JP7722646B2 - Welding training system, welding training method, and program - Google Patents
Welding training system, welding training method, and programInfo
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Description
本発明は、溶接作業の訓練を支援する溶接訓練システム、溶接訓練方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a welding training system, welding training method, and program that support training in welding work.
バーチャルリアリティ技術の進展に伴って、当該技術を用いて溶接作業の訓練を支援するシステムが種々提案されている。例えば、特許文献1には、実世界溶接を実行するための溶接ツールと、顔面装着ディスプレイを含む溶接ヘルメットと、これらの溶接ツール及び溶接ヘルメットを3D空間中で加工対象物体に関して追跡する空間トラッカとを備え、空間トラッカからの情報に基づいて仮想オブジェクトを生成し、その仮想オブジェクトを顔面装着ディスプレイ上の所定の位置に送るように構成された溶接システムが開示されている。この溶接システムの場合、顔面装着ディスプレイ上で画像を確認しながら溶接作業の訓練を行うことができる。 With advances in virtual reality technology, various systems have been proposed that use this technology to assist in welding training. For example, Patent Document 1 discloses a welding system that includes a welding tool for performing real-world welding, a welding helmet including a face-mounted display, and a spatial tracker that tracks the welding tool and welding helmet in 3D space relative to the object to be processed. The system generates a virtual object based on information from the spatial tracker and sends the virtual object to a predetermined position on the face-mounted display. With this welding system, welding training can be performed while viewing images on the face-mounted display.
上記の従来の溶接システムの場合、実世界溶接を実行するための溶接ツール(トーチ、溶接ガンなど)を操作することになるため、装置構成が大掛かりになるなどの不都合が生じる。このような特別なツールではなく、既存のVRコントローラなどを用いることができると便宜であるが、その場合、溶接処理中に溶接棒が短くなる現象を仮想空間内において模倣することが困難になる。 In the case of the conventional welding systems described above, the welding tools (torch, welding gun, etc.) used to perform real-world welding must be operated, which creates inconveniences such as a complex device configuration. It would be convenient to use an existing VR controller instead of such special tools, but in this case, it becomes difficult to simulate in virtual space the phenomenon of the welding rod shortening during the welding process.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、簡易な構成で溶接作業の訓練を支援することが可能な溶接訓練システム、溶接訓練方法、及びプログラムを提供することにある。 The present invention was made in light of these circumstances, and its primary purpose is to provide a welding training system, welding training method, and program that can support welding work training with a simple configuration.
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の溶接訓練システムは、仮想空間内での溶接作業の状況を被訓練者に提示することにより溶接作業の訓練を支援する溶接訓練システムにおいて、前記溶接作業に用いられる溶接棒オブジェクトの先端部と母材オブジェクトとの間の距離を、当該先端部に配置される距離判定用の点オブジェクトと当該母材オブジェクトとの間の距離に基づいて判定する判定部と、判定した距離が所定の閾値以下である場合、前記仮想空間内における溶接処理を実行する溶接処理部と、前記溶接処理が実行される場合、前記溶接棒オブジェクトの軸方向の長さを小さくする補正部と、補正後の前記溶接棒オブジェクトの先端部に、前記点オブジェクトを移動させる移動部と、補正後の前記溶接棒オブジェクト及び移動後の前記点オブジェクトを含む画像を表示部に表示させる表示制御部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, one aspect of the present invention provides a welding training system that supports training in welding work by presenting the status of welding work to a trainee in a virtual space, and is characterized by comprising: a determination unit that determines the distance between the tip of a welding rod object used in the welding work and a base material object based on the distance between the base material object and a point object for distance determination placed at the tip; a welding processing unit that performs welding processing in the virtual space if the determined distance is equal to or less than a predetermined threshold; a correction unit that reduces the axial length of the welding rod object when the welding processing is performed; a movement unit that moves the point object to the tip of the welding rod object after the correction; and a display control unit that displays an image including the corrected welding rod object and the moved point object on a display unit.
前記態様において、前記表示制御部は、前記点オブジェクトを前記表示部に透明で表示させてもよい。 In the above aspect, the display control unit may cause the point object to be displayed transparently on the display unit.
また、前記態様において、前記溶接棒オブジェクトの軸方向の長さを変化させる値を設定する設定部をさらに備え、前記補正部は、前記設定部により設定された値に基づいて、前記溶接棒オブジェクトの軸方向の長さを小さくしてもよい。 In addition, in the above aspect, the device may further include a setting unit that sets a value for changing the axial length of the welding rod object, and the correction unit may reduce the axial length of the welding rod object based on the value set by the setting unit.
また、前記態様において、判定した距離が所定の閾値以上である場合、前記溶接処理部は、前記溶接処理を停止してもよい。 In the above aspect, if the determined distance is equal to or greater than a predetermined threshold, the welding processing unit may stop the welding process.
また、前記態様において、前記溶接棒オブジェクトの軸方向の長さが所定の閾値以下となった場合、前記溶接処理部は、前記溶接処理を停止してもよい。 In the above aspect, the welding processing unit may also stop the welding process when the axial length of the welding rod object becomes equal to or less than a predetermined threshold.
