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

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實施例中，系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲裝置，該數(shù)據(jù)存儲裝置配置成存儲對應(yīng)于焊接操作員的焊接訓(xùn)練認(rèn)證的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括第一焊接工藝認(rèn)證狀態(tài)、第二焊接工藝認(rèn)證狀態(tài)、第一焊接裝置認(rèn)證狀態(tài)、第二焊接裝置認(rèn)證狀態(tài)，或它們的某種組合。系統(tǒng)還包括控制電路，該控制電路配置成接收對焊接操作員的第一焊接工藝認(rèn)證狀態(tài)、第二焊接工藝認(rèn)證狀態(tài)、第一焊接裝置認(rèn)證狀態(tài)、第二焊接裝置認(rèn)證狀態(tài)或它們的某種組合的請求?？刂齐娐放渲贸商峁φ埱蟮捻憫?yīng)。響應(yīng)包括焊接操作員的第一焊接工藝認(rèn)證狀態(tài)、第二焊接工藝認(rèn)證狀態(tài)、第一焊接裝置認(rèn)證狀態(tài)、第二焊接裝置認(rèn)證狀態(tài)，或它們的某種組合。焊接操作員被授權(quán)至少部分地基于響應(yīng)使用第一焊接工藝、第二焊接工藝、第一焊接裝置、第二焊接裝置，或它們的某種組合。
[0006]在另一個實施例中，焊接訓(xùn)練系統(tǒng)包括攝像機(jī)，該攝像機(jī)配置成捕捉對應(yīng)于焊接訓(xùn)練操作的視頻數(shù)據(jù)。焊接訓(xùn)練系統(tǒng)還包括存儲裝置，該存儲裝置配置成存儲視頻數(shù)據(jù)并且存儲對應(yīng)于焊接訓(xùn)練操作的焊接參數(shù)數(shù)據(jù)。焊接訓(xùn)練系統(tǒng)包括焊接訓(xùn)練軟件，該焊接訓(xùn)練軟件配置成從存儲裝置取回視頻數(shù)據(jù)、從存儲裝置取回焊接參數(shù)數(shù)據(jù)、使視頻數(shù)據(jù)與焊接參數(shù)數(shù)據(jù)同步，和提供同步的視頻和焊接參數(shù)數(shù)據(jù)給顯示器裝置。
[0007]在另一個實施例中，系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲裝置，該數(shù)據(jù)存儲裝置配置成存儲對應(yīng)于由焊接操作員執(zhí)行的訓(xùn)練焊接的第一數(shù)據(jù)組并且存儲對應(yīng)于由焊接操作員執(zhí)行的非訓(xùn)練焊接的第二數(shù)據(jù)組。系統(tǒng)還包括控制電路，該控制電路配置成從存儲裝置取回第一數(shù)據(jù)組的至少一部分、從存儲裝置取回第二數(shù)據(jù)組的至少一部分、使第一數(shù)據(jù)組的至少一部分與第二數(shù)據(jù)組的至少一部分同步，和提供同步的第一數(shù)據(jù)組的至少一部分和第二數(shù)據(jù)組的至少一部分給顯示器裝置。
[0008]在又一個實施例中，焊接訓(xùn)練系統(tǒng)包括焊接訓(xùn)練軟件，該焊接訓(xùn)練軟件配置成為焊接配置提供訓(xùn)練模擬。焊接配置包括金屬惰性氣體(MIG)焊接工藝、鎢極惰性氣體(TIG)焊接工藝、焊條焊接工藝、實況弧焊接模式(live-arc welding mode)、模擬焊接模式、虛擬現(xiàn)實焊接模式、增強(qiáng)現(xiàn)實焊接模式，或它們的某種組合。焊接訓(xùn)練軟件配置成允許焊接教員將焊接操作員的訓(xùn)練限制為焊接配置中的一個或多個選定焊接配置。
