Тренажер сварщика Советский патент 1989 года по МПК G09B19/24 

31

ны, второй вход которого соединен с третьим входом блока контроля и , первьм выходом блока выделения сигнала ошибки, второй выход которого подключен к второму входу блока моделирования теплового баланса, а третий выход - к третьему входу блока моделирования теплового баланса и четвертому входу блока контроля, пятый вход которого соединен с первым выходом имитатора ручного инструмента, второй выход которого соединен с четвертым входом блока выделения сигнала ошибки, пятый вход которого подключен к третьему выходу блока контроля, а шестой - к первому выходу блока формирования изображения сварного шва и третьему входу блока формирования изображения сварочной . ванны, выход которого подключен к четвертому входу блока формирования изображения искр.

2.Тренажер по. п. 1, отличающийся тем, что блок синхронизации содержит последовательно соединенные переключатель, коммутатор, первый счетчик, первую схему сравнения и первый элемент-И, выход которого является первым выходом вто рой группы блока, последовательно соединенные генератор импульсов, второй счетчик, вторую схему сравнения и второй элемент И, выход которого является вторым выходом второй группы блока, третий и четвертый счетчики, выходы которых.подключены

к другим входам соответственно пер-, вой и второй схем сравнения, выходь второго и третьего счетчиков являют ся выходами первой группы блока, выход генератора импульсов является третьим выходом второй группы блока, один из выходов второго счетчика под ключен к ззходу третьего счетчика, другие выходы коммутатора подключены к входам четвертого счетчика, входы первой и второй групп коммутаторов являются входами первой и второй групп блока,

3,Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования изображения сварного шва содержит три регистра, узел памяти, узел регенерации-памяти, три ком- . мутатора триггер и переключатель, первый, второй и третий входы.первого коммутатора являются соответственно первым, вторым и третьим входа14

ми блока, другие входы подключены. к выходам переключателя, а выход . , соединен с входом первого регистра, выходы которого подключены к входам первой группы узла памяти, входы второй группы которого подключены к выходам второго коммутатора, выхо-« ды узла памяти подключены к входам группы второго регистра, выход которого подключен к первому входу третьего коммутатора, выход Которого является выходом блока, первый вход узла памяти является первым входом группы блока, вторым входом группы которого являются вторые входы третьего коммутатора и узла памяти, третьим входом группы влока являются второй вход первого регистра, первый вход второго регистра и вход третьего регистра, группа входов которого является другими входами группы блока, один из входов группы третьего регистра соединен с входом триггера, выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго коммутато- .ра, входы первой и второй групп которого соединены соответственно с выходами третьего регистра и узла регенерации памяти.

4,Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что блок формирования изображения сварочной ванны содержит узел памяти и две цепочки, состоящие из последовательно соединенных триггера, элемента И и счетчика, вькоды счетчиков подключены к первым входам т риггеров, вторые входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока, выходы групп счетчиков подключены соответственно к входам первой и второй групп узл;а памяти, выходы группы которого являются выходами первой группы блока, первый выход которого является выходом блока, первый, второй, третий и четвертый выходы групп счетчиков и второй выход узла памяти являются соответствующими выходами

.второй группы блока, вторые входы- элементов И являются соответствбнйо

третьим и четвертым входами блока.

5,Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что блок вьще- ления сигнала ошибки содержит функциональный преобразователь, выход ко торого является первым вьтходом блока, последовательно соединенные эле-

5.12

мент НЕ, первый элемент И-НЕ и амп- лйт 5 дный детектор, выход которого является-.-вторым вьпсодом блока, две це- почки, состоящие из последовательно соединенных элемента задержки, узла сравнения, формирователя импульсов и цифро-аналогового преобразователя, выходы которых подключены к входам . функционального преобразователя, вто рого элемента И-НЕ, триггера Шмидта и усилителя, вход которого является первым входом блока, а выход соедине с вторым входом первого элемента И-Н и входом триггера Шмидта, выход ко- торого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к входам элементов задержки, выход одного из элементов задержки является третьим выходом блока, второй вход второго элемента И-НЕ, вход элемента НЕ и вторые входы узлов сравнения и формирователей импульсов являются вторым входом бло- i;a, третьи входы узлов сравнения яв- ляются третьим входом блока, третьи и четвертые вхрдь формирователей импульсов являются соответственно четвертым и пятым входами блока, третий и четвертый элементы И-НЕ, первые входы которых являются шестым входом блока, вторые выходы узлов сравнения соединены с вторыми входами соответственно третьего и четвертого элементов И,выходы которых под- ключены к пятым входам соответствую- щих формирователей импульсов, выходы

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в качестве технологического средства для обучения приемам И навыкам ручной и полуавтоматической электросварки.Целью изобретения является расвш- рение дидактических возможностей тренажера.

На фиг. 1 приведеиа схема предлагаемого тренажера; на фиг. 2 - схема блока моделирования теплового баланса; на фиг. 3 - конструкция имитатора ручного инструмента для сварки штучным электродом; на фиг. 4 - конструкция имитатора ручного инструмента для сварки электродной проволокой в среде зашитных газов; на фиг. 5 -

16

которых являются выходами группы

блока,

6. Тренажер , отличающий с я тем, что блок фор- мирования изображения искр содержит последовательно соединенные первый переключатель, усилитель и сумматор выход которого, является первым выходом блока, второй переключатель и последовательно соединенные первый счетчик и элемеит И, выход которого является вторым выходом блока, последовательно соединенные второй счетчик Г генератор случайной последовательности импульсов и узел совпадения, другие входам которого соединены с выходами группы второго счетчика, а выход через второй переключатель соединен с вторым входом сумматора, последовательно соединенные третий переключатель и ключ, вход которого является первым входом блока, а выход соединен с вторым вх,одом усилителя, третий вход которого и входа первого переключателя явля1отся входами лервой группы блока, третий вход сумматора и зтруппа входов узла совпадения являются входами второй группы блока, четвертый вход сумматора является вторым входом блока, пятый вход сумматора, вход второго счетчика и. второй вход элемента И являются третьим входом блока, шестой вход сумматора и вход первого счетчика являются четвертым входом блока.

