CN112270860A - 基于柔性材料的虚拟焊接训练方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于柔性材料的虚拟焊接训练方法及系统，其包括如下步骤：在工件上确定待焊接区域；在工件的待焊接区域上覆盖设置有焊接信息的标记物；采用图像识别设备获取所述标记物上的焊接信息；根据焊接信息生成与待焊接区域全部/部分匹配的虚拟焊接位点；以及，在虚拟场景下，采用虚拟焊接设备在所述虚拟焊接位点处完成虚拟焊接。本发明可将柔性材料覆盖在任意形状的待焊接区域上，进一步结合虚拟现实/增强现实技术显示虚拟焊接坡口，以完成虚拟焊接，由此可满足各种不同类型焊接工件、焊接区域的焊接虚拟焊接教学需求。

Description

基于柔性材料的虚拟焊接训练方法及系统
技术领域
本发明涉及虚拟教学领域，尤其涉及一种基于柔性材料的虚拟焊接训练方法及系统。
背景技术
虚拟现实(VR)是多媒体技术的终极应用形式，它是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、人工智能及行为心理学等科学领域飞速发展的结晶，其主要依赖于三维实时图形显示、三维定位跟踪、触觉及嗅觉传感技术、人工智能技术、高速计算与并行计算技术以及人的行为学研究等多项关键技术的发展。
目前已有将虚拟现实技术广泛应用于焊接操作技能教学、训练，以实现模拟焊接的方案，但是该模拟焊接过程中的焊接对象仅限于T形接头、V形坡口对接接头、管板、管管对接等常规板件，对于其他复杂工件并不涉及，因此难以全面覆盖实际生产中面临的各种情况，难以真实评价学员的焊接水平。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于柔性材料的虚拟焊接训练方法及系统，其可将柔性材料覆盖在任意形状的待焊接区域上，进一步结合虚拟现实/增强现实技术显示虚拟焊接坡口，以完成虚拟焊接，由此可满足各种不同类型焊接工件、焊接区域的焊接虚拟焊接教学需求。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一方面，提供了一种基于柔性材料的虚拟焊接训练方法，其包括如下步骤：
S1、在工件上确定待焊接区域；所述工件包括实物，所述“确定”的过程包括：在工件表面通过标记材料进行标记，以形成二维图形，如在工件表面涂覆某种颜色的涂料、在工件表面贴覆带有标识的部件(如贴纸、薄膜等)，或，在工件表面通过机械加工，如切削等，形成焊接坡口等三维结构；
S2、在工件的待焊接区域上覆盖设置有焊接信息的标记物；其中，所述标记物为柔性件和/或挠性件，如包括纸张、编织物、各种高分子材料制成的膜等中的一种或几种，可通过弯曲、折叠、扭曲等动作变形成任意形状，所述“覆盖”包括粘附，所述焊接信息包括待焊接区域的参数信息，如形状、长度、宽度、深度、工件材质等中的一项或几项；优选的，本实施例中，所述焊接信息被包含于可识别图形中，所述可识别图形包括二维码、条形码等中的一种或几种；
S3、采用图像识别设备获取所述标记物上的焊接信息，如通过扫描设备扫描二维码、条形码等获取焊接信息；
S4、根据焊接信息生成与待焊接区域全部/部分匹配的虚拟焊接位点(如焊接坡口等)，且所述虚拟焊接位点、工件、标记物的图像均被显示时，其位置与所述工件上标记物所在位置对应；
以及S5、在虚拟场景下，采用虚拟焊接设备在所述虚拟焊接位点处完成虚拟焊接。
另一方面，还提供了一种实现上述虚拟焊接训练方法的虚拟焊接训练系统，其包括：
标记物，其设置有焊接信息，且可覆盖在工件的待焊接区域上；进一步的，所述标记物为柔性件和/或挠性件，如纸张、编织物、各种高分子材料制成的膜等，可通过弯曲、折叠、扭曲等动作变形成任意形状，所述“覆盖”包括粘附，所述焊接信息包括待焊接区域的参数信息，如形状、长度、宽度、深度、工件材质等中的一项或几项；优选的，本实施例中，所述焊接信息被包含于可识别图形中，所述可识别图形包括二维码、条形码等中的一种或几种；
