氣體保護(hù)焊模擬器的熔滴過渡形態(tài)模擬方法
【專利說明】-種co;氣體保護(hù)焊模擬器的膝滴過渡形態(tài)模擬方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于可視化焊接領(lǐng)域，特別設(shè)及一種c〇2氣體保護(hù)焊模擬器的烙滴過渡形 態(tài)模擬方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] c〇2氣體保護(hù)焊作為一種高效率的焊接方法，在我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域獲得了 廣泛的運(yùn)用。尤其是近十幾年中，我國成為"世界制造工廠"后，大量外來金屬加工、鋼結(jié)構(gòu) 行業(yè)的迅速發(fā)展，C〇2氣體保護(hù)焊W其高生產(chǎn)效率（比手工焊高1~3倍）、焊后金屬變形 小和高性價比等良好表現(xiàn)，得到前所未有的普及和推廣，并成為最佳的焊接手段。進(jìn)入90 年代后，逆變式C〇2電焊機(jī)問世，使用運(yùn)種焊機(jī)焊接時飛瓣量減少，焊縫成形亦能得到大幅 改善。而德國、美國、法國和意大利等西方發(fā)達(dá)國家的氣體保護(hù)焊完成的焊接工作量已經(jīng)突 破至65 %W上，另一工業(yè)發(fā)達(dá)國家日本更是達(dá)到80 %。因此可W看出，焊工操作技術(shù)在很 大程度上決定著C〇2焊產(chǎn)品的最終質(zhì)量。而C02焊焊工的操作技能水平又取決于C02焊培 訓(xùn)質(zhì)量。
[0003]在傳統(tǒng)的焊工C〇2焊焊接培訓(xùn)過程中，需要消耗大量焊件和焊材。同時C02焊電流 密度大，又是明弧，所W弧光福射強(qiáng)烈，同時產(chǎn)生大量的焊接煙塵、飛瓣金屬等，運(yùn)些都可能 對新學(xué)員的學(xué)習(xí)和身屯、造成很大影響。
[0004] 虛擬現(xiàn)實是指在視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等方面高度仿真的虛擬計算機(jī)環(huán)境。 通過計算機(jī)構(gòu)建一個=維虛擬得空間，為操作者提供視覺、觸覺和聽覺上的模擬仿真，使操 作者可W實時接受來自虛擬環(huán)境中的感官刺激，讓操作者身臨其境。在C〇2焊焊接培訓(xùn)中引 入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，將有效解決傳統(tǒng)焊接培訓(xùn)中的各種問題，實現(xiàn)無污染的綠色培訓(xùn)，與國家 目前提倡的節(jié)能、減排、低碳理念保持一致。并且還能節(jié)省大量焊材和能源，可W大幅降低 焊接培訓(xùn)成本。另外，在虛擬焊接環(huán)境中，能夠有效降低初學(xué)焊工由于焊接弧光和飛瓣帶來 的屯、理不安，讓學(xué)員能夠迅速地進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，同時可W減少安全事故的發(fā)生。最后可W在 不增加人力、物力的情況下，擴(kuò)大焊接培訓(xùn)的規(guī)模，真正做到因人施教、因材施教。現(xiàn)有％ 氣體保護(hù)焊模擬器，已經(jīng)實現(xiàn)了焊縫、烙池的模擬，然現(xiàn)有技術(shù)還沒有公開過C〇2氣體保護(hù) 焊的烙滴過渡形態(tài)模擬方法，為了使模擬系統(tǒng)更加的接近真實焊接環(huán)境，實有必要提供一 種C〇2氣體保護(hù)焊模擬器的烙滴過渡形態(tài)模擬方法，W實現(xiàn)C02氣體保護(hù)焊的烙滴過渡形態(tài) 模擬。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種c〇2氣體保護(hù)焊模擬器的烙滴過渡形態(tài)模擬方法，W 解決上述技術(shù)問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 一種C〇2氣體保護(hù)焊模擬器的烙滴過渡形態(tài)模擬方法，包括W下步驟：
[0008]1)、c〇2氣體保護(hù)焊模擬器的控制柜和觸摸屏通電，操作者在觸摸屏上選擇焊接位 置、焊接方向、焊材類型、試板尺寸、電源極性五個參數(shù)；
[0009] 2)、用戶選擇根據(jù)試板尺寸選擇坡口類型、焊絲直徑和焊接電流；
[0010] 3)、操作者使用模擬焊槍在觸摸屏上進(jìn)行模擬焊接，控制柜根據(jù)用戶選擇的焊接 電流大小W及焊絲直徑判斷是短路過渡還是顆粒過渡，并控制觸摸屏進(jìn)行相應(yīng)的烙滴過渡 形態(tài)模擬。
[0011] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：試板的厚度小于或等于12mm開I型坡口；試板的厚度 大于12mm且小于60mm的開V型坡口。
[0012] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：根據(jù)下表選擇焊絲直徑：
