CN207255538U - 一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置及焊接实训系统 - Google Patents

Abstract

一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置及焊接实训系统，焊接焊枪装置包括焊枪本体，还包括设置在焊枪本体上的定位追踪器及焊点检测装置，所述定位追踪器用于获取所述焊枪本体的位置信息和角度信息，实现焊枪定位；所述焊点检测装置用于实时检测焊接好的点。本实用新型提供的基于虚拟现实教育的焊接实训系统结合了VR技术，对真实的焊接焊枪进行定位，使得使用者戴上VR眼镜即可实现精确焊接，使使用者使用时如在真实环境操作，此外，通过焊点检测装置可对焊接好的进行焊接状态评估，解决了现有的焊接实训教育需要学生在实验室或工厂进行真实操作，从而导致成本高、易发生危险且焊接效果不易评估的问题。

Description

一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置及焊接实训系统

技术领域

本实用新型涉及焊接焊枪教育领域，具体为一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置及焊接实训系统。

背景技术

现实世界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，焊接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水泡，需赶快冲水；焊接时尽量让焊锡使用量刚好，增加导电效率；焊枪至于焊枪架时，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。进一步的，学生使用焊枪焊接完成后，焊接效果如何，只能通过老师靠经验逐个进行检查，这样不仅浪费了大量的人力而且检查结果也并不规范。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决进行焊接实训教育时，需要专门的实验场所，成本高、易引发危险且不能客观评估焊接效果，从而导致训练效果不佳的问题，提供一种既能模拟焊接实验，又能实际操作的基于虚拟现实教育的基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置及焊接实训系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置，包括焊枪本体，还包括设置在焊枪本体上的定位追踪器及焊点检测装置，所述定位追踪器用于获取所述焊枪本体的位置信息和角度信息；所述焊点检测装置用于实时检测焊接好的点。

一种基于虚拟现实教育的焊接实训系统，包括空间定位装置、VR眼镜、设置有中央处理器的主机、显示装置、所述的焊接焊枪装置及分别设置在所述VR眼镜和焊接焊枪装置上的红外光球；所述中央处理器与所述定位追踪器相连用于接收焊接焊枪装置的位置信息和角度信息；所述中央处理器与所述VR眼镜相连用于将根据获取的位置信息和角度信息生成虚拟焊枪的运动轨迹发送给所述VR眼镜；所述空间定位装置布置在所述VR眼镜和所述焊接焊枪装置周围，按照预设的频率采集图像，从所述图像中定位出每个红外光球的位置，并提取出每个红外光球的运动轨迹，发送给所述中央处理器；所述中央处理器根据接收到的每个红外光球的运动轨迹对图像进行相应的变换，并将变换后的图像发送给所述VR眼镜；所述中央处理器与所述焊点检测装置相连用于接收检测到的焊接好的焊接点，对焊接点的数据进行处理，并对焊接状况进行评估；所述显示装置与所述中央处理器相连用于接收焊接状况评估结果并显示。

优选的，所述焊点检测装置包括LED光源模块、CCD摄像模块和图像数字化处理模块；所述CCD摄像模块与所述LED光源模块相连用于根据所述LED光源模块显示出的焊接状况进行图像抓取；所述图像数字化处理模块与所述CCD摄像模块相连用于接收抓取的图像并进行处理；所述图像数字化处理模块与所述中央处理器相连用于发送焊接好的焊接点。

优选的，所述空间定位装置包括第一红外图像传感器、第二红外图像传感器和位置处理模块；所述第一红外图像传感器和所述第二红外图像传感器分别与所述位置处理模块相连，用于在同一时刻从两个不同的角度采集设置在所述VR眼镜和焊接焊枪装置上的红外光球的图像，并将采集到的图像发送给所述位置处理模块；所述位置处理模块与所述中央处理器相连，用于根据所述第一红外图像传感器和所述第二红外图像传感器在同一时刻采集的两帧图像，识别出红外光球的位置，并提取红外光球的运动轨迹，发送给所述中央处理器。

优选的，所述空间定位装置还包括射频芯片，所述空间定位装置通过所述射频芯片无线连接到所述中央处理器。

优选的，所述定位追踪器设置有Pogo pin和USB接口；所述定位追踪器通过所述Pogo pin或USB与主机相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型利用VR虚拟现实眼镜(VR眼镜)模拟焊接件和焊接场景，学生不再受限于课堂实训；

