用于人工焊工培训的系统和方法技术方案

一种用于人工焊工培训的方法，该方法包括：提供焊接培训设备，该焊接培训设备包括硬件部件和软件部件二者并且可操作来实时地收集和处理数据，其中数据来源于由焊接受训者进行的实际培训练习；从预先确定数量的预定目标中选择多个培训目标；对课程进行初始化，其中该课程基于所选择的培训目标；实行至少一个培训练习，其中该培训练习是该课程的部件；为该受训者提供实时反馈，其中该实时反馈基于该受训者在该培训练习的过程中的表现；基于在该培训练习的过程中收集和处理的数据来评估该受训者的表现；任选地，基于该受训者的表现评估来适配该课程；并且在该课程的成功完成之后，为该受训者颁发资格证书或专业认证。

System and method for manual welder training

A method for manual welder training, the method includes: providing the training welding equipment, welding training equipment including hardware components and software components two and is operable to collect and process data, including data source by welding trainees actual training practice; selecting a plurality of predetermined goals from training the target number; initialization of the curriculum, the curriculum based on the selected training target; carry out at least one training exercise, the exercise training is the course of the components; provide feedback for the actual trainees, including the real-time feedback process of the trainees in the training practice based on the performance of in the process of collecting; practice training and processing based on the data to evaluate the performance of trainees; optionally, to adapt the evaluation based on performance of the trainees With the course; and, after the successful completion of the course, a certificate of qualification or professional certification.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景本专利技术提出根据权利要求1、5或7所述的一种用于手工焊工培训的方法。在从属权利要求中、在说明书中和/或在附图中披露了多个优选实施例。所描述的专利技术总体上涉及一种用于表征人工焊接操作的系统，并且更具体地涉及一种用于通过捕捉、处理并且以用可见的格式来呈现由焊接受训者在人工执行实际焊接时所实时产生的数据的方式将有用的信息提供给焊接受训者的系统。制造业对有效且经济的焊工培训的期望已经在过去的十年里成为了很好地文档记录下来的主题，因为在今天的工厂、造船厂和建筑工地，技术焊工严重短缺的现状正变得惊人地明显。迅速退休的劳动力，结合传统的基于指导者的焊工培训的缓慢步伐，已经成为更有效的培训技术发展的推动力。对具体到焊接的人工灵巧技术的加速培训的创新，连同对电弧焊接基本原理的快速教导，正在变为一种必要。本文所披露的表征和培训系统应对对提高焊工培训的这个至关重要的需求并且使得能够监测人工焊接过程来确保这些过程是在可允许的限制内，所述限制对满足全行业的质量要求是必要的。