KR102084248B1

KR102084248B1 - Virtual reality arc welding simulator system and its control method

Info

Publication number: KR102084248B1
Application number: KR1020180079627A
Authority: KR
Inventors: 신선영; 송인희; 김정훈; 안득용; 김상연; 최윤규; 이태희
Original assignee: 한국기술교육대학교 산학협력단; 엠더블유엔테크 주식회사
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-03-03
Also published as: KR20200005963A

Abstract

본 발명은 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템으로서, 특정 공간에 서로 이격된 간격으로 각각 설치되어, 적외선 신호를 상하좌우로 움직이면서 발사하는 한 쌍의 라이트하우스; 상기 한 쌍의 라이트하우스에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 적외선 센서를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 수행하기 위한 학습자가 머리에 착용하며, 가상현실 환경에서 진행되는 피복 아크 용접의 훈련 진행 화면을 출력하는 헤드 마운티드 디스플레이(HMD); 상기 한 쌍의 라이트하우스에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 시편 트래커를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 위해 사용되는 모형 시편; 상기 한 쌍의 라이트하우스에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 홀더 트래커를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 위해 학습자가 휴대하여 파지한 상태로 피복 아크 용접의 훈련을 수행할 수 있도록 작동하는 커스텀 용접 홀더; 및 상기 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편 및 커스텀 용접 홀더로부터 인식된 3차원 상의 위치와 각도를 포함한 신호를 받아 가상현실 작업 환경 상에서 인터렉션을 계산하고, 그에 따른 해당하는 처리신호들을 상기 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편 및 커스텀 용접 홀더에 각각 전송하는 제어 장치부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 한 쌍의 라이트하우스와 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편과 커스텀 용접 홀더 및 제어 장치부를 구비하는 시뮬레이터 시스템을 구성함으로써, 용접 홀더에 용접봉을 연결하여 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 작업으로 이루어지는 피복 아크 용접을 가상현실 환경에서 작업자가 훈련할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련이 가능하도록 시뮬레이션을 제공함으로써, 용접 학습자가 안전한 환경에서 실제 용접과 동일하게 용접을 수행하여 학습하고, 특히 실시간으로 실제 용접에서와 같은 용접비드의 형상, 용접 속도, 용접 토치 각 등의 실제 용접 작업에서 필요한 용접 기술을 정확하게 습득할 수 있도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 커스텀 용접 홀더를 실제 용접 홀더와 유사한 형태로 구성하고, 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 실제 피복 아크 용접에서와 같이 커스텀 용접 홀더의 용접봉 대응부의 길이가 변하도록 구동될 수 있도록 구성함으로써, 용접 학습자에게 가상현실 환경에서의 피복 아크 용접 훈련 시에도 실제 피복 아크 용접에서와 같은 체험이 가능하고, 그에 따른 용접 학습 효과가 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.The present invention relates to a virtual reality covered arc welding simulator system and a control method thereof, and more particularly, to a virtual reality covered arc welding simulator system, each of which is installed in a specific space at intervals spaced apart from each other, while moving an infrared signal up, down, left, and right. A pair of lighthouses to launch; Learner for performing a covering arc welding training in a virtual reality environment in a specific space having an infrared sensor that recognizes the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information that the infrared signal emitted from the pair of lighthouse arrives A head mounted display (HMD) that is worn on the head and outputs a training progress screen of the coated arc welding performed in the virtual reality environment; A model having a specimen tracker for recognizing the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information of the infrared signal emitted from the pair of lighthouses, and the model is used for the cover arc welding training in a virtual reality environment in a specific space Psalter; It has a holder tracker that recognizes the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information arrives from the infrared signal emitted from the pair of lighthouse, and the learner is carried by the learner for the training of the covered arc welding in the virtual reality environment in a specific space A custom welding holder operative to perform training of the sheathing arc welding while held; And receiving a signal including the position and angle of the three-dimensional image recognized from the head mounted display and the mock specimen and the custom welding holder to calculate an interaction in a virtual reality working environment, and corresponding processing signals are converted into the head mounted display and the mock specimen. And a control device portion respectively transmitting to the custom welding holder.
According to the virtual reality coated arc welding simulator system proposed in the present invention and a control method thereof, the welding holder is constructed by configuring a simulator system including a pair of lighthouse, a head mounted display, a model specimen, a custom welding holder, and a control unit. Coated arc welding, which consists of welding a metal while the electrode melts by connecting the electrode to the welding rod, can be trained by the worker in a virtual reality environment.
In addition, according to the present invention, by providing a simulation to enable the coating arc welding training in a virtual reality environment in a specific space, the welding learner learns by performing the welding in the safe environment as the actual welding, in particular in real-time welding It is possible to accurately acquire the welding technique required in the actual welding operation such as the shape of the welding bead, the welding speed, the welding torch angle.
In addition, the present invention may be configured to configure the custom welding holder in a form similar to the actual welding holder, and to drive the electrode counterpart of the custom welding holder to vary in length, such as in actual coated arc welding in which the electrode melts and welds metal. In this way, the welding learner can experience the same experience as in the actual arc welding while performing the covered arc welding training in the virtual reality environment, and thus the welding learning effect can be further improved.

Description

VIRTUAL REALITY ARC WELDING SIMULATOR SYSTEM AND ITS CONTROL METHOD}

본 발명은 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 용접 홀더에 용접봉을 연결하여 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 작업으로 이루어지는 피복 아크 용접을 가상현실 환경에서 작업자가 훈련할 수 있도록 하는 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality coated arc welding simulator system and a method of controlling the same. More specifically, an operator performs a coated arc welding in which a welding arc is formed by connecting a welding rod to a welding holder and welding a metal while melting the welding rod. The present invention relates to a virtual reality clad arc welding simulator system and a control method thereof.

일반적으로 용접이란 금속과 금속을 가열 용해하여 접합시켜서 일체로 만드는 작업이다. 이러한 용접은 숙련된 기술을 요구하기 때문에, 일정한 학습 기간이 필요하다. 이때, 실제 용접 도구 장치를 이용하여 학습을 할 수도 있으나, 용접 도구 장치는 부피가 크고 무게가 많이 나가므로 관리가 어렵고, 불꽃에 의한 각막손상, 흄-가스에 의한 기도 손상 등 사고 여지가 많아 처음 용접을 하는 초심자들에게는 위험할 수 있다.
In general, welding is a process in which metals and metals are melted together to be joined together to form a single body. Since such welding requires skilled skill, a certain learning period is required. In this case, the actual welding tool device can be used to learn, but the welding tool device is bulky and heavy, so it is difficult to manage, and there is much room for accidents such as corneal damage caused by sparks and airway damage caused by fume-gas. This can be dangerous for beginners doing welding.

이러한 용접은 공업, 조선, 자동차, 반도체, 플랜트 설비, 전기전자, 공예 등 전 산업분야에서 활용되는 장비이다. 피복 금속 아크 용접은 용접기 본체, 용접 홀더, 용접봉, 접지선, 핸드실드 또는 헬멧으로 구성되며, 이러한 용접 장비들을 이용하는 용접 기술의 숙련을 위해서는 실제로 많은 훈련을 필요로 하게 된다. 그러나 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 따르는 문제가 있었다.
Such welding is equipment used in all industries such as industrial, shipbuilding, automobile, semiconductor, plant equipment, electrical and electronics, and crafts. Sheathed metal arc welding consists of a welder body, a welding holder, a welding rod, a ground wire, a hand shield, or a helmet, and the training of the welding technique using these welding equipment actually requires a lot of training. However, in the practice of welding by using the actual equipment, it is difficult to repeat the training because it consumes a lot of welding materials and generates a lot of harmful gases such as CO2 gas, and there are many problems such as time, space and materials. there was.

이러한 실제 용접 훈련의 대안으로 경제적인 요인과 용접 교육의 단점을 극복하기 위하여 가상현실에서 용접 훈련을 할 수 있는 시뮬레이터의 개발이 요구되고 있다. 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0111556호, 공개특허공보 제10-2012-0056172호, 공개특허공보 제10-2014-0142850호, 및 등록특허공보 제10-0876425호가 선행기술 문헌으로 개시되고 있다.As an alternative to the actual welding training, in order to overcome economic factors and shortcomings of the welding training, the development of a simulator for welding training in virtual reality is required. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0111556, Patent Publication No. 10-2012-0056172, Patent Publication No. 10-2014-0142850, and Patent No. 10-0876425 are disclosed in the prior art literature. .

