用于焊接训练系统的多模式软件和方法
【专利说明】用于焊接训练系统的多模式软件和方法
[0001]发明背景
[0002]本发明总体涉及焊接，更具体而言，涉及一种焊接训练系统。
[0003]焊接是一种已在各个行业和应用中越来越多地被使用的工艺。这种工艺在某些环境下可以是自动化的，虽然对手动焊接操作而言继续存在大量应用。在两种情况下，这种焊接操作依赖于各种类型的设备来确保在希望的时间以合适的量提供焊接耗材(例如，送丝、保护气等)的供应。
[0004]在准备执行手动焊接操作时，可以使用焊接训练系统来训练焊接操作员。焊接训练系统可以设计成以执行各种焊接操作的适当技术来训练焊接操作员。某些焊接训练系统可以使用各种训练方法。如可以理解的是，获得并操作这些训练系统代价昂贵。因此，焊接训练机构可能仅得到有限数量的这种训练系统。此外，某些焊接训练系统可能不足以训练焊接操作员执行高质量焊接。
【发明内容】
[0005]—种焊接训练系统包括具有三个或更多个模式的焊接训练软件。所述三个或更多个模式包括实况弧模式(live-arc mode)、模拟模式、虚拟现实模式、增强现实模式，或它们的某种组合。所述实况弧模式(live-arc mode)配置成允许使用实况焊弧(live weldingarc)进行训练，所述模拟模式配置成允许使用焊接模拟进行训练，所述虚拟现实模式配置成允许使用虚拟现实模拟进行训练，并且所述增强现实模式配置成允许使用增强现实模拟进行训练。
[0006]在另一实施例中，焊接训练软件包括虚拟现实模式，该虚拟现实模式配置成允许使用虚拟现实模拟进行训练。虚拟现实模拟包括虚拟对象，所述虚拟对象允许焊接操作员和所述虚拟对象中的选定虚拟对象之间的交互。
[0007]在又一个实施例中，方法包括通过计算机中的焊接训练软件从存储装置接收第一组焊接训练数据。第一组焊接训练数据包括对应于第一焊接训练作业的焊接数据。该方法还包括通过焊接训练软件从存储装置接收第二组焊接训练数据。第二组焊接训练数据包括对应于第二焊接训练作业的焊接数据。该方法包括利用焊接训练软件将第一组焊接训练数据与第二组焊接训练数据整合成图表以允许第一组焊接训练数据与第二组焊接训练数据的视觉比较。该方法还包括提供图表给显示器装置。
【附图说明】
[0008]当参照附图阅读以下详细说明时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中在全部附图中相同的参考标记表示相同的部件，其中:
[0009]图1是根据本公开的各方面的焊接训练系统的实施例的方框图；
[0010]图2是根据本公开的各方面的图1的焊接训练系统的各部分的实施例的方框图；
[0011]图2A是根据本公开的各方面的图1的焊炬的电路的实施例的原理图；
[0012]图3是根据本公开的各方面的图1的焊炬的实施例的透视图；
[0013]图4是根据本公开的各方面的图1的训练支架的实施例的透视图；
[0014]图5是根据本公开的各方面的校准装置的实施例的透视图；
[0015]图6是根据本公开的各方面的夹具组件的实施例的透视图；
[0016]图7是根据本公开的各方面的焊丝伸出校准工具的透视图；
[0017]图8是根据本公开的各方面的图7的焊丝伸出校准工具的俯视图；
[0018]图9是根据本公开的各方面的用于校准从焊炬伸出的焊丝的方法的实施例；
[0019]图10是根据本公开的各方面的具有物理标记的焊接耗材的实施例的透视图；
[0020]图11是根据本公开的各方面的具有物理标记的焊丝的实施例的透视图；
[0021]图12是根据本公开的各方面的图1的训练支架的垂直臂组件的实施例的透视图；
[0022]图13是根据本公开的各方面的仰焊臂组件的实施例的透视图；
