相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年11月5日提交的標題為“有源焊炬標記物控制的系統(tǒng)和方法(systemandmethodofactivetorchmarkercontrol)”的美國臨時申請no.62/075,701的優(yōu)先權和權益，該申請的全文出于所有目的以引用方式并入本文。

背景技術：

本發(fā)明總的來說涉及焊接，并且更明確地說，涉及可用于監(jiān)視焊接環(huán)境并管理與焊接環(huán)境相關聯的焊接數據(例如，在焊接期間和/或焊接之前從焊接環(huán)境收集的焊接數據)的焊接系統(tǒng)。

焊接是一種已在各種行業(yè)和應用中越來越多地被使用的工藝。這些工藝在某些情形下可以是自動化的，但是對手動焊接操作來說，繼續(xù)存在大量應用。在兩種狀況下，這些焊接操作依賴于各種類型的設備來確保在期望時間以適當量將焊接耗材(例如，送絲、保護氣體等)的供應品提供給焊接點。

在預備執(zhí)行手動焊接操作的過程中，可使用焊接系統(tǒng)(例如，焊接訓練系統(tǒng))來訓練焊接操作員。焊接系統(tǒng)可被設計成用適當的技術訓練焊接操作員以執(zhí)行各種焊接操作。某些焊接系統(tǒng)可使用各種訓練方法。如可了解的是，這些訓練系統(tǒng)的獲得和操作可能是昂貴的。因此，焊接訓練機構可能僅獲得有限數量的這些訓練系統(tǒng)。此外，某些焊接系統(tǒng)可能無法充分地訓練焊接操作員來執(zhí)行高質量焊接。

附圖說明

當參照附圖閱讀具體實施方式時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在各個附圖中，相同附圖標記表示相同部分，其中：

圖1是根據本公開的方面的焊接系統(tǒng)的實施例的框圖；

圖2是根據本公開的方面的圖1的焊接系統(tǒng)的一些部分的實施例的框圖；

圖2a是根據本公開的方面的圖1的焊炬的電路的實施例的示意圖；

圖3是根據本公開的方面的圖1的焊炬的實施例的立體圖；

圖4是根據本公開的方面的圖1的焊接支架的實施例的立體圖；

圖5是根據本公開的方面的校準裝置的實施例的立體圖；

圖6是根據本公開的方面的夾具組件的實施例的立體圖；

圖7是根據本公開的方面的焊絲伸出校準工具的實施例的立體圖；

圖8是根據本公開的方面的圖7的焊絲伸出校準工具的俯視圖；

圖9是根據本公開的方面的用于對焊絲從焊炬的伸出度進行校準的方法的實施例；

圖10是根據本公開的方面的具有物理標記的焊接耗材的實施例的立體圖；

圖11是根據本公開的方面的具有物理標記的焊絲的實施例的立體圖；

圖12是根據本公開的方面的圖1的焊接支架的垂直臂組件的實施例的立體圖；

圖13是根據本公開的方面的仰焊臂組件的實施例的立體圖；

圖14是根據本公開的方面的具有多種訓練模式的焊接軟件的實施例的框圖；

圖15是根據本公開的方面的焊接軟件的虛擬現實模式的實施例的框圖；

圖16是根據本公開的方面的用于整合訓練結果數據的方法的實施例；

圖17是根據本公開的方面的圖示焊接操作員的多組焊接數據的圖表的實施例；

圖18是根據本公開的方面的圖示焊工的焊接數據與一個班級的焊接數據相比的圖表的實施例；

圖19是根據本公開的方面的用于存儲認證狀態(tài)數據的數據存儲系統(tǒng)(例如，云存儲系統(tǒng))的實施例的框圖；

圖20是根據本公開的方面的圖示對應于焊接的數據的屏幕的實施例；

圖21是根據本公開的方面的圖示焊接的不連續(xù)性分析的屏幕的實施例；

圖22是根據本公開的方面的焊接軟件的焊接教員屏幕的實施例的框圖；

圖23是根據本公開的方面的用于使用增強現實進行的焊接訓練的方法的實施例；

圖24是根據本公開的方面的用于使用增強現實進行的焊接訓練的另一方法的實施例；

圖25是根據本公開的方面的焊炬的實施例的框圖；

圖26是根據本公開的方面的使用焊炬將振動反饋提供給焊接操作員的方法的實施例；

圖27是根據本公開的方面的各自包含用于將振動反饋提供給焊接操作員的不同頻率的兩種樣式的實施例的圖形；

圖28是根據本公開的方面的各自包含用于將振動反饋提供給焊接操作員的不同調制的兩種樣式的實施例的圖形；

圖29是根據本公開的方面的各自包含用于將振動反饋提供給焊接操作員的不同振幅的兩種樣式的實施例的圖形；

圖30是根據本公開的方面的具有可用于追蹤焊炬的球形標記物的焊炬的實施例的立體圖；

圖31是根據本公開的方面的沿著圖30的剖切線31-31截取的焊炬的實施例的立體圖；

圖32是根據本公開的方面的焊炬和視覺標記物的實施例的俯視圖；

圖33是根據本公開的方面的用于在焊炬的顯示器上關聯于閾值而顯示焊接參數的方法的實施例；

圖34是根據本公開的方面的用于關聯于閾值而展示焊接參數的焊炬的顯示器的一組屏幕截圖的實施例；

圖35是根據本公開的方面的用于使用至少四個標記物而在焊接系統(tǒng)中追蹤焊炬的方法的實施例；

圖36是根據本公開的方面的用于檢測處理器與焊炬通信的能力的方法的實施例；

圖37是根據本公開的方面的可與焊接系統(tǒng)一起使用的用于校準彎曲焊接接頭的方法的實施例；

圖38是根據本公開的方面的彎曲焊接接頭的實施例的圖；

圖39是根據本公開的方面的彎曲焊接接頭和標記工具的實施例的圖；

圖40是根據本公開的方面的用于追蹤多行程焊接操作的方法的實施例；

圖41是根據本公開的方面的焊接支架的實施例的立體圖；

圖42是根據本公開的方面的圖41的焊接支架的焊接表面的實施例的橫截面圖；

圖43是根據本公開的方面的具有可移除蓋的感測裝置的實施例的橫截面圖；

圖44是根據本公開的方面的校準工具的實施例的立體圖；

圖45是根據本公開的方面的圖44的校準工具的立體圖，其中外蓋被移除；

圖46是根據本公開的方面的校準工具的尖末端的實施例的側視圖；

圖47是根據本公開的方面的校準工具的圓末端的實施例的側視圖；

圖48是根據本公開的方面的校準工具的具有較小尖末端的圓末端的實施例的側視圖；

圖49是根據本公開的方面的用于檢測校準點的方法的實施例；

圖50是根據本公開的方面的用于基于焊接路徑來確定焊接得分的方法的實施例；

圖51是根據本公開的方面的使用焊炬的用戶接口而在焊接模式之間轉變的方法的實施例；

圖52是根據本公開的方面的遠程焊接訓練系統(tǒng)的實施例；

圖53是根據本公開的方面的具有來自不同操作員的焊接數據的控制面板頁面的實施例；

圖54是根據本公開的方面的具有深度傳感器和局部定位系統(tǒng)的焊接系統(tǒng)的實施例；

圖55是根據本發(fā)明的方面的控制焊炬的視覺標記物以追蹤焊炬的移動和位置的方法的實施例；

圖56是根據本公開的方面的具有視覺標記物的基礎部件的橫截面圖；

圖57是根據本公開的方面的焊接支架的臂和夾持組件的實施例的立體圖；

圖58是根據本公開的方面的沿著剖切線58-58截取的圖57的夾持組件的底座的實施例的俯視圖；

圖59是根據本公開的方面的耦接到圖57的夾持組件的校準塊的實施例的立體圖；

圖60是根據本發(fā)明的方面的用于針對焊位不當的焊接作業(yè)而設置訓練支架的臂的方法的實施例；

圖61是根據本公開的方面的用于通過焊接系統(tǒng)來選擇并執(zhí)行多行程焊接作業(yè)的方法的實施例；

圖62是根據本公開的方面的圖示對應于焊接的數據(包含電弧參數)的屏幕的實施例；

圖63是根據本公開的方面的圖示對應于未檢測到電弧的焊接測試的數據的屏幕的實施例；

圖64是根據本公開的方面的圖示作業(yè)開發(fā)例程的屏幕的實施例；

圖65是根據本公開的方面的圖示與焊接過程相關的性質的屏幕的實施例；

圖66是根據本公開的方面的圖示對應于模擬焊接的數據的屏幕的實施例；

圖67是根據本公開的方面的圖示在焊接的起始之前對應于焊接的數據的屏幕的實施例；

圖68是根據本公開的方面的圖示焊接測試參數的匯總的屏幕的實施例；

圖69是根據本公開的方面的圖示在焊接測試期間對應于焊接的數據(包含電弧參數)的屏幕的實施例；

圖70是根據本公開的方面的圖示對應于焊接的數據(包含熱輸入)的屏幕的實施例；

圖71是根據本公開的方面的焊炬相對于工件的朝向的實施例的圖；

圖72是根據本公開的方面的標記物的實施例，該標記物可通過標記工具涂覆到工件；

圖73是根據本公開的方面的標記物的實施例，該標記物可通過標記工具涂覆到工件；

圖74是根據本公開的方面的標記物的實施例，該標記物可通過標記工具涂覆到工件；

圖75是根據本公開的方面的標記物的實施例，該標記物可通過標記工具涂覆到工件；

圖76是根據本公開的方面的具有標記工具和標記物的焊接系統(tǒng)的實施例的立體圖，該標記物利用標記工具涂覆到工件的表面；以及

圖77是根據本公開的各個方面的校準焊炬的多組視覺標記物的方法的實施例。

具體實施方式

圖1是一個或更多個焊接系統(tǒng)10的實施例的框圖。如本文所使用，焊接系統(tǒng)可包含任何適當焊接相關系統(tǒng)，包含(但不限于)焊接訓練系統(tǒng)、實況焊接系統(tǒng)、遠程焊接訓練系統(tǒng)(例如，頭盔式訓練系統(tǒng))、模擬焊接系統(tǒng)、虛擬現實焊接系統(tǒng)等。例如，焊接系統(tǒng)10可包含(但不限于)從威斯康星州阿普爾頓的米勒電氣公司(millerelectricofappleton,wi)購得的livearc^tm焊接表現管理系統(tǒng)。焊接系統(tǒng)10可包含用于為各種訓練裝置提供支撐的焊接支架12。例如，支架12可被配置成支撐焊接表面、工件82、夾具、一個或更多個訓練臂等。焊接系統(tǒng)10包含可由焊接操作員(例如，焊接學員)使用以執(zhí)行焊接操作(例如，訓練操作)的焊炬14。如下文更詳細地描述，焊炬14可配置有用戶接口、控制電路和通信接口，其中所述用戶接口被配置成從焊接操作員接收輸入，所述控制電路被配置成處理輸入，并且所述通信接口被配置成將輸入提供給另一裝置。此外，焊炬14可包含一個或更多個顯示器和/或指示器以將數據提供給焊接操作員。

此外，焊接系統(tǒng)10包含用于感測一個或更多個焊接裝置的位置和/或感測一個或更多個焊接裝置的取向的一個或更多個感測裝置16(例如，傳感器、感測組件等)。例如，感測裝置16可用于感測支架12、焊炬14、焊接表面、工件82、夾具、一個或更多個訓練臂、操作員、識別標志等的位置和/或取向。一個或更多個感測裝置16可包含任何適當感測裝置，例如，慣性感測裝置或運動追蹤裝置。此外，感測裝置16可包含一個或更多個相機，例如，一個或更多個紅外相機、一個或更多個可見光譜相機、一個或更多個高動態(tài)范圍(hdr)相機等。作為附加或替代，感測裝置16可包含一個或更多個深度傳感器以確定相應深度傳感器16與物體(例如，焊炬14、工件82、操作員等)之間的相對距離。感測裝置16可定位在在訓練系統(tǒng)10的焊接環(huán)境周圍的各種位置中，因此使一些感測裝置16能夠在其它感測裝置16被遮擋時監(jiān)視焊接環(huán)境(例如，追蹤物體的移動)。例如，與焊接頭盔41集成的感測裝置16(例如，相機、深度傳感器)可在焊炬14因工件82或操作員而至少部分地對于其它感測裝置16不可見時便于追蹤焊炬14相對于工件82的位置、取向和/或移動。例如，設置于焊炬14上的便于追蹤焊炬14的標記物可部分地對于第一感測裝置16不可見，但可通過頭盔41的另一感測裝置16觀察到。頭盔41的其它感測裝置16可獨立于第一感測裝置16。此外，與焊炬14集成的感測裝置16(例如，加速度計)可在焊炬14因工件82或操作員而至少部分地對其它感測裝置16(例如，相機，深度傳感器)不可見時便于追蹤焊炬14相對于工件82的位置、取向和/或移動。

感測裝置16通信地耦接到計算機18。感測裝置16被配置成將數據(例如，圖像數據、聲學數據、感測數據、六自由度(6dof)數據等)提供給計算機18。此外，感測裝置16可被配置成從計算機18接收數據(例如，配置數據、設置數據、命令、寄存器設定等)。計算機18包含一個或更多個處理器20、存儲器裝置22和存儲裝置24。計算機18可包含(但不限于)臺式計算機、膝上型計算機、平板計算機、移動裝置、可穿戴計算機或其任何組合。處理器20可用于執(zhí)行軟件，例如，焊接軟件、圖象處理軟件、感測裝置軟件等。此外，處理器20可包含一個或更多個微處理器，例如，一個或更多個“通用”微處理器、一個或更多個專用微處理器和/或專用集成電路(asic)或其某一組合。例如，處理器20可包含一個或更多個精簡指令集(risc)處理器。

存儲裝置24(例如，非易失性存儲裝置)可包含rom、閃速存儲器、硬盤驅動器或者任一其它適當光學、磁性或固態(tài)存儲介質或其組合。存儲裝置24可存儲數據(例如，對應于焊接操作的數據、對應于焊接操作的視頻和/或參數數據、對應于操作員的身份和/或登記號的數據、對應于過往操作員表現的數據等)、指令(例如，用于焊接系統(tǒng)、感測裝置16的軟件或固件等)以及任何其它適當數據。如應了解的是，對應于焊接操作的數據可包含焊接操作的視頻記錄、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的接觸末端與工件之間的距離、行進速度、朝向、電壓、電流、橫越路徑、不連續(xù)性分析、焊接裝置設定等。

存儲器裝置22可包含易失性存儲器(例如，隨機存取存儲器(ram))和/或非易失性存儲器(例如，只讀存儲器(rom))。存儲器裝置22可存儲各種信息，并可用于各種目的。例如，存儲器裝置22可存儲供處理器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、用于感測裝置16和/或用于操作員識別系統(tǒng)43的指令。此外，用于各種焊接工藝的各種控制機制與相關聯的設定和參數可連同代碼一起存儲在存儲裝置24和/或存儲器裝置22中，其中所述代碼被配置成在操作期間提供具體輸出(例如，起始送絲、允許氣體流動、捕獲焊接電流數據、檢測短路參數、確定飛濺物的量等)。焊接電力供應器28可用于將焊接電力提供給實況電弧焊接操作，并且送絲機30可用于將焊絲提供給實況電弧焊接操作。

焊接系統(tǒng)10包含顯示與焊接相關聯的數據和/或屏幕的顯示器32(例如，顯示對應于焊接軟件的數據)。例如，顯示器32可將圖形用戶界面提供給焊接操作員(例如，焊接教員、焊接學員)。圖形用戶界面可提供各種屏幕以使焊接教員能夠組織班級、將作業(yè)提供給班級、分析班級所執(zhí)行的作業(yè)、將作業(yè)提供給個人、分析個人所執(zhí)行的作業(yè)、添加、改變和/或刪除焊接作業(yè)的參數，等等。此外，圖形用戶界面可提供各種屏幕以使焊接操作員(例如，焊接學員)能夠執(zhí)行焊接作業(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可以是觸摸屏顯示器，其中所述觸摸屏顯示器被配置成接收觸摸輸入并將對應于觸摸輸入的數據提供給計算機18。

外部顯示器34耦接到計算機18以使遠離焊接系統(tǒng)10的個人能夠查看對應于焊接系統(tǒng)10的數據。此外，網絡裝置36耦接到計算機18以使計算機18能夠與連接到因特網或另一網絡38的其它裝置通信(例如，將測試結果提供給另一裝置和/或從另一裝置接收測試結果)。例如，網絡裝置36可使計算機18能夠與外部焊接系統(tǒng)40、生產焊接系統(tǒng)42、遠程計算機44和/或數據存儲系統(tǒng)(例如，云存儲系統(tǒng))318通信。如可了解的是，本文所述的焊接系統(tǒng)10可用于以節(jié)約成本的方式訓練焊接學員。在一些實施例中，一個或更多個焊接系統(tǒng)10可包含頭盔41，其中頭盔41可包含顯示器32以及一個或更多個感測裝置16，例如，光學或聲學感測裝置。如下文更詳細地描述，頭盔41通信地耦接到計算機18，并且頭盔41可便于焊接訓練和/或焊接監(jiān)視而無需訓練支架12。在一些實施例中，與頭盔41集成的一個或更多個感測裝置16可便于焊接訓練和/或焊接監(jiān)視而無需處于頭盔41的外部的獨立感測裝置16。此外，焊接系統(tǒng)10被配置成以為焊接學員預備高質量生產焊接的方式將真實焊接與模擬焊接結合到一起。

操作員識別系統(tǒng)43耦接到計算機18以使利用焊接系統(tǒng)10的操作員能夠被識別。操作員識別系統(tǒng)43利用一種或更多種類型的操作員信息(例如，識別符)來識別操作員。操作員信息可包含(但不限于)可重置識別符45(例如，密碼、運動序列、操作員執(zhí)行的動作)、生物特征識別符47(例如，視網膜掃描、指紋、掌紋、面部輪廓、語音輪廓、操作員天生的特點)、至少部分基于生物特征識別符47的信息、標志49(例如，密鑰、密鑰卡、射頻識別(rfid)標簽、通行證、條碼、物理識別符)或其任何組合。作為附加或替代，教員或管理員可將輸入提供給操作員識別系統(tǒng)43以驗證操作員的身份，由此針對焊接會話(例如，焊接作業(yè))和相關聯的焊接數據向操作員授權。也就是說，操作員的識別可涉及一個或更多個步驟，例如，經由從操作員接收的信息而進行的操作員識別以及經由從操作員的教員和/或管理員接收的信息而進行的操作員驗證。在一些實施例中，操作員識別系統(tǒng)43可利用一個或更多個感測裝置16以便于操作員識別。例如，焊接系統(tǒng)10的相機或麥克風可接收生物特征識別符47。此外，操作員識別系統(tǒng)43可具有被配置成接收一種或更多種類型的操作員識別信息的輸入裝置51(例如，小鍵盤、觸摸屏、視網膜掃描儀、指紋傳感器、相機、麥克風、條碼掃描儀、無線電收發(fā)器等)。

操作員識別系統(tǒng)43可在執(zhí)行焊接工藝(例如，實況工藝、訓練工藝、模擬工藝、虛擬現實工藝)之前或在執(zhí)行焊接工藝之后識別操作員。在一些實施例中，操作員識別系統(tǒng)43可基于輸入裝置51處所接收的一個或更多個識別符而使操作員能夠或不能夠利用焊接系統(tǒng)10。例如，操作員識別系統(tǒng)43可使第一操作員(例如，學員)不能夠利用焊接系統(tǒng)10，直到操作員識別系統(tǒng)43從第一操作員接收可識別第一操作員的第一輸入為止。在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10可使第一操作員能夠執(zhí)行與焊接系統(tǒng)10的焊接會話而無需第一操作員的身份的驗證；然而，焊接系統(tǒng)10可僅在至少部分基于來自第二操作員(例如，教員、管理員)的第二輸入而驗證第一操作員的身份之后存儲和/或傳輸與此焊接會話相關聯的焊接數據。也就是說，操作員識別系統(tǒng)43可禁止與焊接會話相關聯的焊接數據的存儲或傳輸，直到執(zhí)行焊接會話的第一操作員的身份被第二操作員驗證為止。此外，焊接系統(tǒng)10的一些實施例可使第一操作員不能夠利用焊接系統(tǒng)，直到從第二操作員接收到驗證第一操作員的身份的第二輸入為止，其中第一操作員的身份是基于來自第一操作員的第一輸入來初步確定的。在一些實施例中，操作員識別系統(tǒng)43可例如經由焊接工藝期間對操作員的特性進行識別而在焊接工藝期間識別操作員。例如，第一操作員可以不同于第二操作員的方式握持焊炬，并且耦接到操作員識別系統(tǒng)43的感測裝置16(例如，相機)可便于區(qū)別第一操作員與第二操作員。作為附加或替代，操作員識別系統(tǒng)43可包含焊炬14或頭盔41上的傳感器(例如，指紋掃描儀、相機、麥克風)。在一些實施例中，教員和/或管理員可在焊接工藝的完成之后確認是所識別的操作員執(zhí)行了焊接工藝。

操作員識別系統(tǒng)43可與計算機18通信以利用所接收的識別信息來確定操作員的身份。在一些實施例中，計算機18可與網絡38和/或遠程計算機44通信以確定操作員的身份。計算機18可在識別操作員之后控制顯示器32以顯示與操作員相關聯的信息中的至少一些。例如，顯示器32可呈現姓名、照片、登記號、經驗水平或其任何組合。在一些實施例中，操作員識別系統(tǒng)43可與一個或更多個焊接系統(tǒng)10一起利用。

計算機18可在相應焊接會話由操作員執(zhí)行期間和/或之后接收對應于焊接會話(例如，焊接作業(yè))的焊接數據(例如，焊接參數、電弧參數)。計算機18可從網絡38、一個或更多個感測裝置16、焊炬14、焊接電力供應器28、送絲機30或頭盔41或其任何組合接收焊接數據。作為附加或替代，計算機18可例如經由操作員特有的登記號、操作員的姓名和/或操作員的照片而將所接收的焊接數據與操作員的身份相關聯。此外，計算機18可將相關聯的焊接數據和操作員的身份(例如，登記號)傳輸到焊接系統(tǒng)10內的數據存儲系統(tǒng)或經由網絡38傳輸到位于遠處的數據存儲系統(tǒng)。焊接數據與操作員的身份的關聯(例如，經由登記號)遠不止能夠從操作員收集無關聯的焊接數據。即，焊接數據與操作員特有的登記號的關聯使靠近或遠離操作員的某人(例如，操作員、教員、管理員)能夠經由登記號長時間地追蹤操作員的表現、進步和技術。

圖2是圖1的焊接系統(tǒng)10的一些部分的實施例的框圖。如圖示，電力分配組件46將電力提供給焊炬14和計算機18。此外，焊炬14包含控制電路52，其中控制電路52被配置成控制焊炬14的操作。在所圖示的實施例中，控制電路52包含一個或更多個處理器54、存儲器裝置56和存儲裝置58。在其它實施例中，控制電路52可不包含處理器54、存儲器裝置56和/或存儲裝置58。處理器54可用于執(zhí)行軟件，例如，焊炬軟件。此外，處理器54可類似于先前所述的處理器20。此外，存儲器裝置56可類似于存儲器裝置22，并且存儲裝置58可類似于存儲裝置24。

焊炬14包含用戶接口60以使焊接操作員(例如，焊接學員、焊接教員等)能夠與焊炬14交互和/或將輸入提供給焊炬14。例如，用戶接口60可包含按鈕、開關、觸摸屏、觸摸板、掃描儀等。由焊接操作員提供給焊炬14的輸入可被提供給計算機18。例如，提供給焊炬14的輸入可用于控制正由計算機18執(zhí)行的焊接軟件。因此，焊接操作員可使用焊炬14上的用戶接口60以導航焊接軟件屏幕、設置過程、數據分析、焊接課程，在焊接軟件內進行選擇，配置焊接軟件，等等。因此，焊接操作員可使用焊炬14來控制焊接軟件(例如，焊接操作員不需要放下焊炬14來使用不同輸入裝置)。焊炬14還包含視覺指示器61，例如，顯示器62和led64。視覺指示器61可被配置成指示或顯示對應于焊接、焊接訓練和/或焊接軟件的數據和/或圖像。例如，視覺指示器61可被配置成指示焊炬取向、焊炬行進速度、焊炬位置、接觸末端到工件距離、焊炬14的朝向、焊接操作員的訓練信息等。此外，視覺指示器61可被配置成在焊接之前、在焊接期間和/或在焊接之后提供視覺指示。在某些實施例中，led64可發(fā)光以便于其被感測裝置16檢測。在這些實施例中，led64可被定位成使感測裝置16能夠基于led64的空間位置來確定焊炬14的位置和/或取向。每個led64可以可見、紅外或紫外光譜或其組合發(fā)射光。

如可了解的是，圖71圖示焊炬14的朝向的實施例。在焊絲電極174沿著焊炬14的軸線53延伸的情況下，從焊絲電極沿著軸線53延伸的投影線55在交點57處與工件82相交。如本文所利用，術語“朝向”可被定義為交點57與工件82的接頭67的中心63之間沿著工件82的最短距離59。

返回到圖2，在某些實施例中，焊炬14包含電力轉換電路66，其中電力轉換電路66被配置成從電力分配組件46、計算機18或另一裝置接收電力，并轉換所接收的電力以對焊炬14供電。在某些實施例中，焊炬14可接收已轉換的電力和/或不利用電力轉換。此外，在一些實施例中，焊炬14可由電池或任何適當供電機構供電。焊炬14還包含通信接口68(例如，rs-232驅動器)以便于焊炬14和計算機18之間的通信。因此，提供給焊炬14的輸入可被提供給計算機18。

焊炬14包含扳機70，其中扳機70被配置成在斷開位置(如圖示)與閉合位置之間機械地致動扳機開關72。扳機70提供導線71以將指示扳機開關72處于斷開位置還是閉合位置的信號攜載到控制電路52。送絲機30、焊接電力供應器28和/或計算機18可確定是否存在跨越第一扳機導線74和第二扳機導線76貫穿焊炬14的連通性。扳機開關72電耦接在第一扳機導線74與第二扳機導線76之間?？缭降谝话鈾C導線74和第二扳機導線76的連通性可以通過以下方式來確定：跨越導線74和76而施加電壓，跨越導線74和76而施加電流，跨越導線74和76而測量電阻，等等。在某些實施例中，第一扳機導線74的一些部分和/或第二扳機導線76的一些部分可設置在焊炬14的連接器內。此外，在某些實施例中，開關和/或導線在焊炬14內的布置可不同于圖2所圖示的情形。

焊接電力供應器28可基于是否存在跨越導線74和76的連通性而確定是否允許焊接電力流經焊炬14。例如，當存在跨越導線74和76的連通性時，焊接電力供應器28可允許焊接電力流經焊炬14，并且當存在跨越導線74和76的開路時，焊接電力供應器28可阻斷焊接電力流經焊炬14。此外，當存在跨越導線74和76的連通性時，送絲機30可將焊絲提供給焊炬14，并且當存在跨越導線74和76的開路時，送絲機30可阻斷將焊絲提供給焊炬14。此外，計算機18可使用跨越導線74和76的連通性和/或扳機70或扳機開關72的位置來開始和/或停止焊接操作、焊接模擬、數據記錄等。

在扳機開關72處于斷開位置時，存在跨越導線74和76的開路，因此，扳機開關72的斷開位置阻斷導線74與76之間的電子流動。因此，焊接電力供應器28可阻斷焊接電力流經焊炬14，并且送絲機30可阻斷將焊絲提供給焊炬14。按壓扳機70將扳機開關72引導到閉合位置，只要扳機70被按壓，扳機開關72就保持在閉合位置。在扳機開關72處于閉合位置時，在第一扳機導線74與電連接到扳機開關72與訓練開關78的導線77之間存在連通性。

訓練開關78電耦接在第一扳機導線74與第二扳機導線76之間。此外，訓練開關78由控制電路52電控制到斷開位置或閉合位置。在某些實施例中，訓練開關78可以是任何適當電控開關，例如，晶體管、繼電器等?？刂齐娐?2可將訓練開關78選擇性地控制到斷開位置或閉合位置。例如，當焊接系統(tǒng)10的焊接軟件在實況電弧模式中操作時，控制電路52可被配置成在扳機70被按壓時，將訓練開關78控制到閉合位置以實現實況焊接電弧。相比之下，當焊接系統(tǒng)10的焊接軟件在實況電弧模式以外的任何模式(例如，模擬、虛擬現實、增強現實等)中操作時，控制電路52可被配置成將訓練開關78控制到斷開位置以阻斷實況焊接電弧(通過阻斷導線74與76之間的電子流動)。

在某些實施例中，訓練開關78可默認地處于斷開位置，因此跨越導線74和76而建立開路。如可了解的是，當訓練開關78處于斷開位置中時，不管扳機開關72的位置如何，將存在跨越導線74和76的開路(例如，導線74和76之間的電子流動被訓練開關78的斷開位置阻斷)。然而，當訓練開關78被控制到閉合位置并且扳機開關72處于閉合位置中時，在導線74和76之間建立傳導性(例如，實現導線74和76之間的電子流動)。因此，僅當訓練開關78處于閉合位置中并且扳機開關72處于閉合位置中時，焊接電力供應器28可允許焊接電力流經焊炬14。例如，焊接電力可從焊接電力供應器28流經焊接電纜80、焊炬14、工件82并經由工作電纜84而返回到焊接電力供應器28(例如，電極-負接或正極性)。相反，焊接電力可從焊接電力供應器28流經工作電纜84、工件82、焊炬14并經由焊接電纜80而返回到焊接電力供應器28(例如，電極-正接或反極性)。

如可了解的是，訓練開關78可在物理上位于焊接系統(tǒng)10的任何適當部分中，例如，位于計算機18等中。此外，在某些實施例中，訓練開關78的功能可由焊接系統(tǒng)10中的任何適當硬件和/或軟件替換。

圖2a是圖1的焊炬14的電路的實施例的示意圖。在所圖示的實施例中，扳機開關72將電力供應導線(例如，電壓源等)選擇性地連接到導線71。因此，當扳機開關72斷開時，沒有電壓被施加到導線71，并且扳機開關72閉合時，來自電力供應導線的電壓被供應到導線71。扳機啟用信號(例如，trigger_en)可由控制電路52提供以選擇性地控制訓練開關78，并且因此控制送絲機啟用開關85。例如，當扳機啟用信號將訓練開關78控制到斷開位置時，沒有電壓被施加到送絲機啟用開關85(例如，經由feeder_en連接)，因此將送絲機啟用開關85維持在斷開位置中。相反，當扳機啟用信號將訓練開關78控制到閉合位置時，電壓被施加到送絲機啟用開關85，因此將送絲機啟用開關85控制到閉合位置。在送絲機啟用開關85處于閉合位置時，在導線74和76之間建立傳導性。雖然提供了焊炬14電路的一個實例，但任何適當電路可用在焊炬14內。控制電路52的微處理器可使扳機啟用信號以預定間隔脈沖地發(fā)出以將扳機啟用信號正適當地工作的指示提供給控制電路52的檢測電路。如果檢測電路沒有檢測到扳機啟用信號，那么可以不啟用扳機。