[0009]在又一個實施例中，焊接訓(xùn)練系統(tǒng)包括焊炬和焊接訓(xùn)練軟件。焊接訓(xùn)練軟件包括增強(qiáng)現(xiàn)實焊接模式，該增強(qiáng)現(xiàn)實焊接模式配置成接收焊炬的位置、整合虛擬焊接環(huán)境與焊炬的位置，和提供整合的虛擬焊接環(huán)境給顯示器裝置。焊接訓(xùn)練軟件還包括實況弧焊接模式(live-arc welding mode)。焊接訓(xùn)練軟件配置成允許焊接操作員在增強(qiáng)現(xiàn)實焊接模式中實踐焊接、從實踐焊接消除虛擬焊接環(huán)境的至少一部分，和在實況弧焊接模式(live-arcwelding mode)中執(zhí)行實況焊接。
【附圖說明】
[0010]當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)說明時，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，其中在全部附圖中相同的參考標(biāo)記表示相同的部件，其中:
[0011]圖1是根據(jù)本公開的各方面的焊接訓(xùn)練系統(tǒng)的實施例的方框圖；
[0012]圖2是根據(jù)本公開的各方面的圖1的焊接訓(xùn)練系統(tǒng)的各部分的實施例的方框圖；
[0013]圖2A是根據(jù)本公開的各方面的圖1的焊炬的電路的實施例的原理圖；
[0014]圖3是根據(jù)本公開的各方面的圖1的焊炬的實施例的透視圖；
[0015]圖4是根據(jù)本公開的各方面的圖1的訓(xùn)練支架的實施例的透視圖；
[0016]圖5是根據(jù)本公開的各方面的校準(zhǔn)裝置的實施例的透視圖；
[0017]圖6是根據(jù)本公開的各方面的夾具組件的實施例的透視圖；
[0018]圖7是根據(jù)本公開的各方面的焊絲伸出校準(zhǔn)工具的透視圖；
[0019]圖8是根據(jù)本公開的各方面的圖7的焊絲伸出校準(zhǔn)工具的俯視圖；
[0020]圖9是根據(jù)本公開的各方面的用于校準(zhǔn)從焊炬伸出的焊絲的方法的實施例；
[0021]圖10是根據(jù)本公開的各方面的具有物理標(biāo)記的焊接耗材的實施例的透視圖；
[0022]圖11是根據(jù)本公開的各方面的具有物理標(biāo)記的焊絲的實施例的透視圖；
[0023]圖12是根據(jù)本公開的各方面的圖1的訓(xùn)練支架的垂直臂組件的實施例的透視圖；
[0024]圖13是根據(jù)本公開的各方面的仰焊臂組件的實施例的透視圖；
[0025]圖14是根據(jù)本公開的各方面的具有多個訓(xùn)練模式的焊接訓(xùn)練軟件的實施例的方框圖；
[0026]圖15是根據(jù)本公開的各方面的焊接訓(xùn)練軟件的虛擬現(xiàn)實模式的實施例的方框圖；
[0027]圖16是根據(jù)本公開的各方面的用于整合訓(xùn)練結(jié)果數(shù)據(jù)的方法的實施例；
[0028]圖17是根據(jù)本公開的各方面的圖示了焊接操作員的多組焊接訓(xùn)練數(shù)據(jù)的圖表的實施例；
[0029]圖18是根據(jù)本公開的各方面的圖示了與一個班級的焊接訓(xùn)練數(shù)據(jù)相比的焊接工的焊接訓(xùn)練數(shù)據(jù)的圖表的實施例；
[0030]圖19是根據(jù)本公開的各方面的用于存儲認(rèn)證狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的實施例的方框圖；
[0031]圖20是根據(jù)本公開的各方面的圖示了對應(yīng)于訓(xùn)練焊接的數(shù)據(jù)的屏幕的實施例；
[0032]圖21是根據(jù)本公開的各方面圖示了訓(xùn)練焊接的不連續(xù)性分析的屏幕的實施例；
[0033]圖22是根據(jù)本公開的各方面的焊接訓(xùn)練軟件的焊接教員屏幕的實施例的方框圖；
[0034]圖23是根據(jù)本公開的各方面的使用增強(qiáng)現(xiàn)實進(jìn)行焊接訓(xùn)練的方法的實施例；和
[0035]圖24是根據(jù)本公開的各方面的使用增強(qiáng)現(xiàn)實進(jìn)行焊接訓(xùn)練的另一種方法的實施例。
【具體實施方式】