本発明の一の態様の溶接訓練方法は、仮想空間内での溶接作業の状況を被訓練者に提示することにより溶接作業の訓練を支援する溶接訓練方法において、前記溶接作業に用いられる溶接棒オブジェクトの先端部と母材オブジェクトとの間の距離を、当該先端部に配置される距離判定用の点オブジェクトと当該母材オブジェクトとの間の距離に基づいて判定し、判定した距離が所定の閾値以下である場合、前記仮想空間内における溶接処理を実行し、前記溶接処理が実行される場合、前記溶接棒オブジェクトの軸方向の長さを小さくする補正を行い、補正後の前記溶接棒オブジェクトの先端部の位置に、前記点オブジェクトを移動させ、補正後の前記溶接棒オブジェクト及び移動後の前記点オブジェクトを含む画像を表示部に表示させることを特徴とする。 One aspect of the welding training method of the present invention is a welding training method that supports training in welding work by presenting the status of welding work to a trainee in a virtual space, and is characterized in that the distance between the tip of a welding rod object used in the welding work and a base material object is determined based on the distance between the base material object and a point object for distance determination placed at the tip, and if the determined distance is equal to or less than a predetermined threshold, the welding process is performed in the virtual space, and when the welding process is performed, a correction is made to reduce the axial length of the welding rod object, the point object is moved to the position of the corrected tip of the welding rod object, and an image including the corrected welding rod object and the moved point object is displayed on a display unit.
本発明の一の態様のプログラムは、コンピュータを、仮想空間内での溶接作業の状況を被訓練者に提示することにより溶接作業の訓練を支援する溶接訓練装置として機能させるためのプログラムにおいて、前記コンピュータを、前記溶接作業に用いられる溶接棒オブジェクトの先端部と母材オブジェクトとの間の距離を、当該先端部に配置される距離判定用の点オブジェクトと当該母材オブジェクトとの間の距離に基づいて判定する判定部、判定した距離が所定の閾値以下である場合、前記仮想空間内における溶接処理を実行する溶接処理部、前記溶接処理が実行される場合、前記溶接棒オブジェクトの軸方向の長さを小さくする補正部、補正後の前記溶接棒オブジェクトの先端部の位置に、前記点オブジェクトを移動させる移動部、及び、補正後の前記溶接棒オブジェクト及び移動後の前記点オブジェクトを含む画像を表示部に表示させる表示制御部として機能させるためのものである。 One aspect of the present invention provides a program for causing a computer to function as a welding training device that supports training in welding work by presenting the status of welding work to a trainee in a virtual space. The program causes the computer to function as: a determination unit that determines the distance between the tip of a welding rod object used in the welding work and a base material object based on the distance between the base material object and a distance determination point object placed at the tip; a welding processing unit that performs welding processing in the virtual space if the determined distance is equal to or less than a predetermined threshold; a correction unit that reduces the axial length of the welding rod object when the welding processing is performed; a movement unit that moves the point object to the position of the corrected tip of the welding rod object; and a display control unit that displays an image including the corrected welding rod object and the moved point object on a display unit.
本発明によれば、溶接処理中に溶接棒が短くなる現象を仮想空間内において適切に模倣することが可能になる。 This invention makes it possible to accurately simulate in virtual space the phenomenon of a welding rod shortening during a welding process.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す各実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための方法及び装置を例示するものであって、本発明の技術的思想は下記のものに限定されるわけではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において種々の変更を加えることができる。 Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. Note that the following embodiments are merely examples of methods and devices that embody the technical concepts of the present invention, and the technical concepts of the present invention are not limited to those described below. Various modifications can be made to the technical concepts of the present invention within the technical scope set forth in the claims.
(実施の形態1)
[システムの構成]
図1は、実施の形態1の溶接訓練システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態の溶接訓練システム100は、情報処理装置1によって構成される。
(Embodiment 1)
[System configuration]
1 is a block diagram showing the configuration of a welding training system according to embodiment 1. The welding training system 100 according to this embodiment is configured by an information processing device 1.
情報処理装置1は、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)2と通信可能に接続されており、情報処理装置1からの表示制御にしたがって、HMD2が備える表示部21に画像が表示される。また、情報処理装置1は、被訓練者が操作する入力装置3と通信可能に接続されており、入力装置3から入力される情報を用いて各種の処理を実行する。 The information processing device 1 is communicatively connected to a head-mounted display (HMD) 2, and images are displayed on a display unit 21 provided in the HMD 2 according to display control from the information processing device 1. The information processing device 1 is also communicatively connected to an input device 3 operated by the trainee, and performs various processes using information input from the input device 3.
本実施の形態において、被訓練者は、HMD2の表示部21に表示されている画像を観察しながら、入力装置3を溶接トーチなどの溶接機器に見立てて操作する。入力装置3は、被訓練者が手で操作可能なハンドコントローラ(VRコントローラ)で構成されている。このハンドコントローラは、位置センサを有しており、その位置センサによる検出結果が入力装置3から情報処理装置1に対して出力される。また、HMD2も同様に位置センサを有しており、その位置センサによる検出結果がHMD2から情報処理装置1に対して出力される。 In this embodiment, the trainee operates the input device 3 as if it were a welding device such as a welding torch while observing the image displayed on the display unit 21 of the HMD 2. The input device 3 is composed of a hand controller (VR controller) that the trainee can operate with his or her hand. This hand controller has a position sensor, and the detection results of this position sensor are output from the input device 3 to the information processing device 1. The HMD 2 also has a position sensor, and the detection results of this position sensor are output from the HMD 2 to the information processing device 1.
