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一种虚拟焊接教学设备及系统

阅读:409发布:2021-06-05

专利汇可以提供一种虚拟焊接教学设备及系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 申请 公开一种虚拟 焊接 教学设备,包括模拟焊接工具(01);追踪器(02),所述追踪器(02)上设置有 传感器 (020),所述追踪器(02)用于采集所述模拟焊接工具(01)的 位置 信息、 角 度信息及速度信息;适配插头(03),所述适配插头(03)与所述追踪器(02)可拆卸连接;连接件(07),所述模拟焊接工具(01)及所述适配插头(03)通过所述连接件(07)连接。与 现有技术 相比,能够让学员在高度仿真的模拟环境下进行焊接技能的高效训练,可以让学员感受到真实的场景及焊接过程,避免现有焊接实训中需要专 门 的实验场所,成本高、易引发危险的问题,不需要专门的实验场所,节约成本,操作完全。(ESM)同样的 发明 创造已同日申请发明 专利,下面是一种虚拟焊接教学设备及系统专利的具体信息内容。

1.一种虚拟焊接教学设备,其特征在于,包括:
模拟焊接工具(01);
追踪器(02),所述追踪器(02)上设置有传感器(020),所述追踪器(02)用于采集所述模拟焊接工具(01)的位置信息、度信息及速度信息;
适配插头(03),所述适配插头(03)与所述追踪器(02)可拆卸连接;
连接件(07),所述模拟焊接工具(01)及所述适配插头(03)通过所述连接件(07)连接。
2.根据权利要求1所述的虚拟焊接教学设备,其特征在于,所述追踪器(02)上设置有Pogo pin(021)及USB接口(022),所述追踪器(02)通过所述Pogo pin(021)或所述USB接口(022)与主机相连,所述适配插头(03)上设置有与所述Pogo pin(021)相对应的连接器孔(030)。
3.根据权利要求2所述的虚拟焊接教学设备,其特征在于,所述追踪器(02)及所述适配插头(03)上均设置有固定槽(04),所述固定槽(04)通过固定销(05)连接。
4.根据权利要求3所述的虚拟焊接教学设备,其特征在于,所述追踪器(02)及所述适配插头(03)上均设置有螺纹孔(06),所述追踪器(02)与所述适配插头(03)螺纹连接
5.根据权利要求3所述的虚拟焊接教学设备,其特征在于,所述追踪器(02)与所述适配插头(03)的连接面上设置有摩擦垫(023)。
6.根据权利要求3所述的虚拟焊接教学设备,其特征在于,所述追踪器(02)远离所述适配插头(03)的一端还设置有把手(024)。
7.根据权利要求3所述的虚拟焊接教学设备,其特征在于,所述追踪器(02)远离所述适配插头(03)的一端设置有控制开关(025),所述控制开关(025)用于控制所述追踪器(02)的开闭。
8.根据权利要求1所述的虚拟焊接教学设备,其特征在于,所述连接件(07)包括上连接体(070)、下连接体(071)及连接孔(072),所述上连接体(070)一端固定于所述适配插头(03)上,另一端与所述下连接体(071)合围连接得所述连接孔(072),所述上连接体(070)和所述下连接体(071)通过所述连接孔(072)固定在所述模拟焊接工具(01)上。
9.根据权利要求1所述的虚拟焊接教学设备,其特征在于,所述模拟焊接工具(01)具体为焊枪
10.一种虚拟焊接教学系统,其特征在于,包括主机服务器定位、成像模块、视景模块及权利要求1-9任意一项所述的虚拟焊接教学设备;所述主机服务器用于构建虚拟焊接实训场景,所述定位模块用于将所述追踪器(02)采集的所述模拟焊接工具(01)的位置信息、角度信息及速度信息,与虚拟实训场景中的虚拟焊枪同步;所述成像模块用于根据采集的位置信息、角度信息和速度信息生成虚拟焊枪的运动轨迹及虚拟焊接画面;所述视景模块用于将虚拟焊枪的运动轨迹及虚拟焊接画面成像反馈给用户。

