模拟棒焊接电极保持器系统和方法技术方案

本发明专利技术的实施例包括用于棒焊接应用的系统和方法。在某些实施例中，模拟棒焊接电极保持器可包括棒电极回缩组件，所述棒电极回缩组件被配置成使模拟棒电极朝向所述棒电极回缩组件机械地回缩以在模拟棒焊接过程期间对所述模拟棒电极的消耗作出模拟。此外，在某些实施例中，棒焊接电极保持器可包括各种输入和输出元件，所述各种输入和输出元件允许例如经由所述棒焊接电极保持器输入控制输入并经由所述棒焊接电极保持器输出操作状态。而且，在某些实施例中，可以使用焊接训练系统接口来有利于各种棒焊接电极保持器与焊接训练系统的通信和协作。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请是提交于2015年8月12日的名称为“模拟棒焊接电极保持器系统和方法(SimulationStickWeldingElectrodeHolderSystemsandMethods)”的美国临时申请第62/204,184号的非临时性美国专利申请，该临时申请全文以引用方式并入本文中以用于各种目的。
本公开总体涉及焊接，并且更具体地涉及焊接系统，该系统可以用于监测焊接环境并管理与焊接环境中的保护金属电弧焊(SMAW)电极保持器相关联的焊接数据，例如，在焊接期间和/或之前从焊接环境采集的焊接数据。
技术介绍
焊接是一种在各种工业和应用中使用日益广泛的过程。这样的过程在某些情境下可以是自动的，但仍然存在适合手动焊接操作的大量应用。在这两种情况下，这样的焊接操作依赖于多种类型的设备，以确保焊接耗材(例如，丝进料、保护气体等)的供给在所需的时间以合适的量提供至焊缝。在执行手动焊接操作的准备中，可以使用焊接系统(例如，焊接训练系统)来训练焊接操作者。焊接系统可以被设计成利用用于执行各种焊接操作的正确的技术来训练焊接操作者。某些焊接系统可以使用各种训练方法。可以理解，这些训练系统的获取和操作可能是代价高昂的。因此，焊接训练机构可能仅获得有限数量的此类训练系统。而且，某些焊接系统可能无法充分地训练焊接操作者来执行高质量的焊接。附图说明当参考附图阅读下面的具体实施方式时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有图中类似的标记表示类似的部件，在附图中：图1是根据本公开的方面的焊接系统的实施例的框图；图2是根据本公开的方面的图1的焊接系统的部分的实施例的框图；图3是根据本公开的方面的图1的焊接台架的实施例的立体图；图4是根据本公开的方面的校准设备的实施例的立体图；图5是根据本公开的方面的夹具组件的实施例的立体图；图6是根据本公开的方面的图1的焊接台架的竖直臂组件的实施例的立体图；图7是根据本公开的方面的仰焊臂组件的实施例的立体图；图8是根据本公开的方面的具有多个训练模式的焊接软件的实施例的框图；图9是根据本公开的方面的焊接软件的虚拟现实模式的实施例的框图；图10是根据本公开的方面的用于汇总训练结果数据的方法的实施例；图11是根据本公开的方面的图表的实施例，该图表示出了针对一焊接操作者的多组焊接数据；图12是根据本公开的方面的图表的实施例，该图表示出了与针对一个班级的焊接数据相比较的针对一焊工的焊接数据；图13是根据本公开的方面的用于存储认证状态数据的数据存储系统(例如，云存储系统)的实施例的框图；图14是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了与焊接对应的数据；图15是根据本公开的方面的焊接软件的焊接教员屏幕的实施例的框图；图16是根据本公开的方面的用于使用增强现实进行焊接训练的方法的实施例；图17是根据本公开的方面的用于使用增强现实进行焊接训练的另一种方法的实施例；图18是根据本公开的方面的焊接工具的实施例的框图；图19是根据本公开的方面的用于使用焊接工具将振动反馈提供给焊接操作者的方法的实施例；图20是根据本公开的方面的用于将振动反馈提供给焊接操作者的两种图案的实施例的曲线图，每种图案包括不同的频率；图21是根据本公开的方面的用于将振动反馈提供给焊接操作者的两种图案的实施例的曲线图，每种图案包括不同的调制；图22是根据本公开的方面的用于将振动反馈提供给焊接操作者的两种图案的实施例的曲线图，每种图案包括不同的振幅；图