CN113838327A - 具有多形态焊件的虚拟焊接方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有多形态焊件的虚拟焊接方法、装置及存储介质，包括：接收学员的配置数据，所述配置数据包括任意焊件的类型信息和尺寸信息；预先训练的焊件模型基于所述类型信息和尺寸信息输出坡口类型，所述坡口类型为焊件在虚拟焊接后所形成的焊缝的坡口类型；基于焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据；通过摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据对焊道轨迹和摆弧宽度进行虚拟显示。本发明提供的技术方案，能够根据学员的选择对多种类型、形态的焊件进行虚拟焊接的展示，满足不同场景下焊件的模拟训练需求。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种具有多形态焊件的虚拟焊接方法、装置及存储介质。
背景技术
在传统焊工培训中，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(丝)、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，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、安全性较差以及培训效果不佳等都是传统培训面临的难题。
为了解决上述的难题，虚拟焊接系统应运而生，学员可以通过虚拟焊接系统进行焊接的操练，该种方式具有安全、节约材料等优点，但是现有虚拟焊接系统的焊件形态单一，无法满足学员对多种焊件进行模拟训练的需求。
发明内容
本发明实施例提供一种具有多形态焊件的虚拟焊接方法、装置及存储介质，能够根据学员的选择对多种类型、形态的焊件进行虚拟焊接的展示，满足不同场景下焊件的模拟训练需求。
本发明实施例的第一方面，提供一种具有多形态焊件的虚拟焊接方法，包括：
接收学员的配置数据，所述配置数据包括任意焊件的类型信息和尺寸信息；
预先训练的焊件模型基于所述类型信息和尺寸信息输出坡口类型，所述坡口类型为焊件在虚拟焊接后所形成的焊缝的坡口类型；
基于焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据；
通过摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据对焊道轨迹和摆弧宽度进行虚拟显示。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，其中，所述焊接层的厚度预先设置；
基于所述焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据包括：
通过所述坡口类型确定焊接方式，其中尺寸信息和焊接方式预先对应设置；
基于所述焊件的尺寸信息和所述焊接方式生成焊接层数及焊道位置算法；
通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据包括：
基于所述焊接层数及焊道位置算法得到每个焊接层的焊接信息，其中每个焊缝包括至少一个焊接层；
根据每个焊接层的焊接信息和坡口类型确定熔池宽度后生成摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据包括，
确定坡口的类型为I形坡口，则只焊接一层，焊道位置为坡口底面中心；
确定坡口的类型为V形坡口，则判断摆弧方式的类型；
若摆弧方式为折线型，则每层焊道纵坐标位置为：(n-1)×3mm，其中n为层数，横坐标位置为：坡口底面中心横坐标；
若摆弧方式为直线型，则每层的第N条焊道纵坐标位置为：(n-1)×3mm，其中n为层数，横坐标位置为：该层坡口左边缘横坐标+(N-1)×该层坡口宽度/(n-1)。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，还包括：
基于所述类型信息选取相应类型的标准尺寸焊件；
获取所述尺寸信息中各个维度的指标，基于所述各个维度的指标对所述标准尺寸焊件进行截取处理生成自定义焊件。
本发明实施例的第二方面，提供一种具有多形态焊件的虚拟焊接装置，包括：
接收模块，用于接收学员的配置数据，所述配置数据包括任意焊件的类型信息和尺寸信息；
输出模块，用于使预先训练的焊件模型基于所述类型信息和尺寸信息输出坡口类型，所述坡口类型为焊件在虚拟焊接后所形成的焊缝的坡口类型；
得到模块，用于基于焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据；
显示模块，用于通过摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据对焊道轨迹和摆弧宽度进行虚拟显示。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，其中，所述焊接层的厚度预先设置；
所述得到模块包括：
确定单元，用于通过所述坡口类型确定焊接方式，其中尺寸信息和焊接方式预先对应设置；
生成单元，用于基于所述焊件的尺寸信息和所述焊接方式生成焊接层数及焊道位置算法；
计算单元，用于通过所述焊接层数及焊道位置算法计算摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述计算单元还用于执行以下步骤，包括：
基于所述焊接层数及焊道位置算法得到每个焊接层的焊接信息，其中每个焊缝包括至少一个焊接层；
根据每个焊接层的焊接信息和坡口类型确定熔池宽度后生成摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，还包括：
选取模块，用于基于所述类型信息选取相应类型的标准尺寸焊件；
自定义模块，用于获取所述尺寸信息中各个维度的指标，基于所述各个维度的指标对所述标准尺寸焊件进行截取处理生成自定义焊件。
本发明实施例的第三方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现本发明第一方面及第一方面各种可能设计的所述方法。
