一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備，包括控制柜、觸摸屏顯示器、支撐架、模擬試板、可調(diào)轉(zhuǎn)軸、連接筒和模擬焊槍?zhuān)贿B接筒包括豎筒和垂直設(shè)置于豎筒側(cè)面的橫筒；橫筒的側(cè)壁上設(shè)有若干通孔；豎筒固定在支撐架上；可調(diào)轉(zhuǎn)軸徑向上有若干通孔，可調(diào)轉(zhuǎn)軸一端伸入橫筒中，可調(diào)轉(zhuǎn)軸通過(guò)銷(xiāo)釘穿過(guò)其上的通孔和橫筒上的通孔固定在橫筒上；可調(diào)轉(zhuǎn)軸上固定有電磁式位置跟蹤器發(fā)射器和模擬試板；模擬焊槍上固定安裝有電磁式位置跟蹤器接收器；控制柜連接觸摸屏顯示器、電磁式位置跟蹤器接收器和電磁式位置跟蹤器發(fā)射器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，通過(guò)可調(diào)轉(zhuǎn)軸與連接筒的靈活配合，可以實(shí)現(xiàn)橫焊、立焊與仰焊多方位模擬焊接操作培訓(xùn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，特別設(shè)計(jì)一種焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]焊接技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中比較重要的一個(gè)方面，它被廣泛的應(yīng)用于造船、汽車(chē)、石油天然氣以及航空航天等領(lǐng)域。盡管當(dāng)前各種自動(dòng)焊與半自動(dòng)焊發(fā)展迅速，但是具體到我國(guó)國(guó)情，手工電弧焊仍然有著比較廣泛的應(yīng)用。因?yàn)椋鄬?duì)于自動(dòng)焊與半自動(dòng)焊，手工電弧焊更為靈活、方便并且成本更低。其中，橫焊位焊接是指在垂直或傾斜平面上水平方向的焊接工藝，它是較難掌握的一種焊接工藝，在實(shí)際焊接學(xué)習(xí)中需要消耗大量的材料和時(shí)間反復(fù)地摸索，才能掌握橫焊位焊接操作基本技能。該現(xiàn)象給傳統(tǒng)的焊接培訓(xùn)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，如何縮短焊工培訓(xùn)周期，如何讓新的焊工快速掌握橫焊位焊接技術(shù)成為一個(gè)新的課題。在焊條電弧焊橫焊位焊接過(guò)程的可視化模擬焊接培訓(xùn)方面還是空白。
[0003]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展為橫焊位焊接培訓(xùn)領(lǐng)域帶來(lái)了新的思路一虛擬焊接培訓(xùn)。傳統(tǒng)的焊接培訓(xùn)周期長(zhǎng)、污染大、損耗高、容易對(duì)新學(xué)員造成如灼傷、觸電等危害，直接導(dǎo)致培訓(xùn)成本較高、效果差。同時(shí)，由于手工電弧焊橫焊位焊接有一定危險(xiǎn)性，容易給初級(jí)焊接學(xué)員帶來(lái)心里壓力，使得他們不能快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。模擬培訓(xùn)在焊接培訓(xùn)領(lǐng)域的應(yīng)用可以很好的解決上述問(wèn)題。首先，模擬焊接培訓(xùn)損耗小、無(wú)污染，不僅符合節(jié)能減排的要求，還能極大的降低培訓(xùn)成本；其次，采用模擬焊接設(shè)備輔助教師的模式對(duì)學(xué)員進(jìn)行教學(xué)能極大的提高師資的利用率，徹底打破傳統(tǒng)焊接培訓(xùn)中一對(duì)一的低效培訓(xùn)模式；最后，模擬焊接培訓(xùn)設(shè)備可以綜合多媒體技術(shù)，使得焊接教學(xué)更加生動(dòng)、有趣，并且能夠讓學(xué)員有針對(duì)性的學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效率與效果。
[0004]在國(guó)內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)在1987年開(kāi)始著手虛擬焊接培訓(xùn)方面的研究工作，該校于1991年5月研制成功第一臺(tái)樣機(jī)。1998年，吉林工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)了一種光學(xué)的模擬焊接操作的訓(xùn)練系統(tǒng)。2006年，天津大學(xué)和香港大學(xué)提出了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)和觸覺(jué)向?qū)У暮附优嘤?xùn)系統(tǒng)。2009年，裝甲兵技術(shù)學(xué)院的劉勝長(zhǎng)等人發(fā)表論文“手工電弧焊操作模擬訓(xùn)練系統(tǒng)研究”，為模擬焊接培訓(xùn)領(lǐng)域帶來(lái)新思路。在國(guó)外，德國(guó)、美國(guó)較早的開(kāi)始這方面的研究工作，法國(guó)、澳大利亞、日本等國(guó)也在上世紀(jì)末開(kāi)始相關(guān)研究，并相繼取得一定成果。
[0005]西安交通大學(xué)焊接研究所已經(jīng)研發(fā)出了 “焊接操作模擬器”樣機(jī)HTS-08，并于2008年獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。在此基礎(chǔ)之上，近兩年對(duì)樣機(jī)HTS-08進(jìn)行逐步改進(jìn)與完善，并相繼開(kāi)發(fā)出HTS-09實(shí)驗(yàn)機(jī)型、HTS-10改良機(jī)型以及HTS-1l橫焊位焊接培訓(xùn)機(jī)型。