(2)本实用新型的焊接焊枪装置设置有定位追踪器，可以模拟使用者操作的动作，使体验更加逼真，另外，焊接焊枪装置上设置的焊点检测装置可以实时检测到焊接好的点，并将数据传输给主机的中央处理器；

(3)主机的中央处理器通过对比已有数据评估系统、大数据算法，输出焊接情况；

(4)通过VR虚拟现实场景模拟焊接实训的过程，可以降低实训成本、降低焊接风险。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置及焊接实训系统不局限于实施例。

附图说明

图1为本实用新型一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种基于虚拟现实教育的焊接实训系统的原理图。

附图标识：1、焊接焊枪装置，11、焊枪本体，12、定位追踪器，13、焊点检测装置，2、空间定位装置，3、VR眼镜，4、中央处理器，5、显示装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1所示，一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置1，包括焊枪本体11，还包括设置在焊枪本体11上的定位追踪器12及焊点检测装置13，所述定位追踪器12用于获取所述焊枪本体11的位置信息和角度信息；所述焊点检测装置13用于实时检测焊接好的点。该焊接焊枪装置1能够通过设置在焊接焊枪装置1上的定位追踪器12获取焊枪的位置信息和角度信息，实现焊枪在真实环境中位置的追踪，再将位置信息同步到虚拟环境中的焊枪，实现焊枪在真实和虚拟中的同步。具体实施时，所述定位追踪器可采用基于Lighthouse开发的追踪器(如HTC VIVE Tracker追踪器)，所述定位追踪器设置有Pogo pin和USB接口；所述定位追踪器通过所述Pogo pin或USB与主机相连。

进一步的，所述焊点检测装置13包括LED光源模块、CCD摄像模块和图像数字化处理模块；所述CCD摄像模块与所述LED光源模块相连用于根据所述LED光源模块显示出的焊接状况进行图像抓取；所述图像数字化处理模块与所述CCD摄像模块相连用于接收抓取的图像并进行处理。具体实施时，所述焊点检测装置13的光源是由红、绿、蓝三种LED 灯组成，利用色彩的三原色原理来组合成不同的色彩，结合光学原理中的镜面反射、漫反射、斜面反射，将PCBA上的贴片元件的焊接状况显示出来。

参见图2所示，一种基于虚拟现实教育的焊接实训系统，包括空间定位装置2、VR眼镜3、设置有中央处理器4的主机、显示装置5、所述的焊接焊枪装置1及分别设置在所述 VR眼镜3和焊接焊枪装置1上的红外光球；所述中央处理器4与所述定位追踪器相连用于接收焊接焊枪装置1的位置信息和角度信息；所述中央处理器4与所述VR眼镜3相连用于将根据获取的位置信息和角度信息生成虚拟焊枪的运动轨迹发送给所述VR眼镜3；所述空间定位装置2布置在所述VR眼镜3和所述焊接焊枪装置1周围，按照预设的频率采集图像，从所述图像中定位出每个红外光球的位置，并提取出每个红外光球的运动轨迹，发送给所述中央处理器4；所述中央处理器4根据接收到的每个红外光球的运动轨迹对图像进行相应的变换，并将变换后的图像发送给所述VR眼镜3；所述中央处理器4与所述焊点检测装置13 相连用于接收检测到的焊接好的焊接点，对焊接点的数据进行处理，并对焊接状况进行评估；所述显示装置5与所述中央处理器4相连用于接收焊接状况评估结果并显示。

进一步的，所述空间定位装置2包括第一红外图像传感器、第二红外图像传感器和位置处理模块；所述第一红外图像传感器和所述第二红外图像传感器分别与所述位置处理模块相连，用于在同一时刻从两个不同的角度采集设置在所述VR眼镜3和焊接焊枪装置1上的红外光球的图像，并将采集到的图像发送给所述位置处理模块；所述位置处理模块与所述中央处理器4相连，用于根据所述第一红外图像传感器和所述第二红外图像传感器在同一时刻采集的两帧图像，识别出红外光球的位置，并提取红外光球的运动轨迹，发送给所述中央处理器4。

