KR101483953B1

KR101483953B1 - 아크용접 훈련장치

Info

Publication number: KR101483953B1
Application number: KR20130064492A
Authority: KR
Inventors: 신상호; 김맹남; 김광태; 성진호
Original assignee: (주)토탈소프트뱅크
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2015-01-20
Also published as: KR20140142850A

Abstract

본 발명은 용접훈련 시나리오에 따라 가상 환경을 제공하는 멀티용접플랫폼부; 상기 멀티용접플랫폼부에 내장되고, 모재형태, 전류, 전압, 용접종류를 포함하는 용접훈련 시나리오를 설정할 수 있는 용접조건설정부; 상기 멀티용접플랫폼부에 연결되고, 상기 멀티용접플랫폼부에서 제공되는 가상 환경에서 훈련자가 잡고 움직이면서 용접 훈련을 실시할 수 있는 용접토치부; 상기 멀티용접플랫폼부에 연결되고, 상기 용접토치부의 위치와 훈련자의 위치를 인식하는 용접자세트래킹부; 상기 멀티용접플랫폼부에 연결되고, 상기 가상의 환경에서 용접이 이루어지는 모재와 용접시 발생하는 비드를 보고 훈련할 수 있는 용접훈련출력부; 상기 멀티용접플랫폼부에 연결되고, 상기 가상 환경에서 이루어지는 용접 훈련에서 발생하는 음향을 제어하는 음향제어부; 및 상기 멀티용접플랫폼부에 내장되고, 상기 가상 환경에서 이루어지는 용접 훈련 과정 및 성과를 확인할 수 있는 훈련성과출력부;를 포함하는 아크용접 훈련장치를 제공한다.

Description

아크용접 훈련장치 {Training Apparatus for Virtual Arc Welding}

본 발명은 용접훈련의 비용을 절감시킬 뿐 아니라 안전성과 교육 효과를 향상시키기 위한 아크 용접 훈련장치에 관한 것으로서, 특히 용접 훈련자가 실제 용접기와 유사한 모의 용접 토치와 가상현실 기반의 영상부가 포함된 멀티용접기 플랫폼을 통하여 체계적으로 용접 훈련할 수 있는 아크용접 훈련장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접은 중공업, 조선, 자동차, 반도체, 플랜트 설비, 전기전자, 공예 등 전 산업분야에서 활용되는 장비이다.

용접법은 아크용접, 가스용접, 특수용접으로 나누어지며, 아크용접은 피복금속아크용접, CO₂용접, TIG용접으로 크게 구분된다.

CO₂용접은 CO₂용접기, 용접토치, 용접와이어, 보호가스, 용접와이어공급장치, 접지선, 핸드실드 또는 헬멧으로 구성되며, 피복금속아크용접은 용접기본체, 용접홀더, 용접봉, 접지선, 핸드실드 또는 헬멧으로 구성된다. 또한 용접자세는 아래보기자세, 수평자세, 수직자세, 위보기자세로 구분된다.

이와 같이, 여러 가지 용접기와 용접자세에서 가장 중요한 것은 용접시에 모재의 형태 및 와이어의 굵기에 따라 용접전류, 전압, 가스량의 조절이며, 설정된 조건을 기준으로 용접 훈련자가 충분히 익혀야 하는 기술은 용착부를 핸드실드를 통해 보면서 용접비드를 용접속도, 작업각, 진행각, 아크길이를 조절하면서 형성해가야 하는 것이다. 따라서, 용접 기술은 실제 많은 훈련을 필요로 한다.

그런데, 실제 장비를 이용하여 용접하는 훈련을 실시함에 있어서, 용접 재료의 소비가 많고, CO₂가스 등 위해가스가 많이 발생하기 때문에 반복적인 훈련이 쉽지 않으며, 시간과 공간 및 재료 등에 많은 제한이 있다.