23是根据本公开的方面的焊接工具的实施例的立体图，该焊接工具具有可以用于跟踪该焊接工具的球形标记物；图24是根据本公开的方面的沿着图23的线24-24截取的焊接工具的实施例的立体图；图25是根据本公开的方面的焊接工具和可视标记物的实施例的俯视图；图26是根据本公开的方面的用于在焊接工具的显示器上显示关联于阈值的焊接参数的方法的实施例；图27是根据本公开的方面的焊接工具的显示器的一组截屏的实施例，用于示出关联于阈值的焊接参数；图28是根据本公开的方面的用于使用至少四个标记物来跟踪焊接系统中的焊接工具的方法的实施例；图29是根据本公开的方面的用于检测处理器与焊接工具通信的能力的方法的实施例；图30是根据本公开的方面的可以与焊接系统一起使用的用于校准弯曲的焊接接头的方法的实施例；图31是根据本公开的方面的弯曲的焊接接头的实施例的示意图；图32是根据本公开的方面的弯曲的焊接接头和标记工具的实施例的示意图；图33是根据本公开的方面的用于跟踪多道焊接操作的方法的实施例；图34是根据本公开的方面的焊接台架的实施例的立体图；图35是根据本公开的方面的图34的焊接台架的焊接表面的实施例的剖视图；图36是根据本公开的方面的具有可移除的盖的感测设备的实施例的剖视图；图37是根据本公开的方面的校准工具的实施例的立体图；图38是根据本公开的方面的图37的校准工具的立体图，其中外部盖被移除；图39是根据本公开的方面的校准工具的尖顶端的实施例的侧视图；图40是根据本公开的方面的校准工具的圆形顶端的实施例的侧视图；图41是根据本公开的方面的校准工具的圆形顶端的实施例的侧视图，该圆形顶端具有小的尖顶端；图42是根据本公开的方面的用于检测校准点的方法的实施例；图43是根据本公开的方面的用于基于焊接路径确定焊接得分的方法的实施例；图44是根据本公开的方面的用于使用焊接工具的用户界面在焊接模式之间转换的方法的实施例；图45是根据本公开的方面的远程焊接训练系统的实施例；图46是根据本公开的方面的具有来自不同操作者的焊接数据的仪表板页面的实施例；图47是根据本公开的方面的具有深度传感器的焊接系统以及局部定位系统的实施例；图48是根据本公开的方面的控制焊接工具的可视标记物以跟踪焊接工具的运动和位置的方法的实施例；图49是根据本公开的方面的具有可视标记物的基座部件的剖视图；图50是根据本公开的方面的焊接台架的臂和夹具组件的实施例的立体图；图51是根据本公开的方面的沿着线51-51截取的图50的夹具组件的安装座的实施例的俯视图；图52是根据本公开的方面的连接到图50的夹具组件的校准块的实施例的立体图；图53是根据本公开的方面的用于为别位焊接任务架设焊接台架的臂的方法的实施例；图54是根据本公开的方面的用于利用焊接系统选择和执行多道焊接任务的方法的实施例；图55是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了与焊接对应的数据，包括电弧参数；图56是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了与未检测到电弧的焊接测试对应的数据；图57是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了任务开发例程；图58是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了与焊接程序有关的特性；图59是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了与模拟焊接对应的数据；图60是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了在开始焊接之前与焊接对应的数据；图61是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了焊接测试参数的汇总；图62是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了在焊接测试期间与焊接对应的数据，包括电弧参数；图63是根据本公开的方面的屏幕的实施例，该屏幕示出了与焊接对应的数据，包括热输入；图64A和图64B示出了根据本公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟棒电极保持器，包括：棒电极回缩组件，所述棒电极回缩组件被配置成使模拟棒电极朝向所述棒电极回缩组件机械地回缩以对在模拟棒焊接过程期间所述模拟棒电极的消耗作出模拟；以及多个标记物，所述多个标记物固定地连接到所述棒电极回缩组件并且被配置成由位置检测系统检测。

