用于模拟焊接过程的设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种用于模拟焊接过程的设备（１）和方法。该设备包括计算机（２），该计算机具有输入装置（１１）和输出装置（６）；焊枪（３）；磁位置监测装置（５），该磁位置监测装置具有至少一个发射器（１３）和多个传感器（１４）；用于在模拟中使用的工件（４）的保持装置（１５）；以及用于在所述输出装置（６）上形成二维或三维图像（２９）的视觉装置（１６）。所述保持装置（１５）具有凹部，所述工件（４）能够插入所述凹部（１８）中，所述磁位置监测装置的至少一个发射器在距所述工件尽可能小的距离处布置在所述凹部下方，所述保持装置（１５）被设计成用于放置在桌子（１０）上的小的便携式箱子（１９）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于模拟焊接过程的设备，该设备包括具有输入装置和输出装 置的计算机；焊枪；磁位置监测装置，该磁位置监测装置具有至少一个发射器和多个传感 器；用于在模拟中使用的工件的保持装置；视觉装置，该视觉装置用于在输出装置上生成 二维或三维图像。另外，本专利技术涉及一种方法，该方法用于执行根据权利要求17、18、23、24和沈的 前序部分中描述的焊接过程的模拟。
技术介绍
已经公知有各种视觉焊接系统。例如在驟w. simwelder. com上示出了一种视觉煌 接系统，该视觉焊接系统由基座元件、焊接架和工件元件形成。在基座元件中布置有用于计 算焊接过程的计算单元和显示焊接过程的监视器。另外，焊枪通过软管套组件连接到基座 元件，借助于该软管套组件，可以在布置于焊接架中并用于模拟的工件上非接触地进行视 觉焊接。为此，焊接架具有呈U形框架形式的接收装置，该接收装置包括紧固装置，各种滑 动元件可以插入该紧固装置中，模拟用的工件附接至这些滑动元件上。因此，容纳各种工件 的滑动元件可以通过紧固装置始终紧固在焊接架的同一位置上。焊枪相对于工件的位置确 定通过磁位置监测系统、特别是通过所谓的波尔希默斯跟踪器(Polhemus tracker)完成。这种视觉焊接系统的明显缺点在于其需要很大空间。当所述视觉焊接系统被组装 时，在定位各个系统之后，首先必须进行两个元件彼此之间的精确校准，特别是基座元件和 焊接架之间的精确校准，其中之后，这两个元件，特别是基座元件和焊接架不可以移动，因 为否则必须要重新进行校准。另一个缺点在于在该公知系统中仅能使用VR(虚拟现实)护目镜。假定由于各种 原因(视力缺陷、带有眼镜)不是所有的人员都能够配带VR护目镜，某些使用者将被仅仅 通过VR护目镜在视觉上聚焦的系统排除在外。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种模拟焊接过程的设备和方法，由此可以实际地模 拟并且尽可能简单地操作该模拟焊接过程。应该可以避免或减少已知的设备和方法的缺点ο本专利技术的一个目的由上面提到的设备解决，其中保持装置具有凹部，工件能够插 入所述凹部中，磁位置监测装置的至少一个发射器在距所述工件尽可能小的距离处布置在 所述凹部下方，所述保持装置被设计成用于放置在桌子上的小的便携式箱子。通过使所述 发射器相对于所述工件定位得尽可能近，可以保持干扰影响很小。有利地，在模拟焊接过程 中，焊枪中的传感器与布置在工件下方的发射器非常靠近，由此优选实现了小的距离，从而 确保了理想的评价。因此，确保了抵抗磁跟踪系统的干扰影响的最大不敏感性。由于非常紧 凑的设计，所有部件可以例如装在箱子中，由此整个系统可以容易地运输。由于设计紧凑，5该系统可以在普通桌子上装配，因为需要的空间较小。当所述箱子和所述工件由非电磁传导材料制成，尤其是由合成材料制成时，可使 用可在市场上得到的磁位置监测系统，并且干扰影响可以保持得很小。当至少一个发射器在工件下方布置在保持装置的中央位置，使得在模拟焊接过程 中所述至少一个发射器和焊枪中的一个传感器之间的距离能够被最小化时，可以实现高准 确位置确定，并且外部干扰影响没有大的作用。有利的是，容纳工件的盒子被设计成既用于水平焊接模拟又用于竖直焊接模拟， 由此使用者可以在该系统上练习几乎所有焊接位置，而不会形成不必要的废料。为此，使用 者仅仅需要转动盒子以既进行水平焊接又进行水平焊接。 通过为工件和合资设置自动识别装置(特别是RFID芯片和RFID读取器)，能够自 动实现所使用的工件的自动识别和计算机的相应设置。因此，系统的使用友好性明显增加， 并且错误源可以最小化。