CN108701427B - 提供焊接训练的***和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于焊接训练的方法和装置。示例焊接训练***包括显示设备、输入设备、处理器和包括机器可读指令的机器可读存储设备。指令可以由处理器执行以：使得用户能够通过选择焊接参数来设计焊接过程；使得用户能够模拟设置模拟的物理焊接环境；通过使用焊接模型中的所选焊接参数和模拟的物理焊接环境的设置来在模拟工件上模拟焊接操作，以确定焊接操作的模拟结果；根据模拟在显示设备上显示焊接操作的模拟动画；以及通过使用焊道表面的图像或焊道和工件的横截面中的至少一个，在显示设备上显示模拟结果。

Description

提供焊接训练的***和方法

相关申请

本申请要求于2016年1月8日提交的题为“Weld Training Systems and Methods”的美国临时专利申请序列号62/276,290和2017年1月6日提交的题为“Systems andMethods to Provide Weld Training”的美国专利申请号15/400,509的优先权。美国临时专利申请序列号62/276,290和美国专利申请号15/400,509的全部内容通过援引加入本文中。

背景技术

焊接训练***用于向不熟悉焊接和/或焊接的某些方面的焊工提供训练。传统的焊接训练***包括传感器套件和/或具有非常精确的定位要求以确保适当地跟踪训练。

发明内容

提供了基本上如至少一幅附图所示和/或结合至少一幅附图描述的用于焊接训练的***和方法，如权利要求书中更完整地阐述。

从以下描述和附图将更全面地理解本发明的这些和其它优点、方面和新颖特征，以及其所示实施例的细节。

附图说明

图1是根据本公开的方面被配置为实现焊接训练***的计算设备的示例实施方式的框图。

图2示出由图1的示例焊接训练***显示的视图，以使得用户能够使用焊接训练***的输入设备通过选择焊接参数来设计焊接过程。

图3A示出由图1的示例焊接训练***显示的视图，以使得用户能够使用焊接训练***的输入设备来模拟设置模拟的物理焊接环境。

图3B示出由图1的示例焊接训练***显示的视图，以使得用户能够使用焊接训练***的输入设备来模拟配置焊接装备。

图3C示出由图1的示例焊接训练***显示的视图，以使得用户能够使用焊接训练***的输入设备模拟在一个或多个焊炬/夹具和焊接装备之间进行电连接。

图4示出由图1的示例焊接训练***显示的焊接呈现接口以在显示设备上显示焊接操作的模拟动画。

图5示出由图1的示例焊接训练***显示的视图以使用焊道表面的图像和/或焊道和工件的横截面在显示设备上显示焊接的模型结果。

图6是表示机器可读指令的流程图，该机器可读指令可以被执行以实现图1的焊接训练***从而向用户展示焊接相关变量的组合的效果。

图7是表示机器可读指令的流程图，该机器可读指令可以被执行以实现图1的焊接训练***从而使得用户能够使用焊接训练***的输入设备模拟设置焊接环境。

图8是表示机器可读指令的流程图，该机器可读指令可以被执行以实现图1的焊接训练***从而在模拟工件上模拟焊接操作以确定焊接操作的模型结果。

附图不一定按比例绘制。在适当的情况下，相似或相同的附图标记用于表示相似或相同的部件。

具体实施方式

近年来，向受训焊工提供反馈的“逼真的”焊接训练***已取得了很大进步。然而，这种逼真的焊接训练***可能非常昂贵。本公开的示例能够通过使用复杂度降低的焊接训练***来提供低成本或无成本的焊接训练，以教导焊接的基本概念，其中不需要传统焊接训练***提供的高度逼真性。

本文公开的示例焊接训练***使用户熟悉焊接环境，而不必向用户提供物理执行或模仿焊接操作的机会。本文公开的焊接训练***使得用户能够浏览一个或多个三维焊接环境，选择装备和/或材料，操纵焊接装备的用户接口，物理地设置焊接操作，和/或涉及执行焊接的任何其它活动。

如本文中使用的，术语“实时”是指与***相关的过程或其它动作的执行，其中基本上立即(例如，在几毫秒内、尽快等)处理输入数据，以至处理的结果几乎可以立即作为反馈提供。在这方面，“实时”用于与后处理对比。

如本文使用的，焊接室是指发生焊接(例如，模拟或实际焊接)的地点。模拟焊接室是指可以发生模拟焊接的焊接室，并且可以包括模拟电源、模拟气体供应器、模拟公用电力接入、模拟送丝机、模拟焊炬、模拟工件夹、模拟夹具、模拟零件和/或任何其它适当的模拟对象。

本公开的示例焊接训练设备包括显示设备、输入设备、处理器和存储机器可读指令的机器可读存储设备。机器可读指令可以在处理器中执行，以向用户展示焊接相关变量的组合的效果。处理器执行指令以使得用户能够使用输入设备通过选择焊接参数(包括焊接电流和焊接电压)来设计焊接过程，并使得用户能够使用输入设备模拟设置模拟的物理焊接环境。处理器执行指令以使用焊接模型中的所选焊接参数和模拟物理焊接环境的设置来在模拟工件上模拟焊接操作，以确定焊接操作的模型结果。处理器执行指令，从而根据模拟在显示设备上显示焊接操作的模拟动画，并使用焊道表面的图像或焊道和模拟工件的横截面中的至少一个在显示设备上显示焊接的模型结果。