또한, 실제 용접 훈련에서는 훈련자들의 용접속도, 작업각, 진행각, 아크길이에 대한 객관적인 수치를 기록하지 못하기 때문에 감각으로만 용접기술을 익혀야 하며, 즉각적인 평가가 이루어지지 않는 문제점이 있다.

따라서, 경제적인 요인과 용접 교육의 단점을 극복하기 위하여, 가상 현실에서 용접 훈련할 수 있는 시뮬레이터의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피복금속아크용접법, CO₂용접법, TIG용접법과 같은 다양한 용접법을 단일 플랫폼으로 훈련할 수 있는 아크용접 훈련장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 용접훈련자가 아래보기자세, 수평자세, 수직자세, 위보기자세와 같은 다양한 용접자세로 용접할 수 있는 아크용접 훈련장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 용접훈련자가 훈련하는 과정을 기록하여 훈련과정의 장단점을 평가할 수 있는 아크용접 훈련장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 용접훈련자가 훈련하는 과정을 교수자가 보호구 없이 동시에 보면서 가이드를 해줄 수 있는 아크용접 훈련장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 실제와 유사한 피복금속아크용접의 홀더와 CO₂용접의 토치와 같은 다양한 용접 공구를 사용하여 현실의 감각과 유사한 아크용접 훈련장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 아크용접 훈련장치는 하나의 멀티용접플랫폼으로 훈련하고자 하는 용접법에 따라서 CO₂용접, 피복금속아크용접, TIG 용접을 설정하여 사용할 수 있고, 훈련하고자 하는 용접자세에 따라서 아래보기자세, 수평자세, 수직자세, 위보기자세를 자유롭게 운영할 수 있어서 설치비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 가상현실 기반으로 실 용접 훈련을 대체하기 때문에 용접 운전 훈련시에 발생하는 각결막염 및 피부화상등의 훈련자 안전문제를 해결할 수 있고, 나아가 가스 및 환경폐기물의 발생을 없앨 수 있을 뿐 아니라 전기에너지 및 탄소배충량을 획기적으로 감소시킬 수 있어 그린교육장 건설에 일조할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 가상현실 기반으로 실 용접 훈련을 대체하더라도 실제와 유사한 피복금속아크용접의 홀더와 CO2용접의 토치와 같은 용접 공구를 사용하기 때문에 현실의 감각과 유사한 아크용접을 훈련할 수 있고, 그에 따른 성과가 부가적인 측정장치 없이 즉각적으로 나타남에 따라 훈련의 효과를 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 아크용접 훈련장치의 구성이 도시된 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 아크용접 훈련장치의 실시예가 도시된 사시도.
도 3은 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 용접기설정부의 CO₂용접기가 도시된 도면.
도 4는 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 용접기설정부의 피복금속아크용접기가 도시된 도면.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 멀티용접플랫폼의 실시예가 도시된 도면.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 용접토치부의 실시예가 도시된 도면.
도 9는 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 용접자세트래킹부의 실시예가 도시된 도면.
도 10은 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 음향제어부의 실시예가 도시된 도면.
도 11은 본 발명의 아크용접 훈련장치를 사용하는 용접자세의 다양한 일예가 도시된 도면.
도 12는 본 발명의 아크용접 훈련장치에 의한 훈련과정이 도시된 흐름도.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.

도 1은 본 실시예에 따른 아크용접 훈련장치가 도시된 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 아크용접 훈련장치의 실시예가 도시된 사시도이다.

본 발명에 따른 아크용접 훈련장치는 도 1 내지 도 2에서 도시된 바와 같이 멀티용접플랫폼부(100)와, 용접조건설정부(200)와, 용접토치부(300)와, 용접자세트래킹부(400)와, 용접훈련출력부(500)와, 훈련성과출력부(600)와, 음향제어부(700)를 포함하도록 구성한다.

상기 멀티용접플랫폼(100)은 용접훈련자가 아래보기자세, 수평자세, 수직자세, 위보기자세 등 다양한 용접자세를 훈련할 수 있도록 용접토치부(300)와 용접자세트래킹부(400) 및 용접훈련출력부(500)를 연결하여 제어할 수 있고, 용접조건설정부(200)와 훈련성과출력부(600)가 내장될 수 있도록 구성될 수 있다.

