ES2965176T3

ES2965176T3 - Inspección y prueba virtuales de un conjunto soldado virtual

Info

Publication number: ES2965176T3
Application number: ES21174732T
Authority: ES
Inventors: Matthew Wayne Wallace; Carl Peters
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: EP2695155A1; KR101523015B1; WO2012137060A1; JP2014516420A; EP3951748B1; KR20140005324A; JP5842055B2; US20140065584A1; EP3951748A1

Abstract

Simulaciones de soldadura por arco que proporcionan simulación de pruebas virtuales destructivas y no destructivas e inspección de soldaduras virtuales con fines de capacitación. Las simulaciones de pruebas virtuales se pueden realizar en soldaduras virtuales creadas usando un sistema simulador de soldadura de realidad virtual (por ejemplo, un sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW)). Las simulaciones de inspección virtual se pueden realizar sobre piezas soldadas virtuales "predefinidas" (es decir, predefinidas) o utilizando piezas soldadas virtuales creadas utilizando un sistema de simulación de soldadura de realidad virtual. En general, las pruebas virtuales se pueden realizar usando un sistema simulador de soldadura de realidad virtual (por ejemplo, un sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW)), y la inspección virtual se puede realizar usando un sistema independiente de inspección de piezas soldadas virtuales (VWI) o usando una realidad virtual. sistema simulador de soldadura (por ejemplo, un sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW)). Sin embargo, de acuerdo con ciertas realizaciones mejoradas de la presente invención, también se pueden realizar pruebas virtuales en un sistema VWI independiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Inspección y prueba virtuales de un conjunto soldado virtual

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente de Estados Unidos 13/081,725.

Campo técnico

Ciertas realizaciones se refieren a la simulación de realidad virtual. Más particularmente, ciertas realizaciones se refieren a sistemas y métodos para inspección y pruebas virtuales de un conjunto soldado virtual para el entrenamiento de soldadores, inspectores de soldadura, formadores de soldadura, ingenieros estructurales e ingenieros de materiales.

Antecedentes

En la formación y la soldadura del mundo real, un conjunto soldado puede someterse a una prueba destructiva y/o una prueba no destructiva. Tales pruebas ayudan a determinar la calidad del conjunto soldado y, por lo tanto, la habilidad del soldador. Desafortunadamente, ciertos tipos de pruebas no destructivas tales como, por ejemplo, pruebas radiográficas de rayos X, pueden requerir un equipo de prueba muy costoso y pueden consumir mucho tiempo para realizar las pruebas. Además, las pruebas destructivas, por definición, destruyen el conjunto soldado. Como resultado, el conjunto soldado solo se puede probar una vez en una prueba destructiva. Además, existe una gran brecha en la industria entre la fabricación de un conjunto soldado y la confirmación de si la soldadura se ha realizado correctamente. La formación de inspección de soldadura a menudo depende de tales pruebas destructivas y no destructivas para formar adecuadamente a un inspector de soldadura con el fin de determinar si un conjunto soldado es aceptable o no aceptable. La Asociación Americana de Soldadura (AWS, por sus siglas en inglés), así como otros organismos estándar de soldadura, proporciona estándares de inspección visual que establecen criterios en cuanto a los tipos y niveles de discontinuidades y defectos que se permiten en un tipo particular de conjunto soldado.

Los sistemas y métodos conocidos a partir de la técnica anterior pueden encontrarse en los documentos WO 2010/020867 y US2010062405.

Otras limitaciones y desventajas de los enfoques convencionales, tradicionales y propuestos resultarán evidentes para un experto en la técnica, a través de la comparación de dichos enfoques con las realizaciones de la presente invención como se establece en el resto de la presente solicitud con referencia a los dibujos.

Resumen

En la presente memoria se describen simulaciones de soldadura de arco que proporcionan simulación de pruebas destructivas y no destructivas e inspección virtuales y pruebas de materiales de conjuntos soldados virtuales para fines de formación. Las simulaciones de pruebas virtuales pueden realizarse en conjuntos soldados virtuales creados usando un sistema de simulador de soldadura de realidad virtual (por ejemplo, un sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW)). Las simulaciones de inspección virtual pueden realizarse en conjuntos soldados virtuales acotados (es decir, predefinidos) o usando conjuntos soldados virtuales creados usando un sistema de simulador de soldadura de realidad virtual. En general, las pruebas virtuales pueden realizarse usando un sistema de simulador de soldadura de realidad virtual (por ejemplo, un sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW), y la inspección virtual puede realizarse usando un sistema de inspección de soldadura virtual (VWI) independiente o usando un sistema de simulador de soldadura de realidad virtual (por ejemplo, un sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW). Sin embargo, según ciertas realizaciones mejoradas de la presente invención, las pruebas virtuales también pueden realizarse en un sistema de VWI independiente. Según una realización de la presente invención, el sistema de VWI independiente es un sistema basado en procesador con hardware y software programable con capacidad de visualización. De conformidad con otra realización de la presente invención, el sistema RAW incluye un subsistema basado en procesador programable, un rastreador espacial conectado operativamente al subsistema basado en procesador programable, al menos una herramienta de soldadura simulada capaz de ser rastreada espacialmente por el rastreador espacial, y al menos un dispositivo de visualización conectado operativamente al subsistema basado en procesador programable. El sistema VRAW es capaz de simular, en el espacio de realidad virtual, un escenario de soldadura en tiempo real que incluye la formación de un conjunto soldado por un usuario (soldador) y varias características de defecto y discontinuidad asociadas con el conjunto soldado. Tanto el sistema VWI independiente como el sistema VRAW son capaces de realizar una inspección virtual de un conjunto soldado virtual y visualizar una animación del conjunto soldado virtual bajo inspección para observar los efectos. El sistema VRAW es capaz de realizar tanto pruebas virtuales como inspección virtual de un conjunto soldado virtual y mostrar una animación del conjunto soldado virtual bajo prueba o inspección. Un conjunto soldado virtual puede someterse a una prueba e inspeccionarse de nuevo, destructivamente y no destructivamente, usando el sistema de simulador de soldadura de realidad virtual correspondiente o el sistema de inspección de soldadura virtual independiente correspondiente.

Estas y otras características de la invención reivindicada, así como los detalles de las realizaciones ilustradas de los mismos, se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción, reivindicaciones y dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 ilustra una realización ilustrativa de un diagrama de bloques de sistema de un sistema que proporciona una formación de soldadura por arco en un entorno de realidad virtual en tiempo real;

la Figura 2 ilustra una realización de ejemplo de una consola de soldadura simulada combinada y un dispositivo de visualización de observador (DOD) del sistema de la Figura 1;

la Figura 3 ilustra un ejemplo de realización del dispositivo de visualización de observador (ODD) de la Figura 2; la Figura 4 ilustra un ejemplo de realización de una parte frontal de la consola de soldadura simulada de la Figura 2 que muestra una interfaz de usuario de soldadura física (WUI);

la Figura 5 ilustra una realización de ejemplo de una herramienta de soldadura simulada (MWT) del sistema de la Figura 1;

la Figura 6 ilustra un ejemplo de realización de una tabla/caja (T/S) del sistema de la Figura 1;

la Figura 7A ilustra un ejemplo de realización de una probeta (WC) de soldadura de tubo del sistema de la Figura 1; la Figura 7B ilustra el tubo WC de la Figura 7A montada en un brazo de la mesa/caja (TS) de la Figura 6;

la Figura 8 ilustra diversos elementos de una realización de ejemplo del rastreador espacial (ST) de la Figura 1; la Figura 9A ilustra un ejemplo de realización de un dispositivo de visualización montado en la cara (FMDD) del sistema de la Figura 1;

la Figura 9B es una ilustración de cómo el FMDD de la Figura 9A está asegurado en la cabeza de un usuario; la Figura 9C ilustra un ejemplo de realización del FMDD de la Figura 9A montada dentro de un casco de soldadura; la Figura 10 ilustra un ejemplo de realización de un diagrama de bloques del subsistema de un subsistema basado en procesador programable (PPS) del sistema de la Figura 1;

la Figura 11 ilustra un ejemplo de realización de un diagrama de bloques de una unidad de procesamiento gráfico (GPU) del PPS de la Figura 10;

la Figura 12 ilustra un ejemplo de realización de un diagrama de bloques funcional del sistema de la Figura 1; la Figura 13 es un diagrama de flujo de una realización de un método de formación usando el sistema de entrenamiento de realidad virtual de la Figura 1;

las Figuras 14A-14B ilustran el concepto de un mapa de desplazamiento de píxeles de soldadura (wéxel), según una realización de la presente invención;

la Figura 15 ilustra un ejemplo de realización de un espacio de probeta y un espacio de soldadura de una probeta (WC) de soldadura plana simulada en el sistema de la Figura 1;

la Figura 16 ilustra un ejemplo de realización de un espacio de probeta y un espacio de soldadura de una probeta (WC) de soldadura de esquina (junta en T) simulada en el sistema de la Figura 1;

La Figura 17 ilustra un ejemplo de realización de un espacio de probeta y un espacio de soldadura de una probeta (WC) de soldadura de tubo simulada en el sistema de la Figura 1;

la Figura 18 ilustra un ejemplo de realización de la probeta (WC) de soldadura de tubo de la Figura 17;

las Figuras 19A-19C ilustran un ejemplo de realización del concepto de un modelo de baño de doble desplazamiento del sistema de la Figura 1;

la Figura 20 ilustra una realización ilustrativa de un sistema de inspección de conjunto soldado virtual (VWI) independiente capaz de simular la inspección de un conjunto soldado virtual y mostrar una animación del conjunto soldado virtual bajo inspección para observar los efectos debidos a diversas características asociadas con el conjunto; la Figura 21 ilustra un diagrama de flujo de una realización ilustrativa de un método para evaluar la calidad de un conjunto soldado virtual de referencia representado en el espacio de realidad virtual; y

las Figuras 22-24 ilustran realizaciones de predicciones virtuales de un ensayo de curvatura simulado, un ensayo de tracción simulado y una prueba de rotura simulada para una misma sección virtual de un conjunto soldado.

Descripción detallada

Una realización de la presente invención comprende un sistema para el ensayo virtual e inspección de un conjunto soldado virtual. El sistema incluye un subsistema basado en procesador programable operable para ejecutar instrucciones codificadas. Las instrucciones codificadas incluyen un motor de representación y un motor de análisis. El motor de representación está configurado para representar al menos uno de un conjunto soldado virtual tridimensional (3D) antes de los ensayos simulados, una animación en 3D de un conjunto soldado virtual bajo ensayos simulados y un conjunto soldado virtual en 3D después de ensayos simulados. El motor de análisis está configurado para realizar pruebas simuladas de un conjunto soldado virtual 3D. Las pruebas simuladas pueden incluir al menos una prueba destructiva simulada y pruebas no destructivas simuladas. El motor de análisis está configurado además para realizar la inspección de al menos uno de un conjunto soldado virtual en 3D antes de los ensayos simulados, una animación en 3D de un conjunto soldado virtual en ensayos simulados y un conjunto soldado virtual en 3D después de ensayos simulados para al menos una de las condiciones de aprobado/fallo y características de defectos/discontinuidad. El sistema también incluye al menos un dispositivo de visualización conectado operativamente al subsistema basado en procesador programable para mostrar al menos uno de un conjunto soldado virtual 3D antes de los ensayos simulados, una animación en 3D de un conjunto soldado virtual bajo ensayos simulados y un conjunto soldado virtual 3D después de ensayos simulados. El sistema incluye además una interfaz de usuario conectada operativamente al subsistema basado en procesador programable y configurada para al menos manipular una orientación de al menos uno de un conjunto soldado virtual 3D antes de los ensayos simulados, una animación 3D de un conjunto soldado virtual bajo ensayos simulados y un conjunto soldado virtual 3D después de ensayos simulados en el al menos un dispositivo de visualización. El subsistema basado en procesador programable puede incluir una unidad central de procesamiento y al menos una unidad de procesamiento gráfico. La al menos una unidad de procesamiento gráfico puede incluir una arquitectura de dispositivo unificada por ordenador (CUDA) y un atenuador. El motor de análisis puede incluir al menos uno de un sistema experto, una máquina de vectores de soporte (SVM), una red neuronal y uno o más agentes inteligentes. El motor de análisis puede usar datos de código de soldadura o datos de estándares de soldadura para analizar al menos uno de un conjunto soldado virtual 3D antes de los ensayos simulados, una animación en 3D de un conjunto soldado virtual bajo ensayos simulados y un conjunto soldado virtual 3D después de ensayos simulados. El motor de análisis también puede incluir herramientas de inspección virtuales programadas a las que el usuario puede acceder y puede manipular utilizando la interfaz de usuario para inspeccionar un conjunto soldado virtual.

Otra realización de la presente invención comprende un simulador de inspección y ensayo de soldadura virtual. El simulador incluye medios para realizar una o más pruebas destructivas y no destructivas simuladas en un conjunto soldado virtual representado en 3D. El simulador también incluye medios para analizar los resultados de la una o más pruebas destructivas y no destructivas simulados en el conjunto soldado virtual representado en 3D. El simulador incluye además medios para inspeccionar el conjunto soldado virtual en 3D representado al menos después de un ensayo simulado del conjunto soldado virtual 3D. El simulador también puede incluir medios para representar un conjunto soldado virtual en 3D. El simulador puede incluir además medios para representar una animación en 3D del conjunto soldado virtual mientras realiza la una o más pruebas destructivas y no destructivas simuladas. El simulador también puede incluir medios para visualizar y manipular una orientación de la animación 3D del conjunto soldado virtual. El simulador puede incluir además medios para inspeccionar un conjunto soldado virtual en 3D antes, durante y después de pruebas simuladas del conjunto soldado virtual 3D.

Otra realización de la presente invención comprende un método para evaluar la calidad de un conjunto soldado virtual de referencia representado en el espacio de realidad virtual. El método incluye someter el conjunto soldado virtual de referencia a un primer ensayo simulado por ordenador configurado para probar al menos una característica del conjunto soldado virtual de referencia. El método también incluye la representación de un primer conjunto soldado virtual sometido a ensayo y generar primeros datos de prueba en respuesta a la primera prueba. El método incluye además someter el primer conjunto soldado virtual sometido a ensayo y los primeros datos de prueba a un análisis simulado por ordenador configurado para determinar al menos una condición de aprobado/fallo del primer conjunto soldado virtual sometido a ensayo con respecto a la al menos una característica. El primer ensayo simulado por ordenador puede simular una prueba destructiva en el mundo real o una prueba no destructiva en el mundo real. El método puede incluir además volver a representar el conjunto soldado virtual de referencia en el espacio de realidad virtual, someter el conjunto soldado virtual de referencia a un segundo ensayo simulado por ordenador configurado para probar al menos una otra característica del conjunto soldado virtual de referencia, representar un segundo conjunto soldado virtual sometido a ensayo y generar segundos datos de prueba en respuesta a la segunda prueba, y someter el segundo conjunto soldado virtual sometido a ensayo y los segundos datos de prueba a un análisis simulado por ordenador configurado para determinar al menos otra condición de aprobado/fallo del segundo conjunto soldado virtual sometido a ensayo con respecto a la al menos otra característica. El segundo ensayo simulado por ordenador puede simular una prueba destructiva en el mundo real o una prueba no destructiva en el mundo real. El método puede incluir además inspeccionar manualmente una versión visualizada del primer conjunto soldado virtual sometido a ensayo. El método también puede incluir inspeccionar manualmente una versión visualizada del segundo conjunto soldado virtual sometido a ensayo.

Se analiza un conjunto soldado virtual completado formado en el espacio de realidad virtual para los defectos de soldadura y se realiza una determinación en cuanto a si dicho conjunto soldado aprobaría o fallaría en ensayos de la industria estándar, según la presente invención. Ciertos defectos pueden causar ciertos tipos de fallos dentro de ciertas ubicaciones dentro del conjunto soldado. Los datos que representan cualquier defecto o discontinuidad se capturan como parte de la definición del conjunto soldado virtual, ya sea mediante la definición previa del conjunto soldado virtual o creando un conjunto soldado virtual usando un sistema de simulador de soldadura de realidad virtual (por ejemplo, un sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW)) como parte de un proceso de soldadura virtual.