本公开的示例非瞬时性机器可读存储介质存储机器可读指令，该机器可读指令可以由处理器执行以向用户展示焊接相关变量的组合的效果。处理器执行指令，以使得用户能够使用输入设备通过通过选择焊接参数(包括焊接电流和焊接电压)来设计焊接过程，使用焊接模型中的选择焊接参数在模拟工件上模拟焊接操作，以确定焊接操作的物理结果，根据模拟在显示设备上显示焊接操作的模拟动画，以及使用焊道表面的图像或焊道和模拟工件的横截面中的至少一个在显示设备上显示焊接的物理结果。

在一些示例中，指令使处理器使得用户能够选择焊接功率供应器模型，并基于对焊接功率供应器模型的选择来模拟焊接操作。在一些示例中，指令使处理器使得用户能够选择送丝速度，并基于对送丝速度的选择来模拟焊接操作。在一些示例中，指令使处理器使得用户能够选择工件材料或填料类型中的至少一种，并基于对工件材料的选择或对填料类型的选择来模拟焊接操作。

在一些示例中，指令使处理器使得用户能够选择焊炬行进速度，并且基于对焊炬行进速度的选择来模拟焊接操作。在一些这种示例中，指令使处理器使得用户能够使用输入设备在模拟期间控制焊炬行进速度，并且基于焊炬行进速度的变化来更新对焊接操作的模拟。在一些示例中，指令使处理器使得用户能够将变化添加到焊炬行进速度或接触尖端到工件的距离中的至少一个。

在一些示例中，模型结果包括对焊接熔池、由焊接操作产生的熔渣、由焊接操作产生的飞溅或由焊接操作产生的烧穿中的至少一个的视觉表示。在一些示例中，模拟动画包括对焊接熔池、由焊接操作产生的熔渣、由焊接操作产生的飞溅或由焊接操作产生的烧穿中的至少一个的视觉表示。在一些示例中，焊接训练设备包括个人计算机、膝上型计算机、服务器、平板计算机或智能电话。在一些示例中，输入设备是键盘、鼠标或触摸屏中的至少一种。

在一些示例中，指令使处理器使得用户能够在模拟期间改变焊接电流、焊接电压或送丝速度中的至少一个，并且基于焊接电流、焊接电压或送丝速度的变化更新对焊接操作的模拟。在一些示例中，指令使处理器使得用户能够指定焊接气体类型、气体流量或环境气流中的至少一个，并且基于对焊接气体类型的选择或对气体流量或环境气流的选择来模拟焊接操作。

在一些示例中，指令使处理器显示关于基于模拟确定的焊接中存在的异常的信息。在一些这种示例中，关于异常的信息包括异常的原因、为避免异常针对焊接相关变量中的一个或多个焊接相关变量的建议变化，或者在焊道图像中或焊道的横截面中异常的位置中的至少一个。在一些示例中，指令使处理器在对焊接过程的选择被接受之后，在没有进一步用户输入的情况下执行模拟。在一些示例中，指令使处理器在模拟动画中包括操作员或机器人中的至少一个。

在一些示例中，指令使处理器使得用户能够通过以下操作中的至少一个来模拟设置模拟的物理焊接环境：从多个焊接任务中选择焊接任务，查看从焊接室中的多个焊接气瓶选择焊接气体，选择焊丝类型或气体中的至少一种，或者使用硬件(hard goods)和气体进行设置过程。

在一些示例中，指令使处理器使得用户能够通过模拟接口来模拟对模拟物理焊接环境的设置，以使得用户能够执行以下操作中的至少一个：检查焊接气瓶的连接问题；检查电气连接的电气问题；将填料卷装入送丝机；安装接触尖端、扩散器和喷嘴；安装焊丝衬(wire liner)；将气体供应器附接到焊接装备；安装电极卷；将工件夹连接到工件；准备工件；或将电源连接到送丝机。

在一些示例中，指令使处理器通过包括针对以下部件中的一个或多个的虚拟表示来模拟模拟的物理焊接环境：焊接气瓶、气体调节器、气体软管、送丝机、焊接电极、驱动辊、公用电力接入、焊炬、接触尖端、工件夹、烟雾抽取机构、液体焊炬冷却器和焊接保护装备。在一些示例中，指令使处理器将用户使用输入设备配置的焊接参数下载到实际物理环境或实际工作室。在一些示例中，指令将使处理器将用户使用输入设备配置的焊接过程规范下载到质量***。

图1是根据本公开的方面被配置为实现焊接训练***100的计算设备的示例实施方式的框图。图1的示例焊接训练***100可以是任何类型的***，该***使用微控制器或微处理器通过执行软件、固件和/或任何其它机器可读代码来提供一个或多个特征。示例计算设备包括个人计算机、膝上型计算机、服务器、平板计算机或智能电话。

图1的示例焊接训练***100包括处理器102。示例处理器102可以是来自任何制造商的任何专用或通用微控制器，诸如单片***(SoC)、图形处理单元和/或数字信号处理器。处理器102执行机器可读指令104，该机器可读指令104可以本地存储在处理器处(例如，在包括的高速缓存中)，在随机存取存储器106(或其它易失性存储器)中，在只读存储器108(或其它非易失性存储器，诸如FLASH存储器)中，和/或在大容量存储设备110中。示例大容量存储设备110可以是硬盘驱动器、固态存储驱动器、混合驱动器、RAID阵列和/或任何其它大容量数据存储设备。