如果在盒子上布置用于通过焊枪输入的特定标记部分，例如，所述标记部分被构 造成确认按钮、重复按钮、菜单按钮和倒退按钮，则通过所述焊枪的合适定位和启动，可以 在所述计算机上执行相应指令。因此，对于使用者来说，没有必要为了控制该系统而将焊枪 始终放下，由此明显增加了可用性。优选地，焊枪包括焊枪手柄和肘管弯头，并且具有与计算机相连的线路连接。因 此，使用者可以像在真实焊接系统中使用的那样通过在市场上可得到的焊枪进行模拟。当用于确定位置的传感器布置在肘管弯头中，特别是布置在焊枪顶端的部分中 时，在盒子上的发射器和在焊枪中的传感器之间的距离可以保持得尽可能小，并且可以实 现高精度位置确定。具有如下的设计是有利的，其中在焊枪(特别是焊枪的顶端)上布置用于模拟焊 丝的可移动支撑的销。通过所述可移动支撑的销，实现了销在接触工件时被推回到焊枪中， 并且与焊枪之间没有固定距离。当用于启动焊接过程的模拟的启动开关布置在焊枪手柄上时，使用者必须像真实 焊接过程那样通过所述启动开关启动模拟焊接过程。当在焊枪手柄上布置附加的切换元件来调节给定焊接参数，例如焊丝进给、电压、 功率时，可以模拟出接近真实的焊接过程，并且使用者可以在模拟期间通过焊枪改变合适 参数。这样一个设计是有利的，其中视觉装置，特别是焊接罩，连接到其上布置有传感器 的位置监测装置和/或计算机，没有必要使用并不适用于每个使用者的普通VR护目镜。这样一个设计是有利的，其中用于在显示装置(特别是监视器)上使场景可视化 的摄像机的控制是通过视觉装置来实现，因为这样能够使用常用的焊接罩或帽，由此增加 了穿戴舒适性。不必针对使用者的弱视进行调节。这样一个设计是有利的，其中波尔希默斯传感器布置在焊接头盔或帽上，波尔希 默斯发射器布置在工件内，通过这些传感器和发射器可以确定摄像机的位置。这样提供了 简单地进行模拟焊接过程的可能性而不需要三维护目镜。有利地，提供了一种用于容纳设备的所有部件的便携式盒子。这样实现了高灵活 性。本专利技术的一个目的通过根据权利要求17所述的方法解决，其中所述视觉装置被 设计成焊枪罩或帽的形式，所述位置监测装置的传感器布置在所述视觉装置上，所述视觉 装置用作具有特定运动阻尼的摄像机，其中在所述焊接模拟开始时，所述视觉装置的目标 点静态地位于所述工件的中心，当所述焊枪靠近所述工件时，所述目标点在所述焊枪轴线 的延长线和所述工件的各个穿透点上动态地变化。因此，有利地，在这样的模拟中，不必要 使用三维护目镜，三维护目镜的缺点在于必须针对使用者的可能的弱视进行调节，但是研 制出一种系统，其中每个使用者可以进行焊接模拟而无需大的调整。另一个优点在于在使 用焊接罩作为视觉装置时，使用者可以习惯使用焊接罩，并且能够同时在焊接头盔的视线 状态差的情况下操作。本专利技术的一个目的还通过根据权利要求18的方法解决，其中所述保持装置的限 定部分被设计成具有存储功能的输入模块，通过定位所述焊枪以及优选地通过启动在所述 焊枪上的开关元件，选择和启动所述存储功能。因此，有利的是，通过使用焊接手柄作为控 制元件，对于使用者而言没有必要总是为了进行某些输入而将焊枪放下，由此明显增加了 系统的可使用性。有利地，所述限定部分由在箱子上的位置以软件技术的方式限定，并且优选由在 所述箱子上的简单标签指示。因此，使用者可以简单地利用焊枪输入执行焊接模拟之后的 输入或者启动指令。当通过确定焊枪位置经由焊枪进行限定部分的非接触选择时，使用者仅仅需要移 动焊枪靠近所述限定部分以选择所述限定部分。这些措施是有利的，其中通过利用模拟焊丝接触所述限定部分，启动与模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟焊接过程的设备（１），该设备包括：计算机（２），该计算机具有输入装置（１１）和输出装置（６）；焊枪（３）；磁位置监测装置（５），该磁位置监测装置具有至少一个发射器（１３）和多个传感器（１４）；用于在模拟中使用的工件（４）的保持装置（１５）；用于在所述输出装置（６）上生成二维或三维图像（２９）的视觉装置（１６），其特征在于：　　所述保持装置（１５）具有凹部（１８），所述工件（４）能够插入所述凹部（１８）中，所述磁位置监测装置（５）的至少一个发射器（１３）在距所述工件（４）尽可能小的距离处布置在所述凹部（１８）下方，所述保持装置（１５）被设计成用于放置在桌子（１０）上的小的便携式箱子（１９）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·克赖因德尔，
申请(专利权)人：弗罗纽斯国际有限公司，
类型：发明
国别省市：AT