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CN107000099B - 焊接训练系统和方法 - Google Patents

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CN107000099B CN201580043845.1A CN201580043845A CN107000099B CN 107000099 B CN107000099 B CN 107000099B CN 201580043845 A CN201580043845 A CN 201580043845A CN 107000099 B CN107000099 B CN 107000099B
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Abstract

提供了用于焊接训练系统的系统和方法。特别地，焊接训练系统的部件可以可拆卸地设置在便携式外壳的内部空间内。便携式外壳可以由焊接操作者容易地从各种训练和/或招聘位置运输。在一些实施例中，焊接训练系统的部件包括焊接训练装置、工作表面、感测装置、虚拟现实接口和处理电路。

Description

焊接训练系统和方法
背景技术
本发明总体上涉及焊接系统，更具体地，涉及可用作用于训练和/或招聘目的的工具的便携式焊接系统。
焊接是越来越多地用于各种工业和应用中的工艺。这样的工艺在某些情况下可以自动化，尽管对于手动焊接操作继续存在大量应用。在这两种情况下，这种焊接操作依赖于各种类型的设备，以确保在期望的时间以适当的量向焊缝提供焊接耗材(例如，送丝，保护气体等)。
在准备执行手动焊接操作时，可以使用焊接系统(例如，焊接训练系统)来训练焊接操作者。焊接系统可以被设计成利用适当技术来训练焊接操作者用于执行各种焊接操作。在焊接系统内可以使用各种训练方法和系统。然而，这些训练方法和系统通常较大且不灵便，并且可能难以设置和运输到不同的训练位置。因此，可能有益的是，提供便携式焊接系统，例如易于在各种类型的训练场所中运输和设置的便携式焊接系统。
发明内容
在一个实施例中，提供了一种具有焊接训练装置、感测装置和处理电路的焊接训练系统。焊接训练装置被配置为经由虚拟现实接口在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程。模拟焊接接头在工作表面上被模拟。感测装置被配置为经由处理电路检测焊接训练装置的位置或取向信息。此外，焊接训练装置、工作表面、感测装置或处理电路中的至少一个可拆卸地设置在便携式外壳的内部空间内。便携式外壳被配置为由焊接训练系统的操作者运输。
在另一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括操作便携式外壳内的焊接训练系统。便携式外壳被配置为由焊接训练系统的操作者运输。操作焊接训练系统包括通过焊接训练装置在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程。通过虚拟现实接口在工作面上模拟焊接接头。操作焊接训练系统还包括经由感测装置接收焊接训练装置的位置或取向信息。此外，操作焊接训练系统包括基于接收到的焊接训练装置的位置或取向信息经由处理电路确定焊接训练装置的更新的位置或取向信息。更新的位置或取向信息用于确定虚拟焊接过程的一个或多个当前操作参数。焊接训练装置、工作表面、感测装置或处理电路中的至少一个可拆卸地设置在焊接训练系统的便携式外壳的内部空间内。
附图说明
当参考附图阅读以下具体实施方式时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中在所有附图中相同的符号表示相同的部件，其中：
图1是根据本公开的方面便携式焊接训练系统的实施例的框图；
图2是图1的便携式焊接训练系统的实施例的框图，其中便携式焊接训练系统包括能够实现虚拟现实焊接系统的部件；并且
图3是根据本公开的方面示出对应于焊缝的数据的屏幕的实施例。
具体实施方式
本文所述的系统和方法的实施例涉及便携式整装的焊接训练系统。如本文所使用的，焊接训练系统可以包括任何合适的焊接相关系统，包括但不限于焊接训练系统，现场焊接系统，模拟焊接系统，虚拟现实焊接系统，焊接训练应用(例如，在计算装置上使用)，在游戏平台上使用的焊接训练系统等。在某些实施例中，焊接训练系统可以被配置成执行虚拟焊接操作。此外，焊接训练系统可以被配置为执行保护金属极电弧焊(SMAW)工艺，气体保护金属极电弧焊(GMAW)工艺，惰性气体保护钨极电弧焊(TIG)工艺，等离子体切割工艺或任何其它类型的焊接工艺。特别地，焊接训练系统的一个或多个部件可以可拆卸地设置在便携式整装的外壳的内部空间内。