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 한 쌍의 라이트하우스와 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편과 커스텀 용접 홀더 및 제어 장치부를 구비하는 시뮬레이터 시스템을 구성함으로써, 용접 홀더에 용접봉을 연결하여 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 작업으로 이루어지는 피복 아크 용접을 가상현실 환경에서 작업자가 훈련할 수 있도록 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the conventionally proposed methods, by constructing a simulator system having a pair of lighthouse, a head mounted display, a mock-up specimen, a custom welding holder and a control unit. It is an object of the present invention to provide a virtual reality coated arc welding simulator system and a control method thereof in which a worker can be trained in a virtual reality environment by connecting a welding rod to a holder and welding the metal while the welding rod melts. It is done.

또한, 본 발명은, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련이 가능하도록 시뮬레이션을 제공함으로써, 용접 학습자가 안전한 환경에서 실제 용접과 동일하게 용접을 수행하여 학습하고, 특히 실시간으로 실제 용접에서와 같은 용접비드의 형상, 용접 속도, 용접 토치 각 등의 실제 용접 작업에서 필요한 용접 기술을 정확하게 습득할 수 있도록 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
In addition, the present invention provides a simulation to enable the covering arc welding training in a virtual reality environment in a specific space, so that the welding learner learns to perform welding in the same environment as the real welding in a safe environment. Another object of the present invention is to provide a virtual reality-coated arc welding simulator system and a control method thereof, which enable to accurately acquire welding techniques required for actual welding operations such as the shape of a welding bead, a welding speed, and a welding torch angle.

뿐만 아니라, 본 발명은, 커스텀 용접 홀더를 실제 용접 홀더와 유사한 형태로 구성하고, 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 실제 피복 아크 용접에서와 같이 커스텀 용접 홀더의 용접봉 대응부의 길이가 변하도록 구동될 수 있도록 구성함으로써, 용접 학습자에게 가상현실 환경에서의 피복 아크 용접 훈련 시에도 실제 피복 아크 용접에서와 같은 체험이 가능하고, 그에 따른 용접 학습 효과가 더욱 향상될 수 있도록 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention may be configured to configure the custom welding holder in a form similar to the actual welding holder, and to drive the electrode counterpart of the custom welding holder to vary in length, such as in actual coated arc welding in which the electrode melts and welds metal. The virtual reality clad arc welding simulator system, which enables the welding learner to experience the same as in the real arc welding while training the covered arc welding in a virtual reality environment, and thus improve the welding learning effect. And another object thereof is to provide a control method thereof.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템은,Virtual reality coated arc welding simulator system according to a feature of the present invention for achieving the above object,

가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템으로서,As a virtual reality clad arc welding simulator system,

특정 공간에 서로 이격된 간격으로 각각 설치되어, 적외선 신호를 상하좌우로 움직이면서 발사하는 한 쌍의 라이트하우스;A pair of lighthouses each installed in a specific space at intervals spaced apart from each other to emit an infrared signal while moving up, down, left and right;

상기 한 쌍의 라이트하우스에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 적외선 센서를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 수행하기 위한 학습자가 머리에 착용하며, 가상현실 환경에서 진행되는 피복 아크 용접의 훈련 진행 화면을 출력하는 헤드 마운티드 디스플레이(HMD);Learner for performing a covering arc welding training in a virtual reality environment in a specific space having an infrared sensor that recognizes the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information that the infrared signal emitted from the pair of lighthouse arrives A head mounted display (HMD) that is worn on the head and outputs a training progress screen of the coated arc welding performed in the virtual reality environment;

상기 한 쌍의 라이트하우스에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 시편 트래커를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 위해 사용되는 모형 시편;A model having a specimen tracker for recognizing the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information of the infrared signal emitted from the pair of lighthouses, and the model is used for the cover arc welding training in a virtual reality environment in a specific space Psalter;

상기 한 쌍의 라이트하우스에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 홀더 트래커를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 위해 학습자가 휴대하여 파지한 상태로 피복 아크 용접의 훈련을 수행할 수 있도록 작동하는 커스텀 용접 홀더; 및It has a holder tracker that recognizes the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information arrives from the infrared signal emitted from the pair of lighthouse, and the learner is carried by the learner for the training arc coating in the virtual reality environment in a specific space A custom welding holder operative to perform training of the sheathing arc welding while held; And

상기 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편 및 커스텀 용접 홀더로부터 인식된 3차원 상의 위치와 각도를 포함한 신호를 받아 가상현실 작업 환경 상에서 인터렉션을 계산하고, 그에 따른 해당하는 처리신호들을 상기 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편 및 커스텀 용접 홀더에 각각 전송하는 제어 장치부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
Receive a signal including the position and angle of the three-dimensional image recognized from the head mounted display and the mock specimen and the custom weld holder to calculate the interaction in the virtual reality working environment, and corresponding processing signals to the head mounted display and the mock specimen and It is the characteristic feature of the structure to include the control apparatus part which respectively transmits to a custom welding holder.

바람직하게는, 상기 시뮬레이터 시스템은,Preferably, the simulator system,

상기 한 쌍의 라이트하우스의 적외선 신호로 특정 공간내의 360도 트래킹이 가능하고, 상기 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편 및 커스텀 용접 홀더의 인식된 각각의 위치와 각도에 기초하여 표현되는 가상현실이 상기 제어 장치부의 제어 하에 상기 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 작업자에게 제공될 수 있다.
The control device is a virtual reality capable of 360-degree tracking in a specific space by the infrared signal of the pair of lighthouses, and represented based on the recognized respective positions and angles of the head mounted display, the model specimen and the custom welding holder. It can be provided to the operator through the head mounted display under negative control.

바람직하게는, 상기 커스텀 용접 홀더는,Preferably, the custom welding holder,

커스텀 용접 홀더의 3차원 상의 위치와 각도를 인식하기 위한 설치되는 홀더 트래커의 하부로 용접봉 대응부가 설치되는 용접 구동부;A welding drive unit in which a welding rod counterpart is installed at a lower part of a holder tracker installed to recognize a position and an angle of the three-dimensional image of the custom welding holder;

상기 용접 구동부의 하부에 체결되어, 학습자가 휴대하여 파지할 수 있도록 하는 홀더 손잡이;A holder handle which is fastened to a lower portion of the welding drive unit, so that a learner can carry and grip the welding driver;

상기 용접 구동부와 홀더 손잡이 사이에서 상기 용접 구동부에 설치된 용접봉 대응부와 손잡이 부분간의 각도를 조절할 수 있도록 하는 각도 조절부; 및An angle adjusting unit configured to adjust an angle between the electrode corresponding to the electrode installed in the welding driving unit and the handle portion between the welding driving unit and the holder handle; And

상기 용접 구동부에 설치되는 용접봉 대응부의 말단에 설치되어, 정면 방향 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서를 포함하여 구성할 수 있다.
It is provided at the end of the electrode corresponding to the electrode installed in the welding drive unit, it can be configured to include a distance sensor for measuring the distance to the front direction object.

더욱 바람직하게는, 상기 용접 구동부는,More preferably, the welding drive unit,

용접 구동부 본체의 내부를 관통하는 용접봉 대응부의 양쪽 말단에 설치 고정되는 고무벨트;A rubber belt installed and fixed to both ends of a welding rod corresponding part penetrating the inside of the welding driving unit body;

상기 용접 구동부 본체의 내부에 설치되며, 상기 고무벨트와 체결되어 용접봉 대응부의 전진 또는 후진의 길이 조절을 위해 구동하는 모터와, 상기 모터와 체결되는 상기 고무벨트의 장력을 유지시키기 위해 배치되는 복수의 장력 유지부를 포함하는 모터부; 및A plurality of motors installed inside the main body of the welding drive unit and connected to the rubber belts to drive the length of the forward or backward portions of the electrode corresponding to the welding rods, and arranged to maintain tension of the rubber belts connected to the motors; A motor unit including a tension maintaining unit; And

상기 용접 구동부 본체의 중심에 배치되어, 상기 용접봉 대응부의 말단에 설치되는 거리 센서의 신호선을 감아 홀더 손잡이 내부에 설치되는 회로에 연결시키기 위한 거리센서 신호선 감김 릴을 포함하여 구성할 수 있다.
Is disposed in the center of the welding drive unit main body, it may be configured to include a distance sensor signal line winding reel for winding the signal line of the distance sensor is installed at the end of the electrode corresponding portion to the circuit installed inside the holder handle.