0

5

-

одна из известных схем блока синхронизации; на фиг. 6. - одна из возможных схем реализации блока формирования изображения сварочной ванны; на фиг.- ;7 - схема, иллюстрирующая принцип формирования изображения сварочной ванны на экране т елевиэионного дисплея; на фиг. 8 - схема блока фор.мирования изображения искр; на фиг, 9 - схема, иллюстрируклцая принцип формирования изображения искр на экране телевизионного дисплея; на фиг. 10 - схема блока формирования изображения сварочного шва; на фиг, 11 схема блока генераторов; на фиг. 12

.иллюстрируются возможные траектории движения сварочной ванны по экрану

712

телевизионного дисплея; на фиг, 13 схема выделения сигналов ошибки; на фиг. 14 - схема блока контроля; на фиг. 15 - схема формирования сигнала ошибки по слежению.

Предлагаемый тренажер сварщика, схема которого приведена на фиг. 1, содержит блок моделирования теплового баланса, имитатор 2 ручного инструмента, электроакустический преобразователь 3, блок 4 имитации объекта тренажера (телевизионный дисплей), блок 5 синхронизации, блок 6 формирования изображения сварочной ванны, блок 7 формирования изображения искр, блок 8 формирования изображения сварного шва, блок 9 генераторов, блок 10 выделения сигналов ошибки, блок 11 контроля, входы 12, 13, 14 блока моделирования теплового баланса, выход 15 блока моделирования теплового баланса, входы 16, 17 имитатора ручного инструмента, выходы 18, 18(1) имитатора ручного инструмента, вход 19 электроакустического преобразователя; вход 20 блока имитации объекта тренажа, выходы 21-37 блока синхронизации, выходы 38-40 блока синхронизации, входы 41-48 блока синхронизации, вход 49 блока формирования изображения сварочной ванны, входы 50-52 блока формирования изображения сварочной ванны, выходы 53-66 блока формирования изображения сварочной ванны, входы 67-8 блока формирования изображения искр, выходы 84, 85 блока формирования изображения искр, входы 86-105 блока формирования изображения сварного шва, выход 106 блока формирования изображения сварного шва, выходы 107-110 блока reHepaTopdB, входы 111-113, 114, 115, 115(1) блока выделения сигналов ошибки, выходы 116-119, 120, 121, 122 блока выделения сигналов ошибки, входы 123, 124-, 125, 126-129 130, 131 блока контроля, выходы 132- 134 блока контроля.

Блок 1 моделирования теплового баланса предназначен дпя реализации .решения уравнения теплопроводности в виде дифференциального уравнения в обыкновенных производных, соответ- ствующего балансу количества тепла, поступившего в рассматриваемый объем от сварочного источника тепла, и тепла, ушедшего за пределы объема всеми

71518

видами теплопередачи (теплопроводность, конвекция, излучение и др.).

Блок 1 моделирования теплового ба- с ланса, приведенный на фиг. 2, содержит электронный ключ 135, интегратор 136, сумматор 137, умножитель 138, функциональный преобразователь 139 длины дугового промежутка, функцио- 0 нальнь1й- преобразователь 140 тока дуги, потенциометр R1.1 установки скорости сварки в режиме Слежение , переключатель S1. Ь скорости сварки.

Электронный ключ предназначен для 5 выключения сигналов,-имитирующих скорость сварки и ток дуги при появлении сигнала нарушения нормального ре жима сварки.

Функциональный преобразователь O 139 длины дугового промежутка предна- , значен для формирования сигнала напряжения дуги.

Функциональный преобразователь 140 тока дуги предназначен для реали- 5 зации внешней характеристики сварочного источника тока.

Потенциометр R1.1 предназначен для установки напряжения, соответствующего определенной скорости сварки, в 30 программном режиме обучения сварщиков (Слежение),

Переключатель S1.1 предназначен для коммутации входного сигнала ско- рости сварки в двух режимах обучения сварщиков: программном (Слежение) и самообучения (Сварка).

Имитатор ручногб инструмента 2 предназначен для имитации реального 40 ручного инструмента, применяемого в практике сварочного инструмента для сварки штучным электродом (фиг. 3) и имитации ручного инструмента для сварки электродной проволокой в среде де защитных газов (фиг. 4). Имитатор ручного инструмента содержит держатель 141 имитатора электрода, собственно имитатор электрода 142, моторт привод 143 для имитации плавле- 5Q ния электрода и датчик угла 144 (гравитационного типа.) . Имитатор электрода выполнен полым внутри и на конце содержит Четыре излучающих 145 и один приемный 146 элемент датчика се ДЛИНЫ дугового промежутка. Приемный элемент 146 является приемным элемен том датчика длины дугового промежутка, предназначенным для приема отраженного от экрана телевизионного дис-ппея оптического излучения и одновременно служащим приемным элементом светового пера для восприятия излучения сварочной ванны, имитируемой оп- с тически на экране этого же телевизионного дисплея.

Блок 4 имитации объекта тренажа предназначен для имитации объекта сварки и сварочной ситуации, а также о визуального контроля качества процесса сварки.