Además, el criterio para aprobar/fallar cualquier prueba particular es conocido previamente basándose en códigos de soldadura predefinidos y estándares tales como, por ejemplo, los estándares de soldadura de la AWS. Según una realización de la presente invención, se crea una animación que permite la visualización de una prueba destructiva o no destructiva simulada del conjunto soldado virtual. El mismo conjunto soldado virtual se puede probar de muchas formas diferentes. El ensayo y la inspección de un conjunto soldado virtual pueden producirse en un sistema de simulador de soldadura de realidad virtual (por ejemplo, un sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW) que se describe detalladamente más adelante en el presente documento. La inspección de un conjunto soldado virtual puede producirse en un sistema de inspección de conjunto soldado virtual (VWI) independiente de si se describe en detalle más adelante en la presente memoria.

El sistema de VRAW es capaz de permitir que un usuario cree un conjunto soldado virtual en tiempo real simulando un escenario de soldadura como si el usuario estuviera soldando en realidad, y capturando todos los datos resultantes que define el conjunto soldado virtual, incluyendo defectos e interrupciones. El sistema de VRAW es además capaz de realizar pruebas destructivas y no destructivas virtuales, además de inspeccionar el conjunto soldado virtual, así como de pruebas de materiales e inspecciones del conjunto soldado virtual. El sistema de VWI independiente es capaz de introducir un conjunto soldado virtual predefinido o un conjunto soldado virtual creado usando el sistema de VRAw , y una inspección virtual de formación del conjunto soldado virtual. Un conjunto soldado virtual tridimensional o una parte del mismo puede derivarse de un modelo de diseño asistido por ordenador (CAD), según una realización de la presente invención. Por lo tanto, las pruebas e inspección pueden simularse en geometrías irregulares para partes específicas. Según una realización de la presente solicitud, el sistema de VRAW también es capaz de realizar una inspección virtual de un conjunto soldado virtual predefinido. Por ejemplo, el sistema de VRAW puede incluir conjuntos soldados virtuales prefabricados que un estudiante puede consultar para aprender cómo debe verse una buena soldadura.

Varios tipos de discontinuidades y defectos de soldadura incluyen un tamaño de soldadura inadecuado, una mala colocación del cordón, una perla cóncava, una convexidad excesiva, un rebaje, una porosidad, una fusión incompleta, una inclusión de escoria, un exceso de salpicaduras, un sobrellenado, grietas y un fundido que son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, el rebaje a menudo se debe a un ángulo incorrecto de soldadura. La porosidad son discontinuidades de tipo cavidad formadas por atrapamiento de gas durante la solidificación, a menudo causadas por mover el arco demasiado lejos del conjunto soldado. Pueden producirse otros problemas debido a valores incorrectos en el proceso, material de relleno, tamaño de cable o técnica, todos los cuales pueden simularse.

Los diversos tipos de pruebas destructivas que pueden realizarse incluyen un ensayo de curvado de raíz, un ensayo de curvado de cara, un ensayo de curvado lateral, un ensayo de tensión o de tracción, una prueba de rotura (por ejemplo, un ensayo de rotura de mellas o un ensayo de rotura de unión en T), una prueba de impacto y un ensayo de dureza que son todos bien conocidos en la técnica. Para muchas de estas pruebas, se corta una pieza del conjunto soldado y la prueba se realiza en esa pieza. Por ejemplo, un ensayo de curvado de raíz es un ensayo que dobla la pieza cortada del conjunto soldado de modo que la raíz de soldadura está en la superficie convexa de un radio de curvatura especificado. Un ensayo de curvado lateral es un ensayo que dobla el conjunto soldado de modo que el lado de una sección transversal de la soldadura está en la superficie convexa de un radio de curvatura especificado. Un ensayo de curvado frontal es un ensayo que dobla el conjunto soldado de modo que la cara de soldadura está en la superficie convexa de un radio de curvatura especificado.

Otra prueba destructiva sería un ensayo de tensión o tracción donde se tira o estira una pieza cortada de un conjunto soldado hasta que la soldadura se rompe, ensayando el límite elástico y la resistencia a la tracción de la soldadura. Otra prueba destructiva sería un ensayo de rotura. Un tipo de ensayo de rotura es un ensayo en un conjunto soldado que tiene dos secciones soldadas entre sí a 90 grados entre sí para formar una junta en T, donde una sección se dobla hacia la otra sección para determinar si la soldadura se rompe o no. Si la soldadura se rompe, se puede inspeccionar el cordón de soldadura interno. Una prueba de impacto es una prueba donde un elemento de impacto se fuerza en un conjunto soldado a varias temperaturas para determinar la capacidad del conjunto soldado para resistir el impacto. Un conjunto soldado puede tener una buena resistencia con carga estática, pero puede fracturarse si se somete a un impacto a alta velocidad. Por ejemplo, un dispositivo de péndulo puede usarse para oscilar hacia abajo y golpear un conjunto soldado (posiblemente romper el conjunto soldado) y se denomina prueba de impacto Charpy.

Otra prueba destructiva sería un ensayo de dureza que prueba una capacidad de soldadura para resistir la hendidura o penetración en la junta de soldadura. La dureza de un conjunto soldado depende de las propiedades metalúrgicas resultantes en la junta de soldadura que se basa, en parte, en cómo se enfría la junta de soldadura en la zona afectada por el calor. Dos tipos de pruebas de dureza serían la prueba Binell y la prueba Rockwell. Ambas pruebas utilizan un penetrador con una esfera dura o un punto de diamante afilado. El penetrador se aplica a la soldadura bajo una carga estandarizada. Cuando se retira la carga, se mide la penetración. La prueba puede realizarse en varios puntos del metal circundante y es un buen indicador del posible agrietamiento. Un tipo adicional de prueba destructiva sería una prueba de doblado en tubo donde se corta un tubo soldado para tomar una pieza de cada uno de los cuatro cuadrantes del tubo. Se realiza una curva de raíz en dos de las piezas y se realiza una curva de cara en las otras dos piezas.

Varios tipos de pruebas no destructivas que pueden realizarse incluyen pruebas radiográficas y pruebas ultrasónicas. En un ensayo radiográfico, se expone el conjunto soldado a rayos X y se genera una imagen de rayos X de la junta de soldadura que puede examinarse. En un ensayo ultrasónico, el conjunto soldado se expone a energía ultrasónica y se derivan diversas propiedades de la junta de soldadura de las ondas ultrasónicas reflejadas. Para ciertos tipos de pruebas no destructivas, se somete el conjunto soldado (de manera virtual) a la exposición a rayos X o ultrasonido y se presentan visualmente al usuario defectos tales como porosidad interna, atrapamiento de escoria y falta de penetración. Otro tipo de prueba no destructiva serían los ensayos penetrantes de colorante o penetrantes de líquidos que pueden simularse de manera virtual. Se somete un conjunto soldado a un material de tinte y luego se expone el conjunto soldado a un revelador para determinar, por ejemplo, si existen grietas superficiales que no son visibles a simple vista. Otra prueba no destructiva sería el ensayo de partículas magnéticas que también se usa para detectar grietas y puede simularse de una manera de realidad virtual. Se pueden crear pequeñas grietas por debajo de la superficie de un conjunto soldado mediante una entrada de calor inadecuada al conjunto soldado. Según una realización de la presente invención, la velocidad de desplazamiento y otros parámetros del proceso de soldadura se rastrean en el entorno de realidad virtual y se usan para determinar la entrada de calor en el conjunto soldado y, de esta forma, pueden detectarse grietas cerca de la superficie del conjunto soldado usando pruebas virtuales no destructivas.

Además, se puede realizar la simulación de un conjunto soldado en una estructura simulada. Por ejemplo, un conjunto soldado virtual que tiene una junta de soldadura virtual creada por un usuario de un sistema de VRAW puede incorporarse en una simulación virtual de un puente para la prueba. El conjunto soldado virtual puede corresponder a un elemento estructural clave del puente, por ejemplo. El puente puede especificarse para durar cien años antes de fallar. La prueba puede implicar observar el puente a lo largo del tiempo (es decir, tiempo virtual) para ver si el conjunto soldado falla. Por ejemplo, si el conjunto soldado tiene una calidad deficiente (es decir, tiene discontinuidades o defectos inaceptables), la simulación puede mostrar una animación de la destrucción del puente después de 45 años.

Las Figuras 1-19C describen una realización de un sistema 100 de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW) capaz de simular, en el espacio de realidad virtual, un escenario de soldadura en tiempo real que incluye la formación de un conjunto soldado virtual por un usuario (soldador) y diversas características de defecto y discontinuidad asociadas con el conjunto soldado, así como el ensayo e inspección de simulación del conjunto soldado virtual y visualizar una animación del conjunto soldado virtual bajo prueba para observar los efectos. El sistema de VRAW es capaz de crear una representación virtual sofisticada de un conjunto soldado y realizar un análisis sofisticado de la representación virtual que compara diversas características del conjunto soldado virtual con un código de soldadura.

La inspección virtual puede implementarse en el sistema de VRAW en cualquiera de varias formas diferentes y/o combinaciones de los mismos. Según una realización de la presente invención, el sistema de VRAW incluye un sistema experto y es accionado por un conjunto de reglas. Un sistema experto es el software que intenta proporcionar una respuesta a un problema o aclarar incertidumbres donde normalmente necesitaría consultarse uno o más expertos humanos. Los sistemas expertos son más comunes en un dominio de problema específico y son una aplicación tradicional y/o subcampo de inteligencia artificial. Se puede usar una amplia variedad de métodos para simular el rendimiento del experto, sin embargo, común a muchas son 1) la creación de una base de conocimiento que usa algún formalismo de representación de conocimiento para capturar el conocimiento de la materia prima del sujeto (SME) (por ejemplo, el conocimiento de los inspector de soldadura certificado) y 2) un proceso de recogida de ese conocimiento de la SME y la codificación de la misma según el formalismo, que se denomina ingeniería de conocimiento. Los sistemas expertos pueden o no tener componentes de aprendizaje, pero un tercer elemento común es que, una vez que se desarrolla el sistema, se ha demostrado que se coloca en la misma situación de resolución del problema del mundo real que la CME humana, típicamente como ayuda a los trabajadores humanos o a un complemento a algún sistema de información.

Según otra realización de la presente invención, el sistema de VRAW incluye máquinas de vectores de soporte. Las máquinas de vectores de soporte (SVM) son un conjunto de métodos de aprendizaje supervisado relacionados utilizados para la clasificación y regresión. Dado un conjunto de ejemplos de formación, cada uno marcado como perteneciente a una de dos categorías, un algoritmo de entrenamiento SVM construye un modelo que predice si un nuevo ejemplo cae en una categoría u otro (por ejemplo, categorías de aprobado/fallo para defectos y discontinuidades particulares). De manera intuitiva, un modelo SVM es una representación de los ejemplos como puntos en el espacio, mapeado de modo que los ejemplos de las categorías separadas se dividen por un espacio claro que es lo más ancho posible. Luego se mapean nuevos ejemplos en ese mismo espacio y se predice que pertenecen a una categoría basada en el lado del hueco en el que caen.

Según aún otra realización de la presente invención, el sistema de VRAW incluye una red neuronal que es capaz de ser entrenada y adaptada a nuevos escenarios. Una red neuronal está compuesta por neuronas artificiales interconectadas (elementos de programación que imitan las propiedades de las neuronas biológicas). Las redes neuronales pueden usarse para obtener una comprensión de redes neuronales biológicas, o para resolver problemas de inteligencia artificial sin crear necesariamente un modelo de un sistema biológico real. Según una realización de la presente invención, se diseña una red neuronal que introduce datos de defectos y discontinuidades de datos de conjunto soldado virtual, y envía datos de aprobado/fallo.

Según diversas realizaciones de la presente invención, pueden emplearse agentes inteligentes para proporcionar retroalimentación a un estudiante con respecto a áreas donde el estudiante necesita más práctica, o para proporcionar retroalimentación a un instructor o educador de cómo modificar el currículo de enseñanza para mejorar el aprendizaje de los estudiantes. En inteligencia artificial, un agente inteligente es una entidad autónoma, generalmente implementada en software, que observa y actúa sobre un entorno y dirige su actividad para lograr objetivos. Un agente inteligente puede ser capaz de aprender y usar conocimiento para lograr un objetivo (por ejemplo, el objetivo de proporcionar retroalimentación relevante a un estudiante de soldadura o un formador de soldadura).

Según una realización de la presente invención, una representación virtual de un conjunto soldado creado usando el sistema de VRAW se exporta a una sección de la prueba destructiva/no destructiva del sistema. La sección de la prueba del sistema es capaz de generar automáticamente secciones cortadas del conjunto soldado virtual (para pruebas destructivas) y enviar esas secciones cortadas a una de una pluralidad de pruebas posibles dentro de la sección de la prueba del sistema de VRAW. Cada una de las diversas pruebas es capaz de generar una animación que ilustra esa prueba particular. El sistema de VRAW es capaz de mostrar la animación de la prueba al usuario. La animación muestra claramente al usuario si el conjunto soldado virtual generado por el usuario aprueba el ensayo. Para pruebas no destructivas, se somete el conjunto soldado (de manera virtual) a la exposición a rayos X o ultrasonido y se presentan visualmente al usuario defectos tales como porosidad interna, atrapamiento de escoria y falta de penetración.

Por ejemplo, se puede mostrar que un conjunto soldado virtual que se somete a una prueba de curvado virtual se rompe en la animación en una ubicación donde se produce un tipo particular de defecto en la junta de soldadura del conjunto soldado virtual. Como otro ejemplo, se puede mostrar que un conjunto soldado virtual que se somete a una prueba de curvado virtual se dobla en la animación y se grieta, o muestra una cantidad significativa de defectos, aunque el conjunto soldado no se rompa completamente. Se puede repetir la prueba del mismo conjunto soldado virtual para diferentes pruebas usando las mismas secciones cortadas (p. ej., las secciones cortadas pueden reconstituirse o volver a representarse mediante el sistema de VRAW) o diferentes secciones cortadas del conjunto soldado virtual. Según una realización de la presente invención, un conjunto soldado virtual está marcado con características metalúrgicas tales como, por ejemplo, un tipo de metal y la resistencia a la tracción que se tienen en cuenta en la prueba destructiva/no destructiva seleccionado particular. Se simulan diversos metales de soldadura de base común, incluyendo metales de soldadura tales como aluminio y acero inoxidable, según diversas realizaciones de la presente invención.

Según una realización de la presente invención, un sistema experto en funcionamiento de fondo puede aparecer en una ventana en una pantalla del sistema de VRAW e indicar al usuario (por ejemplo, a través de un mensaje de texto y/o gráficamente) el motivo por el que el conjunto soldado falló el ensayo (por ejemplo, demasiada porosidad en estos puntos particulares en la junta de soldadura) y qué estándar(s) de soldadura específico(s) no se rompió(eron). Según otra realización de la presente invención, el sistema de VRAW puede tener un enlace de hipertexto a una herramienta externa que vincula la presente prueba a un estándar de soldadura particular. Además, un usuario puede tener acceso a una base de conocimiento que incluye texto, imágenes, vídeo y diagramas para complementar su formación.

Según una realización de la presente invención, la animación de una prueba destructiva/no destructiva particular es una representación 3D del conjunto soldado virtual según se modifica mediante la prueba de modo que un usuario puede mover el conjunto soldado virtual representado alrededor de una manera tridimensional en una pantalla del sistema de VRAW durante la prueba para ver la prueba desde diversos ángulos y perspectivas. La misma animación representada en 3D de una prueba particular puede repetirse para permitir un beneficio máximo de la formación para el mismo usuario o para múltiples usuarios.