더욱 더 바람직하게는, 상기 용접 구동부는,Even more preferably, the welding drive unit,

상기 용접봉 대응부의 양측으로 각각의 멈춤 돌기가 더 설치되고, 상기 용접 구동부 본체의 외부로 상기 멈춤 돌기들에 대응하는 멈춤 버튼이 더 설치되는 구조로 구성되고, 가상현실에서 용접시 용접봉이 시편에 부딪히는 감각을 재현하기 위해 상기 모터부의 모터를 이용하여 용접봉 대응부를 후진시킴으로써 가상현실로 재현되도록 구동할 수 있다.
Each stop protrusion is further installed on both sides of the electrode corresponding part, and a stop button corresponding to the stop protrusions is further installed outside the main body of the welding drive unit, and the welding rod collides with the specimen when welding in virtual reality. In order to reproduce the senses by using the motor of the motor unit can be driven to reproduce the virtual reality by reversing the electrode corresponding portion.

더욱 더 바람직하게는, 상기 거리 센서는,Even more preferably, the distance sensor,

가상현실과 현실의 용접봉의 끝점 위치를 일치시키기 위하여 사용되고, 센서 정면 방향과의 거리를 측정하여 상기 제어 장치부로 전송하고, 상기 제어 장치부의 제어 하에 가상현실 상의 측정 거리와 비교하여 보정 처리될 수 있다.
It is used to match the position of the end point of the virtual reality and the electrode of the reality, can be measured by measuring the distance to the front direction of the sensor and transmitted to the control unit, and compared with the measured distance on the virtual reality under the control of the control unit can be corrected. .

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 제어 방법은,The control method of the virtual reality coated arc welding simulator system according to a feature of the present invention for achieving the above object,

한 쌍의 라이트하우스와, 적외선 센서를 구비하는 헤드 마운티드 디스플레이와, 시편 트래커를 구비하는 모형 시편과, 홀더 트래커를 구비하는 커스텀 용접 홀더, 및 제어 장치부를 포함하는 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 제어 방법으로서,Control of a virtual reality clad arc welding simulator system comprising a pair of lighthouses, a head mounted display with an infrared sensor, a model specimen with a specimen tracker, a custom welding holder with a holder tracker, and a control unit. As a method,

(1) 제어 장치부가 한 쌍의 라이트하우스와 적외선 센서와 시편 트래커와 홀더 트래커를 통해 인식되는 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편 및 커스텀 용접 홀더의 인식된 각각의 3차원 상의 위치와 각도에 기초하여 표현되는 가상현실을 상기 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 학습자에게 제공하는 단계;(1) The control unit is represented based on the identified three-dimensional positions and angles of the head mounted display, the model specimen and the custom weld holder, identified through a pair of lighthouses, infrared sensors, specimen trackers and holder trackers. Providing virtual reality to a learner through the head mounted display;

(2) 상기 제어 장치부가 특정 공간내의 가상현실 환경에서 학습자가 커스텀 용접 홀더를 이용하여 모형 시편에 피복 아크 용접 훈련을 수행함에 따라 대응하여 구동되는 상기 커스텀 용접 홀더의 가상현실 구동화면을 상기 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 제공하는 단계;(2) The head-mounted virtual reality driving screen of the custom welding holder which is correspondingly driven as the learner performs a covering arc welding training on a model specimen using a custom welding holder in a virtual reality environment in a specific space. Providing via a display;

(3) 상기 제어 장치부가 상기 단계 (2)의 피복 아크 용접 훈련의 수행에 따라 모형 시편에 적층되는 비드 생성 과정을 상기 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 제공하는 단계; 및(3) providing, via the head mounted display, a bead generation process in which the control unit is laminated to the mock specimen as the covered arc welding drill of step (2) is performed; And

(4) 상기 제어 장치부가 상기 단계 (3)의 피복 아크 용접 훈련의 수행 결과를 출력하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.(4) It is characterized by the structure that the control apparatus part includes the step of outputting the result of performing the covered arc welding training of said step (3).

본 발명에서 제안하고 있는 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 한 쌍의 라이트하우스와 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편과 커스텀 용접 홀더 및 제어 장치부를 구비하는 시뮬레이터 시스템을 구성함으로써, 용접 홀더에 용접봉을 연결하여 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 작업으로 이루어지는 피복 아크 용접을 가상현실 환경에서 작업자가 훈련할 수 있도록 할 수 있다.
According to the virtual reality-coated arc welding simulator system proposed in the present invention and a control method thereof, the welding holder is constructed by configuring a simulator system including a pair of lighthouse, a head mounted display, a model specimen, a custom welding holder, and a control unit. Coated arc welding, which consists of welding a metal while the electrode melts by connecting the electrode to the welding rod, can be trained by the worker in a virtual reality environment.

또한, 본 발명에 따르면, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련이 가능하도록 시뮬레이션을 제공함으로써, 용접 학습자가 안전한 환경에서 실제 용접과 동일하게 용접을 수행하여 학습하고, 특히 실시간으로 실제 용접에서와 같은 용접비드의 형상, 용접 속도, 용접 토치 각 등의 실제 용접 작업에서 필요한 용접 기술을 정확하게 습득할 수 있도록 할 수 있다.
In addition, according to the present invention, by providing a simulation to enable the coating arc welding training in a virtual reality environment in a specific space, the welding learner learns by performing the welding in the safe environment as the actual welding, in particular in real-time welding It is possible to accurately acquire the welding technique required in the actual welding operation such as the shape of the welding bead, the welding speed, the welding torch angle.

뿐만 아니라, 본 발명은, 커스텀 용접 홀더를 실제 용접 홀더와 유사한 형태로 구성하고, 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 실제 피복 아크 용접에서와 같이 커스텀 용접 홀더의 용접봉 대응부의 길이가 변하도록 구동될 수 있도록 구성함으로써, 용접 학습자에게 가상현실 환경에서의 피복 아크 용접 훈련 시에도 실제 피복 아크 용접에서와 같은 체험이 가능하고, 그에 따른 용접 학습 효과가 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.In addition, the present invention may be configured to configure the custom welding holder in a form similar to the actual welding holder, and to drive the electrode counterpart of the custom welding holder to vary in length, such as in actual coated arc welding in which the electrode melts and welds metal. In this way, the welding learner can experience the same experience as in the actual arc welding while performing the covered arc welding training in the virtual reality environment, and thus the welding learning effect can be further improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 피복 아크 용접 훈련 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템에 사용되는 커스텀 용접 홀더의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템에 사용되는 커스텀 용접 홀더의 각도 조절 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템에 사용되는 커스텀 용접 홀더의 내부 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 거리 센서를 이용한 측정 거리의 보정 처리 과정을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 변형 일례의 시스템 구성을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 제어 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 9는 실제 피복 아크 용접의 과정을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템을 이용한 피복 아크 용접 훈련 시의 비드 생성 시뮬레이션 처리 과정을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 피복 아크 용접 훈련의 가상현실 화면을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 피복 아크 용접 훈련의 가상현실 화면을 도시한 다른 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 피복 아크 용접 훈련의 가상현실 화면을 도시한 또 다른 도면.1 is a block diagram showing the configuration of a virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a covering arc welding training configuration of a virtual reality covering arc welding simulator system according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
3 is a view showing the configuration of a custom welding holder used in the virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a view showing the angle adjustment configuration of the custom welding holder used in the virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the internal configuration of a custom welding holder used in the virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a process of correcting a measurement distance using a distance sensor of a virtual reality-clad arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing a system configuration of an example of a modification of the virtual reality clad arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention.
8 is a flow diagram illustrating a control method of a virtual reality clad arc welding simulator system according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a process of actual clad arc welding.
FIG. 10 is a view illustrating a bead generation simulation process during a covered arc welding training using a virtual reality covered arc welding simulator system according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
11 is a view showing a virtual reality screen of the covered arc welding training of the virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention.
12 is another view showing a virtual reality screen of the covered arc welding training of the virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is yet another view of a virtual reality screen of a covered arc welding training of a virtual reality covered arc welding simulator system in accordance with one embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, in describing the preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, it is not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. Include. In addition, the term 'comprising' a certain component means that the component may further include other components, not to exclude other components unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 피복 아크 용접 훈련 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템에 사용되는 커스텀 용접 홀더의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템에 사용되는 커스텀 용접 홀더의 각도 조절 구성을 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템에 사용되는 커스텀 용접 홀더의 내부 구성을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 거리 센서를 이용한 측정 거리의 보정 처리 과정을 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 6에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템(10)은, 라이트하우스(100), 헤드 마운티드 디스플레이(200), 모형 시편(300), 커스텀 용접 홀더(400), 및 제어 장치부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
1 is a view showing the configuration of a virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention as a functional block, Figure 2 is a coating arc of the virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention 3 is a diagram illustrating a welding training configuration, and FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a custom welding holder used in a virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view illustrating an angle adjustment configuration of a custom welding holder used in a virtual reality clad arc welding simulator system, and FIG. 5 illustrates a custom welding holder used in a virtual reality clad arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram illustrating an internal configuration, and FIG. 6 is a virtual reality coated arc welding simulator according to an embodiment of the present invention. A diagram illustrating a correction process of the measurement distance by the distance sensor of the stem. 1 to 6, the virtual reality coated arc welding simulator system 10 according to an embodiment of the present invention, the lighthouse 100, the head mounted display 200, the model specimen 300 , A custom welding holder 400, and a control device 500 may be configured.

