在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中提供增強(qiáng)的教學(xué)和訓(xùn)練的系統(tǒng)和方法【專利說明】在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中提供增強(qiáng)的教學(xué)和訓(xùn)練的系統(tǒng)和方法[0001]本美國專利申請(qǐng)要求2011年4月7日遞交的待審定的美國專利申請(qǐng)序號(hào)13/081，725的優(yōu)先權(quán)，并且是所述待審定的美國專利申請(qǐng)(13/081,725)的部分繼續(xù)(CIP)專利申請(qǐng)，所述待審定的美國專利申請(qǐng)通過引用被全部并入本文并且所述待審定的美國專利申請(qǐng)要求2010年5月27日遞交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/349，029的優(yōu)先權(quán)，并且所述美國臨時(shí)專利申請(qǐng)進(jìn)一步要求2009年7月10日遞交的待審定的美國專利申請(qǐng)序號(hào)12/501，257的優(yōu)先權(quán)，并且是所述待審定的美國專利申請(qǐng)(12/501,257)的部分繼續(xù)(CIP)專利申請(qǐng)，所述待審定的美國專利申請(qǐng)(12/501,257)通過引用被全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域：
[0002]某些實(shí)施方案涉及虛擬現(xiàn)實(shí)仿真。更具體地，某些實(shí)施方案涉及用于在虛擬環(huán)境中增強(qiáng)焊接教學(xué)和訓(xùn)練的系統(tǒng)和方法。【
背景技術(shù)：
】[0003]在真實(shí)世界的焊接和訓(xùn)練中，焊接學(xué)員可能不得不使用真實(shí)的焊接設(shè)備和材料，所述真實(shí)的焊接設(shè)備和材料會(huì)是昂貴的。另外，真實(shí)世界的焊接環(huán)境會(huì)存在針對(duì)學(xué)員的安全隱患，并且，因此，指導(dǎo)機(jī)構(gòu)可能不得不承擔(dān)重大的責(zé)任保險(xiǎn)，所述責(zé)任保險(xiǎn)會(huì)是昂貴的。對(duì)于焊接學(xué)員而言，容易地理解他正在做錯(cuò)的內(nèi)容并且作出改正的能力在真實(shí)世界的焊接環(huán)境中會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間并且耗費(fèi)焊接指導(dǎo)者很多時(shí)間。另外，容易地獲取附加的教學(xué)材料或焊接指導(dǎo)者幫助的能力在真實(shí)世界的焊接環(huán)境中可能是非常有限的。[0004]通過將這樣的途徑與如參照附圖在本申請(qǐng)其余內(nèi)容中闡述的本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行比較，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚常規(guī)的、傳統(tǒng)的以及已提出的途徑的其他限制和缺點(diǎn)。【
發(fā)明內(nèi)容】[0005]根據(jù)權(quán)利要求11的一個(gè)實(shí)施方案提供虛擬現(xiàn)實(shí)弧焊系統(tǒng)。系統(tǒng)包括基于可編程處理器的子系統(tǒng)、空間追蹤器、至少一個(gè)模擬焊接工具以及至少一個(gè)使用者界面，所述空間追蹤器被可操作地連接到基于可編程處理器的子系統(tǒng)，所述至少一個(gè)模擬焊接工具被配置來由空間追蹤器在空間上追蹤，所述至少一個(gè)使用者界面被配置來允許使用者執(zhí)行將信息輸入到所述系統(tǒng)中以及作出選擇中的一個(gè)或更多個(gè)。系統(tǒng)進(jìn)一步包括通信部件，所述通信部件被可操作地連接到基于可編程處理器的子系統(tǒng)并且被配置來接入外部通信基礎(chǔ)設(shè)施。