Según una realización de la presente invención, el conjunto soldado virtual representado y/o la animación representada en 3D correspondiente del conjunto soldado virtual bajo prueba se pueden exportar a una parte de inspección del sistema para realizar una inspección de la soldadura y/o para formar a un usuario en inspección de soldadura (p. ej., para convertirse en un inspector de soldadura certificado). La parte de inspección del sistema incluye un modo de enseñanza y un modo de entrenamiento.

En el modo de enseñanza, el conjunto soldado virtual y/o la animación representada en 3D de un conjunto soldado virtual bajo ensayo son mostrados y visualizados por un graduador (formador) junto con un estudiante de soldadura.

El formador y el estudiante de soldadura pueden ver e interactuar con el conjunto soldado virtual. El formador es capaz de determinar (por ejemplo, a través de un método de puntuación) cómo hizo el estudiante de soldadura al identificar defectos y discontinuidades en el conjunto soldado virtual, e indicar al estudiante de soldadura si la soldadura se realizó correctamente y qué pasó por alto el estudiante interactuando con el conjunto soldado virtual visualizado (visualización desde diferentes perspectivas, etc.).

En el modo de entrenamiento, el sistema hace a un estudiante de inspector de soldadura varias preguntas sobre el conjunto soldado virtual y permite que el estudiante de inspector de soldadura introduzca respuestas a las preguntas. El sistema puede proporcionar al estudiante de inspector de soldadura una puntuación al final de la pregunta. Por ejemplo, el sistema puede proporcionar inicialmente preguntas de muestra al estudiante de inspector de soldadura para un conjunto soldado virtual y luego proceder a proporcionar preguntas cronometradas al estudiante de inspector de soldadura para otro conjunto soldado virtual que se va a puntuar durante un modo de prueba.

La parte de inspección del sistema también puede proporcionar ciertas herramientas interactivas que ayudan a un estudiante de inspector de soldadura o formador a detectar defectos y hacer ciertas mediciones en la soldadura virtual que se comparan con estándares de soldadura predefinidos (por ejemplo, un medidor virtual que mide la penetración de una soldadura raíz y compara la medición con una penetración estándar requerida). La clasificación de un estudiante de inspector de soldadura también puede incluir si el estudiante de inspector de soldadura usa o no las herramientas interactivas correctas para evaluar la soldadura. Según una realización de la presente invención, la parte de inspección del sistema, basada en la clasificación (es decir, puntuación) determina en qué áreas el estudiante de inspector de soldadura necesita ayuda y proporciona al estudiante de inspector de soldadura muestras más representativas sobre las cuales practicar la inspección.

Como se ha indicado anteriormente en el presente documento, pueden emplearse agentes inteligentes para proporcionar retroalimentación a un estudiante con respecto a áreas donde el estudiante necesita más práctica, o para proporcionar retroalimentación a un instructor o formador sobre cómo modificar el currículo de enseñanza para mejorar el aprendizaje de los estudiantes. En inteligencia artificial, un agente inteligente es una entidad autónoma, generalmente implementada en software, que observa y actúa sobre un entorno y dirige su actividad para lograr objetivos. Un agente inteligente puede ser capaz de aprender y usar conocimiento para lograr un objetivo (por ejemplo, el objetivo de proporcionar retroalimentación relevante a un estudiante de soldadura o un formador de soldadura). Según una realización de la presente invención, el entorno percibido y accionado por un agente inteligente es el entorno de realidad virtual generado por el sistema de VRAW, por ejemplo.

Nuevamente, las diversas herramientas de inspección interactivas pueden usarse en el conjunto soldado virtual antes de someterse a la prueba, el conjunto soldado virtual después de someterse a la prueba, o ambos. Las diversas herramientas y metodologías de inspección interactiva están configuradas para diversos procesos de soldadura, tipos de metales y tipos de estándares de soldadura, según una realización de la presente invención. En el sistema de VWI independiente, las herramientas de inspección interactivas pueden manipularse usando un teclado y un ratón, por ejemplo. En el sistema de VRAW, las herramientas de inspección interactivas pueden manipularse mediante una palanca de mando y/o un panel de consola, por ejemplo.

El sistema de soldadura por arco de realidad virtual (VRAW -virtual reality arc welding)incluye un subsistema basado en procesador programable, un rastreador espacial conectado operativamente al subsistema basado en procesador programable, al menos una herramienta de soldadura simulada capaz de ser rastreada espacialmente por el rastreador espacial, y al menos un dispositivo de visualización conectado operativamente al subsistema basado en procesador programable. El sistema es capaz de simular, en un espacio de realidad virtual, un baño de soldadura con características de fluidez del metal fundido y disipación de calor en tiempo real. El sistema también es capaz de mostrar el baño de soldadura simulado en el dispositivo de visualización en tiempo real. Las características de disipación de calor y fluidez de metal fundido en tiempo real del baño de soldadura simulado proporcionan retroalimentación visual en tiempo real a un usuario de la herramienta de soldadura simulada cuando se muestran, permitiendo al usuario ajustar o mantener una técnica de soldadura en tiempo real en respuesta a la retroalimentación visual en tiempo real (es decir, ayuda al usuario a aprender correctamente). El baño de soldadura visualizado es representativo de un baño de soldadura que se formaría en el mundo real basándose en la técnica de soldadura del usuario y el proceso y parámetros de soldadura seleccionados. Al ver un baño (por ejemplo, forma, color, escoria, tamaño, monedas apiladas[stackeddimes]), un usuario puede modificar su técnica para hacer una buena soldadura y determinar el tipo de soldadura que se está realizando. La forma del baño es sensible al movimiento de la pistola o varilla. Como se usa en el presente documento, el término “ tiempo real” significa percibir y experimentar en el tiempo en un entorno simulado de la misma manera que un usuario percibiría y experimentaría en un escenario de soldadura en el mundo real. Además, el baño de soldadura responde a los efectos del entorno físico que incluye la gravedad, lo que permite a un usuario poner en práctica de forma práctica la soldadura en varias posiciones, incluyendo soldadura en partes elevadas y diversos ángulos de soldadura de tubería (por ejemplo, 1G, 2G, 5G, 6G). Dicho escenario de soldadura virtual en tiempo real da como resultado la generación de datos representativos de un conjunto soldado virtual.

La Figura 1 ilustra un ejemplo de realización de un diagrama de bloques del sistema de un sistema 100 que proporciona una formación de soldadura por arco en un entorno de realidad virtual en tiempo real. El sistema 100 incluye un subsistema basado en procesador programable (PPS) 110. El PPS 110 proporciona el hardware y el software configurados como un motor de representación para proporcionar representaciones animadas en 3D de conjuntos soldados virtuales. El PPS 110 también proporciona hardware y software configurados como un motor de análisis para realizar pruebas e inspección de un conjunto soldado virtual. En el contexto del sistema de la Figura 1, un conjunto soldado virtual es la simulación resultante de una probeta de soldadura que ha pasado por un proceso de soldadura simulado para formar un cordón de soldadura o junta de soldadura.

El sistema 100 incluye además un rastreador espacial (ST) 120 conectado operativamente al PPS 110. El sistema 100 también incluye una interfaz 130 de usuario de soldadura física (WUI) conectada operativamente al PPS 110 y un dispositivo 140 de visualización montado en la cara (FMDD) (véanse las Figuras 9A-9C) conectados operativamente al PPS 110 y al ST 120. Sin embargo, ciertas realizaciones pueden no proporcionar un FMDD. El sistema 100 incluye además un dispositivo de visualización de observador (ODD) 150 conectado operativamente al PPS 110. El sistema 100 también incluye al menos una herramienta de soldadura simulada (MWT) 160 conectada operativamente al ST 120 y al PPS 110. El sistema 100 incluye además una tabla/soporte (T/S) 170 y al menos una probeta de soldadura (WC) 180 capaz de unirse al T/S 170. Según una realización alternativa de la presente invención, se proporciona una botella de gas simulado (no mostrada) que simula una fuente de gas de protección y que tiene un regulador de flujo ajustable.

La Figura 2 ilustra una realización de ejemplo de una consola de soldadura 135 simulada combinada (que simula una interfaz de usuario de fuente de alimentación de soldadura) y un dispositivo 150 de visualización de observador (ODD) del sistema 100 de la Figura 1. La WUI 130 física reside en una parte frontal de la consola 135 y proporciona controles, botones y una palanca de mando para la selección del usuario de diversos modos y funciones. El ODD 150 está unido a una parte superior de la consola 135, según una realización de la presente invención. La MWT 160 descansa en un soporte unido a una parte lateral de la consola 135. Internamente, la consola 135 sostiene el PPS 110 y una parte del ST 120.

La Figura 3 ilustra un ejemplo de realización del dispositivo de visualización de observador (ODD) 150 de la Figura 2. Según una realización de la presente invención, el ODD 150 es un dispositivo de pantalla de cristal líquido (LCD). También son posibles otros dispositivos de visualización. Por ejemplo, el ODD 150 puede ser una pantalla táctil, según otra realización de la presente invención. El ODD 150 recibe vídeo (por ejemplo, formato SVGA) y la información de visualización del PPS 110.

Como se muestra en la Figura 3, el ODD 150 es capaz de mostrar una primera escena de usuario que muestra diversos parámetros 151 de soldadura que incluyen posición, punta para trabajar, ángulo de soldadura, ángulo de recorrido y velocidad de desplazamiento. Estos parámetros pueden seleccionarse y mostrarse en tiempo real en forma gráfica y se usan para enseñar una técnica de soldadura adecuada. Además, como se muestra en la Figura 3, el ODD 150 es capaz de mostrar estados de discontinuidad de soldadura simulados 152 que incluyen, por ejemplo, un tamaño de soldadura inadecuado, una colocación deficiente del cordón, una perla cóncava, una convexidad excesiva, un rebaje, una porosidad, una fusión incompleta, una inclusión de escoria, un exceso de proyecciones, un sobrellenado y una rebaba (masa fundida). El corte inferior es una ranura fundida en el metal base adyacente a la soldadura o raíz de soldadura y que queda sin llenar por metal de soldadura. El corte inferior a menudo se debe a un ángulo incorrecto de soldadura. La porosidad consiste en discontinuidades de tipo cavidad formadas por atrapamiento de gas durante la solidificación a menudo causada al mover el arco demasiado lejos de la probeta. Dichos estados de discontinuidad de soldadura simulados son generados por el sistema 100 durante un proceso de soldadura simulado para formar un conjunto soldado virtual con una probeta de soldadura simulada.

Además, como se muestra en la Figura 3, el ODD 150 es capaz de mostrar las selecciones del usuario 153, incluyendo el menú, las acciones, las señales visuales, la nueva probeta y el paso final. Estas selecciones de usuario están vinculadas a botones de usuario en la consola 135. A medida que un usuario realiza varias selecciones a través, por ejemplo, de una pantalla táctil del ODD 150 o a través de la WUI física 130, las características mostradas pueden cambiar para proporcionar información seleccionada y otras opciones al usuario. Además, el ODD 150 puede mostrar una vista por un soldador que lleva el FMDD 140 en la misma vista angular del soldador o en varios ángulos diferentes, por ejemplo, elegidos por un instructor. El ODD 150 puede ser visualizado por un instructor y/o los estudiantes para diversos fines de formación, incluyendo las pruebas destructivas/no destructivas y la inspección de un conjunto soldado virtual. Por ejemplo, la vista puede girarse alrededor de la soldadura terminada permitiendo una inspección visual por un instructor. Según una realización alternativa de la presente invención, el vídeo del sistema 100 puede enviarse a una ubicación remota a través de, por ejemplo, Internet para su visualización remota y/o crítica. Además, se puede integrar sonido para permitir la comunicación de audio en tiempo real entre un estudiante y un instructor remoto.

La Figura 4 ilustra un ejemplo de realización de una parte frontal de la consola 135 de soldadura simulada de la Figura 2 que muestra una interfaz de usuario de soldadura física (WUI) 130. La WUI 130 incluye un conjunto de botones 131 correspondientes a las selecciones de usuario 153 que se muestran en el ODD 150. Los botones 131 están coloreados para corresponderse con los colores de las selecciones de usuario 153 que se muestran en el ODD 150. Cuando se presiona uno de los botones 131, se envía una señal al PPS 110 para activar la función correspondiente. La WUI 130 también incluye una palanca de mando 132 capaz de ser utilizada por un usuario para seleccionar diversos parámetros y selecciones mostradas en el ODD 150. La WUI 130 incluye además un dial o control 133 para ajustar la velocidad de alimentación de cable/amperios, y otro dial o control 134 para ajustar los voltios/moldura. La WUI 130 también incluye un dial o control 136 para seleccionar un proceso de soldadura por arco. Según una realización de la presente invención, se pueden seleccionar tres procesos de soldadura por arco que incluyen soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAw ) que incluye procesos protegidos por el gas y autoblindados; soldadura por arco metálico de gas (GMAW) que incluye arco corto, pulverización axial, STT y pulso; soldadura por arco de tungsteno a gas (GTAW); y soldadura por arco metálico protegido (SMAW) que incluye electrodos E6010, E6013 y E7018. La WUI 130 incluye además un dial o control 137 para seleccionar una polaridad de soldadura. Según una realización de la presente invención, se pueden seleccionar tres polaridades de soldadura por arco que incluyen corriente alterna (CA), corriente continua positiva (CC+) y corriente continua negativa (CC-).

La Figura 5 ilustra un ejemplo de realización de una herramienta de soldadura simulada (MWT) del sistema 100 de la Figura 1. La MWT 160 de la Figura 5 simula una herramienta de soldadura de varilla para soldadura de placa y tubo e incluye un soporte 161 y un electrodo 162 de varilla simulado. Un disparo en la MWD 160 se usa para comunicar una señal al PPS 110 para activar un proceso de soldadura simulada seleccionado. El electrodo de varilla simulado 162 incluye una punta resistiva 163 de forma táctil para simular la retroalimentación resistiva que se produce durante, por ejemplo, un procedimiento de soldadura de paso de raíz en soldadura de tubo en el mundo real o cuando se suelda una placa. Si el usuario mueve el electrodo de varilla simulado 162 demasiado lejos de la raíz, el usuario podrá sentir o detectar la resistencia más baja, derivando de este modo la retroalimentación para su uso en el ajuste o mantenimiento del proceso de soldadura actual.

Se contempla que la herramienta de soldadura de varilla pueda incorporar un accionador, no mostrado, que retira el electrodo de varilla simulado 162 durante el procedimiento de soldadura virtual. Es decir que a medida que un usuario participa en la actividad de soldadura virtual, la distancia entre el soporte 161 y la punta del electrodo de varilla simulado 162 se reduce para simular el consumo del electrodo. La velocidad de consumo, es decir, la retirada del electrodo de varilla 162, puede controlarse por el PPS 110 y más específicamente por las instrucciones codificadas ejecutadas por el PPS 110. La velocidad de consumo simulada también puede depender de la técnica del usuario. Cabe mencionar aquí que a medida que el sistema 100 facilita la soldadura virtual con diferentes tipos de electrodos, la tasa de consumo o reducción del electrodo de varilla 162 puede cambiar con el procedimiento de soldadura usado y/o la configuración del sistema 100.

También son posibles otras herramientas de soldadura de control, según otras realizaciones de la presente invención, que incluyen una MWD que simula una pistola de soldadura semiautomática manual que tiene un electrodo de cable alimentado a través de la pistola, por ejemplo. Además, según otras determinadas realizaciones de la presente invención, podría usarse una herramienta de soldadura real como MWT 160 para simular mejor la sensación real de la herramienta en las manos del usuario, aunque, en el sistema 100, la herramienta no se usará para crear realmente un arco real. Además, puede proporcionarse una herramienta de amolado simulada, para su uso en un modo de trituración simulado del simulador 100. De manera similar, puede proporcionarse una herramienta de corte simulada, para su uso en un modo de corte simulado del simulador 100 tal como, por ejemplo, como se usa en el corte de combustible oxigenado y plasma. Además, se puede proporcionar una antorcha de soldadura por arco de tungsteno de gas simulado (GTAW) o material de relleno para su uso en el simulador 100.