물론, 상기 멀티용접플랫폼(100)은 상기와 같은 구성으로 한정되지 아니하며, 다양한 형태의 장치들이 내장 또는 연결될 수 있고, 전체적인 장치들의 제어가 담당하게 되며, 자세한 구성은 하기에서 설명하기로 한다.

상기 용접조건설정부(200)는 상기 멀티용접플랫폼(100)의 전면에 터치기능이 있는 모니터 형태로 구성된다. 이때, 상기 용접조건설정부는 화면의 상단에 표시되는 용접기설정부(210)와, 화면의 하단에 표시되는 용접훈련설정부(220)으로 구성될 수 있다.

상기 용접기설정부(210)는 상기 용접훈련설정부(220)에서 선택된 피복금속아크용접, CO2용접, TIG용접을 기준으로 실제 용접기와 동일한 기능을 가지도록 구성하며, 상기 용접훈련설정부(220)는 용접방법을 비롯하여 용접자세, 용접와이어, 모재형태, 모재재질, 모재두께, 모재크기를 선택 또는 설정할 수 있도록 구성된다.

도 3은 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 용접기설정부의 CO₂용접기가 도시된 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이 용접기기설정부에 표시될 수 있는 CO₂용접기(210A)는 실제 CO2용접기 본체의 형상을 모사하여 터치기반으로 설정이 가능하게 구성되는데, 좌측에 고정형본체(230)가 구비되고, 우측에 이동형제어기(240)가 구비된다.

상기 고정형본체(230)에는 용접전류설정기능(231), 용접전압설정기능(232), GAS CHECK, NORMAL, CRATER-1, CRATER-2, M.M.A(D.C)의 기능인 용접기능설정(233), 크레이터 전압 및 전류설정 기능(234), 용접와이어굵기설정기능(235), Solid 또는 Flux등 와이어종류설정기능(236), 파워체크기능(237), 용접전원기능(238)이 포함될 수 있다.

상기 이동형제어기(140)에는 용접전류설정기능(141), 용접전압설정기능(142)이 포함될 수 있다.

도 4는 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 용접기설정부의 피복금속아크용접기가 도시된 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 용접기기설정부에 표시될 수 있는 피복금속아크용접기(210B)도 마찬가지로 실제 피복금속아크용접기 본체의 형상을 모사하여 터치기반으로 설정이 가능게 구성되는데, 좌측에 고정형본체(250)가 구비되고, 우측에 이동형제어기(260)가 구비된다.

상기 고정형본체(250)에는 용접전류설정기능(251), 용접전원기능(252)이 포함될 수 있고, 상기 이동형제어기(260)에는 용접전류설정기능(261), 용접전원기능(262)이 포함될 수 있다.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 멀티용접플랫폼의 실시예가 도시된 도면이다.

상기 멀티용접플랫폼(100)은 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 영상컴퓨터(101)와, 훈련성과컴퓨터(102)와, 일종의 모니터 형태인 용접조건설정부(200) 및 훈련성과출력부(600)를 포함할 수 있다.

상기 영상컴퓨터(101)는 용접훈련 시 발생하는 영상을 출력할 수 있다. 이때, 상기 영상컴퓨터(101)는 상기에서 설명한 용접훈련출력부(500 : 도 2에 도시)로 주영상을 제공하고, 상기에서 설명한 용접성과출력부(600)로 보조영상을 제공한다. 실시예에서, 상기 영상컴퓨터(101)는 일종의 용접훈련출력부(500 : 도 2에 도시)인 HMD(Head Mounted Display)로 주영상을 송신하여 훈련자가 훈련과정을 보면서 훈련하도록 하고, 일종의 용접성과출력부(600)로 보조영상을 송신하여 교수자가 훈련자의 훈련과정을 볼 수 있도록 송신한다.