另外，虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)被配置來響應(yīng)于使用者請(qǐng)求，使用通信部件經(jīng)由外部通信基礎(chǔ)設(shè)施將使用者引導(dǎo)到一個(gè)或更多個(gè)因特網(wǎng)上與焊接教學(xué)和理論相關(guān)的預(yù)先識(shí)別的網(wǎng)站。特別優(yōu)選的是，如果使用者請(qǐng)求由以下內(nèi)容中的一個(gè)或更多個(gè)提示:使用者、人類焊接指導(dǎo)者或者被配置在基于可編程處理器的子系統(tǒng)上的智能代理，和/或，如果系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)或更多個(gè)音頻轉(zhuǎn)換器裝置，所述音頻轉(zhuǎn)換器裝置被可操作地連接到基于可編程處理器的子系統(tǒng)并且被配置來便利使用通信部件經(jīng)由外部通信基礎(chǔ)設(shè)施在遠(yuǎn)程位置的使用者和焊接指導(dǎo)者之間的音頻通信，和/或，如果系統(tǒng)進(jìn)一步包括一個(gè)或更多個(gè)視頻裝置，所述視頻裝置被可操作地連接到基于可編程處理器的子系統(tǒng)并且被配置來便利使用通信部件經(jīng)由外部通信基礎(chǔ)設(shè)施在遠(yuǎn)程位置的使用者和焊接指導(dǎo)者之間的可視通信，和/或，如果虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)被進(jìn)一步配置來使用通信部件經(jīng)由外部通信基礎(chǔ)設(shè)施接收來自在遠(yuǎn)程位置的遠(yuǎn)程裝置的命令，其中所述命令被配置來指導(dǎo)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)或者改變虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的設(shè)置中的一個(gè)或更多個(gè)，和/或，如果遠(yuǎn)程裝置包括手持式移動(dòng)裝置、桌上型個(gè)人計(jì)算機(jī)裝置或者由遠(yuǎn)程使用者操作的服務(wù)器計(jì)算機(jī)中的一個(gè)。[0006]根據(jù)權(quán)利要求1的另一個(gè)實(shí)施方案提供虛擬現(xiàn)實(shí)弧焊系統(tǒng)。系統(tǒng)包括系統(tǒng)包括基于可編程處理器的子系統(tǒng)、空間追蹤器、至少一個(gè)模擬焊接工具以及至少一個(gè)顯示裝置，所述空間追蹤器被可操作地連接到基于可編程處理器的子系統(tǒng)，所述至少一個(gè)模擬焊接工具被配置來由空間追蹤器在空間上追蹤，所述至少一個(gè)顯示裝置被可操作地連接到基于可編程處理器的子系統(tǒng)。系統(tǒng)被配置來在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中仿真焊縫熔池并且在至少一個(gè)顯示裝置上實(shí)時(shí)顯示仿真的焊縫熔池，所述焊縫熔池響應(yīng)于使用者對(duì)至少一個(gè)模擬焊接工具的操控并且具有實(shí)時(shí)熔融金屬流動(dòng)性和散熱特征。系統(tǒng)被進(jìn)一步配置來當(dāng)仿真的焊縫熔池的至少一個(gè)特征與所述至少一個(gè)特征的的理想的量偏離多于確定的量時(shí)，將理想焊縫熔池的圖像重疊并且顯示到仿真的焊縫熔池上。[0007]根據(jù)權(quán)利要求12的進(jìn)一步的實(shí)施方案提供虛擬現(xiàn)實(shí)弧焊系統(tǒng)。系統(tǒng)包括基于可編程處理器的子系統(tǒng)，所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)可操作來執(zhí)行編碼指令。編碼指令包括呈現(xiàn)引擎，所述呈現(xiàn)引擎被配置來生成由使用者在虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)上創(chuàng)建的虛擬焊件的三維(3D)呈現(xiàn)。編碼指令進(jìn)一步包括分析引擎，所述分析引擎被配置來執(zhí)行3D虛擬焊件的仿真的測(cè)試并且生成相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)。