JP6490599B2 - 仮想現実環境で拡張された教育及びトレーニングを提供するシステム及び方法 - Google Patents
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- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
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Description
本発明の一つの実施形態は、仮想溶接部の仮想の試験及び検査のためのシステムを有する。システムは、コード化された指令を実行することができるプログラム可能なプロセッサベースのサブシステムを含む。コード化された指令は、レンダリングエンジン及び分析エンジンを含む。レンダリングエンジンは、シミュレートされた試験の前の三次元(3D)仮想溶接部、シミュレートされた試験下の仮想溶接部の3D動画、及びシミュレートされた試験の後の3D仮想溶接部のうちの少なくとも一つをレンダリングするように構成される。分析エンジンは、3D仮想溶接部のシミュレートされた試験を実行するように構成される。シミュレートされた試験は、シミュレートされた破壊試験及びシミュレートされた非破壊試験のうちの少なくとも一つを含んでもよい。分析エンジンは、合否条件及び欠陥/不連続特性のうちの少なくとも一つについて、シミュレートされた試験の前の三次元(3D)仮想溶接部、シミュレートされた試験下の仮想溶接部の3D動画、及びシミュレートされた試験の後の3D仮想溶接部のうちの少なくとも一つの検査を実行するように更に構成される。システムはまた、シミュレートされた試験の前の三次元(3D)仮想溶接部、シミュレートされた試験下の仮想溶接部の3D動画、及びシミュレートされた試験の後の3D仮想溶接部のうちの少なくとも一つを表示するための、プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続された少なくとも一つの表示装置を含む。システムは、プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続され、少なくとも一つの表示装置上で、シミュレートされた試験の前の三次元(3D)仮想溶接部、シミュレートされた試験下の仮想溶接部の3D動画、及びシミュレートされた試験の後の3D仮想溶接部のうちの少なくとも一つの、少なくとも向きを操作することに適するように構成されたユーザーインターフェースを更に含む。プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムは、中央処理ユニット及び少なくとも一つのグラフィック処理ユニットを含んでもよい。少なくとも一つのグラフィック処理ユニットは、コンピュータ統一デバイスアーキテクチャ(CUDA)及びシェーダを含んでもよい。分析エンジンは、エキスパートシステム、サポートベクターマシン(SVM)、ニューラルネットワーク及び一つ以上の知的エージェントのうちの少なくとも一つを含んでもよい。分析エンジンは、溶接コードデータ又は溶接標準データを使用して、シミュレートされた試験の前の三次元(3D)仮想溶接部、シミュレートされた試験下の仮想溶接部の3D動画、及びシミュレートされた試験の後の3D仮想溶接部のうちの少なくとも一つを分析してもよい。分析エンジンはまた、仮想溶接部を検査するために、ユーザーインターフェースを使用して、使用者によってアクセス及び操作され得る、プログラムされた仮想検査ツールを含んでもよい。
一つの実施形態は、仮想現実アーク溶接システムを提供する。システムは、プログラム可能なプロセッサベースのサブシステム、プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続された空間トラッカ、空間トラッカによって空間的に追跡されるように構成された少なくとも一つの模擬溶接ツール、及び使用者がシステムに情報を入力すること及び選択を行うことの一つ又はそれ以上を実行することを可能にするように構成された、少なくとも一つのユーザーインターフェースを含む。システムは、プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続され、外部の通信基盤にアクセスするように構成された、通信コンポーネントを更に含む。さらに、仮想現実溶接システムは、通信コンポーネントを使用して外部の通信基盤を介し、使用者の要求に応じて、溶接教育及び理論に関する、一つ又はそれ以上の予め特定されたインターネット上のウェブサイトに使用者を導くように構成されている。使用者の要求は、使用者、人間である溶接指導者、又はプログラム可能なプロセッサベースのサブシステム上に構成された知的エージェントのうちの一人若しくは一つ又はそれ以上によって促されてもよい。