Блок 5 синхронизации предназначен для -формирования тактирующих сигна- ,лов, синхронизирукицих работу всех . }5 блоков тренажера, а также реализации дискретного представления телевизионного растра, запуска микрорастра и его перемещения по экрану телевизионного дисплея. .20

Блок 5;генератор 147 (синхро):да1- пульсов, счетчик 148 (горизонтальной дискретизации растра), счетчик 149 (вертикальной дискретизации растра), счетчик 150 (положения микрорастра по 25 горизонтали), счетчик 151 (положения микрорастра по вертикали), схемы 15Ц1) и 152(2) сравнения (здесь и везде в дальнейшем цифрами в скобках указаны одинаковые по техническому jg исполнению блоки, узлы и элементы), элементы И 153 (1) и 153(2), коммутатор 154 (управления перемещением микрорастра) , переключатель 155 (режимов работы Сварка - Слежение).

Генератор l47 синхроимпульсов предназначен для генерирования непрерывной последовательности импульсов частотой 8 мГц.,

Счетчик 148 горизонтальной дискре- дл тизации растра предназначен для строчной дискретизации телевизионного растра и выработки целой последова- .тельности импульсных сигналов, необходимых для работы осталь.ных блоков j .тренажера.. .

35

Счетчик 149 вертикальной Д1:скрети- зации растра предназначен для кадровой дискретизации телевизионного растра и выработки последовательности импульсных сигналов различных частот, необходимых для работы остальных блоков тренажера. Счетчики 148 и 149 горизонтальной и вертикальной дискретизации растра образуют, например, 19-разрядный счетчик дискретизации растра, каждому состоянию которого . соответствует один определенный отс

о

5 0

5 g

л j

5

0

5

резок телевизионного растра длитель- ностью 125 НС.

Счетчик 150 положения микрорастра по горизонтали предназначен для записи числа, определяющего положение микрорастра на телевизионном растре по горизонтали.

Счетчик 151 положения микрорастра по -вертикали предназначен для записи . числа, определяющего положение микрорастра на телевизионном растре по вертикали.

Схемы сравнения 152(1) и 152(2) предйазначены для сравнения кодов, находящихся в счетчиках 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и по вертикали, с текущим адресом движущегося луча телевизионной зазверт- ки.

Элементы И 153(1) и 153(2) предназначены для вьфаботки сигналов запуска микрорастра по горизонтали и вертикали при совпадении кодов на входах. схем сравнения 152(1) и 152(2)i

Коммутатор 154 управления перемещением микрорастра предназначен для коммутации управляющих сигналов счетчиков 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и вертикали в двух режимах работы тренажера - Сварка и Слежение, В режиме Сварка управляющие входы счетчиков подключены .к блоку 10, а в режиме Слежение - к блоку 9.

Переключатель 155 режимов работы предназначен для переключения вход- ных управляющих сигналов коммутатора 154 управления перемещения микрораст- ра при двух реткимах работы тренажера - Сварка и Слежение Он находится на передней панели тренажера.

Блок 6 формирования изображения сварочной ванны предназначен для фор- : мирования на экране телевизионного, дисплея микрорастра, например, размером 256x256 точек, изображения, например, четырех концентрических окружностей, имитирующих сварочную ванну в центре микрорастра, формирования изображения разделки кромок имитируемых свариваемых деталей и формирования сигнала центра изобра жения имити- . руемой сварочной ванны.

Блок 6 формирования изображения сварочной ванны содержит счетчики 156 (горизонтальной дискретизации микро- ;растра), счетчик 157 (вертикальной дискретизации микрорастра), триггер

11

158 (запуска микрорастра по горизонтали) j триггер 159 (запуска микрорастра по вертикали), элементы И 160(1) и 160(2), узел 161 памяти.

Счетчики горизонтальной 156 и вертикальной 157 дискретизации микрорастра представляют собой двоичные С1 етчики с коэффициентом пересчета 256 т«е. количеством точек микрора- ctpa по оризонтал и вертикали

Триггер 158 предназначен для запуска микрорастра по горизонтали, триггер -159 - для запуска микрораст- рй по вертикали

Элемент И 160(1) предназначен для Пр|Ьпусканйя на счётный вход счетчика

156горизонтальной дискретизации мик- t opacTpa импульсов с частотой 8 мГц bo время работы триггера 158 запуска микрорастра по горизонтали.

Элемент И 160(2) предназначен для йропускания на счетный вход счетчика

157вертикальной дискретизации микрорастра строчных синхронизирующих импульсов с частотой 15, 625 кГц во Время работы триггера 159 запуска микрорастра по вертикали. Узел 161 памяти предназначен для формирования изображений четырех концентрических окружностей, имитирующих сварочную ванну, а также формирования изображения разделки кромок и выработки сигнала центра имитируемой сварочной ванны.:

Блок 7 предназначен для формирова- ния изо,бражения искр, случайным образом разретающихся от центра имитируе- мой сварочной ванны, а также формирования полного видеосигнала и импульсов излучения датчика длины дугового промежутка.

Блок 7 содержит счетчик 162 (полс жения искр), генератор 163 случайной последовательности импульсов, узел 164 совпадения, сумматор 165, усилитель. 166 (с управляемым коэффициентом усиления), электронный Ключ 167, счетчик 168, элемент И 169, переклю- 1атель S 1,2-S 1.4 режима обучения сварКе Сварка - Слежение.

Ечетчик 162 положения искр представляет собой, например, четырехразрядный двоичный счет.чнк с модулем пересчета 16, .предназначенный для дискретного высвечивания искры на экране телевизионного дисппея в про- цессе ее дпижепия по траектории.

:

17151;12

Генератор 163 случайной последовательности импульсов предназначен дня выбора одной из двенадцати возможных

с траекторий полета искры.

164 совпадения предназначен для формирования возможных траекторий разлета искр в Микрорастре.

Сзгмматор 165 предназначен для фор10 мирования полного видеосигнала.