[0036]圖1是焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10的實施例的方框圖。焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10包括用于為各種訓(xùn)練裝置提供支撐的訓(xùn)練支架12。例如，訓(xùn)練支架12可以配置成支撐焊接表面、工件、夾具、一個或多個訓(xùn)練臂等。焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10還包括可以由焊接操作員(例如，焊接學(xué)員)使用來執(zhí)行訓(xùn)練操作的焊炬14。如以下更加詳細(xì)地描述，焊炬14可以配置有用戶界面、控制電路以及通信接口，用戶界面配置成接收來自焊接操作員的輸入，控制電路配置成處理輸入，通信接口配置成將輸入提供給另一個裝置。此外，焊炬14可以包括一個或多個顯示器和/或指示器以將數(shù)據(jù)提供給焊接操作員。另外，焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10包括用于感測一個或多個焊接裝置的位置和/或感測一個或多個焊接裝置的取向的感測裝置16(例如傳感器、感測組件等)。例如，感測裝置16可以用于感測訓(xùn)練支架12、焊炬14、焊接表面、工件、夾具、一個或多個訓(xùn)練臂等的位置和/或取向。感測裝置16可以包括任何合適的感測裝置，例如移動感測裝置和移動跟蹤裝置。此外，感測裝置16可以包括一個或多個攝像機(jī)，例如一個或多個紅外攝像機(jī)、一個或多個可見光譜攝像機(jī)、一個或多個高動態(tài)范圍(HDR)攝像機(jī)等。
[0037]感測裝置16可通信地聯(lián)接至計算機(jī)18。感測裝置16配置成提供數(shù)據(jù)(例如，圖像數(shù)據(jù)、感測數(shù)據(jù)、六自由度(6D0F)數(shù)據(jù)等)給計算機(jī)18。此外，感測裝置16可以配置成接收來自計算機(jī)18的數(shù)據(jù)(例如，配置數(shù)據(jù)、設(shè)置數(shù)據(jù)、命令、寄存器設(shè)置等)。計算機(jī)18包括一個或多個處理器20、內(nèi)存裝置22和存儲裝置24。處理器20可以用于運行軟件，例如焊接訓(xùn)練軟件、圖象處理軟件、感測裝置軟件等。而且，處理器20可以包括一個或多個微處理器，例如一個或多個“通用”微處理器、一個或多個專用微處理器和/或?qū)Ｓ眉呻娐?ASICS)，或者它們的某種組合。例如，傳感器20可以包括一個或多個精簡指令集(RISC)處理器。
[0038]存儲裝置24 (例如，非易失性存儲器)可以包括R0M、閃存、硬驅(qū)動，或者任何其它合適的光、磁、或固態(tài)存儲介質(zhì)，或者它們的組合。存儲裝置24可以存儲數(shù)據(jù)(例如，對應(yīng)于訓(xùn)練操作的數(shù)據(jù)、對應(yīng)于訓(xùn)練操作的視頻和/或參數(shù)數(shù)據(jù)等)、指令(例如，用于焊接培訓(xùn)系統(tǒng)的軟件或固件、感測裝置16等)，以及任何其他合適的數(shù)據(jù)。如可以理解的是，對應(yīng)于訓(xùn)練操作的數(shù)據(jù)可以包括訓(xùn)練操作的視頻記錄、模擬視頻、焊炬14的取向、焊炬14的位置、工作角度、行進(jìn)角度、焊炬14的觸頭和工件之間的距離、運行速度、接近度、電壓、電流、橫穿路徑、不連續(xù)性分析、焊接裝置設(shè)置等。
[0039]內(nèi)存裝置22可以包括易失性內(nèi)存(例如隨機(jī)訪問內(nèi)存(RAM))和/或非易失性內(nèi)存(例如只讀內(nèi)存(ROM))。內(nèi)存裝置22可以存儲各種信息，并可以用于各種目的。例如，內(nèi)存裝置22可以存儲供處理器20執(zhí)行的處理器可執(zhí)行指令(例如固件或軟件)，例如用于焊接訓(xùn)練模擬和/或用于感測裝置16的指令。另外，用于各種焊接工藝的各種控制機(jī)制與相關(guān)聯(lián)的設(shè)置和參數(shù)可以連同代碼一起存儲在存儲裝置24和/或內(nèi)存裝置22中，代碼配置成在操作期間提供特定輸出(例如啟動送絲、使氣體流動、捕獲焊接電流數(shù)據(jù)、檢測短路參數(shù)、確定飛派物的量等)。
