KR101047077B1 - Network based welding simulation device and method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 네트워크와 통신 가능하며 동작인식 센서 및 근접도 센서를 이용하여 터치스크린 상에서 용접 시뮬레이션을 수행할 수 있는 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a network-based welding simulation apparatus and method, and more particularly, to a network-based welding simulation apparatus and method capable of communicating with a network and performing welding simulation on a touch screen using a motion recognition sensor and a proximity sensor. It is about.

이를 위하여, 본 발명은 용접 시뮬레이션 장치로서, 용접토치의 움직임을 감지하는 제1 센서 및 가상 용접물체와의 근접도를 감지하는 제2 센서를 구비한 용접 동작 감지 수단과, 가상 용접물체의 이미지를 표시하고 상기 용접 동작 감지 수단의 접촉을 감지하는 터치스크린을 구비한 디스플레이 수단과, 상기 용접토치의 움직임 및 가상 용접물체와의 근접도를 상기 용접 동작 감지 수단으로부터 입력 받아 가상 용접물체의 변형된 이미지를 상기 디스플레이 수단에 출력하는 제어 수단을 포함한다. To this end, the present invention is a welding simulation device, a welding motion detection means having a first sensor for detecting the movement of the welding torch and a second sensor for detecting the proximity to the virtual welding object, and the image of the virtual welding object Display means having a touch screen for displaying and detecting the contact of the welding motion detection means, and the deformed image of the virtual welding object by receiving the movement of the welding torch and the proximity of the virtual welding object from the welding motion detection means Control means for outputting to the display means.

이와 같이, 본 발명은 용접 학습자가 안전한 환경에서 실제 용접과 동일하게 용접 실습을 할 수 있으며, 교육 담당자는 편리하게 다수의 학습자를 통제하고 교육 평가를 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention allows welding learners to practice welding in a safe environment in the same manner as in actual welding, and an educator can conveniently control and evaluate a plurality of learners.

용접, 시뮬레이션, 터치스크린, 동작인식, 근접도 Welding, Simulation, Touch Screen, Motion Detection, Proximity

Description

네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치 및 방법 {WELDING SIMULATION APPARATUS AND METHOD BASED ON NETWORK}Network-based welding simulation apparatus and method {WELDING SIMULATION APPARATUS AND METHOD BASED ON NETWORK}

본 발명은 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 네트워크와 통신 가능하며 동작인식 센서 및 근접도 센서를 이용하여 터치스크린 상에서 용접 시뮬레이션을 수행할 수 있는 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a network-based welding simulation apparatus and method, and more particularly, to a network-based welding simulation apparatus and method capable of communicating with a network and performing welding simulation on a touch screen using a motion recognition sensor and a proximity sensor. It is about.

용접이란 금속과 금속을 가열 용해하여 접합시켜서 일체로 만드는 작업이다. 용접은 숙련된 기술을 요구하기 때문에, 일정한 학습 기간이 필요하다. 실제 용접장치를 이용하여 학습을 할 수도 있으나, 용접 장치는 부피가 크고 무게가 많이 나가므로 관리가 어렵고, 불꽃에 의한 각막손상, 흄-가스에 의한 기도 손상 등 사고 여지가 많아 처음 용접을 하는 초심자들에게는 위험할 수 있다. 또한 실제 용접장치로는 다수의 학습자가 같이 교육을 받기 곤란하고, 교육 담당자도 다수의 학습자를 통제하고 교육 평가를 하는데 많은 어려움이 있다.Welding is the process of heating and melting metals and joining them to make them integral. Since welding requires skilled skills, a certain learning period is required. Although it is possible to study by using a welding device, the welding device is difficult to manage because of its bulky and heavy weight, and it is a beginner who does welding for the first time due to the possibility of accidents such as corneal damage caused by sparks and airway damage caused by fume-gas. It can be dangerous for them. In addition, it is difficult for a plurality of learners to be educated together with the actual welding device, and a person in charge of education has a lot of difficulties in controlling and evaluating the education of many learners.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 학습자가 실제 용접장치를 사용하지 않고서도 실제와 동일하게 가상의 용접을 수행할 수 있으며 교육 담당자는 편리하게 학습자를 통제하고 교육 평가를 수행할 수 있는 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, the learner can perform the virtual welding as the actual without using the actual welding device and the educator can conveniently control the learner and perform the evaluation of the training It is an object of the present invention to provide a network-based welding simulation apparatus and method.