システムは、一つ又はそれ以上の音声変換装置を更に含んでもよく、その音声変換装置は、プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続され、通信コンポーネントを使用して外部の通信基盤を介し、使用者と離れた場所の溶接指導者との間の音声通信を容易にするように構成されてもよい。システムは、一つ又はそれ以上の映像装置を更に含んでもよく、その映像装置は、プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続され、通信コンポーネントを使用して外部の通信基盤を介し、使用者と離れた場所の溶接指導者との間の視覚的通信を容易にするように構成されてもよい。仮想現実溶接システムは、通信コンポーネントを使用して外部の通信基盤を介し、離れた場所の遠隔装置からの命令を受信するように更に構成されてもよく、その命令は、仮想現実溶接システムの問題解決(トラブルシューティング)又は仮想現実溶接システムの設定変更のうちの一つ又はそれ以上を指示するように構成されてもよい。遠隔装置は、例えば、携帯型モバイル装置、デスクトップ型パーソナルコンピュータ装置又は離れた使用者によって操作されるサーバーコンピュータのうちの一つを含んでもよい。外部の通信基盤は、例えば、インターネット、セルラー電話ネットワーク又は衛星通信ネットワークのうちの一つを含んでもよい。
110 プログラム可能なプロセッサベースのサブシステム(PPS)
111 中央処理ユニット(CPU)
115 グラフィック処理ユニット(GPU)
116 コンピュータ統一デバイスアーキテクチャ(CUDA)
117 シェーダ
118 映像出力
119 映像出力
120 空間トラッカ(ST)
121 磁気源
122 センサ
123 ディスク
124 電源
125 ケーブル
126 プロセッサトラッキングユニット
130 物理的溶接ユーザーインターフェース(WUI)
131 一連のボタン
132 ジョイスティック
133ダイヤル又はノブ
134 ダイヤル又はノブ
135 コンソール
136 ダイヤル又はノブ
137 ダイヤル又はノブ
140 フェースマウント表示装置(FMDD)
150 観察者表示装置(ODD)
151 様々な溶接パラメータ
152 溶接不連続部の状態
153 使用者選択部
160 模擬溶接ツール(MWT)
161 ホルダ
162 シミュレートされた棒電極
163 抵抗先端部
170 テーブル/スタンド(T/S)
171 調整可能なテーブル
172 スタンド又はベース
173 調整可能なアーム
174 垂直な支柱
175 溶接クーポン(WC)
175’ 6インチ直径のパイプ
175’’ 6インチ直径のパイプ
176 ルート
177 接続部
180 溶接クーポン(WC)
900 溶接ヘルメット
910 イヤホンスピーカ
1201 物理インタフェース
1202 クランプモデル
1203 環境モデル
1204 音声コンテンツ機能
1205 溶接音
1206 スタンド/テーブルモデル
1207 内部アーキテクチャ機能
1208 校正機能
1210 クーポンモデル
1211 溶接物理学
1212 内部物理学調整ツール(微調整器)
1213 グラフィカルユーザーインターフェース機能
1214 グラフ化機能
1215 実習生レポート機能
1216 レンダラ
1217 ビードレンダリング
1218 3Dテクスチャ
1219 視覚的キュー機能
1220 採点及び許容度機能
1221 許容度エディタ
1222 特殊効果
1300 方法
1310 ステップ
1320 ステップ
1330 ステップ
1340 ステップ
1350 ステップ
1400 平らな溶接クーポン(WC)
1410 平らな上面
1420 溶接ピクセルマップ
1421 溶接ピクセル
1600 溶接クーポン(WC)
1610 面
1620 面
1700 パイプ溶接クーポン(WC)
1701 パイプピース
1702 パイプピース
1703 ルート継手
1704 アタッチメントピース
1710 曲面
1910 陰影のない長方形の棒
1920 粒子
1930 粒子高さ
1940 陰影付き長方形
2000 VWIシステム
2010 プログラム可能なプロセッサベースのサブシステム(PPS)
2020 キーボード
2030 マウス
2050 観察者表示装置(ODD)
2100 方法
2110 ステップ
2120 ステップ
2130 ステップ
2140 ステップ
2150 ステップ
2160 ステップ
2170 ステップ
2180 ステップ
2200 仮想溶接部
2210 溶接継手
2500 システム
2510 通信コンポーネント(CC)
2520 音声変換器
2530 音声変換器
2540 映像装置
2550 知的エージェント
2600 通信基盤
2610 遠隔装置
2700 仮想溶接部
2710 溶接パドル
2810 溶接パドル
B 点
E 点
O 点
O’ 線
X 点
X’ 線
Y 点
Z 点
Claims (14)
- 仮想現実溶接システムであって、
プログラム可能なプロセッサベースのサブシステム、
前記プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続された空間トラッカ、