圖3是圖1和圖2的焊炬14的實施例的立體圖。如圖示，用戶接口60包含多個按鈕86，其中按鈕86可用于將輸入提供給焊炬14。例如，按鈕86可使焊接操作員能夠遍閱焊接軟件。此外，焊炬14包含顯示器62，其中顯示器62可展示對應于焊接軟件的焊接操作員數據、對應于焊接操作的數據等。如圖示，led64可定位在焊炬14上的各種位置處。因此，led64可發(fā)光以便于由感測裝置16檢測。如下文更詳細地論述，一組或更多組led64可布置在焊炬14上以便于由感測裝置16檢測，而不管焊炬在焊接環(huán)境中的位置如何。例如，一組或更多組led64可布置在焊炬14周圍，并且取向(例如，居中)在使感測裝置16能夠檢測焊炬14在平焊位置、水平焊位置、垂直焊位置和仰焊位置中的位置和取向的方向上。此外，一組或更多組led64可使感測裝置16能夠實質上連續(xù)地檢測焊炬14在起始焊接工藝之前在焊接環(huán)境中的各種焊接位置之間的移動、焊炬在焊接工藝期間的移動以及焊炬在完成焊接工藝之后的移動或其任何組合。在一些實施例中，掃描裝置65(例如，指紋掃描儀)可布置在焊炬14上。掃描裝置65可以是操作員識別系統(tǒng)43的一部分。操作員可利用掃描裝置65以將識別信息提供給焊接系統(tǒng)10的操作員識別系統(tǒng)43。例如，操作員可在執(zhí)行焊接工藝之前和/或之后掃描手指以便于驗證是所識別的操作員執(zhí)行了焊接工藝。在一些實施例中，操作員可在起始或結束焊接工藝的相對短暫的窗口(例如，約3秒、5秒、10秒或15秒)內利用掃描裝置65以驗證操作員的身份。也就是說，如果在操作員的身份的驗證之后的短暫窗口內未起始焊接工藝，那么焊接系統(tǒng)10和/或焊炬14可使操作員不能夠起始或結束焊接工藝。因此，操作員識別系統(tǒng)43可用于減少或消除如下情形：第二操作員所進行的給定焊接工藝的表現和來自給定焊接工藝的相關聯的焊接數據被錯誤地歸屬于未執(zhí)行給定焊接工藝的第一操作員。

圖4是圖1的支架12的實施例的立體圖。支架12包含焊接表面88，其中實況焊接(例如，真實焊接、實際焊接)和/或模擬焊接可以在焊接表面88上執(zhí)行。支腿90將為焊接表面88提供支撐。在某些實施例中，焊接表面88可包含狹槽91以輔助焊接操作員將工件82定位和取向。在某些實施例中，工件82的位置和取向可被提供給焊接系統(tǒng)10的焊接軟件以校準焊接系統(tǒng)10。例如，焊接操作員可將指示提供給焊接軟件，所述指示識別工件82與焊接表面88的哪一個狹槽91對準。此外，預定義的焊接作業(yè)可引導焊接操作員將工件82與特定狹槽91對準。在某些實施例中，工件82可包含延伸部92，其中延伸部92被配置成延伸到一個或更多個狹槽91內以將工件82與一個或更多個狹槽91對準。如可了解的是，狹槽91中的每一個可定位在與焊接軟件中所定義的相應位置對應的位置處。

焊接表面88包含第一孔93和第二孔94。第一孔93和第二孔94可一起用于確定焊接表面88的位置和/或取向。如可了解的是，在某些實施例中，至少三個孔可用于確定焊接表面88的位置和/或取向。在一些實施例中，三個以上的孔可用于確定焊接表面88的位置和/或取向。第一孔93和第二孔94可定位在焊接表面88上的任何適當位置處，并且可以是任何適當大小。在某些實施例中，焊接表面88相對于感測裝置16的位置和/或取向可以使用第一孔93和第二孔94來校準。例如，如下文更詳細地描述，被配置成由感測裝置16感測的校準裝置可被插入到第一孔93中，或與第一孔93觸碰。當校準裝置插入到第一孔93中或觸碰第一孔93時，被提供給焊接軟件(或另一校準軟件)的用戶輸入可指示校準裝置被插入到第一孔93中。因此，焊接軟件可建立在第一時間從感測裝置16接收的第一數據組(例如，校準數據)(例如，位置和/或取向數據)與第一孔93的位置之間的相關性。校準裝置可接著被插入到第二孔94中或與第二孔94觸碰。當校準裝置插入到第二孔94中或觸碰第二孔94時，被提供給焊接軟件的用戶輸入可指示校準裝置被插入到第二孔94中。因此，焊接軟件可建立在第二時間從感測裝置16接收的第二數據組(例如，校準數據)與第二孔94的位置之間的相關性。因此，焊接軟件可能夠使用在第一時間接收的第一數據組以及在第二時間接收的第二數據組而校準焊接表面88相對于感測裝置16的位置和/或取向。

焊接表面88還包含第一標記物95和第二標記物96。第一標記物95和第二標記物96可一起用于確定焊接表面88的位置和/或取向。如可了解的是，在某些實施例中，至少三個標記物可用于確定焊接表面88的位置和/或取向。在一些實施例中，三個以上的標記物可用于確定焊接表面88的位置和/或取向。第一標記物95和第二標記物96可由任何適當材料形成。此外，在某些實施例中，第一標記物95和第二標記物96可構建到焊接表面88中，而在其它實施例中，第一標記物95和第二標記物96可附接到焊接表面88。例如，第一標記物95和第二標記物96可使用粘合劑而附接到焊接表面88，和/或第一標記物95和第二標記物96可以是貼紙(例如，膠帶)。第一標記物95和第二標記物96可具有任何適當形狀、大小和/或顏色。此外，在某些實施例中，第一標記物95和第二標記物96可以是由反射性材料形成的反射體(例如，回射體)。第一標記物95和第二標記物96可由焊接系統(tǒng)10使用，以校準焊接表面88相對于感測裝置16的位置和/或取向而無需獨立校準裝置。因此，第一標記物95和第二標記物96被配置成由感測裝置16檢測。在某些實施例中，第一標記物95和第二標記物96可定位在焊接表面88上的預定位置處。此外，焊接軟件可被編程為使用預定位置來確定焊接表面88的位置和/或取向。在其它實施例中，第一標記物95和第二標記物96的位置可在校準期間被提供給焊接軟件。在第一標記物95和第二標記物96處于焊接表面88上的情況下，感測裝置16可感測第一標記物95和第二標記物96相對于感測裝置16的位置和/或取向。結合第一標記物95和第二標記物96在焊接表面88上的位置使用此感測數據，焊接軟件可能夠校準焊接表面88相對于感測裝置16的位置和/或取向。在一些實施例中，焊接表面88可以是可移除的和/或正反兩用的。在這些實施例中，例如如果焊接表面88變得磨損，那么焊接表面88可被翻轉。

在所圖示的實施例中，工件82包含第一標記物98和第二標記物99。第一標記物98和第二標記物99可一起用于確定工件82的位置和/或取向。如可了解的是，至少兩個標記物用于確定工件82的位置和/或取向。在某些實施例中，兩個以上的標記物可用于確定工件82的位置和/或取向。第一標記物98和第二標記物99可由任何適當材料形成。此外，在某些實施例中，第一標記物98和第二標記物99可構建到工件82中，而在其它實施例中，第一標記物98和第二標記物99可附接到工件82。例如，第一標記物98和第二標記物99可使用粘合劑而附接到工件82，和/或第一標記物98和第二標記物99可以是貼紙。作為另一實例，第一標記物98和第二標記物99可被夾緊或夾持到工件82上。第一標記物98和第二標記物99可具有任何適當形狀、大小和/或顏色。此外，在某些實施例中，第一標記物98和第二標記物99可以是由反射性材料形成的反射體(例如，回射體)。第一標記物98和第二標記物99可由焊接系統(tǒng)10使用，以校準工件82相對于感測裝置16的位置和/或取向而無需獨立校準裝置。因此，第一標記物98和第二標記物99被配置成由感測裝置16檢測。在某些實施例中，第一標記物98和第二標記物99可定位在工件82上的預定位置處。此外，焊接軟件可被編程為使用預定位置來確定工件82的位置和/或取向。在其它實施例中，第一標記物98和第二標記物99的位置可在校準期間被提供給焊接軟件。在第一標記物98和第二標記物99處于工件82上的情況下，感測裝置16可感測第一標記物98和第二標記物99相對于感測裝置16的位置和/或取向。結合第一標記物98和第二標記物99在工件82上的位置使用此感測數據，焊接軟件可能夠校準工件82相對于感測裝置16的位置和/或取向。雖然標記物95、96、98和99在本文中已被描述為由感測裝置16檢測，但在某些實施例中，標記物95、96、98和99可指示校準裝置將被觸碰以使用校準裝置來校準的位置，如先前所描述。

支架12包含第一臂100，其中第一臂100從焊接表面88垂直地延伸并被配置成對感測裝置16和顯示器32提供支撐。手柄101附接到第一臂100，并且可用于調整感測裝置16相對于第一臂100的取向。例如，隨著手柄101被調整，延伸穿過第一臂100的機械部件可調整感測裝置16的角度。顯示器32包含蓋102以保護顯示器32免受可能在實況焊接操作期間出現的焊接發(fā)射物的影響。蓋102可由任何適當材料制成，例如，透明材料、聚合物等。通過使用透明材料的蓋，在蓋102定位在顯示器32之前時，焊接操作員可例如在焊接操作之前、期間和/或之后觀察顯示器32。感測裝置16可包含相機104，其中相機104耦接到第一臂100以記錄焊接操作。在某些實施例中，相機104可以是高動態(tài)范圍(hdr)相機。此外，感測裝置16可包含耦接到第一臂100的發(fā)射器105。發(fā)射器105可用于校準焊接表面88相對于感測裝置16的位置和/或取向。例如，發(fā)射器105可被配置成將可見圖案發(fā)射到焊接表面88、工件82、焊炬14或操作員或其任何組合上。也就是說，發(fā)射器105所發(fā)射的圖案對于相機104來說是可見的。發(fā)射器105可發(fā)射處于期望波長(例如，紅外光譜、可見光譜或紫外光譜中的波長(例如，約1mm到120nm))下的可見圖案?？梢妶D案可展示到焊接表面88和/或工件82上。此外，可見圖案可由感測裝置16檢測以校準焊接表面88相對于感測裝置16的位置和/或取向。例如，基于可見圖案的特定特征，對準和/或取向可由感測裝置16和/或焊接軟件確定。此外，發(fā)射器105所發(fā)射的可見圖案可用于便于將工件82定位在焊接表面88上。如下文更詳細地論述，可見圖案可由感測裝置16(例如，相機104)檢測以確定工件82的形狀(例如，管狀、s形、i形、u形)、操作員或焊炬14在焊接之前的位置。在一些實施例中，可見圖案可由感測裝置16在焊接期間檢測以檢測工件82、操作員、焊炬14或其任何組合。

在一些實施例中，支架12的一個或更多個感測裝置16可包含第二相機109，其中第二相機109耦接到第三臂107以按照與相機104類似的方式記錄焊接操作。此外，耦接到第三臂107的第二發(fā)射器113可將可見圖案發(fā)射到焊接表面88、工件82、焊炬14或操作員或其任何組合上。第二發(fā)射器113可發(fā)射處于期望波長(例如，紅外光譜、可見光譜或紫外光譜中的波長)下的可見圖案。從第二發(fā)射器113發(fā)射的可見圖案可以是與發(fā)射器105所發(fā)射的可見圖案大致上相同的波長或不同的波長。如可了解的是，第二相機109和第二發(fā)射器113可被定位成相對于工件82具有不同于相機104和發(fā)射器105的取向(例如，與之垂直，大于約5°、10°、20°、30°、45°、50°、60°、75°或80°或更大)，因此在任一臂100、107的感測裝置16從焊接環(huán)境的一部分的角度來看不可見的情形下，能夠確定工件82的形狀、操作員的位置或焊炬14的位置。在一些實施例中，感測裝置16可包含在支架12上或在支架12外而布置在焊接環(huán)境周圍各種點處的多組相機和發(fā)射器，以在一個或更多個感測裝置從焊接環(huán)境的角度來看不可見的情況下便于監(jiān)視物體在焊接環(huán)境中的位置和移動。如下文更詳細地論述，接收器(例如，相機104)和發(fā)射器105可與焊接頭盔41集成，因此使訓練系統(tǒng)10能夠監(jiān)視焊炬14和工件相對于焊接頭盔41的位置和/或取向。

支架12還包含第二臂106，其中第二臂106從焊接表面88垂直地延伸并被配置成對焊板108(例如，垂直焊板、水平焊板、仰焊板)提供支撐。第二臂106可以是可調整的，以便于在不同高度處進行仰焊。此外，第二臂106可按許多不同方式來制造以便于在不同高度處進行仰焊。焊板108使用安裝組件110而耦接到第二臂106。安裝組件110便于使焊板108旋轉，如箭頭111所圖示。例如，焊板108可從如圖示大體上在水平平面中延伸的狀態(tài)(例如，進行仰焊)旋轉至大體上在垂直平面中延伸的狀態(tài)(例如，進行垂直焊)。焊板108包含焊接表面112。焊接表面112包含狹槽114，類似于焊接表面88上的狹槽91，狹槽114可輔助焊接操作員將工件82定位焊接表面112上。在某些實施例中，工件82的位置可被提供給焊接系統(tǒng)10的焊接軟件以校準焊接系統(tǒng)10。例如，焊接操作員可將識別工件82與焊接表面112的哪一狹槽114對準的指示提供給焊接軟件。此外，預定義的焊接作業(yè)可引導焊接操作員將工件82與特定狹槽114對準。在某些實施例中，工件82可包含延伸部，其中所述延伸部被配置成延伸到一個或更多個狹槽114內以將工件82與一個或更多個狹槽114對準。如可了解的是，狹槽114中的每一個可定位在與焊接軟件中所定義的相應位置對應的位置處。

焊接表面112還包含第一標記物116和第二標記物118。第一標記物116和第二標記物118可一起用于確定焊接表面112的位置和/或取向。如可了解的是，至少兩個標記物用于確定焊接表面112的位置和/或取向。在某些實施例中，兩個以上的標記物可用于確定焊接表面112的位置和/或取向。第一標記物116和第二標記物118可由任何適當材料形成。此外，在某些實施例中，第一標記物116和第二標記物118可構建到焊接表面112(或焊板108的另一部分)中，而在其它實施例中，第一標記物116和第二標記物118可附接到焊接表面112(或焊板108的另一部分)。例如，第一標記物116和第二標記物118可使用粘合劑而附接到焊接表面112，和/或第一標記物116和第二標記物118可以是貼紙(例如，膠帶)。作為另一實例，第一標記物116和第二標記物118可被夾緊或夾持到焊接表面112上。在一些實施例中，第一標記物116和第二標記物118可集成到固持夾中，所述固持夾被夾持到焊接試樣上。第一標記物116和第二標記物118可具有任何適當形狀、大小和/或顏色。此外，在某些實施例中，第一標記物116和第二標記物118可以是由反射性材料形成的反射體(例如，回射體)。

第一標記物116和第二標記物118可由焊接系統(tǒng)10使用，以校準焊接表面112相對于感測裝置16的位置和/或取向而無需獨立校準裝置。因此，第一標記物116和第二標記物118被配置成由感測裝置16檢測。在某些實施例中，第一標記物116和第二標記物118可定位在焊接表面112上的預定位置處。此外，焊接軟件可被編程為使用預定位置來確定焊接表面112的位置和/或取向。在其它實施例中，第一標記物116和第二標記物118的位置可在校準期間被提供給焊接軟件。在第一標記物116和第二標記物118處于焊接表面112上的情況下，感測裝置16可感測第一標記物116和第二標記物118相對于感測裝置16的位置和/或取向。結合第一標記物116和第二標記物118在焊接表面112上的位置使用此感測數據，焊接軟件可能夠校準焊接表面112相對于感測裝置16的位置和/或取向。此外，感測裝置16可在焊接期間感測和/或追蹤第一標記物116和第二標記物118以將可能在焊接期間發(fā)生的焊板108的任何移動考慮在內。雖然標記物116和118在本文中已被描述為由感測裝置16檢測，但在某些實施例中，標記物116和118可指示校準裝置將被觸碰或插入以使用校準裝置來校準的位置，如先前所描述。

圖5是校準裝置120的實施例的立體圖。在一些實施例中，校準裝置120形如焊炬，并且可用于校準焊接表面88和112相對于感測裝置16的位置和/或取向。在其它實施例中，校準裝置120可用于校準焊接接頭的位置和/或取向。校準裝置120包含把手122和噴嘴124。噴嘴124包含尖端部126，其中尖端部126可用于觸碰用于校準的位置和/或插入到用于校準的孔中。校準裝置120還包含用戶接口128，其中用戶接口128使焊接操作員能夠提供輸入，所述輸入對應于校準裝置120觸碰用于校準的位置和/或插入到用于校準的孔中的時間。此外，在某些實施例中，校準裝置120包含標記物130，其中標記物130被配置成由感測裝置16感測。如圖示，標記物130從校準裝置120延伸。如圖示，在其它實施例中，標記物130可不從校準裝置120延伸。標記物130可以是被配置成由感測裝置16(例如，相機)檢測的任何適當標記物。此外，標記物130可以是任何適當大小、形狀和/或顏色。

在校準期間，感測裝置16可感測校準裝置120的位置和/或校準裝置120的取向。校準裝置120的位置和/或取向可由焊接軟件使用，以確定焊接表面88和112中的一個或更多個相對于感測裝置16的位置和/或取向、工件82相對于感測裝置16的位置和/或取向、夾具相對于感測裝置16的位置和/或取向等。因此，校準裝置120可便于校準焊接系統(tǒng)10。在一些實施例中，托盤可定位在焊接表面88之下以存儲校準裝置120。此外，在某些實施例中，如果校準裝置120能夠由感測裝置16追蹤，那么可禁用實況焊接(例如，以阻斷飛濺物接觸校準裝置120)。

圖6是夾具組件132的實施例的立體圖。夾具組件132可定位在焊接表面88和/或焊接表面112上，并且可將工件82固定在上面。在某些實施例中，夾具組件132可被配置成與狹槽92和114中的一個或更多個對準。在其它實施例中，夾具組件132可布置在焊接表面88和/或焊接表面122上的任何位置處。夾具組件132還包含第一標記物134和第二標記物136。第一標記物134和第二標記物136可一起用于確定夾具組件132的位置和/或取向。如可了解的是，至少兩個標記物用于確定夾具組件132的位置和/或取向。第一標記物134和第二標記物136可由任何適當材料形成。此外，在某些實施例中，第一標記物134和第二標記物136可構建到夾具組件132中，而在其它實施例中，第一標記物134和第二標記物136可附接到夾具組件132。例如，第一標記物134和第二標記物136可使用粘合劑而附接到夾具組件132，和/或第一標記物134和第二標記物136可以是貼紙(例如，膠帶)。第一標記物134和第二標記物136可具有任何適當形狀、大小和/或顏色。此外，在某些實施例中，第一標記物134和第二標記物136可以是由反射性材料形成的反射體(例如，回射體)。第一標記物134和第二標記物136可由焊接系統(tǒng)10使用，以校準夾具組件132相對于感測裝置16的位置和/或取向而無需獨立校準裝置。因此，第一標記物134和第二標記物136被配置成由感測裝置16檢測。在某些實施例中，第一標記物134和第二標記物136可定位在夾具組件132上的預定位置處。此外，焊接軟件可被編程為使用預定位置來確定夾具組件132的位置和/或取向。在其它實施例中，第一標記物134和第二標記物136的位置可在校準期間被提供給焊接軟件。在第一標記物134和第二標記物136處于夾具組件132上的情況下，感測裝置16可感測第一標記物134和第二標記物136相對于感測裝置16的位置和/或取向。結合第一標記物134和第二標記物136在夾具組件132上的位置使用此感測數據，焊接軟件可能夠校準夾具組件132相對于感測裝置16的位置和/或取向。雖然第一標記物134和第二標記物136在本文中已被描述為由感測裝置16檢測，但在某些實施例中，第一標記物134和第二標記物136可指示校準裝置將被觸碰或插入以使用校準裝置120來校準的位置，如先前所描述。

在所圖示的實施例中，夾具組件132被配置成將工件82的下部部分138固定到工件82的上部部分140以執(zhí)行搭焊。在其它實施例中，夾具組件132可被配置成固定工件82的一部分以執(zhí)行對焊、角焊等，以輔助焊接操作員執(zhí)行焊接。夾具組件132包含從基底143延伸的垂直臂142。橫桿144在垂直臂142之間延伸，并緊固到垂直臂142。調整機構146(例如，手柄)可被調整以將鎖定裝置148朝向工件82引導，而將工件82固定在鎖定裝置148與夾具組件132的基底143之間。相反，調整機構146可被調整以引導鎖定裝置148使其遠離工件82，而從鎖定裝置148與基底143之間移除工件82。因此，工件82可選擇性地固定到夾具組件132。

圖7是焊絲伸出校準工具150的立體圖。工具150被配置成將從焊炬噴嘴延伸出的焊絲的長度校準為可選長度。因此，工具150包含第一把手152和第二把手154。工具150還包含焊炬噴嘴固持器156，其中焊炬噴嘴固持器156附接到工具150的中央部分157并以所選擇的距離從中央部分157向外延伸。在所圖示的實施例中，焊炬噴嘴固持器156具有大體上圓柱形的主體158(例如，杯形)；然而，在其它實施例中，焊炬噴嘴固持器156的主體158可具有任何適當形狀。此外，焊炬噴嘴固持器156被配置成穿過噴嘴入口160而接納焊炬噴嘴，以使得焊炬噴嘴延伸到主體158中。此外，焊炬噴嘴固持器156包含開口162，其中開口162被配置成使焊絲能夠從焊炬噴嘴固持器156的端部延伸出，并阻斷焊炬噴嘴延伸穿過開口162。隨著焊炬噴嘴延伸到焊炬噴嘴固持器156中，焊絲從焊炬噴嘴固持器156的開口朝向工具150的刀片組件164延伸出。刀片組件164包含被配置成接觸焊絲的一個或更多個側部165和166。在某些實施例中，側部165與166兩者包含刀片以切割焊絲的相對兩側，而在其它實施例中，側部165和166中的僅一個側部包含刀片以切割焊絲的一側并且另一側部包含刀片所面對的表面。為了校準焊絲的長度，焊絲可延伸穿過開口162并延伸到刀片組件164中。通過第一把手152和第二把手154朝向彼此按壓，焊絲可被切割成可選長度，因此校準從焊炬噴嘴延伸的焊絲的長度。校準長度可以使用調整機構167來選擇，以調整刀片組件164與焊炬噴嘴固持器156的開口162之間的距離168。因此，使用工具150，可校準從焊炬噴嘴延伸的焊絲的長度。

圖8是圖7的焊絲伸出校準工具150的俯視圖。如圖示，焊炬14可與工具150一起使用。具體來說，焊炬14的噴嘴170可在方向172上插入到焊炬噴嘴固持器156中。從焊炬14延伸的焊絲174被引導穿過噴嘴入口160、開口162和刀片組件164。因此，可一起按壓第一把手152和第二把手154以將焊絲174切割至調整機構167所設定的距離168(例如，校準長度)。

圖9是用于校準焊絲從焊炬14的伸出的方法176的實施例。工具150可用于使用各種方法來校準從噴嘴170延伸的焊絲174的長度。在方法176中，焊絲伸出校準工具150的調整機構167可針對所選擇的焊絲174長度被調整(方框178)。例如，焊炬噴嘴固持器156與工具150相距的距離168可被設定為約0.5cm到2.0cm之間、1.0cm到3.0cm之間等的范圍。焊炬14可被插入到工具150的焊炬噴嘴固持器156中，以使得焊炬14的噴嘴170鄰接焊炬噴嘴固持器156并且焊絲174延伸穿過焊炬噴嘴固持器156的開口162(方框180)。在某些實施例中，焊絲174可足夠長而延伸穿過刀片組件164。然而，如果焊絲174不延伸穿過刀片組件164，那么焊接操作員可致動焊炬14的扳機70以送給焊絲174，以使得焊絲174延伸穿過刀片組件164(方框182)。因此，焊接操作員可按壓工具150的把手152和154以切割延伸穿過刀片組件164的焊絲174，并因此校準焊絲174的長度(方框184)。

圖10是具有物理標記的焊接耗材186的實施例的立體圖。焊接耗材186可以是任何適當焊接耗材，例如，焊條、焊棒或焊接電極。焊接耗材186包含物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204。物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204可以是任何適當物理標記。例如，物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204可包含條形碼、圖像、形狀、顏色、文本、一組數據等。在某些實施例中，物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204可以是激光蝕刻的。此外，在某些實施例中，物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204可以是裸眼可見的(例如，在可見光譜內)，而在其它實施例中，物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204可以不是裸眼可見的(例如，不在可視光譜內)。

物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204中的每一個指示焊接耗材186上相對于焊接耗材186的第一端206或第二端208的位置。例如，物理標記188可指示與第一端206相距的距離、與第二端208相距的距離，或相對于焊接耗材186的某一其它位置。在某些實施例中，物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204可指示對應于第一端206和/或第二端208的編號。例如，物理標記188可指示編號“1”，以指示物理標記188是從第一端206開始的第一個物理標記，和/或物理標記188可指示編號“9”，以指示物理標記188是從第二端208開始的第九個物理標記。處理裝置可基于物理標記所指示的編號使用查找表來確定與第一端206或第二端208相距的距離。

可包含感測裝置16的基于相機的檢測系統(tǒng)或另一類型的系統(tǒng)被配置成在實況電弧焊接或焊接模擬期間檢測物理標記188、190、192、194、196、198、200、202和204。此外，基于相機的檢測系統(tǒng)被配置成基于所檢測的物理標記來確定焊接耗材186的剩余長度、焊接耗材186的已消耗長度、焊接耗材186的使用速率、焊接耗材186的浸漬速率等。因此，對應于焊接耗材186的使用的數據可由焊接系統(tǒng)10追蹤以用于訓練和/或分析。

圖11是具有物理標記212、214、216和218的焊絲210的實施例的立體圖。物理標記212、214、216和218可以是任何適當物理標記。例如，物理標記212、214、216和218可包含條形碼、圖像、形狀、文本、一組數據等。在某些實施例中，物理標記212、214、216和218可以是激光蝕刻的。此外，在某些實施例中，物理標記212、214、216和218可以是裸眼可見的(例如，在可見光譜內)，而在其它實施例中，物理標記212、214、216和218可不是裸眼可見的(例如，不在可視光譜內)。

物理標記212、214、216和218中的每一個指示焊絲210上相對于焊絲210的第一端220或第二端222的位置。例如，物理標記212可指示與第一端220相距的距離、與第二端222相距的距離，或相對于焊絲210的某一其它位置。在某些實施例中，物理標記212、214、216和218可指示對應于第一端222和/或第二端222的編號。例如，物理標記212可指示編號“1”，以指示物理標記212是從第一端220開始的第一個物理標記，和/或物理標記212可指示編號“4”，以指示物理標記212是從第二端222開始的第四個物理標記。處理裝置可基于物理標記所指示的編號使用查找表來確定與第一端220或第二端222相距的距離。

可包含感測裝置16的基于相機的檢測系統(tǒng)或另一類型的系統(tǒng)被配置成在實況電弧焊接或焊接模擬期間檢測物理標記212、214、216和218。此外，基于相機的檢測系統(tǒng)被配置成基于所檢測的物理標記來確定焊絲210的剩余長度、焊絲210的已消耗長度、焊絲210的使用速率、焊絲210的浸漬速率等。因此，對應于焊絲210的使用的數據可由焊接系統(tǒng)10追蹤以用于訓練和/或分析。

圖12是圖4的支架12的垂直臂組件223的實施例的立體圖。如圖示，感測裝置16附接到第一臂100。此外，感測裝置16包含相機224和紅外發(fā)射器226。然而，在其它實施例中，感測裝置16可包含任何適當數量的相機、發(fā)射器和/或其它感測裝置。樞轉組件228耦接到第一臂100并耦接到感測裝置16，并且使感測裝置16的角度能夠在感測裝置16如箭頭229所圖示而旋轉時被調整。如可了解的是，調整感測裝置16相對于第一臂100的角度會改變感測裝置16的視野(例如，以改變焊接表面88和/或焊接表面112由感測裝置16感測的部分)。在一些實施例中，感測裝置16被布置成在焊接工藝的完成之前和/或之后觀察操作員的至少一部分(例如，手、面部)。感測裝置16(例如，相機)對操作員的觀察可便于操作員識別和驗證是所識別的操作員執(zhí)行了所觀察的焊接工藝。

繩索230在手柄101與感測裝置16之間延伸。繩索230穿過滑輪232以便于使感測裝置16旋轉。因此，焊接操作員可旋轉手柄101以手動地調整感測裝置16的角度。如可了解的是，繩索230和滑輪232的組合是用于旋轉感測裝置16的系統(tǒng)的一個實例。應注意，任何合適的系統(tǒng)可便于使感測裝置16旋轉。雖然圖示了手柄101的一個實施例，但應了解，任何適當手柄可用于調整感測裝置16的角度。此外，感測裝置16的角度可使用耦接到繩索230的電動機234進行調整。因此，焊接操作員可操作電動機234以調整感測裝置16的角度。此外，在某些實施例中，控制電路可耦接到電動機234并可基于對感測裝置16的期望視野和/或基于感測裝置16的視野內的物體的追蹤來控制感測裝置16的角度。

圖13是仰焊臂組件235的實施例的立體圖。仰焊臂組件235圖示使第二臂106能夠具有可調整高度的制造設計的一個實施例。因此，如可了解的是，第二臂106可按照多種方式制造成具有可調整的高度。如圖示，仰焊組件235包含用于如箭頭238所圖示垂直地升高和/或降低第二臂106的把手236。仰焊臂組件235包含鎖定裝置240以將第二臂106鎖定在期望高度。例如，鎖定裝置240可包含按鈕，其中所述按鈕被按壓以解開配置成延伸到開口242中的鎖舌，因此將第二臂106解鎖以使其不固定到側軌243。在第二臂106從側軌243解鎖的情況下，把手236可垂直地調整到期望高度，因此將板112調整到期望高度。如可了解的是，釋放按鈕可導致鎖舌延伸到開口242中并且將第二臂106鎖定到側軌243。如可了解的是，鎖定裝置240可如所述般手動地操作，和/或鎖定裝置240可由控制系統(tǒng)控制(例如，自動地控制)。此外，第二臂106可以使用控制系統(tǒng)來垂直地升高和/或降低。例如，在某些實施例中，焊接軟件可控制第二臂106自動地移動到期望位置。因此，板112可調整到期望高度以進行仰焊。