본 발명의 일 측면에 의하면 용접 시뮬레이션 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 용접 시뮬레이션 장치는, 용접토치의 움직임을 감지하는 제1 센서 및 가상 용접물체와의 근접도를 감지하는 제2 센서를 구비한 용접 동작 감지 수단과, 가상 용접물체의 이미지를 표시하고 상기 용접 동작 감지 수단의 접촉을 감지하는 터치스크린을 구비한 디스플레이 수단과, 상기 용접토치의 움직임 및 가상 용접물체와의 근접도를 상기 용접 동작 감지 수단으로부터 입력 받아 가상 용접물체의 변형된 이미지를 상기 디스플레이 수단에 출력하는 제어 수단을 포함한다.According to one aspect of the present invention, a welding simulation apparatus is provided. Welding simulation apparatus according to an embodiment of the present invention, the welding motion detection means having a first sensor for detecting the movement of the welding torch and the second sensor for detecting the proximity to the virtual welding object, and the image of the virtual welding object A display unit having a touch screen for displaying a contact and detecting a contact of the welding motion detecting means, and receiving the movement of the welding torch and the proximity of the virtual welding object from the welding motion detecting means. Control means for outputting an image to the display means.

본 발명의 다른 측면에 의하면 용접 시뮬레이션 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 용접 시뮬레이션 방법은, 가상 용접물체의 이미지를 터치스크린에 표시하는 단계와, 용접토치의 움직임 및 가상 용접물체와의 근접도를 감지하는 단계와, 상기 용접토치의 움직임 및 가상 용접물체와의 근접도에 따라 상기 가상 용접물체의 이미지를 변형하여 터치스크린에 표시하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, a welding simulation method is provided. Welding simulation method according to an embodiment of the present invention, the step of displaying an image of the virtual welding object on the touch screen, detecting the movement of the welding torch and proximity to the virtual welding object, the movement of the welding torch and And modifying an image of the virtual welding object according to the proximity to the virtual welding object and displaying the same on the touch screen.

이와 같이, 본 발명은 용접 학습자가 실제 용접장치를 사용해야 하는 불편함 없이 안전한 환경에서 실제 용접과 동일하게 용접 실습을 할 수 있는 효과가 있다. As such, the present invention has the effect that the welding learner can practice welding the same as the actual welding in a safe environment without the inconvenience of using the actual welding device.

또한, 본 발명은 용접 시뮬레이션 장치가 네트워크를 통해 연결되어 있어서 다수의 학습자가 함께 학습을 받을 수 있고, 교육 담당자는 학습자 통제 및 교육 평가 등을 편리하게 수행할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that the welding simulation apparatus is connected through a network so that a plurality of learners can learn together, and the educator can conveniently perform learner control and education evaluation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 시스템을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 시스템(이하, 용접 시뮬레이션 시스템으로 약칭한다)은 용접 시뮬레이션 장치(100)와 통제 컴퓨터(200)로 구성된다. 용접 시뮬레이션 장치(100)와 통제 컴퓨터(200)는 TCP/IP 유선 네트워크 또는 IEEE 801.11b/g 무선 네트워크 등으로 연결될 수 있다. 1 shows a network-based welding simulation system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a network-based welding simulation system (hereinafter, abbreviated as welding simulation system) includes a welding simulation apparatus 100 and a control computer 200. The welding simulation apparatus 100 and the control computer 200 may be connected to a TCP / IP wired network or an IEEE 801.11b / g wireless network.

도 1에 도시된 용접 시뮬레이션 시스템에서는 하나의 용접 시뮬레이션 장치(100)가 통제 컴퓨터(200)에 연결되어 있으나, 일반적으로 다수의 용접 시뮬레이션 장치들이 통제 컴퓨터(200)에 연결되어 용접 시뮬레이션 시스템을 구성한다. 용접 시뮬레이션 장치들은 동일한 실습 장소에 설치되거나 또한 여러 다른 장소에 분산되어 설치될 수도 있다. In the welding simulation system shown in FIG. 1, one welding simulation apparatus 100 is connected to the control computer 200, but in general, a plurality of welding simulation apparatuses are connected to the control computer 200 to constitute a welding simulation system. . Welding simulation apparatuses may be installed in the same training room or may be distributed in different places.

용접 시뮬레이션 장치(100)는 가상의 용접 실습을 수행할 수 있는 장치로서, 용접기(20)와 본체(70)로 구성된다. 학습자는 본체(70)의 터치스크린(10)에 표시된 가상 용접물체 이미지에 용접기(20)를 대고 가상의 용접을 수행한다. 용접기(20)의 위치 및 터치스크린(10)에의 근접 정도에 따라 다양한 형태의 용접 시뮬레이션 결 과가 터치스크린(10)에 표시된다. 용접 시뮬레이션 결과는 네트워크를 통해 통제 컴퓨터(200)에 전송될 수 있다.The welding simulation apparatus 100 is an apparatus capable of performing a virtual welding training, and is composed of a welder 20 and a main body 70. The learner performs the virtual welding by placing the welder 20 on the virtual welding object image displayed on the touch screen 10 of the main body 70. According to the position of the welder 20 and the proximity to the touch screen 10, various types of welding simulation results are displayed on the touch screen 10. The weld simulation results can be transmitted to the control computer 200 via the network.