次に、情報処理装置1の詳細な構成について説明する。情報処理装置1は、CPU、RAM、ROM、不揮発性メモリ、入出力インタフェース、及び通信インタフェース等を含むコンピュータである。情報処理装置1のCPUは、ROM又は不揮発性メモリからRAMにロードされたプログラムにしたがって情報処理を実行する。 Next, the detailed configuration of the information processing device 1 will be described. The information processing device 1 is a computer that includes a CPU, RAM, ROM, non-volatile memory, an input/output interface, and a communication interface. The CPU of the information processing device 1 executes information processing in accordance with a program loaded from the ROM or non-volatile memory to the RAM.
上記のプログラムは、例えば光ディスク又はメモリカード等の情報記憶媒体を介して情報処理装置1に供給されてもよいし、インターネット又はLAN等の通信ネットワークを介して供給されてもよい。 The above program may be supplied to the information processing device 1 via an information storage medium such as an optical disc or memory card, or via a communications network such as the Internet or a LAN.
図2は、情報処理装置1の構成を示す機能ブロック図である。情報処理装置1は、入力情報取得部11、位置算出部12、距離判定部13、溶接処理実行部14、溶接棒長さ補正部15、補正値データベース(DB)16、距離判定オブジェクト移動部17、画像生成部18、及び表示制御部19を備えている。これらの機能部は、情報処理装置1のCPUがプログラムにしたがって情報処理を実行することによって実現される。 Figure 2 is a functional block diagram showing the configuration of the information processing device 1. The information processing device 1 includes an input information acquisition unit 11, a position calculation unit 12, a distance determination unit 13, a welding process execution unit 14, a welding rod length correction unit 15, a correction value database (DB) 16, a distance determination object movement unit 17, an image generation unit 18, and a display control unit 19. These functional units are realized by the CPU of the information processing device 1 executing information processing in accordance with a program.
入力情報取得部11は、入力装置3及びHMD2から入力される各種の情報を取得する。入力装置3から入力される情報には、被訓練者によって操作される入力装置3の位置を示す位置情報、及び被訓練者が入力装置3を用いて選択した内容を示す選択情報などが含まれる。また、HMD2から入力される情報には、HMD2の位置を示す位置情報などが含まれる。 The input information acquisition unit 11 acquires various pieces of information input from the input device 3 and the HMD 2. Information input from the input device 3 includes position information indicating the position of the input device 3 operated by the trainee, and selection information indicating the content selected by the trainee using the input device 3. Information input from the HMD 2 also includes position information indicating the position of the HMD 2.
位置算出部12は、入力装置3及びHMD2から入力された位置情報に基づいて、仮想空間内において表示される各オブジェクトの位置を算出する。 The position calculation unit 12 calculates the position of each object displayed in the virtual space based on the position information input from the input device 3 and the HMD 2.
距離判定部13は、後述する溶接棒オブジェクトの先端部と母材オブジェクトとの距離を判定する。この距離は、溶接棒オブジェクトの先端部に配置される距離判定用の点オブジェクト(以下「距離判定オブジェクト」という)と母材オブジェクトとの距離に基づいて判定される。 The distance determination unit 13 determines the distance between the tip of the welding rod object (described below) and the base material object. This distance is determined based on the distance between the base material object and a point object (hereinafter referred to as the "distance determination object") used for distance determination that is placed at the tip of the welding rod object.
溶接処理実行部14は、距離判定部13により判定された溶接棒オブジェクトの先端部と母材オブジェクトとの間の距離に基づいて、溶接処理を実行する。これにより、例えばアーク溶接の場合であれば火花が飛び散る現象などが模倣される。 The welding process execution unit 14 executes the welding process based on the distance between the tip of the welding rod object and the base material object determined by the distance determination unit 13. This simulates the phenomenon of flying sparks in the case of arc welding, for example.
溶接棒長さ補正部15は、溶接処理に伴って溶接棒の軸方向の長さが小さくなる現象を仮想空間内で模倣するために、溶接棒オブジェクトの長さを補正する。どの程度小さくするのかは、補正値DB16に格納されている設定値によって規定される。 The welding rod length correction unit 15 corrects the length of the welding rod object to simulate in virtual space the phenomenon in which the axial length of the welding rod decreases as the welding process progresses. The extent to which the length is reduced is determined by a setting value stored in the correction value DB 16.
補正値DB16は、上記のとおり溶接棒オブジェクトの長さを補正する場合の設定値(補正値)を格納するデータベースである。この補正値DB16では、溶接の種類毎に補正値が規定されている。例えば、溶接の種類として、アーク溶接、半自動溶接、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接の3つが定められており、それぞれに対して異なる補正値(毎秒3.5mm,4.5mmなど)が規定されている。なお、補正値DB16は、情報処理装置1がアクセス可能であれば、情報処理装置1の外部に設けられていてもよい。 The correction value DB16 is a database that stores the setting values (correction values) for correcting the length of welding rod objects as described above. This correction value DB16 defines correction values for each type of welding. For example, there are three defined types of welding: arc welding, semi-automatic welding, and TIG (Tungsten Inert Gas) welding, and different correction values (3.5 mm per second, 4.5 mm per second, etc.) are defined for each. Note that the correction value DB16 may be provided external to the information processing device 1, as long as it is accessible by the information processing device 1.