또한, 상기 영상컴퓨터(101)는 상기 용접토치부(300 : 도 1에 도시)의 용접이행과정에서 발생하는 위치정보와 와이어정보를 트래킹 및 제어하여 가시화시키며, 상기 음향제어부(700 : 도 1에 도시)로 용접이행과정에서 발생하는 음향을 송신한다.

상기 훈련성과컴퓨터(102)는 훈련시나리오를 설정하고 훈련성과를 측정하여 평가할 수 있다. 마찬가지로, 상기 훈련성과컴퓨터(102)도 상기 훈련성과출력부(600)에 훈련성과를 송신한다.

상기 용접조건설정부(200)는 터치기반의 모니터로써, 훈련자가 앉은 자세에서 설정이 간편하도록 전면부에 부착할 수 있으며, 훈련자가 직접 보면서 용접 환경을 설정할 수 있다.

상기 훈련성과출력부(600)도 마찬가지로 터치기반의 모니터로써, 훈련자 및 교수자의 취향에 따라 모니터각도기구부(103)를 이용하여 0도, 90도, 45도로 조정할 수 있으며, 조정이 용이하도록 모니터손잡이(104)를 부착한다.

상기 영상컴퓨터(101)와 훈련성과컴퓨터(102)는 외부에서 부팅할 수 있도록 전원스위치(105)가 구비되고, 피복금속아크용접 홀더, CO2용접 토치, TIG용접 토치에서 연장된 케이블이 입력될 수 있도록 토치홀(106)을 맨 하단부에 구비된다. 이때, 상기 멀티플랫폼(100)은 3개의 용접토치에서 연장된 케이블이 상기 토치홀(106)을 통하여 각각의 케이블로 연결되며, USB포트로 RS232방식으로 영상컴퓨터(101)로 입력되도록 구성한다.

이와 같은, 상기 멀티용접플랫폼부(100)는 이동이 간편하도록 하기 위해 후면부에 플랫폼손잡이(107)를 부착할 수 있다.

그 외에도, 상기 멀티용접플랫폼부(100)는 전면 상단에는 HMD보관함(108)을 배치하여 훈련자가 쉽게 HMD를 꺼내어 사용하도록 하며, 하기에서 설명될 용접자세트래킹부(400 : 도 1에 도시)에 포함되는 마그네틱소스(401)를 비롯하여 센서공유기(414)와 마그네틱본체(415)가 구비될 수 있다.

이때, 상기 마그네틱소스(401)는 상기 멀티용접플랫폼부(100)의 상단에 구비되어 좌표계의 기준점을 설정하도록 하고, 상기 센서공유기(414)는 상기 멀티용접플랫폼부(100)의 전면 중간에 구비되어 각종 트래킹센서가 연결될 수 있도록 하며, 상기 마그네틱본체(415)는 상기 센서공유기(414) 하측에 위치하도록 상기 멀티용접플랫폼부(100)의 전면 하측에 구비된다.

도 7 내지 도 8은 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 용접토치부의 실시예가 도시된 도면이다.

상기 용접토치부(300)는 도 7에 도시된 바와 같이 실제 피복금속아크용접 홀더(300A), CO₂용접 토치 및 TIG용접 토치를 가상환경에 훈련할 수 있도록 모사한 장치로 구성될 수 있는데, 진동을 줄 수 있는 형태로 구성되며, 각종 트래킹센서가 구비될 수 있다.

물론, 상기 피복금속아크용접 홀더(300A), CO₂용접 토치 및 TIG용접 토치로 구성될 수 있는 용접토치부가 각각의 용접방법에서 상기 멀티용접플랫폼(100 : 도 1에 도시)에 연결되더라도 운용될 수 있도록 구성된다.

도 8에 도시된 용접토치부는 피복금속아크용접 홀더(300A)가 적용된 것으로써, 용접훈련자가 훈련을 실시할 때 홀더의 6자유도를 트래킹하여 용접이행을 할 수 있도록 하는 토치마그네틱센서(411)가 부착될 수 있다.