本发明提供的一种具有多形态焊件的虚拟焊接方法、装置及存储介质，能够根据学员的选择对多种类型、形态的焊件进行虚拟焊接的展示，满足不同场景下焊件的模拟训练需求。并且在虚拟焊接过程中，可以根据焊件的形态采取不同的处理方式，根据不同的处理方式得到电焊机的操作形式，实现了虚拟焊接的功能。
附图说明
图1为具有多形态焊件的虚拟焊接方法的第一种实施方式的流程图；
图2为实际的焊道作用在物质上的结构示意图；
图3为摆弧方式为折线的焊接方式示意图；
图4为摆弧方式为直线的焊接方式示意图；
图5为具有多形态焊件的虚拟焊接装置的第一种实施方式的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。
取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
本发明提供一种具有多形态焊件的虚拟焊接方法，如图1所示其流程图，包括：
步骤S110、接收学员的配置数据，所述配置数据包括任意焊件的类型信息和尺寸信息。类型可以是焊件的形状、例如说长方形、圆形等等。尺寸信息例如说焊件的板材厚度为2-6mm、10-14mm等等。
步骤S120、预先训练的焊件模型基于所述类型信息和尺寸信息输出坡口类型，所述坡口类型为焊件在虚拟焊接后所形成的焊缝的坡口类型。例如在板对接平焊的情况下，设置板材厚度为2-6mm时，焊件模型自动生成的坡口类型为I型坡口，厚度为6-30mm时，焊件模型自动生成的坡口类型为V型坡口。
步骤S130、基于焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。通过该步骤，可以根据焊接层的厚度和坡口类型得到对焊件进行焊接时需要的电焊机的摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
步骤S140、通过摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据对焊道轨迹和摆弧宽度进行虚拟显示。本发明会根据摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据以特效形式来对学员进行提示，实现对焊件进行模拟焊接的过程。
在一个可能的实施方式中，其中，所述焊接层的厚度预先设置。每个焊接层的厚度优选设置为3mm。
步骤S130包括：
通过所述坡口类型确定焊接方式，其中尺寸信息和焊接方式预先对应设置。
基于所述焊件的尺寸信息和所述焊接方式生成焊接层数及焊道位置算法。本发明按照每个焊接层3mm的厚度，自动生成需要的焊接层数。
通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
所述通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据包括：
基于所述焊接层数及焊道位置算法得到每个焊接层的焊接信息，其中每个焊缝包括至少一个焊接层。在通过电焊机对焊件进行焊接过程中，会产生一道焊缝，该一道焊缝是由多个焊接层构成。
根据每个焊接层的焊接信息和坡口类型确定熔池宽度后生成摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。在V型坡口的情况下，根据每个焊接层的高度自动生成对应的摆弧宽度，焊接层数越高，摆弧越大。
本发明可以将焊道轨迹和摆弧宽度以特效形式来对学员进行提示，并且将摆弧宽度作为对学员焊接操作考核的一项标准。
在一个可能的实施方式中，在横焊状态下，按照板材的厚度生成不同类型的坡口，并且按照每个焊接层3mm的厚度，自动生成需要的焊接层数，但每一焊接层不存在摆弧，而是由多条焊道并行排列组成，焊接层数越高，并行排列的焊道越多。
在一个可能的实施方式中，如图2所示，实际的焊道作用在物质上的结构。通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据包括，
确定坡口的类型为I形坡口，则只焊接一层，焊道位置为坡口底面中心。
确定坡口的类型为V形坡口，则判断摆弧方式的类型；
如图3所示摆弧方式为折线的焊接方式，若摆弧方式为折线型，则每层焊道纵坐标位置为：(n-1)×3mm，其中n为层数，横坐标位置为：坡口底面中心横坐标；
如图4所示摆弧方式为直线的焊接方式，若摆弧方式为直线型，则每层的第N条焊道纵坐标位置为：(n-1)×3mm，其中n为层数，横坐标位置为：该层坡口左边缘横坐标+(N-1)×该层坡口宽度/(n-1)。
本发明提供的技术方案，可以根据焊接层数、焊道类型确定相应的摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据，并且每个摆弧方式数据会具有与其对应的摆弧宽度数据。
在一个可能的实施方式中，宽度可以是每条焊道预先对应设置的，例如说第一条焊道固定的宽度是1厘米，第二条焊道的固定宽度是2厘米等等。通过以方式，使得每条焊道都具有不同的宽度，更适用于相应的场景。
在一个可能的实施方式中，还包括：
基于所述类型信息选取相应类型的标准尺寸焊件。本发明会预先在数据库中设置多个标准尺寸焊件，每个标准尺寸焊件具有不同的形状，
获取所述尺寸信息中各个维度的指标，基于所述各个维度的指标对所述标准尺寸焊件进行截取处理生成自定义焊件。其中维度可以是长度、宽度以及高度，指标可以是量化的设置，例如说3mm，5mm等等。
本发明还提供一种具有多形态焊件的虚拟焊接装置，如图5所示，包括：
接收模块，用于接收学员的配置数据，所述配置数据包括任意焊件的类型信息和尺寸信息；
输出模块，用于使预先训练的焊件模型基于所述类型信息和尺寸信息输出坡口类型，所述坡口类型为焊件在虚拟焊接后所形成的焊缝的坡口类型；
得到模块，用于基于焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据；
显示模块，用于通过摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据对焊道轨迹和摆弧宽度进行虚拟显示。
进一步的，其中，所述焊接层的厚度预先设置；
所述得到模块包括：