总线112实现处理器102、RAM 106、ROM 108、大容量存储设备110、网络接口114和/或输入/输出接口116之间的通信。

示例网络接口114包括将焊接训练***100连接到通信网络118(诸如因特网)的硬件、固件和/或软件。例如，网络接口114可以包括用于发送和/或接收通信的符合IEEE802.x的无线和/或有线通信硬件。

图1的示例I/O接口116包括将一个或多个输入/输出设备120连接到处理器102的硬件、固件和/或软件，以便于向处理器102提供输入和/或提供来自处理器102的输出。例如，I/O接口116可以包括用于与显示设备接口连接的图形处理单元、用于与一个或多个USB兼容设备接口连接的通用串行总线端口、火线、现场总线和/或任何其它类型的接口。图1的示例焊接训练***100包括作为输入设备的一个或多个输入设备124以及作为输出设备的一个或多个显示设备126。示例输入设备包括键盘、鼠标和/或触摸屏。

I/O设备120还可以包括键盘、小键盘、鼠标、轨迹球、指示设备、麦克风、音频扬声器、光学媒体驱动器、多点触摸触摸屏、手势识别接口、磁介质驱动器和/或任何其它类型的输入和/或输出设备。

示例焊接训练***100可以经由I/O接口116和/或I/O设备120访问非瞬时性机器可读介质122。图1的机器可读介质122的示例包括光盘(例如，压缩光盘(CD)、数字通用/视频光盘(DVD)、蓝光光盘等)、磁介质(例如，软盘)、便携式存储介质(例如，便携式闪存驱动器、安全数字(SD)卡等)和/或任何其它类型的可移动和/或安装的机器可读介质。

与嵌入式***一致，处理器102、随机存取存储器106、只读存储器108、大容量存储设备110、总线112、网络接口114和/或I/O接口116中的一个或多个可以在单个封装中实现。

焊接训练***100可以在计算设备上实现为例如焊接模拟器“游戏”或其它三维模拟器，以使得用户(例如，玩家)能够熟悉焊接类型环境。例如，焊接训练***100可以使得用户能够浏览一个或多个三维焊接环境，选择装备和/或材料，操纵焊接装备的用户接口，物理地设置焊接操作，和/或涉及执行焊接的任何其它活动。

在一些示例中，焊接训练***100使得用户能够使用输入设备124通过选择焊接参数(包括焊接电流和焊接电压)来设计焊接过程。例如，可以向用户提供接口以便于指定要执行的特定焊接。这种规范可以根据一个或多个外部目标设置，诸如由主管指定的项目，其可以或可以不要求用户解释设计规范的目标。

焊接训练***100使得用户能够使用输入设备124模拟设置模拟的物理焊接环境。例如，对物理焊接环境的模拟可以基于设计的焊接过程，和/或可以在一个或多个通用和/或专用焊接环境中进行。这种环境的示例包括业余爱好者的车库、汽车修理厂、制造设施、机器人焊接室、建筑工地(例如，管道施工现场、建筑施工现场、造船厂等)，和/或任何其它物理焊接环境。不同的焊接环境在模拟中可以不同地呈现给用户，可以出于虚拟地穿过物理环境的目的而不同地布置，可以包括不同的焊接装备和/或材料以供用户选择，和/或可以具有其它差异。

对设置物理焊接环境的模拟可以包括，例如，选择焊接装备(例如，焊接电源、送丝机、焊炬、感应加热单元等)和/或材料(例如，保护气体、焊接电极等)。模拟可以包括物理配置焊接装备和/或材料，诸如将焊接装备和/或材料移动到工作现场，将相关的装备彼此连接，将消耗性材料供应到焊接装备。模拟可以包括操纵装备的接口，诸如焊接电源或送丝机的用户接口，以将装备配置为适当的设置。

焊接训练***100使用焊接模型中的所选焊接参数和模拟的物理焊接环境的设置来在模拟工件上模拟焊接操作，以确定焊接操作的模型结果。在一些示例中，用户启动模拟，并且然后呈现焊接操作员执行焊接操作的视图，而无需来自用户的进一步输入。在其它示例中，焊接训练***100使得用户能够在焊接操作期间对一个或多个参数进行调节，以观察对焊接操作的影响。在任一情况下，焊接训练***100基于用户的先前表现和/或配置来执行模拟。

例如，如果用户错误地配置焊接装备以致装备不能执行焊接，则模拟不会焊接。如果用户配置装备以便焊接操作员能够执行焊接，则焊接训练***100使用该配置模拟焊接操作(即使不正确或非优选的，诸如当DCEN或AC是优选的操作模式时将焊接装备配置为DCEP)。

焊接训练***100根据模拟在显示设备126上显示焊接操作的模拟动画。在一些示例中，模拟动画与模拟同时呈现，以使得用户能够对参数进行实时调节。响应于对参数的调节，焊接训练***100用修改的参数继续对焊接操作的模拟。例如，如果用户在焊接模拟中途将焊接电压从18VDC改变为24VDC，则焊接模拟的前半部分仍然是在18VDC下模拟，而焊接模拟的其余部分使用24VDC进行模拟(用户没有进一步改变)。