또한, 상기 피복금속아크용접 홀더(300A)는 용접이행시에 발생하는 진동감을 느끼게 하기 위해 손잡이(301) 내부에 진동모터(302)가 포함된다. 이때, 상기 진동모터(302)은 2개로 구성되며, 피복금속아크용접 홀더(300A)가 전진하려는 힘과 후진하려는 힘을 진동을 통해서 구성하도록 한다.

또한, 피복금속아크용접시에는 용접와이어가 줄어드는 현상이 발생하므로, 본 발명에서도 훈련자가 용접이행을 실시할 때 용접봉이 줄어드는 현상을 체험할 수 있도록 피복금속아크용접 홀더(300A)에 기능을 추가할 수 있다.

보다 상세하게, 상기 피복금속아크용접 홀더(300A)는 기어모터(303)가 사용되며, 상기 기어모터(303)에 연결된 작은기어(304)는 볼스크류너트(305)에 연결된 큰기어(306)을 회전시켜 볼스크류너트(305)를 회전하도록 한다.

또한, 상기 볼스크류너트(305)가 회전함에 따라 볼스크류(307)를 전진 또는 후진시키게 되는데, 볼스크류고정관(308)의 상단과 하단에는 스타퍼(309)를 설치하여 더 이상 전진 또는 후진되는 것을 막도록 구성한다. 이때, 상기 볼스크류(307)가 상기 볼스크류너트(305)와 같이 회전하는 것을 막아서 직선운동만 할 수 있도록 하기 위해 볼스크류고정쇠(310)를 상기 볼스크류(307)에 부착하여 상기 볼스크류고정관(308)에 끼워 넣도록 구성한다.

또한, 직진성을 보장하기 위해 상기 볼스크류(307)와 큰기어(306)는 기어박스(311)의 베어링(312)으로 단단히 고정하고, 상기 볼스크류(307) 끝단에는 모니터등을 보호하기 위해 스크린보호구(313)를 부착되도록 구성한다.

또한, 상기 볼스크류고정관(308)의 하부 끝단에는 고정관캡(314)을 부착하도록 구성하며, 상기 기어모터(303)를 보호하기 위해 기어모터위덮개(315)와 기어모터아래덮개(316)을 부착하도록 구성한다.

따라서, 상기 피복금속아크용접 홀더(300A)는 용접봉이 줄어드는 기능을 포함하도록 구성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 용접자세트래킹부의 실시예가 도시된 도면이다.

상기 용접자세트래킹부(400)는 도 3과 도 9에 도시된 바와 같이 마그네틱소스(401)와, 토치마그네틱센서(411), 헤더마그네틱센서(412), 와이어마그네틱센서(413), 센서공유기(414) 및 마그네틱본체(415)으로 구성된 장치를 사용하도록 구성한다.

상기 마그네틱소스(401)는 좌표계의 기준점으로 설정하게 되는데, 상기 멀티용접플랫폼(100)의 상단에 배치하도록 구성한다.

상기 토치마그네틱센서(411)는 상기 용접토치부(300)에 1개를 부착하여 토치의 6자유도를 트래킹한다. 이때, 상기 토치마그네틱센서(411)는 CO2용접 토치, 피복금속아크용접 홀더, TIG용접 토치에 각각 1개씩 연결될 수 있으며, 토치 선택이 가능한 센서공유기(414)를 거쳐 마그네틱본체(415)에 연결하도록 구성한다.

상기 헤더마그네틱센서(412)는 훈련자가 착용하는 HMD(Head Mounted Display)에 1개를 부착하여 훈련자의 시야각에 따라 영상화면을 조정할 수 있도록 트래킹한다. 이때, 상기 헤더마그네틱센서(412)는 상기 마그네틱본체(415)에 직접 연결하도록 구성한다.

