增补西班牙专利ES2438440基于可以远程更新的增强现实模拟的用于焊接培训的先进装置的证书

基于上述主专利的要素和要求增补西班牙专利ES 2 438 440“基于可以远程更新 的增强现实模拟的用于焊接培训的先进装置”的证书，其提供了新颖特点和创造性活动。

主专利系由为其应用于焊接培训而创建的技术装置组成，并且其通过增强现实以 非常精确的方式模拟所有焊接过程。它还模拟在控制、监测和评估系统上实施的实际焊接 机的行为，因此由教官实时检查学生的教学过程，而无需物理地训练室中进行。为此，主专 利描述了包括在设备中的以下部件：

1.CPU单元。

2.通过修改其尖端而适配的实际MIG/MAG(GMAW，FCAW)和TIG(GTAW)焊炬，该尖端 被并入增强现实标记系统的本发明尖端替代。

3.实际电极夹，用于夹持模拟电极棒和TIG杆。

4.焊接试样(工件)。

5.工作台。

6.带有所并入的增强现实系统的焊接面罩。

7.基于Linux版本(开放源代码)的操作系统，其已针对系统的特定要求得以增强。

8.必要的网络架构。

9.数学算法的实施方式，其能够使用其所有变量以3D模拟实际焊接过程。

10.数据矩阵，其预期焊接机的确切行为。

11.所执行的焊接的技术和质量系统。

12.使用上下文菜单。

13.人机界面。

14.远程更新系统，其通过软件远程更新系统的任何变量(例如，焊接材料)。

15.必要的软件库，用于并入增强现实。

关于西班牙专利ES 2 438 440，本发明现在对电极以及改进的焊接面罩进行附加 模拟，其在引入以下改进的基础上来增强沉浸式体验和用户感觉：

1.-伸缩式电极，其消耗通过杆的牵引运动来模拟。它由以下元件组成：

(a)杆的主截面，其模拟涂层电极。

(b)杆的段，用于辨识人工视觉技术。

(c)牵引设备，其夹持电极棒并且使用适当的电极消耗速度拖动电极棒。

(d)角度调整，用于定位整个电极组。

(e)电极夹。

(f)握柄。

(g)滚轮，螺母和螺丝组。

(h)牵引发动机的控制电子板。

(i)微型电机。

(j)塑料滚轮导轨。

因此，伸缩式电极由机械装置、机电装置和电子装置补充，这些装置允许该伸缩式 电极通过数字数据总线与操作者系统和IT系统通信，从而通过用户基于所选择的焊接参数 来改进电极消耗的模拟，其类似于实际焊接。

2.-具有改进的增强现实系统的焊接面罩，其由以下元件组成：

(a)前企口沟缘(bezel)，其由固定到镜框的盖子组成。它作为企口沟缘，它还保护 所有的不同的元件，这些元件如相机、照明系统和扬声器一样非常容易破碎。

(b)扬声器。

(c)照明系统。

(d)相机，其捕获视频图像并且将其传到计算机，因此可以处理该视频图像以通过 LCD屏幕和镜子传回给用户。

(e)LED框架，其保持照明系统并且通过铝制本体提供制冷。

(f)相机框架，其由支撑件组成并具有把相机固定到镜框的精确的尺寸。

(g)镜子和LCD屏幕均被固定于此的镜框。

(h)副镜。

(i)主镜。

(j)LCD屏幕，其由显示器或高分辨率商业LCD组成。它把图像从主镜和副镜投影到 用户。

(k)具有所需的绢印的盖框。

(l)防雾保护器，其保护LCD屏幕、主镜和副镜，并且避免对面罩的非适当操纵。

(m)头戴式显示器，其固定到镜框，并且可以调整到任何商用头盔悬挂件。该件与 头盔悬挂件一起实现对增强面罩的适当位置的必要调整。

因此，根据多媒体播放器(包括音频)来配置具有增强现实系统的改进的焊接面 罩。它由包括在面罩本身中的照明和视觉系统组成，并且并入主镜和副镜，主镜与屏幕一起 形成40度和50度之间的角度；副镜与主镜一起形成62度和72度之间的角度。由此，用户在任 何类型的多媒体内容中获得具有更高分辨率的更全景的视角。