在某些实施例中，用户和/或操作者可以容易地从各种训练和/或招聘位置运输焊接训练系统，其中焊接训练系统的一个或多个部件设置在便携式整装的外壳的内部空间内。例如，便携式整装的外壳可以是具有任何合适的附件(例如，带，手柄，轮子，杠杆等)的手提箱型外壳，这些附件提供移动性并且使得用户和/或操作者能够将外壳从一个位置移动到另一个位置。此外，外壳可以在运输和操作期间保护焊接训练系统的可拆卸地封闭的部件免受各种因素(例如，水，冲击，堆叠，灰尘等)影响。在一些情况下，外壳可以是使焊接操作者能够相对于外壳采取真实焊接位置的物理坚固的结构。例如，操作者和/或使用者可以靠在便携式焊接系统上以实现在焊接期间的稳定性，并且外壳可以是物理上足够坚固的以承受这种力。此外，焊接训练系统的部件可以容易地组装和/或拆卸。例如，单个用户和/或操作者能够以直观和交互的方式设置和/或包裹由便携式整装的外壳形成的焊接训练系统的部件。
在某些实施例中，焊接训练系统包括被配置为实现虚拟现实环境的部件，该部件允许操作者和/或用户具有类似焊接的体验(虚拟焊接)。特别地，这些部件中的一个或多个可拆卸地设置在便携式整装的外壳内，并且可以由单个用户和/或操作者容易地在招聘和/或训练位置之间运输。焊接训练系统向用户或受训者提供在招聘和/或训练现场的相关过程参数的实时反馈，并且还向用户提供关于相关过程参数的焊后反馈的概要。在某些实施例中，焊接训练系统可以将竞争性的游戏方面结合到虚拟现实焊接体验或模拟焊接体验，并且可以基于接收到的反馈向用户提供焊接得分。
图1是根据本公开的方面便携式焊接训练系统10的实施例的框图。如上所述，便携式焊接系统10的实施例包括任何合适的焊接相关系统，包括实现虚拟焊接体验的虚拟现实系统或在系统10上使用的实现模拟焊接体验的焊接应用。具体地，便携式焊接系统10的部件可以结合到易于在各种训练和/或招聘位置之间运输的便携式整装的外壳12中。此外，如下面进一步描述的，便携式焊接系统10的部件可以是简单的并且易于组装和/或拆卸，使得单个操作者能够以直观和交互的方式在外壳12内设置和/或包裹系统10。特别地，焊接训练系统10的一个或多个部件可以可拆卸地设置在便携式整装的外壳12的内部空间11内，使得单个操作者可以在不同的训练和/或招聘位置容易地运输和设置部件。
便携式焊接训练系统10包括计算机13(或计算部件)，显示器14，感测装置16和电源18。计算机13包括一个或多个处理器20，存储器装置22和存储装置24。处理器20可以用于执行软件，诸如焊接软件，图像处理软件，感测装置软件等。此外，处理器20可以包括一个或多个微处理器，诸如一个或多个“通用”微处理器，一个或多个专用微处理器和/或专用集成电路(ASICS)或它们的一些组合。例如，处理器20可包括一个或多个精简指令集(RISC)处理器。
存储器装置22可以包括诸如随机存取存储器(RAM)的易失性存储器和/或诸如只读存储器(ROM)的非易失性存储器。存储器装置22可以存储各种信息，并且可以用于各种目的。例如，存储器装置22可以存储用于处理器20执行的处理器可执行指令(例如，固件或软件)，例如用于焊接模拟的指令，用于实现虚拟现实类焊接体验(例如虚拟焊接)的指令，和/或用于感测装置16的指令。此外，各种焊接工艺的各种控制方案，与相关联的设置和参数一起可以存储在存储装置24和/或存储器装置22中，与配置成在操作期间提供特定输出(例如，启动送丝，启用气体流，捕获焊接电流数据，检测短路参数，确定飞溅量等)的代码一起。
存储装置24(例如，非易失性存储器)可以包括ROM，闪存，硬盘驱动器或任何其它合适的光学，磁性或固态存储介质或其组合。存储装置24可以存储数据(例如，对应于焊接操作的数据，对应于焊接操作的视频和/或参数数据等)，指令(例如，用于焊接系统、感测装置16等的软件或固件)以及任何其它合适的数据。如将理解的，对应于焊接操作的数据可以包括模拟或虚拟现实焊接操作的视频录像，模拟或虚拟现实视频，系统10部件的取向和/或位置，工作角，行进角，系统10的部件之间的距离，行进速度，接近度，电压，电流，穿越路径，不连续性分析，焊接装置设置等。
计算机13通信地联接到显示器14，并且显示器14被配置用于显示与虚拟和/或模拟焊接过程相关联的数据和/或屏幕(例如，显示对应于焊接软件的数据)。显示器14可以向焊接操作者(例如，焊接教练，焊接学生)提供图形用户界面。例如，图形用户界面可以提供各种屏幕以使焊接操作者(例如，焊接学生，焊接玩家，焊接受训者等)执行焊接任务，查看当前焊接参数的实时反馈，查看焊接任务的焊接后总结，查看先前焊接任务的平均值和/或结果，比较和查看一个或多个焊接操作者的最终焊接分数等。在某些实施例中，显示器32可以是被配置为接收触摸输入并且向计算机18提供与触摸输入相对应的数据的触摸屏显示器。在一些实施例中，显示器14被配置成显示对应于感测装置软件的信息，并且提供正在执行的焊接的虚拟和/或模拟图像，如下面进一步描述的。
便携式焊接训练系统10的感测装置16(例如，传感器，感测组件等)用于感测一个或多个焊接装置的位置和/或感测一个或多个焊接装置在便携式焊接系统10中的取向。感测装置16可以包括运动感测装置，运动跟踪装置，被配置为跟踪从一个或多个感测线圈输出的信号的一个或多个感测装置，或一般地任何合适的感测装置。此外，在一些情况下，感测装置16可包括一个或多个相机，例如一个或多个红外相机，一个或多个可见光谱相机，一个或多个高动态范围(HDR)相机等等。此外，由感测装置16接收的位置和/或取向信息可以由计算机13用来分析当前焊接参数，并且由操作者用来调整特定焊接参数。