라이트하우스(100)는 특정 공간에 서로 이격된 간격으로 각각 설치되어, 적외선 신호를 상하좌우로 움직이면서 발사하는 구성이다. 이러한 한 쌍의 라이트하우스(100)는 가상현실로 표현되기 위한 특정 공간에 3~5m의 간격으로 배치될 수 있다. 여기서, 한 쌍의 라이트하우스(100)는 카메라가 사용될 수도 있다.
Lighthouse 100 is installed in each spaced apart from each other in a specific space, is configured to shoot while moving the infrared signal up, down, left and right. The pair of lighthouses 100 may be arranged at a spacing of 3 to 5 m in a specific space to be represented as virtual reality. Here, the pair of lighthouses 100 may be a camera.

헤드 마운티드 디스플레이(200)는 한 쌍의 라이트하우스(100)에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 적외선 센서(201)를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 수행하기 위한 학습자가 머리에 착용하며, 가상현실 환경에서 진행되는 피복 아크 용접의 훈련 진행 화면을 출력하는 구성이다. 이러한 헤드 마운티드 디스플레이(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 실제 피복 아크 용접에서와 같은 형태로 안면보호구(202)에 결합 구성될 수 있다. 여기서, 헤드 마운티드 디스플레이(200)의 적외선 센서(201)는 광학식 마커, 즉, 적외선 LED, 적외선 반사 마커 또는 이미지 마커가 사용되는 방식으로 대체될 수도 있다.
The head mounted display 200 includes an infrared sensor 201 that recognizes a three-dimensional position and an angle based on timing information at which the infrared signals emitted from the pair of lighthouses 100 arrive. The learner for performing the covered arc welding training in the real environment is worn on the head, and is configured to output the training progress screen of the covered arc welding performed in the virtual reality environment. This head mounted display 200 may be coupled to face protector 202 in the same form as in actual arc welding, as shown in FIG. 2. Here, the infrared sensor 201 of the head mounted display 200 may be replaced in such a manner that an optical marker, that is, an infrared LED, an infrared reflecting marker or an image marker is used.

모형 시편(300)은 한 쌍의 라이트하우스(100)에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 시편 트래커(301)를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 위해 사용되는 구성이다. 여기서, 모형 시편(300)의 시편 트래커(301)는 광학식 마커, 즉, 적외선 LED, 적외선 반사 마커 또는 이미지 마커가 사용되는 방식으로 대체될 수도 있다.
The model specimen 300 includes a specimen tracker 301 that recognizes a three-dimensional position and an angle on the basis of timing information at which the infrared signals emitted from the pair of lighthouses 100 arrive, and the virtual reality in a specific space. A configuration used for drilling arc welding in the environment. Here, the specimen tracker 301 of the model specimen 300 may be replaced in such a way that an optical marker, ie, an infrared LED, an infrared reflecting marker or an image marker, is used.

커스텀 용접 홀더(400)는 한 쌍의 라이트하우스(100)에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 홀더 트래커(401)를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 위해 학습자가 휴대하여 파지한 상태로 피복 아크 용접의 훈련을 수행할 수 있도록 작동하는 용접 홀더 장치의 구성이다. 이러한 커스텀 용접 홀더(400)는 도 3 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 커스텀 용접 홀더(400)의 3차원 상의 위치와 각도를 인식하기 위한 설치되는 홀더 트래커(401)의 하부로 용접봉 대응부(411)가 설치되는 용접 구동부(410), 용접 구동부(410)의 하부에 체결되어, 학습자가 휴대하여 파지할 수 있도록 하는 홀더 손잡이(420), 용접 구동부(410)와 홀더 손잡이(420) 사이에서 용접 구동부(410)에 설치된 용접봉 대응부(411)와 손잡이 부분간의 각도를 조절할 수 있도록 하는 각도 조절부(430), 및 용접 구동부(410)에 설치되는 용접봉 대응부(411)의 말단에 설치되어, 정면 방향 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서(440)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서 커스텀 용접 홀더(400)의 홀더 트래커(401)는 광학식 마커, 즉, 적외선 LED, 적외선 반사 마커 또는 이미지 마커가 사용되는 방식으로 대체될 수도 있다.
The custom welding holder 400 has a holder tracker 401 that recognizes the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information at which the infrared signal emitted from the pair of lighthouses 100 arrives. It is a configuration of a welding holder device that operates so that the learner can carry out the training of the covering arc welding while carrying and holding the covering arc welding training in a real environment. As shown in FIGS. 3 to 5, the custom welding holder 400 has a welding rod corresponding portion under the holder tracker 401 installed to recognize the position and angle of the three-dimensional image of the custom welding holder 400. 411 is installed, the welding drive unit 410 is fastened to the lower portion of the welding drive unit 410, the holder handle 420 to allow the learner to carry and grip between the welding drive unit 410 and the holder handle 420 Installed at the end of the welding rod corresponding portion 411 installed in the welding drive unit 410 and the angle adjusting unit 430 to adjust the angle between the handle portion, and the welding rod corresponding portion 411 installed in the welding drive unit 410. The distance sensor 440 may be configured to measure the distance to the front direction object. Here the holder tracker 401 of the custom weld holder 400 may be replaced in such a way that an optical marker, ie an infrared LED, an infrared reflecting marker or an image marker, is used.

또한, 커스텀 용접 홀더(400)의 용접 구동부(410)는 도 5에 도시된 바와 같이, 용접 구동부 본체의 내부를 관통하는 용접봉 대응부(411)의 양쪽 말단에 설치 고정되는 고무벨트(412), 용접 구동부 본체의 내부에 설치되며, 고무벨트(412)와 체결되어 용접봉 대응부(411)의 전진 또는 후진의 길이 조절을 위해 구동하는 모터(413)와, 모터(413)와 체결되는 고무벨트(412)의 장력을 유지시키기 위해 배치되는 복수의 장력 유지부(414)를 포함하는 모터부(415), 및 용접 구동부 본체의 중심에 배치되어, 용접봉 대응부(411)의 말단에 설치되는 거리 센서(440)의 신호선을 감아 홀더 손잡이(420) 내부에 설치되는 회로에 연결시키기 위한 거리센서 신호선 감김 릴(416)을 포함하여 구성할 수 있다.
In addition, the welding drive unit 410 of the custom welding holder 400, as shown in Figure 5, the rubber belt 412 is fixed to both ends of the welding rod corresponding portion 411 penetrating the interior of the welding drive unit body, The motor 413 is installed inside the main body of the welding drive unit, and is coupled to the rubber belt 412 to drive the length of the forward or backward movement of the electrode counterpart 411, and the rubber belt fastened to the motor 413. A motor part 415 including a plurality of tension maintaining parts 414 arranged to maintain the tension of 412, and a distance sensor disposed at the end of the welding rod corresponding part 411 at the center of the welding drive part main body. It may be configured to include a distance sensor signal line winding reel 416 for winding the signal line of 440 to connect to a circuit installed inside the holder handle 420.