迄今为止，多数焊接过程都是人工实行的，然而该领域仍缺乏实用的、可商购的工具来跟踪这些人工过程的实行。因此，对用于培训焊工来在各种条件下适当地执行各种类型的焊接的有效系统存在持续的需求。专利技术概述以下内容提供对本专利技术的某些示例性实施例的概述。这个概述不是广泛的综述并且不旨在确定本专利技术的关键的或决定性的方面或元素或者限定其范围。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于人工焊接培训的方法。这种方法包括以下步骤：提供一个焊接培训设备，其中该培训设备进一步包括硬件部件和软件部件二者，其中该培训设备可操作来实时地收集和处理数据，并且其中数据来源于由焊接受训者进行的实际培训练习；从预先确定数量的预定目标中选择多个培训目标；将对于该受训者的课程进行初始化，其中该课程基于所选择的培训目标；实行至少一个培训练习，其中该培训练习基于该课程的部件或者是该课程的部件；为该受训者提供实时反馈，其中该实时反馈基于该受训者在该培训练习的过程中的表现；基于在该培训练习的过程中收集和处理的数据来评估该受训者的表现；任选地，基于该受训者的表现评估来适配该课程；并且在该课程的成功完成之后，为该受训者颁发资格证书、专业认证等。基于阅读和理解下面的对示例性实施例的详细描述，本专利技术的附加特征和方面对于本领域的技术人员而言将变得明晰。如将被技术人员所理解的，在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下，本专利技术的进一步的实施例是可能的。因而，附图和相关联的描述在本质上被认为是展示性的而不是限制性的。附图简要说明附图(其被并入到说明书中并且形成说明书的一部分)示意性地展示了本专利技术的一个或多个示例性实施例以及上面所给出的总体描述和下面所给出的详细描述、用于解释本专利技术的原理，并且其中：图1是用于本专利技术的人工焊工培训的系统和方法的示例性实施例的培训方法论的流程表；图2是分解了培训目标的基于云端的服务器的图示；图3是具有12个焊接工艺规范的课程序列的截屏图，其中焊接工艺规范1至5完成并且焊接工艺规范6激活；图4是用于在水平位置中的GMAW填角焊接的示例焊接工艺规范的截屏图；图5是分解了培训数据的基于云端的服务器的图示；图6是由本专利技术提供的一般实时反馈的流程图；图7是本专利技术的自动音频辅导部件的流程图；图8是本专利技术的远程指导者辅导部件的流程图；图9是本专利技术的转移模式反馈部件的流程图；图10是本专利技术的增强实境部件的流程图；图11是分解了远程数据处理的基于云端的服务器的图示；并且图12是本专利技术的资格认证方面的示例性实施例的流程图。专利技术详细说明现在参照附图描述本专利技术的示例性实施例。参考编号在详细描述中自始至终被用来指代多种不同元件和结构。在其他情况中，出于简化描述的目的，众所周知的结构和装置以方框图的形式被示出。尽管出于展示的目的，下面的详细描述含有许多具体说明内容，但本领域的技术人员将理解的是，对下面细节的许多变化和变更是在本专利技术的范围内的。因此，本专利技术下面的实施例被阐述而没有对所要求保护的专利技术的一般性造成任何损失并且没有对所要求保护的专利技术进行限定。在一些实施例中，本专利技术根据在美国专利申请序列号13/543,240中披露的技术来合并和扩展，该专利申请出于全部目的通过引用以其全文合并在此。美国专利申请序列号13/543,240披露了一种用于表征人工焊接操作的系统，并且更具体地涉及一种用于通过捕捉、处理并且以用可见的格式来呈现由焊接受训者在人工执行实际焊接时所实时产生的数据的方式将有用的信息提供给焊接受训者的系统。更确切地，在美国专利申请序列号13/543,240中披露的系统包括数据生成部件、数据捕捉部件和数据处理部件。数据生成部件进一步包括：固定装置，其中该固定装置的几何特征是预先确定的；被适配成安装在该固定装置上的工件，其中该工件包括有待焊接的至少一个接头，并且其中沿有待焊接的该接头延伸的矢量限定了操作路径；至少一个校准装置，其中每个校准装置进一步包括与其整合的至少两个点标记，并且其中在这些点标记与该操作路径之间的几何关系是预先确定的；以及焊接工具，其中该焊接工具可操作来在有待焊接的该接头处形成焊接，其中该焊接工具限定工具点和工具矢量，并且其中该焊接工具进一步包括被附接到该焊接工具的目标，其中该目标进一步包括以预先确定的图案来安装在其上的多个点标记，并且其中点标记的该预先确定的图案可操作来限定刚体。