距離判定オブジェクト移動部17は、溶接棒オブジェクトの短縮化に伴い、距離判定オブジェクトを仮想空間内で移動させる。後述するように、距離判定オブジェクトは、短くなった溶接棒オブジェクトの先端部を追従して移動する。 The distance judgment object moving unit 17 moves the distance judgment object in virtual space as the welding rod object shortens. As described below, the distance judgment object moves, following the tip of the shortened welding rod object.
画像生成部18は、位置算出部12により検出された各オブジェクトの位置、溶接処理実行部14による溶接処理の実行の有無、溶接棒長さ補正部15による補正処理、及び距離判定オブジェクト移動部17による移動処理に基づいて、仮想空間内に表示される画像を生成する。 The image generation unit 18 generates an image to be displayed in the virtual space based on the position of each object detected by the position calculation unit 12, whether or not the welding process is being performed by the welding process execution unit 14, the correction process by the welding rod length correction unit 15, and the movement process by the distance determination object movement unit 17.
表示制御部19は、画像生成部18により生成された画像の表示を、HMD2に対して指示する。その結果、画像生成部18により生成された画像が、HMD2の表示部21に表示される。 The display control unit 19 instructs the HMD 2 to display the image generated by the image generation unit 18. As a result, the image generated by the image generation unit 18 is displayed on the display unit 21 of the HMD 2.
図3は、HMD2の表示部21に表示される画面の一例を示す図である。図3に示す例では、溶接機器であるトーチに対応するトーチオブジェクト41、そのトーチに取り付けられた溶接棒に対応する溶接棒オブジェクト42、被溶接材(母材)に対応する母材オブジェクト43が、画面40に含まれている。さらに、画面40には、溶接棒オブジェクト42の先端部に配置される点オブジェクトである距離判定オブジェクト44、及び同じく基端部に配置される点オブジェクトである基端部オブジェクト45が含まれている。 Figure 3 is a diagram showing an example of a screen displayed on the display unit 21 of the HMD 2. In the example shown in Figure 3, the screen 40 includes a torch object 41 corresponding to a torch, which is welding equipment, a welding rod object 42 corresponding to the welding rod attached to the torch, and a base metal object 43 corresponding to the material to be welded (base metal). In addition, the screen 40 includes a distance determination object 44, which is a point object located at the tip of the welding rod object 42, and a base end object 45, which is also a point object located at the base end.
本実施の形態において、距離判定オブジェクト44及び基端部オブジェクト45は透明で表示される。そのため、被訓練者が距離判定オブジェクト44及び基端部オブジェクト45を画面40上で視覚的に確認することはない。なお、距離判定オブジェクト44及び基端部オブジェクト45が透明以外の色で表示されてもよいが、現実空間ではこれらに対応するものは存在しないため、透明で表示されることが好ましい。但し、後述するとおり、距離判定オブジェクト44及び基端部オブジェクト45はそれぞれ溶接棒オブジェクト42の先端部及び基端部に追従して移動するため、目立たない色(例えば、溶接棒オブジェクト42と同色)で表示されるのであれば特段問題が生じることはない。 In this embodiment, the distance judgment object 44 and the base end object 45 are displayed transparently. Therefore, the trainee cannot visually confirm the distance judgment object 44 and the base end object 45 on the screen 40. Note that the distance judgment object 44 and the base end object 45 may be displayed in a color other than transparent, but since there are no corresponding objects in real space, it is preferable to display them transparently. However, as will be described later, the distance judgment object 44 and the base end object 45 move in accordance with the tip and base end of the welding rod object 42, respectively, and therefore no particular problems arise if they are displayed in an inconspicuous color (for example, the same color as the welding rod object 42).
トーチオブジェクト41及び溶接棒オブジェクト42は、被訓練者による入力装置3の操作に応じて仮想空間内で移動する。そして、溶接棒オブジェクト42の先端部と母材オブジェクト43との間の距離に応じて溶接処理が実行される。このような仮想空間での溶接作業の状況が、HMD2の表示部21に表示されることになる。 The torch object 41 and welding rod object 42 move within the virtual space in response to the trainee's operation of the input device 3. The welding process is then performed according to the distance between the tip of the welding rod object 42 and the base material object 43. The status of this welding work in the virtual space is displayed on the display unit 21 of the HMD 2.
[システムの動作]
次に、上記のように構成された溶接訓練システム100の動作について、図4及び図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。
被訓練者は、HMD2を装着し、HMD2の表示部21に表示されている訓練の種類を確認する。この訓練の種類には、溶接の種類(アーク溶接・半自動溶接・TIG溶接)、母材の種類(すみ肉・V字開先)、及び母材の置き方(下向き・縦向き・横向き)が含まれる。被訓練者は、これらの溶接、母材、及び母材の置き方のそれぞれについて所望の種類を決定し、入力装置3を用いて選択する。
[System Operation]
Next, the operation of the welding training system 100 configured as described above will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
The trainee puts on the HMD 2 and checks the type of training displayed on the display unit 21 of the HMD 2. The types of training include the type of welding (arc welding, semi-automatic welding, TIG welding), the type of base material (fillet welding, V-groove), and the method of placing the base material (downward, vertical, horizontal). The trainee determines the desired type of welding, base material, and method of placing the base material, and selects it using the input device 3.