当焊接操作完成时，焊接训练***100使用焊道表面的图像或焊道和工件的横截面中的至少一个在显示设备126上显示焊接的模型结果。以这种方式，用户可以查看使用所选的装备和/或材料以及焊接操作的配置完成的焊接的结果。以这种方式，与用户执行实际焊接分开，焊接训练***100可以使用户熟悉焊接概念。这种***可以通过提供一种习惯于焊接环境的廉价方法来减少新焊工的昂贵训练时间，从而使更昂贵的训练时间(例如，使用焊接教练)能够更直接地集中于实际焊接技术而不是将更加昂贵的训练时间花费在新焊工熟悉焊接概念。

焊接训练***100可以使得用户能够通过以下操作中的一个或多个来模拟设置模拟的物理焊接环境：从多个焊接任务中选择焊接任务，查看从焊接室中的多个焊接气瓶中选择焊接气体，选择焊丝类型或气体中的至少一种，和/或使用硬件和气体进行设置过程。在一些示例中，焊接训练***100通过模拟接口来模拟对模拟的物理焊接环境的设置，以使得用户能够执行以下操作中的至少一个：检查焊接气瓶的连接问题；检查电气连接的电气问题；将填料卷装入送丝机；安装接触尖端、扩散器和喷嘴；安装焊丝衬；将气体供应器附接到焊接装备；诸如附接气体供应器软管，安装或更换电极卷，安装或更换焊丝衬，将工件夹连接到工件，准备工件，和/或将电源连接到送丝机。

图2示出由图1的示例焊接训练***100(例如，显示设备126)显示的视图200以使得用户能够使用焊接训练***的输入设备124通过选择焊接参数来设计焊接过程。视图200可以在焊接环境模拟期间呈现在显示设备126上。例如，焊接训练***100的用户可以选择焊接过程接口以调出视图200。

示例视图200包括与创建焊接过程有关的信息，诸如焊接过程规范(WPS)。视图200包括多个选择对象，诸如具有相关可选项的下拉框，以选择用于输入焊接过程的数据。图2中示出的这种信息的示例包括：焊接标准202或焊接规范(例如，美国焊接协会等)、产品类型204、焊接类型206、焊接工艺208(例如，GMAW、GTAW、SMAW、SAW、FCAW等)、基材类型210(例如，钢、铝等)、基材厚度212、基材直径214、根部焊道基材216、填充焊道基材218、焊接位置220(例如，水平、垂直、仰焊等)、保护气体类型222(例如，二氧化碳、氩气等)、保护气体流量224、接头类型226(例如，角接头、平头接头、V形接头等)、接缝间隙228和接头角度230。

图2中示出的示例接口还使得用户能够针对多个通道中的每个通道指定信息集合。例如，用户可以指定道次编号232，并且对于每个选择的道次编号232，指定热量输入234(例如，以焦耳/英寸或类似度量)、过渡模式236(例如，喷射、脉冲等)、工艺类型238(例如，GMAW、GTAW、SMAW、SAW、FCAW等)、填充材料类型240、直径类型242、焊接电流244、焊接电压246、极性248、送丝速度250和/或行进速度252。

尽管在图2中示出示例参数，但是可以添加、移除、修改和/或替换参数。此外，可以省略一个或多个参数。在一些示例中，焊接训练***100可以执行对建议的最终焊接过程的检查(例如，当用户选择“OK”按钮254时)以避免设置不兼容的参数。

用户可以将使用输入设备和焊接训练***100配置的焊接过程规范下载到实际焊接质量***。以这种方式，用户可以模拟一个或多个规范，测试规范，并且然后选择一个或多个规范以用于实际焊接。

图3A示出由图1的示例焊接训练***100显示的视图300以使得用户能够使用焊接训练***100的输入设备124来模拟设置模拟的物理焊接环境。示例视图300可以显示在焊接训练***100的显示设备126上，作为设定场景和/或响应于用户浏览由焊接训练***100呈现的三维环境。

在示例视图300中，焊接环境302的区域包括焊接装备和材料以供用户选择。例如，焊接环境302包括搁架304，该搁架304包含多个填充材料306a-306d(例如，不同电极焊丝的卷盘)。焊接环境302还包括可以选择的多个焊接气体瓶308a-308c。焊接环境302进一步包括一个或多个焊接电源310a、310b、推车312、一个或多个便携式送丝机314、一个或多个焊炬316a、316b和接地电缆318。在一些示例中，环境302可以包括供用户选择的保护装备。

在图3A的示例中，用户控制表示用户的手的光标320以选择对象。在其它示例中，用户可以经由第一人称视图或第三人称视图来控制焊接操作员。经由光标320选择对象304-318可以触发用户已经选择了对应对象的动画或其它指示。相反，用户还可以使用光标320来更换焊接环境302中的对象。

图3B示出由图1的示例焊接训练***100显示的视图322以使得用户能够使用焊接训练***100的输入设备126来模拟配置焊接装备。示例视图322包括焊接装备的模拟用户接口324诸如焊接电源。焊接训练***100可以响应于用户选择显示视图322以与具有用户接口324的焊接装备交互。焊接训练***100使得用户能够(例如，经由光标320)操纵模拟用户接口324上的对象以调节焊接参数。