作为附加的创新并且由于使用改进的装置(电极和面罩)，这个增补证书允许使用 两个彩相机工作(分辨率和相机框架取决于所需的应用类型，从而一直试图达到功能性 和成本之间的平衡，以保证其商业可行性)；根据本发明的不同应用，彩相机或彩相机 和渡越时间相机的组合(当使用原发明的增强现实标记是可能的时用于3D对象辨识)，这允 许装置作为对于主专利(其主要目标是焊接模拟)的创新应用于模拟焊接和实际焊接，从而 帮助焊工辨识实际焊接场景，提供增加生产率(成本和时间节省)的提示，提高质量并且减 少事故。

在这个意义上，在该增补专利中描述的主镜具有球面曲率，以根据模拟焊接或实 际焊接的必要性来放大图像。

类似地，关于上文所提及的LCD屏幕，对于每只眼睛，可以与它一起工作或与2个微 显示器一起工作，以根据模拟焊接或实际焊接的必要性来改进3D体验。

出于该原因，本发明中描述的硬件元件的演变导致了对不同元件的新检测系统的 研究，以帮助用户不仅实践模拟焊接，而且实践实际焊接。

为了完成描述并且出于便于理解本发明特点的目的，该增补专利伴随有表示以下 内容的一组附图：

图1是伸缩式电极的透视图。

图2是伸缩式电极的上后视图。

图3是伸缩式电极的分解图。

图4是具有改进的增强现实系统的焊接面罩的透视图。

图5是具有改进的增强现实系统的焊接面罩的分解图。

图6是LCD屏幕与具有改进的增强现实系统的焊接面罩的主镜和副镜之间的详细 相对位置。

在上述附图中，可以突出显示以下元件：

1.电极棒的主体。

2.电极棒段，其用于通过增强现实辨识。

3.牵引机构。

4.角度调整。

5.电极夹。

6.握柄。

7.滚轮，螺母和螺丝组。

8.牵引发动机的控制电子板。

9.微型电机。

10.塑料滚轮导轨。

11.前企口沟缘。

12.扬声器。

13.照明系统。

14.相机

15.LED框架。

16.相机框架。

17.镜框。

18.副镜。

19.主镜。

20.LCD屏。

21.盖子企口沟缘。

22.防雾保护器。

23.头戴式显示器。

在图1至图3中，可以观察到，从由塑料或金属制成的电极棒(1)的主体获得伸缩式 电极，并且采用针对增强现实识别添加电极棒段(2)的圆柱形或正方形形状。它可以由颜 代码、点亮点或电极棒延伸件制成。在那里，可以辨识实际涂层电极。

该组通过牵引机构(3)补充，该牵引机构夹持电极棒(1)并且使用适当的速度拖动 电极棒以用于模拟电极消耗。该组还由更多的机械件和电子件组成，这些件负责消耗移动。 这些件由以下各项组成：

(a)滚轮，螺母和螺钉组(7)，其通过塑料滚轮导轨(10)对消耗移动施加精确压力。

(b)电子可编程板(8)，其在材料消耗的模拟中生成电极的适当移动和速度(1)。

(c)微型电机(9)，具有通过数字编码器的机械减速和检测系统。微型电机输出连 接到塑料滚轮导轨(10)，以在电极棒上生成牵引。

(d)塑料滚轮导轨(10)，其传递微型电机(9)移动并且生成模拟焊接过程中的消耗 的电极棒移动。

最后，伸缩式电极组由主角度调整补充，以根据焊接位置将整个组置于所需角度。 该角度调整允许逆时针转动达到45度。电极夹(5)可调整，并且保证电极棒(1)与塑料滚轮 导轨(10)和主体固定。它是相当圆柱形的，并且其人体工程学已经适应以便于用双手握持。 对于该最后件，牵引机构和电极夹均通过角度控制器固定用于电极配置。