图像识别设备，其用于获取所述标记物上的焊接信息；
虚拟成像设备，其连接所述图像识别设备，用于根据所述焊接信息生成虚拟焊接位点(如焊接坡口等)；
虚拟焊接设备，其用于在虚拟场景下，在所述虚拟焊接位点处完成虚拟焊接，以形成模拟焊缝，其中，所述虚拟焊接设备包括仿真焊枪、VR(虚拟现实)/AR(增强现实)设备等；
以及显示装置，其用于显示圆形工件和/或虚拟焊接位点(如焊接坡口等)和/或标记物的图像，且虚拟焊接位点的图像与标记物图像所在位置对应，以及全程显示模拟焊缝的形成过程。
本发明中可通过柔性材料制成含有焊接信息的标记物，该标记物可覆盖在任意形状的待焊接区域上，进一步结合虚拟现实/增强现实技术显示虚拟焊接坡口，以完成虚拟焊接，由此可满足各种不同类型焊接工件、焊接区域的焊接虚拟焊接教学需求，使其不再局限于T形接头、V形坡口对接接头、管板、管管对接等常规板件的虚拟焊接教学，使得操作人员能更加真实的接触实际焊接生产中的各种情况，便于提高学员的焊接水平。
附图说明
图1为本发明实施例1中虚拟焊接训练方法的实施步骤示意图；
图2为本发明实施例1中虚拟焊接训练系统的结构示意图；
图3为本发明实施例2中虚拟焊接训练系统的结构示意图。
具体实施方式
为便于理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，在规则圆形工件100上确定待焊接区域1，所述待焊接区域1为沿所述圆形工件100外壁周向开设的环槽；
在待焊接区域1上粘贴标记物2，所述标记物2为预先印刷有二维码/条形码3的胶纸等，可直接粘贴到待焊接区域1上，且所述二维码/条形码3中通过预先编辑，以包含有形状、长度、宽度、深度、工件材质等待焊接区域的参数信息；
采用图像识别设备4，如扫描仪等扫描二维码/条形码3，以获取所述标记物2上的焊接信息；
根据焊接信息生成与待焊接区域1全部/部分匹配的虚拟焊接坡口6，同时在显示装置5上显示圆形工件100和/或虚拟焊接位点6(如焊接坡口等)和/或标记物2的图像，且所述虚拟焊接位点6的位置与圆形工件100上标记物2图像所在位置对应，其中，所述显示装置5为具有显示器的智能移动终端，包括手机、平板电脑等手机等；
在虚拟场景下，采用虚拟焊接设备在所述虚拟焊接位点6处完成虚拟焊接；所述虚拟焊接设备为基于VR(虚拟现实)/AR(增强现实)技术的虚拟焊接训练设备，其包括仿真焊枪7，可通过仿真焊枪7在虚拟场景下在所述虚拟焊接位点6处完成虚拟焊接，形成模拟焊缝8，同时，可在显示装置5全程显示模拟焊缝8的形成过程。
此外，本实施例中还提供了一种能实现上述虚拟焊接训练方法的虚拟焊接训练系统，如图2所示，其包括：
标记物2，其设置有焊接信息，且可覆盖在工件的待焊接区域上；进一步的，所述标记物2为柔性件和/或挠性件，如纸张、编织物、各种高分子材料制成的膜等，可通过弯曲、折叠、扭曲等动作变形成任意形状，所述“覆盖”包括粘附，所述焊接信息包括待焊接区域的参数信息，如形状、长度、宽度、深度、工件材质等中的一项或几项；优选的，本实施例中，所述焊接信息被包含于可识别图形中，所述可识别图形包括二维码、条形码等中的一种或几种；
图像识别设备4，其用于获取所述标记物2上的焊接信息；
虚拟成像设备10，其连接所述图像识别设备4，用于根据所述焊接信息生成虚拟焊接位点6(如焊接坡口等)；
虚拟焊接设备11，其用于在虚拟场景下，在所述虚拟焊接位点6处完成虚拟焊接形成模拟焊缝8，其中，所述虚拟焊接设备包括仿真焊枪7、VR(虚拟现实)/AR(增强现实)设备等；
以及显示装置5，其用于显示圆形工件100和/或虚拟焊接位点6(如焊接坡口等)和/或标记物2的图像，且虚拟焊接位点6的图像与标记物2图像所在位置对应；以及全程显示模拟焊缝8的形成过程。
实施例2：
如图3所示，在不规则工件100上确定待焊接区域1，所述待焊接区域1为在所述工件100表面开设的规则/不规则的槽口，且槽口形状可以为环形、直线形，且构成不同的图案，如Y型等；