焊接训练***100可以根据用户从焊接环境302中选择多个焊接电源中的哪一个而从多个模拟用户接口中进行选择。例如，焊接装备的不同品牌和/或型号通常在用户接口324上具有不同的特征，其可以作为不同的用户接口输入和/或输出反映在显示设备126上，以向用户提供焊接装备的代表性视图。

图3B的用户接口324包括屏幕326、软件控制的调节旋钮326a、326b、工艺选择器328、材料选择器330、材料厚度选择器332和自动设置选择按钮334。

图3C示出了由图1的示例焊接训练***100显示的视图336以使得用户能够使用焊接训练***100的输入设备126模拟在一个或多个焊炬/夹具338、340、342和焊接装备(例如，焊接电源310a)之间进行电连接。示例视图336包括与焊接装备(例如焊接电源)对应的电连接344、346、348。焊接训练***100可以响应于用户选择显示视图336以与具有电连接的焊接装备交互。焊接训练***100使得用户能够(例如，经由光标320)操纵焊接装备上的对象以虚拟地执行焊接装备的物理配置。

如果用户选择模拟焊接操作，则用户经由焊接训练***100执行的物理配置可以影响所得的焊接操作。例如，对焊炬和/或工作电缆的选择，和/或焊炬和/或工作电缆与电连接344、346、348的相应连接可以确定焊接期间电极的极性，其进而确定焊接操作期间对焊接的热量输入和/或电极处的热量。此外，选择合适的焊炬以及与电连接344、346、348中的一个适当电连接的连接确定了焊接工艺类型等。

附加地或可替代地，用户可以虚拟地执行物理配置，诸如附接气体供应器软管，安装或更换电极卷，安装或更换焊丝衬，将工件夹连接到工件，准备工件(例如，清洁工件)，将电源连接到送丝机，和/或为焊接操作作准备中包括的任何其它物理活动或配置。在一些示例中，焊接训练***100使得用户能够执行工件准备，诸如用感应加热***或其它已知的预热方法(诸如喷灯)进行预热。

可以以与本文描述的焊接模拟类似的方式模拟工件准备，其中由用户执行对应的物理配置、参数配置、装备选择和/或环境浏览。

图4示出由图1的示例焊接训练***100显示的焊接演示接口400，以在显示设备126上显示焊接操作的模拟动画402。焊接训练***100响应于用户开始焊接操作来显示模拟动画402，并且基于使用由用户在模拟之前与焊接训练***100交互而确定的表现和/或参数对焊接进行模拟。

示例焊接训练***100显示虚拟焊接操作员406(例如，用户的化身)、工件408(例如，基于用户的工件选择和/或配置)，和/或焊接装备(例如，基于用户的装备选择和/或配置)的第一动画404。焊接训练***100显示第二动画410，该第二动画410示出焊道412、电弧414和焊接熔池416。第一动画404提供用于特定焊接操作的焊接操作员406的姿势和技术的视图。第二动画提供了焊炬行进速度、焊接熔池416的表现和所得焊道412的更详细视图。

模拟动画410可以包括焊接熔池、由焊接操作产生的熔渣、由焊接操作产生的飞溅和/或由焊接操作产生的烧穿中的至少一个的视觉表示。

在图4的示例中，焊接训练***100使得用户能够在模拟焊接操作期间实现对一个或多个焊接参数的改变。例如，焊接演示接口400包括用于焊炬行进速度418、焊接电流420、焊接电压422和/或接触尖端到工件的距离424的调节按钮。焊接训练***100响应于焊接操作期间焊接参数的变化，更新用于模拟焊接操作的参数。在一些示例中，焊接训练***100包括暂停/继续按钮，以使得用户能够在模拟中的特定点暂停以提供时间经由按钮418-424改变一个或多个参数，然后用新参数继续焊接操作。

用户可以将使用输入设备124和焊接训练***100配置的焊接参数下载到现实物理环境或现实工作室。以这种方式，用户可以在焊接训练***100中模拟一组或多组参数，然后将一组或多组参数传送到焊接装备以进行实际焊接。

图5示出由图1的示例焊接训练***100显示的视图502以使用焊道(例如，图4的焊道412)表面的图像504和/或焊道412和工件(例如，图4的工件408)的横截面506在显示设备126上显示焊接的模型结果。视图502中的焊接的模型结果可以指示模型结果中的异常和/或使得用户能够更密切地视觉检查模型结果。模型结果可以指示异常的原因、为避免异常针对焊接相关变量中的一个或多个焊接相关变量的建议变化，或者焊道图像中或焊道的横截面中的异常的位置。

在一些示例中，模型结果包括焊接熔池、由焊接操作产生的熔渣、由焊接操作产生的飞溅和/或由焊接操作产生的烧穿中的至少一个的视觉表示。

图6是表示机器可读指令600的流程图，该机器可读指令600可以被执行以实现图1的焊接训练***100向用户展示焊接相关变量的组合的效果。示例指令600可以由图1的处理器102执行。

在框602处，处理器102加载焊接模拟器。焊接模拟器可以本地存储和/或从外部网络下载。

在框604处，处理器102使得用户能够使用输入设备124通过选择焊接参数(包括焊接电流和焊接电压)来设计焊接过程。例如，处理器102可以生成并在显示设备126上显示图3中所示的焊接过程设计接口。处理器102存储用户经由输入设备124输入的焊接过程信息。