圖14是具有多種模式的焊接系統(tǒng)10的焊接軟件244(例如，焊接訓練軟件)的實施例的框圖。如圖示，焊接軟件244可包含以下各者中的一種或更多種：實況電弧模式246，被配置成使用實況(例如，實際)焊接電弧而實現訓練；模擬模式248，被配置成使用焊接模擬而實現訓練；虛擬現實(vr)模式250，被配置成使用vr模擬而實現訓練；和/或增強現實模式252，被配置成使用增強現實模擬而實現訓練。

焊接軟件244可從音頻輸入254接收信號。音頻輸入254可被配置成使焊接操作員能夠使用可聽見的命令來操作焊接軟件244(例如，語音激活)。此外，焊接軟件244可被配置成提供音頻輸出256和/或視頻輸出258。例如，焊接軟件244可使用音頻輸出256將可聽見的信息提供給焊接操作員。此可聽見的信息可包含用于配置(例如，設置)焊接系統(tǒng)10的指令、在焊接操作期間提供給焊接操作員的實時反饋、在執(zhí)行焊接操作之前對焊接操作員的指令、在執(zhí)行焊接操作之后對焊接操作員的指令、警告等。

圖15是焊接軟件244的vr模式250的實施例的框圖。vr模式250被配置成向焊接操作員提供vr模擬260。vr模擬260可通過vr耳機、vr眼鏡、vr顯示器或任何適當vr裝置而顯示給焊接操作員。在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10的頭盔41的顯示器32可便于vr模擬260。vr模擬260可被配置成包含各種虛擬物體，例如，圖15所圖示的物體，其中所述虛擬物體實現焊接操作員與vr模擬260內的各種虛擬物體中的所選擇的虛擬物體之間的互動。例如，虛擬物體可包含虛擬工件262、虛擬焊接支架264、虛擬焊炬266、虛擬焊絲切割器268、虛擬軟件配置270、虛擬訓練數據結果272和/或虛擬手套274。

在某些實施例中，焊接操作員可與虛擬物體互動而無需觸碰實物。例如，感測裝置16可檢測焊接操作員的移動，并且可基于焊接操作員在現實世界中的移動而導致在vr模擬260中發(fā)生的類似移動。在其它實施例中，焊接操作員可使用手套或焊炬14與虛擬物體互動。例如，手套或焊炬14可由感測裝置16檢測，和/或手套或焊炬14可對應于vr模擬260中的虛擬物體。此外，焊接操作員可能夠使用虛擬軟件配置270和/或虛擬訓練數據結果272在vr模擬260內運行焊接軟件244。例如，焊接操作員可使用他們的手、手套或焊炬14在焊接軟件244內選擇vr模擬260內虛擬地顯示的項目。此外，焊接操作員可執(zhí)行其它動作，例如，拿起焊絲切割器和切割從虛擬焊炬266延伸的虛擬焊絲，所有這些動作都是在vr模擬260內作出的。

圖16是用于整合訓練結果數據、非訓練結果數據、模擬結果數據等的方法276的實施例。方法276包含：計算機18的焊接軟件244從存儲裝置(例如，存儲裝置24)接收第一組焊接數據(方框278)。第一組焊接數據可包含對應于第一焊接會話(例如，焊接作業(yè))的焊接數據。方法276還包含：焊接軟件244從存儲裝置接收第二組焊接數據(方框280)。在某些實施例中，第一組焊接數據和/或第二組焊接數據可以從網絡存儲裝置接收。網絡存儲裝置可被配置成從焊接系統(tǒng)10和/或外部焊接系統(tǒng)40接收焊接數據和/或將焊接數據提供給焊接系統(tǒng)10和/或外部焊接系統(tǒng)40。焊接軟件244可將第一組焊接數據和第二組焊接數據整合成圖表以實現第一組焊接數據與第二組焊接數據的視覺比較(方框282)。如可了解的是，圖表可以是柱狀圖、餅形圖、線形圖、直方圖等。在某些實施例中，將第一組焊接數據與第二組焊接數據整合包含篩選第一組焊接數據和第二組焊接數據以顯示第一組焊接數據的子集和第二組焊接數據的子集。焊接軟件244可將圖表提供給顯示裝置(例如，顯示器32)(方框284)。在某些實施例中，將圖表提供給顯示裝置包含：在圖表上提供可選元素，其中當所述可選元素在被選擇時，顯示與可選元素中的相應所選擇的元素對應的數據(例如，從圖表選擇焊絲速度可改變屏幕以顯示用于具體焊接會話(例如，焊接作業(yè))的焊絲速度歷史)。

第一組焊接數據和/或第二組焊接數據可包含焊炬取向、焊炬行進速度、焊炬位置、接觸末端到工件距離、焊炬的朝向、焊接得分、焊接級別等。此外，第一組焊接數據和第二組焊接數據可對應于由一個焊接操作員和/或由焊接操作員的班級執(zhí)行的訓練。此外，第一焊接會話(例如，焊接作業(yè))和第二焊接會話(例如，焊接作業(yè))可對應于由一個焊接操作員和/或由焊接操作員的班級執(zhí)行的訓練。在某些實施例中，第一焊接作業(yè)可對應于由第一焊接操作員執(zhí)行的訓練，并且第二焊接作業(yè)可對應于由第二焊接操作員執(zhí)行的訓練。此外，第一作業(yè)和第二作業(yè)可對應于相同焊接情形。作為附加或替代，第一組焊接數據和第二組焊接數據可對應于在訓練環(huán)境(例如，生產現場)外的一個焊接操作員和/或焊接操作員的班級執(zhí)行的焊接會話(例如，焊接作業(yè))。

圖17是圖示焊接操作員的多組焊接數據的圖表285的實施例。圖表285可由焊接軟件244產生，并且可被提供給顯示器32以由焊接教員使用以回顧由焊接學員執(zhí)行的焊接操作，和/或可提供給顯示器32以由焊接學員使用以回顧由此焊接學員執(zhí)行的焊接操作。圖表285圖示由焊接操作員執(zhí)行的第一組焊接作業(yè)的不同會話(例如，作業(yè))之間的柱狀圖比較。第一組焊接會話(例如，焊接作業(yè))包含會話(例如，作業(yè))286、288、290、292和294。圖表285還圖示由焊接操作員執(zhí)行的第二組焊接會話(例如，焊接作業(yè))的不同作業(yè)之間的柱狀圖比較。第二組焊接會話(例如，焊接作業(yè))包含會話(例如，作業(yè))296、298、300、302和304。因此，焊接會話(例如，焊接作業(yè))可相互比較以實現分析、指示、認證和/或訓練目的。如圖示，焊接會話(例如，焊接作業(yè))可使用任何數量的標準(例如，總分、工作角度、行進角度、行進速度、接觸點到工件的距離、朝向、模式(例如，實況電弧模式、模擬模式等)、完成狀態(tài)(例如，完成、未完成、部分完成等)、接合類型(例如，角焊、對焊、t型焊、搭焊等)、焊接位置(例如，平焊、垂焊、仰焊等)、所使用的金屬的類型、填料金屬的類型等)中的一種來相互比較。

焊接軟件244可將操作員與焊接會話(例如，實況電話焊接作業(yè)、模擬焊接作業(yè)等)期間所獲取的焊接數據(例如，電弧參數、焊接參數)相關聯。例如，焊接軟件244可通過操作員姓名291、操作員登記號293、操作員照片295等來識別焊接操作員。例如，上文關于圖1所論述的操作員識別系統(tǒng)43可用于確定操作員登記號293。也就是說，每一操作員登記號293可對應于操作員姓名291和一組識別信息(例如，可重置信息45、生物特征信息47、標志49)。在一些實施例中，登記號293可在與該登記號293相關聯的一段時間(例如，1年、3年、5年、10年或更多年)的不活動之后被重置或重新分派給另一操作員。登記號293對于每一操作員來說可以是唯一的。在一些實施例中，登記號293可被操作員保留持續(xù)延長的一段時間(例如，整個職業(yè)生涯、一輩子)，而不管與該登記號293相關聯的活動程度如何。也就是說，登記號293可以是跨越一個焊接系統(tǒng)10或經由網絡38而耦接的焊接系統(tǒng)10的網絡與每一操作員相關聯的永久識別符。與登記號293相關聯的焊接數據可維持在本地或一個或更多個數據存儲系統(tǒng)(例如，耦接到焊接系統(tǒng)10的網絡38的云存儲系統(tǒng)或數據庫)內。網絡38的數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))可由制造商或另一方維護，因此使與某登記號293相關聯的焊接數據能夠保留，這無關于具有某登記號293的操作員的就業(yè)狀態(tài)。例如，操作員登記號293和數據存儲系統(tǒng)(例如，云存儲系統(tǒng))可便于保留來自訓練期間、模擬期間、首次就業(yè)期間、二次就業(yè)期間、私人時間期間或其任何組合期間所執(zhí)行的焊接工藝的、與操作員相關聯的焊接數據。在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10的計算機18的存儲器22或存儲裝置24內針對特定焊接操作員(例如，操作員登記號293)所存儲的焊接數據可選擇性地或自動地與數據存儲系統(tǒng)(例如，云存儲系統(tǒng))同步。

焊接歷史數據(例如，圖表285的數據)與每一登記號293相關聯。在一些實施例中，焊接歷史數據由焊接系統(tǒng)10的焊接軟件244自動地獲取并存儲在數據存儲系統(tǒng)(例如，云存儲系統(tǒng))中。作為附加或替代，焊接歷史數據可經由遠程計算機44而直接加載到網絡38的數據存儲系統(tǒng)(例如，云存儲系統(tǒng))。焊接軟件244可便于經由焊接歷史控件297訪問焊接歷史數據。此外，焊接軟件244可使操作員能夠經由個人用戶控件299而將個人信息與登記號293相關聯。與登記號293相關聯的操作員可輸入操作員所隸屬的一個或更多個組織(例如，訓練中心、學校、雇主、行業(yè)組織)、經驗、各種焊接工藝和/或焊接位置的認證、簡歷或其任何組合。此外，登記號293可保持與操作員相關聯，而不管其隸屬組織、經驗、認證或其任何組合如何改變。

圖18是圖示焊工的焊接數據與一個班級的焊接數據相比的圖表305的實施例。例如，圖表305圖示針對第一作業(yè)與班級的得分308(例如，平均值、中值或某一其它得分)相比的焊接操作員的得分306。此外，針對第二作業(yè)，將焊接操作員的得分310與班級的得分312(例如，平均值、中值或某一其它得分)比較。此外，針對第三作業(yè)，將操作員的得分314與班級的得分316(例如，平均值、中值或某一其它得分)比較。如可了解的是，來自一個或更多個焊接操作員的得分可與整個班級的得分比較。此比較允許焊接教員評估個人焊接學員相比于焊接學員的班級的進展。此外，來自一個或更多個焊接操作員的得分可與一個或更多個其它焊接操作員的得分比較。在某些實施例中，來自一個班級的得分可與另一班級的得分比較。此外，來自第一作業(yè)、第二作業(yè)和/或第三作業(yè)的得分可被選擇以進行比較。

圖19是用于存儲焊接數據327(例如，認證狀態(tài)數據326)的數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))的實施例的框圖。數據存儲系統(tǒng)318可包含(但不限于)焊接系統(tǒng)10的計算機18、經由因特網或網絡38而耦接到焊接系統(tǒng)10的遠程計算機44(例如，服務器)或其任何組合。認證狀態(tài)數據可隨著焊接操作員在焊接系統(tǒng)10中完成各種作業(yè)而產生。例如，預定的一組作業(yè)可針對特定焊接裝置和/或焊接工藝來認證焊接操作員。數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))包含控制電路320、一個或更多個存儲器裝置322以及一個或更多個存儲裝置324。控制電路320可包含一個或更多個處理器，其中所述處理器可類似于處理器20。此外，存儲器裝置322可類似于存儲器裝置22，并且存儲裝置324可類似于存儲裝置24。存儲器裝置322和/或存儲裝置324可被配置成存儲與焊接操作員的焊接認證(例如，焊接訓練認證)對應的認證狀態(tài)數據326。

認證狀態(tài)數據326可包含焊接系統(tǒng)10所獲取的與焊接操作員的登記號293相關聯的任何數據(例如，與認證焊接操作員的作業(yè)相關的任何數據、訓練焊接數據、模擬焊接數據、虛擬現實焊接數據、實況焊接數據)、與實際認證相關的任何數據(例如，已認證、未認證、合格、不合格等)、焊接操作員所執(zhí)行的一次或更多次焊接的量、焊接操作員所執(zhí)行的一次或更多次焊接的時戳、焊接操作員執(zhí)行一次或更多次焊接的位置和/或設施、焊接操作員針對一次或更多次焊接而利用的焊接系統(tǒng)的部件、焊接操作員所隸屬的組織、焊接操作員為哪一組織執(zhí)行一次或更多次焊接、焊接操作員所執(zhí)行的一次或更多次焊接的焊接參數數據、焊接操作員的質量等級、焊接操作員的質量水平、焊接操作員所執(zhí)行的焊接的歷史、焊接操作員所執(zhí)行的生產焊接的歷史、第一焊接工藝(例如，金屬惰性氣體(mig)焊接工藝、鎢極惰性氣體(tig)焊接工藝、焊條焊接工藝等)認證狀態(tài)(例如，焊接操作員針對第一焊接工藝被認證，焊接操作員針對第一焊接工藝未被認證)、第二焊接工藝認證狀態(tài)(例如，焊接操作員針對第二焊接工藝被認證，焊接操作員針對第二焊接工藝未被認證)、第一焊接裝置(例如，送絲機、電力供應器、型號等)認證狀態(tài)(例如，焊接操作員針對第一焊接裝置被認證，焊接操作員針對第一焊接裝置未被認證)和/或第二焊接裝置認證狀態(tài)(例如，焊接操作員針對第二焊接裝置被認證，焊接操作員針對第二焊接裝置未被認證)。

控制電路320可被配置成接收對焊接操作員的第一焊接工藝認證狀態(tài)、第二焊接工藝認證狀態(tài)、第一焊接裝置認證狀態(tài)和/或第二焊接裝置認證狀態(tài)的請求。此外，控制電路320可被配置成提供對請求的響應。對請求的響應可包含焊接操作員的第一焊接工藝認證狀態(tài)、第二焊接工藝認證狀態(tài)、第一焊接裝置認證狀態(tài)和/或第二焊接裝置認證狀態(tài)。在某些實施例中，焊接操作員可至少部分地基于響應而被授權使用第一焊接工藝、第二焊接工藝、第一焊接裝置和/或第二焊接裝置。此外，在一些實施例中，焊接系統(tǒng)的第一焊接工藝、第二焊接工藝、第一焊接裝置和/或第二焊接裝置可至少部分地基于響應而被啟用或停用。此外，在某些實施例中，焊接系統(tǒng)的第一焊接工藝、第二焊接工藝、第一焊接裝置和/或第二焊接裝置可被自動地啟用或停用。因此，焊接操作員的認證數據可用于啟用和/或停用此焊接操作員使用特定焊接系統(tǒng)、焊接裝置和/或焊接工藝的能力。例如，焊接操作員可具有對第一焊接工藝的認證，但不具有對第二焊接工藝的認證。因此，在某些實施例中，焊接操作員可在焊接系統(tǒng)處驗證他們的身份(例如，通過登錄、通過利用操作員識別系統(tǒng)43、提供登記號293或某一其它形式的鑒別)。在驗證了焊接操作員的身份之后，焊接系統(tǒng)可檢查焊接操作員的認證狀態(tài)。焊接系統(tǒng)可基于焊接操作員的認證狀態(tài)而使焊接操作員能夠使用第一焊接工藝來執(zhí)行操作，但可基于焊接操作員的認證狀態(tài)而阻斷焊接操作員執(zhí)行第二焊接工藝。

數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))的存儲裝置324可具有多個操作員的焊接數據327。數據存儲系統(tǒng)318可以是數據庫，其中所述數據庫保留與登記號293相關聯的焊接數據327，以在延長的持續(xù)時間(例如，整個職業(yè)生涯、一輩子)內甚至跨越一個或更多個組織而實現操作員的焊接歷史的分析和追蹤。如可了解的是，數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))可便于匯總認證狀態(tài)數據326和/或焊接數據327，以識別使用趨勢，預見供應或維護問題，等等。此外，將數據存儲系統(tǒng)318耦接到因特網或其它網絡38使教員或管理員能夠遠離操作員和相應焊接系統(tǒng)10地監(jiān)視并分析焊接數據。

圖20是一個屏幕的實施例，其中所述屏幕圖示對應于由登記號293在屏幕上識別的操作員進行的焊接的數據。在一些實施例中，由操作員執(zhí)行并由焊接系統(tǒng)10監(jiān)視的每一焊接會話(例如，焊接測試、作業(yè))被分派唯一的序列號329。序列號329可與一個或更多個本地和/或遠程數據存儲系統(tǒng)(例如，耦接到焊接系統(tǒng)10的網絡38的云存儲系統(tǒng)或數據庫)內的登記號293相關聯。序列號329可用于將物理焊接樣品與所捕獲的焊接測試結果相關聯。序列號329的格式可包含(但不限于)十進制數、十六進制數或字符串。此外，相同作業(yè)的序列號329對于每一操作員可以是不同的。在一些實施例中，至少一部分的序列號可至少部分地基于焊接系統(tǒng)10的具體部件。例如，以特定焊接系統(tǒng)完成的作業(yè)的序列號可具有與該焊接作業(yè)的特定電力供應器28、特定送絲機30和/或特定焊炬14的序列號對應的數字。在一些實施例中，序列號329被附加到工件82。例如，序列號329可附著到工件82、沖壓、蝕刻、雕刻、壓印或印刷在工件82上。在一些實施例中，序列號329被編碼為附加到工件82的條形碼。作為附加或替代，操作員可將序列號329寫在工件82上。

如下文所論述，搜索特征使教員能夠鍵入序列號329以調用相關聯的焊接會話(例如，焊接測試、作業(yè))的測試結果，而教員不需要知曉用戶(例如，登記號293)、作業(yè)或關于焊接的任何其它細節(jié)。因此，教員可審查對應于每一序列號329的數據，接著將反饋提供給相應操作員。對應于每一序列號329的數據可經由其上初始獲取該數據的焊接系統(tǒng)10來本地審查，或經由耦接到數據存儲于其中的數據存儲系統(tǒng)318的另一焊接系統(tǒng)10或計算機18來遠程審查。此外，檢驗員或技術員可審查工件82的序列號329以輔助所執(zhí)行的焊接相對于焊接過程規(guī)范(wps)的質量審查和/或確定與工件82相關聯的維護計劃。也就是說，序列號329可對于相應工件82終其一生地追蹤工件82、焊接數據、電弧數據和操作員(例如，登記號293)。在一些實施例中，序列號329可存儲在一個或更多個本地和/或遠程數據存儲系統(tǒng)(例如，耦接到焊接系統(tǒng)10的網絡38的云存儲系統(tǒng)或數據庫)內。屏幕可由焊接軟件244產生并可顯示在顯示器32上。屏幕圖示可在執(zhí)行焊接操作之前、期間和/或之后用圖形顯示給焊接操作員的參數。例如，所述參數可包含工作角度328、行進角度330、接觸末端到工件的距離332、焊炬行進速度334、焊炬相對于工件的接頭的朝向336、焊接電壓337、焊接電流338、焊炬取向、焊炬位置等。

如圖示，用圖形圖示的參數可包含參數的當前值的指示339(例如，在執(zhí)行焊接會話時)。此外，圖形340可展示參數的值的歷史，并且得分341可展示對應于焊接操作員在焊接會話期間處于可接受值的范圍內的時間量的總百分比。在某些實施例中，焊接會話的視頻重播342可被提供在屏幕上。視頻重播342可展示焊接操作員執(zhí)行現實焊接的實況視頻、焊接操作員執(zhí)行模擬焊接的實況視頻、焊接操作員執(zhí)行虛擬現實焊接的實況視頻、焊接操作員執(zhí)行增強現實焊接的實況視頻、焊接電弧的實況視頻、焊接熔池的實況視頻，和/或焊接操作的模擬視頻。

在某些實施例中，焊接系統(tǒng)10可在焊接會話(例如，焊接作業(yè))期間捕獲視頻數據，并且經由網絡38將視頻數據存儲在存儲裝置24和/或數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))上。此外，焊接軟件244可被配置成從存儲裝置24或數據存儲系統(tǒng)318檢索視頻數據，從存儲裝置24或數據存儲系統(tǒng)318檢索焊接參數數據，使視頻數據與焊接參數數據同步，并將同步的視頻數據和焊接參數數據提供給顯示器32。

在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10可接收來自先前執(zhí)行的焊接的測試數據。至少部分基于測試數據的測試結果343可顯示在屏幕上。測試數據可包含所執(zhí)行的焊接會話(例如，焊接作業(yè))的性質，例如，強度、孔隙度、滲透率、硬度、熱影響區(qū)大小、外觀和污染或其任何組合。測試數據可以經由在焊接會話的完成之后執(zhí)行的破壞性或非破壞性測試而獲得。例如，焊接的強度可以經由破壞性測試而確定，而孔隙度和滲透率可以經由非破壞性測試(例如，x射線檢查或超聲檢查)而獲得。

在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10可至少部分基于焊接參數數據來確定測試數據(例如，焊接作業(yè)的性質)。作為附加或替代，焊接系統(tǒng)10可利用電弧參數數據以確定測試數據。測試數據(例如，焊接作業(yè)的性質)可與焊接參數數據以及任何電弧參數數據相關聯，以使得對應于相同焊接會話(例如，焊接作業(yè))的測試數據、焊接參數數據以及電弧參數數據被存儲在一起。當焊接會話(例如，焊接作業(yè))是實況焊接作業(yè)時，電弧參數(例如，焊接電壓、焊接電流、送絲速度)可包含所測量的電弧參數和/或所設定的電弧參數。當焊接會話是模擬、虛擬現實或增強現實焊接作業(yè)時，電弧參數可包含模擬電弧參數。在一些實施例中，與非實況焊接會話(例如，模擬、虛擬現實、增強現實)相關聯的電弧參數可包含數據存儲裝置中所存儲的空集。

在一些實施例中，焊接會話(例如，焊接作業(yè))的所確定的性質至少部分基于與對應于先前執(zhí)行的焊接會話的焊接數據(例如，焊接參數、電弧參數)的比較。對應于先前執(zhí)行的焊接會話的焊接數據可存儲在數據存儲系統(tǒng)318中。焊接系統(tǒng)10可通過與對應于先前執(zhí)行的實況焊接會話(例如，實況焊接作業(yè))的焊接數據(例如，焊接參數、電弧參數)和相關聯的測試數據的比較而確定(例如，估算、外插)模擬焊接作業(yè)、虛擬現實焊接作業(yè)或增強現實焊接作業(yè)的性質。例如，焊接系統(tǒng)10可通過虛擬現實焊接作業(yè)的焊接參數(例如，接觸末端到工件的距離、行進速度)與相關聯于先前執(zhí)行的實況焊接作業(yè)的焊接參數的比較而確定虛擬現實焊接作業(yè)的滲透率。因此，焊接系統(tǒng)10可通過提供焊接作業(yè)的所確定的一種或更多種性質來便于訓練操作員，而不管所執(zhí)行的焊接作業(yè)(例如，模擬、虛擬現實、增強現實)為何，這無需生產有形的工件來進行測試。

焊接系統(tǒng)10的計算機18可經由執(zhí)行處理器可執(zhí)行指令以比較所接收的焊接數據與對應于先前執(zhí)行的焊接作業(yè)的焊接數據，從而確定焊接會話(例如，焊接作業(yè))的一種或更多種性質。在一些實施例中，焊接會話的一種或更多種性質是在焊接系統(tǒng)10遠處確定的，例如，在經由網絡38而耦接到焊接系統(tǒng)10的遠程計算機44或數據存儲系統(tǒng)318上確定。作為附加或替代，一個或更多個所確定的性質可例如經由網絡38而傳輸到數據存儲系統(tǒng)318。在一些實施例中，計算機18可在接收到與焊接會話(例如，焊接作業(yè))相關聯的焊接數據的同時確定焊接會話的性質。也就是說，在操作員執(zhí)行焊接會話時，計算機18可至少部分地基于焊接參數基本上實時地確定性質或質量特性(例如，滲透率、孔隙度、強度、外觀)。所確定的性質可經由顯示器32作為測試結果而顯示。如可了解的是，可以在從焊接會話(例如，焊接作業(yè))的測試(例如，破壞性測試、非破壞性測試)獲得結果之后，調整所確定的性質。

焊接軟件244可分析焊接參數數據以確定可展示在顯示器32上的橫越路徑344。在一些實施例中，可由焊接操作員選擇焊接期間內的某一時間，如指示符346所示。通過調整所選擇的時間指示符346，焊接操作員可查看焊接操作員可查看視頻重播342和/或橫越路徑344以及在所選擇的時間所呈現的焊接參數以建立焊接參數、視頻重播342和/或橫越路徑344之間的相關性。作為附加或替代，焊接操作員可選擇(例如，經由顯示器32上的光標，經由觸摸屏顯示器32進行手動選擇)所顯示的橫越路徑344的某一位置以審查對應于焊炬14橫穿所選擇的位置的一個或更多個時間的焊接數據327。此外，視頻重播342可展示對應于所選擇的時間346和/或所選擇的位置的視頻幀(例如，所捕獲的圖像、圖片)。如可了解的是，當焊接操作員利用編織或抖動技術時和/或當焊接會話包含多行程時，所選擇的位置可對應于多個幀或所捕獲的圖像。因此，顯示器32可展示多個幀(例如，所捕獲的圖像、圖片)，并且焊接操作員可選擇一個或更多個幀以進行額外審查。在一些實施例中，所顯示的測試結果343(例如，焊接作業(yè)的一個或更多個所確定的性質)可對應于指示符346所示的所選擇的時間和/或沿著橫越路徑344的一個或更多個位置。也就是說，測試結果343可顯示對應于所選擇的時間指示符346和/或沿著橫越路徑344的所選擇的位置的焊接的測試特性(例如，孔隙度、滲透率)。焊接軟件244可被配置成至少部分基于焊接參數數據來重新創(chuàng)建焊接數據，將視頻重播342與重新創(chuàng)建的焊接數據同步，并將同步的視頻重播342和重新創(chuàng)建的焊接數據提供給顯示器32。在某些實施例中，重新創(chuàng)建的焊接數據可以是焊接熔池數據和/或模擬焊接。在一些實施例中，焊接軟件244可將在焊接工藝期間針對沿著焊接的橫越路徑344的位置和/或針對焊接工藝期間的所選擇的時間而獲取的焊接數據的各個方面(例如，所確定的性質、視頻、非破壞性測試結果、破壞性測試結果)關聯起來。焊接軟件244可便于將焊接參數(例如，工作角度328、行進角度330、ctwd332、行進速度334、以及焊炬相對于工件的接頭的朝向336、焊炬取向、焊炬位置)與電弧參數(例如，電壓337、電流338、送絲速度)、視頻重播342以及測試結果343或其任何組合關聯起來。與操作員的登記號293相關聯的焊接數據可使操作員、教員或管理員能夠審查對應于所選擇的時間指示符346和/或沿著焊接工藝的橫越路徑344的位置的焊接參數、電弧參數、視頻重播342和測試結果343(例如，所確定的性質)。例如，操作員可審查焊接數據以識別在指示符346所示的所選擇的時間或所選擇的位置處的焊接參數(例如，工作角度328、ctwd332)的改變與電弧參數(例如，電流、電壓)的改變之間的關系。此外，操作員可審查焊接數據以識別焊接參數的改變與焊接的測試結果343的改變之間的關系。

在一些實施例中，焊炬14(例如，mig焊炬、焊條電極固持器、tig焊炬)可用作指針，在將焊炬14朝向焊接的具體位置的情況下，在顯示器32上顯示對應于該具體位置的焊接數據327。在一些實施例中，焊炬14可在該具體位置處接觸工件82。此外，焊接軟件244可基于沿著焊縫最接近操作員將焊炬14(例如，電極)朝向的地方的點而從操作員確定具體位置。焊接軟件244可產生將在焊炬14在會話的完成之后朝向沿著焊接的位置時與焊接數據327一起被顯示的位置條346(例如，指示符)。也就是說，位置條可按照與上文所述并且圖20所圖示的所選擇的時間線346類似的方式跨越焊接參數(例如，工作角度328、行進角度330、ctwd332、行進速度334以及焊炬相對于工件的接頭的目標336)的圖形延伸。焊接軟件244可被配置成顯示在焊炬14處于具體位置處時捕獲的視頻重播342(例如，一個或更多個視頻幀、所捕獲的圖像)。例如，焊接軟件244可顯示在焊炬14處于具體位置處之前和/或之后的0到30幀。作為附加或替代，焊接軟件244可顯示具體位置處的焊接的橫截面圖。橫截面圖可基于一組或更多組數據，包含(但不限于)x光掃描、超聲掃描、至少部分基于焊接數據327的所產生的模型或其任何組合。此外，橫截面圖可使焊接操作員或教員能夠審查具體位置處的焊接的各種確定的質量特性，包含(但不限于)孔隙度、底切(undercut)、飛濺物、填充不足(underfill)和填充過量(overfill)。雖然焊炬14可容易地用于在會話的完成之后在工件82移動之前朝向焊接的具體位置并選擇所述具體位置，但焊炬14可在相應工件82的重新校準之后用作與所移動的工件82的先前完成的會話的指針。此外，在一些實施例中，校準工具610或另一焊接裝置可用于朝向和選擇焊接的具體位置，可顯示對于這些具體位置的焊接的各種所確定質量特性。

在某些實施例中，存儲裝置24可被配置成存儲對應于焊接操作員所執(zhí)行的多次焊接的第一數據組并且存儲對應于焊接操作員所執(zhí)行的多次非訓練焊接的第二數據組。此外，控制電路320可被配置成從存儲裝置24檢索第一數據組中的至少部分，從存儲裝置24檢索第二數據組中的至少部分，使第一數據組中的至少部分與第二數據組中的至少部分同步并將同步的第一數據組中的至少部分和第二數據組中的至少部分提供給顯示器32。

