用于焊接訓練系統(tǒng)的焊炬的制作方法
【專利說明】用于焊接訓練系統(tǒng)的焊炬
[0001]發(fā)明背景
[0002]本發(fā)明總體涉及焊接，更具體而言，涉及一種焊接訓練系統(tǒng)。
[0003]焊接是一種已在各個行業(yè)和應用中越來越多地被使用的工藝。這種工藝在某些環(huán)境下可以是自動化的，雖然對手動焊接操作而言繼續(xù)存在大量應用。在兩種情況下，這種焊接操作依賴于各種類型的設備來確保在希望的時間以合適的量提供焊接耗材(例如，送絲、保護氣等)的供應。
[0004]在準備執(zhí)行手動焊接操作時，可以使用焊接訓練系統(tǒng)來訓練焊接操作員。焊接訓練系統(tǒng)可以設計成以執(zhí)行各種焊接操作的適當技術來訓練焊接操作員。某些焊接訓練系統(tǒng)可以使用各種訓練方法。如可以理解的是，獲得并操作這些訓練系統(tǒng)代價昂貴。因此，焊接訓練機構可能僅得到有限數(shù)量的這種訓練系統(tǒng)。此外，某些焊接訓練系統(tǒng)可能不足以訓練焊接操作員執(zhí)行高質量焊接。

【發(fā)明內容】

[0005]在一個實施例中，焊炬包括第一觸發(fā)器導線和第二觸發(fā)器導線。焊炬還包括具有第一位置和第二位置的觸發(fā)器開關。觸發(fā)器開關配置成在其處于第一位置時阻止第一觸發(fā)器導線和第二觸發(fā)器導線之間的電子流動。焊炬還包括具有第三位置和第四位置的訓練開關。訓練開關配置成在其處于第三位置時阻止第一觸發(fā)器導線和第二觸發(fā)器導線之間的電子流動。觸發(fā)器開關和訓練開關配置成當觸發(fā)器開關處于第二位置并且訓練開關處于第四位置時允許第一觸發(fā)器導線和第二觸發(fā)器導線之間的電子流動。
[0006]在另一個實施例中，一種焊接訓練系統(tǒng)包括具有第一訓練模式和第二訓練模式的焊接訓練軟件，第一訓練模式配置成模擬焊弧，第二訓練模式配置成使用實況焊弧(livewelding arc)。焊接訓練系統(tǒng)配置成在焊接訓練軟件處于第一訓練模式時阻止焊接電源和焊炬之間的焊接電力流動。焊接訓練系統(tǒng)還配置成在焊接訓練軟件處于第二訓練模式時允許焊接電力在焊接電源和焊炬之間流動。
[0007]在另一個實施例中，焊接訓練系統(tǒng)包括配置成運行焊接訓練軟件的計算機。焊接訓練系統(tǒng)還包括焊炬。焊炬包括配置成接收來自焊接操作員的輸入的用戶界面以及配置成將輸入提供給計算機的通信接口。計算機配置成接收來自焊炬的輸入，并且基于輸入來操作焊接訓練軟件。
[0008]在又一個實施例中，焊炬包括焊炬上的配置成接收來自焊接操作員的輸入的用戶界面。焊炬還包括配置成將輸入提供給計算機的通信接口。計算機配置成接收來自焊炬的輸入，并且基于輸入來操作軟件。
【附圖說明】
[0009]當參照附圖閱讀以下詳細說明時，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，其中在全部附圖中相同的參考標記表示相同的部件，其中:
[0010]圖1是根據(jù)本公開的各方面的焊接訓練系統(tǒng)的實施例的方框圖；
[0011]圖2是根據(jù)本公開的各方面的圖1的焊接訓練系統(tǒng)的各部分的實施例的方框圖；
[0012]圖2A是根據(jù)本公開的各方面的圖1的焊炬的電路的實施例的原理圖；
[0013]圖3是根據(jù)本公開的各方面的圖1的焊炬的實施例的透視圖；
[0014]圖4是根據(jù)本公開的各方面的圖1的訓練支架的實施例的透視圖；
[0015]圖5是根據(jù)本公開的各方面的校準裝置的實施例的透視圖；
[0016]圖6是根據(jù)本公開的各方面的夾具組件的實施例的透視圖；
[0017]圖7是根據(jù)本公開的各方面的焊絲伸出校準工具的透視圖；
[0018]圖8是根據(jù)本公開的各方面的圖7的焊絲伸出校準工具的俯視圖；
[0019]圖9是根據(jù)本公開的各方面的用于校準從焊炬伸出的焊絲的方法的實施例；
[0020]圖10是根據(jù)本公開的各方面的具有物理標記的焊接耗材的實施例的透視圖；
[0021]圖11是根據(jù)本公開的各方面的具有物理標記的焊絲的實施例的透視圖；
[0022]圖12是根據(jù)本公開的各方面的圖1的訓練支架的垂直臂組件的實施例的透視圖；
[0023]圖13是根據(jù)本公開的各方面的空中焊接臂組件的實施例的透視圖；
[0024]圖14是根據(jù)本公開的各方面的具有多個訓練模式的焊接訓練軟件的實施例的方框圖；