상기 와이어마그네틱센서(413)은 TIG용접에만 해당하는 것으로서, TIG용접 와이어에 부착하여 용접와이어의 6자유도를 트래킹한다. 마찬가지로, 상기 와이어마그네틱센서(413)도 상기 마그네틱본체(415)에 직접 연결하도록 구성한다.

도 10은 본 발명의 아크용접 훈련장치에 적용된 음향제어부의 실시예가 도시된 도면이다.

상기 음향제어부(700)는 용접이행 시 발생하는 음향을 재현하는데, 도 10에 도시된 바와 같이 중저음의 음향을 출력하는 우퍼(701)과, 왼쪽방향에서 발생하는 음향을 출력하는 왼쪽스피커(702)와, 오른쪽방향에서 발생하는 음향을 출력하는 오른쪽스피커(703)으로 구성될 수 있으며, 상기 멀티용접플랫폼부(100)의 하단에 배치된다.

또한, 상기 우퍼(701)를 비롯한 스피커들(702,703)의 음향 크기를 조정할 수 있도록 볼륨조절기(704)가 상기 멀티용접플랫폼부(100)의 외부의 전면 중간에 배치한다. 이때, 상기 볼륨조절기(704)는 HMD 사용을 위해 이어폰(705)을 꽂아서 훈련자가 용접훈련에 몰입할 수 있도록 구성할 수 있다.

도 11은 본 발명의 아크용접 훈련장치를 사용하는 용접자세의 다양한 일예가 도시된 도면이다.

도 11를 참조하여 설명하면, 아래보기자세(Flat Position)는 모재를 아래쪽에 배치한 후 용접토치를 이용하여 좌에서 우 또는 우에서 좌측으로 용접이행을 실시하는 것이고, 수평자세(Horizontal Position)는 모재를 정면으로 수직방향으로 배치한 후 용접토치를 이용하여 좌에서 우 또는 우에서 좌측으로 용접이행을 실시하는 것이며, 수직자세(Vertical Position)는 모재를 정면으로 수직방향으로 배치한 후 용접토치를 이용하여 상에서 하 또는 하에서 상측으로 용접이행을 실시하는 것이고, 위보기자세(Overhead Position)은 모재를 위쪽에 수평으로 배치한 후 용접토치를 이용하여 위쪽을 보고 용접이행을 실시하는 것이다.

이와 같이, 다양한 용접자세를 취하더라도 본 발명의 아크용접 훈련장치를 이용하여 훈련이 가능하도록 구성된다.

도 12는 본 발명의 아크용접 훈련장치에 의한 훈련과정이 도시된 흐름도이다.

본 발명의 아크용접 훈련장치에 의한 훈련과정을 도 12를 참조하여 살펴보면, 먼저 훈련자가 성과정보를 활용하기 위해 사용자 로그인한다.(S1 참조)

다음, 훈련하고자 하는 대상 용접기를 선택하고, 용접훈련상황을 가상환경으로 설정하기 위하여 훈련시나리오를 선택한다(S2,S3 참조).

다음, 훈련자는 선택한 훈련시나리오에 따라 아크용접 훈련을 수행하고, 설정된 미션을 따라 훈련을 수행하게 된다(S4 참조).

물론, 훈련자는 HMD(Head Mounted Display) 속의 용접환경 영상을 보고, 용접 토치 또는 홀더를 이용하여 움직이기 때문에 실제와 같은 상황에 몰입하여 훈련할 수 있으며, 훈련과정 및 훈련결과는 모두 저장된다.

다음, 훈련자가 훈련을 마치면, 훈련자는 훈련결과와, 훈련기록지를 볼 수 있다(S5 참조).