또한, 용접 구동부(410)는 용접봉 대응부(411)의 양측으로 각각의 멈춤 돌기(417)가 더 설치되고, 용접 구동부 본체의 외부로 멈춤 돌기(417)들에 대응하는 멈춤 버튼(418)이 더 설치되는 구조로 구성될 수 있다.
In addition, each of the stop protrusions 417 may be further provided on both sides of the welding rod counterpart 411, and the stop button 418 corresponding to the stop protrusions 417 may be disposed outside the main body of the welding drive unit 411. It may be configured as a structure that is further installed.

또한, 용접 구동부(410)는 가상현실에서 용접시 용접봉이 시편에 부딪히는 감각을 재현하기 위해 모터부(415)의 모터(413)를 이용하여 용접봉 대응부(411)를 후진시킴으로써 가상현실로 재현되도록 구동할 수 있다.
In addition, the welding drive unit 410 is reproduced in virtual reality by reversing the electrode corresponding part 411 using the motor 413 of the motor unit 415 in order to reproduce the sense that the welding rod hits the specimen during welding in the virtual reality. I can drive it.

이와 같이, 커스텀 용접 홀더(400)는 가상현실에서 용접시 용접봉이 시편에 부딪치는 감각을 재현하기 위해 용접봉, 즉 용접봉 대응부(411)가 줄어드는 것을 용접 구동부(410)의 모터부(415)의 구동으로 봉을 후진시킴으로써 재현해낼 수 있다. 또한, 커스텀 용접 홀더(400)와 모형 시편(300)은 같이 사용되며, 커스텀 용접 홀더(400)는 가상의 용접 홀더, 모형 시편(300)은 가상의 시편과 각각 위치와 각도가 동기화 된다.
In this way, the custom welding holder 400 is that the welding rod, that is, the electrode corresponding portion 411 is reduced in order to reproduce the sense that the welding rod hits the specimen when welding in virtual reality of the motor unit 415 of the welding drive unit 410 It can be reproduced by reversing the rod by driving. In addition, the custom welding holder 400 and the mock-up specimen 300 are used together, the custom welding holder 400 is a virtual welding holder, the mock-up specimen 300 is the position and angle of the virtual specimen is synchronized with each.

또한, 커스텀 용접 홀더(400)의 거리 센서(440)는 가상현실과 현실의 용접봉의 끝점 위치를 일치시키기 위하여 사용되고, 센서 정면 방향과의 거리를 측정하여 후술하게 될 제어 장치부(500)로 전송하고, 제어 장치부(500)의 제어 하에 가상현실 상의 측정 거리와 비교하여 보정 처리될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 거리 센서(440)의 정면 방향과의 거리(dist_r)를 측정하여 제어 장치부(500)에 전송하고, 가상현실 상의 측정 거리(dist_v)와 비교하여 각 경우에 대해 보정 처리하게 된다.
In addition, the distance sensor 440 of the custom welding holder 400 is used to match the position of the end point of the electrode in the virtual reality and the reality, and transmits to the control unit 500 to be described later by measuring the distance to the sensor front direction And, under the control of the control device 500 may be compared with the measured distance on the virtual reality correction process. That is, as shown in FIG. 6, the distance dist_r from the front direction of the distance sensor 440 is measured and transmitted to the control device 500, and compared with the measured distance dist_v on the virtual reality in each case. Will be corrected.

즉, 현실에서의 거리(dist_r)>가상현실에서의 거리(dist_v)+오차범위(adj)인 경우, 모터의 후진 속도를 줄이게 된다.That is, in the case of the distance dist_r> real distance dist_v + error range adj, the backward speed of the motor is reduced.

diff = dist_r - dist_v, Speednext = Speednow -(K(상수) × diff)diff = dist_r-dist_v, Speednext = Speednow-(K (constant) × diff)

여기서, Speednext는 보정된 모터의 후진속도를 나타내고, Speednow는 무보정 모터의 후진 속도를 나타낸다.Here, Speednext represents the reverse speed of the corrected motor, and Speednow represents the reverse speed of the uncorrected motor.

한편, dist_r < dist_v - adj 인 경우, 모터의 후진 속도를 늘리게 된다. 이러한 구동 방식은 현실의 봉을 가상현실의 봉의 끝점 위치와 일치시키는 방법이지만, 반대로 가상현실의 용접봉의 위치를 조정하여 현실의 용접봉 위치와 일치시킬 수도 있다. 즉, 가상 용접기와 실제 용접기 사이의 오차를 거리 측정을 통해 줄이는 부분은, MIG나 TIG와 같은 가스 아크 용접의 다른 용접 시뮬레이터에도 적용하여 사용 가능한 것으로 이해될 수 있다.
On the other hand, when dist_r <dist_v-adj, the reverse speed of the motor is increased. This driving method is a method of matching the rod of the reality to the end point of the rod of the virtual reality, on the contrary, it is also possible to match the position of the electrode of the reality by adjusting the position of the electrode of the virtual reality. That is, the part of reducing the error between the virtual welder and the actual welder by measuring the distance can be understood to be applicable to other welding simulators of gas arc welding such as MIG and TIG.

제어 장치부(500)는, 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 모형 시편(300) 및 커스텀 용접 홀더(400)로부터 인식된 3차원 상의 위치와 각도를 포함한 신호를 받아 가상현실 작업 환경 상에서 인터렉션을 계산하고, 그에 따른 해당하는 처리신호들을 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 모형 시편(300) 및 커스텀 용접 홀더(400)에 각각 전송하는 구성이다. 이러한 제어 장치부(500)는 퍼스널 컴퓨터(PC)로 구현될 수 있다. 여기서 제어 장치부(500)는 헤드 마운티드 디스플레이(200)에는 시각과 청각 신호를 전달할 수 있으며, 커스텀 용접 홀더(400)에는 모터 구동 및 진동 신호를 전달할 수 있으며, 모형 시편(300)에는 진동 신호를 전달할 수 있다.
The control unit 500 receives the signal including the three-dimensional position and angle recognized from the head mounted display 200 and the model specimen 300 and the custom welding holder 400 to calculate the interaction on the virtual reality working environment The corresponding processing signals are transmitted to the head mounted display 200, the model specimen 300, and the custom welding holder 400, respectively. The control device 500 may be implemented as a personal computer (PC). Here, the control unit 500 may transmit visual and audio signals to the head mounted display 200, transmit motor driving and vibration signals to the custom welding holder 400, and provide vibration signals to the model specimen 300. I can deliver it.