说明书全文

一种虚拟焊接教学设备及系统

技术领域

[0001] 本申请涉及焊接设备技术领域,更具体地说,特别涉及一种虚拟焊接教学设备。本申请还涉及一种虚拟焊接教学系统。

背景技术

[0002] 目前,现有技术中,进行焊接实训教育时,需要使用者在实验室或工厂实际操作,这样导致成本很高。此外,焊枪在使用的过程中有很多注意点,如:焊枪插电后,绝对不要去触碰枪头,一不小心碰到绝对会烫伤起泡,需赶快冲水;焊接时尽量让焊使用量刚好,
增加导电效率;焊枪置于焊枪架时,依然需小心别触碰到架旁的物体等等。对于初次使用
者,尤其是对于学生,由于每次进行实训的有几十个甚至更多人,而老师只有一个,因此很
容易导致事故发生。
[0003] 因此,提供一种虚拟焊接教学设备,能够让学员在高度仿真的模拟环境下进行焊接技能的高效训练,可以让学员感受到真实的场景及焊接过程,避免现有焊接实训中需要
的实验场所,成本高、易引发危险的问题,不需要专门的实验场所,节约成本,操作完
全,已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
[0004] 为解决上述技术问题,提供一种虚拟焊接教学设备,能够让学员在高度仿真的模拟环境下进行焊接技能的高效训练,可以让学员感受到真实的场景及焊接过程,避免现有
焊接实训中需要专门的实验场所,成本高、易引发危险的问题,不需要专门的实验场所,节
约成本,操作完全;本申请还提供一种虚拟焊接教学系统,同样具备上述效果。
[0005] 本申请提供的技术方案如下:
[0006] 本实用新型提供一种虚拟焊接教学设备,包括:模拟焊接工具;追踪器,所述追踪器上设置有传感器,所述追踪器用于采集所述模拟焊接工具的位置信息、度信息及速度
信息;适配插头,所述适配插头与所述追踪器可拆卸连接;连接件,所述模拟焊接工具及所
述适配插头通过所述连接件连接。
[0007] 优选地,所述追踪器上设置有Pogo pin及USB接口,所述追踪器通过所述Pogo pin或所述USB接口与主机相连,所述适配插头上设置有与所述Pogo pin相对应的连接器孔。
[0008] 优选地,所述追踪器及所述适配插头上均设置有固定槽,所述固定槽通过固定销连接。
[0009] 优选地,所述追踪器及所述适配插头上均设置有螺纹孔,所述追踪器与所述适配插头螺纹连接
[0010] 优选地,所述追踪器与所述适配插头的连接面上设置有摩擦垫。
[0011] 优选地,所述追踪器远离所述适配插头的一端还设置有把手。
[0012] 优选地,所述追踪器远离所述适配插头的一端设置有控制开关,所述控制开关用于控制所述追踪器的开闭。
[0013] 优选地,所述模拟焊接工具具体为焊枪。
[0014] 优选地,所述连接件包括上连接体、下连接体及连接孔,所述上连接体一端固定于所述适配插头上,另一端与所述下连接体合围连接得所述连接孔,所述上连接体和所述下
连接体通过所述连接孔固定在所述模拟焊接工具上。
[0015] 一种虚拟焊接教学系统,其特征在于,包括主机服务器定位、成像模块、视景模块及上述任意一项所述的虚拟焊接教学设备;所述主机服务器用于构建虚拟焊接实训场景,所述定位模块用于将所述追踪器采集的所述模拟焊接工具的位置信息、角度信息及速
度信息,与虚拟实训场景中的虚拟焊枪同步;所述成像模块用于根据采集的位置信息、角度
信息和速度信息生成虚拟焊枪的运动轨迹及虚拟焊接画面;所述视景模块用于将虚拟焊枪
的运动轨迹及虚拟焊接画面成像反馈给用户。
[0016] 优选地,还包括焊点检测模块,所述焊点检测模块用于实时检测焊接好的点。
[0017] 本实用新型提供的虚拟焊接教学设备,通过追踪器通过适配插头及连接件设置在模拟焊接工具上,设置在追踪器上的传感器获取模拟焊接工具的位置信息、角度信息及速
度信息,实现模拟焊接工具在真实环境中位置的追踪,再将位置信息、角度信息及速度信息
同步到虚拟实训场景中的虚拟焊枪中,实现模拟焊接工具在真实和虚拟中虚拟焊枪的同
步;与现有技术相比,能够让学员在高度仿真的模拟环境下进行焊接技能的高效训练,可以
让学员感受到真实的场景及焊接过程,避免现有焊接实训中需要专门的实验场所,成本高、
易引发危险的问题,不需要专门的实验场所,节约成本,操作完全。
附图说明
[0018] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本
申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学设备的结构示意图;
[0020] 图2为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学设备的模拟焊接工具结构示意图;
[0021] 图3为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学设备的追踪器结构示意图;
[0022] 图4为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学设备的追踪器的俯视图;
[0023] 图5为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学设备的连接件结构示意图;
[0024] 图6为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学设备的连接件的侧视图;
[0025] 图7为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学设备的适配插头的俯视图;
[0026] 图8为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学设备的适配插头结构示意图;
[0027] 图9为本实用新型提供的一种虚拟焊接教学系统的结构示意图。
[0028] 01-模拟焊接工具;02-追踪器;020-传感器;021-Pogo pin;022-USB接口;023-摩擦垫;024-把手;025-控制开关;03-适配插头;030-连接器孔;04-固定槽;05-固定销;06-螺纹孔;07-连接件;070-上连接体;071-下连接体;072-连接孔。