이와 같은 과정을 통하여 훈련이 반복되면, 관리자는 훈련결과 및 훈련성과를 분석하여 성과관리를 수행하고, 훈련자는 웹 또는 네트웍을 통하여 훈련에 대한 성과관리를 제공받을 수 있다.(S6 참조)

100 : 멀티용접플랫폼부 200 : 용접조건설정부
300 : 용접자세트래킹부 400 : 용접토치부
500 : 용접훈련출력부 600 : 훈련성과출력부
700 : 음향제어부

Claims

용접훈련 시나리오에 따라 가상 환경을 제공하는 멀티용접플랫폼부;
상기 멀티용접플랫폼부에 내장되고, 모재형태, 전류, 전압, 용접종류를 포함하는 용접훈련 시나리오를 설정할 수 있는 용접조건설정부;
상기 멀티용접플랫폼부에 연결되고, 상기 멀티용접플랫폼부에서 제공되는 가상 환경에서 훈련자가 잡고 움직이면서 용접 훈련을 실시할 수 있는 용접토치부;
상기 멀티용접플랫폼부에 연결되고, 상기 용접토치부의 위치와 훈련자의 위치를 인식하는 용접자세트래킹부;
상기 멀티용접플랫폼부에 연결되고, 상기 가상의 환경에서 용접이 이루어지는 모재와 용접시 발생하는 비드를 보고 훈련할 수 있는 용접훈련출력부;
상기 멀티용접플랫폼부에 연결되고, 상기 가상 환경에서 이루어지는 용접 훈련에서 발생하는 음향을 제어하는 음향제어부; 및
상기 멀티용접플랫폼부에 내장되고, 상기 가상 환경에서 이루어지는 용접 훈련 과정 및 성과를 확인할 수 있는 훈련성과출력부;를 포함하고,
상기 용접조건설정부는,
용접법에 따라 용접기 종류를 설정할 수 있는 용접기설정부와,
용접자세, 용접와이어, 모재형태와 재질과 두께와 크기를 설정할 수 있는 용접훈련설정부를 포함하는 아크용접 훈련장치.
제 1 항에 있어서,
상기 용접조건설정부는, 전면에 설치된 터치기능이 구비된 모니터인 아크용접 훈련장치.
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제1항에 있어서,
상기 용접기설정부는, 피복금속아크용접 설정 시에 피복금속아크용접기와 같은 형상으로 제공되는 아크용접 훈련장치.
제1항에 있어서,
상기 용접기설정부는, CO₂용접 설정 시에 CO₂용접기와 같은 형상으로 제공되는 아크용접 훈련장치.
제1항에 있어서,
상기 멀티용접플랫폼부는,
용접훈련자가 아래보기자세, 수평자세, 수직자세, 위보기자세를 훈련할 수 있도록 상기 용접자세트래킹부와 용접토치부 및 용접훈련출력부를 제어하는 아크용접 훈련장치.
제1항에 있어서,
상기 용접토치부는,
피복금속아크용접 홀더, CO2용접 토치 및 TIG용접 토치를 가상환경에 훈련할 수 있도록 진동을 제공할 수 있는 진동모터가 포함된 아크용접 훈련장치.
제7항에 있어서,
상기 용접토치부는,
6자유도를 트래킹하여 용접 이행할 수 있도록 토치마그네틱센서가 추가로 구비된 아크용접 훈련장치.
제8항에 있어서,
상기 용접토치부는,
용접이행시에 용접봉이 줄어들도록 구성되는 아크용접 훈련장치.
제1항에 있어서,
상기 용접자세트래킹부는,
상기 멀티용접플랫폼에 구비되어 좌표계의 기준점이 되는 마그네틱소스와,
상기 용접토치부에 부착되어 상기 용접토치부의 6자유도를 트래킹하는 토치마그네틱센서와,
상기 훈련자가 착용하는 HMD(Head Mounted Display)에 부착되어 상기 훈련자의 시야각을 감지하는 헤더마그네틱센서를 포함하는 아크용접 훈련장치.
제10항에 있어서,
상기 용접자세트래킹부는,
상기 용접기 설정부에서 TIG용접 설정 시에 상기 용접토치부의 TIG 용접와이어에 부착되어 상기 TIG 용접 와이어의 6자유도를 트래킹하는 와이어마그네틱센서를 더 포함하는 아크용접 훈련장치.