[0025]圖15是根據(jù)本公開的各方面的焊接訓練軟件的虛擬現(xiàn)實模式的實施例的方框圖；
[0026]圖16是根據(jù)本公開的各方面的用于整合訓練結果數(shù)據(jù)的方法的實施例；
[0027]圖17是根據(jù)本公開的各方面的圖示了焊接操作員的多組焊接訓練數(shù)據(jù)的圖表的實施例；
[0028]圖18是根據(jù)本公開的各方面的圖示了與一個班級的焊接訓練數(shù)據(jù)相比的焊接工的焊接訓練數(shù)據(jù)的圖表的實施例；
[0029]圖19是根據(jù)本公開的各方面的用于存儲認證狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的實施例的方框圖；
[0030]圖20是根據(jù)本公開的各方面的圖示了對應于訓練焊接的數(shù)據(jù)的屏幕的實施例；
[0031]圖21是根據(jù)本公開的各方面圖示了訓練焊接的不連續(xù)性分析的屏幕的實施例；
[0032]圖22是根據(jù)本公開的各方面的焊接訓練軟件的焊接教員屏幕的實施例的方框圖；
[0033]圖23是根據(jù)本公開的各方面的使用增強現(xiàn)實進行焊接訓練的方法的實施例；和
[0034]圖24是根據(jù)本公開的各方面的使用增強現(xiàn)實進行焊接訓練的另一種方法的實施例。
【具體實施方式】
[0035]圖1是焊接訓練系統(tǒng)10的實施例的方框圖。焊接訓練系統(tǒng)10包括用于為各種訓練裝置提供支撐的訓練支架12。例如，訓練支架12可以配置成支撐焊接表面、工件、夾具、一個或多個訓練臂等。焊接訓練系統(tǒng)10還包括可以由焊接操作員(例如，焊接學員)使用來執(zhí)行訓練操作的焊炬14。如以下更加詳細地描述，焊炬14可以配置有用戶界面、控制電路以及通信接口，用戶界面配置成接收來自焊接操作員的輸入，控制電路配置成處理輸入，通信接口配置成將輸入提供給另一個裝置。此外，焊炬14可以包括一個或多個顯示器和/或指示器以將數(shù)據(jù)提供給焊接操作員。另外，焊接訓練系統(tǒng)10包括用于感測一個或多個焊接裝置的位置和/或感測一個或多個焊接裝置的取向的感測裝置16(例如傳感器、感測組件等)。例如，感測裝置16可以用于感測訓練支架12、焊炬14、焊接表面、工件、夾具、一個或多個訓練臂等的位置和/或取向。感測裝置16可以包括任何合適的感測裝置，例如移動感測裝置和移動跟蹤裝置。此外，感測裝置16可以包括一個或多個攝像機，例如一個或多個紅外攝像機、一個或多個可見光譜攝像機、一個或多個高動態(tài)范圍(HDR)攝像機等。
[0036]感測裝置16可通信地聯(lián)接至計算機18。感測裝置16配置成提供數(shù)據(jù)(例如，圖像數(shù)據(jù)、感測數(shù)據(jù)、六自由度(6D0F)數(shù)據(jù)等)給計算機18。此外，感測裝置16可以配置成接收來自計算機18的數(shù)據(jù)(例如，配置數(shù)據(jù)、設置數(shù)據(jù)、命令、寄存器設置等)。計算機18包括一個或多個處理器20、內存裝置22和存儲裝置24。處理器20可以用于運行軟件，例如焊接訓練軟件、圖象處理軟件、感測裝置軟件等。而且，處理器20可以包括一個或多個微處理器，例如一個或多個“通用”微處理器、一個或多個專用微處理器和/或專用集成電路(ASICS)，或者它們的某種組合。例如，傳感器20可以包括一個或多個精簡指令集(RISC)處理器。
[0037]存儲裝置24 (例如，非易失性存儲器)可以包括R0M、閃存、硬驅動，或者任何其它合適的光、磁、或固態(tài)存儲介質，或者它們的組合。存儲裝置24可以存儲數(shù)據(jù)(例如，對應于訓練操作的數(shù)據(jù)、對應于訓練操作的視頻和/或參數(shù)數(shù)據(jù)等)、指令(例如，用于焊接培訓系統(tǒng)的軟件或固件、感測裝置16等)，以及任何其他合適的數(shù)據(jù)。如可以理解的是，對應于訓練操作的數(shù)據(jù)可以包括訓練操作的視頻記錄、模擬視頻、焊炬14的取向、焊炬14的位置、工作角度、行進角度、焊炬14的觸頭和工件之間的距離、運行速度、接近度、電壓、電流、橫穿路徑、不連續(xù)性分析、焊接裝置設置等。