[0013]
[0017] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：如果是短路過渡，控制柜實時檢測模擬焊槍尖端的電 觸筆在觸摸屏上的位置，并控制觸摸屏在模擬焊槍的電觸筆尖端W外的某一區(qū)域?qū)崟r模擬 烙滴形成、長大及墜落過程： 陽01引 A1、控制柜控制觸摸屏在電觸筆尖端W外的某一區(qū)域繪制一個半徑為0. 3mm的球 體，代表上一次烙滴過渡后殘留的烙滴；
[0019]B1、控制柜控制烙滴的垂直于電觸筆的短軸半徑隨時間逐漸從0.3mm增大r，平行 于電觸筆的長軸半徑隨時間逐漸從0. 3mm增大到1. 4r;
[0020]Cl、短軸半徑增大到r后，烙滴開始進(jìn)入脫落階段：短路過渡的脫落階段分為緩慢 脫離和快速下墜兩個階段；緩慢脫離階段烙滴中屯、每次下降0. 04mm;當(dāng)烙滴中屯、位于焊絲 端部1. 5mmW下時，開始快速下墜階段；快速下墜階段烙滴中屯、每次下降0. 25mm，烙滴中屯、 位置突變至焊絲下端2. 5mm處，此時烙滴中屯、已低于試板上表面，此次短路過渡模擬結(jié)束， 下一時刻開始下一次過渡；短路過渡時，焊絲下端與試板的距離設(shè)為2. 0mm;
[0021]Dl、下一個周期時，控制柜檢測模擬焊槍的電觸筆尖端坐標(biāo)，并重復(fù)步驟Al-ci進(jìn) 行烙滴短路過渡形態(tài)的模擬； 陽02引 其中，
[0023]式中Sf為飛瓣率，d為焊絲直徑，V為送絲速率，f為過渡頻率。
[0024] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：如果是顆粒過渡，控制柜實時檢測模擬焊槍尖端的電 觸筆在觸摸屏上的位置，并控制觸摸屏在模擬焊槍的電觸筆尖端W外的某一區(qū)域?qū)崟r模擬 烙滴形成、長大及墜落過程：
[0025]A2、控制柜控制觸摸屏在電觸筆尖端W外的某一區(qū)域繪制一個半徑為0.3mm的球 體，代表上一次烙滴過渡后殘留的烙滴；
[0026]B2、控制柜控制烙滴的半徑隨時間逐漸從0.3mm增大到式r;
[0027]C2、短軸半徑增大到r后，烙滴開始進(jìn)入脫落階段：顆粒過渡也分為緩慢脫離和 快速下墜兩個階段；緩慢脫離階段烙滴中屯、每次下降0. 04mm;當(dāng)烙滴中屯、位于焊絲端部 2. 0mmW下時，開始快速下墜階段；快速下墜階段烙滴中屯、每次下降0. 25mm，烙滴中屯、位置 突變至低于試板上表面時，此次顆粒過渡模擬結(jié)束，下一時刻開始下一次過渡；顆粒過渡 時，焊絲下端與試板的距離設(shè)為4. 0mm。
[0028]D2、下一個周期時，控制柜檢測模擬焊槍的電觸筆尖端坐標(biāo)，并重復(fù)步驟A2-C2進(jìn) 行烙滴顆粒過渡形態(tài)的模擬；
[0029] 其中
[0030] 式中Sf為飛瓣率，d為焊絲直徑，V為送絲速率，f為過渡頻率。
[0031] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：整個烙滴模擬過程中，烙滴中屯、的水平坐標(biāo)與模擬焊 槍的電觸筆尖端的水平坐標(biāo)在觸摸屏中位置始終是相同的，并隨著模擬焊槍的電觸筆尖端 的移動而移動。
[0032]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：烙滴過渡的頻率為0.甜Z，即2秒鐘完成一次烙滴過渡 (便于觀察整個過程，比實際中的低的多）。烙滴顯示時，相鄰兩次變化的時間間隔為20ms， 即每次0. 1mm是通過每20ms(20毫秒）刷新一次場景實現(xiàn)的。
[0033] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有W下有益效果：本發(fā)明一種C〇2氣體保護(hù)焊模擬器的 烙滴過渡形態(tài)模擬方法，W觸摸屏為焊板進(jìn)行模擬焊接，觸摸屏通過化en化中的相關(guān)鼠標(biāo) 事件函數(shù)獲得焊槍移動的實時軌跡并傳遞給控制柜；控制柜根據(jù)采集的坐標(biāo)數(shù)據(jù)W及用戶 選擇的焊絲直徑及焊接電流大小，判斷烙滴過渡類型，然后在觸摸屏上實時呈現(xiàn)烙滴形成、 長大及墜落過程畫面；本發(fā)明方法操作簡單、響應(yīng)快、成本低，能夠直觀的模擬出不同過渡 類型的烙滴的形成、長大及墜落過程，有效的提高模擬焊接操作者的直管認(rèn)知，有效的提高 模擬焊接的操作水平。實際生產(chǎn)中，由于焊接過程中劇烈的弧光飛瓣及較大的電流，W常規(guī) 手段很難觀察到快速過渡的烙滴，且存在安全隱患，本發(fā)明利用計算機(jī)技術(shù)模擬運(yùn)一過程， 更為直觀、便捷、安全。 【【附圖說明】】
[0034] 圖1(a)為烙滴初始時亥Ij的形態(tài)示意圖；圖1化）為烙滴生長過程中的形態(tài)示意 圖；
[0035] 圖2(a)烙滴短路過渡模擬中烙滴殘留狀態(tài)的效果圖；圖2(c)烙滴短路過渡模擬 中烙滴長大狀態(tài)的效果圖；圖2(c)烙滴短路過渡模擬中烙滴接觸狀態(tài)的效果圖；
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