[0023]图14是根据本公开的各方面的具有多个训练模式的焊接训练软件的实施例的方框图；
[0024]图15是根据本公开的各方面的焊接训练软件的虚拟现实模式的实施例的方框图；
[0025]图16是根据本公开的各方面的用于整合训练结果数据的方法的实施例；
[0026]图17是根据本公开的各方面的图示了焊接操作员的多组焊接训练数据的图表的实施例；
[0027]图18是根据本公开的各方面的图示了与一个班级的焊接训练数据相比的焊接工的焊接训练数据的图表的实施例；
[0028]图19是根据本公开的各方面的用于存储认证状态数据的数据存储系统的实施例的方框图；
[0029]图20是根据本公开的各方面的图示了对应于训练焊接的数据的屏幕的实施例；
[0030]图21是根据本公开的各方面图示了训练焊接的不连续性分析的屏幕的实施例；
[0031]图22是根据本公开的各方面的焊接训练软件的焊接教员屏幕的实施例的方框图；
[0032]图23是根据本公开的各方面的使用增强现实进行焊接训练的方法的实施例；和
[0033]图24是根据本公开的各方面的使用增强现实进行焊接训练的另一种方法的实施例。
【具体实施方式】
[0034]图1是焊接训练系统10的实施例的方框图。焊接训练系统10包括用于为各种训练装置提供支撑的训练支架12。例如，训练支架12可以配置成支撑焊接表面、工件、夹具、一个或多个训练臂等。焊接训练系统10还包括可以由焊接操作员(例如，焊接学员)使用来执行训练操作的焊炬14。如以下更加详细地描述，焊炬14可以配置有用户界面、控制电路以及通信接口，用户界面配置成接收来自焊接操作员的输入，控制电路配置成处理输入，通信接口配置成将输入提供给另一个装置。此外，焊炬14可以包括一个或多个显示器和/或指示器以将数据提供给焊接操作员。另外，焊接训练系统10包括用于感测一个或多个焊接装置的位置和/或感测一个或多个焊接装置的取向的感测装置16(例如传感器、感测组件等)。例如，感测装置16可以用于感测训练支架12、焊炬14、焊接表面、工件、夹具、一个或多个训练臂等的位置和/或取向。感测装置16可以包括任何合适的感测装置，例如移动感测装置和移动跟踪装置。此外，感测装置16可以包括一个或多个摄像机，例如一个或多个红外摄像机、一个或多个可见光谱摄像机、一个或多个高动态范围(HDR)摄像机等。
[0035]感测装置16可通信地联接至计算机18。感测装置16配置成提供数据(例如，图像数据、感测数据、六自由度(6D0F)数据等)给计算机18。此外，感测装置16可以配置成接收来自计算机18的数据(例如，配置数据、设置数据、命令、寄存器设置等)。计算机18包括一个或多个处理器20、内存装置22和存储装置24。处理器20可以用于运行软件，例如焊接训练软件、图象处理软件、感测装置软件等。而且，处理器20可以包括一个或多个微处理器，例如一个或多个“通用”微处理器、一个或多个专用微处理器和/或专用集成电路(ASICS)，或者它们的某种组合。例如，传感器20可以包括一个或多个精简指令集(RISC)处理器。
[0036]存储装置24 (例如，非易失性存储器)可以包括R0M、闪存、硬驱动，或者任何其它合适的光、磁、或固态存储介质，或者它们的组合。存储装置24可以存储数据(例如，对应于训练操作的数据、对应于训练操作的视频和/或参数数据等)、指令(例如，用于焊接培训系统的软件或固件、感测装置16等)，以及任何其他合适的数据。如可以理解的是，对应于训练操作的数据可以包括训练操作的视频记录、模拟视频、焊炬14的取向、焊炬14的位置、工作角度、行进角度、焊炬14的触头和工件之间的距离、运行速度、接近度、电压、电流、横穿路径、不连续性分析、焊接装置设置等。