[0038]內存裝置22可以包括易失性內存(例如隨機訪問內存(RAM))和/或非易失性內存(例如只讀內存(ROM))。內存裝置22可以存儲各種信息，并可以用于各種目的。例如，內存裝置22可以存儲供處理器20執(zhí)行的處理器可執(zhí)行指令(例如固件或軟件)，例如用于焊接訓練模擬和/或用于感測裝置16的指令。另外，用于各種焊接工藝的各種控制機制與相關聯(lián)的設置和參數(shù)可以連同代碼一起存儲在存儲裝置24和/或內存裝置22中，代碼配置成在操作期間提供特定輸出(例如啟動送絲、使氣體流動、捕獲焊接電流數(shù)據(jù)、檢測短路參數(shù)、確定飛派物的量等)。
[0039]如圖所示，焊接訓練系統(tǒng)10包括數(shù)據(jù)報告裝置26 ;然而，其他實施例可以不包括數(shù)據(jù)報告裝置26。數(shù)據(jù)報告裝置26配置成便于計算機18、焊炬14、焊接電源28和/或送絲器30之間的電子通信。例如，數(shù)據(jù)報告裝置26可以被配置成接收來自焊炬14的焊炬數(shù)據(jù)、提供焊炬數(shù)據(jù)給計算機18、提供數(shù)據(jù)給焊炬14、接收來自送絲器30的焊弧數(shù)據(jù)、提供焊弧數(shù)據(jù)給計算機18，等等。此外，數(shù)據(jù)報告裝置26可以配置成與焊接訓練系統(tǒng)10外部的裝置電子通信(例如有線或無線)。焊接電源28可以用于為實況電弧焊接操作提供焊接電力，送絲器30可以用于為實況電弧焊接操作提供焊絲。
[0040]焊接訓練系統(tǒng)10包括用于顯示數(shù)據(jù)的顯示器32和/或與焊接訓練相關聯(lián)(例如顯示對應于焊接訓練軟件的數(shù)據(jù))的屏幕。例如，顯示器32可以提供圖形用戶界面給焊接操作員(例如，焊接教員，焊接學員)。圖形用戶界面可提供各種屏幕以允許焊接教員組織班級、提供作業(yè)給班級、分析該班級執(zhí)行的作業(yè)、提供作業(yè)給個人、分析該個人執(zhí)行的作業(yè)、添加、變更和/或刪除焊接作業(yè)的參數(shù)，等等。此外，圖形用戶界面可提供各種屏幕以允許焊接操作員(例如，焊接學員)執(zhí)行焊接訓練作業(yè)，查看先前焊接作業(yè)的結果，等等。在某些實施例中，顯示器32可為觸摸屏顯示器，該觸摸屏顯示器配置成接收觸摸輸入，并配置成提供對應于觸摸輸入的數(shù)據(jù)給計算機18。
[0041]外部顯示器34聯(lián)接至計算機18以使得位于遠離焊接訓練系統(tǒng)10的個人能夠查看對應于焊接訓練系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)。此外，網(wǎng)絡裝置36聯(lián)接至計算機18以允許計算機18與連接至因特網(wǎng)或另一網(wǎng)絡38的其他裝置通信(例如，用于提供測試結果給另一裝置和/或用于從另一裝置接收測試結果)。例如，網(wǎng)絡裝置36可允許計算機18與外部焊接訓練系統(tǒng)40、生產(chǎn)焊接系統(tǒng)42和/或遠程計算機44通信。如可以理解的是，本文所述的焊接訓練系統(tǒng)10可用于以成本高效方式訓練焊接學員。此外，焊接訓練系統(tǒng)10配置成以使焊接學員準備高質量生產(chǎn)焊接的方式整合實際焊接與模擬焊接。
[0042]焊炬
[0043]圖2是圖1的焊接訓練系統(tǒng)10的各部分的實施例的方框圖。如圖所示，數(shù)據(jù)報告裝置26包括控制電路46，控制電路配置成提供數(shù)據(jù)給送絲器30、焊接電源28、焊炬14和計算機18和/或從送絲器30、焊接電源28、焊炬14和計算機18接收數(shù)據(jù)?？刂齐娐?6也配置成提供電源給一個或多個裝置，例如焊炬14。數(shù)據(jù)報告裝置26還包括通信端口 47 (例如，通用串行總線(USB)端口、高速串行總線端口等)和發(fā)光二極管(LED)48，發(fā)光二極管可用于例如指示數(shù)據(jù)報告裝置26的狀態(tài)。數(shù)據(jù)報告裝置26包括網(wǎng)絡接口 49以便于數(shù)據(jù)報告裝置26和外部裝置例如計算機18之間的通信。網(wǎng)絡接口 49可以是便于數(shù)據(jù)報告裝置26和外部裝置之間有線和/或無線通信的任何合適的裝置。數(shù)據(jù)報告裝置26還包括通信接口 50以便于數(shù)據(jù)報告裝置26和焊接14之間的通信。在某些實施例中，通信接口 50可包括RS-232驅動器