具体实施方式

[0029] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施
例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0030] 需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上,它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上;当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
[0031] 需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
[0032] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
[0033] 须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本申请可实施的限定条件,故
不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本申请
所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范
围内。
[0034] 本实用新型实施例采用递进的方式撰写
[0035] 请如图1-9所示,本实用新型实施例提供一种虚拟焊接教学设备,包括:模拟焊接工具01;追踪器02,追踪器02上设置有传感器020,追踪器02用于采集模拟焊接工具01的位
置信息、角度信息及速度信息;适配插头03,适配插头03与追踪器02可拆卸连接;连接件07,模拟焊接工具01及适配插头03通过连接件07连接。
[0036] 本实用新型提供的虚拟焊接教学设备,通过追踪器02通过适配插头03及连接件07设置在模拟焊接工具01上,设置在追踪器02上的传感器020获取模拟焊接工具01的位置信
息、角度信息及速度信息,实现模拟焊接工具01在真实环境中位置的追踪,再将位置信息、
角度信息及速度信息同步到虚拟实训场景中的虚拟焊枪中,实现模拟焊接工具01在真实和
虚拟中虚拟焊枪的同步,同时通过增设适配插头03,有效地隐藏追踪器02上的控制电路板;
与现有技术相比,能够让学员在高度仿真的模拟环境下进行焊接技能的高效训练,可以让
学员感受到真实的场景及焊接过程,避免现有焊接实训中需要专门的实验场所,成本高、易
引发危险的问题,不需要专门的实验场所,节约成本,操作完全。
[0037] 在本实用新型实施例中,追踪器02可采用HTC VIVE VR设备追踪器02。
[0038] 本实用新型实施例中,追踪器02上设置有Pogo pin021及USB接口022,追踪器02通过Pogo pin021或USB接口022与主机相连,适配插头03上设置有与Pogo pin021相对应的连
接器孔030。Pogo pin021连接器和连接器孔030相匹配,追踪器02上的PIN(电子引脚)通过
连接器孔030引出,方便外面焊接控制数据线,USB接口022一方面用来充电、一方面用来与
主机通信,比如更新固件,通过按下Pogo pin021中的弹簧针与主机通信,Pogo pin021中的
弹簧针优选设置为6位,发送电信号,达到像手柄一样向主机发送按键触发事件的效果,触
发焊接事件,进行虚拟焊接。
[0039] 在本实用新型实施例中,主机可以为一个独立的设备,如PC机、手机、IPAD等;基于虚拟现实教育的焊接实训系统的主机也可以与VR眼镜设备集成为一个整体。
[0040] 在本实用新型实施例中,追踪器02及适配插头03上均设置有固定槽04,固定槽04通过固定销05连接,通过固定槽04及固定销05的连接方式将追踪器02与适配插头03连接,
避免追踪器02与适配插头03连接不稳定而偏移或脱落,影响追踪器02采集模拟焊接工具01
的位置信息、角度信息及速度信息。