통제 컴퓨터(200)는 유무선 네트워크를 통해 용접 시뮬레이션 장치(100)를 원격 제어한다. 통제 컴퓨터(200)는 용접 시뮬레이션 장치(100)로 용접 실습과정별 세부 내용을 전송하고, 용접 실습 중 학습자를 일괄 또는 개별 통제하고, 용접 시뮬레이션 결과를 전송받아 평가하는 등의 기능을 수행한다. 또한, 통제 컴퓨터(200)는 용접 시뮬레이션용 콘텐츠를 관리하고, 용접 실습 중 용접 시뮬레이션 장치(100)의 터치스크린(10)에 표시되는 가상 용접물체의 이미지 변형을 원격 제어할 수 있다.The control computer 200 remotely controls the welding simulation apparatus 100 via a wired or wireless network. The control computer 200 transmits details of each welding training process to the welding simulation apparatus 100, collectively or individually controls learners during welding training, and receives and evaluates welding simulation results. In addition, the control computer 200 may manage the welding simulation content, and remotely control the image deformation of the virtual welded object displayed on the touch screen 10 of the welding simulation apparatus 100 during the welding training.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 용접 시뮬레이션 장치(100)의 구성도를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 용접 시뮬레이션 장치(100)는 가상 용접물체 이미지를 표시하고 용접기(20)의 접촉을 감지하는 터치스크린(10)과, 3축 모션 센서(25) 및 근접도 센서(26)를 내장하여 가상의 용접을 수행하는 용접기(20)와, 용접 시뮬레이션 데이터 및 프로그램을 저장하는 메모리(30)와, 통제 컴퓨터(200)와 통신하기 위한 통신모듈(40)과, 용접 시뮬레이션 중 실제 용접에서 발생하는 소리를 출력하는 음향 출력부(50)와, 용접 시뮬레이션 장치(100)의 각 블록을 제어하는 제어부(60)를 포함한다. 2 is a block diagram of a welding simulation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the welding simulation apparatus 100 displays a virtual welded object image and a touch screen 10 for detecting a contact of the welder 20, a three-axis motion sensor 25, and a proximity sensor ( 26, a welding machine 20 for performing virtual welding, a memory 30 for storing welding simulation data and a program, a communication module 40 for communicating with the control computer 200, and a welding simulation A sound output unit 50 for outputting the sound generated by the actual welding, and a control unit 60 for controlling each block of the welding simulation apparatus 100.

도 3은 용접기(20)의 외관도로서, 용접기(20)는 학습자가 용접을 하기 위해 손으로 쥐는 부분인 용접 손잡이(21), 실제 용접에서 불꽃이 나오는 부분인 용접토치(welding torch)(22) 및 용접 시뮬레이션 장치의 본체(70)와 연결되는 와이 어(23)로 구성된다. 3 is an external view of the welder 20, the welder 20 is a welding handle 21, which is a part of a hand grasped by a learner for welding, and a welding torch 22, in which a spark comes out from actual welding. ) And a wire 23 connected to the main body 70 of the welding simulation apparatus.

용접 손잡이(21) 부분에는 동작 인식 센서로서 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 기반 3축 모션 센서(3-Axis Inertia Motion Sensor)(25)가 내장되어 있고, 용접토치(22) 부분에는 근접도 센서로서 변위측정을 위한 차동형 초음파 근접도 센서(LVDT; Linear Variable Differential Transducer)(26)가 내장되어 있다.The welding handle 21 has a micro-electromechanical system (MEMS) -based 3-axis inertia motion sensor 25 as a motion recognition sensor, and the welding torch 22 has a close proximity. As a sensor, a differential ultrasonic proximity sensor (LVDT) 26 for displacement measurement is incorporated.