如上所述，感测装置16可以被配置为感测焊接系统10内的各种部件的位置和/或取向。因此，如果便携式焊接训练系统10被配置为实现虚拟现实焊接体验，则感测装置16可以用于感测设置在系统10内的各种虚拟现实部件的位置和/或方向，并接收所感测的每个部件的虚拟现实位置和/或取向信息。例如，在一些实施例中，便携式焊接系统10包括可操作地联接到试样块附件28的工作表面26，焊接训练装置30(例如，虚拟现实焊炬30)，视觉装置32(例如，虚拟现实视觉装置32)和/或一个或多个其他虚拟现实配件34(如参考图2详细解释的)。工作表面26是平坦表面，其构造成为系统10的各种部件(例如，虚拟焊炬30)和/或模拟或虚拟工件提供支撑的焊接表面。在某些实施例中，工作表面26是可移除的部件，其可从便携式整装的外壳12可拆卸地附接或分离以产生平坦表面。
焊接操作者(例如，焊接学生，受训者或玩家)可以使用焊接训练装置30(例如，虚拟现实焊炬30，VR焊炬30，焊接训练焊炬30等)来在虚拟现实类焊接的体验中执行焊接操作。例如，焊接训练装置30可以是任何3-D控制器(例如，游戏控制器，游戏焊炬，人造焊炬等)，其模拟典型的焊炬装置(例如，可以是硬的，刚性的和/或重的)的体验并且被配置为模拟典型焊接操作中的焊炬的功能。焊接训练装置30可以经由有线连接36和/或无线通信与计算机13通信。在一些实施例中，焊接训练装置30可以被配置为类似于典型的焊炬的外观和感觉(例如，尺寸，重量，构造等)。此外，焊接训练装置30可以包括各种传感器(例如加速度计，振动传感器，运动传感器和/或跟踪器，光学传感器，GPS辅助传感器，无线运动和/或跟踪标签，被配置为输出信号的正交线圈，等等)，其由感测装置16利用以获得焊接训练装置30的位置和/或取向信息。在一些实施例中，焊接训练装置30可以配置有用户接口以接收来自焊接操作者的输入，被配置成处理输入的控制电路，以及被配置为将输入提供给另一装置的通信接口。此外，在一些情况下，焊接训练装置30可包括一个或多个显示器和/或指示器，以向焊接操作者提供数据。在一些实施例中，焊接训练装置30可以可拆卸地设置在便携式整装的外壳12的内部空间11内，以允许单个操作者容易地将焊接训练装置30和/或其他部件从一个位置运输到另一个位置。
虚拟现实视觉装置32(例如，VR视觉装置32)可以是头戴式虚拟现实显示器，例如护目镜，头盔或任何能够使佩戴装置32的用户沉浸在虚拟现实环境(例如，虚拟现实类焊接环境)中的头戴件。VR视觉装置32可以经由有线连接36和/或无线通信与计算机13通信。此外，在某些实施例中，用户通过VR视觉装置32可视化的环境也可以被投影到显示器14上或外部显示器38上，以便对于其他观看者可视化。此外，在一些情况下，便携式焊接装置10可以放弃观察装置32，并且可以直接在显示器14上或在外部显示器38上显示类焊接环境。在一些情况下，VR视觉装置32还可包括各种传感器(例如加速度计，振动传感器，运动传感器和/或跟踪器，光学传感器，GPS辅助传感器，无线运动和/或跟踪标签，被配置为输出信号的正交线圈等)，其由感测装置16利用以获得视觉装置32的位置和/或取向信息。在一些实施例中，VR视觉装置32可以可拆卸地设置在便携式整装的外壳12的内部空间11内，以允许单个操作者容易地将VR视觉装置32和/或其他部件从一个位置传送到另一位置。
在一些实施例中，便携式焊接系统10可以利用一个或多个其他虚拟现实配件34(如参照图2详细解释的)。例如，在一些情况下，可以使用诸如虚拟现实焊接手套、再现焊接声音的听觉配件(例如，扬声器，耳机等)和/或附加的可视部件(例如，使得用户能够看见虚拟部件和真实部件两者的视觉装置32的附件装置)的虚拟现实部件来创建虚拟现实类焊接的体验。在一些情况下，这些部件还可包括由感测装置16利用以获得位置和/或取向信息的各种传感器(例如加速度计，振动传感器，运动传感器和/或跟踪器，光学传感器，GPS辅助传感器，无线运动和/或跟踪标签，被配置为输出信号的正交线圈等等)。例如，感测装置16可从焊接手套获得位置和/或取向信息。VR附件34可以经由有线连接36和/或无线通信与计算机13通信。在一些实施例中，VR附件34可以可拆卸地设置在便携式整装的外壳12的内部空间11内，以允许单个操作者容易地将VR附件34和/或其它部件从一个位置传送到另一位置。
外部显示器38联接到计算机13，以使得远离便携式焊接系统10的个人能够查看对应于焊接系统10的数据。此外，网络装置40联接到计算机13，以使计算机13能够与连接到因特网或云服务42的其他装置通信(例如，用于向另一装置提供焊接结果和/或用于从另一装置接收焊接结果)。在一些实施例中，云服务42包括存储装置44，其被配置为利用多个远程焊接系统10存储用于多个焊接操作者的信息。例如，存储装置44被配置为针对每个焊接操作者存储用户识别信息，历史焊接信息和/或历史焊接分数。此外，网络装置40可以使计算机13能够与外部便携式焊接系统46，生产焊接系统48和/或远程计算机50通信。如可以理解的，本文所述的便携式焊接系统10可以用于以成本有效且方便的方式模拟和/或重建用于焊接学生的焊接体验。实际上，本文所述的便携式焊接系统10可允许焊接教练容易地将系统10经由外壳12运输到各个位置，容易地将系统10设置在紧凑的空间内，并以交互方式向一个或多个焊接学生介绍焊接体验。此外，焊接系统10被配置为以刺激和交互方式使真实焊接与虚拟现实和/或模拟焊接结合以训练焊接学生进行高质量生产焊接。