该数据捕捉部件进一步包括用于捕捉这些点标记的图像的成像系统。该数据处理部件可操作来接收来自数据捕捉部件的信息并且然后计算：操作路径相对于通过成像系统可见的三维空间的位置和取向；该工具点相对于该刚体的位置以及该工具矢量相对于该刚体的取向；以及该工具点相对于该操作路径的位置以及该工具矢量相对于该操作路径的取向。关于以上讨论的系统部件和操作原则(即，如何获得表征焊接操作的数据)，本专利技术提供利用了无论是在焊工培训领域或在生产监测领域中所采集的数据的器件，并且提供利用了人工焊接特征数据来加速获得预先确定的培训目标的过程的多种不同方法。图1提供了详述根据本专利技术的系统和方法的流程图，该系统和该方法用于实现预先确定的培训目标，开始于选择培训目标的具体设定并且结束于得到某些焊接资格证书。在这个系统和方法100内，包括了用于帮助使用者以有效且高效的方式实现这些目标的许多新颖技术。步骤110(该步骤是本文披露的专利技术方法中的初始步骤)包括选择单独的或一组培训目标。这些目标(可以与工业焊工培训标准(例如，美国焊接协会(AWS)D1.1)相关联)可以直接关联于合格的或定制的焊接工艺规范(WPS)或联系到焊接质量(例如，焊道尺寸、外凸、缺陷形成、焊道搭接等)的具体水平或测量。然后在步骤120处基于所选择的培训目标生成虚拟的课程，从而通过培训进展对使用者进行引导。这个课程在培训的开始时被初始化，但典型地是贯穿过程适配于使用者。在使用时，这个方法的核心典型地包括：实行培训练习的循环顺序(步骤130)；具有或没有实时反馈帮助(步骤140)；评估表现(步骤150)；并且基于表现适配或修改课程(步骤160)。培训练习可以被限定为人工焊接练习，其中使用者根据所选择的课程标准(例如，焊接过程、位置、接头类型、工具操控目标、电弧参数等)来进行焊接或在不存在焊接电弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于人工焊工培训的方法，包括：(a)提供一个焊接培训设备，其中该培训设备进一步包括硬件部件和软件部件两者，其中该培训设备可操作来实时地收集和处理数据，并且其中数据来源于由焊接受训者进行的实际培训练习；(b)从预先确定数量的预定目标中选择多个培训目标；(c)将对于该受训者的课程进行初始化，其中该课程基于所选择的培训目标；(d)实行至少一个培训练习，其中该培训练习基于该课程的部件或者是该课程的部件，并且其中该至少一个培训练习进一步包括至少一个执行任务；(e)为该受训者提供实时反馈，其中该实时反馈基于该受训者在该培训练习的过程中的表现；(f)基于在该培训练习的过程中收集和处理的焊接质量数据来评估该受训者的表现；(g)任选地，基于该受训者的表现评估来适配该课程；并且(h)在该课程的成功完成之后，为该受训者颁发资格证书、专业认证等。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.02 US 14/293,7001.一种用于人工焊工培训的方法，包括：(a)提供一个焊接培训设备，其中该培训设备进一步包括硬件部件和软件部件两者，其中该培训设备可操作来实时地收集和处理数据，并且其中数据来源于由焊接受训者进行的实际培训练习；(b)从预先确定数量的预定目标中选择多个培训目标；(c)将对于该受训者的课程进行初始化，其中该课程基于所选择的培训目标；(d)实行至少一个培训练习，其中该培训练习基于该课程的部件或者是该课程的部件，并且其中该至少一个培训练习进一步包括至少一个执行任务；(e)为该受训者提供实时反馈，其中该实时反馈基于该受训者在该培训练习的过程中的表现；(f)基于在该培训练习的过程中收集和处理的焊接质量数据来评估该受训者的表现；(g)任选地，基于该受训者的表现评估来适配该课程；并且(h)在该课程的成功完成之后，为该受训者颁发资格证书、专业认证等。2.如权利要求1所述的方法，其中这些培训目标进一步包括公共目标、私有目标、或者公共目标和私有目标两者。3.如权利要求1所述的方法，其中该课程进一步包括一系列预先确定的任务，并且其中这些任务呈焊接工艺规范的形式。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该至少一个培训练习是以电弧关掉模式或以电弧开启模式实行的。5.