圖21是圖示焊接的不連續(xù)性分析348的屏幕347的實施例。不連續(xù)性分析348包含列表350，其中列表350可列舉焊接操作的潛在問題。不連續(xù)性分析348將反饋提供給焊接操作員，該反饋關于焊接操作內焊接不符合預定質量閾值的時間段。例如，在時間352和354之間，存在高的不連續(xù)性(例如，焊接質量差，焊接具有高故障概率，焊接有缺陷)。此外，在時間356和358之間，存在中等不連續(xù)性(例如，焊接質量一般，焊接具有中等故障概率，焊接是部分有缺陷)。此外，在時間360和362之間，存在高不連續(xù)性，并且在時間364和366之間，存在低的不連續(xù)性(例如，焊接質量好，焊接具有低故障概率，焊接不是有缺陷的)。通過此信息，焊接操作員可能夠快速分析焊接操作的質量。

圖22是焊接軟件244的焊接教員屏幕368的實施例的框圖。焊接軟件244被配置成為許多不同焊接配置提供訓練模擬。例如，焊接配置可包含mig焊接工藝370、tig焊接工藝372、焊條焊接工藝374、實況電弧焊接模式346、模擬焊接模式248、虛擬現實焊接模擬250和/或增強現實焊接模式252。

焊接教員屏幕368可被配置成使焊接教員能夠限制焊接操作員的訓練376(例如，限制到一個或更多個所選擇的焊接配置)、限制焊接操作員班級的訓練378(例如，限制到一個或更多個所選擇的焊接配置)和/或限制焊接操作員的班級的一部分的訓練380(例如，限制到一個或更多個所選擇的焊接配置)。此外，焊接教員屏幕368可被配置成使焊接教員能夠將所選擇的訓練作業(yè)分派給焊接操作員382、將所選擇的訓練作業(yè)分配給焊接操作員的班級384和/或將所選擇的訓練作業(yè)分配給焊接操作員的班級的一部分386。此外，焊接教員屏幕368可被配置成使焊接教員能夠使焊接操作員(或焊接操作員班級)從第一作業(yè)自動地推進到第二作業(yè)388。例如，焊接操作員可至少部分基于執(zhí)行第一作業(yè)的質量而從第一作業(yè)推進到第二作業(yè)。此外，焊接教員屏幕368可被配置成驗證操作員的身份389(例如，以確保焊接數據與適當登記號293相關聯)。在一些實施例中，操作員識別系統(tǒng)43識別操作員，并且教員經由焊接教員屏幕368而驗證操作員的身份。例如，教員可將驗證輸入(例如，可重置識別符、生物特征識別符、物理識別符)提供給操作員識別系統(tǒng)43以授權操作員的身份被操作員識別系統(tǒng)43適當地辨識。在一些實施例中，教員(例如，第二操作員)例如經由操作員識別系統(tǒng)43而將第二識別符輸入(例如，可重置識別符、生物特征識別符、物理識別符)提供給焊接系統(tǒng)10，因此驗證將第一識別符輸入提供給操作員識別系統(tǒng)43的操作員的身份。第二識別符輸入可與焊接數據(例如，執(zhí)行焊接會話的操作員的身份)一起被存儲，例如，存儲在計算機18或數據存儲系統(tǒng)318的存儲器56中。作為附加或替代，焊接教員可經由兩步識別過程來驗證操作員的身份389，在所述兩步識別過程中，在確保焊接數據與適當登記號293相關聯之前，操作員識別系統(tǒng)43將分開地識別操作員與教員兩者。

圖23是用于使用增強現實進行的焊接訓練的方法389的實施例。焊接操作員可選擇焊接軟件244的模式(方框390)。焊接軟件244確定是否已選擇了增強現實模式252(方框392)。如果已選擇增強現實模式252，那么焊接軟件244執(zhí)行增強現實模擬。應注意，焊接操作員可穿戴焊接頭盔和/或配置成將顯示裝置定位在焊接操作員視野之前的某一其它頭戴物。此外，顯示裝置可以是大體上透明的，以使焊接操作員能夠看到實際物體；然而，虛擬焊接環(huán)境可描繪在顯示裝置的一些部分上。作為此增強現實模擬的一部分，焊接軟件244例如從感測裝置16接收焊炬14的位置和/或取向(方框394)。焊接軟件244整合虛擬焊接環(huán)境與焊炬14的位置和/或取向(方框396)。此外，焊接軟件244將整合的虛擬焊接環(huán)境提供給顯示裝置(方框398)。例如，焊接軟件244可確定焊珠應處于焊接操作員的視野范圍內的何處，并且焊接軟件244可在顯示裝置上顯示焊珠以使得焊珠看起來處于工件上。在完成焊接之后，增強現實模擬可使焊接操作員能夠抹除虛擬焊接環(huán)境的一部分(例如，焊珠)(方框400)，并且焊接軟件244返回到方框390。

如果尚未選擇增強現實模式252，那么焊接軟件244確定是否已選擇實況電弧模式246(方框402)。如果已選擇實況電弧模式246，那么焊接軟件244進入實況電弧模式246并且焊接操作員可執(zhí)行實況電弧焊接(方框404)。如果尚未選擇實況電弧模式246和/或在執(zhí)行方框404之后，那么焊接軟件244返回到方框390。因此，焊接軟件244被配置成允許焊接操作員在增強現實模式252中實踐焊接，以將虛擬焊接環(huán)境的至少一部分從實踐焊接抹除并在實況電弧模式246中執(zhí)行實況焊接。在某些實施例中，焊接操作員可多次在增強現實模式252中連續(xù)地實踐焊接。

圖24是用于使用增強現實進行的焊接訓練的另一方法406的實施例。焊接操作員可選擇焊接軟件244的一種模式(方框408)。焊接軟件244確定是否已選擇增強現實模式252(方框410)。如果已選擇增強現實模式252，那么焊接軟件244執(zhí)行增強現實模擬。應注意，焊接操作員可穿戴焊接頭盔和/或配置成將顯示裝置定位在焊接操作員視野之前的某一其它頭戴物。此外，顯示裝置可完全地阻斷焊接操作員的視野，以致于焊接操作員所觀察到的圖像已被相機捕獲并且顯示在顯示裝置上。作為此增強現實模擬的一部分，焊接軟件244例如從感測裝置16接收焊炬14的圖像(方框412)。焊接軟件244整合虛擬焊接環(huán)境與焊炬14的圖像(方框414)。此外，焊接軟件244將整合的虛擬焊接環(huán)境與焊炬14的圖像提供給顯示裝置(方框416)。例如，焊接軟件244可確定焊珠應位于焊接操作員的視野范圍內的何處，并且焊接軟件244在顯示裝置上顯示焊珠與焊炬14的圖像以及焊接環(huán)境中的其它物體。在完成焊接之后，增強現實模擬可使焊接操作員能夠抹除虛擬焊接環(huán)境的一部分(例如，焊珠)(方框418)，并且焊接軟件244返回到方框408。

如果尚未選擇增強現實模式252，那么焊接軟件244確定是否已選擇實況電弧模式246(方框420)。如果已選擇實況電弧模式246，那么焊接軟件244進入實況電弧模式246并且焊接操作員可執(zhí)行實況電弧焊接(方框422)。如果尚未選擇實況電弧模式246和/或在執(zhí)行方框422之后，那么焊接軟件244返回到方框408。因此，焊接軟件244被配置成允許焊接操作員在增強現實模式252中實踐焊接，以將虛擬焊接環(huán)境的至少一部分從實踐焊接抹除并在實況電弧模式246中執(zhí)行實況焊接。在某些實施例中，焊接操作員可多次在增強現實模式252中連續(xù)地實踐焊接。

圖25是焊炬14的實施例的框圖。焊炬14包含先前所述的控制電路52、用戶接口60和顯示器62。此外，焊炬14包含各種傳感器和其它裝置。焊炬14可包含溫度傳感器424(例如，熱電偶、熱敏電阻等)、慣性傳感器426(例如，加速度器、陀螺儀、磁力計等)、振動裝置428(例如，振動電動機)、麥克風429、一個或更多個視覺指示器61(例如，led64)或其任何組合。此外，在某些實施例中，焊炬14可包含電壓傳感器425和/或電流傳感器427以分別感測焊炬14所產生的電弧的電壓和/或電流。如下文更詳細地論述，一組或更多組led64可布置在焊炬14周圍以使感測裝置16能夠檢測焊炬14相對于訓練支架12和工件82的位置和取向。例如，多組led64可布置在焊炬14的頂側、左側和右側上，以使感測裝置16能夠檢測焊炬14的位置和取向，而不管焊炬14的哪一側面向感測裝置16。在某些實施例中，焊炬14可包含一個以上溫度傳感器424、慣性傳感器426、振動裝置428、電壓傳感器425、電流傳感器427和/或麥克風429。

在操作期間，焊炬14可被配置成使用溫度傳感器424以檢測與焊炬14相關聯的溫度(例如，焊炬14的電子部件的溫度、顯示器62的溫度、發(fā)光裝置的溫度、振動裝置的溫度、焊炬14的主體部分的溫度等)。控制電路52(或另一裝置的控制電路)可使用所檢測的溫度來執(zhí)行各種事件。例如，控制電路52可被配置成如果所檢測的溫度達到和/或超過預定閾值(例如，85℃)，那么禁止焊炬14使用實況電弧模式246(例如，實況焊接)。此外，控制電路52也可被配置成停用焊炬14的各種生熱裝置，例如，振動裝置428、發(fā)光裝置等?？刂齐娐?2可還被配置成在顯示器62上展示消息，例如“等待焊炬冷卻。給您帶來不便，敬請諒解。(waitingfortorchtocooldown.sorryfortheinconvenience.)”在某些實施例中，控制電路52可被配置成如果所檢測的溫度達到第一閾值，那么停用某些部件或特征，并且如果所檢測的溫度達到第二閾值，那么停用額外部件或特征。

此外，在操作期間，焊炬14可被配置成使用慣性傳感器426以檢測與焊炬14相關聯的運動(例如，加速度等)?？刂齐娐?2(或另一裝置的控制電路)可使用所檢測的加速度來執(zhí)行各種事件。例如，控制電路52可被配置成在慣性傳感器426檢測到已移動焊炬14之后，激活顯示器62(或另一顯示器)。因此，控制電路52可引導顯示器62例如從休眠模式“喚醒”，和/或退出屏幕保護模式，以便于焊炬14的焊接操作員使用顯示器62上的圖形用戶界面(gui)。此外，控制電路52可利用來自一個或更多個慣性傳感器426的反饋，以確定焊炬14在焊接環(huán)境中的位置和/或焊炬14在焊接環(huán)境內的移動。如下文詳細地論述，感測裝置16(例如，相機)可利用焊炬上的標記物474，以確定焊炬14在焊接環(huán)境中的位置、取向和/或移動。在一些實施例中，控制電路52(或另一裝置的控制電路)可利用來自一個或更多個慣性傳感器426的反饋以通過感測裝置16來增強焊炬14的位置、取向和/或移動的確定。也就是說，當工件82或操作員從感測裝置16的角度看使焊炬14的一個或更多個標記物474不可見(例如視線受阻)時，控制電路52可基于來自一個或更多個慣性傳感器426的反饋來確定焊炬14的位置和取向。

返回到圖21，例如，當其它感測裝置可出于任何原因而不能夠監(jiān)視焊炬14的位置和取向時(例如，用于光學地追蹤焊炬14的一組標記物中的一個或更多個標記物從相機的角度看被遮擋)，一個或更多個慣性傳感器426可使控制電路52能夠確定在時間360與362之間的間隔的工作角度328、行進角度330和行進速度334。一個或更多個慣性傳感器426可提供關于焊炬14的位置和/或取向的輸出，該輸出獨立于另一位置檢測系統(tǒng)(例如，光學檢測系統(tǒng)、磁性檢測系統(tǒng)、聲音檢測系統(tǒng))。假設ctwd332以及焊炬14相對于工件82接頭的朝向對于所述時間間隔是大致上恒定的，那么控制電路52可至少部分基于來自焊炬14的一個或更多個慣性傳感器426的反饋而確定工作角度328、行進角度330和行進速度334。

返回到圖25，在某些實施例中，控制電路52可被配置成至少部分基于所檢測的運動而確定焊炬14已發(fā)生高程度的沖擊事件(例如，掉落，用作錘子等)。在確定已發(fā)生高程度的沖擊事件之后，控制電路52可存儲(例如，記錄)焊炬14已受到沖擊的指示?？刂齐娐?2可連同該指示地存儲其它對應數據，例如，日期、當日時間、加速度、用戶姓名、焊炬識別數據等?？刂齐娐?2可還被配置成在顯示器62上向焊接操作員顯示請求操作員避免使焊炬14受到沖擊的通知。在一些實施例中，控制電路52可被配置成使用慣性傳感器426所檢測的運動，以使焊接操作員能夠在軟件用戶接口(例如，焊接軟件、焊接訓練軟件等)內導航和/或做出選擇。例如，控制電路52可被配置成接收加速度，并且如果該加速度與預定樣式匹配(例如，加速度指示某方向上的急跳運動，加速度指示焊炬14正被抖動，等等)，那么做出軟件選擇。

振動裝置428被配置成通過引導焊炬14使其振動和/或抖動而將反饋提供給焊接操作員(例如，提供振動或觸覺反饋)。振動裝置428可在實況焊接期間和/或在模擬焊接期間提供振動反饋。如可了解的是，實況焊接期間的振動反饋可被調諧至具體頻率以使焊接操作員能夠在由于實況焊接而發(fā)生的振動與振動反饋之間進行區(qū)分。例如，在實況焊接期間，振動反饋可以在約3.5hz下提供。使用此頻率可使焊接操作員能夠在由于實況焊接而發(fā)生自然振動的同時檢測何時發(fā)生振動反饋。相反，在實況焊接期間，振動反饋可以在約9hz下提供。然而，9hz頻率可能與由于實況焊接而發(fā)生的自然振動相混淆。

一個或更多個麥克風429被配置成便于通過局部定位系統(tǒng)來確定焊炬14的位置。焊炬14的一個或更多個麥克風429從焊接環(huán)境周圍的已知位置處所設置的信標接收所發(fā)射的信號(例如，超聲信號、rf信號)。如可了解的是，局部定位系統(tǒng)在物體從已知位置處的三個或更多個信標接收所發(fā)射的信號(即，經由未被遮擋的視線)時實現物體的位置的確定?？刂齐娐?2(或另一裝置的控制電路)可經由三角測量、三邊測量和多邊測量而從接收信號確定焊炬14的位置。在一些實施例中，在焊接期間，當感測裝置16(例如，相機)中的一個或更多個被工件82和/或操作員遮擋時，麥克風429可便于確定焊炬14的位置。

圖26是使用焊炬14將振動反饋提供給操作員的方法430的實施例?？刂齐娐?2(或另一裝置的控制電路)檢測對應于焊接操作的參數(例如，工作角度、行進角度、行進速度、末端到工件的距離、朝向等)(方框432)。如可了解的是，焊接操作可以是實況焊接操作、模擬焊接操作、虛擬現實焊接操作和/或增強現實焊接操作。控制電路52確定參數是否處于第一預定范圍內(方框434)。如可了解的是，第一預定范圍可以是剛好處于可接受范圍外的范圍。例如，參數可以是工作角度，可接受范圍可以是45度到50度，并且第一預定范圍可以是50度到55度。因此，在此實例中，控制電路52確定工作角度是否處于50度到55度的第一預定范圍內。

如果參數處于第一預定范圍內，那么控制電路52使焊炬以第一樣式振動(方框436)。第一樣式可以是第一頻率、第一頻率調制、第一振幅等。此外，如果參數不處于第一預定范圍內，那么控制電路52確定參數是否處于第二預定范圍內(方框438)。第二預定范圍可以是剛好處于第一預定范圍外的范圍。例如，繼續(xù)上文論述的實例，第二預定范圍可以是55度到60度。因此，在此實例中，控制電路52確定工作角度是否處于55度到60度的第二預定范圍內。如果參數處于第二預定范圍內，那么控制電路52使焊炬以第二樣式振動(方框440)。第二樣式可以是第二頻率、第二頻率調制、第二振幅等。應注意，第二樣式通常不同于第一樣式。在某些實施例中，第一樣式和第二樣式可以是相同的。此外，可聽見的指示可被提供給焊接操作員以指示參數是處于第一預定范圍內還是第二預定范圍內。此外，可聽見的指示可用于指示參數不處于可接受范圍內。在這些實施例中，振動可用于指示焊接操作員正做出錯誤的舉動，并且可聽見的指示可用于識別焊接操作員正做出什么錯誤舉動和/或如何進行修正。參數可以是任何適當參數，例如，工作角度、行進角度、行進速度、末端到工件的距離和/或朝向。圖27到圖29圖示各種樣式的實施例。

圖27是各自包含用于將振動反饋提供給焊接操作員的不同頻率的兩種樣式的實施例的圖形442。第一樣式444以時間448與第二樣式446分開。在所圖示的實施例中，第一樣式444是第一頻率，并且第二樣式446是不同于第一頻率的第二頻率。第一頻率和第二頻率可以是任何適當頻率。如可了解的是，第一頻率和第二頻率可被配置成不同于實況焊接期間所產生的自然頻率，以便于焊接操作員在自然頻率與第一頻率和第二頻率之間進行區(qū)分。雖然所圖示的實施例示出第一頻率低于第二頻率，但在其它實施例中，第二頻率可低于第一頻率。

圖28是各自包含用于將振動反饋提供給焊接操作員的不同調制的兩種樣式的實施例的圖形450。第一樣式452以時間456與第二樣式454分開。在所圖示的實施例中，第一樣式452是第一調制，并且第二樣式454是不同于第一調制的第二調制。第一調制和第二調制可以是任何適當調制。例如，第一調制可包含第一數量的振動脈沖(例如，兩個脈沖)，并且第二調制可包含第二數量的振動脈沖(例如，三個脈沖)。此外，調制可改變脈沖的數量，脈沖之間的時間等。在某些實施例中，振動脈沖的數量和/或脈沖之間的時間可被配置成隨著參數朝向或遠離可接受參數值移動而逐漸增加或減少。雖然所圖示的實施例示出第一調制具有比第二調制更少的脈沖，但在其它實施例中，第二調制可具有比第一調制更少的脈沖。

圖29是各自包含用于將振動反饋提供給焊接操作員的不同振幅的兩種樣式的實施例的圖形458。第一樣式460以時間464與第二樣式462分開。在所圖示的實施例中，第一樣式460是第一振幅，并且第二樣式462是不同于第一振幅的第二振幅。第一振幅和第二振幅可以是任何適當振幅。雖然所圖示的實施例示出第一振幅低于第二振幅，但在其它實施例中，第二振幅可低于第一振幅。

焊炬14可在模擬焊接或實況焊接期間將不同程度的振動和視覺反饋提供給操作員。例如，焊炬14的第一反饋模式可將視覺反饋(例如，經由顯示器62)和振動反饋提供給操作員，直到操作員起始模擬或實況焊接工藝為止，并且焊炬14在模擬或實況焊接工藝期間可以不提供視覺或振動反饋。焊炬14的第二反饋模式在模擬或實況焊接工藝之前和之中均可將視覺和振動反饋兩者提供給操作員。焊炬的第三反饋模式可僅在模擬焊接工藝之前和之中將視覺和振動反饋兩者提供給操作員。如可了解的是，一些模式可在模擬焊接工藝之前或期間僅提供視覺反饋，并且其它模式可在模擬焊接工藝之前或期間僅提供振動反饋。在一些實施例中，教員可指定反饋水平，該反饋水平可在將被評估的模擬或實況焊接會話期間提供給操作員。此外，操作員可在模擬或實況焊接之前和之中選擇性地停用由焊炬提供的振動和/或視覺反饋。

圖30是具有可用于追蹤焊炬14的標記物的焊炬14的實施例的立體圖。雖然圖30和圖31圖示了焊炬14，但是其它焊接裝置(例如，焊接工具、托管架、校準工具)可具有以指定模式布置于相應焊接裝置周圍的標記物474(例如，視覺標記物802)，該指定模式對應于焊接裝置的剛體模型。因此，耦接到感測裝置16的計算機18可從由感測裝置16檢測的一組標記物474來確定焊接裝置的類型、焊接裝置的剛體模型、焊接裝置的位置和焊接裝置的取向。在一些實施例中，可以在實況焊接之前追蹤焊炬14的位置以確定(即，校準)焊接接頭的形狀。例如，焊炬14可用于在包含(但不限于)焊接位置1g、2g、3g、4g、5g、6g、1f、2f、3f、4f、5f或6f的各種位置中追蹤工件82的形狀。所確定的焊接接頭的形狀可被存儲在數據存儲系統(tǒng)318中，以與沿著焊接接頭的后續(xù)實況焊接工藝進行比較。在一些實施例中，可以在實況焊接期間追蹤焊炬14的位置并將其與數據存儲系統(tǒng)318中所存儲的焊接接頭的形狀比較。焊炬14的控制電路52和/或訓練系統(tǒng)10的任一其它部件可將關于焊炬14相對于焊接接頭的位置(例如地點)和/或取向的大致上實時的反饋提供給操作員。焊炬14包含外殼466，其中外殼圍住焊炬14的控制電路52和/或焊炬14的任何其它部件。顯示器62和用戶接口60納入到外殼466的頂部部分中。

如圖示，頸部470從焊炬14的外殼466延伸。用于追蹤焊炬14的標記物可設置在頸部470上。具體來說，安裝桿472用于將標記物474耦接到頸部470。標記物474在所圖示的實施例中是球形標記物；然而在其它實施例中，標記物474可以是任何適當形狀(例如，led的形狀)。標記物474由感測裝置16使用以追蹤焊炬14的位置和/或取向。如可了解的是，標記物474中的三個標記物用于限定第一平面。此外，標記物474被布置成使得第四標記物474處于不同于第一平面的第二平面中。因此，感測裝置16可使用四個標記物474來追蹤焊炬14的位置和/或取向。應注意，雖然所圖示的實施例示出四個標記物474，但安裝桿472可具有任何適當數量的標記物474。

在某些實施例中，標記物474可以是反射性標記物(例如，回射體)，而在其它實施例中，標記物474可以是發(fā)光標記物(例如，發(fā)光二極管led64)。在標記物474是發(fā)光標記物的實施例中，標記物474可以由焊炬14的外殼466內的電氣部件供電。例如，標記物474可由安裝桿472與外殼466之間的連接件476供電。此外，控制電路52(或另一裝置的控制電路)可用于控制對標記物通電和/或斷電(例如，發(fā)光)。在某些實施例中，標記物474可基于焊炬14的位置和/或取向來個別地通電和/或斷電。在其它實施例中，標記物474可基于焊炬14的位置和/或取向來成組地通電和/或斷電。應注意，在不包含安裝桿472的實施例中，連接件476可替換為與所圖示的標記物468分開的平面上的另一標記物468。焊炬14的實施例在本文中是相對于一致的一組坐標軸780來描述。x軸782是沿著焊炬14的縱軸的水平方向，y軸784是相對于縱軸的垂直方向，并且z軸786是從焊炬14橫向延伸的水平方向。

圖31是沿著圖30的剖切線31-31截取的焊炬14的頸部800的實施例。視覺標記物802布置在在頸部800上的預定義的位置處，以便于感測裝置16檢測焊炬14的位置和取向。在一些實施例中，視覺標記物802是led64。作為附加或替代，視覺標記物802是具有方向性的，以使得相比較少朝向感測裝置16取向的視覺標記物802，感測裝置16較容易檢測到朝向感測裝置16(例如，一個或多個相機)取向(例如，居中)的視覺標記物802。例如，表面上所布置的led64可被引導以主要沿著實質上垂直于該表面的軸線發(fā)射光(例如，可見光、紅外光、紫外光)。此外，一個或多個視覺標記物802可為回射體，該回射體配置成實質上朝向相應視覺標記物從其接收光(例如，來自位于相機感測裝置16附近的紅外燈)的方向反射光。在一些實施例中，多組視覺標記物802布置在頸部800上。

每一組中的視覺標記物802可取向(例如，居中)在實質上與相應組中的其它視覺標記物802相同的方向上。在一些實施例中，第一組804視覺標記物802沿著y軸784實質上垂直地被引導，第二組806視覺標記物802在第二方向808上被引導，并且第三組810視覺標記物802在第三方向812上被引導。也就是說，每一組中的視覺標記物802可如相應組中的其它視覺標記物802那樣被取向成在實質上平行的方向上發(fā)射光。第二方向808實質上垂直于沿著焊炬14的x軸782，并且相對于y軸784錯開第二角度814。第三方向812實質上垂直于沿著焊炬14的x軸782，并且相對于y軸784錯開第三角度816。在一些實施例中，第二角度814和第三角度816具有大致上相同的量值。例如，第二組806視覺指示器802可相對于y軸784錯開45°，并且第三組810視覺指示器802可相對于y軸784錯開45°，以使得第二角度814實質上垂直于第三角度816。第二角度814和第三角度816可各自是大約5°到180°、15°到135°、25°到90°或30°到75°。如可了解的是，頸部800可具有1組、2組、3組、4組、5組、6組、7組、8組、9組、10組或更多組視覺標記物802，其中每一組取向在特定方向上以便于由感測裝置16檢測。

每一組中的視覺標記物802可布置在相同或實質上平行的平面上。例如，第一組804視覺標記物802可布置在第一平面818或實質上平行于第一平面818(其垂直于y軸784)的平面上。第二組806視覺標記物802可布置在第二平面820或實質上平行于第二平面820(其垂直于第二方向808)的平面上。第三組810視覺標記物802可布置在第三平面822或實質上平行于第三平面822(其垂直于第三方向812)的平面上。在一些實施例中，每一組的視覺標記物802可在空間上分布于焊炬14周圍以使相應組的視覺標記物802之間的距離最大化，這可便于相對于較窄空間分布而確定焊炬14相對于感測裝置的位置和取向。如本文所使用，術語“實質上平行”包含在平行的10度內的取向，并且術語“實質上垂直”包含在垂直的10度內的取向。每一組中的視覺標記物802的布置可便于在模擬的和/或實況的不在適當位置的焊接工藝(包含(但不限于)垂直焊位置或仰焊位置)期間追蹤焊炬14。

頸部800的結構824可便于所述多組視覺標記物802的取向。例如，每一結構824的安裝表面可實質上平行于對應的一組視覺標記物802的相應平面。此外，當相應視覺標記物802相對于感測裝置16以大于閾值角度的角度取向時，結構824可減少或省去感測裝置16對相應視覺標記物802的檢測。例如，第二組806視覺標記物802可被配置成當操作員握持焊炬14而感測裝置16處于操作員的左側(即，慣用左手的操作員)時由感測裝置16檢測，并且第三組810視覺標記物802可被配置成當操作員握住焊炬14而感測裝置16處于操作員的右側(即，慣用右手的操作員)時由感測裝置16檢測。對于第二組806視覺標記物802的頸部800和/或結構824可在慣用右手的操作員使用焊炬14時減少或省去對第二組806視覺標記物802的檢測，并且對于第三組810視覺標記物，可在慣用左手的操作員使用焊炬14時減少或省去對第三組810視覺標記物的檢測。

圖32是焊炬14的頸部800上的視覺標記物80的布置的俯視圖，其類似于圖31所圖示的頸部800的實施例。第一組804視覺標記物802(例如，“a”)、第二組806視覺標記物802(例如，“b”)和第三組810視覺標記物802(例如，“c”)布置在頸部800上的不同預定義位置處，這允許感測裝置16經由檢測對應于焊炬14的每一側(例如，頂側、左側826、右側828、底側、前側)的不同圖案或布置而確定焊炬14的哪一側最朝向感測裝置16。作為附加或替代，每一組中的視覺標記物802(例如，led64)可分別顯色，因此使感測裝置16能夠經由顏色檢測來確定焊炬14的哪一側最朝向感測裝置16。也就是說，第一組804可發(fā)射第一光譜范圍內的光(例如，約730nm紅外光)，第二組806可發(fā)射第二光譜范圍內的光(例如，約850nm紅外光)，并且第三組810可發(fā)射第三光譜范圍內的光(例如，約940nm)。每一組視覺標記物802的不同波長可使得耦接到感測裝置16的控制器(例如，計算機18)能夠至少部分地基于檢測到哪些波長而容易地確定哪一組視覺標記物802和焊炬14的哪一側對感測裝置16可見。

當感測裝置16檢測一組中的視覺標記物802的閾值量時，感測裝置16可追蹤焊炬14相對于訓練支架12和工件82的位置和取向。一組視覺標記物802的閾值量可為由感測裝置16一次可檢測到的至少三個、四個、五個或更多個視覺標記物802。一組中的視覺標記物802的閾值量可以小于或等于相應組中的視覺標記物802的量。例如，當檢測到第三組810中的四個視覺標記物802時，感測裝置16可檢測焊炬14的右側，當檢測到第一組804中的五個視覺標記物802時，感測裝置16可檢測焊炬14的頂側，并且當檢測到第二組中的四個視覺標記物802時，可檢測焊炬的左側。在一些實施例中，每一組視覺標記物802可具有冗余視覺標記物，以使得當冗余視覺標記物中的一個或更多個在視野上不可見時，感測裝置16可追蹤焊炬14的位置和取向。感測裝置16可按照實質上相同的準確性追蹤位置和取向，而不管哪一組視覺標記物被感測裝置16檢測到。在一些實施例中，相應組的視覺標記物802的閾值量。

視覺標記物802可相對于沿著焊炬14的x軸782并相對于基線830布置在焊炬14的頸部800上的多個適當位置處。例如，第一組804可具有五個視覺標記物802：接近頸部800的第一端832沿著基線830并相對于x軸782以第一偏移831間隔開的兩個視覺標記物802、在頸部800的中段836中相對于基線830以第一距離834間隔開并在左側826相對于x軸782以第二偏移838間隔開的視覺標記物802、在中段836中相對于基線830以第三距離840間隔開并在右側828以第二偏移838間隔開的視覺標記物802以及沿著x軸782接近頸部800的第二端842并相對于基線830以第四距離844間隔開的視覺標記物802。第二組806可具有四個視覺標記物802：沿著基線830并在左側826相對于x軸782以第三偏移846間隔開的視覺標記物802、在中段836中沿著x軸782相對于基線830以第五距離848間隔開的視覺標記物802、在中段836中相對于基線830以第六距離850間隔開的視覺標記物802以及相對于基線830以第四距離844間隔開并在左側826以第二偏移838間隔開的接近頸部800的第二端842的視覺標記物802。第三組810可具有四個視覺標記物802：沿著基線830并在右側828相對于x軸782以第三偏移846間隔開的視覺標記物802、在中段836中沿著x軸782相對于基線830以第七距離852間隔開的視覺標記物802、在中段836中相對于基線830以第八距離854間隔開并在左側826相對于x軸782以第二偏移838間隔開的視覺標記物802以及相對于基線830以第四距離844間隔開并在右側828以第二偏移838間隔開的接近頸部800的第二端842的視覺標記物802。