[0006]HTS-1l主要由檢測(cè)模塊，3D場(chǎng)景模塊，評(píng)價(jià)模塊以及理論考試模塊組成。檢測(cè)模塊硬件主要由電磁式位置跟蹤器、模擬焊鉗、觸摸屏顯示器及模擬試板組成，并結(jié)合先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的、實(shí)時(shí)的檢測(cè)到焊工操作的位置信息，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)精度±0.5mm03D場(chǎng)景模塊基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和有限元仿真模擬進(jìn)行三維場(chǎng)景建模，實(shí)現(xiàn)焊條的燒損，發(fā)出弧光以及產(chǎn)生飛濺等逼真效果，給使用者以良好的體驗(yàn)。評(píng)價(jià)模塊利用專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包括實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)，焊接傾角評(píng)價(jià)，運(yùn)條軌跡分析以及缺陷預(yù)測(cè)等功能，可以給出比較可信的評(píng)價(jià)結(jié)果。理論考試模塊是HTS-1I相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)模塊，通過(guò)運(yùn)用Fox Pro數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)以及考試相關(guān)的功能。對(duì)教師出題判卷有很好的輔助作用。
[0007]現(xiàn)有焊接操作模擬培訓(xùn)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)際使用時(shí)只能進(jìn)行單一姿態(tài)的焊接，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多方位的焊接操作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備，其能夠?qū)崿F(xiàn)多方位的焊接操作。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備，包括控制柜、觸摸屏顯示器、支撐架、模擬試板、可調(diào)轉(zhuǎn)軸、連接筒和模擬焊槍?zhuān)贿B接筒包括豎筒和垂直設(shè)置于豎筒側(cè)面的橫筒；橫筒的側(cè)壁上設(shè)有若干通孔；豎筒固定在支撐架上；可調(diào)轉(zhuǎn)軸徑向上有若干通孔，可調(diào)轉(zhuǎn)軸一端伸入橫筒中，可調(diào)轉(zhuǎn)軸通過(guò)銷(xiāo)釘穿過(guò)其上的通孔和橫筒上的通孔固定在橫筒上；可調(diào)轉(zhuǎn)軸上固定有電磁式位置跟蹤器發(fā)射器和模擬試板；模擬焊槍上固定安裝有電磁式位置跟蹤器接收器；控制柜中包含電磁式位置跟蹤器控制器、電源和計(jì)算機(jī)；電源用于為計(jì)算機(jī)、電磁式位置跟蹤器控制器和觸摸屏顯示器提供電源；計(jì)算機(jī)連接電磁式位置跟蹤器控制器、觸摸屏顯示器和電磁式位置跟蹤器接收器；電磁式位置跟蹤器控制器連接所述電磁式位置跟蹤器發(fā)射器。
[0011]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于:可調(diào)轉(zhuǎn)軸的徑向上間均勻設(shè)置四個(gè)通孔。
[0012]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于:豎筒和橫筒均為空心筒；豎筒的側(cè)壁和支撐架的側(cè)壁上均設(shè)有若干通孔；豎筒通過(guò)銷(xiāo)釘穿過(guò)其側(cè)壁上的通孔和支撐架上的通孔固定在支撐架上。
[0013]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果:實(shí)用新型一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，通過(guò)可調(diào)轉(zhuǎn)軸與連接筒的靈活配合，可以實(shí)現(xiàn)橫焊、立焊與仰焊多方位模擬焊接操作培訓(xùn)；通過(guò)連接筒與支撐架之間的靈活配合，可以靈活的根據(jù)使用者的高低調(diào)整模擬試板的高度；通過(guò)電磁式位置跟蹤器的使用，可以準(zhǔn)確、快捷的檢測(cè)模擬焊條在模擬焊接時(shí)的空間角度和坐標(biāo)，計(jì)算機(jī)通過(guò)該空間角度和坐標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)合熔池、焊縫模型能偶實(shí)時(shí)在觸摸屏顯示器上模擬出模擬焊接圖像。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為連接筒與可調(diào)轉(zhuǎn)軸的配合示意圖；
[0016]圖3為橫焊位置示意圖；
[0017]圖4為立焊位置示意圖；
[0018]圖5為仰焊位置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020]請(qǐng)參閱圖1至圖5所示，本實(shí)用新型一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備，包括控制柜1、觸摸屏顯示器2、支撐架3、模擬試板4、可調(diào)轉(zhuǎn)軸5和連接筒6。