3축 모션 센서는 용접토치(22)의 동적 움직임을 감지하는 동작인식 센서이다. 일반적으로 3축 모션 센서는 INS(Inertia Navigation System: 관성항법시스템)를 이용한 것으로, 이동체의 x축, y축, z 축 세 방향의 가속도를 측정하는 센서이다. 이 측정된 가속도를 적분하여 속도를 구하고 속도를 적분하여 최종적으로 이동체의 위치를 구할 수 있고 동시에 이동체가 갖는 원형, 선형 움직임, 직각을 기준으로 한 경사도를 획득할 수 있다.The three-axis motion sensor is a motion recognition sensor for detecting the dynamic movement of the welding torch 22. In general, the 3-axis motion sensor uses an Inertia Navigation System (INS), which measures acceleration in three directions of the x, y, and z axes of the moving object. The velocity can be integrated by integrating the measured accelerations, and the position of the moving object can be finally obtained by integrating the velocity, and at the same time, the inclination based on the circular, linear movement, and the right angle of the moving object can be obtained.

변위측정 차동형 초음파 센서는 용접토치(22)의 끝 부분과 터치스크린(10) 표면과의 접근거리를 검출할 수 있는 근접도 센서이다. 변위측정 차동형 초음파 센서는 초음파의 송수신간 시간차이에 해당하는 거리를 검출하여 근접도를 계산할 수 있다.Displacement measurement differential ultrasonic sensor is a proximity sensor that can detect the approach distance between the end of the welding torch 22 and the surface of the touch screen (10). Displacement measurement differential ultrasonic sensor can calculate the proximity by detecting the distance corresponding to the time difference between the transmission and reception of the ultrasound.

용접토치(22)는 용접기(20)에 탈부착 가능하도록 되어 있어서, 용접 방식에 따라 용접토치(22)를 교체할 수 있다. 따라서 용접 방식(가스, 아크, 플라즈마, 전기 용접 등)에 따라 실물의 용접토치와 유사한 무게, 질감, 형상을 갖도록 용접토치(22)를 제작할 수 있다. 용접토치(22)와 용접 손잡이(21)가 연결되는 부분에 커 넥터가 설치되어, 용접토치(22)에 내장된 근접도 센서에 전원을 공급하고 감지된 센서신호가 전송될 수 있도록 되어 있다.The welding torch 22 is detachable to the welding machine 20, so that the welding torch 22 can be replaced according to the welding method. Therefore, the welding torch 22 may be manufactured to have a weight, texture, and shape similar to that of a real welding torch according to a welding method (gas, arc, plasma, electric welding, etc.). A connector is installed at a portion where the welding torch 22 and the welding handle 21 are connected to supply a power to the proximity sensor embedded in the welding torch 22 and transmit the detected sensor signal.

가상 용접을 수행할 때, 작업영역에 해당하는 터치스크린(10) 내에서 용접토치(22)의 절대위치를 파악하여 그 절대위치를 기준으로 용접토치(22)의 움직임을 감지해야 한다. 실제 용접 시에는 용접토치가 용접재와 접촉해서는 안 되기 때문에, 가상의 용접에서도 용접토치(22)가 터치스크린(10)의 표면에 접촉되어서는 안 된다. 따라서, 터치스크린(10)에 접촉하지 않으면서 용접토치(22)의 절대위치를 파악하기 위해서, 본 발명의 실시예에서는 적외선 방식의 터치스크린을 추가로 사용한다. When performing the virtual welding, the absolute position of the welding torch 22 in the touch screen 10 corresponding to the work area should be grasped to detect the movement of the welding torch 22 based on the absolute position. Since the welding torch should not contact the welding material during the actual welding, the welding torch 22 should not touch the surface of the touch screen 10 even in the virtual welding. Therefore, in order to determine the absolute position of the welding torch 22 without contacting the touch screen 10, an embodiment of the present invention further uses an infrared touch screen.

도 4는 적외선 방식의 터치스크린을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 적외선 방식의 터치스크린(10)에는, 빛을 출력하는 발광부(12)와 빛을 입력받는 수광부(13)가 설치되어, 발광부(12)가 터치스크린 표면에서 일정 거리(A) 떨어진 기준면 상에 광을 출력하면 수광부(13)가 광을 받아 기준면에 X/Y 그리드(11)가 형성된다. 발광부(12)와 수광부(13)의 한 쌍이 터치스크린(10)의 X축 및 Y축에 각각 배치되므로 X/Y 그리드가 형성될 수 있다. 4 shows an infrared touch screen. As shown in FIG. 4, the infrared touch screen 10 includes a light emitting unit 12 for outputting light and a light receiving unit 13 for receiving light, such that the light emitting unit 12 is disposed on the touch screen surface. When the light is output on the reference plane away from the predetermined distance A, the light receiving unit 13 receives the light to form the X / Y grid 11 on the reference plane. Since a pair of the light emitter 12 and the light receiver 13 are disposed on the X and Y axes of the touch screen 10, an X / Y grid may be formed.