【技术特征摘要】
2015.08.12 US 62/204,184;2016.07.15 US 15/211,7081.一种模拟棒电极保持器，包括：棒电极回缩组件，所述棒电极回缩组件被配置成使模拟棒电极朝向所述棒电极回缩组件机械地回缩以对在模拟棒焊接过程期间所述模拟棒电极的消耗作出模拟；以及多个标记物，所述多个标记物固定地连接到所述棒电极回缩组件并且被配置成由位置检测系统检测。2.根据权利要求1所述的模拟棒电极保持器，其中，所述多个标记物中的每个标记物包括有源的可视标记物。3.根据权利要求1所述的模拟棒电极保持器，其中，所述多个标记物中的每个标记物包括发光二极管，所述发光二极管被配置成发射能够由所述位置检测系统检测的光。4.根据权利要求1所述的模拟棒电极保持器，其中，所述标记物中的每个标记物包括无源的可视标记物。5.根据权利要求1所述的模拟棒电极保持器，其中，所述位置检测系统是焊接训练系统的位置检测系统。6.一种系统，包括：模拟棒电极保持器，所述模拟棒电极保持器包括：棒电极回缩组件，所述棒电极回缩组件被配置成使模拟棒电极朝向所述棒电极回缩组件机械地回缩以对在模拟棒焊接过程期间所述模拟棒电极的消耗作出模拟，其中，所述棒电极回缩组件被配置成使所述模拟棒电极相对于所述模拟棒电极保持器取向在多个角取向。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述棒电极回缩组件包括多个分立的狭槽，所述模拟棒电极被配置成插入所述多个分立的狭槽中，其中，所述多个分立的狭槽中的每个分立的狭槽具有相应的离散的角取向。8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述棒电极回缩组件被配置成相对于所述模拟棒电极保持器旋转以使所述模拟棒电极取向成多个连续的角取向。9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述模拟棒电极保持器包括传感器，所述传感器被配置成检测所述模拟棒电极的所选角取向。10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述模拟棒电极保持器包括固定地连接到所述模拟棒电极保持器的一个或多个标记物。11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述棒电极回缩组件被配置成使所述模拟棒电极回缩到所述模拟棒电极保持器的柄部中。12.根据权利要求6所述的系统，其中，所述模拟棒电极可以从所述棒电极回缩组件中移除。13.根据权利要求6所述的系统，包括控制电路，所述控制电路被配置成将与所选角取向有关的数据通信至焊接训练系统。14.一种系统，包括：棒电极保持器，所述棒电极保持器包括棒电极回缩组件，所述棒电极回缩组件被配置成使棒电极朝向所述棒电极回缩组件机械地回缩以对在模拟棒焊接过程期间所述棒电极的消耗作出模拟；以及控制器，所述控制器被配置成至少部分地基于与所述棒电极保持器的位置、移动或取向有关的数据来确定与模拟工件有关的模拟电弧长度，并且至少部分地基于所述确定的模拟电弧长度而连续地调整在所述模拟棒焊接过程期间所述棒电极的回缩的速率。15.根据权利要求14所述的系统，其中，控制器被配置成至少部分地基于所述棒电极的工作角、所述棒电极的行进角、所述棒电极的行进速度、所述棒电极的对准度、或它们的某种组合而连续地调整在所述模拟棒焊接过程期间所述棒电极的所述回缩的速率。16.根据权利要求14所述的系统，其中，控制器被配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·约书亚·贝克尔，大卫·保罗·马库森，尼古拉斯·乔恩·彼得森，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US