在待焊接区域1上粘贴标记物2，所述标记物2为预先印刷有二维码/条形码3的薄膜等，可直接粘贴到待焊接区域1上，且所述二维码/条形码3中通过预先编辑，以包含有形状、长度、宽度、深度、工件材质等待焊接区域的参数信息；
采用图像识别设备4，如扫描仪等扫描二维码/条形码3，以获取所述标记物2上的焊接信息；
根据焊接信息生成与待焊接区域1全部/部分匹配的虚拟焊接位点6，且同时在显示装置5上显示圆形工件100和/或虚拟焊接位点6(如焊接坡口等)和/或标记物2的图像，所述虚拟焊接坡口6的位置与圆形工件100上标记物2图像所在位置对应，其中，所述显示装置5为具有显示器的智能移动终端，包括手机、平板电脑等手机等；
在虚拟场景下，采用虚拟焊接设备在所述虚拟焊接位点6处完成虚拟焊接；所述虚拟焊接设备为基于VR(虚拟现实)/AR(增强现实)技术的虚拟焊接训练设备，其包括仿真焊枪7，可通过仿真焊枪7在虚拟场景下在所述虚拟焊接位点6处完成虚拟焊接，形成模拟焊缝8，同时，可在显示装置5全程显示模拟焊缝8的形成过程。
综上所述，本发明中可通过柔性材料制成含有焊接信息的标记物，该标记物可覆盖在任意形状的待焊接区域上，进一步结合虚拟现实/增强现实技术显示虚拟焊接坡口，以完成虚拟焊接，由此可满足各种不同类型焊接工件(包括规则工件和不规则工件)、焊接区域的焊接虚拟焊接教学需求，使其不再局限于T形接头、V形坡口对接接头、管板、管管对接等常规板件的虚拟焊接教学，使得操作人员能更加真实的接触实际焊接生产中的各种情况，便于提高学员的焊接水平。
上述实施例1-3的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本发明的保护范围。且对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.基于柔性材料的虚拟焊接训练方法，其特征在于，包括如下步骤：
在工件上确定待焊接区域；
在工件的待焊接区域上覆盖设置有焊接信息的标记物；
采用图像识别设备获取所述标记物上的焊接信息；
根据焊接信息生成与待焊接区域全部/部分匹配的虚拟焊接位点；
以及，在虚拟场景下，采用虚拟焊接设备在所述虚拟焊接位点处完成虚拟焊接。
2.如权利要求1所述的虚拟焊接训练方法，其特征在于，所述标记物为柔性件和/或挠性件。
3.如权利要求2所述的虚拟焊接训练方法，其特征在于，所述标记物包括纸张、编织物、高分子材料制成的膜中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的虚拟焊接训练方法，其特征在于，所述焊接信息包括待焊接区域的参数信息，如形状、长度、宽度、深度、工件材质等中的一项或几项。
5.如权利要求1所述的虚拟焊接训练方法，其特征在于，所述焊接信息被包含于可识别图形中。
6.如权利要求5所述的虚拟焊接训练方法，其特征在于，所述可识别图形包括二维码、条形码等中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的虚拟焊接训练方法，其特征在于，所述虚拟焊接位点、工件、标记物的图像均被显示时，其位置与所述工件上标记物所在位置对应。
8.一种实现权利要求1-7任一项所述虚拟焊接训练方法的虚拟焊接训练系统，其特征在于，包括：
标记物，其设置有焊接信息，且可覆盖在工件的待焊接区域上；
图像识别设备，其用于获取所述标记物上的焊接信息；
虚拟成像设备，其连接所述图像识别设备，用于根据所述焊接信息生成虚拟焊接位点；
以及虚拟焊接设备，其用于在虚拟场景下，在所述虚拟焊接位点处完成虚拟焊接，以形成模拟焊缝。
9.如权利要求8所述的虚拟焊接训练系统，其特征在于，所述虚拟焊接设备包括仿真焊枪、VR/AR设备。
10.如权利要求8所述的虚拟焊接训练系统，其特征在于，所述虚拟焊接训练系统还包括：显示装置，其用于显示圆形工件和/或虚拟焊接位点和/或标记物的图像。
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