图2是图1的便携式焊接训练系统10的实施例的框图，其中便携式焊接训练系统10的部件可以可拆卸地设置在外壳12内，以便于运输和增加移动性。特别地，便携式焊接训练系统10的部件实现了用于焊接操作者的虚拟现实类焊接体验(例如，虚拟焊接体验)。例如，外壳12包括计算机13、显示器14、感测装置16、电源18、工作表面26和试样块附件28。此外，外壳还包括在内部空间11内的存储空间52，其中焊接训练装置30，视觉装置32，试样块54和各种其他虚拟现实配件34(例如，视觉部件56，听觉部件58和/或触觉部件60)可以在不使用和/或用于在训练/招聘位置之间运输时可拆卸地存储。
应当注意，在开始虚拟现实类焊接体验之前，焊接训练装置30，视觉装置32，试样块54，以及各种其他虚拟现实配件34可以从存储空间52移除并且经由有线连接36和/或无线连接通信地联接到便携式焊接系统10。例如，焊接训练装置30可以插入到与计算机13接合的外壳12的一个或多个输入62中。作为另一示例，在其他情况下，焊接训练装置30可以在使用之前与计算机13无线联接或配对。同样，VR视觉装置32可以从存储空间52移除并插入到外壳12的一个或多个输入62中，并且可操作地被配置为经由有线连接36或无线连接向计算机13提供信息。在一些实施例中，外壳12的电源可以插入到插座中，以向系统10的部件提供直接电源，和/或为设置在电源18内的电池源(例如，电池组，可充电电池，一次性/可更换电池)充电。此外，在一些实施例中，焊接系统10的部件可以从电源18接收电力(例如，如果需要，转换的电力)，或者单独的电池或任何其他合适的供电机构可以为系统10的每个部件供电。应当注意，在某些实施例中，焊接训练系统10的部件可以独立于外部电源单独地操作便携式电池源(例如，电池组，可充电电池，一次性/可更换电池)从而为系统10提供更大的移动性和便携性。例如，电源18可以可拆卸地设置在便携式整装的外壳12的内部空间11内，以便在用户将一个或多个部件从一个位置移动到另一个位置时向它们提供电力。
一旦系统10被供电并且被配置用于虚拟和/或模拟焊接体验，焊接操作者可以在工作表面26(例如，焊接表面26)上执行虚拟和/或模拟焊接。工作表面26可以包括试样块附件28，其允许一个或多个试样块卡扣到工作表面26上。在一些情况下，试样块使得工件的位置和/或取向能够被提供给便携式焊接系统10的焊接软件以校准焊接系统10。一个或多个试样块54可以由焊接操作者选择，并且可以由焊接系统10使用，以在没有单独的校准装置的情况下相对于感测装置16校准工作表面26的位置和/或取向。在某些实施例中，附接到试样块附件28的试样块54可以定位在焊接表面26上的预定位置。此外，焊接软件可以被编程为使用预定位置来确定工作表面26的位置和/或取向。此外，应当注意，在一些实施例中，当一个或多个试件54卡扣到工作表面26上的试样块附件28中时，可能不需要在虚拟类焊接工艺之前校准焊接训练系统10。
在虚拟类焊接过程期间，焊接操作者可以经由系统10内的各种虚拟现实部件和附件沉浸在虚拟现实环境中。例如，焊接训练装置30可以用于在工作表面26上创建虚拟现实或模拟焊接。VR视觉装置32可用于可视化虚拟类焊接工艺，包括使形成在工作表面26上的VR焊缝可视化。在某些实施例中，可以接合其他虚拟现实配件34以进一步增强虚拟现实焊接环境。例如，各种可视部件56可以包括视觉装置32的眼镜或附件，其使得焊接操作者能够看到焊接环境的真实和虚拟现实部件。此外，可以利用各种听觉部件58，例如附加的扬声器或耳机，来模拟典型焊接过程的声音。另外，各种触觉部件60，诸如具有与计算机13有线连接36和/或无线通信的虚拟现实控制装置(例如，VR手套)可以用于进一步创建逼真模仿焊接操作者的真实触觉运动的虚拟现实类焊接体验。
如上所述，构造成容纳焊接系统10的部件的外壳12是便携式整装的外壳12，其容易在各种训练和/或招聘位置之间运输。实际上，便携式整装的外壳12的尺寸可以使得任何操作者和/或用户能够在不需要外部机器的情况下运输外壳12。例如，在一些情况下，便携式整装的外壳12是手提箱样结构，其可以由一个或多个操作者或用户从一个位置提升，携带，滚动，翻滚或以其它方式从一个位置移动到另一位置。如本领域技术人员可以理解的，外壳12具有改善移动性的附件(未示出)，例如轮附件，手柄，可延伸手柄，带扣，带等，其允许例如由使用者和/或操作者运输外壳12。此外，应当注意，虽然外壳12具有能够与外部装置一起配置的特征，在某些实施例中，外壳12是整装的，使得焊接训练系统10完全可操作地独立于任何外部装置，例如外部显示器，外部计算系统或外部电源。在一些情况下，便携式整装的外壳12可以被分成一个或多个便携式整装的外壳12，每个外壳被配置为容纳或可拆卸地封闭以便运输焊接训练系统10的一个或多个部件。在这种情况下，设置在每个外壳12内的部件可以经由有线和/或无线通信进行通信。
特别地，外壳12包括一个或多个铰链72，其使得外壳12能够在运输期间或不使用时牢固地容纳部件。例如，第一铰链64用于将工作表面26折叠到外壳12的内部盖69(例如，盖子，顶部等)中。作为另一示例，第二铰链68用于将外壳12的盖66固定到外壳主体70。在某些实施例中，工作表面26可以基于期望的功能在焊接训练系统10内在空间上重新布置。例如，在某些实施例中，工作表面26可以基于用户期望的焊接体验在外壳12内竖直地和/或水平地联接(例如，夹式附接件，紧固件，保持装置，可移除铰链等)。此外，工作表面26可以在运输期间或当不使用时被拆卸并存储在存储空间52内。