La Figura 6 ilustra un ejemplo de realización de una tabla/caja (T/S) 170 del sistema 100 de la Figura 1. El T/S 170 incluye una mesa ajustable 171, un soporte o base 172, un brazo ajustable 173 y un poste vertical 174. La mesa 171, el soporte 172 y el brazo 173 están unidos cada uno al poste vertical 174. La mesa 171 y el brazo 173 son cada uno capaces de ajustarse manualmente hacia arriba, hacia abajo y rotacionalmente con respecto al poste vertical 174. El brazo 173 se usa para contener diversas probetas de soldadura (por ejemplo, probeta 175 de soldadura) y un usuario puede apoyar su brazo en la mesa 171 durante la formación. El poste vertical 174 está indexado con información de posición de modo que un usuario puede conocer exactamente dónde están posicionados el brazo 173 y la mesa 171 verticalmente en el poste 171. Esta información de posición vertical puede introducirla el usuario en el sistema usando la WUI 130 y el ODD 150.

Según una realización alternativa de la presente invención, las posiciones de la tabla 171 y el brazo 173 pueden establecerse automáticamente por la PSS 110 mediante configuraciones preprogramadas, o a través de la WUI 130 y/o el ODD 150 ajustado por el usuario. En tal realización alternativa, la T/S 170 incluye, por ejemplo, motores y/o servomecanismos, y comandos de señal a partir del PPS 110 activan los motores y/o servomecanismos. Según otra realización alternativa de la presente invención, las posiciones de la mesa 171 y el brazo 173 y el tipo de probeta son detectadas por el sistema 100. De esta manera, el usuario no tiene que ingresar manualmente la información de posición a través de la interfaz de usuario. En tal realización alternativa, el T/S 170 incluye detectores de posición y orientación y envía comandos de señal al PPS 110 para proporcionar información de posición y orientación, y la WC 175 incluye sensores de detección de posición (por ejemplo, sensores en espiral para detectar campos magnéticos). El usuario puede ver una representación del ajuste de T/S 170 en el ODD 150 a medida que se cambian los parámetros de ajuste, según una realización de la presente invención.

La Figura 7A ilustra un ejemplo de realización de una probeta de soldadura de tubo (WC) 175 del sistema 100 de la Figura 1. La WC 175 simula dos tubos de seis pulgadas de diámetro 175“y 175” colocados juntos para formar una raíz 176 a soldar. La WC 175 incluye una parte 177 de conexión en un extremo de la WC 175, permitiendo que la WC 175 se fije de una manera precisa y repetible al brazo 173. La Figura 7B ilustra el tubo WC 175 de la Figura 7A montado en el brazo 173 de la mesa/caja (TS) 170 de la Figura 6. La manera precisa y repetible en la que la WC 175 es capaz de unirse al brazo 173 permite realizar una calibración espacial de la WC 175 solo una vez en la fábrica. Luego, en el campo, siempre que el sistema 100 tenga memorizada la posición del brazo 173, el sistema 100 es capaz de rastrear la MWT 160 y el FMDD 140 con respecto a la WC 175 en un entorno virtual. Una primera parte del brazo 173, que está unida a la WC 175, es capaz de inclinarse con respecto a una segunda parte del brazo 173, como se muestra en la Figura 6. Esto permite al usuario poner en práctica la soldadura de tubos con el tubo en cualquiera de las orientaciones y los ángulos diferentes.

La Figura 8 ilustra diversos elementos de un ejemplo de realización del rastreador espacial (ST) 120 de la Figura 1. El ST 120 es un rastreador magnético que es capaz de interactuar operativamente con el PPS 110 del sistema 100. El ST 120 incluye una fuente magnética 121 y un cable fuente, al menos un sensor 122 y cable asociado, software anfitrión en el disco 123, una fuente de alimentación 124 y cable asociado, cables USB y RS-232 125 y una unidad de seguimiento del procesador 126. La fuente magnética 121 puede conectarse operativamente a la unidad de seguimiento del procesador 126 a través de un cable. El sensor 122 puede conectarse operativamente a la unidad 126 de seguimiento del procesador a través de un cable. La fuente 124 de alimentación puede conectarse operativamente a la unidad 126 de seguimiento del procesador a través de un cable. La unidad 126 de seguimiento de procesador es un cable de conexión operativa al PPS 110 a través de un cable 125 USB o RS-232. El software anfitrión en el disco 123 es capaz de cargarse en el PPS 110 y permite la comunicación funcional entre el ST 120 y el PPS 110.

Con referencia a la Figura 6 y la Figura 8, la fuente magnética 121 del ST 120 se monta en la primera porción del brazo 173. La fuente 121 magnética crea un campo magnético alrededor de la fuente 121, que incluye el espacio que abarca la WC 175 unida al brazo 173, que establece un marco de referencia espacial en 3D. El T/S 170 es en gran medida no metálico (no férrico y no conductor) para no distorsionar el campo magnético creado por la fuente magnética 121. El sensor 122 incluye tres bobinas de inducción alineadas ortogonalmente a lo largo de tres direcciones espaciales. Cada una de las bobinas de inducción del sensor 122 mide la resistencia del campo magnético en cada una de las tres direcciones y proporciona esa información a la unidad de seguimiento del procesador 126. Como resultado, el sistema 100 es capaz de saber dónde está cualquier parte de la WC 175 con respecto al marco de referencia espacial 3D definido por el campo magnético cuando la WC 175 está montada en el brazo 173. El sensor 122 puede unirse a la MWT 160 o al FMDD 140, lo que permite rastrear la MWT 160 o el FMDD 140 por el ST 120 con respecto al marco de referencia espacial 3D tanto en el espacio como en la orientación. Cuando se proporcionan dos sensores 122 y se conectan operativamente a la unidad de seguimiento del procesador 126, se pueden rastrear tanto la MWT 160 como el FMDD 140. De esta manera, el sistema 100 es capaz de crear una WC virtual, una MWT virtual y una T/S virtual en el espacio de realidad virtual y mostrar la WC virtual, la MWT virtual y la T/S virtual en el FMDD 140 y/o el ODD 150 como la MWT 160 y el FMDD 140 se rastrean con respecto al marco de referencia espacial 3D.

Según una realización alternativa de la presente invención, el sensor o sensores 122 pueden interactuar de forma inalámbrica a la unidad de seguimiento del procesador 126, y la unidad de seguimiento del procesador 126 puede interconectarse de forma inalámbrica al PPS 110. Según otras realizaciones alternativas de la presente invención, pueden usarse otros tipos de rastreadores espaciales 120 en el sistema 100 que incluyen, por ejemplo, un rastreador basado en acelerómetro/giroscopio, un rastreador óptico (activo o pasivo), un rastreador de infrarrojos, un rastreador acústico, un rastreador láser, un rastreador de radiofrecuencia, un rastreador inercial y sistemas de seguimiento basados en la realidad aumentada. También pueden ser posibles otros tipos de rastreadores.

La Figura 9A ilustra un ejemplo de realización del dispositivo 140 de visualización montado en la cara (FMDD) del sistema 100 de la Figura 1. La Figura 9B es una ilustración de cómo el FMDD 140 de la Figura 9A está fijado a la cabeza de un usuario. La Figura 9C ilustra un ejemplo de realización del FMDD 140 de la Figura 9A integrada en un casco de soldadura 900. El FMDD 140 se conecta operativamente al PPS 110 y al ST 120 ya sea a través de medios cableados o de forma inalámbrica. Un sensor 122 del ST 120 puede unirse al FMDD 140 o al casco de soldadura 900, según diversas realizaciones de la presente invención, permitiendo que el FMDD 140 y/o el casco 900 de soldadura se rastreen con respecto al marco de referencia espacial 3D creado por el ST 120.

Según una realización de la presente invención, el FMDD 140 incluye dos microvisualizaciones OLED con SVGA 3D de alto contraste capaces de suministrar vídeo de movimiento completo de fluido en los modos de vídeo secuencial 2D y trama. El vídeo del entorno de realidad virtual se proporciona y se muestra en el FMDD 140. Puede proporcionarse un modo de zoom (por ejemplo, 2X), lo que permite a un usuario simular una lente de manipulación, por ejemplo.

El FMDD 140 incluye además dos altavoces de auricular 910, que permiten al usuario escuchar sonidos relacionados con soldadura simulados y ambientales producidos por el sistema 100. El FMDD 140 puede interactuar operativamente con el PPS 110 a través de medios cableados o inalámbricos, según varias realizaciones de la presente invención. Según una realización de la presente invención, el PPS 110 proporciona vídeo estereoscópico al FMDD 140, proporcionando una percepción de profundidad mejorada al usuario. Según una realización alternativa de la presente invención, un usuario puede usar un control en la MWT 160 (p. ej., un botón o conmutador) para recuperar menús, seleccionar menús y opciones de visualización en el FMDD 140. Esto puede permitir al usuario restablecer fácilmente una soldadura si comete un error, cambiar ciertos parámetros o retroceder un poco para volver a hacer una parte de una trayectoria de cordón de soldadura, por ejemplo.

La Figura 10 ilustra un ejemplo de realización de un diagrama de bloques de subsistema del subsistema 110 basado en procesador programable (PPS) del sistema 100 de la Figura 1. El PPS 110 incluye una unidad central de procesamiento (CPU) 111 y dos unidades 115 de procesamiento gráfico (GPU), según una realización de la presente invención. Las dos GPU 115 están programadas para proporcionar simulación de realidad virtual de un baño de soldadura (o charco de soldadura) que tiene características de absorción y disipación de calor de metal fundido en tiempo real, según una realización de la presente invención.

La Figura 11 ilustra un ejemplo de realización de un diagrama de bloques de una unidad 115 de procesamiento gráfico (GPU) del PPS 110 de la Figura 10. Cada GPU 115 admite la implementación de algoritmos paralelos de datos. Según una realización de la presente invención, cada GPU 115 proporciona dos salidas 118 y 119 de vídeo capaces de proporcionar dos vistas de realidad virtual. Dos de las salidas de vídeo pueden encaminarse al FMDD 140, haciendo que el punto de vista del soldado, y una tercera salida de vídeo se pueda enrutar al ODD 150, por ejemplo, haciendo que el punto de vista del soldador o algún otro punto de visión. La cuarta salida de vídeo restante puede encaminarse a un proyector, por ejemplo. Ambas GPU 115 realizan los mismos cálculos de física de soldadura pero pueden hacer que el entorno de realidad virtual desde el mismo punto de vista u otro diferente. La GPU 115 incluye una arquitectura 116 de dispositivo unificado de cálculo (CUDA) y un atenuador 117. La CUDA 116 es el motor informático de la GPU 115 que es accesible para los desarrolladores de software a través de lenguajes de programación estándar de la industria. La CUDA 116 incluye núcleos paralelos y se usa para ejecutar el modelo físico de la simulación de baño de soldadura descrita en el presente documento. La CPU 111 proporciona datos de entrada de soldadura en tiempo real a la CUDA 116 en la GPU 115. El atenuador 117 es responsable de dibujar y aplicar todos los elementos visuales de la simulación. Los visualizadores del cordón y el y baño son accionados por el estado de un mapa de desplazamiento de wéxel que se describe más adelante en el presente documento. Según una realización de la presente invención, el modelo de física funciona y actualiza a una velocidad de aproximadamente 30 veces por segundo. Durante las simulaciones destructivas/no destructivas y las simulaciones de inspección virtuales, las GPU 115 actúan como un motor de representación para proporcionar representaciones animadas en 3D de un conjunto soldado virtual creado durante un proceso de soldadura simulado. Además, la CPU 111 actúa como un motor de análisis para proporcionar análisis de prueba del conjunto soldado virtual con respecto a los diversos defectos y discontinuidades que pueden estar presentes en el conjunto soldado virtual.

La Figura 12 ilustra un ejemplo de realización de un diagrama de bloques funcional del sistema 100 de la Figura 1. Los diversos bloques funcionales del sistema 100 como se muestra en la Figura 12 se implementan en gran medida mediante instrucciones de software y módulos que se ejecutan en el PPS 110. Los diversos bloques funcionales del sistema 100 incluyen una interfaz física 1201, modelos de antorcha y pinza 1202, modelos de entorno 1203, funcionalidad de contenido de sonido 1204, sonidos de soldadura 1205, modelo de soporte/mesa 1206, funcionalidad de arquitectura interna 1207, funcionalidad de calibración 1208, modelos de probeta 1210, física de soldadura 1211, herramienta de ajuste de física interna (tweaker) 1212, funcionalidad gráfica de interfaz de usuario 1213, funcionalidad de representación 1214, funcionalidad de informes del estudiante 1215, representación 1216, representación de cordón 1217, texturas 3D 1218, funcionalidad de señales visuales 1219, representación de cordón y tolerancia 1220, editor de tolerancia 1221 y efectos especiales 1222. La representación 1216, la representación del cordón 1217, las texturas 3D 1218 y la funcionalidad de puntuación y tolerancia 1220 se emplean durante las pruebas destructivas/no destructivas y la inspección virtual, así como durante un proceso de soldadura simulado, según una realización de la presente invención.

La funcionalidad de arquitectura interna 1207 proporciona la logística de software de nivel más alto de los procesos del sistema 100 que incluyen, por ejemplo, archivos de carga, información de retención, gestión de hilos, girando del modelo de física y activación de menús. La funcionalidad de arquitectura interna 1207 se ejecuta en la CPU 111, según una realización de la presente invención. Ciertas entradas en tiempo real al PPS 110 incluyen ubicación de arco, posición de pistola, posición de FMDD o casco, estado de encendido/apagado de la pistola y estado de contacto realizado (sí/no).

La funcionalidad de la interfaz gráfica de usuario 1213 permite al usuario, a través del ODD 150 que usa la palanca de mando 132 de la interfaz física del usuario 130, configurar un escenario de soldadura, un escenario de prueba o un escenario de inspección. Según una realización de la presente invención, la configuración de un escenario de soldadura incluye seleccionar un idioma, ingresar un nombre de usuario, seleccionar una placa de práctica (es decir, una probeta de soldadura), seleccionar un proceso de soldadura (por ejemplo, FCAW, GMAw , SMAW) y pulverización axial asociada, pulso o métodos de arco corto, seleccionar un tipo de gas y caudal, seleccionar un tipo de electrodo de varilla (por ejemplo, 6010 o 7018), y seleccionar un tipo de cable con núcleo de fundente (por ejemplo, autoprotegido, protegido contra el gas). El conjunto de un escenario de soldadura también incluye seleccionar una altura de mesa, una altura de brazo, una posición de brazo y una rotación de brazo de la T/S 170. La configuración de un escenario de soldadura incluye además seleccionar un entorno (por ejemplo, un entorno de fondo en el espacio de realidad virtual), establecer una velocidad de alimentación de cable, establecer un nivel de tensión, establecer un amperaje, seleccionar una polaridad y encender o apagar señales visuales particulares. De manera similar, la configuración de un escenario virtual o de inspección puede incluir seleccionar un idioma, ingresar un nombre de usuario, seleccionar un conjunto soldado virtual, seleccionar una prueba destructiva o no destructiva, seleccionar una herramienta interactiva y seleccionar una vista en perspectiva animada.

Durante un escenario de soldadura simulado, la funcionalidad de gráfico 1214 recopila parámetros de rendimiento del usuario y proporciona los parámetros de rendimiento del usuario a la funcionalidad gráfica de interfaz de usuario 1213 para su visualización en un formato gráfico (por ejemplo, en el ODD 150). La información de seguimiento de la ST 120 se introduce en la funcionalidad 1214 de representación gráfica. La funcionalidad de representación gráfica 1214 incluye un módulo de análisis simple (SAM) y un módulo de análisis de tejido/trama (WWAM). La SAM analiza parámetros de soldadura de usuario que incluyen ángulo de recorrido de soldadura, velocidad de desplazamiento, ángulo de soldadura, posición y distancia de punta a trabajo comparando los parámetros de soldadura con los datos almacenados en las tablas de cordones. El WWAM analiza parámetros de trama de usuario que incluyen espacio de dime, tiempo de retorcimiento y tiempo de baño. El WWAM también analiza parámetros de trama de usuario que incluyen anchura de trama, separación de trama y tiempo de trama. El SAM y WWAM interpretan datos de entrada sin procesar (por ejemplo, datos de posición y orientación) en datos funcionalmente utilizables para el gráfico. Para cada parámetro analizado por la SAM y WWAM, una ventana de tolerancia se define por límites de parámetros alrededor de una entrada de punto de ajuste óptimo o ideal en tablas de cordones usando el editor de tolerancia 1221, y se realiza la funcionalidad de puntuación 1220 y tolerancia.