상기와 같이 특정 공간에서 가상현실을 구현하기 위해 구비되는 한 쌍의 라이트하우스(100), 헤드 마운티드 디스플레이(200), 모형 시편(300), 커스텀 용접 홀더(400), 및 제어 장치부(500)를 구비하는 시뮬레이터 시스템(10)은, 한 쌍의 라이트하우스(100)의 적외선 신호로 특정 공간내의 360도 트래킹이 가능하고, 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 모형 시편(300) 및 커스텀 용접 홀더(400)의 인식된 각각의 위치와 각도에 기초하여 표현되는 가상현실이 제어 장치부(500)의 제어 하에 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 작업자에게 제공될 수 있도록 한다.
As described above, a pair of lighthouses 100, a head mounted display 200, a model specimen 300, a custom welding holder 400, and a control unit 500 are provided to implement virtual reality in a specific space. Simulator system 10 having a, it is possible to track 360 degrees in a specific space by the infrared signal of the pair of lighthouse 100, the head mounted display 200, the model specimen 300 and the custom welding holder 400 Virtual reality, which is represented based on the recognized positions and angles of the s), may be provided to the operator through the head mounted display 200 under the control of the control device 500.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 변형 일례의 시스템 구성을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 변형 일례의 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템(10)은, 특정 공간에 서로 이격된 간격으로 각각 설치되어, 적외선 신호를 상하좌우로 움직이면서 발사하는 한 쌍의 라이트하우스(100), 한 쌍의 라이트하우스(100)에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 적외선 센서(201)를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 수행하기 위한 학습자가 머리에 착용하며, 가상현실 환경에서 진행되는 피복 아크 용접의 훈련 진행 화면을 출력하는 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)(200), 한 쌍의 라이트하우스(100)에서 발사된 적외선 신호가 도달하는 타이밍 정보에 기초하여 3차원 상의 위치와 각도를 인식하는 적외선 센서를 구비하고, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 위해 학습자가 휴대한 상태로 피복 아크 용접의 훈련을 수행할 수 있도록 하는 범용 컨트롤러(600), 및 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 범용 컨트롤러(600)로부터 인식된 3차원 상의 위치와 각도를 포함한 신호를 받아 가상현실 작업 환경 상에서 인터렉션을 계산하고, 그에 따른 해당하는 처리신호들을 상기 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 범용 컨트롤러(600)에 각각 전송하는 제어 장치부(500)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 변형 일례의 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템(10)은 도 1 내지 도 6에 각각 도시되는 모형 시편(300)과 커스텀 용접 홀더(400)를 대신하여 범용 컨트롤러(600)로 대체한 변형 일례의 구성이다. 여기서, 제어 장치부(500)는 헤드 마운티드 디스플레이(200)에는 시각과 청각 신호를 전달할 수 있으며, 커스텀 용접 홀더(400)와 모형 시편(300)을 대체하여 사용되는 범용 컨트롤러(600)에는 진동 신호를 전달할 수 있다.
FIG. 7 is a diagram illustrating a system configuration of an example of modification of the virtual reality coated arc welding simulator system according to an exemplary embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 7, the virtual reality-coated arc welding simulator system 10 according to one embodiment of the present invention is installed at a space separated from each other in a specific space, while moving an infrared signal up, down, left, and right. A pair of lighthouses 100 for firing, an infrared sensor 201 for recognizing the position and angle of the three-dimensional image on the basis of timing information at which the infrared signals emitted from the pair of lighthouses 100 arrive, A pair of head mounted displays (HMD) 200 worn by a learner for performing a covered arc welding training in a virtual reality environment in a specific space and outputting a training progress screen of the covered arc welding performed in a virtual reality environment. Obtain an infrared sensor for recognizing the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information that the infrared signal emitted from the lighthouse 100 of the And a general controller 600, a head mounted display 200, and a general controller 600, which allow the learner to carry out the training of the coated arc welding while the learner is carrying in the virtual reality environment in a specific space. Receives a signal including the position and angle on the three-dimensional image recognized from the control to calculate the interaction in the virtual reality work environment, and transmits the corresponding processing signals to the head mounted display 200 and the general-purpose controller 600, respectively Device unit 500 may be included. Here, the virtual reality coated arc welding simulator system 10 according to an embodiment of the present invention is a general-purpose controller in place of the model specimen 300 and the custom welding holder 400 shown in FIGS. 1 to 6, respectively. It is a structure of the modification example which replaced with (600). Here, the control unit 500 may transmit a visual and audio signal to the head mounted display 200, and a vibration signal to the general-purpose controller 600 used to replace the custom welding holder 400 and the model specimen 300 Can be passed.

이러한 변형 일례의 시뮬레이터 시스템(10)은 한 쌍의 라이트하우스(100)의 적외선 신호로 특정 공간내의 360도 트래킹이 가능하고, 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 범용 컨트롤러(600)의 인식된 각각의 위치와 각도에 기초하여 표현되는 가상현실이 제어 장치부(500)의 제어 하에 상기 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 작업자에게 제공될 수 있다. 이때, 한 쌍의 라이트하우스(100)는 가상현실로 표현되기 위한 특정 공간에 3~5m의 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 헤드 마운티드 디스플레이(200)는 실제 피복 아크 용접에서와 같은 형태로 안면보호구(202)에 결합 구성될 수 있다.
The simulator system 10 of this modified example can be 360-degree tracking in a specific space by the infrared signal of the pair of lighthouses 100, and the recognized respective positions of the head mounted display 200 and the general-purpose controller 600 The virtual reality represented based on the angle and the angle may be provided to the worker through the head mounted display 200 under the control of the control device 500. In this case, the pair of lighthouses 100 may be arranged at a spacing of 3 to 5 m in a specific space to be represented as virtual reality. In addition, the head mounted display 200 may be coupled to the face shield 202 in the same form as in actual arc welding.

상기와 같은 변형 일례의 시뮬레이터 시스템(10)은 모형 시편(300)과 커스텀 용접 홀더(400)를 대신하여 범용 컨트롤러(600)로 대체한 구성 이외의 나머지 구성들은 도 1 내지 도 6에 각각 도시되는 시뮬레이터 시스템(10)과 동일하게 구현되는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 범용 컨트롤러(600)를 사용시 용접봉이 존재하지 않아 용접봉이 시편에 부딪힐 경우 효과음과 진동을 통해 느낌을 재현할 수 있지만, 가상 시편을 뚫고 들어가는 것을 방지할 수는 없다.
The simulator system 10 of the modified example as described above is shown in FIGS. 1 to 6 except for the configuration in which the general controller 600 is replaced with the prototype specimen 300 and the custom welding holder 400. It can be understood that the same implementation as the simulator system 10. In other words, when the universal controller 600 is used, the welding rod does not exist and the welding rod hits the specimen, so that the feeling can be reproduced through sound effects and vibrations, but the penetration of the virtual specimen cannot be prevented.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 제어 방법의 흐름을 도시한 도면이고, 도 9는 실제 피복 아크 용접의 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템을 이용한 피복 아크 용접 훈련 시의 비드 생성 시뮬레이션 처리 과정을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 제어 방법은, 3차원 상의 위치와 각도에 기초하여 표현되는 가상현실을 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 제공하는 단계(S110), 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 수행함에 따라 대응하여 구동되는 커스텀 용접 홀더의 가상현실 구동화면을 제공하는 단계(S120), 모형 시편에 적층되는 비드 생성 과정을 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 제공하는 단계(S130), 및 피복 아크 용접 훈련의 수행 결과를 출력하는 단계(S140)를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 제어 방법은 도 1 내지 도 6에 각각 도시되는 한 쌍의 라이트하우스(100)와, 적외선 센서(201)를 구비하는 헤드 마운티드 디스플레이(200)와, 시편 트래커(301)를 구비하는 모형 시편(300)과, 홀더 트래커(401)를 구비하는 커스텀 용접 홀더(400), 및 제어 장치부(500)를 포함하는 시뮬레이터 시스템(10)을 이용함을 전제로 한다.
8 is a view showing a flow of a control method of a virtual reality clad arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a view showing for explaining the process of the actual arc coating welding, Figure 10 FIG. 1 is a view illustrating a bead generation simulation process during a covered arc welding training using a virtual reality covered arc welding simulator system according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, in the method of controlling a virtual reality clad arc welding simulator system according to an exemplary embodiment of the present disclosure, providing a virtual reality represented through a head mounted display based on a position and an angle on a three-dimensional image. (S110), providing a virtual reality driving screen of the custom welding holder that is correspondingly driven according to performing the arc welding training in a virtual reality environment in a specific space (S120), the head-mounted process of bead stacked on the model specimen Providing through the display (S130), and outputting the result of performing the covered arc welding training (S140) can be implemented. Here, the control method of the virtual reality-coated arc welding simulator system is a pair of lighthouse 100 shown in Fig. 1 to 6, a head mounted display 200 having an infrared sensor 201, and a specimen tracker It is assumed that a simulator system 10 including a mock specimen 300 having a 301, a custom welding holder 400 having a holder tracker 401, and a control device 500 is used.

단계 S110에서는, 제어 장치부(500)가 한 쌍의 라이트하우스(100)와 적외선 센서(201)와 시편 트래커(301)와 홀더 트래커(401)를 통해 인식되는 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 모형 시편(300) 및 커스텀 용접 홀더(400)의 인식된 각각의 3차원 상의 위치와 각도에 기초하여 표현되는 가상현실을 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 학습자에게 제공한다.
In step S110, the control unit 500 is the head mounted display 200 and the model specimen recognized by the pair of lighthouse 100, the infrared sensor 201, the specimen tracker 301 and the holder tracker 401 The virtual reality represented based on the recognized position and angle of each of the three-dimensional images of the 300 and the custom welding holder 400 is provided to the learner through the head mounted display 200.