每一組804、806、810的視覺標記物802的布置(例如，相對于基線830和x軸782的距離和偏移)可存儲在焊接系統(tǒng)10的存儲器中。例如，布置可作為對應于耦接到焊接系統(tǒng)10的特定焊炬的校準而存儲在存儲器中。如下文詳細地論述，焊接系統(tǒng)10可檢測視覺標記物802針對于感測裝置16的布置，并至少部分基于所檢測的布置與存儲器中所存儲的布置的比較而確定焊炬14相對于訓練支架12和工件82的位置和取向。每一組視覺標記物802可以被校準，例如，在初次使用之前，在重新連接焊炬14以后或以預定維護間隔校準。為了校準一組視覺標記物802，焊炬14可按預定位置和取向而安裝到訓練支架12，以使得相應組的視覺標記物802實質上朝向感測裝置16。例如，第一組804可在焊炬14被安裝成使得焊炬14的y軸784大體上朝向感測裝置16時進行校準，第二組806可在焊炬14被安裝成使得第二方向808大體上朝向感測裝置16時進行校準，并且第三組810可在焊炬14被安裝成使得第三方向812大體上朝向感測裝置16時進行校準。在一些實施例中，所述多組視覺標記物802是在校準工具(例如，下文論述的校準工具610)耦接到焊炬14時進行校準。操作員可通過相對于訓練支架12和感測裝置16在焊接環(huán)境周圍移動焊炬14而驗證校準。

圖33是用于在焊炬的顯示器上關聯于閾值而顯示焊接參數的方法478的實施例。在所圖示的實施例中，控制電路52(或另一裝置的控制電路)接收焊接操作員所做出的對與焊炬14的位置、取向和/或移動相關聯的焊接參數的選擇(方框480)。例如，焊接操作員可選擇焊炬14的用戶接口60上的按鈕以選擇焊接參數。焊接參數可以是任何適當焊接參數，例如，工作角度、行進角度、行進速度、末端到工件的距離、朝向等。如可了解的是，焊接系統(tǒng)10可自動地選擇焊接參數，而無需來自焊接操作員的輸入。在做出選擇之后，焊炬14的顯示器62關聯于焊接參數的預定閾值范圍和/或目標值而顯示或展示焊接參數的表示(方框482)。所顯示的焊接參數被配置成隨著焊炬14的位置改變、隨著焊炬14的取向改變和/或隨著焊炬14的移動改變而改變。因此，焊接操作員可使用焊炬14以在執(zhí)行焊接操作的同時(例如，在開始、啟動、停止焊接操作之前等)適當地對焊炬14進行定位和/取向，因此使焊接操作員能夠以處于預定閾值范圍內或目標值下的焊接參數來執(zhí)行焊接操作。

例如，焊接操作員可能想要以適當工作角度開始焊接操作。因此，焊接操作員可在焊炬14上選擇“工作角度”。在選擇“工作角度”之后，焊接操作員可按照期望工作角度定位焊炬14。隨著焊接操作員移動焊炬14，關聯于期望工作角度而顯示當前工作角度。因此，焊接操作員可將焊炬14四處移動，直到當前工作角度匹配期望工作角度和/或處于工作角度的期望范圍內為止。如可了解的是，顯示器62可被關斷和/或變暗，以使得其操作期間是空白的。然而，焊接操作員可在執(zhí)行焊接操作之前選擇期望焊接參數。即使在顯示器62空白的情況下，控制電路52也可被配置成在焊接操作期間監(jiān)視焊接參數并將反饋(例如，振動反饋、音頻反饋等)提供給焊接操作員。

圖34是用于關聯于閾值而展示焊接參數的焊炬14的顯示器62的一組屏幕截圖的實施例。所述一組屏幕截圖圖示為執(zhí)行焊接操作的焊接操作員顯示焊接參數的各種方式。如可了解的是，在某些實施例中，焊接參數可以在焊接操作之前、期間和/或之后顯示給焊接操作員。屏幕484圖示不處于預定閾值范圍內的工作角度。顯示器62的參數部分486指示所選擇的參數。此外，范圍區(qū)488指示所選擇的參數是否處于預定閾值范圍內。此外，參數值區(qū)490指示所選擇的參數的值。在屏幕484上，工作角度38處于范圍之外，如從中央圓向外延伸的箭頭所指示。屏幕492圖示處于預定閾值范圍內的45的工作角度，如通過沒有箭頭從中央圓延伸而指示。

如可了解的是，感測裝置16可被配置成檢測行進角度是拖動角度(例如，行進角度在焊接電弧之前)還是推動角度(例如，行進角度在焊接電弧之后)。因此，屏幕494圖示處于預定閾值范圍外的23的拖動行進角度，如從中央圓向外延伸的箭頭所指示。相反，屏幕496圖示處于預定閾值范圍內的15的推動行進角度，如通過沒有箭頭從中央圓延伸而指示。此外，屏幕498圖示處于預定閾值范圍內的12的行進速度，如與中央圓對準的垂直線所指示。相反，屏幕500圖示處于預定閾值范圍外(即，大于預定閾值范圍)的焊炬14的行進速度，如中央圓右側的垂直線所指示。如可了解的是，小于預定閾值范圍的行進速度可由中央圓左側的垂直線所指示。行進速度指示符可至少部分基于所確定的行進速度而在焊接工藝期間相對于中央圓實時地移動，因此指導操作員以預定閾值范圍內的行進速度執(zhí)行焊接工藝。

屏幕502圖示大于預定閾值范圍的末端到工件的距離1.5，如外環(huán)內的小圓所指示。此外，屏幕504圖示小于預定閾值范圍的0.4的末端到工件的距離，如外環(huán)外的圓所指示。此外，屏幕506圖示處于預定閾值范圍內的1.1的末端到工件的距離，如實質上填滿外環(huán)內的區(qū)域的圓所指示。此外，屏幕508圖示處于預定閾值范圍內的0.02的朝向，如與中央圓對準的行509所指示。相反，屏幕510圖示不處于預定閾值范圍內的0.08的朝向，如朝向中央圓的頂部的行509所指示。在一些實施例中，屏幕508和510的行509表示相對于焊炬14的末端的接頭。例如，屏幕508和510圖示當焊炬14實質上垂直于接頭而取向時焊炬14的朝向(如行509所圖示)。

屏幕511圖示當焊炬14相對于接頭至少部分成角度時焊炬14的朝向，如行509和焊炬14的傾斜取向所指示。也就是說，盡管對應于屏幕508和511的焊炬14相對于接頭(例如，行509)的位置實質上相同，但顯示器上的屏幕508的行509的取向對應于焊炬14相對于接頭的垂直取向，而顯示器62上的屏幕511的行509的取向對應于焊炬14相對于接頭的非垂直取向。范圍區(qū)488(例如，朝向指示符、角度指示符、ctwd指示符)的取向可在顯示器上轉過一旋轉角，該旋轉角被定義為顯示器62的前邊緣513與接頭之間的角度差。顯示器62上的圖形表示可對應于焊炬14相對于接頭的取向，而不是對應于顯示器62相對于操作員的取向。例如，當焊炬14被定位在垂直接頭附近以使得焊炬14實質上平行于接頭時，顯示器62上的行509可在顯示器62上垂直地取向。接頭指示行509可實質上垂直于上文關于屏幕498和500而論述的行進速度指示符。顯示器62上的圖形表示可在顯示器62上旋轉以至少部分地基于焊炬14的所確定取向(該取向是基于所檢測到的視覺標記物802(例如，led64)、來自焊炬14的慣性傳感器426的反饋，或其任何組合確定的)而對應于焊炬14相對于接頭的取向。在一些實施例中，焊炬14的顯示器62的默認模式為顯示如屏幕484、492、494、496、498、500、502、504、506、508和510所圖示的圖形表示，其中焊炬14在焊接操作期間實質上水平(例如，右至左、左至右)移動。顯示器62可以旋轉模式進行配置，如屏幕511所示，該旋轉模式實現了圖形表示在顯示器62上的旋轉。圖形表示在屏幕62上的旋轉可使操作員感覺到圖形表示隨著焊炬14和顯示器62周圍的外殼466相對于接頭移動或旋轉而“浮動”。也就是說，即便焊炬14相對于接頭具有傾斜或旋轉的位置，在顯示器62上的圖形表示的箭頭和行的布置相對于觀察顯示器62的操作員可不改變。

雖然已在所圖示的實施例中在顯示器62上展示具體圖形表示以關聯于閾值展示焊接參數，但其它實施例可使用任何適當圖形表示以關聯于閾值展示焊接參數。此外，在某些實施例中，個別參數視覺指導可被組合以使得多個參數在視覺上一起顯示。例如，顯示器62上的屏幕511可經由旋轉的圖形表示實質上實時地圖示小于預定閾值工作角度范圍的工作角度的指示符(例如，范圍區(qū)488、箭頭、柱)、預定閾值行進角度范圍之外的推動行進角度、預定末端到工件的距離閾值范圍內的末端到工件的距離、預定朝向閾值范圍內的朝向，和大于預定行進速度閾值范圍的行進速度。在一些實施例中，操作員可調整顯示器62以在實況或訓練焊接操作期間僅實時地顯示所選指示符(例如，行進速度、行進角度、末端到工件的距離)。在一些實施例中，顯示器62在實況或訓練焊接操作期間可循環(huán)顯示焊接參數的各個指示符，或顯示器62可實質上僅實時地圖示相應閾值范圍之外的參數的一個或多個指示符。

此外，在某些實施例中，焊接系統(tǒng)10可檢測焊炬14是否接近和/或遠離焊接接頭。在接近的情況下，焊接接頭隨接觸末端到工件的距離(ctwd)與朝向參數而變化。當ctwd與朝向參數兩者處于適當預定范圍內(例如，各自小于3.0英寸、2.0英寸、1.5英寸、1.0英寸或0.5英寸)時，焊接系統(tǒng)10可認為焊炬14接近焊接接頭。此外，焊炬14的控制電路52或另一裝置可在ctwd和朝向沿著焊接接頭實質上恒定時至少部分基于焊炬14相對于工件82的已知(例如，經過校準的)焊接接頭的位置而確定工作角度、行進角度和行進速度。如可了解的是，焊炬14的位置和取向可以經由感測裝置16和焊炬14的標記物474、一個或更多個慣性傳感器426和/或一個或更多個麥克風429來確定。在一些實施例中，第二位置檢測系統(tǒng)(例如，焊炬14的慣性傳感器426、焊炬14的麥克風429)可僅當焊炬14位于焊接接頭附近時才被激活。第二位置檢測系統(tǒng)可當焊炬14不靠近焊接接頭時被停止使用，使得感測裝置16和標記物474可用于確定焊炬14在焊接環(huán)境內的位置和/或取向。此外，當焊炬14接近焊接接頭時，視覺指導可顯示在焊炬14上。當焊炬14接近焊接接頭并且處于實況焊接模式中時，消息(例如，警告消息)可顯示在顯示器上，該消息指示適當焊接設備(例如，焊接頭盔等)應作為旁觀者的安全措施而就位。然而，外部顯示器可繼續(xù)在相對于焊接操作的安全距離處顯示實時數據。此外，在某些實施例中，當焊炬14接近焊接接頭并且處于實況焊接模式時，焊炬14的顯示器可在焊接操作員致動焊炬14的扳機時改變(例如，改變?yōu)閷嵸|上空白和/或透明、改變?yōu)椴粫中牡囊晥D或改變?yōu)轭A定圖像等)。當焊炬14遠離焊接接頭時，致動焊炬14的扳機將不會執(zhí)行(例如，開始)測試運行。此外，當焊炬14遠離焊接接頭時，致動焊炬14在非實況焊接模式中將沒有任何效果，并且可在實況焊接模式中進給焊絲而不開始測試運行。

圖35是用于使用至少四個標記物而在焊接系統(tǒng)10中追蹤焊炬14的方法512的實施例。一個或更多個相機(例如，感測系統(tǒng)16的一個或更多個相機)用于檢測焊炬14的標記物(方框514)。如上文所論述，標記物可以是反射性標記物(例如，回射體)和/或發(fā)光標記物。此外，標記物可包含四個或更多個標記物以便于確定焊炬14的準確位置和/或取向。計算機18的一個或更多個處理器20(或其它處理器)可與感測系統(tǒng)16一起使用，以基于所檢測的標記物來追蹤焊炬14的位置和/或焊炬14的取向(方框516)。如果一個或更多個相機不能夠檢測標記物中的一個或更多個，那么一個或更多個處理器20(或控制電路，例如，控制電路52)可被配置成在一個或更多個相機不能夠檢測標記物時阻斷實況焊接(方框518)。然而，在焊接系統(tǒng)10的一些實施例中，與頭盔41集成的一個或更多個相機可實現四個或更多個標記物的檢測，以便于確定焊炬14相對于焊接頭盔41的準確位置和/或取向。因此，與一個或更多個頭盔41集成的一個或更多個相機可便于針對焊接工藝而檢測焊炬14的位置和/或取向，若非如此，從被安裝到支架12的相機來看一個或更多個標記物是不可見的。如可了解的是，焊接頭盔41在焊接環(huán)境中的位置和/或取向可以按照與上文所述標記物可被觀察到的焊炬14類似的方式經由焊接系統(tǒng)10的一個或更多個感測裝置16來確定。在一些實施例中，焊炬14的顯示器62可被配置成在一個或更多個相機不能夠檢測焊炬14的標記物時顯示消息，該消息指示未檢測到標記物(方框520)。因此，如果焊炬14不能夠由感測系統(tǒng)16追蹤，那么可阻斷使用焊炬14進行實況焊接。

焊接系統(tǒng)10的一些實施例可在標記物474中的一個或更多個被遮擋并且不被檢測到的時段期間在焊接環(huán)境中追蹤焊炬14。一些實施例可利用位置檢測系統(tǒng)，該位置檢測系統(tǒng)直接地觀察焊炬14的一部分而不需要標記物474。此外，焊接系統(tǒng)10可包括各種類型(例如，基于視線(即，紅外、可見光或聲學)、基于電磁輻射、基于射頻信號、基于慣性)的位置檢測系統(tǒng)中的一種或更多種，所述位置檢測系統(tǒng)可獨立地或組合地使用以便于追蹤焊炬14相對于工件82的位置、取向和/或移動。在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10的控制電路(例如，計算機18)可獨立地存儲來自每個位置檢測系統(tǒng)的輸出，從而便于相應輸出的單獨分析和/或加權以確定焊炬在焊接環(huán)境中的位置和取向。例如，來自不同位置檢測系統(tǒng)的輸出可以基于輸出的精度、輸出的可靠性、相應位置檢測系統(tǒng)的校準或其任何組合來加權。如上所述，焊接系統(tǒng)10可至少部分基于來自焊炬14的一個或更多個慣性傳感器426(例如，加速度計、陀螺儀)的反饋來追蹤焊炬14的位置和/或取向。此外，具有局部定位系統(tǒng)的信標以及處于焊炬14上的一個或更多個麥克風429的焊接系統(tǒng)10的實施例可在焊炬14的一些部分(例如，標記物)從一些感測裝置16(例如，相機)的視線來看不可見時，確定焊炬14在焊接環(huán)境內的位置。因此，在控制電路52可用其它方式確定焊炬14在焊接環(huán)境內的位置的間隔期間，方法512的方框518(在未檢測到標記物時阻斷實況焊接)可以是可選的。作為附加或替代，當焊炬14不具有如上所述的標記物474,時，焊接系統(tǒng)10可追蹤在焊接環(huán)境中的焊炬14。因此，在一些實施例中，當未檢測到標記物或標記物不存在于焊炬14上時，控制電路52允許進行實況焊接。

圖36是用于檢測處理器20(或任一其它處理器)與焊炬14通信的能力的方法522的實施例。焊炬14被配置成檢測來自處理器20的信號(方框524)。信號是以預定間隔從處理器20提供給焊炬14。在某些實施例中，信號可以是以預定間隔從處理器20提供給焊炬14的脈沖信號。此外，信號被提供給焊炬14，以使得焊炬14能夠確定焊炬14能夠與處理器20通信。如果焊炬14在預定間隔內未從處理器20接收到信號，那么控制電路52(或另一裝置的控制電路)被配置成當未檢測到信號時阻斷使用焊炬14進行實況焊接(方框526)。此外，顯示器62可被配置成當實況焊接被阻斷時顯示消息，該消息指示未檢測到來自處理器20的信號(方框528)。因此，焊炬14可檢測處理器20與焊炬14通信的能力。

圖37是可與焊接系統(tǒng)10一起使用的用于校準彎曲焊接接頭的方法530的實施例。一個或更多個相機(例如，感測系統(tǒng)16的一個或更多個相機)用于檢測彎曲焊接接頭的第一位置(例如，第一校準點)(方框532)。例如，校準工具和/或焊炬14可用于向一個或更多個相機識別彎曲焊接接頭的第一位置(例如，通過將校準工具和/或焊炬14的末端觸碰到第一位置)。此外，一個或更多個相機可用于追蹤校準工具和/或焊炬14以確定校準工具和/或焊炬14的位置和/或取向，以用于檢測彎曲焊接接頭的第一位置。

此外，一個或更多個相機用于檢測彎曲焊接接頭的第二位置(例如，第二校準點)(方框534)。例如，校準工具和/或焊炬14可用于向一個或更多個相機識別彎曲焊接接頭的第二位置。此外，一個或更多個相機可用于追蹤校準工具和/或焊炬14以確定校準工具和/或焊炬14的位置和/或取向，以用于檢測彎曲焊接接頭的第二位置。此外，一個或更多個相機用于檢測彎曲焊接接頭的第一位置與第二位置之間的彎曲焊接接頭的彎曲部分(方框536)。例如，校準工具和/或焊炬14可用于識別在彎曲焊接接頭的第一位置與第二位置之間的彎曲焊接接頭。此外，一個或更多個相機可用于追蹤校準工具和/或焊炬14以確定校準工具和/或焊炬14的位置和/或取向，以用于檢測彎曲焊接接頭的彎曲部分。如可了解的是，在操作期間，可檢測第一位置，接著可檢測彎曲焊接接頭，并接著可檢測第二位置。然而，可按任何適當次序發(fā)生對第一位置、第二位置和彎曲焊接接頭的檢測。在某些實施例中，可存儲彎曲焊接接頭的彎曲部分的表示，以通過比較焊接操作期間焊炬14的位置和/或取向與所存儲的彎曲焊接接頭的彎曲部分的表示而確定焊接操作的質量。如可了解的是，在某些實施例中，焊接操作可以是多行程焊接操作。

此外，對一些接頭的校準，例如，對圓形焊接接頭(例如，管道接頭)的校準可以通過使校準工具觸碰到圓形焊接接頭的圓周周圍的三個不同點來執(zhí)行。圓形焊接接頭的路徑可接著通過計算與所有三個點相交的最佳擬合圓來確定。圓形焊接接頭的路徑可被存儲并用于評估訓練焊接的焊接參數。針對較復雜的幾何機構，校準工具和/或焊炬14可沿著整個接頭拖動以便向系統(tǒng)指示接頭，以使得所有參數可被計算。

在一些實施例中，可與焊接系統(tǒng)10一起使用的用于校準彎曲焊接接頭的方法530可不利用焊炬14或校準工具來確定焊接接頭的路徑。也就是說，控制電路52可利用相機(例如，感測系統(tǒng)16的一個或更多個相機)所捕獲的一個或更多個圖像以檢測焊接接頭的第一位置(方框532)、第二位置(方框534)和彎曲部分(方框536)。作為附加或替代，控制電路52可利用一個或更多個發(fā)射器(例如，發(fā)射器105、109)而將可見圖案(例如，柵格、點域)發(fā)射到工件82和焊接接頭上。被配置成檢測可見圖案的相機可基于可見圖案在工件82和焊接接頭上的形狀和取向的特定特征而確定工件82的形狀和/或焊接接頭的路徑?？刂齐娐?2可利用應用到一個或更多個所捕獲的圖像或可見圖案的物體辨識算法(例如，邊緣檢測)來確定焊接接頭和/或工件82的形狀。操作員可提供輸入以輔助物體辨識，例如，選擇接頭的類型(例如，對焊、t形焊、搭焊、角焊、邊緣焊)和/或工件82的形狀(例如，平坦、管狀、彎曲)。

圖38是彎曲焊接接頭538的實施例的圖。此彎曲焊接接頭538可使用圖37所述的方法530來校準。彎曲焊接接頭538位于工件540上。具體來說，彎曲焊接接頭538包含第一位置542、第二位置544和彎曲部分546。使用方法530，可確定和/或存儲彎曲焊接接頭538的形狀以評估對彎曲焊接接頭538執(zhí)行焊接操作的焊接操作員。

圖39是具有彎曲焊接接頭541的復雜形狀工件539的實施例的圖。彎曲焊接接頭541可以經由(例如，在彎曲焊接接頭541附近)添加到工件539的標記物543來校準。標記工具545可將標記物543涂覆到工件539。標記工具545可為具有把手557的手動標記工具545。標記物543可包含(但不限于)經由標記工具545涂覆到工件539的油漆、油墨、顏料、貼紙(例如，膠帶)或反射體。操作員可使標記工具545的標記輪547沿著彎曲焊接接頭541滾動，從而將標記物543沉積(例如，轉移)在工件539上以在實況焊接會話期間使用。例如，標記輪547上的一個或更多個涂覆器549可將標記物543涂覆到工件539。在一些實施例中，標記物543(例如，油漆、油墨、顏料)在沿著焊接接頭541執(zhí)行焊接結束之后可從工件539移除。也就是說，標記物543可從工件539洗掉或擦掉。一個或更多個涂覆器549布置于標記工具545周圍以便于沿著工件的路徑以重復圖案布置一個或更多個標記物。例如，一個或更多個涂覆器539可布置于標記輪547的圓周551周圍，使得一個或更多個標記物543的一個周期的圖案針對標記輪547的每次旋轉被涂覆到工件。在一些實施例中，涂覆器549配置成隨著每個涂覆器549與工件539相互作用而涂覆來自標記工具545的貯存器的油漆(例如，反射性油漆、熒光油漆)。此外，涂覆器549可為存儲油漆或油墨的吸附性材料。

位于支架12上和/或與焊接系統(tǒng)10的頭盔41集成的感測裝置16的相機可檢測標記物543。焊接系統(tǒng)10的控制電路可確定復雜形狀工件539的形狀，和/或焊接系統(tǒng)10可至少部分基于所檢測的標記物543而沿著彎曲焊接接頭541確定焊接路徑?？纱鎯碗s形狀工件539的形狀和/或彎曲焊接接頭541的焊接路徑以評估對彎曲焊接接頭541執(zhí)行焊接操作的焊接操作員。雖然圖39所示的標記物543是不連續(xù)的，但標記物543的一些實施例沿著彎曲焊接接頭541可以是連續(xù)的。

如可了解的是，一個或更多個標記物543的實施例可包括各種幾何形狀、曲線、直線、圖片、文字、標志或其任何組合。圖72至圖75圖示了標記物543的實施例，標記物543可由標記工具545涂覆到工件539。圖72至圖75各自圖示了具有已知性質(例如，長度561、寬度563、方向565、形狀、半徑)的標記物543的相應實施例。在一些實施例中，標記物543關于方向565為非對稱的(例如，圖73至圖75的標記物)，關于橫向方向593為非對稱的(例如，圖72的標記物)，或關于方向565和593兩者均為非對稱的。例如，圖75的標志標記物實施例包括對應于工具制造商和/或銷售商的圖片和文字。在一些實施例中，每個標記物543具有端點567，端點567標出相應標記物543的始點和/或終點。此外，標記物543的特征(例如，箭頭569、文字方向、獨特部分)可便于標記物543的已知性質與由感測裝置16(例如，相機)所捕獲的圖像的對應。在一些實施例中，每個標記物543的周期包括一個或更多個無標記長度555(例如，間隙)，如由靠近圖39的接頭541的虛線標記物543所示。如下文討論，所觀察到的標記物543的圖案的的性質與標記物543的已知性質的比較便于確定具有標記物543的圖案的工件部件的形狀和確定工件部件之間的焊接接頭541。在一些實施例中，標記物543的圖案可以是具有已知性質(例如，長度、寬度)的連續(xù)線。

圖76圖示了焊接系統(tǒng)的實施例，其中工件部件569、571沿著焊接接頭573進行接合。如本文討論，術語“工件”包括待焊接在一起的單獨件(例如，第一部件569、第二部件571)的實施例。第一部件569的第一表面575具有可由相機579觀察到的標記物543的第一圖案577(例如，三角形)。如可了解的是，相機579可以是感測裝置16的相機，諸如耦接至焊接頭盔41和/或與之集成的相機579。在一些實施例中，相機579耦接到焊炬14。所捕獲的標記物543的第一圖案577的圖像可用于確定第一表面575的平面。所觀察到的第一圖案577的標記物543的性質(例如，標記物長度、標記物寬度、標記物半徑)與標記物543的已知性質的比較可用于確定標記物543相對于相機579的位置(例如，徑向距離、高度、方位角)。在一些實施例中，標記物543的已知性質可包括沿著標記物長度的每個點的標記物寬度。所觀察到的某個點的標記物寬度與該點處的已知標記物寬度的比較可便于確定相應標記物543相對于相機579的位置和/或取向。第一圖案577的多個標記物(或標記物內的點)的確定的位置可便于第一表面575的平面的確定。以類似方式，在第二部件571的第二表面583上捕獲的標記物543的第二圖案581的圖像可便于第二表面583的平面的確定。然后，接頭573的位置則可被確定為所確定的第一表面575的平面與所確定的第二表面583的平面的交匯處。雖然第一圖案577和第二圖案581的實施例各自具有多個(例如，三個)完全長度的相鄰標記物543，但是可以了解的是，具有標記物543的周期的一些部分的標記物543的圖案可用于確定接頭573的平面和位置。此外，標記物543的位置、表面573和583的平面以及接頭573的位置可以通過由計算機18執(zhí)行一種或更多種算法來確定。

在一些實施例中，部件和接頭573的相應表面可通過將標記物543的所觀察性質與標記物543的已知性質相比較來確定。例如，計算機18可通過將所觀察到的第一標記物585的長度和寬度與第一標記物585的已知長度561和寬度563相比較來確定第一標記物585的位置。計算機18還可確定第一標記物585的方向565，從而使計算機18能夠估算相鄰第二標記物587的位置。也就是說，涂覆到工件部件的圖案(例如，第一圖案577)的標記物543可在相對于接頭573的幾乎任何取向(例如，平行、垂直、歪斜取向)上由相機579檢測到。所觀察到的第二標記物587的性質與所估算或所觀察到的第二標記物587的性質的比較可便于確定第一表面575的形狀。例如，對于涂覆到平面部件(例如，第一表面575)的第一圖案577的多個標記物543所觀察到的差異可辨別地不同于對涂覆到彎曲(例如，圓形)部件591的第三圖案589的多個標記物543所觀察到的差異。所觀察到的多個標記物543的性質相對于多個標記物543的已知性質之間的差異(例如，變形)可用于確定標記物543在工件的表面上的位置和/或取向。此外，所觀察到的相同表面上的重復圖案內的多個標記物543的性質之間的差異(例如，變形)可用于確定工件的形狀。

圖40是用于追蹤多行程焊接操作的方法548的實施例。一個或更多個相機(例如，感測系統(tǒng)16的一個或更多個相機)用于在多行程焊接操作期間沿著焊接接頭檢測焊炬14的第一行程(方框550)。此外，一個或更多個相機用于在多行程焊接操作期間沿著焊接接頭檢測焊炬14的第二行程(方框552)。此外，一個或更多個相機用于在多行程焊接操作期間沿著焊接接頭檢測焊炬14的第三行程(方框554)?？刂齐娐?2(或另一裝置的控制電路)可被配置成將第一行程、第二行程和/或第三行程的表示一起作為用于確定多行程焊接操作的質量的單個焊接操作來存儲。如可了解的是，多行程焊接操作可以是實況焊接操作、訓練焊接操作、虛擬現實焊接操作和/或增強現實焊接操作。

圖41是焊接支架12的實施例的立體圖。焊接支架12包含由支腿90支撐的焊接表面88。此外，焊接表面88包含一個或更多個狹槽91以便于將工件定位在焊接表面88上。此外，焊接表面88包含延伸穿過焊接表面88的多個孔556(例如，孔口或開口)?？?56可用于使感測裝置16能夠確定焊接表面88的位置和/或取向。具體來說，標記物可布置在孔556下方，但仍在感測裝置16的視野內，以使感測裝置16能夠確定焊接表面88的位置和/或取向。標記物可布置在焊接表面88下方以便于較長壽命的標記物和/或阻斷碎屑覆蓋標記物，如關于圖42而更詳細地解釋。

抽屜558附接到焊接支架12以通過焊接支架12實現各種部件的存放。此外，輪560耦接到焊接支架12以便于容易地移動焊接支架12。鄰近于抽屜558，校準工具固持器562和焊炬固持器564實現校準工具和焊炬14的存放。在某些實施例中，焊接系統(tǒng)10可被配置成在各種時間(例如，在執(zhí)行焊接操作之前)檢測校準工具位于校準工具固持器562中。從焊接表面88垂直地延伸的支撐結構566用于對感測裝置16和顯示器32提供結構支撐。此外，托盤568耦接到支撐結構566以便于存放各種部件。

保護蓋102定位在顯示器32上方，以阻斷某些環(huán)境元素接觸顯示器32(例如，焊接飛濺物、煙、火花、熱等)。把手570耦接到保護蓋102以便于保護蓋102從用于阻斷某些環(huán)境元素接觸顯示器32的第一位置(如圖示)旋轉到遠離顯示器32的第二升起位置，如箭頭572所圖示。第二位置未被配置成阻斷環(huán)境元素接觸顯示器32。在某些實施例中，保護蓋102可由鎖舌裝置、減震器(shock)、致動器、止擋等固持在第一位置和/或第二位置中。

開關573用于檢測保護蓋102處于第一位置中還是處于第二位置中。此外，開關573可耦接到控制電路52(或另一裝置的控制電路)并被配置成檢測保護蓋102處于第一位置中還是處于第二位置中并且在開關573檢測到保護蓋102處于第一位置和/或第二位置中時阻斷或允許各種操作(例如，實況焊接、輔助電力等)。例如，如果開關573檢測到保護蓋102處于第二位置中(例如，未適當地覆蓋顯示器32)，那么控制電路52可阻斷實況焊接和/或模擬焊接(在保護蓋102處于第二位置中的情況下，感測裝置16可能無法準確地檢測標記物)。作為另一實例，如果開關573檢測到保護蓋102處于第二位置中，那么焊接支架12的控制電路可阻斷被提供給焊接支架12的插座574的電力的可用性。在某些實施例中，顯示器32可展示保護蓋102處于第一位置和/或第二位置中的指示。例如，當保護蓋102處于第二位置中時，顯示器32可將實況焊接和/或插座574處的電力不可用的指示提供給焊接操作員。焊接支架12包含揚聲器575以使得能夠使用焊接支架12將音頻反饋提供給焊接操作員。此外，在某些實施例中，如果焊炬14的扳機在保護蓋102處于第二位置中時被致動，那么焊接系統(tǒng)10可將視覺和/或音頻反饋提供給操作員(例如，焊接系統(tǒng)10可提供視覺消息和可聽見的音效)。