前記空間トラッカによって空間的に追跡されるように構成された少なくとも一つの模擬溶接ツール、及び
前記プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続された少なくとも一つの表示装置、
を有し、
当該システムは、仮想現実環境内で、使用者による前記少なくとも一つの模擬溶接ツールの操作に反応し且つ実時間の溶融金属の流動性及び熱放散特性を有する溶接パドルをシミュレートし、シミュレートされた溶接パドルを実時間で前記少なくとも一つの表示装置に表示するように構成され、
当該仮想現実溶接システムは、前記シミュレートされた溶接パドルの少なくとも一つの特性が、前記少なくとも一つの特性の理想的な量から所定量以上外れる場合に、理想的な溶接パドルの画像を実時間で前記シミュレートされた溶接パドルに重ね、表示するように更に構成されている、
システム。 - 前記理想的な溶接パドルの前記画像は、半透明である、請求項1に記載のシステム。
- 前記理想的な溶接パドルの前記画像は、不透明な画像である、請求項1に記載のシステム。
- 前記少なくとも一つの特性は、形状、色、スラグ、サイズ、粘度、熱放散、パドル跡及びダイム間隔のうちの一つ以上を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシステム。
- 当該仮想現実溶接システムは、シミュレートされる溶接プロセスの少なくとも第一の部分の間、理想的な溶接パドルの半透明な画像を、前記シミュレートされた溶接パドルに重ね、表示するように更に構成されている、
請求項1又は請求項2のいずれか一項に記載のシステム。 - 仮想現実溶接システムであって、
プログラム可能なプロセッサベースのサブシステム、
前記プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続された空間トラッカ、
前記空間トラッカによって空間的に追跡されるように構成された少なくとも一つの模擬溶接ツール、
使用者が当該システムに情報を入力すること及び選択を行うことの一つ又はそれ以上を実行することを可能にするように構成された、少なくとも一つのユーザーインターフェース、及び
前記プログラム可能なプロセッサベースのサブシステムに動作可能に接続され、外部の通信基盤にアクセスするように構成された、通信コンポーネント、
を有し、
当該仮想現実溶接システムは、前記通信コンポーネントを使用して前記外部の通信基盤を介し、使用者の要求に応じて、溶接教育及び理論に関する、一つ又はそれ以上の予め特定されたインターネット上のウェブサイトに使用者を導くように構成されている、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の、仮想現実溶接システム。 - 仮想現実溶接システムであって、
コード化された指令を実行することができるプログラム可能なプロセッサベースのサブシステムを有し、前記コード化された指令は、
当該仮想現実溶接システム上に使用者によって作られた三次元(3D)仮想溶接部を生成するように構成されたレンダリングエンジンであり、前記3D仮想溶接部は仮想溶接部のレンダリングである、レンダリングエンジン、
前記3D仮想溶接部のシミュレートされた試験を実行し、対応する試験データを生成するように構成された分析エンジン、及び
少なくとも前記試験データに基づいて、前記試験データが不十分な溶接品質を示す場合に、使用者のために推奨される修正行動を生成するように構成された、少なくとも一つの知的エージェント(IA)、
を含む、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の、仮想現実溶接システム。 - 前記推奨される修正行動は、変えられるべき使用者の溶接手技を含む、請求項7に記載の仮想現実溶接システム。
- 前記推奨される修正行動は、使用者によって復習されるべき、仮想現実溶接システム上に保存されたトレーニング資料を含む、請求項7に記載の仮想現実溶接システム。
- 前記推奨される修正行動は、使用者によって完了されるべき、カスタマイズされたトレーニング計画を含む、請求項7に記載の仮想現実溶接システム。
- 前記推奨される修正行動は、使用者によって変えられるべき、仮想現実溶接システムの設定を含む、請求項7に記載の仮想現実溶接システム。
- 当該仮想現実溶接システムは、前記理想的な溶接パドルの画像を断続的に表示するように更に構成されている、請求項1に記載の仮想現実溶接システム。
- 前記理想的な溶接パドルの画像は、前記理想的な溶接パドルの形成のフルモーションの映像である、請求項1に記載の仮想現実溶接システム。
- 当該仮想現実溶接システムは、少なくとも一つの特性に関連する値を管理し、前記値を、前記少なくとも一つの特性の理想的な量と比較するように更に構成されている、請求項1に記載の仮想現実溶接システム。
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