如上所述，外壳12由在运输和操作期间保护其内的部件免受各种因素(例如，水，冲击，堆叠，灰尘等)影响的任何坚固材料(例如，塑料，金属等)形成。实际上，外壳12可以是物理上足够坚固的，使得焊接操作者能够靠着外壳12处于真实的焊接位置。例如，焊接操作者可以倚靠在外壳12上，同时在工作表面26上产生虚拟现实焊缝以实现稳定性，并且外壳12可以是物理坚固的，足以承受这种力而不移动。应当注意，外壳12可以由任何材料形成，并且可以是任何形状，只要外壳12足够大以适合便携式焊接训练系统10所需的期望部件并且足够坚固以承受通常在焊接过程中遇到的力。
图3是根据本公开的方面示出对应于虚拟和/或模拟焊接(例如由便携式焊接训练系统10产生的那些焊接)的数据的屏幕82的实施例。屏幕82可以由设置在便携式焊接系统10上的焊接软件产生，并且可以显示在显示器14，外部显示器38和/或视觉装置32上。屏幕82示出了可以在执行模拟和/或虚拟焊接操作之前，之间和/或之后以图形方式向焊接操作者显示的参数。例如，参数可以包括工作角84，行进角86，导电嘴与工件的距离88(例如，CTWD 88)，焊炬行进速度90，焊炬相对于工件92的接近度，模拟焊接电压94，模拟焊接电流96，焊炬取向，焊炬位置，焊炬的目标，模拟和/虚拟现实焊接98的视频重放，等等。
如图所示，图形示出的参数可以包括参数的当前值的指示100(例如，在执行焊接任务时)。此外，曲线图102可以示出参数的值的历史，并且分数104可以示出对应于焊接任务期间焊接操作者在可接受值的范围内多少时间的总百分比。如上所述，可以在屏幕82上提供焊接任务的视频重放98。视频重放98可以显示执行模拟焊接的焊接操作者的实况视频，执行虚拟现实焊接的焊接操作者的实况视频，模拟或虚拟现实焊接本身的实况视频，焊接参数的视频，模拟和/或虚拟现实焊接环境的视频，等等。
在一些实施例中，焊接期间的时间106可以由焊接操作者选择。通过选择时间106，焊接操作者可以结合在选择的时间106处的焊接参数来查看视频重放106，以便建立焊接参数和视频重放98之间的相关性。焊接软件可以被配置为至少部分地基于焊接参数数据来重建焊接数据，以使视频重放98与重建的焊接数据同步，并且将同步的视频重放98和重建的焊接数据提供给显示器14或外部显示器38。此外，在一些实施例中，焊接后数据和/或分数的概要可以显示在每个焊接操作者110的概要页面108上。应当注意，在一些情况下，显示器82可以显示每个焊接个体110的总得分的比较。实际上，焊接训练系统可以包括或利用先前在2013年3月15日提交的美国专利申请No.13/838,158中公开的任何数量的焊接训练特征(例如，总焊接得分)或技术(例如，比较焊接训练信息)，该专利申请通过引用并入本文中。
虽然本文仅示出并描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有这些修改和改变。

Claims (60)

1.一种焊接训练系统，包括：
焊接训练装置，所述焊接训练装置被配置为经由接口在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程，其中所述模拟焊接接头在工作表面上被模拟；
便携式外壳，所述便携式外壳包括主体和盖；
内部显示器，所述内部显示器附接至所述盖并且被配置为提供所述模拟焊接接头的可视化，其中所述便携式外壳被配置为被打开以提供对所述焊接训练装置、所述工作表面和所述内部显示器的访问；
在所述模拟焊接接头上的所述虚拟焊接过程被配置为当所述工作表面联接到所述便携式外壳且所述便携式外壳打开时在所述工作表面上被执行；
感测装置，所述感测装置被配置为经由处理电路来检测所述焊接训练装置的位置或取向信息；并且
所述便携式外壳的所述主体包括内部空间，并且所述便携式外壳的所述主体被配置为在所述虚拟焊接过程期间支撑所述工作表面，其中所述焊接训练装置、所述工作表面、所述感测装置或所述处理电路中的至少一个可拆卸地设置在所述内部空间内，并且其中所述便携式外壳被配置为由所述焊接训练系统的操作者运输。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述便携式外壳在功能上是自包含的，并且所述便携式外壳被配置为独立于外部计算系统、外部显示器、外部电源或其组合而操作。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述接口包括无线虚拟视觉装置、无线虚拟手套、无线虚拟音频特征或其组合。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述无线虚拟视觉装置是由所述焊接训练系统的操作者佩戴的虚拟头戴件，并且其中所述无线虚拟视觉装置被配置为在虚拟焊接环境中向所述操作者提供所述模拟焊接接头的可视化。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述无线虚拟视觉装置包括虚拟护目镜、虚拟眼镜、虚拟头盔或其组合。