Усилитель 166 с управляемым коэффициентом усиления предназначен для управления амплитудой яркостного сигнала сварочной ванны, пропорциональ15 ный уровню напря кения, соответствующему температуре ванны.

Ключ 167 предназначен для управ- хения напряжением, соответствующим температуре сварочной ванны, в ре20 жимах работы тренажера Сварка - Слежение.

Счетчик 168 предназначен для деления частоты строчных импульсов на три.

25 Элемент И 169 предназначен для пропускания импульсов с частотой на излучающие элементы 145 датчика длины дугового промежутка во время кадрового синхронизирующего

30 импульса.

Блок 8 формирования изображения сварного шва предназначен для запоминания и хранения траектории движения конца имитатора ручного инстру35 мента в течение одного сеанса работы

тренажера и отображения этой траек- i тории на экране телевизионного дисплея для ан.ализа качества имитируемого, сварочного процесса.

40 Блок 8 содержит коммутаторы 170 и 171 переключатель 172, регистр 173, регистр 174, регистр 175, узел 176 регенерации памятиj коммутатор 177 адреса, триггер 178, узел 179 памя45 тиу кнопку 52 (Сброс соде)жимого памяти).

Входной коммутатор 170 данных предназначен для коммутации входных .Q сигналов: Круг 1 (наименьший внут- ренний круг имитируемой сварочной ванны), сигнала центральной точки сварочной ванны Центр ванны и сигнала со светового пера С.П.,

Выходной коммутатор 171 данных предназначен для коммутации выходного сигнала блока 8 формирования изображения сварного шва в режимах Запись - Считывание.

12,7Г

Переключатель 172 предназначен для управления входньтм коммутатором данных

Входной 173 и выходной 174 реги- стры данных предназначены для временного хранения записываемой и считьша- емой информации.

Регистр 175 адреса предназначен для хранения адреса ячейки памяти, ю. в которую будет записана информация или с которой она будет считана.

Узел 176 регенерации памяти предназначен для регенерации содержимого ячеек памяти узла 179 элементов паг 15 мяти во время строчных синхронизиру- кнцих импульсов.

Коммутатор 177 адреса предназначен для подключения адресных входов узла 179 элементов памяти либо к выходам 20 регистра 175 адреса либо к выходам узла 176 регенерации памяти.

Триггер 178 предназначен для управления коммутатором 177 адреса.

Узел 179 памяти представляет собой 25 динамическое оперативное запоминающее устройство.

Блок 9 генераторов предназначен дпй формирования на экране телевизионного дисплея траекторий движения ЗО изображений сварочной ванны, соответствующих различным типам почерка сварщика, представленным на фиг. 12; а) прямая линия; б) в) меандр ; г) трапеция.,Блок 9 также предназначен для регулировки скорости движения ванны по горизонтали и по вертикали; регулировки ширины и шага движения ванны, а также для изменения направления до движения; пуска и остановки движения. Он содержит управляемые генераторы 180(1) - 180(3), электронные ключи 181(1) - 181(4), триггер 182, элементы И-НЕ 183(1) - 183(3), переклгоча- 45 тель 3 Пуск, переключатель 4 направления движения изображения сварочной ванны Прямой ход - Обратный переключатель 5 траекторий движения изображения свар эчяой ванны. 50

Управляемые генераторы 180(1) - 180(3) представляют собой управляемые генпраторы прямоугольных импульсов, частота которых регулируется с помощью потенциометров R2, R3, R4, ее

Электронные ключи 181(1) - 181(4) предназначены для коммутации выходных сигналов с управляемых генераторов 180(1) и 180(2).

51

Триггер 182 предназначен для деления частоты сигнала с выхода управляемого генератора 180(3) на два.

Элементы И-НЕ .183(1) и 183(2) предназначены для формирования управляющих сигналов, поступающих на управляющие входы электронных ключей 181(1) - 181(4).

Блок 10 деления сигнала ошибки предназначен для формирования управ- ляющих сигналов, необходимых для перемещения изображения сварочной ванны за перемещением конца имитатора ручьГбго инструмента по экрану телевизионного дисплея. Блок 10 содержит усилитель 184, элементы И-НЕ 185(1) 185(4), элемент НЕ 186, компаратор 187, амплитудный детектор 188, элемент 189 задержки (горизонтального канала), элемент 190 задержки (вертикального канала) , узлы 1 91 и 192 сравнения; формирователи 193 и 194 импульсов; цифро-аналоговые преобразователи 195(1) и 195(2), функциональный преобразователь 196 (скорост сварки).

Усилитель 184 предназначен для усиления принятых приемным элементом 146 сигналов необходимого уровня.

Элементы И-НЕ 185(1) и 185(2) предназначены дня селективного пропускания во времени принятых сигналов светового пера и датчика длины дугового промежутка на входа, соотвётст- вунщих узлов обработки этих сигналов.

Элемент НЕ 186 предназначен для инвертирования входного сигнала кадрового синхронизирующего импульса.

Компаратор 187 предназначен для звьщеления из совокупности входных сигналов полезного входного сигнала светового пера.

Амплитудный детектор 188 предназначен для детектирования сигналов с частотой FJ /3, отраженных от дкрана телевизионного дисплея и принятых приемным элементом 146 датчика длины дугового промежутка. Постоянную времени выходной RC-цепи амплитудного детектора выбирают гораздо больше, чем и меньше, чем постоянная времени движения руки сварщика. На фиг. 13 показаны входы-выходы 197 - 210,

Элементы задержки 189 и 190 пред- назначены для компенсации запаздывания из-за инерционности возбуждения

. -121

люминофора экрана телевизионного дисплея, а также вследствие задержек распространения сигнала в соединительных; усилительных и формирующих i цепях

Узел 191 предназначен для определения временного рассогласования .между йоступлением сигнала светового Пера и сигнала центра изображения Сварочной ваннь по горизонтали. Узел 191 горизонтальной обработки содер- жи г два D-триггера, один RS-триггер и схему сравцения.