編碼指令還包括至少一個(gè)智能代理(IA)，所述至少一個(gè)智能代理(IA)被配置來基于至少測(cè)試數(shù)據(jù)，生成針對(duì)使用者的推薦的校正動(dòng)作。特別優(yōu)選的是，如果推薦的校正動(dòng)作包括要被改變的使用者的焊接技術(shù)，和/或，如果推薦的校正動(dòng)作包括要由使用者查看的儲(chǔ)存在虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)上的訓(xùn)練材料，和/或，如果推薦的校正動(dòng)作包括要由使用者完成的定制訓(xùn)練計(jì)劃，和/或，如果推薦的校正動(dòng)作包括要由使用者改變的虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的設(shè)置。[0008]根據(jù)權(quán)利要求13的另一個(gè)實(shí)施方案提供方法。方法包括在虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)顯示裝置上為使用者顯示虛擬焊接環(huán)境，其中虛擬焊接環(huán)境由虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)生成并且在虛擬焊接環(huán)境內(nèi)仿真一個(gè)或更多個(gè)不安全狀況。方法進(jìn)一步包括在使用者已經(jīng)經(jīng)由虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的使用者界面正確地識(shí)別針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的一個(gè)或更多個(gè)不安全狀況之后，允許使用者使用虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行虛擬焊接活動(dòng)。[0009]根據(jù)權(quán)利要求6的進(jìn)一步的實(shí)施方案提供方法。方法包括在虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)上針對(duì)焊接工藝設(shè)置多個(gè)焊接參數(shù)，其中針對(duì)焊接工藝多個(gè)焊接參數(shù)中的至少一個(gè)被不適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。方法還包括使用者使用具有設(shè)置的多個(gè)焊接參數(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)來執(zhí)行虛擬焊接活動(dòng)以創(chuàng)建虛擬焊件。方法進(jìn)一步包括使用者在虛擬現(xiàn)實(shí)焊接系統(tǒng)的至少一個(gè)顯示裝置上觀察虛擬焊件，并且至少基于所述觀察，試圖識(shí)別至少一個(gè)被不適當(dāng)?shù)卦O(shè)置的焊接參數(shù)。[0010]從以下的說明和附圖將更完整地理解要求保護(hù)的本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)，以及本發(fā)明的圖示說明的實(shí)施方案的細(xì)節(jié)?！靖綀D說明】[0011]圖1圖示說明在實(shí)時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下提供弧焊訓(xùn)練的系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖的示例性實(shí)施方案；[0012]圖2圖示說明結(jié)合的仿真焊接控制臺(tái)和圖1的系統(tǒng)的觀察者顯示裝置(ODD)的示例性實(shí)施方案；[0013]圖3圖示說明圖2的觀察者顯示裝置(ODD)的示例性實(shí)施方案；[0014]圖4圖示說明圖2的仿真的焊接控制臺(tái)的前部分的示例性實(shí)施方案，示出物理焊接使用者界面(WUI);[0015]圖5圖示說明圖1的系統(tǒng)的模擬焊接工具(MffT)的示例性實(shí)施方案；[0016]圖6圖示說明圖1的系統(tǒng)的桌臺(tái)/底座(table/stand)(T/S)的示例性實(shí)施方案；[0017]圖7A圖