용접기(20)의 용접토치(22)가 터치스크린(10)의 표면에 접근하면서 X/Y 그리드 아래의 공간으로 들어가게 되면, 즉 터치스크린(10) 표면과의 이격거리(B)가 X/Y 그리드(11)의 높이(A)보다 작을 때, 터치스크린(10)에서 이를 감지하게 되고, 이 때 용접토치(22)의 절대위치를 계산할 수 있다. When the welding torch 22 of the welder 20 enters the space under the X / Y grid while approaching the surface of the touch screen 10, that is, the separation distance B from the surface of the touch screen 10 is X / Y. When the height of the grid 11 is smaller than the height (A), the touch screen 10 detects this, and at this time the absolute position of the welding torch 22 can be calculated.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 용접 시뮬레이션 방법의 순서도를 나타낸다. 학습자는 우선 실습하고자 하는 용접 방식에 따라 해당하는 용접토치(22)를 선 택하여 용접기(20)에 부착한다(S10). 용접 시뮬레이션 장치(100)가 동작하면서 터치스크린(10)에 가상 용접물체의 초기 이미지를 표시한다(S20). 가상 용접물체의 이미지는 메모리(30)에 저장되어 있으며, 메모리(30)는 용접 방식에 따라 다양한 형태의 이미지를 저장할 수 있다.5 shows a flowchart of a welding simulation method according to an embodiment of the present invention. The learner first selects the corresponding welding torch 22 according to the welding method to be practiced and attaches it to the welder 20 (S10). While the welding simulation apparatus 100 operates, an initial image of the virtual welding object is displayed on the touch screen 10 (S20). An image of the virtual welding object is stored in the memory 30, and the memory 30 may store various types of images according to a welding method.

학습자가 용접기(20)를 이용하여 터치스크린(10) 상에서 가상의 용접을 수행하면, 용접기(20)의 3축 모션 센서(25)는 용접토치(22)의 움직임을 감지하고 근접도 센서(26)는 용접토치(22)와 터치스크린(10) 표면과의 근접도를 감지한다(S30). 구체적으로, 3축 모션 센서(25)는 용접토치(22)의 움직임을 감지하여 가속도를 측정하고 이를 제어부(60)에 전달한다. 그리고 근접도 센서(26)는 용접토치(22)가 터치스크린(10)의 표면에 근접하면서 초음파를 이용하여 시간차이를 측정하고 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(60)에 전달한다. 제어부(60)는 상기 가속도로부터 용접토치(22)의 움직임을 계산하고, 상기 전기적 신호로부터 용접토치(22)와 터치스크린(10) 표면과의 근접도를 계산한다. 제어부(60)는 상기 계산된 위치와 근접도에 따라 가상 용접물체의 변형된 이미지를 터치스크린(10)에 표시한다(S40). When the learner performs virtual welding on the touch screen 10 using the welder 20, the 3-axis motion sensor 25 of the welder 20 detects the movement of the welding torch 22 and the proximity sensor 26. ) Detects the proximity between the welding torch 22 and the surface of the touch screen 10 (S30). Specifically, the three-axis motion sensor 25 detects the movement of the welding torch 22 to measure the acceleration and transmits it to the controller 60. In addition, the proximity sensor 26 measures the time difference using ultrasonic waves while the welding torch 22 approaches the surface of the touch screen 10, converts the time difference into an electrical signal, and transmits the result to the controller 60. The controller 60 calculates the movement of the welding torch 22 from the acceleration, and calculates the proximity of the welding torch 22 and the surface of the touch screen 10 from the electrical signal. The controller 60 displays the deformed image of the virtual welding object on the touch screen 10 according to the calculated position and proximity (S40).