I Узел 192 иМеет аналогичный состав и предназначен для определения временного рассогласования между поступлением сигнала светового пера и сигнала центра изображения сварочной ванны по вертикали,

Фор рователь 193 содержит реверсивный счетчик с коэффициентом пересчета 256, четыре элемента И и элемент ШЩ-HEv входы которого поразрядно подключены к выходам реверсивного счетчика., выхштающий вход которого подключен к выходу третьего элемента Bj. а сзгммирукяций вход реверсивдого счетчика nojDqcnro4eH к выходу четвертого элемента И. Вход 208 является первым входом третьего элемента И, ... второй вход которого является входом 210 узла 193 определения величины рассогласования и з равления перемещением изображения сварочной ванны по горизонтали Первые и вторые входы первого и второго элементов И подклю- чены к входам 209 и 206 кадровых и строчных синхронизирующих импульсов узла 193 определения величины рассогла.сования и управления перемещением изображения сварочной ванны по горизонтали.

Формирователь 194 имеет ту -же структуру-, что и формирователь 193,

Цифро-аналоговые преобразователи 195(1) и 195(2) предназначены для преобразования числа импульсов, по- ступивпшх на выходы 116-119 блока 10,, и аналоговые сигналы скорости перемещения конца имитатора ручного инст- румента по горизонтали и по вертикали,

Функциональный преобразователь 196 скорости сварки предназначен для

нахождения функции V. -|Vy + V, Он содержит логарифмирующие усилители 211(1) - 211(3), усилители 212,(1) и 212(2) с коэффициентом передачи

1 6

2, усилители 213(1) - 213(3) анти- логарифмирующие, суммирующий усилитель 21 А, усилитель 215 с коэффициентом передачи 0,5,

Блок 11 контроля предназначен для контроля имитируемого процесса сварки. Он содержит генератор 216 секундных импульсов , перестраиваемые генераторы 217(1) - 217(4), элемент 218И, электронные ключи 219(1) - 219(7), счетчики 220(1) - 220(4) числа ошибок по тепловому режиму сварочной ванны, длине дугового промежутка,

слежению, углу Наклона имитатора ручного инструмента, счетчик 220(5) вре- мени простоя, счетчик 220(6) рабочего времени, счетчик 220(7) времени сеанса сварки, счетчик времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа, дешифраторы 22.1(1) - 221(4) числа ошибок по тепловому режиму сварочной ванны, длине дугового промежутка, слежению и углу наклона имитатора ручного инструмента; дешифратор 221(5) времени простоя, дешифратор 221 (6) рабочего времени, дешифратор 221(7) времени сеанса сварки, дешифратор 221(8) времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа, индикаторы 222(1) - 222(4) числа ошибок по тепловому режиму сварочной ванны, длине дугового промежутка,

слежению и углу наклона имитатора ручного инструмента, индикатор 222(5) времени простоя; индикатор 222(6) рабочего времени, индикатор 222(7) времени сеанса сварки, индикатор 222(8)

времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа, звуковой генератор 223 сигналов тревоги и звукового сопровождения, схему 224 управления моторным приводом имитации плавления электрода, схему 225 формирования сигнала ошибки по тепловому режиму сварочной ванны ,; схему ,226 формирования сигнала ошибки по длине дугового промежутка,

схему 227 формирования сигнала ошибки по углу наклона имитатора ручного инструмента, компаратор 228 обрьгоа дуги, компаратор 229 привара имитатора ручного инструмента, схему 230

формирования сигнала ошибки по слежению.

Схема 230 формировпния сигнала ошибки по слежению- содерж1-1т первый

1712171

элемент И 231, второй элемент,И 232, элемент И-НЕ 233, двухразрядный дво-: ичный счетчик 234, вход 235 счетчика 234, счетный вход 236 счетчика 234,/5 инверсный выход 237 первого разряда счетчика 234, прямой выход 238 второго разряда счетчика 234, переключатели S4.1-S.4.4. чувствительности по Сд18жению.10

Двухразрядный двоичный счетчик 234 предназначен дпя подсчета количества импульсов , поступающих на его счетный вход 236.

Предлагаемое устройство работает, ; 15 следующим образом.

Сначала рассмотрим работу отдельных блоков тренажера.

Блок 5 синхронизации работает 20 следующим образом.

Основньми функциями блока 5 являются формирование тактирующих сигналов, синхронизирующих работу всех 25 блоков тренажера, реализация дискрет- . ного представления телевизионного растра, запуск микрорастра и его перемещение по экрану телевизионного дисплея. .На первые входы схем 152(1) зО и 152(2) сравнения поступает текущий адрес движущегося луча телевизионной развертки, а на вторые - содержимое счетчиков 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и по вертикали. При совпадении всех разрядов сравниваемых кодов на всех входах схем сравнения срабатывают элементы И 153(1) и 153(2), которые вьщают на выходы 39 и 40 блока 5 команды запуска мик- JQ рорастра по горизонтали и, соответственно, по вертикали. Таким образом, положение микрорастра на телевизион-: ном растре определяется числами, записанными в счетчиках 150 и 151 поло- .с жёнйя микрорастра по горизонтали и по вертикали. Поэтому дпя перемещения микрорастра по экрану управляющие импульсы должны поступать на вычитающие или суммирующие входы счетчиков 0 150 и 151 положения микрсфастра по горизонтали и по вертикали. Когда переключатель 155 режимов работы находится в положении Сварка, перемещением микрорастра по экрану в зави- « симости от положения имитатора руч-г ного инструмента управляет блок 10. В режиме Слежение микрорастр перемещается по сигналам с блока 9.