[0041] 在本实用新型实施例中,追踪器02及适配插头03上均设置有螺纹孔06,追踪器02与适配插头03螺纹连接;通过在追踪器02及适配插头03上增设螺纹孔06,通过在螺纹孔06
中安装螺钉、螺栓等连接部件,连接追踪器02与适配插头03。同时,螺纹孔06可用于安装标
准三脚架,进一步避免追踪器02与适配插头03连接不稳定而偏移或脱落,影响追踪器02采
集模拟焊接工具01的位置信息、角度信息及速度信息。
[0042] 在本实用新型实施例中,追踪器02与适配插头03的连接面上设置有摩擦垫023。
[0043] 在本实用新型实施例中,追踪器02远离适配插头03的一端还设置有把手024。通过增设把手024,方便追踪器02的使用、安装及拆卸。
[0044] 在本实用新型实施例中,追踪器02远离适配插头03的一端设置有控制开关025,控制开关025用于控制追踪器02的开闭;通过将控制开关025设置在远离适配插头03的一端,
当用户手持模拟焊接工具01虚拟焊接时,控制开关025此时朝向用户,便于操作,控制追踪
器02开启,开始采集模拟焊接工具01的位置信息、角度信息及速度信息。
[0045] 在本实用新型实施例中,连接件07包括上连接体070、下连接体071及连接孔072,上连接体070一端固定于适配插头03上,另一端与下连接体071合围连接得连接孔072,上连
接体070和下连接体071通过连接孔072固定在模拟焊接工具01上。通过将模拟焊接工具01
放入连接孔072中,固定上连接体070与下连接体071,将连接件07固定在模拟焊接工具01
上,进而使得追踪器02固定于模拟焊接工具01上,优选地,上连接体070与下连接体071铰
接。
[0046] 本实用新型实施例中,模拟焊接工具01具体为焊枪,采用焊枪,可以使得操作人员在进行虚拟焊接时的操作手感及操作体验更接近真实的焊接,当然,除了使用焊枪标定,还
可以使用其它的物体替代,诸如短棍等一系列容易操持的物体。
[0047] 一种虚拟焊接教学系统,包括主机服务器、定位模块、成像模块、视景模块及上述任意一项实施例的虚拟焊接教学设备;主机服务器用于构建虚拟焊接实训场景,定位模块
用于将追踪器02采集的模拟焊接工具01的位置信息、角度信息及速度信息,与虚拟实训场
景中的虚拟焊枪同步;成像模块用于根据采集的位置信息、角度信息和速度信息生成虚拟
焊枪的运动轨迹及虚拟焊接画面;视景模块用于将虚拟焊枪的运动轨迹及虚拟焊接画面成
像反馈给用户。
[0048] 在本方案中,主机服务器优选为VR智能焊机,VR智能焊机安装有虚拟焊接软件,该虚拟焊接软件将采集到的三维焊接实训场景模型通过三维引擎渲染出虚拟焊接实训场景,
VR智能焊机还可以模拟焊接气体,制造逼真的焊接环境,同时,定位模块将踪器采集的模拟
焊接工具01的位置信息、角度信息及速度信息,与虚拟实训场景中的虚拟焊枪同步,定位模
块与成像模块连接,成像模块用于根据采集的位置信息、角度信息和速度信息生成虚拟焊
枪的运动轨迹及虚拟焊接画面,视景模块优选为VR眼镜,视景模块将虚拟焊枪的运动轨迹
及虚拟焊接画面成像反馈给用户,实现虚拟焊接教学,与现有技术相比,能够让学员在高度
仿真的模拟环境下进行焊接技能的高效训练,可以让学员感受到真实的场景及焊接过程,
避免现有焊接实训中需要专门的实验场所,成本高、易引发危险的问题,不需要专门的实验
场所,节约成本,操作完全。
[0049] 为让学员在虚拟焊接场景下焊接时,实时的掌握其焊接是否达标,本实用新型实施例中,还包括焊点检测模块,焊点检测模块用于实时检测焊接好的点。通过增设焊点检测
模块,实时检测焊接好的点,让学员及时了解其焊接操作是否达标,教学效果更好。
[0050] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定
义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因
此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理
和新颖特点相一致的最宽的范围。
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