메모리(30)에는 가상 용접물체의 변형된 이미지가 절편화된 실사영상(Segmented Graphic Definition)으로 저장되어 있다. 따라서 제어부(60)는 상기 계산된 위치와 근접도에 따라 메모리(30)로부터 절편화된 실사영상을 조합하여 가상 용접물체의 변형된 이미지가 터치스크린(10)에 표시되도록 한다. 또한, 메모리(30)에는 실제 용접에서 발생하는 음향정보가 저장되어 있어서, 제어부(60)는 용접 시뮬레이션 중 메모리(30)에 저장된 음향정보를 음향 출력부(50)로 보내어 학습 자가 실제 용접 시 나는 소리를 들으면서 현실감 있게 용접을 할 수 있도록 한다. 상기와 같이, 용접 시뮬레이션용 그래픽과 음향정보는 용접 시뮬레이션 장치(100)의 메모리(30)에 저장되어 가상 용접물체의 이미지 표현에 사용되나, 통제 컴퓨터(200)에 저장되어 통제 컴퓨터(200)로부터 직접 가상 용접물체의 이미지가 표현될 수도 있다. The memory 30 stores the deformed image of the virtual welding object as a segmented graphic definition. Therefore, the control unit 60 combines the live image segmented from the memory 30 according to the calculated position and proximity to display the deformed image of the virtual welding object on the touch screen 10. In addition, the memory 30 stores the sound information generated by the actual welding, and the controller 60 sends the sound information stored in the memory 30 to the sound output unit 50 during the welding simulation. Make sure you are welding while listening to the sound. As described above, the welding simulation graphics and sound information are stored in the memory 30 of the welding simulation apparatus 100 to be used for the image representation of the virtual welded object, but are stored in the control computer 200 and stored from the control computer 200. An image of the virtual welding object may be directly represented.

다음, 학습자의 용접 동작이 종료되었는지를 확인하여(S50), 용접 동작이 아직 종료되지 않은 경우에는 단계(S30)로 돌아가 계속해서 용접 시뮬레이션이 수행되고, 용접 동작이 종료된 경우에는 용접 시뮬레이션 장치(100)에 용접 시뮬레이션 결과를 저장하고, 또한 이를 통신모듈(40)를 이용하여 네트워크를 통해 통제 컴퓨터(200)에 전송할 수 있다. 통제 컴퓨터(200)는 용접 시뮬레이션 결과를 받아 이를 평가하고 평가 내용을 학습자의 용접 시뮬레이션 장치(100)에 통지할 수 있다. Next, it is determined whether the learner's welding operation is finished (S50). If the welding operation is not finished yet, the process returns to step S30 to continuously perform a welding simulation, and when the welding operation is completed, the welding simulation apparatus ( The welding simulation result may be stored in 100 and also transmitted to the control computer 200 through the network using the communication module 40. The control computer 200 may receive the welding simulation result, evaluate it, and notify the learner's welding simulation apparatus 100 of the evaluation contents.

도 6은 상기 감지단계(S30)를 구체적으로 설명한 순서도이다. 6 is a flowchart specifically illustrating the sensing step S30.

용접토치(22)의 움직임 및 근접도를 감지하기 위해서 우선 절대위치가 파악되어야 하므로, 용접기(20)가 작업 영역인 터치스크린(10) 상에 근접할 때, 용접토치(22)의 끝 부분이 터치스크린(10) 상의 일정 거리 떨어져 형성된 그리드 아래 공간에 들어왔는지를 판단한다(S100). 용접토치(22)의 끝 부분이 아직 그리드 아래 공간에 들어오지 않은 것으로 판단되면, 용접 시뮬레이션 대기 상태를 유지하고 (S110), 용접토치(22)의 끝 부분이 그리드 아래 공간에 들어온 것으로 판단되면, 터치스크린(10) 내에서의 용접토치(22)의 절대위치를 계산한다(S120). In order to detect the movement and proximity of the welding torch 22, the absolute position must first be identified. Therefore, when the welding machine 20 approaches the touch screen 10 which is a work area, the end of the welding torch 22 In operation S100, it is determined whether the space under the grid formed at a predetermined distance on the touch screen 10 is entered. If it is determined that the end of the welding torch 22 has not yet entered the space below the grid, the welding simulation is maintained in a waiting state (S110), and if it is determined that the end of the welding torch 22 has entered the space below the grid, touch The absolute position of the welding torch 22 in the screen 10 is calculated (S120).

용접토치(22)의 절대위치가 계산되면, 그 계산된 절대위치를 기준으로 용접 토치(22)의 움직임 및 터치스크린(10)과의 근접도를 감지한다(S130). 감지된 용접토치(22)의 움직임 및 터치스크린(10)과의 근접도에 따라 가상 용접물체의 변형된 이미지가 표시되면서 용접 시뮬레이션이 수행되는 동시에, 용접토치(22)가 터치스크린(10) 표면에 접촉되는지를 판단한다(S140). When the absolute position of the welding torch 22 is calculated, the movement of the welding torch 22 and the proximity of the touch screen 10 are sensed based on the calculated absolute position (S130). The welding simulation is performed while the deformed image of the virtual welding object is displayed according to the detected movement of the welding torch 22 and its proximity to the touch screen 10, and at the same time, the welding torch 22 surface of the touch screen 10. It is determined whether the contact with (S140).