如圖示，支撐結構566包含第一臂576和第二臂578。第一臂576和第二臂578可圍繞支撐結構566而旋轉，以使第一臂576和第二臂578能夠定位在所選擇的高度處以進行垂直焊和/或仰焊。在所圖示的實施例中，第一臂576和第二臂578可相對于彼此獨立地(例如，分開地)旋轉，以使得第一臂576可定位在第一垂直位置處，而第二臂578可定位在不同于第一垂直位置的第二垂直位置處。在其它實施例中，第一臂576和第二臂578被配置成一起旋轉。此外，在某些實施例中，第一臂576和第二臂578可基于焊接操作員所做出的選擇而獨立地和/或一起地旋轉。如可了解的是，在其它實施例中，臂可不耦接到支撐結構566，而是可定位在其它位置處，例如，被定位成在一個或更多個前支腿上方垂直地延伸，等等。此外，在一些實施例中，結構可耦接到焊接支架12以便于焊接操作員斜靠和/或倚靠在上面(例如，斜靠桿)。

第一臂576和第二臂578中的每一個包含減震器580(或另一支撐裝置)，其中減震器580便于將第一臂576和第二臂578固持在所選擇的垂直位置中。此外，第一臂576和第二臂578中的每一個包含制動系統(tǒng)582，其中制動系統(tǒng)582被配置成將第一臂576和第二臂578各自鎖定在所選擇的位置中。在某些實施例中，制動系統(tǒng)582通過將力施加到把手、開關、踏板和/或另一裝置而解鎖。

工件82耦接到第二臂578以進行仰焊和/或垂直焊。此外，第一臂576包含焊板108以用于仰焊、水平焊和/或垂直焊。如可了解的是，工件82、焊板108和/或用于固持焊板108的夾具可包含多個標記物(例如，反射性的和/或發(fā)光的)，以便于由感測裝置16追蹤。例如，在某些實施例中，工件82、焊板108和/或夾具可包括在一個表面上(例如，在一個平面內)的三個標記物，以及在另一表面上(例如，在不同平面內)的第四標記物以便于由感測裝置16追蹤。如圖示，制動釋放器584附接到第一臂576和第二臂578中的每一個以用于解鎖每一制動系統(tǒng)582。在某些實施例中，牽拉鏈可從每一制動釋放器584向下延伸，以便于例如在第一臂576和第二臂578的制動釋放器584在垂直方向上位于焊接操作員能夠到的范圍之上時，解鎖和/或降低第一臂576和第二臂578。因此，焊接操作員可拉動牽拉鏈的把手以解鎖制動系統(tǒng)582和/或降低第一臂576和第二臂578。

如圖示，第二臂578包含用于將工件82耦接到第二臂578的夾持組件588。此外，夾持組件588包含用于調整、收緊、固定和/或松開夾具以及夾持組件588的其它部分的多個t形把手590。在某些實施例中，第一臂576還可包含用于調整、收緊、固定和/或松開焊板108的各種t形把手590。如可了解的是，夾持組件588可包含多個標記物(例如，反射性的和/或發(fā)光的)以便于由感測裝置16追蹤。例如，在某些實施例中，夾持組件588可包含在一個表面上(例如，在一個平面內)的三個標記物，以及在另一表面上(例如，在不同平面內)的第四標記物以便于由感測裝置16追蹤。應注意，焊接系統(tǒng)10可在第一臂576和第二臂578中的一者或兩者上包含夾持組件588。

感測裝置16包含可移除蓋592，其中可移除蓋592設置在感測裝置16的一個或更多個相機前方以阻斷環(huán)境元素(例如，飛濺物、煙、熱等)或其它物體接觸感測裝置16?？梢瞥w592設置在狹槽594中，其中狹槽594被配置成將可移除蓋592固持在感測裝置16前方。在某些實施例中，可移除蓋592可被插入、移除和/或替換，而無需使用工具。如下文詳細地解釋，可移除蓋592可按一定角度設置在感測裝置16前方以便于紅外光穿過其中。

如圖示，連桿組件596可耦接在第一臂576和/或第二臂578與感測裝置16之間以便于感測裝置16隨著第一臂576和/或第二臂578旋轉而旋轉。因此，隨著第一臂576和/或第二臂578旋轉，感測裝置16還可旋轉以使得感測裝置16的一個或更多個相機被定位成追蹤所選擇的焊接表面。例如，如果第一臂576和/或第二臂578定位在降低的位置中，那么感測裝置16可被配置成追蹤在焊接表面88上發(fā)生的焊接操作。另一方面，如果第一臂576和/或第二臂578定位在上升的位置中，那么感測裝置16可被配置成追蹤垂直焊操作、水平焊操作和/或仰焊操作。在一些實施例中，第一臂576和/或第二臂578以及感測裝置16可以不是機械聯系的，但第一臂576和/或第二臂578的旋轉仍可便于感測裝置16的旋轉。例如，第一臂576和/或第二臂578上的標記物可由感測裝置16檢測，并且感測裝置16可基于第一臂576和/或第二臂578的所感測的位置來移動(例如，使用電動機)。

在一些實施例中，第一臂576和/或第二臂578的移動可至少部分使相對于訓練支架12的部件對感測裝置16的先前校準無效。例如，在通過訓練支架12的主要(例如，水平)焊接表面88來校準感測裝置16之后，第一臂576和第二臂578的后續(xù)移動可至少部分基于感測裝置16的移動使得對主焊接表面88的校準無效。因此，在操作員執(zhí)行利用第一臂576和/或第二臂578的焊接會話之后，感測裝置16可通過主焊接表面88來重新校準。在一些實施例中，當將要基于所檢測到的感測裝置16相對于焊接表面88的移動來重新校準感測裝置16時，計算機經由顯示器32和/或可聽見的通知來通知操作員。作為附加或替代，當感測裝置16將要被重新校準時，焊炬14的顯示器62可通知操作員。

圖42是圖41的焊接支架12的焊接表面88的實施例的橫截面圖。如圖示，焊接表面88包含貫穿焊接表面88在焊接表面88的上平面597與焊接表面88的下平面598之間延伸的多個孔556。托架599被定位在每一孔556下方。托架599可使用任何適當緊固件或固定構件而耦接到焊接表面88。在所圖示的實施例中，托架599使用緊固件600(例如，螺栓、螺釘等)而耦接到焊接表面88。在其它實施例中，托架599可焊接、粘合或以其它方式固定到焊接表面88。此外，在某些實施例中，托架599可安裝到焊接支架12的側邊，而不是焊接表面88。標記物602耦接到托架599并垂直地定位在孔556下方，但標記物602相對于孔556水平地錯開以阻斷灰塵和/或飛濺物接觸標記物602，并使感測裝置16能夠感測標記物602。在一些實施例中，標記物602可定位在孔556內和/或任何位置處，以使得運動追蹤系統(tǒng)定位在上平面597的一側上，并且標記物602定位在上平面597的相對側上。如可了解的是，標記物602可以是光反射性的和/或發(fā)光的(例如，led64)。例如，在某些實施例中，標記物602可由反光膠帶和/或回射體形成。在一些實施例中，標記物602可以是球形標記物。因此，感測裝置16可檢測標記物602以確定焊接表面88的位置和/或取向。

圖43是具有可移除蓋592的感測裝置16的實施例的橫截面圖。如圖示，可移除蓋592設置在狹槽594中。感測裝置16包含相機604(例如，紅外相機)，其中相機604在相機604具有透鏡606的一側上具有面605?？梢瞥w592被配置成使紅外光能夠穿過其中，并阻斷環(huán)境元素(例如，飛濺物、煙、熱等)或其它物體接觸相機604的透鏡606。如可了解的是，相機604可包含被配置成發(fā)射紅外光的一個或更多個紅外發(fā)射器607。如果可移除蓋592直接定位在面605之前，那么來自紅外發(fā)射器607的大量紅外光可被可移除蓋592反射向相機604的透鏡606。因此，可移除蓋592相對于相機604的面605以角度608定位，以引導大部分的紅外光使其不會向著透鏡606反射。具體來說，在某些實施例中，可移除蓋592可相對于相機604的面605以約10度到60度之間的角度608定位。此外，在其它實施例中，可移除蓋592可相對于相機604的面605以約40度到50度之間(例如，約45度)的角度608定位?？梢瞥w592可由任何適當光透射性材料制成。例如，在某些實施例中，可移除蓋592可由聚合材料或任何其它適當材料制成。

圖44是校準工具610的實施例的立體圖。如可了解的是，校準工具610可用于校準工件、工作表面、焊接接頭等以進行焊接操作。校準工具610包含把手612以便于握住校準工具610。此外，校準工具610被配置成由感測裝置16檢測，以確定校準工具610的末端614所接觸的空間位置。在某些實施例中，耦接到感測裝置16的計算機18可被配置成僅通過使末端614接觸具體表面來確定校準點。在其它實施例中，計算機18被配置成通過焊接操作員提供指示末端614正接觸校準點的輸入來確定校準點。此外，在所圖示的實施例中，計算機18被配置成當向下的力經由把手而施加到校準工具610時通過使末端614接觸校準點來檢測校準點。向下的力引導兩個鄰近標記物之間的距離以使其減小到預定閾值以下，因此指示所選擇的校準點。感測裝置16被配置成檢測兩個鄰近標記物之間的距離的改變，并且計算機18被配置成使用距離的改變來識別校準點。

把手612耦接到光透射性蓋616。此外，墊圈618耦接到光透射性蓋616的一端，而端帽620耦接到光透射性蓋616的相對端。在操作期間，隨著使用把手612將向下的力施加到校準工具610，末端613與墊圈618之間的距離622減小。

圖45是圖43的校準工具610的實施例的立體圖，其中外蓋616被移除。校準工具610包含具有第一軸626的第一部分624。此外，第一軸626在一端上包含末端614并在相對端上包含軸承628(或安裝結構)。在某些實施例中，軸承628具有被配置成裝配在焊炬14的接觸末端周圍的杯狀結構。此外，第一軸626包含與其耦接的第一標記物630和第二標記物632。校準工具610還包含具有第二軸636的第二部分634，其中第二軸636具有與其耦接的第三標記物638。彈簧640在第三標記物638與軸承628之間設置在第二軸636周圍。如可了解的是，彈簧640便于第三標記物638朝向第二標記物632被引導。例如，隨著使用把手612將向下的力施加到校準工具610，彈簧640被壓縮以減小第二標記物632與第三標記物638之間的第一距離642。相比之下，隨著從校準工具610移除向下的力，彈簧640被釋放以增大第二標記物632與第三標記物638之間的第一距離642。第一標記物630與第二標記物632之間的第二距離644是固定的，并且第一標記物630與末端614之間的第三距離646也是固定的。

在某些實施例中，焊接系統(tǒng)10使用校準工具610以使用預定算法來檢測校準點。例如，測量末端614與最接近末端614的標記物(例如，第一標記物630)之間的第三距離646。將第三距離646存儲在存儲器中。測量兩個固定標記物(例如，第一標記物630與第二標記物632)之間的第二距離644。也將第二距離644存儲在存儲器中。此外，測量在彈簧640設置在標記物(例如，第二標記物632與第三標記物638)之間的情況下所述標記物之間的經壓縮的距離。使用兩個固定標記物的x、y、z位置而計算兩個固定標記物之間的線。使用該線以沿著此線投影出一向量，該向量具有從最接近末端614的第一標記物630開始延伸第三距離646的長度。向量的方向可被選擇成遠離被壓縮的標記物。因此，末端的三維位置可使用標記物來計算。在一些實施例中，僅兩個標記物可由校準工具610使用。在這些實施例中，假設最接近末端614的標記物是最接近工作表面(例如，工作臺或夾具)的標記物。雖然在所圖示的實施例中，校準工具610使用壓縮以指示校準點，但校準工具610可按照任何適當方式指示校準點，例如，通過露出標記物、覆蓋標記物、接通led(例如，irled)、切斷l(xiāng)ed(例如，irled)、啟用和/或停用到計算機的無線傳輸，等等。

如圖示，第一標記物630、第二標記物632和第三標記物638是球形的；然而，在其它實施例中，第一標記物630、第二標記物632和第三標記物638可以是任何適當形狀。此外，第一標記物630、第二標記物632和第三標記物638具有反射性外表面和/或包含發(fā)光裝置。因此，第一標記物630、第二標記物632和第三標記物638可由感測裝置16檢測。因此，感測裝置16被配置成檢測第一距離642、第二距離644和第三距離646。隨著第一距離642減小到預定閾值以下，計算機18被配置成識別校準點。如可了解的是，第一距離642、第二距離644和第三距離646全部是不同的，以使感測裝置16和/或計算機18能夠使用第一標記物630、第二標記物632和第三標記物638的位置來確定末端614的位置。

為了校準工件，工件可首先被夾緊到焊接表面88。在工件被夾緊到焊接表面88之后，焊接操作員可將輸入提供給焊接系統(tǒng)10以表示工件準備好被校準。在某些實施例中，用于將工件固定到焊接表面88的夾具可包含便于焊接系統(tǒng)10檢測到工件被夾緊到焊接表面88的標記物。在焊接系統(tǒng)10接收到工件被夾緊到焊接表面88的指示之后，焊接操作員使用校準工具610以識別工件82上的兩個校準點。當固定工件的夾持組件588具有標記物(例如，視覺標記物802)時，接頭校準工具610的測量可以是相對于夾持組件588的標記物而進行的。因此，計算機18可基于夾具標記物的識別在接頭已被校準之后補償工件82和/或夾持組件588的移動。具體來說，在所圖示的實施例中，焊接操作員將末端614觸碰到第一校準點，并使用把手612施加向下的力，直到焊接系統(tǒng)10檢測到鄰近標記物之間的距離的充分改變?yōu)橹?，因此指示第一校準點。此外，焊接操作員將末端614觸碰到第二校準點，并使用把手612施加向下的力，直到焊接系統(tǒng)10檢測到鄰近標記物之間的距離的充分改變?yōu)橹?，因此指示第二校準點。在某些實施例中，如果校準工具610被按壓并保持在校準點持續(xù)預定的一段時間(例如，0.1秒、0.3秒、0.5秒、1.0秒、2.0秒等)，那么焊接系統(tǒng)10將僅檢測校準點。焊接系統(tǒng)10可被配置成在該預定的一段時間內捕獲多個校準點(例如，50個、100個等)，并將其一起求平均。如果檢測到大于預定閾值的多個校準點的移動，那么校準可被否決并重做。此外，如果成功校準了第一點，那么第二點可需要是離開第一點的最小距離(例如，2英寸、4英寸、6英寸等)。如果第二點不是離開第一點的最小距離，那么對第二點的校準可被否決并重做。焊接系統(tǒng)10使用這兩個校準點來校準工件。

在某些實施例中，焊接系統(tǒng)10可確定第一校準點與第二校準點之間的虛擬線。該虛擬線可以無限長，并延伸超出第一校準點和第二校準點。虛擬線表示焊接接頭。各種焊接參數(例如，工作角度、行進角度、接觸末端到工件的距離(ctwd)、朝向、行進速度等)可參照此虛擬線。因此，對于計算各種焊接參數來說，虛擬線可能是重要的。

應注意，在某些實施例中，第一標記物630、第二標記物632和第三標記物638全部垂直地設置在把手612上方，而在其它實施例中，第一標記物630、第二標記物632和第三標記物638中的一個或更多個垂直地設置在把手612下方，以實現兩個鄰近標記物之間的較大距離。在某些實施例中，第一部分624可從校準工具610移除，并耦接到焊炬14的接觸末端以用于校準焊炬14。如可了解的是，校準工具610的末端614可以是任何適當形狀。圖46到圖48圖示末端614可能具有的形狀的幾個實施例。

具體來說，圖46是校準工具610的尖末端648的實施例的側視圖。使用尖末端648，校準工具610可用于校準工件82上的各種接頭，例如，所圖示的角焊接頭、搭焊接頭、不具有根部開口的對焊接頭等。此外，圖47是校準工具610的圓末端650的實施例的側視圖。使用圓末端650，校準工具610可用于校準工件82上的各種接頭，例如，所圖示的角焊接頭、具有根部開口的對焊接頭、搭焊接頭等。此外，圖48是校準工具610的具有較小尖末端652的圓末端650的實施例的側視圖。在圓末端650的端部上使用較小尖末端652，校準工具610可用于校準工件82上的各種接頭，例如，所圖示的不具有根部開口的對焊接頭、填充接頭、搭焊接頭等。在某些實施例中，校準工具610的末端可以是可移除的和/或正反兩用的，以使得末端包含兩種不同類型的末端(例如，在每一相對端上具有一種類型的末端)。因此，焊接操作員可選擇校準工具610所使用的末端的類型。在某些實施例中，如果校準工具610是正反兩用的，那么一個或更多個標記物可耦接到校準工具610。一個或更多個標記物可用于指示末端的哪一側正被使用，以使得焊接系統(tǒng)10可使用適當的標記物到末端的距離來進行校準計算。

圖49是用于檢測校準點的方法654的實施例。感測裝置16(或焊接系統(tǒng)10的另一部件)檢測校準工具610的第一標記物、校準工具610的第二標記物和/或校準工具610的第三標記物(方框656)。此外，焊接系統(tǒng)10確定第一標記物與第二標記物之間的第一距離和/或第二標記物與第三標記物之間的第二距離(方框658)。此外，焊接系統(tǒng)10檢測第一距離或第二距離是否處于預定距離范圍(例如，表示所壓縮的距離)內(方框660)。

如果第一距離或第二距離處于預定距離范圍(例如，表示所壓縮的距離)內，那么焊接系統(tǒng)10確定校準點的位置(方框662)。此外，焊接系統(tǒng)10確定校準工具610的校準末端相對于第一標記物、第二標記物和第三標記物中的至少一個的位置以確定校準點的空間位置(方框664)。

圖50是用于基于焊接路徑來確定焊接得分的方法666的實施例。因此，方法666可用于評估焊接操作。感測裝置16(或任何適當運動追蹤系統(tǒng))檢測焊接操作的起始位置(方框668)。此外，感測裝置16檢測焊接操作的終止位置(方框670)。此外，感測裝置16檢測焊接操作在起始位置與終止位置之間的空間路徑(方框672)。例如，感測裝置16追蹤焊接操作的位置和/或取向。焊接系統(tǒng)10至少部分基于焊接操作的空間路徑來確定焊接操作的得分(例如，焊接操作是否基于焊接操作的空間路徑而得到及格分數)(方框674)。例如，在某些實施例中，焊接操作的空間路徑可單獨用于確定焊接得分是否不及格。在一些實施例中，感測裝置16可用于檢測對應于起始位置的校準點和/或對應于終止位置的校準點。

例如，在某些實施例中，焊接系統(tǒng)10通過如下方式來確定焊接操作是否得到及格分數：確定焊接操作的路徑的距離是否大于預定下限閾值、焊接操作的路徑的距離是否小于預定下限閾值、焊接操作的路徑的距離是否大于預定上限閾值、焊接操作的路徑的距離是否小于預定上限閾值、焊接操作的路徑是否實質上偏離焊接操作的預定路徑、焊接操作的路徑是否指示沿著焊接接頭在單個位置處發(fā)生多焊接行程、沿著焊接操作的路徑的焊接的時間是否大于預定下限閾值，沿著焊接操作的路徑的焊接的時間是否小于預定下限閾值、沿著焊接操作的路徑的焊接的時間是否大于預定上限閾值和/或沿著焊接操作的路徑的焊接的時間是否小于預定上限閾值。

此外，在一些實施例中，為了使焊接系統(tǒng)10確定得分，焊接系統(tǒng)10可不理會路徑的鄰近于起始位置的第一部分以及路徑的鄰近于終止位置的第二部分。例如，路徑的第一部分和路徑的第二部分可包含約0.5英寸的距離。此外，在其它實施例中，路徑的第一部分和路徑的第二部分可包含在約0.5秒的時間期間形成的路徑的部分。

圖51是用于使用焊炬14的用戶接口而在焊接模式之間轉變的方法676的實施例。焊炬14的控制電路52(或另一裝置的控制電路)檢測由焊炬14的用戶接口產生的信號，其中所述信號指示對改變焊接模式(例如，焊接訓練模式)的請求(方框678)。此外，控制電路52確定信號被檢測到的持續(xù)時間(方框680)。控制電路52被配置成如果信號被檢測到的持續(xù)時間大于預定閾值，那么將焊接模式從模擬模式(例如，虛擬現實模式、增強現實模式等)改變?yōu)閷崨r焊接模式(方框682)。相反地，控制電路52被配置成僅在信號被檢測到的情況下，將焊接模式從實況焊接模式改變?yōu)槟M模式(例如，在從實況焊接模式作出轉變之前檢測到信號是沒有持續(xù)時間的)(方框684)。控制電路52被配置成引導焊炬14在改變?yōu)閷崨r焊接模式之后振動(方框686)。例如，控制電路52可被配置成引導焊炬14振動兩次或更多次(例如，振動脈沖)以指示改變至實況焊接模式。

此外，控制電路52可被配置成引導焊炬14振動任何適當次數(例如，預定次數)以指示改變至實況焊接模式。如可了解的是，指示對改變焊接模式的請求的信號可以通過按壓焊炬14的用戶接口上的按鈕而產生。因此，焊接模式可通過按壓并釋放按鈕(例如，按鈕不需要保持按下持續(xù)預定的一段時間)而從實況焊接模式改變。相比之下，焊接模式可通過將按鈕按壓并保持預定的一段時間而從模擬模式改變?yōu)閷崨r焊接模式。在某些實施例中，可聽見的聲音可在改變焊接模式之后產生。此外，在一些實施例中，可聽見的聲音和振動可伴隨焊接模式之間的任何改變。此外，焊炬14的顯示器可在改變焊接模式之后展示焊接模式。在一些實施例中，顯示器可使焊接模式在顯示器上閃爍預定次數。

圖52是遠程訓練系統(tǒng)(例如，頭盔式訓練系統(tǒng)41)的實施例的框圖。在一些實施例中，頭盔式訓練系統(tǒng)41便于獲取焊接工藝的焊接參數(例如，工作角度、行進角度、接觸末端到工件的距離、焊炬行進速度、焊炬取向、焊炬位置、焊炬相對于工件的接頭的朝向等)和/或電弧參數(例如，焊接電壓、焊接電流、送絲速度)，而不需要利用上文所述的支架12。如可了解的是，操作員在焊接期間利用頭盔，并且頭盔式訓練系統(tǒng)41將一個或更多個感測裝置16(例如，發(fā)射器、接收器)整合到頭盔中。頭盔41的各種實施例可納入有計算機18(例如，作為控制器)、經由線路連接而耦接到計算機18或經由無線連接而耦接到計算機。在一些實施例中，頭盔式訓練系統(tǒng)41利用目鏡700以在焊接工藝期間保護操作員不受電弧影響。在一些實施例中，顯示器32設置在頭盔式訓練系統(tǒng)41內，以使得操作員可在預備焊接工藝時或在焊接工藝期間查看顯示器32和目鏡700。顯示器32可以是至少部分與操作員透過頭盔式訓練系統(tǒng)41的視野重疊的平視顯示器。如可了解的是，焊接軟件可利用設置在頭盔式訓練系統(tǒng)41內的顯示器32，以按照與上文關于處于頭盔41外部的顯示器32所述類似的方式將信息呈現給操作員。例如，頭盔41的顯示器32可展示一個或更多個電弧參數、一個或更多個焊接參數或其任何組合的視覺表示(例如，數字、文字、顏色、箭頭、圖形)。也就是說，頭盔41的顯示器32可根據所選擇的焊接作業(yè)關聯于焊接參數的預定閾值范圍和/或目標值而顯示焊接參數的視覺表示。在一些實施例中，顯示器32可類似于上文關于圖34所述的焊炬14的顯示器62而關聯于閾值展示焊接參數或電弧參數的圖形表示。此外，頭盔41的顯示器32可在使用頭盔41的操作員執(zhí)行焊接會話(例如，焊接作業(yè))之前、期間或之后展示一個或更多個參數(例如，電弧參數、焊接參數)。

頭盔式訓練系統(tǒng)41利用一個或更多個集成感測裝置16以從對焊炬14和工件82的觀察來確定焊接參數。頭盔式訓練系統(tǒng)41的一個或更多個感測裝置16可包含一個或更多個接收器702，包含(但不限于)麥克風、相機、紅外接收器或其任何組合。此外，在一些實施例中，一個或更多個發(fā)射器704可發(fā)射能量信號(例如，紅外光、可見光、電磁波、聲波)，并且能量信號的反射可被一個或更多個接收器702接收。在一些實施例中，焊炬14和/或工件82的基準點706(例如，標記物)是發(fā)射能量信號的有源標記物(例如，led)，如上文關于圖31和圖32所論述。因此，頭盔式訓練系統(tǒng)41的一個或更多個接收器702可接收從有源標記物發(fā)射的能量信號。明確地說，接收器702可識別工件82、工作環(huán)境708和/或焊炬14上所設置的基準點(例如，標記物)706，并且接收器702可將對應于所識別的基準點的反饋信號發(fā)送到計算機18(例如，控制器)。如上文所論述，所識別的基準點706的布置可使感測裝置16能夠確定焊炬14在工作環(huán)境708中的位置和取向。計算機18(例如，控制器)可至少部分基于來自接收器702的反饋確定基準點706之間的距離并且確定焊接參數。此外，計算機18(例如，控制器)可耦接到焊接電力供應器28、送絲機30和/或焊炬14內的傳感器，以確定焊接工藝的電弧參數。

在一些實施例中，頭盔式訓練系統(tǒng)41可從所識別的基準點確定焊接系統(tǒng)10的部件的類型。例如，tig焊炬的基準點不同于mig焊炬的基準點。此外，計算機18所執(zhí)行的焊接軟件244可至少部分基于所確定的焊接系統(tǒng)10的部件的類型而控制焊接電力供應器28和/或送絲機30。例如，頭盔式訓練系統(tǒng)41可基于焊炬14的類型、工件82的焊接位置和/或工件材料而控制電弧參數(例如，焊接電壓、焊接電流)。頭盔式訓練系統(tǒng)41還可基于與登記號293相關聯的操作員的經驗或認證狀態(tài)而控制電弧參數。例如，頭盔式訓練系統(tǒng)41可控制焊接電力供應器28以減少可供這樣一類操作員選擇的焊接電流：這類操作員對于在相對薄的工件上或仰焊位置中的焊接工藝的經驗少于預定的經驗閾值。在一些實施例中，頭盔式訓練系統(tǒng)41的一個或更多個感測裝置16包含耦接到計算機18的慣性傳感器709(例如，陀螺儀和加速度計)。慣性傳感器709可使計算機18能夠確定頭盔式訓練系統(tǒng)41在環(huán)境內的取向和相對移動。

在一些實施例中，頭盔式訓練系統(tǒng)41包含操作員識別系統(tǒng)43。操作員識別系統(tǒng)43可利用掃描儀710(例如，指紋掃描儀、視網膜掃描儀、條形碼掃描儀)或輸入/輸出裝置712(例如，鍵盤、觸摸屏)以從操作員接收識別信息。如上文所論述，識別信息可與操作員所特有的登記號293相關聯。計算機18(例如，控制器)所接收的焊接數據可存儲在存儲器22或存儲裝置24中，如上文所論述。計算機18(例如，控制器)可將所接收并存儲的焊接數據與所識別的操作員的登記號293相關聯。網絡裝置36經由有線或無線連接而耦接到網絡38以將來自頭盔式訓練系統(tǒng)41的焊接數據327存儲在數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))中。在一些實施例中，頭盔式訓練系統(tǒng)41可在頭盔式訓練系統(tǒng)41遠程(例如，在生產現場、工地)操作時將焊接數據在本地存儲在計算機18的存儲裝置24內。頭盔式訓練系統(tǒng)41可被配置成例如在操作員在下班時或每周工作結束時將頭盔式訓練系統(tǒng)41打包時，在與網絡38連接之后，將所存儲的焊接數據上傳到數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))。在一些實施例中，頭盔式訓練系統(tǒng)41的網絡裝置36可在操作員執(zhí)行焊接會話期間和/或之后經由網絡38而將焊接數據流式傳輸到數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))。

如可了解的是，使用本文所述的系統(tǒng)、裝置和技術，可為訓練焊接操作員提供焊接系統(tǒng)10。焊接系統(tǒng)10可以是節(jié)約成本的，并且可使焊接學員能夠接受高質量動手訓練。雖然本文所述的焊接系統(tǒng)10出于訓練和教學的目的可用于接收焊接數據327并將數據關聯在一起，但應了解，本文所述的焊接系統(tǒng)10可用于監(jiān)視操作員并從非訓練焊接工藝獲得焊接數據327。也就是說，從非訓練焊接工藝獲得的焊接數據可用于監(jiān)視先前訓練的操作員的焊接質量和/或焊接生產率。例如，焊接數據327可用于驗證特定焊接工藝的焊接過程被執(zhí)行。如圖52所圖示，多個焊接系統(tǒng)10可經由網絡38而耦接到數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))。因此，數據存儲系統(tǒng)318可從多個焊接系統(tǒng)10(例如，具有訓練支架12的系統(tǒng)、頭盔式訓練系統(tǒng)41)接收與登記號293相關聯的焊接數據327。此外，與每一登記號293相關聯的焊接數據可包含對應于相應操作員所執(zhí)行的其它焊接會話的序列號329。此外，如本文所利用，術語“作業(yè)”不限于操作員出于訓練和教學的目的而執(zhí)行的焊接測試。也就是說，作業(yè)可包含非訓練焊接工藝、訓練模擬焊接工藝和訓練實況焊接工藝，以及其它。此外，術語“焊接會話”可包含(但不限于)焊接作業(yè)、在生產現場執(zhí)行的焊接、在工地執(zhí)行的焊接或其任何組合。

