[发明专利]用于模拟电极焊接过程的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于模拟电极焊接过程的方法和装置，该方法和装置具有电极夹持器模拟器和布置在该电极夹持器模拟器上的被模拟电极、被模拟工件、输入装置、输出装置和控制装置。

背景技术

有若干用于模拟焊接操作以便学习焊接过程的系统。其中，待训练的焊工使用被模拟焊炬或焊接电极进行虚拟焊接操作，这些虚拟焊接操作通过焊接头盔中的显示器、监视器或3D护目镜进行视觉评价或如果合适的话通过扬声器进行可听评价。

例如，WO2010/000003A1描述了一种用于模拟使用焊丝的焊接过程（例如，MIG（金属惰性气体）或MAG（金属活性气体）焊接过程）的装置和方法。

还已知用于电极焊接过程的学习系统和/或模拟系统。例如，US4,689,021A和US4,931,018描述了一种用于电极焊接过程的练习装置，该练习装置使得能够训练在电极焊接过程中操纵电极。

用于模拟电极焊接过程的已知方法和装置模拟焊接操作经常不够好，从而获得不了令人满意的学习效果。具体地说，电极焊接过程中的引燃过程的学习没有受到足够注意或根本就没有给予任何注意。然而，在电极焊接过程中，引燃过程带来了巨大挑战，对焊接结果具有强烈影响。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种用于模拟电极焊接过程的如以上提及的方法和如以上提及的装置，所述方法和装置允许优选在真实条件下提供包括引燃过程的完美训练。该方法应该可尽可能简单地进行，并且该装置应该尽可能经济且健壮地设计。将避免或至少减少用于模拟电极焊接过程的公知方法和装置的缺点。

根据本发明的目的通过以上提及的方法实现，其中通过将所述电极夹持器模拟器的实际运动期间的参数和所存储的引燃过程期间所述电极夹持器模拟器的理想运动的参数进行比较来模拟引燃过程，并且检测和显示所述实际运动的参数和所述理想运动的参数之间的偏差。因而，所述方法的显著之处在于，保存理想引燃过程并将实际引燃过程与该理想引燃过程进行比较，并且利用该比较来评价模拟引燃过程的质量。所述理想引燃过程的显著之处在于保存并存储在所述系统中的一定参数。所述方法允许在虚拟条件下学习电极焊接过程中的引燃过程而无需消耗电极和工件。电极焊接过程中的引燃过程的显著之处在于，在扫掠和流动运动中在工件表面上电极的一定运动路径、电极从工件表面的抬起以及在点燃点上的焊接。根据多么精确地区分理想引燃过程，需要或多或少的参数来设定所述引燃过程期间所述电极夹持器模拟器的理想运动。为了检测在所述被模拟工件上所述电极夹持器模拟器的实际运动的参数，在所述被模拟电极的电极夹持器模拟器和被模拟工件上需要与所使用的参数对应的适当传感器，这些传感器被连接至模拟装置的控制装置。所述被模拟工件也可以由真实工件形成，该真实工件可以被引入相关的工件夹持器中，该工件夹持器例如设置有合适的传感器，该传感器用于检测所述电极夹持器模拟器相对于所述工件或被模拟工件的位置。所述电极夹持器模拟器相对于所述工件的位置、所述被模拟工件和/或工件夹持器使得可以检测到所述引燃过程期间所述电极夹持器模拟器的运动过程中的最实质参数，因而可以评价所模拟的引燃过程。所述实际运动的参数和所述理想运动的参数之间的偏差的显示可以是视觉的、听觉的或者甚至是机械的（例如通过振动或它们的组合）

用于区分引燃过程期间的运动的主要参数包括所述电极夹持器模拟器相对于所述被模拟工件的位置、所述电极夹持器模拟器的运动速度以及完成引燃之后所述被模拟工件的面积的扫掠。这些参数允许非常好地区分电极焊接过程中的模拟引燃过程，因此可以非常好地评价实际引燃过程与理想引燃过程的偏差。所述电极夹持器模拟器的位置和运动速度可以通过例如波尔希莫斯（Polhemus）传感器或其他技术（例如光学地）来确定。

为了学习引燃过程，如果在所述引燃过程期间显示所述电极夹持器模拟器的理想运动，则将是有利的。该理想运动可以作为“虚像（ghost）”形象化地显示在焊接头盔中的3D护目镜或监视器中。焊工尽力尽可能精确地遵循该“虚像”，因而以最佳方式学习理想引燃过程的运动。用于将所述引燃过程期间的理想运动可视化的“虚像”可以例如是半透明的或模糊的，而所述引燃过程期间所述电极夹持器模拟器的实际运动作为所述电极夹持器模拟器的图示由实线显示在监视器等中。

优选地，例如借助于视觉和/或可听（听觉）倒数数秒，通告开始显示所述电极夹持器模拟器在所述引燃过程期间的理想运动，从而焊工能够相应地准备即将到来的任务。