KR20200005963A - 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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.

Description

가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템 및 그 제어 방법{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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템은,

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.

바람직하게는, 상기 시뮬레이터 시스템은,

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.

바람직하게는, 상기 커스텀 용접 홀더는,

커스텀 용접 홀더의 3차원 상의 위치와 각도를 인식하기 위한 설치되는 홀더 트래커의 하부로 용접봉 대응부가 설치되는 용접 구동부;

상기 용접 구동부의 하부에 체결되어, 학습자가 휴대하여 파지할 수 있도록 하는 홀더 손잡이;

상기 용접 구동부와 홀더 손잡이 사이에서 상기 용접 구동부에 설치된 용접봉 대응부와 손잡이 부분간의 각도를 조절할 수 있도록 하는 각도 조절부; 및

상기 용접 구동부에 설치되는 용접봉 대응부의 말단에 설치되어, 정면 방향 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서를 포함하여 구성할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 용접 구동부는,

용접 구동부 본체의 내부를 관통하는 용접봉 대응부의 양쪽 말단에 설치 고정되는 고무벨트;

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; 및

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.

더욱 더 바람직하게는, 상기 용접 구동부는,

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.

더욱 더 바람직하게는, 상기 거리 센서는,

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.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 제어 방법은,

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,

(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;

(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;

(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

(4) 상기 제어 장치부가 상기 단계 (3)의 피복 아크 용접 훈련의 수행 결과를 출력하는 단계를 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

즉, 현실에서의 거리(dist_r)>가상현실에서의 거리(dist_v)+오차범위(adj)인 경우, 모터의 후진 속도를 줄이게 된다.

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

여기서, Speednext는 보정된 모터의 후진속도를 나타내고, Speednow는 무보정 모터의 후진 속도를 나타낸다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 단계

Claims (7)

1. 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템(10)으로서,
   특정 공간에 서로 이격된 간격으로 각각 설치되어, 적외선 신호를 상하좌우로 움직이면서 발사하는 한 쌍의 라이트하우스(100);
   상기 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);
   상기 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 모형 시편(300);
   상기 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 커스텀 용접 홀더(400); 및
   상기 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 상기 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 모형 시편(300) 및 커스텀 용접 홀더(400)에 각각 전송하는 제어 장치부(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 시뮬레이터 시스템(10)은,
   상기 한 쌍의 라이트하우스(100)의 적외선 신호로 특정 공간내의 360도 트래킹이 가능하고, 상기 헤드 마운티드 디스플레이(200)와 모형 시편(300) 및 커스텀 용접 홀더(400)의 인식된 각각의 위치와 각도에 기초하여 표현되는 가상현실이 상기 제어 장치부(500)의 제어 하에 상기 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 작업자에게 제공되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커스텀 용접 홀더(400)는,
   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);
   상기 용접 구동부(410)의 하부에 체결되어, 학습자가 휴대하여 파지할 수 있도록 하는 홀더 손잡이(420);
   상기 용접 구동부(410)와 홀더 손잡이(420) 사이에서 상기 용접 구동부(410)에 설치된 용접봉 대응부(411)와 손잡이 부분간의 각도를 조절할 수 있도록 하는 각도 조절부(430); 및
   상기 용접 구동부(410)에 설치되는 용접봉 대응부(411)의 말단에 설치되어, 정면 방향 물체와의 거리를 측정하기 위한 거리 센서(440)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 용접 구동부(410)는,
   용접 구동부 본체의 내부를 관통하는 용접봉 대응부(411)의 양쪽 말단에 설치 고정되는 고무벨트(412);
   상기 용접 구동부 본체의 내부에 설치되며, 상기 고무벨트(412)와 체결되어 용접봉 대응부(411)의 전진 또는 후진의 길이 조절을 위해 구동하는 모터(413)와, 상기 모터(413)와 체결되는 상기 고무벨트(412)의 장력을 유지시키기 위해 배치되는 복수의 장력 유지부(414)를 포함하는 모터부(415); 및
   상기 용접 구동부 본체의 중심에 배치되어, 상기 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 구성하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 용접 구동부(410)는,
   상기 용접봉 대응부(411)의 양측으로 각각의 멈춤 돌기(417)가 더 설치되고, 상기 용접 구동부 본체의 외부로 상기 멈춤 돌기(417)들에 대응하는 멈춤 버튼(418)이 더 설치되는 구조로 구성되고, 가상현실에서 용접시 용접봉이 시편에 부딪히는 감각을 재현하기 위해 상기 모터부(415)의 모터(413)를 이용하여 용접봉 대응부(411)를 후진시킴으로써 가상현실로 재현되도록 구동하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템.
   
6. 제3항에 있어서, 상기 거리 센서(440)는,
   가상현실과 현실의 용접봉의 끝점 위치를 일치시키기 위하여 사용되고, 센서 정면 방향과의 거리를 측정하여 상기 제어 장치부(500)로 전송하고, 상기 제어 장치부(500)의 제어 하에 가상현실 상의 측정 거리와 비교하여 보정 처리되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템.
   
7. 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 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템(10)의 제어 방법으로서,
   (1) 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 상기 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 학습자에게 제공하는 단계;
   (2) 상기 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 상기 커스텀 용접 홀더(400)의 가상현실 구동화면을 상기 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 제공하는 단계;
   (3) 상기 제어 장치부(50))가 상기 단계 (2)의 피복 아크 용접 훈련의 수행에 따라 모형 시편(300)에 적층되는 비드 생성 과정을 상기 헤드 마운티드 디스플레이(200)를 통해 제공하는 단계; 및
   (4) 상기 제어 장치부(500)가 상기 단계 (3)의 피복 아크 용접 훈련의 수행 결과를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 피복 아크 용접 시뮬레이터 시스템의 제어 방법.

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