示說明圖1的系統(tǒng)的管焊接(pipewelding)試樣(coupon)(WC)的示例性實(shí)施方案；[0018]圖7B圖示說明安裝于圖6的桌臺(tái)/底座(T/S)的臂的圖7A的管狀WC;[0019]圖8圖示說明圖1的空間追蹤器(ST)的示例性實(shí)施方案的各種部件；[0020]圖9A圖示說明圖1的系統(tǒng)的戴于面部的(face-mounted)顯示裝置(FMDD)的示例性實(shí)施方案；[0021]圖9B為圖9A的FMDD如何被固定在使用者的頭部上的示意圖；[0022]圖9C圖示說明安裝于焊接頭盔內(nèi)的圖9A的FMDD的示例性實(shí)施方案；[0023]圖10圖示說明圖1的系統(tǒng)的基于可編程處理器的子系統(tǒng)(PPS)的子系統(tǒng)方框圖的示例性實(shí)施方案；[0024]圖11圖示說明圖10的PPS的圖形處理單元(GPU)的方框圖的示例性實(shí)施方案；[0025]圖12圖示說明圖1的系統(tǒng)的功能方框圖的示例性實(shí)施方案；[0026]圖13為使用圖1的虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)的訓(xùn)練方法的實(shí)施方案的流程圖；[0027]圖14A-14B根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案圖示說明焊接像元(weldingpixel)(焊元(wexel))移置圖(displacementmap)的概念；[0028]圖15圖示說明仿真于圖1的系統(tǒng)中的平坦焊接試樣(WC)的試樣空間(couponspace)和焊縫空間(weldspace)的示例性實(shí)施方案；[0029]圖16圖示說明仿真于圖1的系統(tǒng)中的拐角(T型接頭)焊接試樣(WC)的試樣空間和焊縫空間的示例性實(shí)施方案；[0030]圖17圖示說明仿真于圖1的系統(tǒng)中的管焊接試樣(WC)的試樣空間和焊縫空間的示例性實(shí)施方案；[0031]圖18圖示說明圖17的管焊接試樣(WC)的示例性實(shí)施方案；[0032]圖19A-19C圖示說明圖1的系統(tǒng)的雙移置熔池模型的概念的示例性實(shí)施方案；[0033]圖20圖示說明獨(dú)立式虛擬焊件檢驗(yàn)(VWI)系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案，該獨(dú)立式虛擬焊件檢驗(yàn)系統(tǒng)能夠仿真虛擬焊件的檢驗(yàn)并且顯示在檢驗(yàn)之下的虛擬焊件的動(dòng)畫以進(jìn)行觀察由于與焊件相關(guān)聯(lián)的各種特征產(chǎn)生的效果；[0034]圖21圖示說明評(píng)估在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中呈現(xiàn)的基線虛擬焊件的質(zhì)量的方法的示例性實(shí)施方案的流程圖；[0035]圖22-24圖示說明針對(duì)相同的虛擬焊件段的仿真的彎曲測(cè)試、仿真的拉伸測(cè)試以及仿真的斷裂測(cè)試的虛擬動(dòng)畫的實(shí)施方案；[0036]圖25圖示說明在實(shí)時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中提供弧焊訓(xùn)練的系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖的第二示例性實(shí)施方案；[0037]圖26圖示說明示出圖25的虛擬現(xiàn)實(shí)弧焊系統(tǒng)如何可以經(jīng)由外部通信基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)接到遠(yuǎn)程裝置的系統(tǒng)方框圖；[0038]圖27圖示說明示出仿真的焊縫熔池的顯示的虛擬焊縫的示例性實(shí)施方案，所述虛擬焊縫在虛擬焊接工藝期間使用圖1或圖25的虛擬現(xiàn)實(shí)弧焊系統(tǒng)被創(chuàng)建；以及[0039]圖28圖示說明圖27的顯示的虛擬焊縫，所述虛擬焊縫具有重疊到仿真的焊縫熔池的圖像上的理想焊縫熔池的圖像?！