數據存儲系統(tǒng)318(例如，云存儲系統(tǒng))的焊接數據327可經由耦接到網絡38的遠程計算機44來監(jiān)視和/或管理。所存儲的焊接數據327對應于各種操作員在一個或更多個位置處所執(zhí)行的焊接工藝(例如，實況、模擬、虛擬現實)。圖53圖示可由管理員或教員利用以監(jiān)視和/或分析數據存儲系統(tǒng)318中的所存儲的焊接數據327的用戶可查看控制面板屏幕720。焊接數據327可通過焊接數據327的特性(例如，篩選標準)來組織?？捎糜趯⒑附訑祿?27分類的焊接數據327的特性可包含(但不限于)一個或更多個組織722(例如，訓練中心、雇主、工地)、組織內的一個或更多個群組(例如，班次)、所選擇的組織722或群組724內的操作員的一個或更多個登記號726、執(zhí)行焊接工藝的時間(例如，日期728、當日時間)、系統(tǒng)725和焊接標識730(例如，特定焊接作業(yè)、與焊接會話相關聯的唯一識別符、工件零件號或焊接的類型)。例如，在一段時間(例如，日期728)或跨越不同組織722或不同群組724與一個或更多個登記號293相關聯的焊接數據327可顯示在控制面板屏幕720上。因此，管理員或教員可經由與操作員的登記號293相關聯的焊接數據跨越不同組織隨時間追蹤操作員的進展。在一些實施例中，焊接數據類型732(例如，實況訓練、實況非訓練、模擬、虛擬現實)可用于篩選所查看的焊接數據。此外，在一些實施例中，焊接工藝類型735(例如，gmaw、tig、smaw)可用于篩選所查看的焊接數據。如可了解的是，每一焊接會話(例如，焊接作業(yè))的焊接數據可分類(例如，篩選)為各種子組。如圖53所圖示，具有登記號58,794的操作員在2014年6月25日通過系統(tǒng)i執(zhí)行的實況、非訓練焊接可經由對登記號726、系統(tǒng)725、日期728和焊接數據類型732的適當字段中的一個或更多個的選擇而顯示在控制面板屏幕720上。

作為附加或替代，教員可利用搜索控件733來搜索各種參數(例如，序列號329、組織722、群組724、操作員姓名、登記號726、時間、焊接數據類型)相關聯的焊接數據327，所述參數與操作員所執(zhí)行的焊接會話對應。在選擇了一組焊接數據之后，控制面板屏幕720的區(qū)734可顯示與所選擇的焊接數據和/或焊接數據的至少一部分相關聯的圖形指示(例如，得分)。此外，在選擇了焊接數據327和用戶控件736之后，可查看焊接數據327的細節(jié)?？刂泼姘迤聊?20可使管理員或教員能夠保存或編輯焊接數據在控制面板屏幕720上的布置。此外，控制面板屏幕720可使管理員或教員能夠導出焊接數據327的至少一部分。例如，管理員可導出與一組操作員在一天或一星期的課程期間執(zhí)行的會話對應的焊接數據327。控制面板屏幕720可使管理員或教員能夠以各種格式(包含(但不限于)逗號分隔值(csv)文件、電子數據表文件和文字文件)導出焊接數據327。在一些實施例中，管理員或教員可從數據存儲系統(tǒng)(例如，云存儲系統(tǒng))移除焊接數據的子組(例如，演示焊接數據)。作為附加或替代，管理員或教員可編輯焊接數據類型732，以便將訓練焊接數據修訂為非訓練焊接數據、修訂與焊接數據相關聯的操作員、修訂與焊接數據相關聯的時間，等等。

如可了解的是，控制面板屏幕720可使管理員或教員能夠監(jiān)視、比較和分析與一個或更多個登記號726相關聯的焊接數據。在一些實施例中，焊接操作員的表現、經驗和歷史數據可經由登記號726跨組織或群組地予以比較。在一些實施例中，控制面板屏幕720可使管理員或教員能夠設定目標或將作業(yè)提供給期望登記號726。此外，管理員或教員可監(jiān)視和調整先前建立的目標?？刂泼姘迤聊?20可使關于與一個或更多個登記號相關聯的焊接表現的注解或評注能夠與焊接數據一起被鍵入和存儲。

圖54圖示焊接環(huán)境11中的焊接系統(tǒng)10的實施例，其中焊接系統(tǒng)10可追蹤焊炬14的位置和/或取向而不需要利用上文在圖30到圖32中所論述的焊炬14上的標記物474。圖54的焊接系統(tǒng)10可在進行焊接工藝之前追蹤焊炬14的位置和/或取向。在一些實施例中，圖54的焊接系統(tǒng)10可在焊接工藝期間追蹤焊炬14的位置和/或取向。一個或更多個深度傳感器750布置在焊接環(huán)境11中的各種位置處，例如，第一深度傳感器752布置在工件82上方，第二深度傳感器754與焊接頭盔41(例如，頭盔式訓練系統(tǒng))集成或者第三深度傳感器756與工件82處于水平位置或其任何組合。每一深度傳感器750可具有被配置成在期望波長下發(fā)射可見圖案的發(fā)射器以及被配置成在焊接環(huán)境11中監(jiān)視可見圖案的相機。每一深度傳感器750所發(fā)射的可見圖案可與其它深度傳感器750所發(fā)射可見圖案相同或不同。此外，每一深度傳感器750的可見圖案的期望波長可在深度傳感器750之間相同或不同。圖54通過實線箭頭圖示來自每一深度傳感器750的相應的所發(fā)射的可見圖案，并且圖54通過虛線箭頭圖示朝向每一深度傳感器750反射的圖案。可見圖案的波長可在紅外光譜、可見光譜或紫外光譜內(例如，約1mm到120nm)。每一深度傳感器的發(fā)射器在焊接環(huán)境11中將相應可見圖案發(fā)射到焊接表面88、工件82、焊炬14或操作員或其任何組合上。通過觀察焊接環(huán)境11中所反射的可見圖案，計算機18可追蹤在焊接環(huán)境內移動的物體(例如，焊炬14、操作員)。此外，計算機18可基于焊接環(huán)境11中的可見圖案的觀察而識別工件82的形狀或工件82上的焊接接頭路徑。

如可了解的是，焊炬14對工件82撞擊出的電弧758發(fā)射電磁輻射。電弧所發(fā)射的電磁輻射的每一波長下的發(fā)射物的波長和強度可以是基于各種因素，包含(但不限于)工件材料、電極材料、保護氣體組成、焊接電壓、焊接電流、焊接工藝的類型(例如，smaw、mig、tig)。在一些實施例中，感測裝置16包含光傳感器，其中所述光傳感器被配置成在焊接工藝之前和期間檢測焊接環(huán)境11的電磁輻射的波長。焊接系統(tǒng)10的計算機18可基于從感測裝置16接收的反饋而確定所發(fā)射的波長和所發(fā)射的波長的強度。作為附加或替代，計算機18可從計算機18的存儲器或數據存儲系統(tǒng)318中所存儲的數據、焊接參數和電弧參數確定所發(fā)射的波長和所發(fā)射的波長的強度。例如，計算機18可確定鋼mig焊接的電弧具有不同于鋁tig焊接的電弧的主要波長。

在一些實施例中，可在焊接工藝期間選擇深度傳感器750所發(fā)射的一個或更多個可見圖案的波長以減少來自電弧758的噪聲。此外，在一些實施例中，深度傳感器750可改變所發(fā)射的可見圖案的波長。因此，計算機18可適應性地控制所發(fā)射的可見圖案的波長以提高來自深度傳感器反饋的位置和取向確定的準確性。也就是說，計算機18可控制深度傳感器750針對鋼mig焊接而在第一范圍中發(fā)射可見圖案，并針對鋁tig焊接而在不同的第二范圍中發(fā)射可見圖案。作為附加或替代，計算機18可篩選深度傳感器750所接收的信號以減少或消除電弧758的發(fā)射物的影響。

此外，對于一些焊接工藝(例如，短路mig)，電弧758在焊接形成期間可以不是連續(xù)的。電弧758熄滅(例如，在焊接工藝的短路階段期間)時所發(fā)射的電磁輻射可顯著小于電弧758激活時所發(fā)射的電磁輻射。計算機18可控制深度傳感器750在電弧758熄滅(例如，湮滅)時而不是在電弧758激活時發(fā)射相應可見圖案，因此使深度傳感器750能夠在焊接工藝期間追蹤焊炬14的位置和/或取向。也就是說，計算機18可使所發(fā)射的可見圖案同步以與焊接工藝的短路階段實質上重合。短路頻率可大于30hz，因此使計算機18能夠在約30hz或更高的頻率下確定焊炬14在焊接環(huán)境11中的位置和/或取向。

作為深度傳感器750的附加或替代，焊接系統(tǒng)10可利用局部定位系統(tǒng)762以確定焊炬14在焊接環(huán)境11內的位置。局部定位系統(tǒng)762的信標764布置在焊接環(huán)境周圍的已知位置處，并發(fā)射經由焊炬上的一個或更多個麥克風429而接收的信號766(例如，超聲信號、rf信號)。耦接到一個或更多個麥克風429的計算機18可至少部分基于來自三個或更多個信標764的所接收的信號而確定焊炬14在焊接環(huán)境11內的位置。計算機可經由三角測量、三邊測量和多邊測量而確定焊炬14的位置。在焊接環(huán)境11周圍分布的局部定位系統(tǒng)762的三個以上的信標764提高局部定位系統(tǒng)762的健全性并提高焊炬14沿著具有復雜形狀的工件82(例如，管道)在任何點處于至少三個信標764的視線內的可能性。在一些實施例中，信標764可與深度傳感器750或焊接系統(tǒng)10的部件(例如，焊接電力供應器28)一起定位。

返回到圖31和圖32，焊炬14的實施例可具有多組視覺標記物802以便于檢測焊炬14相對于訓練支架12和工件82的位置和取向。在一些實施例中，感測裝置16可同時(例如，大約同時)檢測并追蹤多組視覺標記物802。然而，耦接到感測裝置16的控制器(例如，計算機18)可僅存儲或以其它方式利用與一組視覺標記物802相關聯的追蹤數據，諸如最大程度上朝向感測裝置16的一組視覺標記物802的追蹤數據。如本文所論述，當視覺標記物朝向相對于感測裝置16的每一相機在空間上具有已知位置的固定點時，視覺標記物(例如，led64)視為朝向包括多個相機的感測裝置16。例如，在感測裝置16具有以陣列布置的多個相機的情況下，固定點可為多個相機的質心。在一些實施例中，質心為相對于感測裝置的每一相機的中心位置，例如與相機的相應鏡頭等距。在一些實施例中，視覺標記物802是可獨立地控制的led64。例如，每一組(例如，第一組804、第二組806、第三組810)led64可單獨控制以使得一次僅一組接通并發(fā)射光。在一些實施例中，視覺標記物802可經由耦接到焊炬14的焊接電纜來直接地或間接地供能。例如，視覺標記物802(例如，led64)可從焊炬14的電力端口接收電力。作為附加或替代，與焊接電纜捆綁在一起或與之分開的輔助電纜可對視覺標記物802供能。減少可由感測裝置16檢測的視覺標記物802的量可降低焊炬14的位置和取向的確定的復雜性。也就是說，當一次僅一組led64接通時，感測裝置16可容易地基于所檢測的led64的布置來確定焊炬14的哪一側(例如，頂側、左側、右側)面向感測裝置16。焊炬14的控制電路52可控制led64以使得在模擬或實況焊接會話(例如，實況焊接作業(yè))期間，led64中的至少一組可由感測裝置16檢測到。在其中焊炬14具有至少一組在已知方向上取向的無源視覺標記物802(例如，回射體)的一些實施例中，控制電路52可控制led64，使得當無源視覺標記物802可由感測裝置16檢測到時，多組led64中沒有任何一組led被接通。

如可了解的是，視覺標記物802相對于焊炬14的布置可以利用感測裝置16來校準，使得在實況和/或訓練(例如，模擬、增強現實、虛擬現實)焊接操作期間可利用每一組視覺標記物802的取向方向(例如784、808、812)來確定焊炬的位置和取向。圖77圖示了方法1100，該方法可用于校準焊炬14的視覺標記物802(例如，led64)。校準標記物(例如，輔助視覺標記物)可耦接到(框1102)焊炬，諸如耦接到焊炬的末端處，使得校準標記物與焊炬14的軸線53對準。校準標記物可包括但不限于兩個或更多個有源或無源標記物，類似于圖44和圖45所圖示的校準工具610。焊炬放置在(框1104)固持器(例如，夾具、老虎鉗)中，使得校準標記物和第一組視覺標記物802可由感測裝置16觀察到。在第一組可觀察的視覺標記物802具有有源標記物(例如，led64)的情況下，第一組視覺標記物802接通(框1106)。感測裝置16檢測(框1108)耦接到焊炬的校準標記物和第一組可觀察的視覺標記物802。在一些實施例中，耦接到感測裝置16的處理器20基于與第一組可觀察的視覺標記物802分開的所檢測校準標記物而確定(框1110)焊炬14的取向。例如，處理器20可至少部分地基于耦接到焊炬14的校準標記物之間的已知關系確定在已知位置的焊炬14的軸線53的取向。在一些實施例中，以如上文所討論關于校準工具610的標記物630、632的類似方式，處理器可確定(框1110)焊炬14的取向。在一些實施例中，處理器20可確定(框1112)第一組視覺標記物802相對于焊炬14的所確定取向的取向。作為附加或替代，處理器20可至少部分地基于第一組視覺標記物802的兩個或更多個視覺標記物的相對位置確定(框1112)第一組視覺標記物802相對于第一組視覺標記物802的剛體模型的取向。第一組視覺標記物802定位于焊炬14上，如上文關于圖31和圖32所描述，使得感測裝置16所檢測的布置可由處理器20所執(zhí)行的代碼來識別以確定對應的剛體模型。在識別第一組視覺標記物802的布置之后，處理器20基于焊炬14的多組視覺標記物802之間的已知幾何關系而確定(框1114)其它組視覺標記物802的取向。此外，基于焊炬14周圍的多組視覺標記物802之間的已知幾何關系、感測裝置16對顯示器62的識別、感測裝置對顯示器62的特定圖案(例如，校準圖案、制造商標志)的識別，或其任何組合，處理器20確定(框1116)焊炬14的顯示器62的取向。一旦焊炬14和耦接到其上的多組視覺標記物802諸如通過方法1100來校準，則焊炬14可用于實況和/或訓練焊接操作。顯示器62相對于焊炬14的軸線53和/或多組視覺標記物802的取向的確定使得顯示器62上的圖形表示能夠對應于顯示器62朝向接頭的取向。

耦接到感測裝置16和/或控制電路52的處理器20可利用圖55所圖示的方法860來確定哪一組led64接通以追蹤焊炬14的移動和位置。如可了解的是，方法860可由控制器執(zhí)行，其中所述控制器包含(但不限于)處理器20、控制電路52或其組合。通常，控制器可針對于預測間隔依序接通每一組led64，接著比較感測裝置16從每一組檢測到的響應以確定哪一組led64實現較好的追蹤數據。例如，控制器可接通左側一組(例如，第二組806)led64(方框862)?？刂破鞔_定在檢測時間間隔(例如，約50ms到500ms、100ms到300ms，或約200ms)內是否檢測到左側一組led64(節(jié)點864)。如果在節(jié)點864處未檢測到左側一組led64，那么控制器可接通頂側一組(例如，第一組802)led64(方框866)?？刂破鹘又_定是否檢測到頂側一組led64(節(jié)點868)。如果在節(jié)點868處未檢測到頂側一組led64，那么控制器可接通右側一組(例如，第三組810)led64(方框870)。控制器接著確定是否檢測到右側一組led64(節(jié)點872)。如果在節(jié)點872處未檢測到右側一組led64，那么控制器可返回到方法860的起始位置，并接通左側一組led64(方框862)。在一些實施例中，控制器可重復方法860以依序接通每一組led64，直到在檢測時間間隔內檢測到至少一組led64為止。

如本文所論述，當控制器確定是否檢測到一組led時(例如，節(jié)點864、868、872)，控制器可確定是否檢測到相應組的led64的閾值量(例如，三個、四個、五個或更多個)。如上文所論述，閾值量可小于或等于相應組的視覺標記物(例如，led64)的總量。在一些實施例中，控制器被配置成在檢測到led64的閾值量之后，確定焊炬14的剛體(rb)模型。控制器確定對應于所追蹤的多組led64的哪一剛體模型最接近理想模型(節(jié)點874)。如可了解的是，理想模型可對應于在一組led64在預定角度范圍內(例如，約20度、30度、45度或60度)直接朝向感測裝置16(例如，一個或多個相機)之時。此外，每一組led64可具有其自身的預定角度范圍，該預定角度范圍位于led64的軸線(例如，第一組804的方向784，第二組806的方向808，第三組810的方向812)和對于該led64為最理想的感測裝置16之間，例如，針對頂側一組led64是約45度，并且針對左側一組和右側一組led64是約30度。在一些實施例中，第一組802的led64可在相對于焊炬14的y軸784朝向感測裝置16時接近理想模型。如果對應于一組led64(例如，第二組806)的焊炬14的所確定的剛體模型不接近理想模型，那么控制器可切斷所述一組并接通下一組(例如，第一組802)led64以確定是否可通過下一組來檢測接近理想的剛體模型。作為附加或替代，控制器可利用一組(例如，第一組804)led64的所檢測到的非理想角度以及其它組(例如，第二組806、第三組810)led64的預定相對角度，以確定哪一組(例如，第三組810)led64最接近地對應于理想模型，因此使控制器能夠直接接通所述一組(例如，第三組810)led64，而不需要接通其它組(例如，第二組806)?？刂破骺杀慌渲贸稍谒_定的剛體模型接近理想模型時鎖定到一組所接通的led64。

在一些實施例中，當一組led64相對于感測裝置16取向在約20到60度或約30度到50度內時，該組led64接近理想模型。從每個led64所發(fā)射的光可從led64的軸線的大約45度、60度、70度或80度內或更大的角度內的多個點觀察到。然而，雖然每個led64均可由相對較寬錐角范圍內(例如，大約45度至80度)的感測裝置16(例如，一個或多個相機)觀察到，但是每個led64可具有半強度角，若超過該半強度角，則可從led64觀察到的光的強度小于沿著led64的軸線(例如，0度)的強度的一半。如本文所討論，朝向感測裝置16(例如，相機)取向的led64或視覺標記物可由感測裝置16觀察到。例如，當視覺標記物的軸線相對于感測裝置16的視線未被遮擋并在大約80度范圍內時，該視覺標記物朝向感測裝置16地取向。因此，基于多組led64的取向，控制器的一些實施例可能夠確定一次對應于一組以上led64的剛體模型。

當可確定多個剛體模型時，控制器可確定哪一組led64最大程度地朝向感測裝置16取向。此外，當焊炬取向在其中可針對相應組led64確定多個剛體模型的角度附近波動時，控制器可利用滯后控制。如上文所論述，第一組802的led64可大致上沿著y軸784取向，并且第二組806led64可被取向成使得第二方向808相對于y軸784偏移約45度。在一些實施例中，可針對在感測裝置16的視線的約30°(例如，半強度角)內取向的每一相應組led64來可靠地確定剛體模型，以使得可針對約15°或更大的重疊范圍而確定每一相應組(例如，802、806)的剛體模型。如可了解的是，具有相對于y軸784的不同偏移或不同半強度角的多組led64的其它布置在多組led64之間可具有不同重疊范圍(例如，大約5度至45度、10度至30度，或15度至25度)。因此，多組led64的重疊可觀察范圍可減小或消除焊炬14上無法由感測裝置16檢測到(例如，觀察)的至少一組led64的位置(例如，盲區(qū))。例如，利用滯后控制，當第一組804在感測裝置16的視線的大約45度內取向時，甚至當第二組806在感測裝置16的視線的小于大約45度內取向時，控制器可保持鎖定到第一組804的led64。然而，當第一組804相對于感測裝置16的視線取向大于鎖定角度閾值(例如，大約45度)并且第二組806朝向感測裝置16的視線取向更甚于第一組804時，滯后控制可引導控制器從第一組804的led64解鎖并且鎖定到第二組806。也就是說，滯后控制可在多組led64可由感測裝置16檢測時減少對多組led64的切斷和接通，并且在焊炬14接近多組led64之間的閾值而取向和/或在操作期間短暫地取向不同時防止多組led64之間的快速振蕩?；谙鄳M的視覺標記物802相對于鎖定角度閾值的取向角度、相應組的視覺標記物802在鎖定角度閾值內取向的持續(xù)時長或其任何組合，滯后控制可引導控制器保持鎖定到一組視覺標記物802。然而，當第一組802的led64在該組led64的半強度角(例如，大約30度)內朝向時，控制器單獨可鎖定到第一組802的led64；滯后控制引導控制器以對于高達鎖定角度閾值(該閾值大于半強度角)的角度而保持鎖定到第一組802的led64，并且當第一組802取向大于鎖定角度閾值并且第二組806在鎖定角度閾值內取向時變更到第二組806的led64。鎖定角度閾值可包括但不限于led64的半強度角(例如，大約20度、30度、45度或60度)。作為附加或替代，當第一組804的軸線784相對于感測裝置16的視線在大約10度至60度、15度至45度，或20度至30度的鎖定角度閾值內時，控制器保持鎖定到第一組804的視覺標記物802。控制器可保持鎖定到第一組804，盡管第一組804仍然可視而第二組806的視覺標記物802最大程度地朝向感測裝置16的間隔短暫(例如，小于大約10秒、5秒、3秒或1秒)。

在鎖定到接近理想模型的一組led64之后，控制器可至少部分基于從所追蹤的一組led64確定的位置和取向而更新(方框876)焊接系統(tǒng)10的顯示器32、頭盔41的顯示器32和/或焊炬14的顯示器62上所顯示的項目。在一些實施例中，控制器可實時(rt)更新(框876)顯示器32和/或62，從而使得焊接參數的圖形表示的指南能夠成為在焊接操作期間可供操作員使用的rt指南。控制器可在所確定的剛體模型接近理想模型時維持每一組led64的狀態(tài)(例如，接通、切斷)。在一些實施例中，控制器可在操作期間每隔一段時間重復方法860，因此依序接通每一組led64以驗證所鎖定的一組led64的所確定的剛體模型最接近理想模型。例如，控制器可每1分鐘、5分鐘或15分鐘重復方法860。作為附加或替代，控制器可在作業(yè)的接收之后、作業(yè)的選擇之后、在從訓練支架12提起焊炬14之后或其任何組合之后，而重復方法860。如本文所討論，依次接通每組的led64可包括在檢測時間間隔內接通焊炬14的一組led64(例如，第一組804)和切斷焊炬14的所有其它組led64(例如，第二組806、第三組810)的重復順序，以使得每組led64被接通并發(fā)射光一段時間而其它組led64被切斷并且不發(fā)射光。

如上所述，焊接系統(tǒng)10的各種元件可具有標記物，所述標記物用于實時地追蹤相應元件在焊接環(huán)境內的移動，和/或校準所述元件相對于訓練支架12或工件82的位置和取向。例如，圖4的訓練支架12可具有第一標記物95和第二標記物96，焊接表面112可具有標記物116、118，圖5的校準工具120可具有標記物130，圖6的夾具組件132可具有第一標記物134和第二標記物136，圖30的焊炬14可具有標記物474，并且圖31的焊炬14可具有視覺標記物802。圖56圖示可設有視覺標記物882的基礎部件880的橫截面圖?；A部件880可包含(但不限于)訓練支架12、工件82、焊接表面112、校準工具120、夾具組件132、焊炬14、夾持組件588或其任何組合。

基礎部件880可耦接到隔熱層884(例如，塑料、織物、陶瓷、樹脂、玻璃)。在一些實施例中，基礎部件880熱涂布有隔熱層884。作為附加或替代，隔熱層884可包覆在基礎部件880周圍、模制到基礎部件880、機械緊固到基礎部件880、機械緊固在基礎部件880周圍或粘合到基礎部件880。如可了解的是，基礎部件880可接收或傳導來自焊接工藝的熱。在一些實施例中，基礎部件880大體上(例如，90％以上)由隔熱層884覆蓋。視覺標記物882可定位在基礎部件880的絕緣層884上的不同位置處。在一些實施例中，視覺標記物882至少部分地嵌入和/或凹入于隔熱層884內。視覺標記物882可容易由感測裝置16檢測到。例如，視覺標記物882可對于一種或更多種電磁波來說是反射性的。例如，視覺標記物882可反射可見光和/或紅外(ir)光。在一些實施例中，一個或多個視覺標記物882可發(fā)射光，諸如經由一個或多個led64?；A部件880可包括耦接到該led64的電源(例如，電池)，或led64可經由耦接到焊接系統(tǒng)10的電力電纜(例如，經由計算機18)來供能。每一視覺標記物882的位置可被配置成使感測裝置16能夠確定基礎部件880在焊接環(huán)境內的位置和取向。視覺標記物882可定位在基礎部件880的一個或更多個面上。感測裝置16可配置成檢測視覺標記物882并且將反饋提供到控制器(例如，計算機18)以確定基礎部件880的剛體模型和確定基礎部件880的其上設有所檢測視覺標記物882的表面的方向。也就是說，以如上文所討論關于確定耦接到焊炬14的多組led64的剛體模型和確定多組led64的相應標記物方向的類似方式，控制器(例如，計算機18)可確定基礎部件880的剛體模型和基礎部件880的表面的方向?；A部件880的每一側上的視覺標記物882的不同的數量和/或布置可便于基于視覺標記物882的布置的檢測而識別相應側。

覆蓋層886(例如，覆蓋板)耦接到絕緣層884和視覺標記物882。覆蓋層886可覆蓋視覺標記物882，因此保護視覺標記物882不受例如飛濺物、灰塵、無意中移除等一些環(huán)境因素的影響。在一些實施例中，覆蓋層886不覆蓋或僅部分覆蓋視覺標記物882。在一些實施例中，覆蓋層86是塑料，例如，聚碳酸酯。覆蓋層886可以是對于由標記物882反射的一種或更多種電磁波實質上不呈反射性的材料。作為附加或替代，可對未覆蓋視覺標記物882的覆蓋層886進行條件處理以減少或消除電磁波(例如可見光、紅外光)的反射。例如，可對覆蓋層886涂油漆、鍍層或作粗糙化處理(例如，噴砂)或其任何組合。在一些實施例中，覆蓋層886是實質上非反射性的，除了在直接覆蓋視覺標記物882的區(qū)域中。

圖57是焊接支架12、臂576、578和夾持組件588的實施例的立體圖。如上文所論述，第一臂576和第二臂578可圍繞支撐結構566而旋轉，以使第一臂576和第二臂578能夠定位在所選擇的高度處以進行垂直焊和/或仰焊。如圖示，第二臂578包含用于將工件82耦接到第二臂578的夾持組件588。第二臂578和夾持組件588可相對于訓練支架12定位在各種高度處。作為附加或替代，夾持組件588可耦接到每一臂576、578，并且夾持組件588可相對于感測裝置16定位在各種方向上。如可了解的是，夾持組件588可包含多個視覺標記物802標記物(例如，反射性的和/或發(fā)光的)以便于由感測裝置16追蹤。例如，在某些實施例中，夾持組件588可在夾持主體889的一個表面上(例如，在一個平面內)包含三個標記物，并且在另一表面上(例如，在不同平面內)包含第四標記物以便于由感測裝置16追蹤。夾持主體889的夾持面890可實質上平行于感測裝置16或相對于感測裝置16以一偏移角取向。底座892將夾持組件588耦接到第二臂578。

圖58是沿著剖切線58-58截取的圖57的夾持組件588的底座892的實施例的俯視圖。夾持軸900將底座892耦接到夾持主體889。在一些實施例中，夾持軸900的保持特征902可限制夾持軸900沿著夾持軸線904在至少一個方向上的移動。此外，夾持緊固件906可與保持特征902和底座892介接以將夾持軸900沿著夾持軸線904保持在期望位置中。底座892可圍繞軸線908旋轉，因此調整夾持主體889和夾持面890相對于感測裝置16的取向。在一些實施例中，緊固件910(例如，銷)可在期望取向上將底座892耦接到第二臂578。緊固件910可固定耦接到底座892，因此防止緊固件910從焊接系統(tǒng)10移除。在一些實施例中，保持特征902和/或緊固件910可相對于夾持組件588而偏壓(例如，彈簧加載)，因此實現在一個或更多個預定位置中與夾持組件588的自動嚙合。例如，將緊固件910插入到第一凹口912中使夾持面890取向在實質上平行于感測裝置16的第一方向914上，將緊固件910插入到第二凹口916中使夾持面890取向在第二方向918上，并且將緊固件910插入到第三凹口920中使夾持面取向在第三方向922上。第二方向918和第三方向922可取向在方向914的約10度、20度、30度、40度或50度內(例如，朝向感測裝置16)。圖58的第二方向918和第三方向922相對于第一方向914偏移約30°。當夾持組件588安裝在第二臂578上，并且夾持面取向在第二方向918上時，夾持組件588可被配置成在工件82的一部分從感測裝置16的視野來看使接頭部分變得不可見的位置中執(zhí)行焊接。例如，當工件82耦接到第二臂578上的夾持組件588以使得夾持面890取向在第二方向918上時，在3f位置中執(zhí)行的焊接(例如，t形接頭和搭焊接頭的垂直角焊)可能容易由感測裝置16觀察到。

臂和相應夾持組件的位置和取向被校準以使感測裝置16能夠追蹤焊炬14相對于耦接到夾持組件588的工件82的接頭的移動。如圖59所圖示，校準塊930可耦接到夾持組件588以便于校準夾持組件588。在一些實施例中，圖44和圖45的校準工具610耦接到校準塊930以使得校準工具610以預定義的角度(例如，垂直)從校準塊930延伸。校準塊930和校準工具610可使感測裝置16能夠校準夾持組件588的法向向量，校準固定到夾持組件588的工件82的法向向量和/或校準相對于地板的真實垂直(即，天頂)向量。感測裝置16經由計算機18可在安裝到每一臂576、578時確定夾持組件588的夾持標記物的剛體模型和/或質心，在此期間，夾持組件588的不同側處于感測裝置16的視野中，其中夾持組件588的每一側具有標記物的唯一配置。感測裝置16可耦接到臂576、578，以使得隨著每一臂升高和降低，相應側的夾持標記物的質心的y值改變。如上文所論述，每一臂576、578的移動可調整感測裝置16的取向。因此，感測裝置16可確定在相應臂576、578的多個高度處的夾持組件588的夾持標記物的質心的y值。計算機18可確定相應高度處的質心中的每一個的天頂向量，因此使計算機18能夠在夾持組件588耦接到每一臂576、578時，使用夾持標記物的質心的y值來確定(例如，內插計算)任何高度的天頂向量。水平儀可在每一高度處在校準期間與夾持校準塊930一起利用以確保校準工具610的取向準確地表示天頂向量。夾持標記物的質心的y值也可用于確定夾具的高度并針對焊接會話向操作員提供關于正確高度定位的反饋。焊接會話期間夾持組件588的高度可與每一焊接會話的焊接數據327一起存儲。在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10可確定夾持組件588相對于感測裝置16的取向，因此使焊接系統(tǒng)10能夠通知操作員工件82是否對于焊接會話處于不適當的取向。例如，當夾持組件588和工件82被取向成使得焊炬14的視覺標記物802在焊接會話期間從感測裝置16的視野來看來看將會至少部分地不可見時，焊接系統(tǒng)10可通知操作員，因此使操作員能夠調整夾持組件588以使得所有視覺標記物802可被觀察。

