This paper presents the development of mixed reality multi-sensor platform to improve the teaching and learning experience of arc welding tasks. Traditional methods to acquire hand-eye coordination skills are typically conducted through one-to-one instruction where trainees/trainers must wear protective helmets and conduct several hands-on tests with metal workpieces. This approach is inefficient as the harmful light emitted from the electric arc impedes the close monitoring of the welding process (practitioners can only observe a small bright spot and most geometric information cannot be perceived). Some new teaching methods have introduced the use of virtual reality as a way to safely simulate the process and visualize the geometry of the workpieces. However, the synthetic nature of these simulators reduces the effectiveness of the platforms. As a feasible solution to these problems, this work presents a new multi-sensor teaching-learning interface composed of a HDR camera (to monitor the welding spot in real-time), a depth sensor (to capture the scene's 3D geometry), and a VR headset (to visualize the process safely). In contrast with traditional systems, our new platform provides trainees with virtual cues of the seam geometry, automatic spot tracking, and a performance score (useful for instructors to assess the task). To validate the method's feasibility, we conducted a detailed experimental study with several teaching and learning welding tasks, and compared its advantages with the current practice and virtual welding solutions.


翻译:本文介绍了混合现实多传感器平台的发展,以改善电弧焊接任务的教学和学习经验; 获取手眼协调技能的传统方法通常通过一对一的教学进行,受训人员/教练必须佩戴防护头盔,对金属工件进行若干亲身测试; 这种方法效率低下,因为电弧发出的有害光阻碍密切监测焊接过程(活化者只能观测一个小亮点,大多数几何信息无法被察觉); 一些新的教学方法引进了虚拟现实的使用,作为安全模拟过程和将工作机的几何测量视觉化的一种方法; 然而,这些模拟器的合成性质降低了平台的效能; 作为解决这些问题的可行办法,这项工作提出了一个新的多传感器教学-学习界面,由人类发展报告相机(实时监测焊接点)、深度传感器(采集场景3D几何测量)和VR头目(安全地观化过程)。 与传统系统相比,我们新的平台的合成性能降低了平台的效能; 与我们进行的实地评估相比,我们进行的实地学习和我们进行的一些实地评估任务; 与我们进行的实地学习相比,我们进行的一项实地评估任务,我们进行的一项实地学习和我们进行的一项实地评估是进行的一个虚拟的。

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