揪唧w實(shí)施方式】[0040]作為虛擬焊接工藝的一部分，表征缺陷或不連貫性的數(shù)據(jù)可以通過使用虛擬現(xiàn)實(shí)焊接仿真器系統(tǒng)(例如，虛擬現(xiàn)實(shí)弧焊(VRAW)系統(tǒng))預(yù)先限定虛擬焊件或創(chuàng)建虛擬焊件被捕獲為所述虛擬焊件的限定(definit1n)的部分。所述VRAW系統(tǒng)包括基于可編程處理器的子系統(tǒng)、空間追蹤器、至少一個(gè)模擬焊接工具以及至少一個(gè)顯示裝置，所述空間追蹤器可操作地連接到所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)，所述至少一個(gè)模擬焊接工具能夠被所述空間追蹤器在空間上追蹤，所述至少一個(gè)顯示裝置可操作地連接到所述基于可編程處理器的子系統(tǒng)。所述系統(tǒng)能夠在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中仿真具有實(shí)時(shí)熔融金屬流動(dòng)性和散熱特征的熔池。所述系統(tǒng)還能夠在所述顯示裝置上實(shí)時(shí)地顯示所述仿真的熔池。當(dāng)被顯示時(shí)，所述仿真的熔池的實(shí)時(shí)熔融金屬流動(dòng)性和散熱特征提供實(shí)時(shí)可視反饋給所述模擬焊接工具的使用者，允許所述使用者響應(yīng)于所述實(shí)時(shí)可視反饋而實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)或保持焊接技法(即幫助使用者正確地學(xué)習(xí)焊接)。所顯示的熔池是基于使用者的焊接技法和所選擇的焊接工藝與參數(shù)而將會(huì)被形成于真實(shí)世界中的熔池的表征。通過觀看熔池(例如形狀、顏色、熔渣、大小、堆疊的幣狀體(stackeddimes))，使用者可以修正其技法來進(jìn)行良好的焊接并確定被完成的焊接類型。所述熔池的形狀響應(yīng)于焊槍或焊條的運(yùn)動(dòng)。如本文所使用的，術(shù)語“實(shí)時(shí)”意指以與使用者在真實(shí)世界的焊接情景下將會(huì)感知和體驗(yàn)的相同的方式，在仿真的環(huán)境下及時(shí)感知和體驗(yàn)。此外，所述熔池響應(yīng)于包括重力的物理環(huán)境的作用，允許使用者以各種位置(包括仰焊(overheadwelding))和各種管焊接角度(例如1G、2G、5G、6G)逼真地練習(xí)焊接。這樣的實(shí)時(shí)虛擬焊接場(chǎng)景導(dǎo)致虛擬焊件的數(shù)據(jù)表征的生成。[0041]圖1圖示說明系統(tǒng)100的系統(tǒng)方框圖的示例性實(shí)施方案，系統(tǒng)100在實(shí)時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下提供弧焊訓(xùn)練。系統(tǒng)100包括基于可編程處理器的子系統(tǒng)(PPS)110。PPS100提供被配置作為用于提供虛擬焊件的3D動(dòng)畫呈現(xiàn)的呈現(xiàn)引擎的硬件與軟件。PPS110還提供被配置作為用于進(jìn)行虛擬焊件的測(cè)試和檢驗(yàn)的分析引擎的硬件與軟件。在圖1的系統(tǒng)的上下文中，虛擬焊件是已通過仿真焊接工藝而形成焊道或焊接接縫的焊接試樣的所得仿真。[0042]系統(tǒng)100進(jìn)一步包括可操作地連接到PPS110的空間追蹤器(ST)120。系統(tǒng)100還包括可操作地連接到PPS110的物理焊接使用者界面(WUI)130，以及可操作地連接到PPS110和ST120的戴于面部的顯示裝置(FMDD)140(參見圖9A-9C)。然而，特定的實(shí)施方案可以不提供FMDD。系統(tǒng)100還包括可操作地連接到PPS110的觀察者顯示裝置(ODD)150。系統(tǒng)100還包括可操作地連接到ST120和PPS110的至少一個(gè)模擬焊接工具(MffT)160。系統(tǒng)100還包括桌臺(tái)/底座(T/S)170，以及能夠被附接到T/S170的至少一個(gè)焊接試樣(WC)180。根據(jù)本發(fā)明可替換的實(shí)施方案，提供模擬氣罐(未示出)，所述模擬氣罐仿真保護(hù)氣體源并具有可調(diào)節(jié)的流量調(diào)校器(flowregulator)。