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述焊接训练装置包括虚拟焊炬，所述虚拟焊炬被配置为模拟实际焊接操作中的焊炬的焊接功能。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述虚拟焊炬配置有无线功能。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述虚拟焊炬配置有有线功能。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括可操作地联接到所述便携式外壳的外部显示器，其中所述外部显示器被配置为提供所述模拟焊接接头的可视化。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述内部空间内的电源，其中所述电源是可充电电池、一次性电池或其组合。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述内部空间内的电源，其中所述电源是电池组。
12.根据权利要求1所述的系统，还包括在所述内部空间内的电源，其中所述电源是可更换电池。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的系统，其中所述电源被配置为向所述焊接训练装置、所述感测装置、所述处理电路、所述接口或其组合中的至少一个供电。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述工作表面是被构造为焊接表面的平坦表面。
15.一种焊接训练系统，包括：
焊接训练装置，所述焊接训练装置被配置为经由接口在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程，其中所述模拟焊接接头在工作表面上被模拟；
便携式外壳，所述便携式外壳包括主体和盖；
内部显示器，所述内部显示器被附接至所述盖并且被配置为提供所述模拟焊接接头的可视化，其中所述便携式外壳被配置为被打开以提供对所述焊接训练装置、所述工作表面和所述内部显示器的访问；
所述工作表面包括试样块附件，并且所述模拟焊接接头上的所述虚拟焊接过程被配置为当所述工作表面联接到所述便携式外壳且所述便携式外壳打开时在所述工作表面上被执行；
一个或多个试样块，所述一个或多个试样块被配置成在所述虚拟焊接过程期间可操作地联接到设置在所述便携式外壳内的所述工作表面上的所述试样块附件；
感测装置，所述感测装置被配置成经由处理电路基于所述一个或多个试样块来检测所述焊接训练装置的位置或取向信息；并且
所述便携式外壳的所述主体包括内部空间，并且所述便携式外壳的所述主体被配置为在所述虚拟焊接过程期间支撑所述工作表面，其中所述焊接训练装置、所述工作表面、所述感测装置或所述处理电路中的至少一个可拆卸地设置在所述内部空间内，并且其中所述便携式外壳被配置为由所述焊接训练系统的操作者运输。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述便携式外壳在功能上是自包含的，并且所述便携式外壳被配置为独立于外部计算系统、外部显示器、外部电源或其组合而操作。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述焊接训练装置包括虚拟焊炬，所述虚拟焊炬被配置为模拟实际焊接操作中的焊炬的焊接功能，其中所述虚拟焊炬被配置用于与所述处理电路有线地或无线地通信。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述位置或取向信息作为传感器反馈被提供给所述接口，并且其中所述接口利用所述位置或取向信息来生成虚拟现实模拟焊接环境。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述位置或取向信息被用于确定所述虚拟焊接过程的一个或多个操作参数。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个操作参数包括工作角、行进角、导电嘴与工件的距离、所述焊接训练装置的行进速度、所述焊接训练装置与所述模拟焊接接头的接近度、模拟焊接电压、模拟焊接电流、所述焊接训练装置的取向、所述焊接训练装置的位置或其组合。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述处理电路被配置为至少部分地基于所述一个或多个操作参数来计算焊接得分。
22.根据权利要求15所述的系统，其中所述便携式外壳包括经由第二铰链联接的盖和主体，其中所述第二铰链被配置为相对于所述主体将所述盖定位在打开位置或闭合位置，并且当所述盖相对于所述主体处于所述打开位置且所述工作表面经由第一铰链水平地定位在所述便携式外壳内时，所述工作表面形成内部盖。
23.一种焊接训练方法，包括：
在便携式外壳内操作焊接训练系统，其中所述便携式外壳被配置为由所述焊接训练系统的操作者运输，并且其中操作所述焊接训练系统包括：