一种用于人工焊工培训的方法，包括：(a)提供一个焊接培训设备，其中该培训设备进一步包括硬件部件和软件部件两者，其中该培训设备可操作来实时地收集和处理数据，并且其中数据来源于由焊接受训者进行的实际培训练习；(b)从预先确定数量的预定目标中选择多个培训目标，其中这些培训目标进一步包括公共目标、私有目标、或者公共目标和私有目标两者；(c)将对于该受训者的课程进行初始化，其中该课程基于所选择的培训目标；其中该课程进一步包括一系列预先确定的任务，并且其中这些任务呈焊接工艺规范的形式；(d)实行至少一个培训练习，其中该培训练习基于该课程的部件或者是该课程的部件，其中该至少一个培训练习进一步包括至少一个执行任务，并且其中该至少一个培训练习是以电弧关掉模式或以电弧开启模式实行的；(e)为该受训者提供实时反馈，其中该实时反馈基于该受训者在该培训练习的过程中的表现，其中该实时反馈进一步包括自动音频辅导；指导者帮助的音频辅导；转移模式反馈；增强实境焊接渲染处理；或其组合；(f)基于在该培训练习的过程中收集和处理的焊接质量数据来评估该受训者的表现；(g)任选地，基于该受训者的表现评估来适配该课程；并且(h)在该课程的成功完成之后，为该受训者颁发资格证书、专业认证等。6.如权利要求1或5所述的方法，其中该焊接培训设备进一步包括：(a)数据生成部件，其中该数据生成部件进一步包括：(i)固定装置，其中该固定装置的几何特征是预先确定的；(ii)被适配成安装在该固定装置上的工件，其中该工件包括有待焊接的至少一个接头，并且其中沿有待焊接的该接头延伸的矢量限定了操作路径；(iii)至少一个校准装置，其中每个校准装置进一步包括与其整合的至少两个点标记，并且其中在这些点标记与该操作路径之间的几何关系是预先确定的；以及(iv)焊接工具，其中该焊接工具可操作来在有待焊接的该接头处形成焊接，其中该焊接工具限定工具点和工具矢量，并且其中该焊接工具进一步包括被附接到该焊接工具的目标，其中该目标进一步包括以预先确定的图案来安装在其上的多个点标记，并且其中点标记的该预先确定的图案可操作来限定刚体；以及(b)数据捕捉部件，其中该数据捕捉部件进一步包括用于捕捉这些点标记的图像的成像系统；以及(c)数据处理部件，其中该数据处理部件可操作来接收来自该数据捕捉部件的信息并且然后计算：(i)该操作路径相对于通过该成像系统可见的三维空间的位置和取向；(ii)该工具点相对于该刚体的位置以及该工具矢量相对于该刚体的取向；以及(iii)该工具点相对于该操作路径的位置以及该工具矢量相对于该操作路径的取向。7.一种用于人工焊工培训的方法，包括：(a)提供用于由焊接受训者使用的焊接培训设备，其中该焊接设备进一步包括：(i)数据生成部件，其中该数据生成部件进一步包括：a)固定装置，其中该固定装置的几何特征是预先确定的；b)被适配成安装在该固定装置上的工件，其中该工件包括有待焊接的至少一个接头，并且其中沿有待焊接的该接头延伸的矢量限定了操作路径；c)至少一个校准装置，其中每个校准装置进一步包括与其整合的至少两个点标记，并且其中在这些点标记与该操作路径之间的几何关系是预先确定的；以及d)焊接工具，其中该焊接工具可操作来在有待焊接的该接头处形成焊接，其中该焊接工具限定工具点和工具矢量，并且其中该焊接工具进一步包括被附接到该焊接工具的目标，其中该目标进一步包括以预先确定的图案来安装在其上的多个点标记，并且其中点标记的该预先确定的图案可操作来限定刚体；以及(ii)数据捕捉部件，其中该数据捕捉部件进一步包括用于捕捉这些点标记的图像的成像系统；以及(iii)数据处理部件，其中该数据处理部件可操作来接收来自该数据捕捉部件的信息并且然后计算：a)该操作路径相对于通过该成像系统可见的三维空间的位置和取向；b)该工具点相对于该刚体的位置以及该工具矢量相对于该刚体的取向；以及c)该工具点相对于该操作路径的位置以及该工具矢量相对于该操作路径的取向；并且(b)从预先确定数量的预定目标中选择多个培训目标，其中这些培训目标进一步包括公共目标、私有目标、或者公共目标和私有目标两者；(c)将对于该受训者的课程进行初始化，其中该课程基于所选择的培训目标；其中该课程进一步包括一系列预先确定的任务，并且其中这些任务呈焊接工艺规范的形式；(d)实行至少一个培训练习，其中该培训练习基于该课程的部件或者是该课程的部件，其中该至少一个培训练习进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·C·博尔韦尔，C·C·康拉迪，道格拉斯·A·克拉克，M·威廉·福克尔，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US