용접토치(22)가 터치스크린(10)에 접촉되지 않으면 계속해서 용접 시뮬레이션이 수행되지만, 용접토치(22)가 터치스크린(10)에 접촉된 것으로 판단되면 터치스크린(10) 상에 경고 메시지를 표시하거나 음향출력부(50)를 통해 경고음을 출력하여 학습자에게 주의를 줄 수 있고(S150), 다른 실시예로서 용접 시뮬레이션을 중단시킬 수도 있다(S160). 또한 경고 메시지 출력이나 용접 시뮬레이션 중단 이후 이를 통제 컴퓨터(200)에 통지하여 교육 담당자가 교육 평가에 활용할 수도 있다.If the welding torch 22 is not in contact with the touch screen 10, the welding simulation is continuously performed, but if it is determined that the welding torch 22 is in contact with the touch screen 10, a warning message is displayed on the touch screen 10. A warning sound may be displayed or output through the sound output unit 50 to give attention to the learner (S150). In another embodiment, the welding simulation may be stopped (S160). In addition, after the warning message output or welding simulation stop, it can be notified to the control computer 200 to be used by the training personnel for training evaluation.

본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량하거나 변경하는 것이 가능하다. 따라서 도면을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한될 수 있다. Those skilled in the art can improve or change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, the embodiments of the present invention described with reference to the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention, and the protection scope of the present invention may be limited only by the matters described in the claims.

도 1은 본 발명에 의한 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치를 도시한 도면.1 is a diagram showing a network-based welding simulation apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치의 구성도.2 is a block diagram of a network-based welding simulation apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치에서 사용되는 용접토치를 도시한 도면.3 is a view showing a welding torch used in the network-based welding simulation apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 장치에서 사용되는 적외선 방식의 터치스크린을 도시한 도면.4 is a view showing an infrared touch screen used in the network-based welding simulation apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 방법의 순서도.5 is a flowchart of a network-based welding simulation method according to the present invention.

도 6은 본 발명에 의한 네트워크 기반 용접 시뮬레이션 방법에서 용접토치의 위치 및 근접도 감지과정을 나타낸 순서도.Figure 6 is a flow chart showing the position and proximity detection process of the welding torch in the network-based welding simulation method according to the present invention.

Claims (16)