在框606处，处理器102使得用户能够使用输入设备124来模拟设置模拟的物理焊接环境。例如，处理器102使得用户能够浏览物理焊接环境(例如，图3A)，选择焊接装备和/或材料(例如，图3A)，模拟配置焊接装备(例如，图3B)，和/或物理地设置焊接装备和/或材料(例如，图3C)。下面参考图7描述实现框606的示例指令。

在框608处，处理器102确定是否要模拟焊接。例如，当焊接操作被充分配置时，用户可以经由“焊接！”按钮启动焊接。如果不模拟焊接(框608)，则控制返回框604以供用户继续配置。

当要模拟焊接时(框608)，在框610处，处理器102使用焊接模型中的所选焊接参数和模拟的物理焊接环境的设置来在模拟工件上模拟焊接操作以确定焊接操作的模型结果。下面参考图8描述实现框610的示例指令。

在框612处，处理器102根据框610的模拟在显示设备126上显示焊接操作的模拟动画。在一些示例中，框610和612针对模拟的多个部分进行迭代。

在框614处，处理器102使用焊道表面的图像或焊道和工件的横截面中的至少一个在显示设备126上显示焊接操作的模型结果。

在框616处，处理器102确定是否返回焊接环境。例如，用户可以选择退出焊接模拟并返回到虚拟焊接环境以修改一个或多个配置和/或参数。如果处理器102要返回到焊接环境(框616)，则控制返回到框604。当用户选择不返回焊接环境时(框616)(例如，退出焊接模拟程序)，示例指令600结束。

图7是表示机器可读指令700的流程图，该机器可读指令700可以被执行以实现图1的焊接训练***100从而使得用户能够使用焊接训练***100的输入设备来模拟设置焊接环境。示例指令700可以由图1的处理器102执行以实现图6的606模拟设置模拟的物理焊接环境。

在框702处，处理器102基于来自输入设备126的用户输入来浏览焊接环境(例如，图3A的焊接环境302)。

如果用户(例如，经由用户化身)在焊接环境302的设备选择区域中(框704)，则在框706处，处理器102使得用户能够经由输入设备126选择焊接装备和/或材料。如果处理器102检测到对焊接装备和/或材料的选择(框708)，则在框710处，处理器102基于对焊接装备和/或材料的选择来更新模拟参数。

如果用户不在环境的装备选择区域中(框704)，则在框712处，处理器102确定用户是否已请求物理装备设置接口(例如，图3B的视图322)。例如，用户可以请求与特定焊接装备对应的物理装备设置接口。如果用户已请求了物理装备设置接口(框712)，则处理器102使得用户能够经由输入设备126虚拟地修改焊接装备和/或材料的物理设置。

在框716处，处理器102确定(例如，焊接装备的)物理设置是否已经改变(例如，通过用户的动作而改变)。例如，用户可以操纵输入设备126以使用所选的焊接装备和/或所选的材料虚拟地执行设置过程，诸如附接气体供应器软管，安装或更换电极卷，安装或更换焊丝衬，将工件夹连接到工件，准备工件(例如，清洁工件)，将电源连接到送丝机，和/或为焊接操作作准备中包括的任何其它物理活动或配置。

如果用户改变物理设置(框716)，则在框718处，处理器102基于对物理设置的改变来更新模拟参数。

如果用户尚未选择物理装备设置(框712)，则在框720处，处理器102确定用户是否已经请求经由装备接口执行配置。例如，用户可以经由焊接装备上的虚拟化用户接口选择焊接装备进行配置。如果用户选择装备接口配置(框720)，则在框722处，处理器102使得用户能够使用所选装备的模拟接口来配置所选装备。

在框724处，处理器102确定用户是否经由装备接口改变了装备配置。如果已经通过接口改变了装备配置(框724)，则处理器102基于装备配置更新模拟参数。

如果用户选择装备接口配置(框720)，则在框728处，处理器102确定用户是否已选择执行模拟。如果已经选择了执行模拟(框728)，则示例指令700可以结束并将控制返回到调用功能，诸如图6的框606。

在更新模拟参数(框710、框718和/或框726)之后，如果没有对焊接装备和/或材料的选择(框708)，如果物理设置没有改变(框716)，如果经由装备接口没有改变装备配置(框724)，或者如果尚未选择模拟(框718)，则控制返回框702以继续浏览焊接环境302和/或更新一个或多个配置和/或参数。

图8是表示机器可读指令800的流程图，该机器可读指令800可以被执行以实现图1的焊接训练***100从而在模拟工件上模拟焊接操作以确定焊接操作的模型结果。示例指令800可以由图1的处理器102执行以实现图6的610来模拟焊接操作。

在框802处，处理器102加载装备和/或材料选择、物理配置、装备配置和/或所选参数。装备和/或材料选择、物理配置、装备配置和/或所选参数基于用户在焊接环境中的先前表现。

