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远程遥控焊接技术能代替人进入到危险、极限环境中执行焊接操作,因而成为核电站维修、空间结构建造以及海洋工程建设最有效的手段。随着近几年虚拟现实技术的快速发展,将虚拟现实技术应用于远程焊接操作中将是一种新的趋势。基于虚拟现实的监视系统,具有接近真实环境的临场感,能够对现场物理焊接设备的运行状态进行实时、精确的捕捉,,非常适合集成于焊接系统中进行远程监控操作。本文以立管自动焊接设备为切入点,研究虚拟现实在远程自动焊接系统监视应用中的关键技术,提高焊接过程的监视水平。本文的主要研究工作如下:(1)根据立管自动焊接设备虚拟现实监视系统的设计要求,提出了其总体技术方案,选择Unity3D作为主要开发软件平台,搭建了基于虚拟现实的立管自动焊接虚拟现实监视系统。(2)综合应用UG、Unity3D等软件,构建了立管自动焊接设备虚拟现实监视系统三维模型,主要包括自动焊接小车、辅助设备、虚拟摄像机,并进行了渲染,使整个虚拟场景更具临场感。(3)实现了虚拟现实监视系统与焊接设备控制系统之间的通信,根据物理焊接设备运行的需要,适当调整TwinCATPLC中的扫描周期,并且在Unity3D中利用FixedUpdate()函数,对网络通信延迟进行了优化,提高了虚拟现实监视系统的实时性。(4)使用C#语言编写了立管自动焊接设备虚拟现实监视系统程序,主要包括焊接数据库、人机交互界面、焊接电弧特效、碰撞检测等功能模块,通过焊接实验对虚拟现实监视系统进行了焊接小车实时运动监视、参数设置功能测试,测试表明虚拟现实监视系统能够准确、实时反馈焊接小车位姿并可在焊接过程之中调整观察角度、缩放观察图像,能够通过人机交互界面输入参数实现对焊接小车的远程控制。(5)在分析GMAW横焊熔池特性的基础上,根据有关文献提供的立管横焊工艺参数算法,使用C#语言实现了立管横焊计算机辅助焊接工艺设计(CAPP),通过焊接实验检验了该CAPP程序的有效性,实验表明CAPP能够指导操作人员进行更加合理的焊接工艺参数的选择。