确定单元，用于通过所述坡口类型确定焊接方式，其中尺寸信息和焊接方式预先对应设置；
生成单元，用于基于所述焊件的尺寸信息和所述焊接方式生成焊接层数及焊道位置算法；
计算单元，用于通过所述焊接层数及焊道位置算法计算摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
进一步的，所述计算单元还用于执行以下步骤，包括：
基于所述焊接层数及焊道位置算法得到每个焊接层的焊接信息，其中每个焊缝包括至少一个焊接层；
根据每个焊接层的焊接信息和坡口类型确定熔池宽度后生成摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
进一步的，还包括：
选取模块，用于基于所述类型信息选取相应类型的标准尺寸焊件；
自定义模块，用于获取所述尺寸信息中各个维度的指标，基于所述各个维度的指标对所述标准尺寸焊件进行截取处理生成自定义焊件。
其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的方法。
在上述终端或者服务器的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application SpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种具有多形态焊件的虚拟焊接方法，其特征在于，包括：
接收学员的配置数据，所述配置数据包括任意焊件的类型信息和尺寸信息；
预先训练的焊件模型基于所述类型信息和尺寸信息输出坡口类型，所述坡口类型为焊件在虚拟焊接后所形成的焊缝的坡口类型；
基于焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据；
通过摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据对焊道轨迹和摆弧宽度进行虚拟显示。
2.根据权利要求1所述的具有多形态焊件的虚拟焊接方法，其特征在于，
其中，所述焊接层的厚度预先设置；
基于所述焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据包括：
通过所述坡口类型确定焊接方式，其中尺寸信息和焊接方式预先对应设置；
基于所述焊件的尺寸信息和所述焊接方式生成焊接层数及焊道位置算法；
通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
3.根据权利要求2所述的具有多形态焊件的虚拟焊接方法，其特征在于，
所述通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据包括：
基于所述焊接层数及焊道位置算法得到每个焊接层的焊接信息，其中每个焊缝包括至少一个焊接层；
根据每个焊接层的焊接信息和坡口类型确定熔池宽度后生成摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
4.根据权利要求2所述的具有多形态焊件的虚拟焊接方法，其特征在于，
通过所述焊接层数及焊道位置算法得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据包括，
确定坡口的类型为I形坡口，则只焊接一层，焊道位置为坡口底面中心；
确定坡口的类型为V形坡口，则判断摆弧方式的类型；
若摆弧方式为折线型，则每层焊道纵坐标位置为：(n-1)×3mm，其中n为层数，横坐标位置为：坡口底面中心横坐标；
若摆弧方式为直线型，则每层的第N条焊道纵坐标位置为：(n-1)×3mm，其中n为层数，横坐标位置为：该层坡口左边缘横坐标+(N-1)×该层坡口宽度/(n-1)。
5.根据权利要求2所述的具有多形态焊件的虚拟焊接方法，其特征在于，还包括：
基于所述类型信息选取相应类型的标准尺寸焊件；
获取所述尺寸信息中各个维度的指标，基于所述各个维度的指标对所述标准尺寸焊件进行截取处理生成自定义焊件。
6.一种具有多形态焊件的虚拟焊接装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收学员的配置数据，所述配置数据包括任意焊件的类型信息和尺寸信息；
输出模块，用于使预先训练的焊件模型基于所述类型信息和尺寸信息输出坡口类型，所述坡口类型为焊件在虚拟焊接后所形成的焊缝的坡口类型；
得到模块，用于基于焊接层的厚度和坡口类型得到摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据；
显示模块，用于通过摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据对焊道轨迹和摆弧宽度进行虚拟显示。
7.根据权利要求6所述的具有多形态焊件的虚拟焊接装置，其特征在于，
其中，所述焊接层的厚度预先设置；
所述得到模块包括：
确定单元，用于通过所述坡口类型确定焊接方式，其中尺寸信息和焊接方式预先对应设置；
生成单元，用于基于所述焊件的尺寸信息和所述焊接方式生成焊接层数及焊道位置算法；
计算单元，用于通过所述焊接层数及焊道位置算法计算摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
8.根据权利要求7所述的具有多形态焊件的虚拟焊接方法，其特征在于，
所述计算单元还用于执行以下步骤，包括：
基于所述焊接层数及焊道位置算法得到每个焊接层的焊接信息，其中每个焊缝包括至少一个焊接层；
根据每个焊接层的焊接信息和坡口类型确定熔池宽度后生成摆弧方式数据和\或摆弧宽度数据。
9.根据权利要求7所述的具有多形态焊件的虚拟焊接方法，其特征在于，还包括：
选取模块，用于基于所述类型信息选取相应类型的标准尺寸焊件；
自定义模块，用于获取所述尺寸信息中各个维度的指标，基于所述各个维度的指标对所述标准尺寸焊件进行截取处理生成自定义焊件。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现权利要求1至5任一所述的方法。
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