经由焊接训练装置在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程，其中所述焊接接头经由接口在工作表面上被模拟，所述工作表面设置在所述便携式外壳内，且所述工作表面经由第一铰链可拆卸地联接至所述便携式外壳，所述第一铰链被配置为将所述工作表面竖直地或者水平地定位在所述便携式外壳内；
经由感测装置接收所述焊接训练装置的位置或取向信息；以及
基于所接收的所述焊接训练装置的位置或取向信息，经由处理电路确定所述焊接训练装置的更新的位置或取向信息，其中所述更新的位置或取向信息被用于确定所述虚拟焊接过程的一个或多个当前操作参数，并且其中所述焊接训练装置、所述工作表面、所述感测装置或所述处理电路中的至少一个可拆卸地设置在所述焊接训练系统的所述便携式外壳的内部空间内。
24.根据权利要求23所述的方法，包括独立于外部计算系统、外部显示器、外部电源或其组合来在所述便携式外壳内操作所述焊接训练系统，从而所述便携式外壳在功能上是自包含的。
25.根据权利要求23所述的方法，包括在内部显示器上显示所述更新的位置或取向信息或所述虚拟焊接过程的所述一个或多个当前操作参数，并且其中所述内部显示器设置在所述便携式外壳的所述内部空间内。
26.根据权利要求23所述的方法，包括经由所述接口可视化所述焊接训练装置、所述模拟焊接接头、所述工作表面、所述虚拟焊接过程或其组合中的至少一个。
27.一种焊接训练系统，包括：
焊接训练装置，所述焊接训练装置被配置为经由接口在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程，其中所述模拟焊接接头在工作表面上被模拟；
所述工作表面被配置为经由第一铰链联接到便携式外壳，所述第一铰链被配置为将所述工作表面竖直地或水平地定位在所述便携式外壳内，其中所述模拟焊接接头上的所述虚拟焊接过程被配置为当所述工作表面联接到所述便携式外壳时在所述工作表面上被执行；
感测装置，所述感测装置被配置成经由处理电路来检测所述焊接训练装置的位置或取向信息；并且
所述便携式外壳包括内部空间，其中所述焊接训练装置、所述工作表面、所述感测装置或所述处理电路中的至少一个可拆卸地设置在所述内部空间内，并且其中所述便携式外壳被配置为由所述焊接训练系统的操作者运输。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述便携式外壳包括经由第二铰链联接的盖和主体，其中所述第二铰链被配置为相对于所述主体将所述盖定位在打开位置或闭合位置，并且当所述盖相对于所述主体处于所述打开位置且所述工作表面经由所述第一铰链水平地定位在所述便携式外壳内时，所述工作表面形成内部盖。
29.一种焊接训练系统，包括：
焊接训练装置，所述焊接训练装置被配置为经由虚拟现实接口在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程，其中所述模拟焊接接头在工作表面上被模拟；
感测装置，所述感测装置被配置为经由处理电路检测所述焊接训练装置的位置或取向信息；以及
包括内部空间的便携式外壳，其中所述焊接训练装置、所述工作表面、所述感测装置或所述处理电路中的至少一个可拆卸地设置在所述内部空间内，并且其中，所述便携式外壳包括主体和盖，并且所述便携式外壳被配置为由所述焊接训练系统的操作者运输，
其中，内部显示器附接至所述盖且被配置为提供所述模拟焊接接头的可视化，以及
所述工作表面在所述虚拟焊接过程期间竖直地或水平地联接在所述便携式外壳内。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述便携式外壳在功能上是自包含的，并且所述便携式外壳被配置为独立于外部计算系统、外部显示器、外部电源或其组合而操作。
31.根据权利要求29所述的系统，其中所述虚拟现实接口包括无线虚拟现实视觉装置、无线虚拟现实手套、无线虚拟现实音频特征或其组合。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述无线虚拟现实视觉装置是由操作者佩戴的虚拟现实头戴件，并且其中所述无线虚拟现实视觉装置被配置为在虚拟现实焊接环境中向所述操作者提供所述模拟焊接接头的可视化。
33.根据权利要求31所述的系统，其中所述虚拟现实视觉装置包括虚拟现实护目镜、虚拟现实眼镜、虚拟现实头盔或其组合。
34.根据权利要求29所述的系统，其中所述焊接训练装置包括虚拟现实焊炬，所述虚拟现实焊炬被配置为模拟实际焊接操作中的焊炬的焊接功能。
35.根据权利要求34所述的系统，其中所述虚拟现实焊炬配置有无线功能。
36.根据权利要求34所述的系统，其中所述虚拟现实焊炬配置有有线功能。
37.根据权利要求29所述的系统，包括可拆卸地设置在所述内部空间内的内部显示器，其中所述内部显示器被配置为在虚拟现实焊接环境内提供所述模拟焊接接头的可视化。
38.根据权利要求29所述的系统，包括可操作地联接到所述便携式外壳的外部显示器，其中所述外部显示器被配置为在虚拟现实焊接环境内提供所述模拟焊接接头的可视化。
39.根据权利要求29所述的系统，包括在所述内部空间内的电源，其中所述电源是可充电电池、一次性电池或其组合。
40.根据权利要求29所述的系统，包括在所述内部空间内的电源，其中所述电源是电池组。