[0040]如圖所示，焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10包括數(shù)據(jù)報告裝置26 ;然而，其他實施例可以不包括數(shù)據(jù)報告裝置26。數(shù)據(jù)報告裝置26配置成便于計算機(jī)18、焊炬14、焊接電源28和/或送絲器30之間的電子通信。例如，數(shù)據(jù)報告裝置26可以被配置成接收來自焊炬14的焊炬數(shù)據(jù)、提供焊炬數(shù)據(jù)給計算機(jī)18、提供數(shù)據(jù)給焊炬14、接收來自送絲器30的焊弧數(shù)據(jù)、提供焊弧數(shù)據(jù)給計算機(jī)18，等等。此外，數(shù)據(jù)報告裝置26可以配置成與焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10外部的裝置電子通信(例如有線或無線)。焊接電源28可以用于為實況電弧焊接操作提供焊接電力，送絲器30可以用于為實況電弧焊接操作提供焊絲。
[0041]焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10包括用于顯示數(shù)據(jù)的顯示器32和/或與焊接訓(xùn)練相關(guān)聯(lián)(例如顯示對應(yīng)于焊接訓(xùn)練軟件的數(shù)據(jù))的屏幕。例如，顯示器32可以提供圖形用戶界面給焊接操作員(例如，焊接教員，焊接學(xué)員)。圖形用戶界面可提供各種屏幕以允許焊接教員組織班級、提供作業(yè)給班級、分析該班級執(zhí)行的作業(yè)、提供作業(yè)給個人、分析該個人執(zhí)行的作業(yè)、添加、變更和/或刪除焊接作業(yè)的參數(shù)，等等。此外，圖形用戶界面可提供各種屏幕以允許焊接操作員(例如，焊接學(xué)員)執(zhí)行焊接訓(xùn)練作業(yè)，查看先前焊接作業(yè)的結(jié)果，等等。在某些實施例中，顯示器32可為觸摸屏顯示器，該觸摸屏顯示器配置成接收觸摸輸入，并配置成提供對應(yīng)于觸摸輸入的數(shù)據(jù)給計算機(jī)18。
[0042]外部顯示器34聯(lián)接至計算機(jī)18以使得位于遠(yuǎn)離焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10的個人能夠查看對應(yīng)于焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10的數(shù)據(jù)。此外，網(wǎng)絡(luò)裝置36聯(lián)接至計算機(jī)18以允許計算機(jī)18與連接至因特網(wǎng)或另一網(wǎng)絡(luò)38的其他裝置通信(例如，用于提供測試結(jié)果給另一裝置和/或用于從另一裝置接收測試結(jié)果)。例如，網(wǎng)絡(luò)裝置36可允許計算機(jī)18與外部焊接訓(xùn)練系統(tǒng)40、生產(chǎn)焊接系統(tǒng)42和/或遠(yuǎn)程計算機(jī)44通信。如可以理解的是，本文所述的焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10可用于以成本高效方式訓(xùn)練焊接學(xué)員。此外，焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10配置成以使焊接學(xué)員準(zhǔn)備高質(zhì)量生產(chǎn)焊接的方式整合實際焊接與模擬焊接。
[0043]焊炬
[0044]圖2是圖1的焊接訓(xùn)練系統(tǒng)10的各部分的實施例的方框圖。如圖所示，數(shù)據(jù)報告裝置26包括控制電路46，控制電路配置成提供