El editor de tolerancia 1221 incluye un soldador que se aproxima al uso de material, uso eléctrico y tiempo de soldadura. Además, cuando ciertos parámetros están fuera de tolerancia, pueden producirse discontinuidades de soldadura (es decir, defectos de soldadura). El estado de cualquier discontinuidad de soldadura se procesa mediante la funcionalidad de representación gráfica 1214 y se presenta a través de la funcionalidad gráfica de interfaz de usuario 1213 en un formato gráfico. Dichas discontinuidades de soldadura incluyen un tamaño de soldadura inadecuado, una mala colocación del cordón, un cordón cóncavo, una convexidad excesiva, un rebaje, una porosidad, una fusión incompleta, un atrapamiento de escoria, un sobrellenado, una rebaba y una salpicadura excesiva. Según una realización de la presente invención, el nivel o la cantidad de una discontinuidad depende de cuánto se aleja un parámetro de usuario particular del punto de ajuste óptimo o ideal. Dichas discontinuidades de soldadura que se generan como parte del proceso de soldadura simulado se usan como entradas para los procesos destructivos/no destructivos y la inspección virtual como se asocia con un conjunto soldado virtual.

Se pueden definir previamente diferentes límites de parámetros para diferentes tipos de usuarios, tales como, por ejemplo, consejos de soldadura, expertos en soldadura y personas con un registro comercial. La funcionalidad de puntuación y tolerancia 1220 proporciona puntuaciones de número dependiendo del grado de cercanía del usuario del nivel óptimo (ideal) para un parámetro particular y dependiendo del nivel de discontinuidades o defectos presentes en la soldadura. Los valores óptimos se derivan de datos del mundo real. La información de la funcionalidad de puntuación y tolerancia 1220 y de la funcionalidad gráfica 1214 puede ser utilizada por la funcionalidad de informe del estudiante 1215 para crear un informe de rendimiento para un instructor y/o un estudiante.

El sistema 100 es capaz de analizar y visualizar los resultados de la actividad de soldadura virtual. Al analizar los resultados, se entiende que el sistema 100 es capaz de determinar cuándo durante el paso de soldadura y dónde a lo largo de las juntas de soldadura, el usuario se desvía de los límites aceptables del proceso de soldadura. Una puntuación puede atribuirse al rendimiento del usuario. En una realización, la puntuación puede ser una función de desviación en posición, orientación y velocidad de la herramienta de soldadura simulada 160 a través de intervalos de tolerancias, que pueden extenderse desde un paso de soldadura ideal hasta una actividad de soldadura marginal o inaceptable. Puede incorporarse cualquier gradiente de intervalos en el sistema 100 como se elige para puntuar el rendimiento del usuario. La puntuación puede mostrarse numéricamente o alfanuméricamente. Además, el rendimiento del usuario puede mostrarse gráficamente para ver el tiempo y/o la posición a lo largo de la junta de soldadura, además de la cercanía de la herramienta de soldadura simulada al atravesar la junta de soldadura. Los parámetros tales como ángulo de recorrido, ángulo de trabajo, velocidad y distancia desde la junta de soldadura son ejemplos de lo que pueden medirse, aunque cualquier parámetro puede analizarse con fines de puntuación. Los intervalos de tolerancia de los parámetros se toman de datos de soldadura en el mundo real, proporcionando así una retroalimentación precisa en cuanto a la forma de realizarla el usuario en el mundo real. En otra realización, el análisis de los defectos correspondientes al rendimiento del usuario también puede incorporarse y mostrarse en el ODD 150. En esta realización, se puede representar un gráfico que indica qué tipo de discontinuidad resultó de medir los diversos parámetros monitorizados durante la actividad de soldadura virtual. Si bien las oclusiones pueden no ser visibles en el ODD 150, todavía pueden producirse defectos como resultado del rendimiento del usuario, cuyos resultados aún pueden mostrarse correspondientemente, es decir, mostrarse en forma de gráfico, y también probarse (por ejemplo, mediante una prueba de curvado) e inspeccionarse.

La funcionalidad de señales visuales 1219 proporciona una retroalimentación inmediata al usuario visualizando colores e indicadores superpuestos en el FMDD 140 y/o el ODD 150. Se proporcionan señales visuales para cada uno de los parámetros de soldadura 151 que incluyen la posición, la distancia de punta a trabajo, el ángulo de soldadura, el ángulo de recorrido, la velocidad de recorrido y la longitud del arco (por ejemplo, para la soldadura de varilla) e indican visualmente al usuario si algún aspecto de la técnica de soldadura del usuario debe ajustarse en función de los límites o tolerancias predefinidos. También se pueden proporcionar señales visuales para una técnica de tejido/trama y una separación “ dime” del cordón de soldadura, por ejemplo. Las señales visuales se pueden establecer independientemente o en cualquier combinación deseada.

La funcionalidad de calibración 1208 proporciona la capacidad de hacer coincidir componentes físicos en el espacio del mundo real (marco de referencia 3D) con componentes visuales en el espacio de realidad virtual. Cada uno de los diferentes tipos de probeta (WC) de soldadura se calibra en la fábrica montando la WC en el brazo 173 de la T/S 170 y tocando la WC en puntos predefinidos (indicados por, por ejemplo, tres hoyuelos en la WC) con un lápiz óptico de calibración conectado operativamente al ST 120. El ST 120 lee las intensidades de campo magnético en los puntos predefinidos, proporciona información de posición al PPS 110, y el PPS 110 usa la información de posición para realizar la calibración (es decir, la traslación desde el espacio del mundo real al espacio de realidad virtual).

Cualquier tipo particular de WC se ajusta en el brazo 173 de la T/S 170 de la misma manera repetible dentro de tolerancias muy estrechas. Por lo tanto, una vez que se calibra un tipo WC particular, ese tipo WC no tiene que ser recalibrado (es decir, la calibración de un tipo particular de WC es un evento de un solo tiempo). Los WH del mismo tipo son intercambiables. La calibración asegura que la retroalimentación física percibida por el usuario durante un proceso de soldadura coincida con lo que se muestra al usuario en el espacio de realidad virtual, haciendo que la simulación parezca más real. Por ejemplo, si el usuario desliza la punta de una MWT 160 alrededor de la esquina de una WC 180 real, el usuario verá la punta que se desliza alrededor de la esquina de la WC virtual en el FMDD 140 cuando el usuario siente la punta que se desliza alrededor de la esquina real. Según una realización de la presente invención, la MWT 160 se coloca en una plantilla previamente posicionada y se calibra también, en base a la posición conocida de la plantilla.

Según una realización alternativa de la presente invención, se proporcionan muestras “ inteligentes” , que tienen sensores sobre, por ejemplo, las esquinas de las probetas. El ST 120 puede rastrear las esquinas de una probeta “ inteligente” de modo que el sistema 100 conoce continuamente dónde está la probeta “ inteligente” en el espacio 3D del mundo real. Según una realización alternativa adicional de la presente invención, se proporcionan claves de licencia para “ desbloquear” las probetas de soldadura. Cuando se adquiere un WC particular, se proporciona una clave de licencia que permite al usuario introducir la clave de licencia en el sistema 100 y desbloquear el software asociado con esa Wc . Según otra realización de la presente invención, se pueden proporcionar probetas de soldadura especiales no estándar basándose en los dibujos CAD en el mundo real de las piezas. Los usuarios pueden entrenar la soldadura de una pieza de CAD incluso antes de que la pieza se produzca realmente en el mundo real.

La funcionalidad de contenido acústico 1204 y los sonidos de soldadura 1205 proporcionan tipos particulares de sonidos de soldadura que cambian dependiendo de si ciertos parámetros de soldadura están dentro de la tolerancia o fuera de tolerancia. Los sonidos se adaptan a los diversos procesos y parámetros de soldadura. Por ejemplo, en un proceso de soldadura por arco de pulverización MIG, se proporciona un sonido de agrietamiento cuando el usuario no tiene la MWT 160 colocada correctamente, y se proporciona un sonido de oscilación cuando la MWT 160 se coloca correctamente. En un proceso de soldadura por arco corto, se proporciona un sonido de rotura o fritura estable para una técnica de soldadura adecuada, y se puede proporcionar un sonido siseante cuando se produce bajo corte. Estos sonidos imitan los sonidos del mundo real correspondientes a la técnica de soldadura correcta e incorrecta.

El contenido de sonido de alta fidelidad puede tomarse de registros del mundo real de la soldadura real mediante el uso de una variedad de medios electrónicos y mecánicos, según varias realizaciones de la presente invención. Según una realización de la presente invención, el volumen y la direccionalidad percibidos del sonido se modifican dependiendo de la posición, orientación y distancia de la cabeza del usuario (suponiendo que el usuario lleve un FMDD 140 que es rastreado por el ST 120) con respecto al arco simulado entre la MWT 160 y la WC 180. Se puede proporcionar sonido al usuario a través de los altavoces de auricular 910 en el FMDD 140 o mediante altavoces configurados en la consola 135 o T/S 170, por ejemplo.

Los modelos de entorno 1203 se proporcionan para proporcionar diversas escenas de fondo (aún y moverse) en el espacio de realidad virtual. Dichos entornos de fondo pueden incluir, por ejemplo, un taller de soldadura interior, una pista de carreras exterior, un garaje, etc. y puede incluir vagones móviles, personas, aves, nubes y diversos sonidos ambientales. El entorno de fondo puede ser interactivo, según una realización de la presente invención. Por ejemplo, un usuario puede tener que examinar un área de fondo, antes de comenzar la soldadura, para asegurar que el entorno sea apropiado (por ejemplo, seguro) para la soldadura. Se proporcionan modelos de antorcha y pinza 1202 que modelan diversos<m>W<t>160 incluyendo, por ejemplo, pistolas, soportes con electrodos de varilla, etc. en el espacio de realidad virtual.

Se proporcionan modelos de probeta 1210 que modelan diversos WCs 180 incluyendo, por ejemplo, probetas de placa plana, probetas de unión en T, probetas de unión a tope, probetas de soldadura por ranura y probetas de tubo (por ejemplo, tubo de 2 pulgadas de diámetro y tubo de 6 pulgadas de diámetro) en el espacio de realidad virtual. Se proporciona un modelo de soporte/mesa 1206 que modela las diversas partes de la T/S 170 que incluyen una mesa ajustable 171, un soporte 172, un brazo ajustable 173 y un poste vertical 174 en el espacio de realidad virtual. Se proporciona una interfaz física 1201 que modela las diversas partes de la interfaz de usuario de soldadura 130, la consola 135 y el ODD 150 en el espacio de realidad virtual. De nuevo, la simulación resultante de una probeta de soldadura que ha pasado por un proceso de soldadura simulado para formar un cordón de soldadura, una junta de soldadura, una soldadura de tubo en placa, una soldadura de tapón o una soldadura por recubrimiento se conoce en el presente documento como un conjunto soldado virtual con respecto al sistema 100. Se pueden proporcionar probetas de soldadura para soportar cada uno de estos escenarios.

Según una realización de la presente invención, la simulación de un baño de soldadura o charco en el espacio de realidad virtual se logra donde el baño de soldadura simulado tiene características de disipación de calor y fluidez de metal fundido en tiempo real. En el corazón de la simulación de baño de soldadura, la funcionalidad de física de soldadura 1211 (el modelo físico) que se ejecuta en las GPU 115, según una realización de la presente invención. La funcionalidad física de soldadura emplea una técnica de capa de desplazamiento doble para modelar con precisión la fluidez/viscosidad dinámica, solidez, gradiente de calor (absorción de calor y disipación), estela de baño y forma de cordón, y se describe con más detalle en la presente memoria con respecto a las Figuras 14A-14C.

La funcionalidad de física de soldadura 1211 se comunica con la funcionalidad de representación del cordón 1217 para hacer un cordón de soldadura en todos los estados desde el estado fundido calentado al estado solidificado enfriado. La funcionalidad de representación del cordón 1217 utiliza información de la funcionalidad de física de soldadura 1211 (p. ej., calor, fluidez, desplazamiento, separación de dime) para representar de forma precisa y de forma real un cordón de soldadura en el espacio de realidad virtual en tiempo real. La funcionalidad de texturas 3D 1218 proporciona mapas de textura a la funcionalidad de representación del cordón 1217 para superponer texturas adicionales (p. ej., atenuador, escoria, grano) sobre el cordón de soldadura simulado. Por ejemplo, la escoria puede mostrarse representada sobre un cordón de soldadura durante y justo después de un proceso de soldadura, y luego retirarse para revelar el cordón de soldadura subyacente. La funcionalidad de representación 1216 se usa para representar diversas características específicas de baño usando información del módulo de efectos especiales 1222 que incluye chispas, proyecciones, humo, brillo de arco, humos y gases, y ciertas discontinuidades tales como, por ejemplo, corte y porosidad.

La herramienta de ajuste de física interna 1212 es una herramienta de ajuste que permite definir, actualizar y modificar diversos parámetros de física de soldadura para los diversos procesos de soldadura. Según una realización de la presente invención, la herramienta de ajuste de física interna 1212 se ejecuta en la CPU 111 y los parámetros ajustados o actualizados se descargan a las GPU 115. Los tipos de parámetros que pueden ajustarse a través de la herramienta de ajuste de física interna 1212 incluyen parámetros relacionados con probetas de soldadura, parámetros de proceso que permiten cambiar un proceso sin tener que restablecer una probeta de soldadura (permite realizar una segunda pasada), diversos parámetros globales que pueden cambiarse sin restablecer toda la simulación, y otros parámetros diversos.

La Figura 13 es un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento de entrenamiento 1300 usando el sistema de entrenamiento de realidad virtual 100 de la Figura 1. El método procede de la siguiente manera: en el paso 1310, mover una herramienta de soldadura simulada con respecto a una probeta de soldadura según una técnica de soldadura; en el paso 1320, trazar la posición y orientación de seguimiento de la herramienta de soldadura simulada en el espacio tridimensional usando un sistema de realidad virtual; en el paso 1330, ver una pantalla del sistema de soldadura de realidad virtual que muestra una simulación de realidad virtual en tiempo real de la herramienta de soldadura simulada y la probeta de soldadura en un espacio de realidad virtual como la herramienta de soldadura simulada deposita un material de cordón de soldadura simulado sobre al menos una superficie simulada de la probeta de soldadura simulada formando un baño de soldadura simulado en las proximidades de un arco simulado que emite a partir de dicha herramienta de soldadura simulada; en el paso 1340, ver en la pantalla, características de fluidez y disipación de calor de metal fundido en tiempo real del horno de soldadura simulado; en el paso 1350, modificar en tiempo real, al menos un aspecto de la técnica de soldadura en respuesta a la visualización de las características de disipación de calor y fluidez de metal fundido en tiempo real del baño de soldadura simulado.

El procedimiento 1300 ilustra cómo un usuario puede ver un baño de soldadura en el espacio de realidad virtual y modificar su técnica de soldadura en respuesta a la visualización de diversas características del baño de soldadura simulado, incluyendo fluidez de metal fundido en tiempo real (por ejemplo, viscosidad) y disipación de calor. El usuario también puede ver y responder a otras características que incluyen una estela de baño en tiempo real y una separación de dime. La visualización y respuesta de las características del baño de soldadura es cómo la mayoría de las operaciones de soldadura se realizan realmente en el mundo real. El modelado de la capa de desplazamiento doble de la funcionalidad de física de soldadura 1211 ejecutada en las GPU 115 permite modelar con precisión características de disipación de calor y fluidez de metal fundido en tiempo real y representarlas al usuario. Por ejemplo, la disipación de calor determina el tiempo de solidificación (es decir, cuánto tiempo tarda un wéxel en solidificarse completamente).