용접 시뮬레이션 장치로서,As a welding simulation device, 용접토치의 움직임을 감지하는 제1 센서 및 가상 용접물체와의 근접도를 감지하는 제2 센서를 구비한 용접 동작 감지 수단과,Welding motion detection means having a first sensor for detecting a movement of the welding torch and a second sensor for detecting proximity to the virtual welding object; 가상 용접물체의 이미지를 표시하고 상기 용접토치의 접촉을 감지하는 터치스크린을 구비한 디스플레이 수단과,Display means for displaying an image of a virtual welding object and having a touch screen for detecting a contact of the welding torch; 상기 용접토치의 움직임 및 가상 용접물체와의 근접도를 상기 용접 동작 감지 수단으로부터 입력 받아 가상 용접물체의 변형된 이미지를 상기 디스플레이 수단에 출력하는 제어 수단과,Control means for receiving the movement of the welding torch and the proximity of the virtual welding object from the welding motion detecting means and outputting the deformed image of the virtual welding object to the display means; 상기 터치스크린 표면에서 일정 거리 떨어진 기준면 상에 빛을 출력하는 발광부와 상기 발광부에서 출력된 빛을 입력받는 수광부를 포함하며,It includes a light emitting unit for outputting light on a reference plane away from the surface of the touch screen and a light receiving unit for receiving the light output from the light emitting unit, 상기 제어 수단은, 상기 발광부와 수광부에 의해서 상기 기준면 상에 형성된 그리드의 아래 공간으로 상기 용접토치의 끝 부분이 들어오면, 상기 용접토치의 터치스크린 상에서의 절대 위치를 계산하는 용접 시뮬레이션 장치.And the control means calculates an absolute position of the welding torch on the touch screen when an end portion of the welding torch enters a space below a grid formed on the reference plane by the light emitting part and the light receiving part. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 네트워크를 통해 통제 컴퓨터로부터 용접 시뮬레이션 정보를 수신하는 통신 수단을 더 포함하는 용접 시뮬레이션 장치.And a communication means for receiving welding simulation information from a control computer via a network. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 통신 수단은 용접 시뮬레이션 결과를 상기 네트워크를 통해 상기 통제 컴퓨터로 전송하는 용접 시뮬레이션 장치.And said communication means transmits a welding simulation result to said control computer via said network. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가상 용접물체의 변형된 이미지를 절편화된 실사 영상으로 미리 저장하고 있는 메모리 수단을 더 포함하는 용접 시뮬레이션 장치.And a memory means for storing the deformed image of the virtual welding object in advance as a segmented photorealistic image. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 제어수단은 상기 메모리 수단으로부터 상기 절편화된 실사영상을 조합하여 가상 용접물체의 변형된 이미지가 상기 디스플레이 수단에 출력되도록 제어하는 용접 시뮬레이션 장치.And the control means controls the deformed image of the virtual welding object to be output to the display means by combining the fragmented photoreal image from the memory means. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용접 동작 감지 수단은 상기 제1 센서를 내장하는 손잡이부 및 상기 제2 센서를 내장한 용접토치를 포함하고,The welding motion detecting means includes a handle part incorporating the first sensor and a welding torch incorporating the second sensor. 상기 용접토치는 상기 용접 동작 감지 수단에 탈부착 가능하여 용접 종류에 따라 교체되는 용접 시뮬레이션 장치.And the welding torch is detachable to the welding motion detecting means and replaced according to the welding type. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어 수단은, 상기 터치스크린에 상기 용접 동작 감지 수단이 접촉되면, 수행 중인 용접 시뮬레이션을 중단하거나 경고 메시지를 출력하는 용접 시뮬레이션 장치.And the control means stops the welding simulation being performed or outputs a warning message when the welding motion detection means contacts the touch screen. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 센서는 MEMS 기반 3축 모션 센서이고, 상기 제2 센서는 초음파 센서인 용접 시뮬레이션 장치.The first sensor is a MEMS-based three-axis motion sensor, the second sensor is an ultrasonic sensor. 용접 시뮬레이션 방법으로서,As a welding simulation method, 가상 용접물체의 이미지를 터치스크린에 표시하는 단계와,Displaying an image of the virtual welding object on a touch screen; 상기 터치스크린 표면에서 일정 거리 떨어진 기준면 상에 빛을 출력하는 발광부와 상기 발광부에서 출력된 빛을 입력받는 수광부에 의해서 상기 기준면 상에 그리드를 형성하는 단계와,Forming a grid on the reference plane by a light emitting unit for outputting light on a reference plane away from the surface of the touch screen and a light receiving unit for receiving the light output from the light emitting unit; 용접토치의 움직임 및 가상 용접물체와의 근접도를 감지하는 단계와,Detecting the movement of the welding torch and its proximity to the virtual welding object; 상기 용접토치의 움직임 및 가상 용접물체와의 근접도에 따라 상기 가상 용접물체의 이미지를 변형하여 터치스크린에 표시하는 단계를 포함하며,And modifying an image of the virtual welding object and displaying the same on the touch screen according to the movement of the welding torch and the proximity to the virtual welding object. 상기 감지 단계는, 상기 그리드의 아래 공간으로 상기 용접토치의 끝 부분이 들어오면, 상기 용접토치의 터치스크린 상에서의 절대 위치를 계산하고 계산된 절대 위치를 기준으로 용접토치의 움직임 및 가상 용접물체와의 근접도를 감지하는 용접 시뮬레이션 방법.In the sensing step, when the end of the welding torch enters the space below the grid, the absolute position on the touch screen of the welding torch is calculated, and the movement of the welding torch and the virtual welding object based on the calculated absolute position are calculated. Welding simulation method for detecting proximity. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 네트워크를 통해 통제 컴퓨터로부터 용접 시뮬레이션 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 용접 시뮬레이션 방법.Receiving welding simulation information from a control computer via a network. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 네트워크를 통해 통제 컴퓨터로 용접 시뮬레이션 결과를 전송하는 단계를 더 포함하는 용접 시뮬레이션 방법.And transmitting the weld simulation results over a network to a control computer. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 가상 용접물체의 변형된 이미지를 절편화된 실사 영상으로 미리 저장하는 단계를 더 포함하는 용접 시뮬레이션 방법.And storing the deformed image of the virtual welding object in advance as a segmented photorealistic image. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 가상 용접물체의 이미지를 변형하여 표시하는 단계는 상기 미리 저장되어 있는 절편화된 실사 영상을 조합하여 가상 용접물체의 변형된 이미지를 생성하는 용접 시뮬레이션 방법.The deforming and displaying the image of the virtual welding object may include generating the deformed image of the virtual welding object by combining the pre-stored fragmented real image. 삭제delete 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 터치스크린에 상기 용접토치가 접촉되면, 수행 중인 용접 시뮬레이션을 중단하거나 경고 메시지를 출력하는 단계를 더 포함하는 용접 시뮬레이션 방법.And stopping the welding simulation being performed or outputting a warning message when the welding torch is in contact with the touch screen.
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