35

0

5

0

5 О Q с 0

5

5118 .

Коммутация управляющих сигналов с этих дву направленш на входы счетчиков положения микрорастра по горизонтали и вертикали осуществляется при помощи коммутатора 154 управ- ения перемещением микрорастра. Управляющие входы коммутатора 154 управления перемещением микрорастра под ключены к переключателю 155 режимов работы, расположенному на передней панели тренажера.

Блок 6- формирования изображения сварочной ванны.

Сигнал запуска микрорастра по горизонтали, поступающий на вход 51 . блока 6 с блока 5, Останавливает триггер 158 запуска мнкрорастра по горизонтали в единичное состояние. Высо- . кий потенциал на прямом выходе триг- . гера 158 запуска микрорастра по горизонтали открывает элемент И 160(1), через который на тактовый вход счетчика 156 горизонтальной дискретизации микрорастра поступают импульсы частотой 8 мГц. Точно так же по сигналу запуска микрррастра по вертикали с помощью триггера 159 запуска микрорастра по вертикали и элемента И 160(2) на тактовьй вход счетчика 157 вертикальной дискретизации микрорастра про- пропускается частота строчной развертки телевизионного дисплея . По окончании каждого цикла работы счетчиков 156 и 157 горизонтальной и вертикальной дискретизации микрорастра триггеры 158 и 159 запуска микрорастра по горизонтали и вертикали устанавливаются в исходное состояние, В

.следующем кадре процесс возобновляется. Выходы счетчиков 156 и 157 горизонтальной и:вертикальной дискретизации микрорастра подключены, к входам узла 161, предназначенного для формирования изображений четырех концентрических окрзтностей Круг 1 -круг 4, имитирующих сварочнуте ванну, а также формирование изображения разделки кромок в виде трех линий и выработки сигнала центра имитируемой сварочной ванны (центра микрорастра). Как видно на фнг. 7, окружности Круг 1 - круг 4 на экране телевизионного дне- ипея аппроксимируются ступенчатыми линиями, причем точность аппроксимации определяется, в конечном счете, частотой дискретизации по горизонта.ли и вертикали.

19121

Блок 7 формирования изображения искр работает следуюп1им образом.

Для повышения качества имитации реального процесса сварки в состав сварочного тренажера входит блок 7 формирования изображения искр, случайным образом разлетающихся от центра сварочной ванны. Радиус разлета искр определяется размерами микрорастра. Поскольку модуль счета счетчика 162 положения искр равен шестнадцати, то изображение искры высвечивания на экране телевизионного дисплея дискретно шестнадцать раз в процессе ее движения по соответствующей траектории. Выбор одйЬй из двенадцати возможных траекторий полета искры осуществляется при помощи генератора 163.

Узел 164 осуществляет формирование возможных траекторий разлета искр в микрорастре. За счет подключения старших разрядов счетчиков 156 и 157 горизонтальной и вертикальной дискретизации микрорастра к первым входам

элементов совпадения узла 164, а вто-, рых входов этих элементов - к счетчику 162 положения искр,- удается формировать сигналы горизонтальной и вертикальной полос, движущихся от осей микрорастра к его границам. Подвижные знакоместа дпя искр, перемещающиеся по горизонтальным, вертикальным и диагональным траекториям, формируются, соответственно, на элементах Н-НЕ. Затем эти сигналы объединяются по ИЛИ на соответствзпощем элементе 1ШИ узла 164 формирования траектории движения-искр. Выход элемента ИЛИ является выходом узла 164. На фиг. 9 представлен микрорастр, иллюстрирующий все двенадцать возмож ных траекторий движения искр. В верхнем левом квадранте микрорастра штриховыми линиями шглюстриру1лтся движущиеся полосы, а стрелками - направления их движения. Очевидно,что на пересечении этих полос получается п одвижное знакоместо, которое перемещается по диагонали. По горизонтальным и вертикальным траекториям движутся знакоместа, получаемые на пересечении подвижной и неподвижной полос (на фиг.9 - заштрихованные квадраты) Все приведенные на фиг. 9 знакоместа соответствуют одному и тому же состо120

янию счетчика 162 положения искр. Переключатель S 1.3 осуществляет управление отображением искр, т.е. появлением их на экране телевизионного дисплея в режиме обучения сварке Сварка. Выходной сигнал изображения искр узла 164 через переключатель S 1.3 поступает на один из входов сумсумматора 165, на остальные входы которого поступают видеосигналы изображения сварочной ванны Круг 1 - круг 4, видеосигналы разделки кромок Разд. кр. и сварного шва Шов,

а также строчные ССИ и кадровые

ИСИ синхронизирующие импульсы. Сумматор 165 представляет собой видеосмеситель, формирующий полный видеосигнал, имитирующий на экране телевизионного дисплбя визуальную обстановку, характерную дпя реального процесса сварки. С выхода 842 блока 7 формирования изображения искр полньй видеосигнал поступает на вход 20 телевизионного дисплея.

Усилитель 166 с управляемьм коэффициентом усипения осуществляет управление амплитудой яркостного видео- сигнала сварочной ванны, пропорциональной уровню напряжения, соответствующему температуре ванны. Управляющее напряжение поступает с выхода 15 блока 1 моделирования теплового баланса на вход 83 блока 7 формирования

изображения искр, пройдя через электронный ключ 167 в режиме Сварка, поступает на управляющий вход усилителя 166 с управляемым коэффициентом усиления. Чем больше уровень управляющего напряжения, тем больше уровень яркостного сигнала на выходе усилителя :166 с управляемым коэффициентом усиления, что соответствует разогреву ванны в. реальном сварочном процессе и увеличению яркости изображения ванны на экране телевизионного дисплея. В режиме работы тренажера Слежение с помопцэЮ электронного ключа 167 управляющее напряжение не поступает на усипитель 166 с управляемым коэффициентом усиления и на его вход с помощью переключателя 1, 2 поступает лишь сигнал Круг 1, соответствующий наименьшему диаметру изображения

сварочной ванны, и имеющий постоянную амплитуду на выходе усилителя 166 с

уйравляемьМ коэффициентом усиления. .Особенностью усилителя 66 с управляемым коэффициентом усиления является

2112

наличие на его информационных входах резистивной матрицы, величина резисторов которой подобрана таким образо что яркость изображения кругов Круг 1 - круг А на экране телевизионного дисплея убьшает с увеличением номера круга.