단계 S120에서는, 제어 장치부(500)가 특정 공간내의 가상현실 환경에서 학습자가 커스텀 용접 홀더(400)를 이용하여 모형 시편(300)에 피복 아크 용접 훈련을 수행함에 따라 대응하여 구동되는 커스텀 용접 홀더(400)의 가상현실 구동화면을 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 제공한다.
In step S120, the control unit 500 is a custom welding holder that is driven correspondingly as the learner performs the cover arc welding training on the model specimen 300 using the custom welding holder 400 in a virtual reality environment in a specific space The virtual reality driving screen 400 is provided through the head mounted display 200.

단계 S130에서는, 제어 장치부(500)가 단계 S120의 피복 아크 용접 훈련의 수행에 따라 모형 시편(300)에 적층되는 비드 생성 과정을 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 제공한다. 여기서, 비드는 용접봉을 이루는 금속과 시편의 금속이 혼합되어 시편 위에 쌓인 부분으로 용접을 함에 따라 다음과 같은 방식으로 생성되게 된다. 도 9의 용융량은 용접봉이 녹아서 시편 위에 적층될 금속의 양을 나타낸다. 즉, 도 10에 도시된 비드 생성 방식을 보면, 적층될 금속의 중심부인 P_3는 도 10의 (a)에서와 같이 P_1과 P_2 사이에서 결정된다. 또한, 적층될 용융된 금속의 양과 분포는 도 10의 (b)에서와 같이 적층 양과 아크로 인한 힘, 용접봉의 각도와 거리에 의한 분포의 정보를 근사한 곡선으로 정해진다. 또한, P_3 주변에 적용될 온도는 도 10의 (c)와 같이 미리 정해진 곡선 형태로 주어지게 된다.
In step S130, the control unit 500 provides a bead generation process stacked on the model specimen 300 through the head mounted display 200 according to the performance of the coated arc welding in step S120. Here, the bead is generated in the following manner as the metal constituting the welding rod and the metal of the specimen is mixed and welded to the portion stacked on the specimen. The melt amount of FIG. 9 represents the amount of metal to be deposited on the specimen by melting the electrode. That is, in the bead generation method shown in FIG. 10, P_3, which is the central portion of the metal to be stacked, is determined between P_1 and P_2 as shown in FIG. 10A. In addition, the amount and distribution of the molten metal to be laminated is determined by a curve approximating the information of the distribution by the amount of deposition and the force due to the arc, the angle and distance of the electrode as shown in (b) of FIG. In addition, the temperature to be applied around the P_3 is given in the form of a predetermined curve as shown in (c) of FIG.

이와 같이, 비드 부분의 온도가 특정 온도보다 높은 경우 아크에 의한 표면 흔들림이 발생하며, 표면 흔들림은 도 10의 (d)의 CN으로 주어지고, CN의 형태는 온도가 높을수록 진폭이 커지게 된다. CN은 현재 비드 표면은 CM과 더해져서 최종 형태인 CR의 형태가 된다. 또한, 온도가 높은 부분들은 중력에 의해 중력방향으로 퍼지게 되며, 온도가 높을 수록 주변으로 더 많이 퍼지게 된다. 시간에 따라 CM_1-->CM_2-->CM_3의 형태로 퍼지며, 시편 위의 각 점의 비드 높이를 2차원 맵으로 저장하고, 이에 가우시안 필터 또는 평균 필터 등을 적용하면 퍼지는 작용을 나타낼 수 있다. 각 부의 온도는 시간에 따라 감소하게 되고, 주변으로 퍼지게 되며, 온도의 퍼짐도 온도분포의 2차원 맴에 가우시간 필터를 사용하여 나타낼 수 있다.
As such, when the temperature of the bead portion is higher than a specific temperature, surface shake due to an arc occurs, and the surface shake is given by CN of FIG. 10 (d), and the shape of the CN becomes larger as the temperature increases. . CN is now the bead surface is added to the CM to form the final form of CR. In addition, high temperature parts are spread in the direction of gravity by gravity, and the higher the temperature is, the more it spreads around. It spreads in the form of CM_1->CM_2-> CM_3 over time, and stores the bead height of each point on the specimen as a two-dimensional map, and when applied to the Gaussian filter or the average filter, it can show the spreading action. The temperature of each part decreases with time, spreads to the surroundings, and the spread of temperature can also be expressed by using a Gaussian filter on a two-dimensional member of the temperature distribution.

단계 S140에서는, 제어 장치부(500)가 단계 S130의 피복 아크 용접 훈련의 수행 결과를 출력한다. 이를 통해 피복 아크 용접 훈련을 수행하는 학습자는 특정 공간내의 가상현실 환경에서 용접 훈련을 통해 수행한 학습 결과를 확인하고, 잘못된 학습에 대한 피드백을 받을 수 있게 된다.
In step S140, the control apparatus 500 outputs the result of performing covered arc welding training of step S130. Through this, the learner who performs the covered arc welding training can check the learning result performed by the welding training in the virtual reality environment in a specific space and receive feedback on the wrong learning.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 피복 아크 용접 훈련의 가상현실 화면을 도시한 도면이다. 도 11은 푸른색 가이드 용접봉을 제공하여 표시하는 가상화면을 나타내고 있으며, 도 12는 용접 진행의 적절한 각도를 파란색 투명한 콘 모양으로 표시하며, 허용 범위 밖으로 나갈 시 이를 화살표 각도선으로 표시해주는 가상화면을 나타내고 있다. 여기서, 선의 색은 오류 범위가 커질수록 노란색--->빨간색으로 변경될 수 있다. 도 13은 용접작업 결과를 표시하며, 각 항목별 허용 범위를 선으로 표시하여 나타내고 있다. 여기서, 남색선이 허용 범위를 나타내고 있다.
11 to 13 is a view showing a virtual reality screen of the covered arc welding training of the virtual reality coated arc welding simulator system according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 shows a virtual screen for providing and displaying a blue guide electrode, and FIG. 12 shows a virtual screen for displaying a proper angle of a welding progress in a blue transparent cone shape and displaying it as an arrow angle line when going out of an acceptable range. It is shown. Here, the color of the line may be changed to yellow ---> red as the error range increases. Fig. 13 shows the welding operation results, and shows the allowable range for each item in a line. Here, the indigo blue line shows the permissible range.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 한 쌍의 라이트하우스와 헤드 마운티드 디스플레이와 모형 시편과 커스텀 용접 홀더 및 제어 장치부를 구비하는 시뮬레이터 시스템을 구성함으로써, 용접 홀더에 용접봉을 연결하여 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 작업으로 이루어지는 피복 아크 용접을 가상현실 환경에서 작업자가 훈련할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련이 가능하도록 시뮬레이션을 제공함으로써, 용접 학습자가 안전한 환경에서 실제 용접과 동일하게 용접을 수행하여 학습하고, 특히 실시간으로 실제 용접에서와 같은 용접비드의 형상, 용접 속도, 용접 토치 각 등의 실제 용접 작업에서 필요한 용접 기술을 정확하게 습득할 수 있도록 할 수 있다. 특히, 커스텀 용접 홀더를 실제 용접 홀더와 유사한 형태로 구성하고, 용접봉이 녹으면서 금속을 용접하는 실제 피복 아크 용접에서와 같이 커스텀 용접 홀더의 용접봉 대응부의 길이가 변하도록 구동될 수 있도록 구성함으로써, 용접 학습자에게 가상현실 환경에서의 피복 아크 용접 훈련 시에도 실제 피복 아크 용접에서와 같은 체험이 가능하고, 그에 따른 용접 학습 효과가 더욱 향상될 수 있도록 할 수 있다.
As described above, according to the virtual reality coated arc welding simulator system and control method according to an embodiment of the present invention, a simulator having a pair of lighthouse, a head mounted display, a model specimen, a custom welding holder and a control unit By constructing the system, it is possible to connect the welding rod to the welding holder so that the operator can train the arc welding in a virtual reality environment, which consists of welding the metal while the welding rod melts. In addition, simulations are provided to enable covered arc welding training in a virtual reality environment within a specific space, so that the weld learner learns to perform welding in a safe environment, just like real welding, especially in real time. It is possible to accurately acquire the welding technique required for the actual welding operation such as the shape, the welding speed and the welding torch angle. In particular, by configuring the custom welding holder in a form similar to the actual welding holder, and by configuring the welding electrode to be driven such that the length of the electrode counterpart of the custom welding holder is changed, as in the actual coated arc welding welding the metal while the electrode melts. The learner can experience the same experience as the actual covered arc welding during the training of the covered arc welding in the virtual reality environment, and thus the welding learning effect can be further improved.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention described above may be variously modified or applied by those skilled in the art, and the scope of the technical idea according to the present invention should be defined by the following claims.