Además, un usuario puede hacer una segunda pasada sobre el material de cordón de soldadura del conjunto soldado virtual usando la misma o una segunda (p. ej., una segunda) herramienta de soldadura simulada y/o proceso de soldadura. En un escenario de segunda pasada, la simulación muestra la herramienta de soldadura simulada, la probeta de soldadura y el material de cordón de soldadura simulado original en el espacio de realidad virtual como la herramienta de soldadura simulada deposita un segundo material de cordón de soldadura simulado que se fusiona con el primer material de cordón de soldadura simulado formando un segundo baño de soldadura simulado en las proximidades de un arco simulado que emite a partir de la herramienta de soldadura simulada. Se pueden realizar pasos posteriores adicionales usando las mismas o diferentes herramientas o procesos de soldadura de una manera similar. En cualquier segunda pasada, el material de cordón de soldadura anterior fusionado con el nuevo material de cordón de soldadura que se deposita como un nuevo baño de soldadura se forma en el espacio de realidad virtual a partir de la combinación de cualquiera del material de cordón de soldadura anterior, el nuevo material de cordón de soldadura y posiblemente el material de probeta subyacente modificando así el conjunto soldado virtual resultante, según ciertas realizaciones de la presente invención. Dichas pasadas posteriores pueden ser necesarias para hacer una gran unión de filete o ranura, realizada para reparar un cordón de soldadura formado por una pasada previa, por ejemplo, o puede incluir un paso caliente y uno o más rellenos y una tapa pasan después de una pasada de raíz como se hace en soldadura de tubos. Según varias realizaciones de la presente invención, el cordón de soldadura y el material de base pueden incluir acero dulce, acero inoxidable, aluminio, aleaciones basadas en níquel u otros materiales.

Las Figuras 14A-14B ilustran el concepto de un mapa de desplazamiento del elemento de soldadura (wéxel) 1420, según una realización de la presente invención. La Figura 14A muestra una vista lateral de una probeta de soldadura plana (WC) 1400 que tiene una superficie superior plana 1410. La probeta de soldadura 1400 existe en el mundo real como, por ejemplo, una pieza de plástico, y también existe en el espacio de realidad virtual como probeta de soldadura simulada. La Figura 14B muestra una representación de la superficie superior 1410 de la WC 1400 simulada rota en una rejilla o matriz de elementos de soldadura (es decir, wéxels) que forman un mapa de wéxel 1420. Cada wéxel (por ejemplo, el wéxel 1421) define una pequeña sección 1410 de la superficie de la probeta de soldadura. El mapa de wéxels define la resolución de la superficie. Los valores de parámetros del canal que pueden bloquearse se asignan a cada wéxel, lo que permite cambiar dinámicamente los valores de cada wéxel en tiempo real en el espacio de soldadura de realidad virtual durante un proceso de soldadura simulado. Los valores de parámetros de canal cambiables corresponden al baño de los canales (desplazamiento de fluido de metal fundido/desplazamiento de viscosidad), calor (absorción/disipación de calor), desplazamiento (desplazamiento sólido) y extra (diversos estados adicionales, por ejemplo, escoria, grano, malla, metal virgen). Estos canales cambiables se denominan en el presente documento PHED para baño, calor, extra y desplazamiento, respectivamente.

La Figura 15 ilustra un ejemplo de realización de un espacio de probeta y un espacio de soldadura de la probeta 1400 de soldadura plana (WC) de la Figura 14 simulada en el sistema 100 de la Figura 1. Los puntos O, X, Y y Z definen el espacio de probeta 3D local. En general, cada tipo de probeta define el mapeo del espacio de probeta 3<d>al espacio de soldadura de realidad virtual 2D. El mapa 1420 de wéxels de la Figura 14 es una matriz bidimensional de valores que se correlacionan con el espacio de soldadura en realidad virtual. Un usuario debe soldar desde el punto B hasta el punto E como se muestra en la Figura 15. Una línea de trayectoria desde el punto B hasta el punto E se muestra tanto en el espacio de probeta 3D como en el espacio de soldadura 2D en la Figura 15.

Cada tipo de probeta define la dirección de desplazamiento para cada ubicación en el mapa de wéxel. Para la probeta de soldadura plana de la Figura 15, la dirección de desplazamiento es la misma en todas las ubicaciones del mapa de wéxel (es decir, en la dirección Z). Las coordenadas de textura del mapa de wéxel se muestran como S, T (a veces denominada U, V) tanto en el espacio de probeta 3D como en el espacio de soldadura 2D, para aclarar el mapeo. El mapa de wéxel se mapea y representa la superficie 1410 rectangular de la probeta 1400 de soldadura.

La Figura 16 ilustra un ejemplo de realización de un espacio de probeta y un espacio de soldadura de una probeta 1600 de soldadura (WC) de esquina (junta en T) simulada en el sistema 100 de la Figura 1. La esquina WC 1600 tiene dos superficies 1610 y 1620 en el espacio de probeta 3D que se asignan al espacio de soldadura 2d como se muestra en la Figura 16. Nuevamente, los puntos O, X, Y y Z definen el espacio de probeta 3D local. Las coordenadas de textura del mapa de wéxel se muestran como S, T tanto en el espacio de probeta 3D como en el espacio de soldadura 2D, para aclarar el mapeo. Un usuario debe soldar desde el punto B hasta el punto E como se muestra en la Figura 16. Una línea de trayectoria desde el punto B hasta el punto E se muestra tanto en el espacio de probeta 3D como en el espacio de soldadura 2D en la Figura 16. Sin embargo, la dirección del desplazamiento es hacia la línea X “ -O ” como se muestra en el espacio de probeta 3D, hacia la esquina opuesta como se muestra en la Figura 16.

La Figura 17 ilustra un ejemplo de realización de un espacio de probeta y un espacio de soldadura de una probeta 1700 de soldadura de tubo (WC) simulada en el sistema 100 de la Figura 1. El tubo WC 1700 tiene una superficie curvada 1710 en el espacio de probeta 3D que se mapea al espacio de soldadura 2D como se muestra en la Figura 17. Nuevamente, los puntos O, X, Y y Z definen el espacio de probeta 3D local. Las coordenadas de textura del mapa de wéxel se muestran como S, T tanto en el espacio de probeta 3D como en el espacio de soldadura 2D, para aclarar el mapeo. Un usuario debe soldar desde el punto B hasta el punto E a lo largo de una trayectoria curva como se muestra en la Figura 17. Una curva de trayectoria y línea desde el punto B hasta el punto E se muestra en el espacio de probeta 3D y el espacio de soldadura 2<d>, respectivamente, en la Figura 17. La dirección de desplazamiento está lejos de la línea Y-O (es decir, lejos del centro del tubo). La Figura 18 ilustra una realización ilustrativa de la probeta 1700 de soldadura de tubo (WC) de la Figura 17. El tubo WC 1700 está hecho de un plástico no férrico, no conductor y simula dos piezas de tubo 1701 y 1702 que se unen para formar una unión de raíz 1703. También se muestra una pieza de unión 1704 para unir al brazo 173 de la T/S 170.

De manera similar que un mapa de textura puede mapearse a un área de superficie rectangular de una geometría, puede mapearse un mapa de wéxel soldable a una superficie rectangular de una probeta de soldadura. Cada elemento del mapa soldable se denomina wéxel en el mismo sentido que cada elemento de una imagen se denomina píxel (una contracción del elemento de imagen). Un píxel contiene canales de información que definen un color (por ejemplo, rojo, verde, azul, etc.). Un wéxel contiene canales de información (por ejemplo, P, H, E, D) que definen una superficie soldable en el espacio de realidad virtual.

Según una realización de la presente invención, el formato de un wéxel se resume como canales PHED (baño, calor, extra, desplazamiento) que contiene cuatro números de puntos flotantes. El canal extra se trata como un conjunto de bits que almacenan información lógica sobre el wéxel tal como, por ejemplo, si hay o no hay escoria en la ubicación de wéxel. El canal de baño almacena un valor de desplazamiento para cualquier metal licuado en la ubicación de wéxel. El canal de desplazamiento almacena un valor de desplazamiento para el metal solidificado en la ubicación de wéxel. El canal de calor almacena un valor que da la magnitud de calor en la ubicación de wéxel. De esta manera, la parte soldable de la probeta puede mostrar el desplazamiento debido a un cordón soldado, un “ baño” de superficie de escalado debido al metal líquido, el color debido al calor, etc. Todos estos efectos se logran por los atenuadores de vértices y píxeles aplicados a la superficie soldable. Según una realización alternativa de la presente invención, un wéxel también puede incorporar propiedades metalúrgicas específicas que pueden cambiar durante una simulación de soldadura, por ejemplo, debido a la entrada de calor al wéxel. Dichas propiedades metalúrgicas pueden usarse para simular pruebas virtuales e inspección de un conjunto soldado.

Según una realización de la presente invención, se usa un mapa de desplazamiento y un sistema de partículas donde las partículas pueden interactuar entre sí y colisionar con el mapa de desplazamiento. Las partículas son partículas de fluido dinámico virtual y proporcionan el comportamiento líquido del baño de soldadura pero no se representan directamente (es decir, no se ven visualmente). En cambio, solo se observan visualmente los efectos de partícula en el mapa de desplazamiento. La entrada de calor a un wéxel afecta el movimiento de las partículas cercanas. Existen dos tipos de desplazamiento implicados en la simulación de un baño de soldadura que incluye baño y desplazamiento. El baño es “ temporal” y solo dura el tiempo que haya partículas y calor presentes. El desplazamiento es “ permanente” . El desplazamiento de baño es el metal líquido de la soldadura que cambia rápidamente (por ejemplo, escalómetros) y puede considerarse como “ encima” del desplazamiento. Las partículas cubren una parte de un mapa de desplazamiento de superficie virtual (es decir, un mapa de wéxel). El desplazamiento representa el metal sólido permanente que incluye tanto el metal base inicial como el cordón de soldadura que se ha solidificado.

Según una realización de la presente invención, el proceso de soldadura simulado en el espacio de realidad virtual funciona de la siguiente manera: Flujo de partículas del emisor (emisor de la MWT 160 simulada) en un cono delgado. Las partículas hacen contacto primero con la superficie de la probeta de soldadura simulada donde la superficie está definida por un mapa de wéxel. Las partículas interactúan entre sí y el mapa de wéxel y se acumulan en tiempo real. Se añade más calor a un wéxel más cercano al emisor. El calor se modela en función de la distancia desde el punto de arco y la cantidad de tiempo que el calor se introduce desde el arco. Ciertos visualizadores (por ejemplo, color, etc.) son impulsados por el calor. Un baño de soldadura se dibuja o se representa en el espacio de realidad virtual para wéxels que tienen suficiente calor. Siempre que sea lo suficientemente caliente, el mapa de wéxel se licúa, provocando la “ elevación” del desplazamiento del baño para esas ubicaciones de wéxel. El desplazamiento de baño se determina muestreando las partículas “ más altas” en cada ubicación de wéxel. A medida que el emisor se mueve a lo largo de la trayectoria de soldadura, las ubicaciones de wéxel que se dejan atrás se enfrían. El calor se elimina de una ubicación de wéxel a una velocidad particular. Cuando se alcanza un umbral de enfriamiento, el mapa de wéxel se solidifica. De esta forma, el desplazamiento de baño se convierte gradualmente en desplazamiento (es decir, un cordón solidificado). El desplazamiento añadido es equivalente al baño retirado de modo que la altura total no cambie. Los tiempos de vida de las partículas se debilitan o se ajustan para persistir hasta que se complete la solidificación. Ciertas propiedades de las partículas que se modelan en el sistema 100 incluyen atracción/repulsión, velocidad (relacionada con el calor), amortiguación (relacionada con la disipación de calor), dirección (relacionada con la gravedad).

Las Figuras 19A-19C ilustran un ejemplo de realización del concepto de un modelo de baño de doble desplazamiento (desplazamiento y partículas) del sistema 100 de la Figura 1. Las probetas de soldadura se simulan en el espacio de realidad virtual que tiene al menos una superficie. Las superficies de la probeta de soldadura se simulan en el espacio de realidad virtual como una capa de desplazamiento doble que incluye una capa de desplazamiento sólido y una capa de desplazamiento de baño. La capa de desplazamiento de baño es capaz de modificar la capa de desplazamiento sólido.

Como se describe en el presente documento, “ baño” se define por un área del mapa de wéxel donde el valor de baño se ha aumentado por la presencia de partículas. El proceso de muestreo se representa en las Figuras 19A-19C. Se muestra una sección de un mapa de wéxel que tiene siete wéxels adyacentes. Los valores de desplazamiento actuales están representados por barras invertidas 1910 no sombreadas de una altura dada (es decir, un desplazamiento dado para cada wéxel). En la Figura 19A, las partículas 1920 se muestran como puntos no sombreados redondos que colisionan con los niveles de desplazamiento actuales y se apilan. En la Figura 19B, las alturas de partícula “ más altas” 1930 se muestrean en cada ubicación de wéxel. En la Figura 19C, los rectángulos 1940 sombreados muestran cuánto baño se ha añadido encima del desplazamiento como resultado de las partículas. La altura de baño de soldadura no se establece instantáneamente en los valores muestreados ya que el baño se añade a una tasa de licuación particular basada en calor. Aunque no se muestra en las Figuras 19A-19C, es posible visualizar el proceso de solidificación ya que el baño (rectángulos sombreados) se encoge gradualmente y el desplazamiento (rectángulos no sombreados) crece gradualmente desde abajo para tomar exactamente el lugar del baño. De esta manera, se simulan con precisión características de fluidez de metal fundido en tiempo real. Como práctica de usuario, un proceso de soldadura particular, el usuario puede observar las características de fluidez de metal fundido y las características de disipación de calor del baño de soldadura en tiempo real en el espacio de realidad virtual y usar esta información para ajustar o mantener su técnica de soldadura.

El número de wéxels que representan la superficie de una probeta de soldadura es fijo. Además, las partículas de baño que se generan por la simulación para modelar la fluidez son temporales, como se describe en el presente documento. Por lo tanto, una vez que se genera un baño inicial en el espacio de realidad virtual durante un proceso de soldadura simulado usando el sistema 100, el número de wéxels más partículas de baño tiende a permanecer relativamente constante. Esto se debe a que el número de wéxels que se están procesando es fijo y el número de partículas de baño que existen y que se están procesando durante el proceso de soldadura tienden a permanecer relativamente constantes porque las partículas de baño se están creando y “ se destruyen” a una velocidad similar (es decir, las partículas de baño son temporales). Por lo tanto, la carga de procesamiento del PPS 110 permanece relativamente constante durante una sesión de soldadura simulada.

Según una realización alternativa de la presente invención, las partículas de baño pueden generarse dentro o por debajo de la superficie de la probeta de soldadura. En tal realización, el desplazamiento puede modelarse como positivo o negativo con respecto al desplazamiento superficial original de una probeta virgen (es decir, no soldada). De esta manera, las partículas de baño no solo pueden acumularse en la superficie de una probeta de soldadura, sino que también pueden penetrar en la probeta de soldadura. Sin embargo, el número de wéxels todavía es fijo y las partículas de baño que se crean y destruyen son todavía relativamente constantes.

Según realizaciones alternativas de la presente invención, en lugar de partículas de modelado, puede proporcionarse un mapa de desplazamiento de wéxel que tiene más canales para modelar la fluidez del baño. O, en lugar de partículas de modelado, puede modelarse un mapa de vóxel denso. O, en lugar de un mapa de wéxels, solo se pueden modelar partículas que se muestrean y nunca se desconectan. Sin embargo, tales realizaciones alternativas pueden no proporcionar una carga de procesamiento relativamente constante para el sistema.