关于具有增强现实系统的改进的焊接面罩的制造，如在图4至图6中可以观察到 的，其包括以下元件：

√前企口沟缘(11)，其由热成型塑料制成并且固定到镜框(17)。它保护所有的冲 击敏感元件，如相机(14)、照明系统(13)和扬声器(12)。

√膜扬声器，其通过在企口沟缘(11)和镜框(17)之间产生的探测板辅助再现声 音。

√照明系统(13)，其由均匀的光源组成，而没有任何亮点。这可能由于高亮度光源 和半球形白漫射器之间的组合。

√相机(14)，其捕获视频图像并且将其传到计算机，因此可以处理该视频图像以 通过LCD屏(20)和镜子(19)(18)将其传回给用户。

√LED框架(15)，其存储照明系统(13)并且通过铝制本体提供制冷。

√相机框架(16)，其由支撑件组成并具有把

相机(14)固定到镜框(17)的精确的尺寸。

√镜框(17)，其由热成型塑料制成。两个镜子(18)(19)固定到该镜框，并且它保持 LCD屏幕的正确位置以及正确角度以实现适当的图像投影。

√副镜(18)，其在表面中装备有特殊处理件用于镜面处理，原因是使用玻璃是不 适当的。这个镜子具有球形曲率，以根据模拟焊接和实际焊接的不同场景来放大图像。

√主镜(19)，其在表面中装备有特殊处理件用于镜面处理。这个镜子没有曲率。

√高分辨率液晶屏，其可以是平面的或可以使用OLED技术。其主要目的是通过镜 子(18)(19)将图像投影到用户。

√盖子企口沟缘(21)，其保护LCD屏(20)并且具有所需绢印。

√防雾保护器(22)，其保护LCD屏(20)和两个镜子(18)(19)。它还具有其它功能， 如覆盖用户视野的输出孔并且保护面罩免受不适当操纵。

√头戴式显示器，其固定到镜框，并且可以调整到任何商用头盔悬挂件。该件与头 盔悬挂件一起实现对增强面罩的适当位置的必要调整。

最后，如在图6中可以观察到的，重要的是突出显示主镜(19)和屏幕(20)之间的相 对位置，其中存在40度和50度之间的角度，中心位置为45度。在副镜(18)和主镜(19)之间存 在62度和72度之间的角度，中心位置大约为70度。

所有描述的改进以及形成实际焊接场景的所有元件的检测系统的扩展：具有不同 接头类型的工件、焊炬、电极棒和TIG填充棒(在主专利中使用)；允许装置执行以下动作：

(a)元件和对象学习：

学习过程由元件的所有兴趣点的装置检测组成。所有这些兴趣点都是分类的，那 些重复或较不坚实的兴趣点被拒绝。所分类的点云可能是我们的增强现实系统的对象的描 述。

(b)元件检测：

元件检测通过搜索由相机捕获的场景中的兴趣点由设备执行。一旦获得这些点， 则存在搜索算法以寻之前所描述的兴趣点之间的一致性。

(c)计算空间中元件的位置和取向：

由于设备存储每个元件的所有3D信息，因此可以计算相机和3D对象的位置。

(d)元件跟踪：

为了避免元件的假阳性或不适当的移动，已经开发出了将它们滤除的算法。

(e)增强现实：

先前，已经获得用于将虚拟相机推到与实际相机相同的位置的相机组的位置。因 此，当放置虚拟对象时，将获得相同的视角，并且将创建在现实本身中具有虚拟对象的印 象。

因为任何主题专家可以理解本发明的主要范围，所以不认为有必要扩展本描述。 形成本发明的所有元件或其实施技术可以改变，只要其不涉及发明本质的任何重要改变。