10: 본 발명의 일실시예에 따른 시뮬레이터 시스템
100: 라이트하우스
200: 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)
201: 시편 트래커
202: 안면보호구
300: 모형 시편
301: 시편 트래커
400: 커스텀 용접 홀더
410: 용접 구동부
411: 용접봉 대응부
412: 고무벨트
413: 모터
414: 장력 유지부
415: 모터부
416: 거리센서 신호선 감김 릴
417: 멈춤 돌기
418: 멈춤 버튼
420: 홀더 손잡이
430: 각도 조절부
440: 거리 센서
401: 홀더 트래커
500: 제어 장치부
600: 범용 컨트롤러
S110: 3차원 상의 위치와 각도에 기초하여 표현되는 가상현실을 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 제공하는 단계
S120: 특정 공간내의 가상현실 환경에서 피복 아크 용접 훈련을 수행함에 따라 대응하여 구동되는 커스텀 용접 홀더의 가상현실 구동화면을 제공하는 단계
S130: 모형 시편에 적층되는 비드 생성 과정을 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 제공하는 단계
S140: 피복 아크 용접 훈련의 수행 결과를 출력하는 단계10: simulator system according to an embodiment of the present invention
100: lighthouse
200: head mounted display (HMD)
201: Psalm Tracker
202: Face Protection
300: Model Psalms
301: Psalm Tracker
400: custom welding holder
410: welding drive unit
411: welding rod corresponding part
412: rubber belt
413: motor
414: tension holder
415: motor part
416: winding distance sensor signal wire reel
417: stop
418: stop button
420: holder handle
430: angle adjuster
440: distance sensor
401: holder tracker
500: control unit
600: general purpose controller
S110: providing virtual reality represented on the basis of the position and angle on the three-dimensional through the head mounted display
S120: providing a virtual reality driving screen of a custom welding holder driven correspondingly according to performing the covered arc welding training in a virtual reality environment in a specific space;
S130: providing a bead generation process on the head mounted display to bead stacked on the model specimen
S140: outputting the result of performing the covering arc welding training

Claims

As a virtual reality clad arc welding simulator system 10,
A pair of lighthouses 100 installed at respective intervals spaced apart from each other to emit infrared signals while moving up, down, left and right;
Infrared sensor 201 for recognizing the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information arrives from the infrared signal emitted from the pair of lighthouses 100, coated arc welding in a virtual reality environment in a specific space A head mounted display (HMD) 200 worn by a learner for performing training and outputting a training progress screen of the coated arc welding performed in a virtual reality environment;
A specimen tracker 301 which recognizes the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information of the infrared signal emitted from the pair of lighthouses 100 is provided, and the coated arc welding in the virtual reality environment in a specific space. Model specimen 300 used for training;
The holder tracker 401 which recognizes the position and angle of the three-dimensional image based on the timing information that the infrared signal emitted from the pair of lighthouse 100 arrives, and the coated arc welding in the virtual reality environment in a specific space A custom welding holder 400 operable to perform training of the covered arc welding while the learner is carrying and gripping for training; And
Receive the signal including the position and angle of the three-dimensional image recognized from the head mounted display 200, the model specimen 300 and the custom welding holder 400, calculates the interaction in the virtual reality working environment, and corresponding processing signal accordingly Control unit 500 for transmitting them to the head mounted display 200, the model specimen 300 and the custom welding holder 400, respectively,
The custom welding holder 400,
A welding drive unit 410 having a welding rod counterpart 411 installed below the holder tracker 401 installed to recognize the position and angle of the three-dimensional image of the custom welding holder 400;
A holder handle 420 fastened to a lower portion of the welding driving unit 410 to allow a learner to carry and grip;
An angle adjusting unit 430 configured to adjust an angle between the electrode corresponding part 411 and the handle part installed in the welding driving unit 410 between the welding driving unit 410 and the holder handle 420; And
Virtual reality-covered arc, characterized in that it comprises a distance sensor 440 is installed at the end of the electrode corresponding to the electrode 411 is provided in the welding drive unit 410, the distance to the front direction object is measured. Welding simulator system.

The method of claim 1, wherein the simulator system 10,
The infrared signal of the pair of lighthouses 100 enables 360-degree tracking in a specific space, and the recognized respective positions of the head mounted display 200, the model specimen 300, and the custom welding holder 400. Virtual reality is represented based on the angle is provided to the operator through the head mounted display 200 under the control of the control unit 500, virtual reality coated arc welding simulator system.

delete

The method of claim 1, wherein the welding drive unit 410,
A rubber belt 412 fixed to both ends of a welding rod corresponding part 411 penetrating the inside of the welding driving unit body;
The motor 413 is installed inside the main body of the welding drive unit and is coupled to the rubber belt 412 to drive the length of the forward or backward direction of the electrode corresponding part 411 and the motor 413 is fastened. A motor unit 415 including a plurality of tension maintaining units 414 disposed to maintain the tension of the rubber belt 412; And
A distance sensor signal line winding reel disposed in the center of the welding driving unit main body and wound around the signal line of the distance sensor 440 installed at the end of the electrode corresponding part 411 to be connected to a circuit installed inside the holder handle 420. And 416, comprising: a virtual reality clad arc welding simulator system.

The method of claim 4, wherein the welding drive unit 410,
Each stop protrusion 417 is further provided on both sides of the electrode corresponding part 411, and a stop button 418 corresponding to the stop protrusions 417 is further installed outside the main body of the welding drive unit. It is configured to drive to reproduce the virtual reality by reversing the electrode corresponding portion 411 by using the motor 413 of the motor unit 415 to reproduce the sense that the welding rod hit the specimen during welding in virtual reality. VR clad arc welding simulator system.

The method of claim 1, wherein the distance sensor 440,
It is used to match the position of the end point of the virtual reality and the electrode of the reality, the distance to the sensor front direction is measured and transmitted to the control unit 500, the measurement distance on the virtual reality under the control of the control unit 500 And a correction process in comparison with the virtual reality coated arc welding simulator system.

Custom equipped with a pair of lighthouses 100, a head mounted display 200 with an infrared sensor 201, a model specimen 300 with a specimen tracker 301, and a holder tracker 401. As a control method of the virtual reality coated arc welding simulator system 10 including a welding holder 400, and a control device 500,
(1) The head mounted display 200 and the model specimens, which the control unit 500 recognizes through the pair of lighthouse 100, the infrared sensor 201, the specimen tracker 301, and the holder tracker 401, 300 and providing the learner through the head mounted display 200 a virtual reality represented based on the recognized position and angle of each of the three-dimensional images of the custom welding holder 400;
(2) the custom welding that is driven correspondingly as the control device 500 performs the cover arc welding training on the model specimen 300 using the custom welding holder 400 in a virtual reality environment in a specific space. Providing a virtual reality driving screen of the holder 400 through the head mounted display 200;
(3) providing, by the control unit 500, the head-mounted display 200 to generate a bead stacked on the model specimen 300 according to the performing of the covered arc welding training in step (2); And
(4) the control device 500 outputting a result of performing the covered arc welding training of step (3),
The custom welding holder 400,
A welding drive unit 410 having a welding rod counterpart 411 installed below the holder tracker 401 installed to recognize the position and angle of the three-dimensional image of the custom welding holder 400;
A holder handle 420 fastened to a lower portion of the welding driving unit 410 to allow a learner to carry and grip;
An angle adjusting unit 430 configured to adjust an angle between the electrode corresponding part 411 and the handle part installed in the welding driving unit 410 between the welding driving unit 410 and the holder handle 420; And
Virtual reality-covered arc, characterized in that it comprises a distance sensor 440 is installed at the end of the electrode corresponding to the electrode 411 is provided in the welding drive unit 410, the distance to the front direction object is measured. Control method of welding simulator system.