Счетчик-(делитель) 168 на три и элемент 169 И осуществляют пропуска- ние импульсов с частотой F, /3 во время кадрового синхронизирующего импульса на излучающие элементы 145 да датчика дпины дугового промежутка. Во время основного хода телевизионной развертки импульсы не поступают на излучающие элементы 145, что увеличивает чувствительность приемного элемента 146 светового пера.

Блок 8 формирования изображения сварного шва работает следующим образом.

Блок 8 формирования изображения сварного шва осуществляет запоминание и хранение траектории движения конца имитатора ручного инструмента в течение одного сеанса работы тренажера и отображение этой траектории.на экране телевизионного дисплея для анализа качества проведенного имитируе- мого сварочного процесса. На входы 103-105 блока 8 формирования изображения сварного шва (фиг. 10 данной заявки) поступают три вида входных сигналов: Круг 1 (наименьший внутренний круг имитируемой сварочной ванны), сигнал центральной точки сварочной ванны и сигнал светового пера. В зависимости от выбранного режима работы блока 8 формирования изоб- ражения сварного шва один из этих сигналов с помощью входного коммутатора 170 данных и переключателя 172 записывается во входной регистр 173 данных.

В сварочном тренажере телевизионный растр дискретизирован таким об- разом, что каждая из его строк представляется в узле 179 памяти посредством 256-бит информации. Информация на входах 103-105 и выходе 106 блока 8 форм1фования изображения сварного шва представляется последовательно, точка за точкой и выдается с частотой 4 мГц. Запись и считьшание информации в узел 179 элементов памяти осуществляется с частотой в четыре раза меньшей. Последовательная входная информация в блоке 8 формирования

51

22

JQ 5

20

25 зо дд дс

Q

35

5

изображения сварного шва преобразует-, ся в 4-х разрядньй параллельньй код, далее записывается и считывается в таком виде в узел 179 памяти, а счи- тьшаемые из узла 179 памяти 4-х разрядные слова на выходе 106 преобразуются в последовательную форму представления. Необходимостью этих преобразований обусловлено налучие в блоке 8 формирования изображения сварного шва входного 173 и выходного

174регистров данных и выходного коммутатора 171 данных.

Регенерация содержимой информации узла 179 памяти, который представляет собой динамическое запоминающее устройство, осуществляется во время обратного хода строчной развертки телевизионного растра, т.е. в те моменты времени, когда отсутствует обмен информацией между блоком 8 формирования изображения сварного шва и остальными блоками сварочного тренажера. Узел 176 регенерации памяти вырабатывает 7-разрядньй код, который в моменты обратного хода строчной развертки через коммутатор 177 адреса поступает на адресные входы узла 179 памяти.

Каждая ячейка памяти узла 179 памяти соответствует определенной точке, на экране телевизионного дисплея, причем адрес этой ячейки формируется в бл оке 5 синхронно с движением электронного луча телевизионной развертки по экрану, и четырнадцать старших разрядов вышеупомянутого адреса поступают на входы 87-100 блока 8 фор- мирования изображения сварного шва, а точнее в регистр 175 адреса этого блока. В течение одного цикла работ| 1 узла 179 памяти этот адрес в два приема (по семь разрядов) через регистр

175адреса поступает на адресные входы узла 179 элементов памяти. По этому адресу информация записывается или считьшается с узла 179 элементов памяти.

Входной коммутатор 170 данных управляется сигналами ПРI и ПР2 при помощи схемы переключателя 172 управления входным коммутатором 170 данных. При ПР1 О и ПР О на информацион- , ный вход входного регистра 13 данных поступает сигнал центральной точки сварочной ванны; при ПР1 О, ПР2 1 - сигнал Круг 1, а при комби2312

нациях 10 и 11 - сигнал от светового пера.

Запись и считывание информации в блоке 8 формирования изображения сварного шва осуществляется черескад- рово по управляющим сигналам, поступающим на входы 101 и 102 блока 8 формирования изображения сварного шва.

Блок 9 генераторов формирует на экране телевизионного дисплея Возможные траектории движения сварочной ванны, соответствующие различные типам почерка - сварщика, представленным на фиг. 12 данной заявки. Положение изображения сварочной ванны на экране телевизионного дисплея определяется состоянием реверсивных счетчиков 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и по вертикали блока 5. Изменяя состояние этих счетчиков, а точнее, подавая на их суммирующие или вычитающие входы импульсы, получим перемещение изображения сварочной ванны на плоскости экрана телевизионного дисплея. Скорость перемещения, изображения сварочной ванны определяется частотой импульсов, поступающих на входы счетчиков 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и по вертикали. Таким образом, комбинируя подачу входных импульсов на входы этих счетчиков, получаем перемещение изображения сварочной ванны по необходимому закону. Скорость перемещения изображения сварочной ванны по горизонтали определяется частотой управляемого генератора 180(1), а по вертикали - частотой управляемого генератора 180(2). Регулировка частоты этих управляемых генераторов осуществляется с помощью потенциометров R2 и R3. Изменяя частоту управляемого ге- .нератора 180(3) с помощью, потенцио- метра R4, можно регулировать ширину и шаг движения изобразйения сварочной ванны.