図4に示すように、情報処理装置1は、上記のようにして行われた入力装置3による選択を受け付けると(S101)、選択された種類の訓練を実施するための溶接作業訓練処理を実行する(S102)。この溶接作業訓練処理においては、被訓練者によって操作される入力装置3の位置を示す位置情報、及び被訓練者に装着されたHMD2の位置を示す位置情報が、情報処理装置1に対して継続して入力される。情報処理装置1は、それらの位置情報に基づいて、トーチオブジェクト41、溶接棒オブジェクト42、母材オブジェクト43、距離判定オブジェクト44、及び基端部オブジェクト45等の各オブジェクトの仮想空間内での位置を算出し、その算出結果にしたがって画像を生成する。このようにして生成された画像は、情報処理装置1からHMD2に対して送信され、HMD2の表示部21に表示される。 As shown in FIG. 4, when the information processing device 1 receives the selection made via the input device 3 as described above (S101), it executes a welding work training process to implement the selected type of training (S102). In this welding work training process, position information indicating the position of the input device 3 operated by the trainee and position information indicating the position of the HMD 2 worn by the trainee are continuously input to the information processing device 1. Based on this position information, the information processing device 1 calculates the positions of each object in virtual space, such as the torch object 41, welding rod object 42, base material object 43, distance judgment object 44, and base end object 45, and generates an image based on the calculation results. The image generated in this manner is transmitted from the information processing device 1 to the HMD 2 and displayed on the display unit 21 of the HMD 2.
なお、被訓練者の操作に伴って溶接棒オブジェクト42が仮想空間内で移動した場合、それに伴って溶接棒オブジェクト42の先端部及び基端部の位置が変化する。このとき、情報処理装置1は、溶接棒オブジェクト42の先端部及び基端部の位置の変化に合わせて距離判定オブジェクト44及び基端部オブジェクト45の位置もそれぞれ変化させる。このような処理が行われることにより、距離判定オブジェクト44及び基端部オブジェクト45が溶接棒オブジェクト42の先端部及び基端部にそれぞれ配置された状態を維持することができる。 When the welding rod object 42 moves in virtual space in response to the trainee's operation, the positions of the tip and base ends of the welding rod object 42 change accordingly. At this time, the information processing device 1 also changes the positions of the distance judgment object 44 and base end object 45 in accordance with the change in the positions of the tip and base end of the welding rod object 42. By performing this processing, the distance judgment object 44 and base end object 45 can be maintained in their positions at the tip and base end of the welding rod object 42, respectively.
上記の溶接作業訓練処理の中で、溶接処理に伴って溶接棒の軸方向の長さが小さくなる現象を仮想空間内で模倣するための溶接棒短縮化処理が実行される。この処理の詳細については後述する。 During the above welding work training process, a welding rod shortening process is executed to simulate in virtual space the phenomenon in which the axial length of the welding rod shortens as the welding process progresses. Details of this process will be described later.
ステップS102の溶接作業訓練処理によって一定の訓練が行われた後、情報処理装置1は、訓練を終了させるか否かを判定する(S103)。例えば、被訓練者が入力装置3を用いて訓練終了を指示した場合、または訓練の回数・時間が予め定められた回数・時間に達した場合などに、訓練終了と判定され(S103でYES)、処理が終了する。他方、訓練を終了させずに継続すると判定された場合(S103でNO)、情報処理装置1は、ステップS102に戻り、再度訓練が行われる。 After a certain amount of training has been conducted through the welding work training process in step S102, the information processing device 1 determines whether or not to end the training (S103). For example, if the trainee uses the input device 3 to instruct the end of training, or if the number of training sessions or the length of time have reached a predetermined number of sessions or time, it is determined that the training has ended (YES in S103) and the process ends. On the other hand, if it is determined that the training will continue rather than end (NO in S103), the information processing device 1 returns to step S102 and the training is conducted again.
次に、図5を参照しながら、溶接棒短縮化処理について詳述する。なお、この溶接棒短縮化処理は、上記の溶接作業訓練処理の中で繰り返し実行される。 Next, the welding rod shortening process will be described in detail with reference to Figure 5. Note that this welding rod shortening process is repeatedly performed during the welding work training process described above.
情報処理装置1は、溶接棒オブジェクト42の先端部に配置された距離判定オブジェクト44と、母材オブジェクト43との間の距離を算出し(S201)、その距離が予め設定されている閾値T1以下であるか否かを判定する(S202)。なお、閾値T1としては例えば0.1mmなどの値が設定される。 The information processing device 1 calculates the distance between the distance determination object 44 placed at the tip of the welding rod object 42 and the base material object 43 (S201), and determines whether the distance is equal to or less than a preset threshold value T1 (S202). The threshold value T1 is set to a value such as 0.1 mm, for example.