Además, según una realización de la presente invención, se simula el soplado o un ojo de cerradura tomando material. Por ejemplo, si un usuario mantiene un arco en la misma ubicación durante mucho tiempo, en el mundo real, el material se quemaría provocando un agujero. Dicha rebaba en el mundo real se simula en el sistema 100 mediante técnicas de decisión de wéxel. Si se determina que la cantidad de calor absorbido por un wéxel es demasiado alta por el sistema 100, ese wéxel puede marcarse o designarse como que se quema y se representa como tal (por ejemplo, representado como un agujero). Posteriormente, sin embargo, puede producirse una reconstitución de wéxel para ciertos procesos de soldadura (por ejemplo, soldadura de tubos) donde el material se añade de nuevo después de quemarse inicialmente. En general, el sistema 100 simula la decisión del wéxel (teniendo en cuenta el material) y la reconstitución del wéxel (es decir, la adición de material de vuelta). Además, la eliminación de material en soldadura de paso raíz se simula adecuadamente en el sistema 100.

Además, la eliminación de material en soldadura de paso raíz se simula adecuadamente en el sistema 100. Por ejemplo, en el mundo real, la trituración de la pasada de raíz puede realizarse antes de las pasadas de soldadura posteriores. De manera similar, el sistema 100 puede simular un paso de rectificado que elimina el material de la junta de soldadura virtual. Se apreciará que el material retirado puede modelarse como un desplazamiento negativo en el mapa de wéxel. Es decir que el paso de esmerilado elimina el material que se modela por el sistema 100, lo que da como resultado un contorno del cordón alterado. La simulación del paso de esmerilado puede ser automática, es decir, el sistema 100 elimina un espesor predeterminado de material, que puede ser respectivo a la superficie del cordón de soldadura de pasada de raíz.

En una realización alternativa, puede simularse una herramienta de rectificado real o una trituradora que se enciende y apaga mediante la activación de la herramienta de soldadura simulada 160 u otro dispositivo de entrada. Se observa que la herramienta de trituración puede simularse para parecerse a una trituradora del mundo real. En esta realización, el usuario maniobra la herramienta de rectificado a lo largo de la pasada de raíz para eliminar el material que responde al movimiento del mismo. Se entenderá que se puede permitir que el usuario elimine demasiado material. De una manera similar a la descrita anteriormente, pueden resultar agujeros u otros defectos (descritos anteriormente) si el usuario tritura demasiado material. Con todo, pueden implementarse límites duros o topes, es decir, programarse, para evitar que el usuario retire demasiado material o indique cuándo se está retirando demasiado material.

Además de las partículas de “ baño” no visibles descritas en el presente documento, el sistema 100 también usa tres otros tipos de partículas visibles para representar efectos de arco, llama y chispa, según una realización de la presente invención. Estos tipos de partículas no interactúan con otras partículas de cualquier tipo, sino que interactúan solo con el mapa de desplazamiento. Si bien estas partículas colisionan con la superficie de soldadura simulada, no interactúan entre sí. Solo las partículas de baño interactúan entre sí, según una realización de la presente invención. La física de las partículas de tipo chispa está configurada de modo que las partículas de las chispas rebotan y se representan como puntos de soplado en el espacio de realidad virtual.

La física de las partículas de arco está configurada de modo que las partículas de arco golpean la superficie de la probeta o el cordón de soldadura simulado y permanecen durante un tiempo. Las partículas de arco se representan como puntos de color blanco azulados tensos más grandes en el espacio de realidad virtual. Lleva muchas de estas manchas superpuestas para formar cualquier tipo de imagen visual. El resultado final es un rombo de color blanco con bordes azules.

La física de las partículas de llama se modela para elevar lentamente hacia arriba. Las partículas de llama se representan como puntos de color rojo-amarillo tenue de tamaño medio. Lleva muchas de estas manchas superpuestas para formar cualquier tipo de imagen visual. El resultado final es manchas de llamas de color naranjarojo con los bordes rojos que aumentan hacia arriba y se eliminan. Otros tipos de partículas de baño pueden implementarse en el sistema 100, según otras realizaciones de la presente invención. Por ejemplo, las partículas de humo pueden modelarse y simularse de manera similar a las partículas de llama.

Los pasos finales en la visualización simulada son gestionados por los atenuadores de vértices y píxeles proporcionados por los atenuadores 117 de las GPU 115 (véase la Figura 11). Los atenuadores de vértices y píxeles aplican baño y desplazamiento, así como colores de superficie y reflectividad alterados debido al calor, etc. El canal extra (E) del formato de wéxel PHED, como se ha mencionado anteriormente en el presente documento, contiene toda la información adicional usada por el wéxel. Según una realización de la presente invención, la información adicional incluye un bit no virgen (verdadero=cordón, falso=acero virgen), un bit de escoria, un valor de corte (cantidad de corte en este wéxel donde cero es igual a no corte), un valor de porosidad (cantidad de porosidad en este wéxel donde cero es igual a la porosidad) y un valor de vigilia de cordón que codifica el tiempo en el que se solidifica el cordón. Hay un conjunto de mapas de imágenes asociados con diferentes elementos visuales de probeta, incluido el acero virgen, escoria, cordón y porosidad. Estos mapas de imágenes se usan tanto para el mapeo de paquetes como para el mapeo de textura. La cantidad de mezcla de estos mapas de imágenes se controla mediante las diversas marcas y valores descritos en la presente descripción.

Un efecto de estela del cordón se logra usando un mapa de imágenes 1D y un valor de estela de perlas por wéxel que codifica el tiempo en el que se solidifica un bit determinado del cordón. Una vez que una ubicación del wéxel de baño caliente ya no está lo suficientemente caliente como para denominarse “ baño” , se guarda un tiempo en esa ubicación y se denomina “ estela de cordón” . El resultado final es que el código de atenuador es capaz de usar el mapa de textura 1D para atraer las “ ondulaciones” que dan a un cordón su aspecto único que porta la dirección en la que se colocó el cordón. Según una realización alternativa de la presente invención, el sistema 100 es capaz de simular, en el espacio de realidad virtual, y visualizar un cordón de soldadura que tiene una característica de estela de cordón de soldadura en tiempo real resultante de una transición de fluidez a solidificación en tiempo real del baño de soldadura simulado, ya que el baño de soldadura simulado se mueve a lo largo de una trayectoria de soldadura.

Según una realización alternativa de la presente invención, el sistema 100 es capaz de enseñar a un usuario cómo solucionar problemas de una máquina de soldadura. Por ejemplo, un modo de solución de problemas del sistema puede entrenar a un usuario para asegurarse del sistema correctamente (por ejemplo, caudal de gas correcto, cable de alimentación correcto conectado, etc.) Según otra realización alternativa de la presente invención, el sistema 100 es capaz de grabar y reproducir una sesión de soldadura (o al menos una parte de una sesión de soldadura, por ejemplo, tramas N). Se puede proporcionar una bola de pista para desplazarse a través de tramas de vídeo, permitiendo que un usuario o instructor critique una sesión de soldadura. También se puede proporcionar reproducción a velocidades seleccionables (por ejemplo, velocidad completa, media velocidad, cuarto de velocidad). Según una realización de la presente invención, se puede proporcionar una reproducción de pantalla dividida, lo que permite que dos sesiones de soldadura se vean paralelamente, por ejemplo, en el ODD 150. Por ejemplo, una sesión de soldadura “ buena” puede verse junto a una sesión de soldadura “ deficiente” para fines de comparación.

Como se ha explicado anteriormente en la presente memoria, un sistema de inspección de conjunto soldado virtual (VWI) independiente es capaz de introducir un conjunto soldado virtual predefinido o un conjunto soldado virtual creado usando el sistema de VRAW, y realizar una inspección virtual del conjunto soldado virtual. Sin embargo, a diferencia del sistema de VRAW, el sistema de VWI puede no ser capaz de crear un conjunto soldado virtual como parte de un proceso de soldadura virtual simulado, y puede o no ser capaz de realizar pruebas destructivas/no destructivas virtuales de ese conjunto soldado, según ciertas realizaciones de la presente invención.

La Figura 20 ilustra un ejemplo de realización de un sistema 2000 de inspección de conjunto soldado virtual (VWI) independiente capaz de simular la inspección de un conjunto soldado virtual y mostrar una animación del conjunto soldado virtual bajo inspección para observar los efectos debidos a diversas características asociadas con el conjunto soldado. En una realización, el sistema 2000 de VWI incluye un subsistema 2010 basado en procesador programable (PPS), similar al PPS 110 de la Figura 1. El sistema 2000 de VWI incluye además un dispositivo 2050 de visualización de observador (ODD), similar al ODD 150 de la Figura 1, conectado operativamente al PPS 2010. El sistema 2000 de VWI también incluye un teclado 2020 y un ratón 2030 conectado operativamente al PPS 2010.

En una primera realización del sistema 2000 de la Figura 20, el PPS 110 proporciona hardware y software configurado como motor de representación para proporcionar representaciones animadas en 3D de conjuntos soldados virtuales.

El PPS 110 también proporciona hardware y software configurados como un motor de análisis para realizar pruebas e inspección de un conjunto soldado virtual. El PPS 2010 es capaz de introducir datos representativos de un conjunto soldado virtual y generar una representación en 3D animada del conjunto soldado virtual para la inspección usando un motor de representación del PPS 110 que funciona sobre los datos de entrada. Los datos de soldadura virtual pueden ser conjuntos soldados virtuales “ acotados” (es decir, predefinidos) (p. ej., generados usando un sistema informático separado) o datos de conjunto soldado virtual creados usando un sistema de simulador de soldadura de realidad virtual (p. ej., un sistema de VRAW como se ha descrito anteriormente en la presente memoria).

Además, según una realización mejorada de la presente invención, el PPS 2010 incluye una capacidad avanzada/representación/animación que permite que el sistema 2000 de VWI realice una prueba destructiva/no destructiva virtual en un conjunto soldado virtual de entrada y visualice una animación de la prueba, similar a la del sistema de VRAW.

Según una realización de la presente invención, una representación virtual de un conjunto soldado creado usando un sistema de VRAW en el sistema de VWI. Una parte de prueba del sistema de VWI es capaz de generar automáticamente secciones cortadas del conjunto soldado virtual y enviar esas secciones cortadas (o el conjunto soldado virtual no cortado en sí) a una de diversas pruebas destructivas y no destructivas posibles dentro de la parte de prueba del sistema de VWI. Cada una de las diversas pruebas es capaz de generar una animación que ilustra esa prueba particular. El sistema de VWI es capaz de mostrar la animación de la prueba al usuario. La animación muestra claramente al usuario si el conjunto soldado virtual generado por el usuario aprueba el ensayo.

Por ejemplo, se puede mostrar que un conjunto soldado virtual que se somete a una prueba de curvado virtual se rompe en la animación en una ubicación donde se produce un tipo particular de defecto en la junta de soldadura del conjunto soldado virtual. Como otro ejemplo, se puede mostrar que un conjunto soldado virtual que se somete a una prueba de curvado virtual se dobla en la animación y se grieta, o muestra una cantidad significativa de defectos, aunque el conjunto soldado no se rompa completamente. Se puede probar el mismo conjunto soldado virtual y de nuevo para diferentes pruebas usando las mismas secciones cortadas (p. ej., las secciones cortadas pueden reconstituirse por el sistema VWI) o secciones cortadas diferentes del conjunto soldado virtual. Según una realización de la presente invención, un conjunto soldado virtual está marcado con características metalúrgicas tales como, por ejemplo, un tipo de metal y la resistencia a la tracción que se tienen en cuenta en la prueba destructiva/no destructiva seleccionada particular.

Según una realización de la presente invención, un sistema experto en funcionamiento de fondo puede aparecer en una ventana en una pantalla del sistema de VWI e indicar al usuario (por ejemplo, a través de un mensaje de texto y/o gráficamente) el motivo por el que el conjunto soldado falló el ensayo (por ejemplo, demasiada porosidad en estos puntos particulares en la junta de soldadura) y qué estándar(s) de soldadura específico(s) no se rompió(eron). Según otra realización de la presente invención, el sistema de VWI puede tener un enlace de hipertexto a una herramienta externa que vincula la presente prueba a un estándar de soldadura particular.

Según una realización de la presente invención, la animación de una prueba destructiva/no destructiva particular es una representación 3D del conjunto soldado virtual según se modifica mediante la prueba de modo que un usuario puede mover el conjunto soldado virtual representado alrededor de una manera tridimensional en una pantalla del sistema de VWI durante la prueba para ver la prueba desde diversos ángulos y perspectivas. La misma animación representada en 3D de una prueba particular puede repetirse para permitir un beneficio máximo de la formación para el mismo usuario o para múltiples usuarios.

En una realización más simple, menos compleja del sistema 2000 de VWI de la Figura 20, el PPS 2010 es capaz de introducir una representación en 3D animada de una prueba destructiva o no destructiva virtual generada por un sistema de VRAW, y mostrar la animación para fines de inspección. El PPS 2010 proporciona hardware y software configurados como un motor de análisis para realizar la inspección de un conjunto soldado virtual. Sin embargo, en esta realización más simple, el PPS 2010 no proporciona hardware y software configurado como motor de representación para proporcionar representaciones animadas en 3D de conjuntos soldados virtuales, y el motor de análisis se limita a soportar la inspección de un conjunto soldado virtual. Las representaciones y pruebas se realizan en otra parte (por ejemplo, en un sistema de VRAW) y se introducen en el sistema de VWI en tal realización. En tal realización más simple, el PPS 2010 puede ser un ordenador personal o estación de trabajo estándar para usar programada con software para realizar una inspección virtual y para entrenar con respecto a la inspección de soldadura.

Como se ha explicado anteriormente en la presente memoria, la inspección virtual puede implementarse en el sistema de VWI en cualquiera de varias formas diferentes y/o combinaciones de los mismos. Según una realización de la presente invención, el sistema de VWI incluye un sistema experto y es accionado por un conjunto de reglas. Según otra realización de la presente invención, el sistema de VWI incluye máquinas de vectores de soporte. Según aún otra realización de la presente invención, el sistema de VWI incluye una red neuronal que es capaz de ser entrenada y adaptada a nuevos escenarios, y/o agentes inteligentes que proporcionan retroalimentación a un estudiante con respecto a áreas donde el estudiante necesita más práctica, o para proporcionar retroalimentación a un instructor o educador de cómo modificar el currículo de enseñanza para mejorar el aprendizaje de los estudiantes. Además, un usuario puede tener acceso a una base de conocimiento que incluye texto, imágenes, vídeo y diagramas para complementar su formación.

Según una realización de la presente invención, un conjunto soldado virtual representado y/o una animación representada en 3D correspondiente del conjunto soldado virtual bajo prueba puede introducirse en el sistema de VWI para realizar una inspección de la soldadura y/o para formar a un usuario en la inspección de soldadura (p. ej., para convertirse en un inspector de soldadura certificado). La parte de inspección del sistema incluye un modo de enseñanza y un modo de entrenamiento.

En el modo de enseñanza, el conjunto soldado virtual y/o la animación representada en 3D de un conjunto soldado virtual bajo ensayo son mostrados y visualizados por un graduador (formador) junto con un estudiante de soldadura. El formador y el estudiante de soldadura pueden ver e interactuar con el conjunto soldado virtual. El formador es capaz de determinar (por ejemplo, a través de un método de puntuación) cómo hizo el estudiante de soldadura al identificar defectos y discontinuidades en el conjunto soldado virtual, e indicar al estudiante de soldadura si la soldadura se realizó correctamente y qué pasó por alto el estudiante interactuando con el conjunto soldado virtual visualizado (visualización desde diferentes perspectivas, etc.).