[0037]内存装置22可以包括易失性内存(例如随机访问内存(RAM))和/或非易失性内存(例如只读内存(ROM))。内存装置22可以存储各种信息，并可以用于各种目的。例如，内存装置22可以存储供处理器20执行的处理器可执行指令(例如固件或软件)，例如用于焊接训练模拟和/或用于感测装置16的指令。另外，用于各种焊接工艺的各种控制机制与相关联的设置和参数可以连同代码一起存储在存储装置24和/或内存装置22中，代码配置成在操作期间提供特定输出(例如启动送丝、使气体流动、捕获焊接电流数据、检测短路参数、确定飞派物的量等)。
[0038]如图所示，焊接训练系统10包括数据报告装置26 ;然而，其他实施例可以不包括数据报告装置26。数据报告装置26配置成便于计算机18、焊炬14、焊接电源28和/或送丝器30之间的电子通信。例如，数据报告装置26可以被配置成接收来自焊炬14的焊炬数据、提供焊炬数据给计算机18、提供数据给焊炬14、接收来自送丝器30的焊弧数据、提供焊弧数据给计算机18，等等。此外，数据报告装置26可以配置成与焊接训练系统10外部的装置电子通信(例如有线或无线)。焊接电源28可以用于为实况电弧焊接操作提供焊接电力，送丝器30可以用于为实况电弧焊接操作提供焊丝。
[0039]焊接训练系统10包括用于显示数据的显示器32和/或与焊接训练相关联(例如显示对应于焊接训练软件的数据)的屏幕。例如，显示器32可以提供图形用户界面给焊接操作员(例如，焊接教员，焊接学员)。图形用户界面可提供各种屏幕以允许焊接教员组织班级、提供作业给班级、分析该班级执行的作业、提供作业给个人、分析该个人执行的作业、添加、变更和/或删除焊接作业的参数，等等。此外，图形用户界面可提供各种屏幕以允许焊接操作员(例如，焊接学员)执行焊接训练作业，查看先前焊接作业的结果，等等。在某些实施例中，显示器32可为触摸屏显示器，该触摸屏显示器配置成接收触摸输入，并配置成提供对应于触摸输入的数据给计算机18。
[0040]外部显示器34联接至计算机18以使得位于远离焊接训练系统10的个人能够查看对应于焊接训练系统10的数据。此外，网络装置36联接至计算机18以允许计算机18与连接至因特网或另一网络38的其他装置通信(例如，用于提供测试结果给另一装置和/或用于从另一装置接收测试结果)。例如，网络装置36可允许计算机18与外部焊接训练系统40、生产焊接系统42和/或远程计算机44通信。如可以理解的是，本文所述的焊接训练系统10可用于以成本高效方式训练焊接学员。此外，焊接训练系统10配置成以使焊接学员准备高质量生产焊接的方式整合实际焊接与模拟焊接。
[0041]焊炬
[0042]图2是图1的焊接训练系统10的各部分的实施例的方框图。如图所示，数据报告装置26包括控制电路46，控制电路配置成提供数据给送丝器30、焊接电源28、焊炬14和计算机18和/或从送丝器30、焊接电源28、焊炬14和计算机18接收数据。控制电路46也配置成提供电源给一个或多个装置，例如焊炬14。数据报告装置26还包括通信端口 47 (例如，通用串行总线(USB)端口、高速串行总线端口等)和发光二极管(LED)48，发光二极管可用于例如指示数据报告装置26的状态。数据报告装置26包括网络接口 49以便于数据报告装置26和外部装置例如计算机18之间的通信。网络接口 49可以是便于数据报告装置26和外部装置之间有线和/或无线通信的任何合适的装置。数据报告装置26还包括通信接口 50以便于数据报告装置26和焊接14之间的通信。在某些实施例中，通信接口 50可包括RS-232驱动器。
[0043]焊炬14包括控制电路52，控制电路配置成控制焊炬14的操作。在所示的实施例中，控制电路52包括一个或多个处理器54、内存装置56和存储装