ステップS202において算出した距離が閾値T1以下であると判定した場合(S202でYES)、情報処理装置1は、溶接処理を実行する(S203)。このように、本実施の形態では、距離判定オブジェクト44と母材オブジェクト43との間の距離が一定値以下となった場合に溶接処理を実行する。これは、当該距離を、溶接棒オブジェクト42の先端部と母材オブジェクト43との間の距離とみなすことができるためである。このようにして溶接処理が実行された後、溶接処理に伴って必要となる溶接棒オブジェクト42の短縮化及び距離判定オブジェクト44の移動が行われる。 If it is determined in step S202 that the distance calculated is equal to or less than the threshold value T1 (YES in S202), the information processing device 1 executes the welding process (S203). In this manner, in this embodiment, the welding process is executed when the distance between the distance judgment object 44 and the base material object 43 is equal to or less than a certain value. This is because this distance can be considered to be the distance between the tip of the welding rod object 42 and the base material object 43. After the welding process is executed in this manner, the welding rod object 42 is shortened and the distance judgment object 44 is moved, as required for the welding process.
情報処理装置1はまず、溶接棒オブジェクト42の軸方向の長さを、補正値DB16で規定されている補正値にしたがって小さくする補正処理を実行する(S204)。例えば、今回の訓練においてアーク溶接が選択されている場合であって、補正値DB16においてアーク溶接に対して毎秒3.5mmの補正値が規定されているとき、情報処理装置1は、溶接棒オブジェクト42の先端部をその基端部に向かって軸方向に毎秒3.5mmで移動させることにより、溶接棒オブジェクト42の軸方向の長さを小さくする。 The information processing device 1 first executes a correction process to reduce the axial length of the welding rod object 42 in accordance with the correction value specified in the correction value DB 16 (S204). For example, if arc welding is selected for the current training and the correction value DB 16 specifies a correction value of 3.5 mm per second for arc welding, the information processing device 1 reduces the axial length of the welding rod object 42 by moving the tip end of the welding rod object 42 axially toward its base end at 3.5 mm per second.
次に、情報処理装置1は、上記のようにして短縮化された溶接棒オブジェクト42の先端部に距離判定オブジェクト44が追従するように、距離判定オブジェクト44を移動させる(S205)。より具体的に説明すると、情報処理装置1は、溶接棒の長さが補正された後の仮想空間内における距離判定オブジェクト44の3次元位置座標pos_e1_newを次の式1によって算出し、その算出された位置座標pos_e1_newに距離判定オブジェクト44を移動させる。
pos_e1_new = pos_e1 - shorten_distance×(pos_e1 - pos_e2)/edge_distance …式1
但し、pos_e1は距離判定オブジェクト44の現在の3次元位置座標(e1.x, e1.y, e1.z)であり、pos_e2は基端部オブジェクト45の現在の3次元位置座標(e2.x, e2.y, e2.z)である。また、shorten_distanceはステップS204の溶接棒オブジェクト42の長さ補正で用いられた補正値である。さらに、edge_distanceはpos_e1とpos_e2との間の距離であって、以下の式2により算出される。
pos_e1_new = pos_e1 - shorten_distance×(pos_e1 - pos_e2)/edge_distance...Formula 1
where pos_e1 is the current three-dimensional position coordinates (e1.x, e1.y, e1.z) of the distance determination object 44, and pos_e2 is the current three-dimensional position coordinates (e2.x, e2.y, e2.z) of the base end object 45. Also, shorten_distance is the correction value used in correcting the length of the welding rod object 42 in step S204. Furthermore, edge_distance is the distance between pos_e1 and pos_e2, and is calculated by the following equation 2.
上記のようにして溶接棒の長さ補正(S204)及び距離判定オブジェクト44の移動(S205)が実行された後、情報処理装置1はステップS201に戻り、それ以降の処理を繰り返す。 After correcting the length of the welding rod (S204) and moving the distance determination object 44 (S205) as described above, the information processing device 1 returns to step S201 and repeats the subsequent processes.
上記のステップS202において当該距離が閾値T1より大きいと判定した場合(S202でNO)、情報処理装置1は、その距離が予め設定されている閾値T2以下であるか否かを判定する(S206)。なお、閾値T2は閾値T1より大きく、例えば10.0mmなどの値が閾値T2として設定される。 If it is determined in step S202 above that the distance is greater than threshold T1 (NO in S202), the information processing device 1 determines whether the distance is equal to or less than a preset threshold T2 (S206). Note that threshold T2 is greater than threshold T1, and a value such as 10.0 mm is set as threshold T2.
ステップS206において当該距離が閾値T2以上であると判定した場合(S206でYES)、情報処理装置1は、実行済みの溶接処理を停止する(S207)。このように、本実施の形態では、距離判定オブジェクト44と母材オブジェクト43との間の距離が一定値以下となった場合に溶接処理を停止する。これは、当該距離を、溶接棒オブジェクト42の先端部と母材オブジェクト43との間の距離とみなすことができるためである。その後、情報処理装置1はステップS201に戻り、それ以降の処理を繰り返す。 If it is determined in step S206 that the distance is equal to or greater than threshold value T2 (YES in S206), the information processing device 1 stops the welding process that has already been performed (S207). In this manner, in this embodiment, the welding process is stopped when the distance between the distance determination object 44 and the base material object 43 becomes equal to or less than a certain value. This is because this distance can be considered to be the distance between the tip of the welding rod object 42 and the base material object 43. The information processing device 1 then returns to step S201 and repeats the subsequent processes.