En el modo de entrenamiento, el sistema hace a un estudiante de inspector de soldadura varias preguntas sobre el conjunto soldado virtual y permite que el estudiante de inspector de soldadura introduzca respuestas a las preguntas. El sistema puede proporcionar al estudiante de inspector de soldadura una puntuación al final de la pregunta. Por ejemplo, el sistema puede proporcionar inicialmente preguntas de muestra al estudiante de inspector de soldadura para un conjunto soldado virtual y luego proceder a proporcionar preguntas cronometradas al estudiante de inspector de soldadura para otro conjunto soldado virtual que se va a puntuar.

Nuevamente, las diversas herramientas de inspección interactivas pueden usarse en el conjunto soldado virtual antes de someterse a la prueba, el conjunto soldado virtual después de someterse a la prueba, o ambos. Las diversas herramientas y metodologías de inspección interactiva están configuradas para diversos procesos de soldadura, tipos de metales y tipos de estándares de soldadura, según una realización de la presente invención. En el sistema 2000 de VWI independiente, las herramientas de inspección interactivas pueden manipularse usando un teclado 2020 y un ratón 2030, por ejemplo. Otros ejemplos de herramientas de inspección interactivas incluyen una galga virtual de Palmgren para realizar una medición de garganta, un medidor de filete virtual para determinar el tamaño de pierna, una galga de VWAC virtual para realizar una medición de convexidad o medición del rebaje, una pinza deslizante virtual para medir la longitud de una grieta, un micrómetro virtual para medir el ancho de una grieta, y una lente de aumento virtual para ampliar una sección de una soldadura para inspección. También son posibles otras herramientas de inspección interactivas virtuales, según diversas realizaciones de la presente invención.

La Figura 21 ilustra un diagrama de flujo de una realización ilustrativa de un método 2100 para evaluar la calidad de un conjunto soldado virtual de referencia representado en el espacio de realidad virtual. En el paso 2110, se representa un conjunto soldado virtual de referencia (o se vuelve a representar). Por ejemplo, un usuario puede emplear el sistema de VRAW 100 para poner en práctica su técnica de soldadura en una pieza virtual y hacer que el conjunto soldado virtual de referencia sea representativo de la capacidad de soldadura del usuario. Como se usa en el presente documento, el término “ conjunto soldado virtual” puede referirse a toda la parte soldada virtual o una sección de corte virtual de la misma, como se usa en muchos ensayos de soldadura.

En el paso 2120, el conjunto soldado virtual de referencia se somete a un ensayo simulado por ordenador (por ejemplo, una prueba virtual destructiva o una prueba virtual no destructiva) configurado para probar una(s) característica (s) del conjunto soldado virtual de referencia. El ensayo simulado por ordenador puede realizarse por el sistema de VRAW o el sistema de VWI, por ejemplo. En el paso 2130, en respuesta al ensayo simulado, se representa un conjunto soldado virtual sometido a ensayo (p. ej., una modificación del conjunto soldado virtual de referencia debido a la prueba destructiva) y los datos de ensayo asociados. En el paso 2140, el conjunto soldado virtual sometido a ensayo y los datos de ensayo se someten a un análisis simulado por ordenador. El análisis simulado por ordenador se configura para determinar las condiciones de aprobado/fallo del conjunto soldado virtual sometido a ensayo con respecto a la(s) característica (s) del conjunto soldado virtual. Por ejemplo, se puede determinar si el conjunto soldado virtual pasó o no una prueba de curvado, basándose en el análisis de la(s) característica (s) después de la prueba.

En el paso 2150, el usuario realiza una decisión para inspeccionar el conjunto soldado virtual sometido a ensayo. Si la decisión no es inspeccionar entonces, en el paso 2160, se toma una decisión para realizar otra prueba. Si la decisión se realiza para realizar otra prueba, entonces el método vuelve al paso 2110 y el conjunto soldado virtual de referencia se vuelve a representar, como si la prueba previa no tuvo lugar en el conjunto soldado virtual. De esta manera, muchas pruebas (destructivas y no destructivas) pueden ejecutarse en el mismo conjunto soldado virtual de referencia y analizarse para diversas condiciones de aprobado/fallo. En el paso 2150, si la decisión es inspeccionar entonces, en el paso 2170, el conjunto soldado virtual sometido a ensayo (es decir, el conjunto soldado virtual después del ensayo) se muestra al usuario y el usuario puede manipular la orientación del conjunto soldado virtual sometido a ensayo para inspeccionar diversas características del conjunto soldado virtual sometido a ensayo. En el paso 2180, el usuario puede acceder y aplicar herramientas de inspección programadas al conjunto soldado virtual sometido a ensayo para ayudar en la inspección. Por ejemplo, un usuario puede acceder a una galga virtual que mide la penetración de una soldadura de raíz y compara la medición con una penetración estándar requerida. Después de la inspección, de nuevo en el paso 2160, se toma la decisión para realizar otra prueba. Si no se va a realizar otra prueba, entonces el método termina.

Como ejemplo, una misma sección cortada de un conjunto soldado virtual 2200 puede someterse a un ensayo de curvado simulado, un ensayo de tracción o tracción simulado, y un ensayo de rotura de mella simulado como se muestra en las Figuras 22-24, respectivamente. Con referencia a la Figura 22, una sección cortada recta de un conjunto soldado virtual 2200 que tiene una junta de soldadura 2210 está sujeta a un ensayo de curvado simulado. El ensayo de curvado se puede realizar para encontrar diversas propiedades de soldadura tales como ductilidad de la zona soldada, penetración de soldadura, fusión, estructura cristalina (de la superficie fracturada) y resistencia. El ensayo de curvado ayuda a determinar la calidad del metal de soldadura, la unión de soldadura y la zona afectada por el calor. Cualquier agrietamiento del metal durante el ensayo de curvado indica una mala fusión, una mala penetración, o alguna otra condición que pueda causar grietas. El estiramiento del metal ayuda a indicar la ductilidad de la soldadura. Una superficie fracturada revela la estructura cristalina de la soldadura. Los cristales más grandes tienden a indicar un procedimiento de soldadura defectuoso o un tratamiento térmico inadecuado después de la soldadura. Una soldadura de calidad tiene pequeños cristales.

Con referencia a la Figura 23, después del ensayo de doblado, la misma sección cortada recta del conjunto 2200 soldado virtual que tiene la misma unión 2210 de soldadura puede volver a representarse y someterse a un ensayo de tracción simulado. El ensayo de tracción (o prueba de tracción) se puede realizar para encontrar la resistencia de una junta soldada. En el ensayo simulado, el conjunto soldado virtual 2200 se mantiene en un extremo y se tira del otro extremo hasta que se rompe el conjunto soldado virtual 2200. La carga de tracción o tracción, en la que se rompe el conjunto soldado 2200, se determina y se puede comparar con una medida estándar para la determinación de aprobado/fallo.

Con referencia a la Figura 24, después del ensayo de tracción, la misma sección cortada recta del conjunto soldado virtual 2200 que tiene la misma unión de soldadura 2210 puede volver a representarse y someterse a un ensayo de rotura de mella simulado. El ensayo de rotura de mella simulado se realiza para determinar si el metal de soldadura de una junta soldada de culata tiene cualquier defecto interno tal como, por ejemplo, inclusión de escoria, bolsas de gas, fusión deficiente y metal oxidado. Se corta una ranura en cada lado de la junta de soldadura 2210 como se muestra en la Figura 24. El conjunto soldado virtual 2200 se coloca a través de dos soportes y se golpea con un martillo hasta que la sección de la soldadura 2210 entre las ranuras se fractura. El metal interno de la soldadura 2210 puede inspeccionarse para detectar defectos. Los defectos se pueden comparar con medidas estándar para la determinación de aprobado/fallo.

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Números de referencia:

100 sistema

110 subsistema basado en procesador

111 unidad de procesamiento central

115 procesamiento gráfico

116 arquitectura del dispositivo unificada por ordenador

117 atenuador

118 salida de vídeo

119 salida de vídeo

120 rastreador espacial

121 fuente magnética

122 sensor

123 disco

124 fuente de alimentación

125 cables

126 unidad de seguimiento del procesador

130 interfaz de usuario

131 conjunto de botones

132 palanca de mando

133 dial/control

134 dial/control

135 consola de soldadura simulada

136 dial/control

137 dial/control

140 dispositivo de visualización montado en la cara

150 dispositivo de visualización de observador

1206 modelo de soporte/mesa

1207 funcionalidad de arquitectura interna

1208 funcionalidad de calibración

1210 modelos de probeta

1211 física de soldadura

1212 tweaker

1213 funcionalidad de interfaz gráfica de usuario

1214 funcionalidad gráfica

1215 funcionalidad de informe del estudiante

1216 representación

1217 representación del cordón

1218 texturas 3D

1219 funcionalidad de señales visuales

1220 funcionalidad de puntuación y tolerancia

1221 editor de tolerancia

1222 efectos especiales

1300 método

1310 paso

1320 paso

1330 paso

1340 paso

1350 paso

1400 probeta de soldadura plana

1410 superficie superior plana

1420 mapa de wéxels

1421 wéxel

2180 paso

2200 conjunto soldado virtual

2210 junta de soldadura

6010 electrodo de varilla

7018 electrodo de varilla

151 parámetros de soldadura

152 estados de discontinuidad de soldadura

153 selecciones del usuario

160 herramienta de soldadura simulada

161 soporte

162 electrodo de varilla simulado

163 punta resistiva táctil

170 mesa/stand

171 tabla ajustable

172 soporte/base

173 brazo ajustable

174 poste vertical

175 probeta de soldadura

175 tubo

176 raíz

177 sección de conexión

180 probeta de soldadura

900 casco de soldadura

910 altavoces de auricular

1201 interfaz física

1202 modelos de pinza

1203 modelos de entorno

1204 funcionalidad de contenido acústico

1205 sonidos de soldadura

1600 probeta para soldar en esquina

1610 superficie

1620 superficie

1700 probeta para soldar tubos

1701 pieza de tubo

1702 pieza de tubo

1703 junta de raíz

1704 pieza de fijación

1710 superficie curva

1910 barras rectangulares

1920 partículas

1930 alturas de partículas

1940 rectángulos sombreados

2000 inspección de conjunto soldado virtual

2010 subsistema basado en procesador

2020 teclado

2030 ratón

2050 dispositivo de visualización de observador

2100 método

2110 paso

2120 paso

2130 paso

2140 paso

2150 paso

2160 paso

2170 paso

B punto

E punto

O punto

O' línea

S coordenada de textura

T coordenada de textura

U coordenada de textura

V coordenada de textura

X punto

X' línea

Y punto

Z punto

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un sistema (100) para la inspección y el ensayo virtual de un conjunto soldado virtual, comprendiendo dicho sistema (100):

un subsistema basado en procesador programare (110) operable para ejecutar instrucciones codificadas,

un rastreador espacial (120) conectado operativamente al subsistema basado en procesador programable (110);

una herramienta de soldadura simulada configurada para ser rastreada espacialmente por el rastreador espacial (120);

un conjunto soldado virtual tridimensional (3D) completado formado en el espacio de realidad virtual usando la herramienta de soldadura simulada;

el sistema crea el conjunto soldado virtual en 3D completado en tiempo real simulando un escenario de soldadura como si un usuario estuviera soldado en realidad, y capturando todos los datos resultantes que define el conjunto soldado virtual en 3D como completado, incluyendo defectos y suspensión;

en donde dichas instrucciones codificadas del subsistema basado en procesador programable (110) incluyen:

un motor de representación configurado para representar el conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado antes de los ensayos simulados, una animación 3D del conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado bajo ensayos simulados, y el conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado después de ensayos simulados, y

un motor de análisis configurado para realizar pruebas simuladas del conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado, y además configurado para realizar la inspección del conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado antes de los ensayos simulados, una animación 3D del conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado bajo ensayos simulados, y el conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado después de pruebas simuladas para al menos una de las condiciones de aprobado/fallo y características de defectos/discontinuidades;

al menos un dispositivo (140, 150) de visualización conectado operativamente a dicho subsistema (110) basado en procesador programable para mostrar al menos uno del conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado antes de los ensayos simulados, una animación 3D del conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado en ensayos simulados, y el conjunto soldado (2200) en 3D virtual completado después de ensayos simulados; y

una interfaz (130) de usuario conectada operativamente a dicho subsistema (110) basado en procesador programable y configurada para al menos manipular una orientación del conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado antes de los ensayos simulados, una animación 3D del conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado bajo ensayos simulados, y el conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado después de pruebas simuladas en dicho al menos un dispositivo de visualización (140, 150);

en donde dicho motor de análisis incluye herramientas de inspección virtuales programadas que pueden accederse y manipularse por un usuario utilizando dicha interfaz (130) de usuario para inspeccionar el conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado;

en donde dicho subsistema basado en procesador programable (110) incluye una unidad central de procesamiento (111) y al menos una unidad de procesamiento gráfico (115) en la que dicha al menos una unidad de procesamiento gráfico (115) incluye preferiblemente una arquitectura de dispositivo unificado por ordenador (CUDA) (116) y un atenuador (117);

en donde el sistema emite datos de aprobado/fallo.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde dicho motor de análisis incluye al menos un sistema experto, una máquina de vectores de soporte (SVM), una red neuronal y un agente inteligente.
3. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde dicho motor de análisis usa datos de código de soldadura o datos estándares de soldadura para analizar al menos un conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado antes de los ensayos simulados, una animación 3D del conjunto soldado virtual (2200) completado bajo ensayos simulados, y el conjunto soldado virtual (2200) en 3D completado después de la prueba simulada.
4. El sistema de una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dichos ensayos simulados incluyen al menos una prueba destructiva simulada y pruebas no destructivas simuladas.
5.Un método para evaluar la calidad de un conjunto soldado virtual de referencia representado en el espacio de realidad virtual, comprendiendo dicho método:

proporcionar un sistema (100) según una de las reivindicaciones 1 a 4;

crear un conjunto soldado virtual en 3D completado en tiempo real simulando un escenario de soldadura como si un usuario estuviera soldando en realidad, y capturando todos los datos resultantes que define el conjunto soldado virtual en 3D como completado, incluyendo defectos y suspensión;

someter (2120) dicho conjunto soldado virtual de referencia a un primer ensayo simulado por ordenador configurado para probar al menos una característica de dicha soldadura virtual de referencia;

representar (2130) un primer conjunto soldado virtual sometido a ensayo y generar primeros datos de prueba en respuesta a dicha primera prueba; y

someter (2140) dicho primer conjunto soldado virtual sometido a ensayo y dichos primeros datos de prueba a un análisis simulado por ordenador configurado para determinar al menos una condición de aprobado/fallo de dicho primer conjunto soldado virtual sometido a ensayo con respecto a dicha al menos una característica.

El método de la reivindicación 5, en donde dicho primer ensayo simulado por ordenador simula una prueba destructiva en el mundo real o una prueba no destructiva en el mundo real.

El método de la reivindicación 5 o 6, que comprende además:

volver a representar dicho conjunto soldado virtual de referencia en el espacio de realidad virtual; someter dicho conjunto soldado virtual de referencia a un segundo ensayo simulado por ordenador configurado para ensayar al menos una otra característica de dicha soldadura virtual de referencia; representar un segundo conjunto soldado virtual sometido a ensayo y generar segundos datos de prueba en respuesta a dicha segunda prueba; y

someter dicho segundo conjunto soldado virtual sometido a ensayo y dichos segundos datos de prueba a un análisis simulado por ordenador configurado para determinar al menos otra condición de aprobado/fallo de dicho segundo conjunto soldado virtual sometido a ensayo con respecto a dicha al menos otra característica.

El método de la reivindicación 7, en donde dicho segundo ensayo simulado por ordenador simula una prueba destructiva en el mundo real o una prueba no destructiva en el mundo real.

El método de una de las reivindicaciones 5 a 8 que comprende además inspeccionar manualmente una versión visualizada de dicho primer conjunto soldado virtual sometido a ensayo representado o de una de las reivindicaciones 7 y 8, que comprende además inspeccionar manualmente una versión visualizada de dicho segundo conjunto soldado virtual sometido a ensayo.