在框804处，处理器102显示焊接演示接口(例如，图4的接口400)。

在框806处，处理器102根据加载的信息模拟焊接操作的部分。例如，处理器102可以模拟一个或多个时间段和/或焊接距离。

在框808处，处理器102生成并显示执行焊接操作的焊接操作员、焊接熔池和/或基于焊接操作的模拟部分的代表性数据的图像(例如，在焊接演示接口400中)。

在框810处，处理器102确定焊接操作是否完成(例如，是否已经模拟焊接操作的最后部分)。

如果焊接操作未完成(框810)，则在框812处，处理器102确定是否(例如，经由焊接演示接口400)已接收到对焊接参数的改变。例如，处理器102可以确定用户是否(例如，经由按钮418-424)已经对焊接参数进行了改变。如果尚未对焊接参数进行改变(框812)，则控制返回到框806。

如果已经对焊接参数进行了改变(框812)，则在框814处，处理器102更新用于焊接操作的所选参数。在更新所选参数之后(框814)，控制返回到框806以使用更新的参数模拟焊接操作的下一部分。

当焊接操作完成时(框810)，示例指令800结束并且控制返回到调用功能，诸如图6的框610。

如本文使用的，术语“电路”和“电路***”是指物理电子部件(即硬件)以及可以配置硬件、由硬件执行和/或以其它方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。如本文使用的，例如，特定处理器和存储器可以在执行第一一行或多行代码时包括第一“电路”，并且在执行第二一行或多行代码时可以包括第二“电路”。如本文使用的，“和/或”是指由“和/或”连接的列表中的任何一个或多个项目。作为示例，“x和/或y”是指三元素集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。换句话说，“x和/或y”是指“x和y中的一个或两个”。作为另一个示例，“x，y和/或z”是指七元素集{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)}中的任何元素。换句话说，“x，y和/或z”是指“x，y和z中的一个或多个”。如本文使用的，术语“示例性”是指用作非限制性示例、实例或例子。如本文使用的，术语“例如”和“诸如”引出一个或多个非限制性示例、实例或例子的列表。如本文使用的，电路***“可操作”从而每当电路***包括执行功能所需的硬件和代码(如果有必要的话)时执行功能，而不管是否禁用或未启用功能的执行(例如，通过用户可配置的设置、工厂调整等)。

本公开的方法和/或***可以用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。本公开的方法和/或***可以在至少一个计算***中以集中方式实现，或者以分布式方式实现，其中不同元件分布在若干互连计算***上。适配于执行本文描述的方法的任何类型的计算***或其它装置都是适合的。硬件和软件的典型组合可以是具有程序或其它代码的通用计算***，该程序或其它代码在被加载和执行时，控制计算***使得其执行本文描述的方法。另一种典型实施方式可以包括专用集成电路或芯片。一些实施方式可以包括其上存储有可由机器执行的一行或多行代码的非瞬时性机器可读(例如，计算机可读)介质(例如，闪存盘、光盘、磁存储盘等)，从而使机器执行如本文所述的过程。

尽管已经参考某些实施方式描述了本公开的方法和/或***，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的方法和/或***的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同方案。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，本公开的方法和/或***意在不限于本公开的特定实施方式，而是本公开的方法和/或***将包括落入所附权利要求书范围内的所有实施方式。

Claims (25)

1.一种焊接训练设备，包括：

显示设备；

输入设备；

处理器；以及

机器可读存储设备，所述机器可读存储设备包括机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时，使所述处理器通过以下方式向用户展示焊接相关变量的组合的效果：

使得所述用户能够使用所述输入设备通过在所述显示设备上选择焊接参数来设计焊接过程，所述焊接参数包括焊接电流和焊接电压；

使得所述用户能够使用所述输入设备在所述显示设备上模拟设置模拟的物理焊接环境；

通过使用焊接模型中的选择的焊接参数和所述模拟的物理焊接环境的设置经由所述处理器来在模拟工件上模拟焊接操作，以确定所述焊接操作的模型结果；

根据模拟在所述显示设备上显示所述焊接操作的模拟动画；以及

通过使用焊道表面的图像或所述焊道和所述模拟工件的横截面中的至少一个在所述显示设备上显示所述焊接的所述模型结果；

其中，所述机器可读指令进一步使所述处理器显示关于基于所述模拟确定的所述焊接中存在的异常的信息，

其中，关于所述异常的所述信息包括所述异常的原因、为避免所述异常针对所述焊接相关变量中的一个或多个焊接相关变量建议的变化中的至少一个，

其中所述模型结果使得所述用户能够更密切地视觉检查所述模型结果中的所述异常。

2.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令进一步使所述处理器使得所述用户能够选择焊接功率供应器模型，并基于对所述焊接功率供应器模型的选择而在模拟工件上模拟所述焊接操作。

3.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令进一步使所述处理器使得所述用户能够选择送丝速度，并基于对所述送丝速度的选择来模拟所述焊接操作。

4.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令进一步使所述处理器使得所述用户能够选择工件材料或填料类型中的至少一种，并基于对工件材料的选择或对填料类型的选择来模拟所述焊接操作。

5.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令进一步使所述处理器使得所述用户能够选择焊炬行进速度，并基于对所述焊炬行进速度的选择来模拟所述焊接操作。

6.根据权利要求5所述的焊接训练设备，其中所述机器可读指令进一步使所述处理器使得所述用户能够使用所述输入设备在所述模拟期间控制所述焊炬行进速度，并且基于所述焊炬行进速度的变化来更新对所述焊接操作的所述模拟。

7.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中所述机器可读指令使所述处理器使得所述用户能够将变化添加到焊炬行进速度或接触尖端到工件的距离中的至少一个。