进一步的，所述空间定位装置2还包括射频芯片，所述空间定位装置2通过所述射频芯片无线连接到所述中央处理器4。

进一步的，所述焊点检测装置13包括LED光源模块、CCD摄像模块和图像数字化处理模块；所述CCD摄像模块与所述LED光源模块相连用于根据所述LED光源模块显示出的焊接状况进行图像抓取；所述图像数字化处理模块与所述CCD摄像模块相连用于接收抓取的图像并进行处理；所述图像数字化处理模块与所述中央处理器4相连用于发送焊接好的焊接点。具体实施时，所述焊点检测装置13的光源是由红、绿、蓝三种LED灯组成，利用色彩的三原色原理来组合成不同的色彩，结合光学原理中的镜面反射、漫反射、斜面反射，将PCBA上的贴片元件的焊接状况显示出来。在检测过程中，设备通过CCD摄像模块抓取测试线路板上的图像，经过图像数字化处理转入主机的中央处理器4，与标准图像进行运算比对(比对项目包括元件的尺寸、角度、偏移量、亮度、颜色及位置等)并将比对结果超过额定的误差阈值的图像通过显示装置5输出，并显示其在线路板上的具体位置。

本实施例中，基于虚拟现实教育的焊接实训系统的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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于虚拟现实教育的焊接焊枪装置，包括焊枪本体，其特征在于：还包括设置在焊枪本体上的定位追踪器及焊点检测装置，所述定位追踪器用于获取所述焊枪本体的位置信息和角度信息；所述焊点检测装置用于实时检测焊接好的点。

2.一种基于虚拟现实教育的焊接实训系统，其特征在于，包括空间定位装置、VR眼镜、设置有中央处理器的主机、显示装置、权利要求1所述的焊接焊枪装置及分别设置在所述VR眼镜和焊接焊枪装置上的红外光球；所述中央处理器与所述定位追踪器相连用于接收焊接焊枪装置的位置信息和角度信息；所述中央处理器与所述VR眼镜相连用于将根据获取的位置信息和角度信息生成虚拟焊枪的运动轨迹发送给所述VR眼镜；所述空间定位装置布置在所述VR眼镜和所述焊接焊枪装置周围，按照预设的频率采集图像，从所述图像中定位出每个红外光球的位置，并提取出每个红外光球的运动轨迹，发送给所述中央处理器；所述中央处理器根据接收到的每个红外光球的运动轨迹对图像进行相应的变换，并将变换后的图像发送给所述VR眼镜；所述中央处理器与所述焊点检测装置相连用于接收检测到的焊接好的焊接点，对焊接点的数据进行处理，并对焊接状况进行评估；所述显示装置与所述中央处理器相连用于接收焊接状况评估结果并显示。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实教育的焊接实训系统，其特征在于，所述焊点检测装置包括LED光源模块、CCD摄像模块和图像数字化处理模块；所述CCD摄像模块与所述LED光源模块相连用于根据所述LED光源模块显示出的焊接状况进行图像抓取；所述图像数字化处理模块与所述CCD摄像模块相连用于接收抓取的图像并进行处理；所述图像数字化处理模块与所述中央处理器相连用于发送焊接好的焊接点。

4.根据权利要求2所述的基于虚拟现实教育的焊接实训系统，其特征在于，所述空间定位装置包括第一红外图像传感器、第二红外图像传感器和位置处理模块；所述第一红外图像传感器和所述第二红外图像传感器分别与所述位置处理模块相连，用于在同一时刻从两个不同的角度采集设置在所述VR眼镜和焊接焊枪装置上的红外光球的图像，并将采集到的图像发送给所述位置处理模块；所述位置处理模块与所述中央处理器相连，用于根据所述第一红外图像传感器和所述第二红外图像传感器在同一时刻采集的两帧图像，识别出红外光球的位置，并提取红外光球的运动轨迹，发送给所述中央处理器。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实教育的焊接实训系统，其特征在于，所述空间定位装置还包括射频芯片，所述空间定位装置通过所述射频芯片无线连接到所述中央处理器。

6.根据权利要求2所述的基于虚拟现实教育的焊接实训系统，其特征在于，所述定位追踪器设置有Pogo pin和USB接口；所述定位追踪器通过所述Pogo pin或USB与主机相连。