理終端接收所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據，并基于所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據生成虛擬焊接場景；通過所述頭盔和顯示屏顯示所述虛擬焊接場景。本專利技術實施例與現有技術相比存在的有益效果是：本專利技術實施例包括頭盔、焊槍、動作捕捉器、操作臺、顯示屏和處理終端，通過所述操作臺用于放置真實待焊接工件，由所述動作捕捉器獲取所述頭盔的頭部姿勢數據、所述焊槍的運動軌跡數據以及所述真實待焊接工件的操作軌跡數據，由所述處理終端接收所述動作捕捉器發送的所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據，還通過所述處理終端基于所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據生成虛擬焊接場景，最后由所述頭盔接收并顯示所述虛擬焊接場景，以及所述顯示屏接收并顯示所述虛擬焊接場景，實現了虛擬焊接，通過虛擬焊接來代理真實物理焊接，避免了浪費材料，學員可以學習更全面，從而提高了焊接培訓的效果以及培訓過程的安全性。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本專利技術第一實施例提供的一種虛擬焊接系統的結構圖；圖2是本專利技術第二實施例提供的一種虛擬焊接方法的流程圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。應當理解，當在本說明書和所附權利要求書中使用時，術語“包括”指示所描述特征、整體、步驟、操作、元素和/或組件的存在，但并不排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元素、組件和/或其集合的存在或添加。還應當理解，在此本專利技術說明書中所使用的術語僅僅是出于描述特定實施例的目的而并不意在限制本專利技術。如在本專利技術說明書和所附權利要求書中所使用的那樣，除非上下文清楚地指明其它情況，否則單數形式的“一”、“一個”及“該”意在包括復數形式。還應當進一步理解，在本專利技術說明書和所附權利要求書中使用的術語“和/或”是指相關聯列出的項中的一個或多個的任何組合以及所有可能組合，并且包括這些組合。為了說明本專利技術所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。實施例一：圖1示出了本專利技術第一實施例提供的一種虛擬焊接系統的結構圖，為了便于說明，僅示出了與本專利技術實施例相關的部分。該虛擬焊接系統包括：頭盔11、焊槍12、動作捕捉器13、操作臺14、顯示屏15和處理終端16，其中：所述操作臺14用于放置真實待焊接工件。所述動作捕捉器13用于獲取所述頭盔11的頭部姿勢數據、所述焊槍12的運動軌跡數據以及所述真實待焊接工件的操作軌跡數據。具體地，所述動作捕捉器13可以包括空間跟蹤定位器。所述空間跟蹤定位器是一種能實時地檢測活動著的物體在六個自由度上相對于某個固定物體的數值，即在X、Y、Z坐標上的位置值，以及圍繞X、Y、Z軸的旋轉值。這種三維空間傳感器對被檢測的物體必須是無干擾的，也就是說，不論這種傳感器是基于何種原理和應用何種技術，它都不應影響被測物體的運動，即俗稱為：“非接觸式傳感器”。在本實施例中，所述動作捕捉器13可以安裝在所述頭盔11、所述焊槍12、所述操作臺14以及所述真實待焊接工件上，通過所述動作捕捉器13捕捉所述頭盔11的頭部姿勢數據，捕捉所述焊槍12相對于所述操作臺14的運動軌跡數據，所述運動軌跡數據包括所述焊槍12的焊接速度、工作角度、行進角度、電弧長度(干身長度)和運條軌跡，以及捕捉所述真實待焊接工件相對于所述操作臺14的操作軌跡數據。所述動作捕捉器13還與所述處理終端16連接，實時地將捕捉的所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及操作軌跡數據發送給所述處理終端16。所述處理終端16用于接收所述動作捕捉器13發送的所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種虛擬焊接系統，其特征在于，所述虛擬焊接系統包括：頭盔、焊槍、動作捕捉器、操作臺、顯示屏和處理終端；所述操作臺用于放置真實待焊接工件；所述動作捕捉器用于獲取所述頭盔的頭部姿勢數據、所述焊槍的運動軌跡數據以及所述真實待焊接工件的操作軌跡數據；所述處理終端用于接收所述動作捕捉器發送的所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據；所述處理終端還用于基于所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據生成虛擬焊接場景；所述頭盔用于接收并顯示所述虛擬焊接場景；所述顯示屏用于接收并顯示所述虛擬焊接場景。

【技術特征摘要】
1.一種虛擬焊接系統，其特征在于，所述虛擬焊接系統包括：頭盔、焊槍、動作捕捉器、操作臺、顯示屏和處理終端；所述操作臺用于放置真實待焊接工件；所述動作捕捉器用于獲取所述頭盔的頭部姿勢數據、所述焊槍的運動軌跡數據以及所述真實待焊接工件的操作軌跡數據；所述處理終端用于接收所述動作捕捉器發送的所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據；所述處理終端還用于基于所述頭部姿勢數據、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據生成虛擬焊接場景；所述頭盔用于接收并顯示所述虛擬焊接場景；所述顯示屏用于接收并顯示所述虛擬焊接場景。2.根據權利要求1所述的虛擬焊接系統，其特征在于，所述虛擬焊接系統包括：參數獲取模塊，用于獲取焊前設置參數，并將所述焊前設置參數傳輸至所述處理終端；所述處理終端還用于接收所述焊前設置參數。3.根據權利要求2所述的虛擬焊接系統，其特征在于，所述處理終端還包括：焊縫形貌預測模塊，用于基于所述焊前設置參數、所述運動軌跡數據以及所述操作軌跡數據預測焊縫形貌；虛擬焊接場景生成模塊，用于基于所述焊縫形貌預測模塊生成虛擬焊接場景。4.根據權利要求1所述的虛擬焊接系統，其特征在于，所述處理終端還包括：學習模塊，用于存儲與焊接有關的數據，以及，用于在接收到數據打開指令時，將所述與焊接有關的數據發送至所述顯示屏顯示。5.根據權利要求1所述的虛擬焊接系統，其特征在于，所述處理終端還包括：娛樂模塊，用于存儲虛擬項目的基礎數據，所述虛擬項目包括虛擬工程模...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚玉輝，寧鵬飛，郭毅帆，李峰，匡白潞，鐘琳，
申請(專利權)人：深圳市為漢科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44