また、ステップS206において当該距離が閾値T2より小さいと判定した場合(S206でNO)、情報処理装置1は、溶接棒オブジェクト42の長さを算出する(S208)。この長さは、pos_e1とpos_e2との間の距離、すなわちedge_distanceで得られる。 Furthermore, if it is determined in step S206 that the distance is smaller than threshold T2 (NO in S206), the information processing device 1 calculates the length of the welding rod object 42 (S208). This length is obtained as the distance between pos_e1 and pos_e2, i.e., edge_distance.
次に、情報処理装置1は、溶接棒オブジェクト42の長さが予め設定されている閾値T3以下であるか否かを判定する(S209)。なお、閾値T3としては、溶接処理を続行するのが適切ではない程度の溶接棒の長さを示す値(例えば20.0mmなど)が設定される。 Next, the information processing device 1 determines whether the length of the welding rod object 42 is equal to or less than a preset threshold T3 (S209). Note that the threshold T3 is set to a value (e.g., 20.0 mm) that indicates the length of the welding rod at which it is not appropriate to continue the welding process.
ステップS209において溶接棒オブジェクト42の長さが閾値T3以下であると判定した場合(S209でYES)、情報処理装置1は、実行済みの溶接処理を停止する(S207)。このように、本実施の形態では、溶接棒オブジェクト42の長さが溶接処理に適切ではない程度となった場合に溶接処理が停止される。その後、情報処理装置1はステップS201に戻り、それ以降の処理を繰り返す。 If it is determined in step S209 that the length of the welding rod object 42 is equal to or less than threshold value T3 (YES in S209), the information processing device 1 stops the welding process that has already been performed (S207). In this manner, in this embodiment, the welding process is stopped when the length of the welding rod object 42 becomes inappropriate for the welding process. Thereafter, the information processing device 1 returns to step S201 and repeats the subsequent processes.
他方、ステップS209において溶接棒オブジェクト42の長さが閾値T3より大きいと判定した場合(S209でNO)、情報処理装置1は、溶接処理を停止することなくステップS201に戻り、それ以降の処理を繰り返す。 On the other hand, if it is determined in step S209 that the length of the welding rod object 42 is greater than threshold T3 (NO in S209), the information processing device 1 returns to step S201 without stopping the welding process, and repeats the subsequent processes.
上記の溶接棒短縮化処理が繰り返し実行されることにより、距離判定オブジェクト44と母材オブジェクト43との間の距離に応じて溶接処理の実行/停止が行われ、また、溶接処理が実行された場合に溶接棒オブジェクト42が短く補正される。これにより、溶接処理中に溶接棒が短くなる現象を仮想空間内にて模倣することが可能になる。 By repeatedly executing the welding rod shortening process described above, the welding process is started or stopped depending on the distance between the distance determination object 44 and the base material object 43, and when the welding process is executed, the welding rod object 42 is corrected to be shorter. This makes it possible to simulate in virtual space the phenomenon of the welding rod shortening during the welding process.
なお、距離判定オブジェクト44ではなく、溶接棒オブジェクト42の先端部と母材オブジェクト43との間の距離を直接求める手法を採用した場合、当該先端部は複数の点で構成される領域であるため、当該先端部を構成する点のうちのどの点と母材オブジェクト43との間の距離を求めればよいか不明になるという問題が生じる。本実施の形態のように、母材オブジェクト43との距離を求めるための距離判定オブジェクト44を導入することにより、このような問題の発生を回避することができる。 If a method for directly determining the distance between the tip of the welding rod object 42 and the base material object 43 is adopted, rather than using the distance determination object 44, the tip is an area made up of multiple points, so there is a problem in that it is unclear which of the points making up the tip should be used to determine the distance between the base material object 43 and the base material object 43. By introducing a distance determination object 44 for determining the distance to the base material object 43, as in this embodiment, this problem can be avoided.
また、距離判定オブジェクト44は溶接棒オブジェクト42とは別のオブジェクトであるため、溶接処理の実行に伴って溶接棒オブジェクト42が短くなる場合、それに合わせて距離判定オブジェクト44を移動させなければ、溶接棒オブジェクト42の先端部と母材オブジェクト43との間の距離を適切に得ることはできない。そこで、本実施の形態では、距離判定オブジェクト44を、短縮化により基端部に向かって移動した溶接棒オブジェクト42の先端部を追従するように移動させる。これにより、短くなった溶接棒オブジェクト42の先端部に距離判定オブジェクト44を配置させることが可能になるため、距離判定オブジェクト44を用いて、溶接棒オブジェクト42の先端部と母材オブジェクト43との間の距離を適切に得ることができる。 Furthermore, because the distance judgment object 44 is a separate object from the welding rod object 42, if the welding rod object 42 becomes shorter as the welding process is performed, the distance between the tip of the welding rod object 42 and the base material object 43 cannot be appropriately determined unless the distance judgment object 44 is moved accordingly. Therefore, in this embodiment, the distance judgment object 44 is moved to follow the tip of the welding rod object 42 that has moved toward the base end due to the shortening. This makes it possible to position the distance judgment object 44 at the tip of the shortened welding rod object 42, and therefore the distance judgment object 44 can be used to appropriately determine the distance between the tip of the welding rod object 42 and the base material object 43.