[0021]連接筒6包括豎筒61和垂直設(shè)置于豎筒61側(cè)面的橫筒62，豎筒61和橫筒62均為空心筒；豎筒61和橫筒62的側(cè)壁上均設(shè)有多個(gè)通孔；豎筒61通過(guò)銷(xiāo)釘7穿過(guò)豎筒61和支撐架3上的通孔固定在支撐架3上?？烧{(diào)轉(zhuǎn)軸5上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸51，轉(zhuǎn)動(dòng)軸51的徑向上有若干通孔，轉(zhuǎn)動(dòng)軸51伸入橫筒62中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸51通過(guò)銷(xiāo)釘7穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸51和橫筒62上的通孔固定在橫筒62上。轉(zhuǎn)動(dòng)軸51的徑向上間隔90度設(shè)置四個(gè)通孔，可調(diào)轉(zhuǎn)軸5上還固定有電磁式位置跟蹤器發(fā)射器8和模擬試板4 ;通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)轉(zhuǎn)軸5，可以使模擬試板4與水平方向呈0。、90。、和180。夾角，通過(guò)橫筒62與轉(zhuǎn)動(dòng)軸51之間的插銷(xiāo)孔及進(jìn)行定位，即可以實(shí)現(xiàn)橫焊(圖3)、立焊(圖4)與仰焊(圖5)多方位模擬焊接操作培訓(xùn)。
[0022]可調(diào)轉(zhuǎn)軸5上臨近模擬試板4處固定有電磁式位置跟蹤器發(fā)射器8 ;模擬焊槍9上固定安裝有電磁式位置跟蹤器接收器91?？刂乒馡中包含電磁式位置跟蹤器控制器、電源和計(jì)算機(jī)，電源用于為計(jì)算機(jī)、電磁式位置跟蹤器控制器和觸摸屏顯示器2提供電源。計(jì)算機(jī)連接電磁式位置跟蹤器控制器、觸摸屏顯示器2和電磁式位置跟蹤器接收器91。其中機(jī)箱中的計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)處理電磁式位置跟蹤器接收器91檢測(cè)的角度位置數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建起模擬焊接場(chǎng)景。
[0023]工作時(shí)，模擬焊條9在模擬試板4上進(jìn)行模擬焊接，計(jì)算機(jī)控制電磁式位置跟蹤器控制器，使電磁式位置跟蹤器發(fā)射器8不斷發(fā)出電磁波，模擬焊條4上的電磁式位置跟蹤器接收器91接收電磁式位置跟蹤器發(fā)射器8發(fā)出的電磁波并將接收到的信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)電磁式位置跟蹤器接收器91接收到的信號(hào)判斷出模擬焊條9在模擬焊接時(shí)的空間角度和坐標(biāo)，通過(guò)該空間角度和坐標(biāo)數(shù)據(jù)結(jié)合熔池、焊縫模型實(shí)時(shí)在觸摸屏顯示器2上模擬出模擬焊接圖像。
【權(quán)利要求】
1.一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備，其特征在于，包括控制柜(I)、觸摸屏顯示器(2)、支撐架(3)、模擬試板(4)、可調(diào)轉(zhuǎn)軸(5)、連接筒(6)和模擬焊槍(9);連接筒(6)包括豎筒(61)和垂直設(shè)置于豎筒(61)側(cè)面的橫筒(62);橫筒(62)的側(cè)壁上設(shè)有若干通孔；豎筒(61)固定在支撐架(3)上；可調(diào)轉(zhuǎn)軸(5)徑向上有若干通孔，可調(diào)轉(zhuǎn)軸(5)—端伸入橫筒(62)中，可調(diào)轉(zhuǎn)軸(5)通過(guò)銷(xiāo)釘穿過(guò)其上的通孔和橫筒(62)上的通孔固定在橫筒(62)上；可調(diào)轉(zhuǎn)軸(5)上固定有電磁式位置跟蹤器發(fā)射器(8)和模擬試板(4);模擬焊槍(9)上固定安裝有電磁式位置跟蹤器接收器(91);控制柜(I)中包含電磁式位置跟蹤器控制器、電源和計(jì)算機(jī)；電源用于為計(jì)算機(jī)、電磁式位置跟蹤器控制器和觸摸屏顯示器(2)提供電源；計(jì)算機(jī)連接電磁式位置跟蹤器控制器、觸摸屏顯示器(2 )和電磁式位置跟蹤器接收器(91);電磁式位置跟蹤器控制器連接所述電磁式位置跟蹤器發(fā)射器(8 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備，其特征在于，可調(diào)轉(zhuǎn)軸(5)的徑向上均勻設(shè)置四個(gè)通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式多方位焊接模擬操作培訓(xùn)設(shè)備，其特征在于，豎筒(61)和橫筒(62)均為空心筒；豎筒(61)的側(cè)壁和支撐架(3)的側(cè)壁上均設(shè)有若干通孔；豎筒(61)通過(guò)銷(xiāo)釘穿過(guò)其側(cè)壁上的通孔和支撐架(3 )上的通孔固定在支撐架(3 )上。
【文檔編號(hào)】G09B25/02GK203503228SQ201320542340
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】聶敏, 張建勛, 張曉亮, 楊龍, 王俊峰, 朱彤, 董留寨, 曹遂軍, 丁自力, 慕香奎, 劉新海, 王春生, 李軍, 陳小藝 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣第一建設(shè)公司