41.根据权利要求29所述的系统，包括在所述内部空间内的电源，其中所述电源是可更换电池。
42.根据权利要求39-41中的任一项所述的系统，其中所述电源被配置为向所述焊接训练装置、所述感测装置、所述处理电路、所述虚拟现实接口或其组合中的至少一个供电。
43.根据权利要求29所述的系统，进一步包括一个或多个试样块，所述一个或多个试样块被配置成可操作地联接到设置在所述工作表面上的试样块附件。
44.根据权利要求43所述的系统，其中所述焊接训练装置包括虚拟现实焊炬无线控制器，所述虚拟现实焊炬无线控制器被配置为模拟实际焊接操作中的焊炬的焊接功能。
45.根据权利要求43所述的系统，其中所述位置或取向信息作为传感器反馈被提供给所述虚拟现实接口，并且其中所述虚拟现实接口利用所述位置或取向信息来生成虚拟现实焊接环境。
46.根据权利要求43所述的系统，其中所述位置或取向信息被用于确定所述虚拟焊接过程的一个或多个操作参数，其中所述一个或多个操作参数包括工作角、行进角、导电嘴与工件的距离、所述焊接训练装置的行进速度、所述焊接训练装置与所述模拟焊接接头的接近度、模拟焊接电压、模拟焊接电流、所述焊接训练装置的取向、所述焊接训练装置的位置或其组合。
47.根据权利要求46所述的系统，其中所述处理电路被配置为至少部分地基于所述一个或多个操作参数来计算焊接得分。
48.一种焊接训练系统，包括：
焊接训练装置，所述焊接训练装置被配置为经由虚拟现实接口在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程，其中所述模拟焊接接头在工作表面上被模拟；
一个或多个试样块，所述一个或多个试样块被配置成可操作地联接到设置在所述工作表面上的试样块附件；
感测装置，所述感测装置被配置成经由处理电路基于所述一个或多个试样块来检测所述焊接训练装置的位置或取向信息；以及
包括内部空间的便携式外壳，其中所述焊接训练装置、所述工作表面、所述感测装置或所述处理电路中的至少一个可拆卸地设置在所述内部空间内，并且其中，所述便携式外壳包括主体和盖，并且所述便携式外壳被配置为由所述焊接训练系统的操作者运输，
其中，内部显示器附接至所述盖且被配置为提供所述模拟焊接接头的可视化，以及
所述工作表面在所述虚拟焊接过程期间竖直地或水平地联接在所述便携式外壳内。
49.根据权利要求48所述的系统，其中所述便携式外壳在功能上是自包含的，并且所述便携式外壳被配置为独立于外部计算系统、外部显示器、外部电源或其组合而操作。
50.根据权利要求48所述的系统，其中所述焊接训练装置包括虚拟现实焊炬的无线控制器，所述虚拟现实焊炬的无线控制器被配置为模拟实际焊接操作中的焊炬的焊接功能。
51.根据权利要求50所述的系统，其中所述虚拟现实焊炬配置有无线功能。
52.根据权利要求50所述的系统，其中所述虚拟现实焊炬配置有有线功能。
53.根据权利要求48所述的系统，其中所述位置或取向信息作为传感器反馈提供给所述虚拟现实接口，并且其中所述虚拟现实接口利用所述位置或取向信息来生成虚拟现实焊接环境。
54.根据权利要求48所述的系统，其中所述位置或取向信息用于确定所述虚拟焊接过程的一个或多个操作参数。
55.根据权利要求54所述的系统，其中所述一个或多个操作参数包括工作角、行进角、导电嘴与工件的距离、所述焊接训练装置的行进速度、所述焊接训练装置与所述模拟焊接接头的接近度、模拟焊接电压、模拟焊接电流、所述焊接训练装置的取向、所述焊接训练装置的位置或其组合。
56.根据权利要求54所述的系统，其中所述处理电路被配置为至少部分地基于所述一个或多个操作参数来计算焊接得分。
57.一种焊接训练方法，包括：
在便携式外壳内操作焊接训练系统，其中所述便携式外壳被配置为由所述焊接训练系统的操作者运输，并且其中操作所述焊接训练系统包括：
经由焊接训练装置在模拟焊接接头上执行虚拟焊接过程，其中所述焊接接头经由虚拟现实接口在工作表面上被模拟；
经由感测装置接收所述焊接训练装置的位置或取向信息；并且
基于所接收的所述焊接训练装置的位置或取向信息，经由处理电路确定所述焊接训练装置的更新的位置或取向信息，其中所述更新的位置或取向信息用于确定所述虚拟焊接过程的一个或多个当前操作参数，并且其中所述焊接训练装置、所述工作表面、所述感测装置或所述处理电路中的至少一个可拆卸地设置在所述焊接训练系统的所述便携式外壳的内部空间内，
其中，内部显示器附接至所述便携式外壳的盖且被配置为提供所述模拟焊接接头的可视化，以及
所述工作表面在所述虚拟焊接过程期间竖直地或水平地联接在所述便携式外壳内。
58.根据权利要求57所述的方法，包括独立于外部计算系统、外部显示器、外部电源或其组合在所述便携式外壳内操作所述焊接训练系统，使得所述便携式外壳在功能上是自包含的。
59.根据权利要求57所述的方法，包括在所述内部显示器上显示所述更新的位置或取向信息或所述虚拟焊接过程的所述一个或多个当前操作参数，并且其中所述内部显示器设置在所述便携式外壳的所述内部空间内。
60.根据权利要求57所述的方法，包括经由所述虚拟现实接口可视化所述焊接训练装置、所述模拟焊接接头、所述工作表面、所述虚拟焊接过程或其组合中的至少一个。
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