8.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述模型结果包括焊接熔池、由所述焊接操作产生的熔渣、由所述焊接操作产生的飞溅或由所述焊接操作产生的烧穿中的至少一个的视觉表示。

9.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述模拟动画包括焊接熔池、由所述焊接操作产生的熔渣、由所述焊接操作产生的飞溅或由所述焊接操作产生的烧穿中的至少一个的视觉表示。

10.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中所述焊接训练设备包括个人计算机、膝上型计算机、服务器、平板计算机或智能电话。

11.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令进一步使所述处理器使得所述用户能够在所述模拟期间改变所述焊接电流、所述焊接电压或送丝速度中的至少一个，并且基于所述焊接电流、所述焊接电压或所述送丝速度的变化更新对所述焊接操作的所述模拟。

12.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令进一步使所述处理器使得所述用户能够指定焊接气体类型、气体流量或环境气流中的至少一个，并基于对所述焊接气体类型的选择、或对所述气体流量的选择或所述环境气流来模拟所述焊接操作。

13.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述模拟动画显示虚拟焊接操作员、工件和/或焊接装备的第一动画，并且显示示出焊道、电弧和焊接熔池的第二动画。

14.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，使得所述用户能够使用所述输入设备来模拟设置所述模拟的物理焊接环境包括：通过对物理配置焊接装备材料或物理操纵所述焊接装备的接口的至少一个的模拟，而使得所述用户能够使用所述输入设备来模拟设置所述模拟的物理焊接环境；

其中，所述焊接装备的接口或所述焊接装备材料中的至少一个基于对所述焊接装备的选择来模拟。

15.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述输入设备是键盘、鼠标或触摸屏中的至少一种。

16.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令使所述处理器进行模拟是在对所述焊接过程的选择被接受之后在没有进一步用户输入的情况下执行的，并且

其中所述机器可读指令使所述处理器进行模拟是在所述用户没有物理执行或模仿焊接操作的情况下执行的。

17.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令使所述处理器在所述模拟动画中包括操作员或机器人中的至少一个。

18.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令使所述处理器使得所述用户能够通过以下操作中的至少一个来模拟设置所述模拟的物理焊接环境：从多个焊接任务中选择焊接任务，查看从焊接室中的多个焊接气瓶中选择焊接气体，选择焊丝类型或气体中的至少一种，或者使用硬件和气体进行设置过程。

19.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令使所述处理器通过模拟接口来模拟对所述模拟的物理焊接环境的所述设置以使得所述用户能够执行以下操作中的至少一个：检查焊接气瓶的连接问题；检查电气连接的电气问题；将填料卷装入送丝机；安装接触尖端、扩散器和喷嘴；安装焊丝衬；将气体供应器附接到焊接装备；安装电极卷；将工件夹连接到工件；准备所述工件；或将功率供应器连接到所述送丝机。

20.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令使所述处理器通过包括针对以下部件中的一个或多个的虚拟表示来模拟所述模拟的物理焊接环境：焊接气瓶、气体调节器、气体软管、送丝机、焊接电极、驱动辊、公用电力接入、焊炬、接触尖端、工件夹、烟雾抽取机构、液体焊炬冷却器和焊接保护装备。

21.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令使所述处理器将所述用户使用所述输入设备配置的焊接参数下载到实际物理环境或实际工作室。

22.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中，所述机器可读指令使所述处理器将所述用户使用所述输入设备配置的焊接过程规范下载到质量***。

23.根据权利要求1所述的焊接训练设备，其中所述机器可读指令使所述处理器将所述用户使用所述输入设备配置的焊接过程规范下载到外部***以供实际焊接使用。

24.一种包括机器可读指令的非瞬时性机器可读存储介质，所述机器可读指令在被执行时使处理器通过以下方式向用户展示焊接相关变量的组合的效果：

使得所述用户能够使用输入设备通过在所述显示设备上选择焊接参数来设计焊接过程，所述焊接参数包括焊接电流和焊接电压；

使得所述用户能够使用所述输入设备在所述显示设备上模拟设置模拟的物理焊接环境；

通过使用焊接模型中的选择的焊接参数和所述模拟的物理焊接环境的设置经由所述处理器在模拟工件上模拟焊接操作，以确定所述焊接操作的物理结果；

根据模拟在显示设备上显示所述焊接操作的模拟动画；以及

通过使用焊道表面的图像或所述焊道和所述模拟工件的横截面中的至少一个来在所述显示设备上显示所述焊接的所述物理结果；

其中所述机器可读指令进一步使所述处理器显示关于基于所述模拟确定的所述焊接中存在的异常的信息；

其中关于所述异常的所述信息包括所述异常的原因、或者为避免所述异常针对所述焊接相关变量中的一个或多个焊接相关变量建议的变化中的至少一个；

其中，所述模型结果使所述用户能够更密切地视觉检查所述模型结果中的所述异常。

25.根据权利要求24所述的非瞬时性机器可读存储介质，其中，所述模拟动画显示虚拟焊接操作员、工件和/或焊接装备的第一动画，并且显示示出焊道、电弧和焊接熔池的第二动画，并且

其中所述机器可读指令使所述处理器进行模拟是在所述用户没有物理执行或模仿焊接操作的情况下执行的。

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