[0043]圖2圖示說明結(jié)合的仿真焊接控制臺(tái)135(仿真焊接電源使用者界面)和圖1的系統(tǒng)100的觀察者顯示裝置(ODD)150的示例性實(shí)施方案。物理WUI130位于控制臺(tái)135的前部分上，并且提供旋鈕(knobs)、按鈕以及操縱桿，用于各種模式和功能的使用者選擇。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，ODD150被附接到控制臺(tái)135的頂部分。MffT160放置在附接到控制臺(tái)135的側(cè)部分的托架(holder)中。在內(nèi)部，控制臺(tái)135容納PPS110以及ST120的一部分。[0044]圖3圖示說明圖2的觀察者顯示裝置(ODD)150的示例性實(shí)施方案。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，ODD150為液晶顯示(LCD)裝置。其他顯示裝置也是可能的。例如，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，ODD150可以為觸控屏幕顯示器。ODD150從PPS110接收視頻(例如SVGA格式)并且顯示來自PPS110的信息。[0045]如圖3所示，ODD150能夠顯示呈現(xiàn)各種焊接參數(shù)151的第一使用者場(chǎng)景，焊接參數(shù)151包括位置、末端到工件間隙(tiptowork)、焊接角度、行進(jìn)角度以及行進(jìn)速度。這些參數(shù)可以以圖形的形式實(shí)時(shí)被選擇并顯示并且被用于教導(dǎo)適當(dāng)?shù)暮附蛹挤?。此外，如圖3所示的，ODD150能夠顯示仿真的焊接不連貫性狀態(tài)152，包括例如不適當(dāng)?shù)暮缚p大小、不佳的焊道布置、凹入的焊道、過于外凸、咬邊、多孔、未焊透、夾渣、過度飛濺、過度填充以及燒穿(焊穿)。咬邊是熔入鄰近焊縫或焊縫焊根(root)的基底金屬的且沒有被焊縫金屬填充的凹槽(groove)。咬邊常常是由于不正確的焊接角度造成的。多孔是由固化期間的夾氣形成的空腔類不連貫，常常是由電弧過于遠(yuǎn)離試樣移動(dòng)而造成的。這樣的仿真焊接不連貫性狀態(tài)由系統(tǒng)100在仿真焊接工藝期間生成，以使用仿真焊接試樣形成虛擬焊件。[0046]再有，如圖3所示的，ODD150能夠顯示使用者選擇內(nèi)容153，包括菜單、動(dòng)作、視覺提示、新試樣以及最終行程(endpass)。這些使用者選擇內(nèi)容被關(guān)聯(lián)到控制臺(tái)135上的使用者按鈕。當(dāng)使用者經(jīng)由例如ODD150的觸控屏幕或者經(jīng)由物理WUI130進(jìn)行各種選擇時(shí)，所顯示的特征可以改變以對(duì)使用者提供選擇的信息和其他選項(xiàng)。此外，ODD150可以顯示佩戴FDMM140的焊接者以與所述焊接者相同角度的視野或者以各種不同的角度(例如由指導(dǎo)人員選擇的)可見的視圖。ODD150可以由指導(dǎo)人員和/或?qū)W員出于各種訓(xùn)練目的進(jìn)行觀看，包括針對(duì)虛擬焊件的破壞性/非破壞性的測(cè)試與檢驗(yàn)。例如，所述視圖可以圍繞已完成的焊縫轉(zhuǎn)動(dòng)，以允許由指導(dǎo)人員進(jìn)行的目檢。根據(jù)本發(fā)明可替換的實(shí)施方案，來自系統(tǒng)100的視頻可以經(jīng)由例如互聯(lián)網(wǎng)被發(fā)送到遠(yuǎn)端位置，來進(jìn)行遠(yuǎn)端觀看和/或評(píng)論。另外，可以提供音頻，允許學(xué)員和遠(yuǎn)端指導(dǎo)人員之間的實(shí)時(shí)音頻通信。[0047]圖4圖示說明圖2的仿真的焊接控制臺(tái)135的前部分的示例性實(shí)施方案，示出物理焊接使用者界面(WUI)130。而1130包括對(duì)應(yīng)于顯示在ODD150上的使用者選擇內(nèi)容153的一組按鈕131。按鈕131被著色以對(duì)應(yīng)于顯示在ODD150上的使用者選擇內(nèi)容153的顏色。當(dāng)按鈕131中的一個(gè)被按下時(shí)，信號(hào)被發(fā)送到PPS110來激活對(duì)應(yīng)的功能。