(実施の形態2)
実施の形態2では、実施の形態1における情報処理装置及びHMDが一つの装置で構成される。図6は、実施の形態2の溶接訓練システムの構成を示すブロック図である。図6に示すように、本実施の形態の溶接訓練システム200は、HMDで構成されており、情報処理部201及び表示部202を備えている。この情報処理部201は、実施の形態1における情報処理装置1に相当し、表示部202は、同じく表示部21に相当する。また、溶接訓練システム200は、実施の形態1の場合と同様に入力装置3と通信可能に接続される。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the information processing device and HMD in the first embodiment are configured as a single device. Fig. 6 is a block diagram showing the configuration of a welding training system in the second embodiment. As shown in Fig. 6, welding training system 200 in this embodiment is configured as an HMD, and includes information processing unit 201 and display unit 202. Information processing unit 201 corresponds to information processing device 1 in the first embodiment, and display unit 202 corresponds to display unit 21. Furthermore, welding training system 200 is communicably connected to input device 3 in the same manner as in the first embodiment.
情報処理部201は、実施の形態1における情報処理装置1と同様の処理を実行し、仮想空間内における溶接作業の状況を表示部202に表示させる。これにより、本実施の形態において、実施の形態1と同様の作用効果が得られる。 The information processing unit 201 executes the same processing as the information processing device 1 in embodiment 1, and causes the display unit 202 to display the status of the welding work in the virtual space. As a result, the present embodiment achieves the same effects as embodiment 1.
(その他の実施の形態)
上記の各実施の形態では、ヘッドマウントディスプレイが用いられているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、例えば眼鏡型ディスプレイ等の他のウェアラブルデバイスが用いられてもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, a head-mounted display is used, but the present invention is not limited to this, and other wearable devices such as a glasses-type display may also be used.
1 情報処理装置
11 入力情報取得部
12 位置算出部
13 距離判定部
14 溶接処理実行部
15 溶接棒長さ補正部
16 補正値データベース
17 距離判定オブジェクト移動部
18 画像生成部
19 表示制御部
2 ヘッドマウントディスプレイ
21 表示部
3 入力装置
41 トーチオブジェクト
42 溶接棒オブジェクト
43 母材オブジェクト
44 距離判定オブジェクト
45 基端部オブジェクト
100,200 溶接訓練システム
REFERENCE SIGNS LIST 1 Information processing device 11 Input information acquisition unit 12 Position calculation unit 13 Distance determination unit 14 Welding process execution unit 15 Welding rod length correction unit 16 Correction value database 17 Distance determination object movement unit 18 Image generation unit 19 Display control unit 2 Head-mounted display 21 Display unit 3 Input device 41 Torch object 42 Welding rod object 43 Base material object 44 Distance determination object 45 Base end object 100, 200 Welding training system
Claims (3)
前記溶接作業に用いられる前記仮想空間内における溶接棒オブジェクトの先端部と母材オブジェクトとの間の距離を、前記仮想空間内における当該先端部に配置される距離判定用の点オブジェクトと当該母材オブジェクトとの間の距離に基づいて判定する判定部と、
判定した距離が所定の閾値以下である場合、前記仮想空間内における溶接処理を実行する溶接処理部と
を備えることを特徴とする、溶接訓練システム。 A welding training system that supports training of welding work by presenting a welding work situation to a trainee in a virtual space,
a determination unit that determines a distance between a tip end of a welding rod object in the virtual space used for the welding work and a base material object based on a distance between the base material object and a point object for distance determination that is arranged at the tip end of the welding rod object in the virtual space ;
a welding processing unit that executes welding processing in the virtual space when the determined distance is equal to or less than a predetermined threshold.
前記溶接作業に用いられる前記仮想空間内における溶接棒オブジェクトの先端部と母材オブジェクトとの間の距離を、前記仮想空間内における当該先端部に配置される距離判定用の点オブジェクトと当該母材オブジェクトとの間の距離に基づいて判定し、
判定した距離が所定の閾値以下である場合、前記仮想空間内における溶接処理を実行することを特徴とする、溶接訓練方法。 A welding training method for supporting training of welding work by presenting a welding work situation in a virtual space to a trainee, comprising:
determining a distance between a tip end of a welding rod object in the virtual space used for the welding work and a base material object based on a distance between a point object for distance determination that is located at the tip end of the welding rod object in the virtual space and the base material object;
A welding training method, characterized in that, when the determined distance is equal to or less than a predetermined threshold, a welding process is performed in the virtual space.
前記溶接作業に用いられる前記仮想空間内における溶接棒オブジェクトの先端部と母材オブジェクトとの間の距離を、前記仮想空間内における当該先端部に配置される距離判定用の点オブジェクトと当該母材オブジェクトとの間の距離に基づいて判定する判定部、
及び、判定した距離が所定の閾値以下である場合、前記仮想空間内における溶接処理を実行する溶接処理部
として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as a welding training device that supports training in welding work by presenting a welding work situation to a trainee in a virtual space,
a determination unit that determines a distance between a tip end of a welding rod object in the virtual space used for the welding work and a base material object based on a distance between the base material object and a point object for distance determination that is arranged at the tip end of the welding rod object in the virtual space ;
and a program for causing the computer to function as a welding processing unit that performs welding processing in the virtual space when the determined distance is equal to or less than a predetermined threshold value.
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