圖60是圖示利用多個臂中的一個來設置和執(zhí)行作業(yè)焊接會話以用于垂直焊或仰焊(例如，不在適當位置的焊接)的流程圖940。操作員選擇不在適當位置的會話(例如，2g、3g、3f、4g、4f)(方框942)并將工件粘合在一起(方框944)。接著操作員將期望臂設置到對應于所述會話的高度并通過感測裝置來調整夾持組件以進行校準(方框946)。在設置臂和夾持組件之后，操作員將工件耦接到夾持組件(方框948)。接著，例如如果工件從感測裝置來看使接頭至少部分地不可見，如果工件或夾持組件的標記物從感測裝置來看是不可見的或如果夾持組件不實質上垂直于地面或發(fā)生前述情況的任何組合，那么操作員可調整夾持取向(方框950)。在調整夾持取向之后，操作員、教員或管理員可校準夾持組件(方框952)。在一些實施例中，可每當臂移動或每當夾持組件附接到臂時執(zhí)行一次校準，以使得夾持組件可能在每一會話之前未被校準。夾持組件的校準可使得在針對所述會話指定的配置和/或取向中檢測到夾持組件。操作員校準接頭端(方框954)，因此，在表示接頭的直線中建立2個點。在一些實施例中，例如針對3f位置中的焊接會話，操作員利用上文關于圖44和圖45所述的校準工具610而校準接頭端(方框954)，其中校準工具的軸向保持在平行于感測裝置的約5°內。如可了解的是，其它位置中的焊接會話可通過相對于感測裝置具有其它取向的校準工具校準。作為附加或替代，計算機可在以傾斜角度觀察校準工具的標記物的校準期間補償校準工具的取向。例如，計算機可確定校準工具相對于夾持組件的角度，接著利用所確定的角度來調整接頭端的校準值。在接頭端的校準之后，操作員接著執(zhí)行焊接會話(方框956)并審查結果(方框958)。在一些實施例中，訓練支架的顯示器和/或焊炬的顯示器可將指令提供給操作員以指導焊接會話的設置。

感測裝置16可在執(zhí)行作業(yè)焊接會話之前、在焊接會話期間以及在執(zhí)行焊接會話之后，追蹤夾持組件588、工件82和焊炬14的位置和取向。如上文所論述，感測裝置16可包含檢測視覺標記物802(例如，夾持組件588、工件82和焊炬14的視覺標記物)的一個或多個相機。在一些實施例中，只要固定表面(例如，夾持組件588、工件82)的視覺標記物是可檢測的，計算機18就可利用對應于固定表面的視覺標記物802的數據作為關于焊接環(huán)境中的其它所追蹤的物體的基準。即，固定表面的視覺標記物802便于對焊接環(huán)境內的其它物體(例如，焊炬14、校準工具610)的實時追蹤。由感測裝置16的一個或多個相機所檢測的視覺標記物802可包含無源標記物(例如，貼紙、反射體、圖案)和/或有源標記物(例如，燈、led)。無源標記物可通過感測裝置16的一個或多個相機的第一曝光設定(例如，8、15、25、50)來最好地觀察，并且有源標記物可通過一個或多個相機的第二曝光設定(例如，1、2、3、4、5)來最好地觀察，其中第二曝光設定可不同于第一曝光設定。在一些實施例中，夾持組件588和工件82的視覺標記物802可以是無源標記物，并且焊炬14的視覺標記物802可以是有源標記物(例如，led64)。此外，無源標記物可由感測裝置16的光源(例如，一個或多個燈，led64)來照亮，其中當無源標記物朝向一個或多個相機取向時，來自光源的光(例如，紅外光、可見光)從無源標記物反射離開并由感測裝置16的一個或多個相機觀察到。因此，一個或多個相機的曝光設定可至少部分基于將被感測的視覺標記物的類型來調整。如可了解的是，用于對發(fā)射光的有源標記物取樣的第二曝光設定可小于用于對反射光的無源標記物取樣的第一曝光設定。

計算機18可或者在焊接會話(例如，模擬焊接作業(yè)、實況焊接作業(yè))的執(zhí)行之前和期間追蹤焊炬14以及焊接環(huán)境的固定表面的視覺標記物802。因此，計算機18可實時追蹤焊炬14、夾持組件588和工件82相對于彼此以及相對于訓練支架12的位置和取向。在檢測物體在訓練支架12周圍的焊接環(huán)境中的位置和取向時，計算機18可主要追蹤焊炬14的視覺標記物802，并且計算機18可次要地追蹤固定表面(例如，主焊接表面88、夾持組件588、所夾持的工件82)的視覺標記物802。也就是說，通過以相比于固定表面上的次要追蹤的無源視覺標記物更高的速率進行取樣以檢測焊炬14的有源視覺標記物802，計算機18可主要追蹤焊炬14的視覺標記物802。焊炬14的有源標記物可在模擬或實況焊接會話(例如，焊接作業(yè))之前、期間和之后實質上連續(xù)地接通。計算機18可控制感測裝置16的一個或多個相機的曝光設定以控制固定表面和焊炬14的相應取樣率。例如，焊炬14的視覺標記物802可比固定表面的視覺標記物802多出1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍或更多倍地取樣。作為附加或替代，有源視覺標記物取樣間隔可大于反射性視覺標記物間隔，其中通過使有源視覺標記物取樣間隔和反射性視覺標記物取樣間隔循環(huán)，計算機18重復地追蹤焊接系統(tǒng)10的視覺標記物。也就是說，計算機18使一個或多個相機的曝光設定在第二曝光設定(例如，用以追蹤焊炬14的有源標記物的低曝光值)與第一曝光設定(例如，用以追蹤固定表面的無源標記物的高曝光值)之間循環(huán)。調整感測裝置16的一個或多個相機的曝光設定可延遲取樣間隔的循環(huán)。在一些實施例中，計算機18可記錄對應于所檢測無源(例如，反射性)視覺標記物的數據，而不論在哪個取樣間隔(例如，反射性視覺標記物間隔、有源視覺標記物取樣間隔)接收到該數據。此外，僅當未檢測到無源視覺標記物時，計算機18可記錄對應于所檢測有源視覺標記物的數據，從而通過減少噪聲而改善所記錄數據的精度，該噪聲可與檢測多種類型(例如，有源、無源)的視覺標記物相關聯。

在起始模擬焊接會話(例如，焊接作業(yè))之前，計算機18可控制感測裝置16的光源(例如，led64)以使其接通，因此使計算機18能夠在起始模擬焊接會話之前、在模擬焊接會話期間以及在模擬焊接會話之后追蹤固定表面的無源標記物以及焊炬14的有源標記物。如上所述，計算機18可在開始焊接作業(yè)之前和在焊接作業(yè)期間使一個或多個相機的曝光設定循環(huán)以通過第一曝光設定對無源標記物取樣并通過第二曝光設定對有源標記物取樣。在實況焊接期間(例如，在焊炬14的扳機被致動時)，計算機18可控制感測裝置16的光源以提高的亮度水平脈沖變化，因此循環(huán)地增大來自無源標記物的反射光。使光源脈沖變化(例如，選通)可使感測裝置16的一個或多個相機在具有明亮電弧和飛濺物的實況焊接期間能夠容易地通過降低的曝光設定來追蹤無源標記物。此外，使照亮無源標記物的光源脈沖變化可減少運動模糊。計算機18可控制一個或多個相機的曝光設定以使其與感測裝置16的光源的脈沖變化同步，以使得當曝光設定處于第一(例如，高)曝光設定時，光源較亮地脈沖變化，并且當曝光設定處于第二(例如，低)曝光設定時，光源變暗或切斷。例如，計算機18可控制一個或多個相機的曝光設定，使得在光源明亮地脈沖變化時曝光設定被設定在第一(例如，高)曝光設定以檢測無源標記物，并且在光源變暗或切斷時曝光設定被設定在第二(例如，低)曝光設定以檢測有源標記物。作為附加或替代，在夾持組件588的校準期間，計算機18可控制感測裝置16的光源使其切斷，因此將焊炬14的有源標記物與夾持組件588的無源標記物區(qū)別開。在一些實施例中，感測裝置16的光源的脈沖變化的亮度水平可大于光源實質上連續(xù)地接通之時(例如，在完成焊接作業(yè)之前和之后，當焊接系統(tǒng)記錄有關于焊接作業(yè)的數據時)。相比在較低亮度水平下，感測裝置16在光源的較高亮度水平下可較容易地檢測無源標記物。然而，在非實況焊接操作(例如，模擬焊接、虛擬現實焊接)期間使感測裝置16的光源脈沖變化(例如，選通)可能無意中激活焊接頭盔的自動遮光電路。因此，當焊接頭盔由于電弧而被遮光時，感測裝置16的光源可能在實況焊接期間脈沖變化，而當焊接頭盔未被遮光時，感測裝置16的光源在模擬焊接期間連續(xù)地接通。計算機18可控制光源(例如，一個或多個led64)的脈沖速率和/或脈沖占空比(例如，10％、25％、50％、100％)。作為附加或替代，計算機18可在非實況焊接間隔期間控制感測裝置16的光源的照明設定(例如，波長、強度)，使得焊接頭盔的自動遮光電路不激活。例如，在焊接頭盔的自動遮光電路響應于某一波長或強度的光而激活的情況下，計算機18可控制光源進行脈沖變化或連續(xù)地發(fā)射光(其波長或強度減少或消除自動遮光電路的激活)。

在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10可追蹤多行程(例如，多工步)會話，因此記錄多行程會話的每一行程(例如，工步)的焊接數據327。如上文關于圖40所論述，焊接系統(tǒng)10的控制電路52可將多工步會話的每一工步的焊接數據327作為單次焊接操作來記錄，以用于確定多工步會話的質量或以其它方式審查多工步會話。在一些實施例中，焊接系統(tǒng)10的控制電路52可將多工步會話的焊接數據327作為一組工步來記錄，這組工步對應于多工步會話的序號或另一識別符。也就是說，多工步會話的焊接數據327可作為一個組來審閱和評估，或多工步會話的每一工步可被分開審閱和評估。多工步會話可包含(但不限于)實況工藝、模擬工藝、虛擬現實工藝或其任何組合。

圖61是圖示多行程(例如，多工步)焊接會話(例如，焊接作業(yè))的選擇和執(zhí)行的流程圖970。操作員選擇多工步會話(方框972)，并將工件82一起設置在訓練支架12上(方框974)。工件82的設置可包含將工件82夾緊到訓練支架12。操作員例如通過利用接頭校準工具610以校準接頭的第一端和接頭的第二端的位置來校準接頭(方框976)。如可了解的是，接頭校準工具610可在多工步會話的第一工步之前直接與工件82介接以進行校準(方框976)。操作員選擇在模擬焊接模式中還是在實況焊接模式中執(zhí)行多工步會話的下一(即，第一)工步(節(jié)點978)。在一些實施例中，所選擇的焊接會話(例如，焊接作業(yè))可抑制或限制可在實況焊接之前執(zhí)行的模擬焊接的量。在一些實施例中，所選擇的會話可抑制實況焊接模式直到模擬焊接完成(例如，令人滿意的完成)為止。如本文參照圖61所討論，模擬焊接模式不同于實況焊接模式，并且模擬模式可包括但不限于模擬模式、虛擬現實模式或增強虛擬模式。當選擇模擬焊接模式時，操作員執(zhí)行模擬工步(方框980)?？刂齐娐?2可經由訓練支架12的顯示器32、焊炬14的顯示器62或焊接頭盔41的顯示器32而顯示模擬工步的結果(方框982)。例如，控制電路52可顯示來自模擬工步的焊接數據327以及模擬工步的目標規(guī)范。作為附加或替代，控制電路可顯示模擬工步的焊接得分。在完成模擬工步之后，操作員再次選擇在模擬焊接模式中還是在實況焊接模式中執(zhí)行下一工步(節(jié)點978)。

當選擇實況焊接模式時，操作員對所校準的接頭執(zhí)行實況焊接工步(方框984)?？刂齐娐?2可經由訓練支架12的顯示器32和/或焊炬14的顯示器62而顯示實況工步的結果(方框986)。例如，控制電路52可顯示來自實況工步的焊接數據327以及實況工步的目標規(guī)范。作為附加或替代，控制電路52可顯示實況工步的焊接得分。所顯示的實況工步的結果可與相同接頭的任何先前模擬工步的結果一起顯示。

多工步焊接會話(例如，焊接作業(yè))的每一工步(例如，模擬或實況)可至少部分基于焊炬位置參數(例如，工作角度、行進角度、ctwd、行進速度、指向)和/或電參數(例如，焊接電壓、焊接電流、送絲速度)的目標規(guī)范(例如，最小值、目標值、最大值)而單獨評估。例如，根焊工步可具有不同于后續(xù)工步的規(guī)范參數。在完成多工步會話的某一工步之后，控制電路52可確定所述會話的所完成的工步是否滿足相應工步的目標參數值。例如，多工步會話的某一工步的焊接數據327可與目標參數值比較以產生每一參數的得分和/或相應工步的總分?？刂齐娐?2可確定該工步對于相應工步的目標規(guī)范是否及格。

控制電路52確定是否已完成所選擇的焊接會話(例如，焊接作業(yè))的所有工步(節(jié)點988)。如果尚未完成所選擇的多工步會話的所有工步，那么操作員選擇下一工步(方框990)。在一些實施例中，操作員可進行到多工步會話的下一工步，而不管先前工步對于目標規(guī)范是否及格。作為附加或替代，操作員可進行到多工步會話的下一工步，而不管先前工步的焊接數據327是否完整。例如，如果感測裝置16無法針對多工步會話的工步的至少一部分而追蹤焊炬14的位置和取向，那么操作員可繼續(xù)執(zhí)行多工步會話的每一工步。操作員例如通過利用接頭校準工具610以校準接頭的第一端和接頭的第二端的位置來針對多工步會話的每一工步校準接頭(方框976)。如可了解的是，接頭校準工具610可在第一工步之前已直接與工件82介接以進行接頭的初始校準。后續(xù)校準可直接將接頭校準工具610與一次或更多次先前工步的先前形成的焊珠介接。因此，針對每一工步的接頭的經校準的端部可相對于焊接系統(tǒng)10的感測裝置16具有不同位置。當完成下一工步的后續(xù)校準時，操作員再次選擇在模擬焊接模式中還是在實況焊接模式中執(zhí)行下一工步(節(jié)點978)。

如果已完成所選擇的多工步會話的所有工步，那么控制電路52可經由訓練支架12的顯示器32和/或焊炬14的顯示器而顯示每一實況工步中的結果(方框992)。例如，控制電路52可顯示來自每一實況工步的焊接數據327以及每一實況工步的目標規(guī)范。作為附加或替代，控制電路52可基于對工步的一次或更多次評估來確定這組工步對于多工步會話的目標規(guī)范是否合格。例如，控制電路52可基于每一工步的得分的幾何平均值、每一工步的得分的算術平均值、工步組的最小得分、所確定得分之和、每一工步是否以及格得分來完成或其任何組合來以總得分評估工步組。在一些實施例中，以相比于對于多工步焊接會話所規(guī)定的更少的所完成實況工步結束焊接會話可導致多焊接工步會話的不足(例如，不及格)總得分。在一些實施例中，具有未追蹤的焊炬位置和取向的工步的閾值量(例如，1、2或3)可以不影響對多工步會話的評估。也就是說，具有未追蹤的焊炬位置和取向的一個或多個工步可未被計入幾何平均值和/或算術平均值。在一些實施例中，控制電路52可本地存儲來自多工步會話的每一工步的焊接數據327，直至完成多工步會話為止。在完成之后，控制電路52可將與所完成多工步會話相關聯的焊接數據327傳送到位于遠方的數據存儲系統(tǒng)318。在會話結果的顯示(方框992)之后，操作員可選擇以所選擇的會話重新測試(方框994)。操作員移除先前測試的接頭，并且設置新接頭以重新測試(方框974)?？刂齐娐?2可將與先前測試的接頭的序列號不同的序列號分派給用重新測試的新接頭，因此使操作員和教員能夠審閱和評估來自每一接頭的焊接數據327。

如本文所述，可在焊接系統(tǒng)10的操作期間(例如，在使用焊接系統(tǒng)10時實時地)追蹤(例如，檢測、顯示和存儲)各種參數，包含(但不限于)焊炬位置參數(例如，工作角度、行進角度、ctwd、行進速度、指向)和電弧參數(例如，焊接電壓、焊接電流、送絲速度)。例如，電弧參數可在焊炬14中被檢測(例如，使用電壓傳感器425、電流傳感器427或其它傳感器，如圖25所圖示)，使用模/數轉換(adc)電路而轉換，并且經由通信接口68(例如，rs-232通信信道)而傳達到計算機18，如本文中關于圖1所論述。作為在焊炬14中(例如，在圖5所圖示的焊炬14的把手中)檢測的替代或附加，電弧參數還可在圖2所示的焊接電纜80、焊接電力供應器28、送絲機30或其某組合中檢測到。

焊接系統(tǒng)10可經由可在焊接系統(tǒng)10的顯示器32上查看的屏幕(例如，類似于圖20和圖21所圖示的屏幕)而檢測并顯示(例如，以數字方式、以圖形方式等)電弧參數。在圖62中圖示一示范性屏幕996可顯示在顯示器32上，該屏幕996具有指示焊接系統(tǒng)10處于實況電弧焊接模式中的焊接模式指示符998。如圖62所圖示，電弧參數可顯示在屏幕996上。例如，在所圖示的屏幕996中，電壓圖形340可顯示焊炬14所產生的電弧的電壓337的時間系列，并且電流圖形340可顯示焊炬14所產生的電流338的時間序列。在某些實施例中，濾波器可應用到電弧參數和焊炬位置參數中的至少一些以使焊炬14所檢測的值的時間序列圖形340中的噪聲平滑化。

應了解，電弧參數可以由焊接軟件244實時地與通過運動追蹤系統(tǒng)(例如，感測裝置16)而捕獲的焊炬位置參數時間同步。換句話說，電弧參數和焊炬位置參數可全部繪圖在其相應圖形340上，以使得時間系列中的每一個的數據點與在大致上相同的時間(例如，在某些實施例中，在100毫秒內、在10毫秒內，或甚至更接近的時間內)捕獲的其它時間序列中的每一個的數據點垂直地對準。這使用戶能夠將電弧參數與焊炬位置參數相關。雖然圖62中未圖示，但在某些實施例中，送絲速度也可按照與電壓和電流相同的方式實時地檢測。

如圖62所圖示，在某些實施例中，每一電弧參數(以及每一焊炬位置參數)可關聯于預定義的上限值、下限值和/或目標值而單獨地評分，并且得分341可描繪在屏幕996上。此外，在某些實施例中，總分1000可由焊接軟件244確定，并描繪在屏幕996上。此外，在某些實施例中，總分1000、目標總分1001和高總分1004(例如，整個班級的高總分)的指示可由焊接軟件244確定并描繪在屏幕996上。此外，在某些實施例中，測試是否成功的指示1006也可由焊接軟件244確定，并描繪在屏幕996上。在某些實施例中，總分1000可以基于焊炬位置參數的個別得分341，而不是基于電弧參數的個別得分341。

此外，如圖62所圖示，在某些實施例中，總狀態(tài)條1008可描繪在屏幕996上?？偁顟B(tài)條1008可包含所有焊炬位置參數是否處于其相應上限和下限內的指示。例如，如果焊炬位置參數中的一個不處于其相應上限和下限內，那么總狀態(tài)條1008可在屏幕996上與對應焊炬位置參數值相同的垂直位置處指示紅色狀態(tài)。相反，如果焊炬位置參數全部處于其相應上限和下限內，那么總狀態(tài)條1008可在屏幕996上與對應焊炬位置參數值相同的垂直位置處指示綠色狀態(tài)。應了解，在其它實施例中，可使用其它狀態(tài)顏色。

如圖示，在某些實施例中，參數(例如，焊炬位置參數和電弧參數)中的每一個的值339可作為測試時段的課程內的平均值來顯示。例如，如圖62所圖示，所描繪的測試時段內的平均電壓和電流分別是18.7伏特和146安培。圖63是圖62所描繪的屏幕996的另一圖示。在此情形下，平均電壓和平均電流被分別描繪成是0.1伏特和2安培，這與噪聲相當，指示未檢測到實際焊接電弧。在此情形下，電流和電壓可由焊接軟件244使用以確定在給定的“焊接模式”測試時段期間是否發(fā)生焊接。如果電壓或電流的值低于某預定閾值(例如，平均電壓小于10伏特)或介于某預定最小閾值與最大閾值之間(例如，平均電壓介于-8伏特與+10伏特之間)，那么焊接軟件244可確定焊接實際上在所述時段期間未發(fā)生。在此情形下，焊接軟件244可自動地將測試標記為不及格(或“不成功”)和/或測試可由焊接軟件244標記為未檢測到焊接。例如，如圖示，在某些實施例中，如果給定測試時段的平均電壓和/或平均電流不符合某一(某些)預定閾值或落入某一(某些)預定范圍內，那么測試是否成功的指示1006可描述測試是“不成功的”(這也可出于其它原因而顯示，例如，總分不符合具體要求)。此外，如還圖示的是，在某些實施例中，當給定測試時段的平均電壓和/或平均電流不符合某一(某些)預定閾值或落入某一(某些)預定范圍內時，不是將總分1000描繪在屏幕996上，而是可描繪“未檢測到電弧”消息1010。

圖64圖示可作為焊接軟件244的作業(yè)開發(fā)例程的部分顯示的示范性屏幕1012。明確地說，圖64圖示實現一系列焊接測試的完成標準以及與測試相關聯的長度要求的輸入的屏幕1012。如圖示，當選擇作業(yè)開發(fā)例程的完成標準/長度要求標簽1014(并且因此在屏幕1012上突出顯示)時，顯示屏幕1012。如圖示，與焊接軟件244的作業(yè)開發(fā)例程的配置設定相關聯的其它標簽可包含(但不限于)：作業(yè)名稱標簽1016，其使得一屏幕被顯示，其中與作業(yè)相關的作業(yè)名稱和其它一般信息可被鍵入；接頭設計標簽1018，其使得一屏幕被顯示，其中將被焊接的接頭的性質(例如，接頭的類型、長度等)可被鍵入；底料金屬標簽1020，其使得一屏幕被顯示，其中與將被焊接的底料金屬相關的性質可被鍵入；填料金屬/保護氣體標簽1022，其使得一屏幕被顯示，其中與填料金屬(例如，焊接電極的填料金屬)和保護氣體相關的性質可被鍵入；位置/電特性標簽1024，其使得一屏幕被顯示，其中焊炬位置參數和電弧參數的性質(例如，上限值、下限值、目標值等)分別可被鍵入；預加熱/焊接后熱處理標簽1026，其使得一屏幕被顯示，其中與預加熱和焊接后加熱相關的性質分別可被鍵入；焊接過程/1行程標簽1028，其使得一屏幕被顯示，其中與焊接過程(例如，工藝類型等)相關的性質和測試中的行程數(例如，一個行程或一個行程以上)可被鍵入；以及實時反饋標簽1030，其使得一屏幕被顯示，其中與實時反饋相關的性質可被鍵入。應了解，在某些實施例中，與作業(yè)相關的所有性質可在所描述的屏幕上被鍵入，可由焊接軟件244自動檢測(例如，基于焊接系統(tǒng)10的具體要求，基于被設定的其它性質等)或其某一組合。

如圖64所圖示，與完成標準/長度要求標簽1014相關的屏幕1012包含專門用于完成標準性質的第一區(qū)1032以及專門用于與測試相關聯的長度要求的第二區(qū)1034。在某些實施例中，在屏幕1012的完成標準區(qū)1032中，一系列輸入1036使得能夠鍵入目標得分(例如，90分，如圖示)、一組焊接任務中的焊接任務的數量(例如，5個，如圖示)、每焊接組所需的成功焊接測試的數量(例如，3個，如圖示)以及如果未檢測到電弧，那么焊接測試是否將不及格(例如，如圖63所示)。此外，如圖示，在某些實施例中，關于用戶將怎樣看待完成標準的這些選擇的描繪1038(例如，如圖62在屏幕996的動作區(qū)1040中所圖示)。此外，在某些實施例中，在屏幕1012的長度要求區(qū)1034中，一系列輸入1042使將在得分匯編中忽略的焊接的開始段的長度(a)、在得分匯編中忽略的焊接的結束段(b)的長度以及測試的最大長度(c)(其可小于試樣長度(例如，試樣長度可經由與接頭設計標簽1018相關的屏幕而鍵入)能夠被鍵入。此外，在某些實施例中，還可描繪與長度要求相關的所鍵入的性質的相對尺寸的相應圖示以輔助用戶設定長度要求。

圖65圖示可在選擇焊接過程/1行程標簽1028時顯示的示范性屏幕1046。如上所述，此屏幕1046使與焊接過程相關的性質以及測試中的行程數(例如，一個行程或一個以上行程)能夠被鍵入。如圖示，在某些實施例中，第一系列的輸入使工藝類型(例如，fcaw-g，如圖示)、填料金屬(例如，焊接電極)的類別和直徑(例如，分別是e71t-8jdh8和0.072英寸，如圖示)、焊接圖案(例如，細脈狀對編織狀；細脈狀，如圖示)、垂直進展(例如，向上對向下；向上，如圖示)以及與焊接過程相關的任何評注能夠被鍵入。此外，如圖示，在某些實施例中，第二系列的輸入1050使標記為焊接電源設定的電弧參數(例如，電壓、送絲速度和電流)的最小值、目標值和最大值以及標記為焊炬技術參數的焊炬位置參數(例如，工作角度、行進角度、ctwd、行進速度和指向)能夠被鍵入。如還圖示的是，在某些實施例中，第三系列的輸入1052實現與突出顯示的電弧參數或焊炬位置參數(例如，電壓，如圖示)的最小值、目標值和最大值相關的更詳細輸入(例如，與針對上限值和下限值允許偏離目標值多少相關，等等)。在某些實施例中，當針對給定作業(yè)而選擇一個行程以上時，可針對作業(yè)內的每一行程而個別地設定電弧參數和/或焊炬位置參數的最小值、目標值和最大值。在某些實施例中，如圖示，可經由添加行程按鈕1054來允許對給定作業(yè)的多行程的性質的鍵入。

如上文關于圖62和圖63所論述，當焊接軟件244處于實況電弧焊接模式中時，可顯示電弧參數。相反，圖66圖示描述當處于模擬焊接模式中時的焊接軟件244的示范性屏幕1056，如焊接模式指示符998所指示。如圖示，當焊接軟件244處于模擬焊接模式中時，不顯示電弧參數，這是因為在此模式中，實際焊接被停用，并且可改為顯示指示如此情形的消息。

在某些實施例中，在焊炬位置參數下方默認地不顯示電弧參數，例如，圖62和圖63所圖示。實際上，圖67圖示默認描繪的示范性屏幕1058(即，在已起始焊接測試之前)。如圖示，代替電弧參數，將焊接過程概述窗格1060圖示成向用戶概述給定測試焊接的整體性質(例如，目標性質)是什么。在某些實施例中，從焊接過程概述窗格1060，用戶可選擇“查看wps”按鈕1062，這將導致顯示圖68所圖示的屏幕1064。如圖示，圖68是與焊接測試會話或焊接測試作業(yè)的所有參數(例如，所述參數可經由圖64和圖65所圖示的各種作業(yè)開發(fā)標簽1014到1030的選擇來鍵入)相關的所有信息的概述。

現返回到圖67，一旦用戶已完成預先測試過程并且準備開始焊接測試，那么在激活焊炬14的扳機70以開始焊接測試之后，焊接過程概述窗格1060被替換為與電弧參數相關的信息以顯示焊接測試的執(zhí)行期間的電弧參數的實時繪圖(例如，參見圖69)，從而允許用戶在焊接測試期間實時地查看與焊炬位置參數和電弧參數相關的所有圖形。實際上，在某些實施例中，在激活焊炬14的扳機70以開始焊接測試之后，不管當前正顯示什么屏幕，都可替換為例如圖69所圖示的屏幕996，以使得所有焊炬位置參數和電弧參數可實時地圖形顯示。

圖70圖示可在測試焊接的執(zhí)行之后顯示的替代屏幕1066。如圖示，在某些實施例中，除電弧參數(電壓、電流、送絲速度)之外，熱輸入1068也可被顯示，并與所有其它焊炬位置參數和電弧參數一樣，沿著其相應時間系列而時間同步。通常，所檢測的電壓和電流數據以及所檢測的行進速度數據可用于針對沿著時間序列的每一時間點(例如，基于時間)或在沿著焊接接頭的每一位置處(例如，基于距離)實時地計算熱輸入。明確地說，在某些實施例中，可如下按照電壓、電流和行進速度(以英寸/分鐘為單位)而計算熱輸入(以千焦為單位)：

此外，雖然圖70中未圖示，但在某些實施例中，可如下使用可由用戶檢測或指定的送絲速度(wfs；以英寸/分鐘為單位)、行進速度(以米/分鐘為單位)以及效率(％)的預定值以及焊絲直徑(以毫米為單位)來實時地計算焊縫大小(角焊縫大?。灰院撩诪閱挝?：

在某些實施例中，效率的預定值可考量任何所檢測的飛濺物，這可使用以理查德·馬丁·哈奇森(richardmartinhutchison)等人之名在2012年3月30日申請的第2013/0262000號美國專利申請“用于分析飛濺物產生事件的裝置和方法(devicesandmethodsforanalyzingspattergeneratingevents)”中所公開的技術來確定，其中所述美國專利申請全文并入本文中。例如，可調整效率的預定值以例如在確定發(fā)生較多飛濺物產生事件時降低效率的預定值，在確定發(fā)生較少飛濺物產生事件時提高效率的預定值，等等。

如本文所使用，術語“預定范圍”可意味以下各者中的任一個：由預定上限和預定下限限定的數字的群組、大于預定極限的數字的群組以及小于預定極限的數字的群組。此外，范圍可包含等于一個或更多個預定極限的數字。

雖然僅在本文中說明和描述本發(fā)明的某些特征，但對于本領域的技術人員來說，將清楚許多修改和改變。因此，應理解，隨附權利要求書希望涵蓋落入本發(fā)明的真實精神內的所有這些修改和改變。