WUI130還包括操縱桿132，操縱桿132能夠被使用者使用來選擇顯示在ODD150上的各種參數(shù)和選擇內(nèi)容。WUI130還包括用于調(diào)節(jié)焊絲送進(jìn)速度/安培數(shù)的刻度盤或旋鈕133，以及用于調(diào)節(jié)伏特/微調(diào)的另一刻度盤或旋鈕134。WUI130還包括用于選擇弧焊工藝的刻度盤或旋鈕136。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，三種弧焊工藝是可選擇的，包括具有氣體保護(hù)和自保護(hù)過程的焊劑芯弧焊(FCAW);包含短弧、軸向噴射(axialspray)、STT以及脈沖的氣體保護(hù)金屬極弧焊(GMAW);氣體保護(hù)鎢極弧焊(GTAW);以及包含E6010、E6013和E7018電極的自動(dòng)保護(hù)金屬極弧焊(SMAW)。WUI130還包括用于選擇焊接極性的刻度盤或旋鈕137。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，三種弧焊極性是可選擇的，包括交流電(AC)、正接直流電(DC+)以及負(fù)接直流電(DC-)ο[0048]圖5圖示說明圖1的系統(tǒng)100的模擬焊接工具(MffT)160的示例性實(shí)施方案。圖5的MffT160仿真用于板焊接(platewelding)和管焊接的手工焊接工具，并且包括夾持器161和仿真的手工焊條162。在MffD160上的觸發(fā)裝置用于將信號(hào)傳送到PPS110來激活所選擇的仿真的焊接工藝。仿真的手工焊條162包括觸覺型(tactilely)阻力末端163，用于仿真發(fā)生在例如真實(shí)世界的管焊接中的焊根焊道(rootpass)焊接過程期間或者焊接平板時(shí)的阻力反饋。如果使用者過于背離焊根移動(dòng)仿真的手工焊條162，該使用者將能夠感覺或覺察到較低的阻力，從而獲得用于調(diào)節(jié)或保持當(dāng)前焊接工藝的反饋。[0049]要考慮的是，手工焊接工具可以包括致動(dòng)器(未示出)，所述致動(dòng)器在虛擬焊接工藝期間縮回仿真的手工焊條162。也就是說，當(dāng)使用者從事虛擬焊接活動(dòng)時(shí)，夾持器161和仿真的手工焊條162的末端之間的距離被減小來仿真焊條的消耗。消耗速率，即手工焊條162的縮回，可以由PPS110控制，并且更具體地，可以由PPS110執(zhí)行的編碼指令控制。仿真的消耗速率還可以取決于使用者的技法。在此值得一提的是，當(dāng)系統(tǒng)100便利利用不同類型焊條的虛擬焊接時(shí)，消耗率或手工焊條162的減少可以隨所使用的焊接過程和/或系統(tǒng)100的設(shè)置而變化。[0050]根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方案，其他模擬焊接工具也是可能的，包括例如仿真手持半自動(dòng)焊槍的MWD，所述MffD具有被送進(jìn)通過所述槍的焊絲焊條。此外，根據(jù)本發(fā)明的其他特定實(shí)施方案，即使在系統(tǒng)100中工具不會(huì)用于實(shí)際上創(chuàng)建真實(shí)的電弧，真實(shí)的焊接工具可以用作MffT160來更好地仿真使用者手中的所述工具的實(shí)際感覺。再者，可以提供仿真的打磨工具(grindingtool)用來在仿真器100的仿真的打磨模式下使用。類似地，可以提供仿真的切割工具，用來在仿真器100的仿真的切割模式下使用(例如，舉例說明，如在火焰切割和等離子切割中使用的仿真的切割工具)。另外，可以提供仿真的氣體保護(hù)鎢極弧焊(GTAW)焊炬或填充物材料，用來在仿真器100中使用。[0051]圖6圖示說明圖1的系統(tǒng)100的桌臺(tái)/底座(T/S)170的示例性實(shí)施方案。T/S170包括可調(diào)節(jié)的桌臺(tái)171、底座或基座172、可調(diào)節(jié)的臂173以及立柱174。桌臺(tái)171、底座172以及臂173的每個(gè)被附接到立柱174。桌臺(tái)171和臂173的每個(gè)能夠相對(duì)于立柱174被手動(dòng)地向上、向下和轉(zhuǎn)動(dòng)地調(diào)節(jié)。臂173用于支當(dāng)前第1頁1 2 3 4 5 6