Рассмотрим работу блока формировании траектории движения изобра- жения сварочной йанны по прямой линии. Переключатель R3 находится в замкнутом положении, переключатель R4 в положении Прямой ход, а переключатель R5 - в положении 1. В таком положении переключателей электронный ключ 181(1) находится в открытом состоянии, за счет наличия низкого потенциала на его управляю

24

щем входе. Электронные ключи 181(2) - 181(4) находятся в закрытом состоянии за счет наличия высокого потен- цила на их управляющих входах. Таким образом, управляющие импульсы поступают на выход 107 блока 9, что позволяет перемещать сварочргую ванну по горизонтали.

Рассмотрим работу блока 9 при формировании траектории движения изображения сварочной ванны по пилообразной траектории (фиг. 126 данной заявки). Переключатели S3 и S4 находятся в прежнем положении, а переключатель S5 находится в положении 2. Как и ранее, электронный ключ 18(1) находится в открытом состоянии и на выходе 107 постоянно присутствуют управляющие сигналы движения изображения сварочной ванны по горизонтали. На управляющие входы электронных ключей 181(3) и 181(4) поступают сигналы с управляемого генератора ,

180(3), которые открьшают попеременно электронные ключи 181(3) и 181(4), за счет чего, на выходах 109 и ПО попеременно будут присутствовать управляющие сигналы с выхода управляемого генератора 180(2) перемещения изображения сварочной ванны по вертикали. Управляющие сигналы на выходах 109 и ПО блока 9 будут перемещать изображение вниз-вверх и тем самым обеспечивать ее пилообразное перемещение по экрану телевизионного дисплея. Для нормальной работы блока 9 частота генерации управляемого генератора 180(3) Должна выбираться .на

много ниже частот генерации управляемых генераторов 180(1) и 180(2).

Аналогичным образом формируются траектории движения изображения сва- рочной; ванны по экрану телевизионного дисплея типа меандр и трапеция ,

В .блоке 10 производится определение, текущей длины дугового промежутка. Во время кадрового синхронизирующего импульса приемный элемент 146 принимает .. отраженные от экрана телевизионного дисплея оптические сигналы с частотой F tTo (3), преобразует их в электрическую форму представления. Эти сигналы усапенные по амплитуде усилителем 184, поступают через элемент И-НЕ 185(1) во время кадрового синхронизирующего импульса на вход амплитудного детектора 18, вели

25,2

чина постоянного напряжения на выходе которого будет определять величину длины дугового промежутка. С уменьшением величины длины дугового промежутка величина напряжения на выходе амплитудного детектора 183 будет возрастать и наоборот.

Блок 10 является основным звеном системы автоматического управления движением изображения сварочной ванны по экрану телевизионного дисплея в режиме работы сварочного тренажера Сварка. При приближении приемного элемента 1А6, оснащенного фокусирующей системой вьщеления одной строки телевизионного растра, к плоскости экрана телевизионного дисплея, приемный элемент 146 воспринимает оптический сигнал, соответствующий во времени попаданию светового пятна от экрана в поле зрения приемного элемента 146. Этот сигнал, преобразованный в электрическую форму представления, усиливается усилителем 184 и попада- ет на вход компаратора 187, который, вьщеляет полезный сигнал на фоне помех. Положительный импульс с выхода компаратора 187 поступает через элемент И-НЕ.185(2) во время прямого хо да строчной развертки на входы элементов задержки горизонтального 189 и вертикального 190 каналов, а также через элемент задержки 189 горизонтального канала на выход 122 блока 10.. Импульс, формируемьй кЬмпаратором , запаздьгоает относительно момента появления электронного луча электронно-лучевой трубки телевизионного дисплея под оптической осью приемного элемента 146. Запаздывание возникает из-за инерционности возбуждения люминофора экрана, а также вследствие задержек распространения принятого сигнала в соединительных, усилительных и формирующих цепях. Элементы задержки горизонтального 189 и вертикального 190 каналов задерживают вхрдной сигнал светового пера на длительность одной телевизионной строки. Таким образом, импульсы, появляющиеся на выходах линий задержки горизонтального 189 и вертикального 190 ка- . налов, совпадают с моментом прохождения электронного луча электроннолучевой трубки под осью приемного элемента 146 в следующ ей строке, что несущественно, поскольку в блоке -10

126

осуществляется раздельная обработка сигналов по координатам X и Y.

Выходной сигнал элемента задержки 189 горизонтального канала поступает на вход 197 узла 191 горизонтальной обработки принятого световым пером сигнала, а точнее - на информационный вход первого D-триггера. На информационный вход второго D-триггера узла 191 поступает видеосигнал центра изображения сварочной ванны по горизонтали. Узел 191 определяет временное рассогласование между моментом появленир сигнала светового пера и моментом появления сигнала центра изображения сварочной ванны по горизонтали. Такой сигнал рассогласования формируется на выходе схемы сравнения узла 191, входы которой подключены к выходам первого и второго D-тригге- ров этого узла. Выходы первого и второго D-триггеров также подключены к входам RS-триггера узла 191, на выходах которого 201 и 202 формируется сигнал, определяющий знак рассогласования. Таким образом, разница во времени между срабатьшаниями первого и второго D-триггеров определяет рас-

согласование между поступлением сигнала светового пера и сигнала центра

изображения сварочной ванны по горизонтали, а очередность их поступления фиксируется RS-триггером, который определяет знак рассогласования. Два D-триггера устанавливаются в исходное состояние кадровым синхроимпульсом.

Выходной сигнал схемы сравнения с выхода 200 узла 191 поступает на первый вход элемента И-НЕ 185(3), на второй вход которого поступает управляющий сигнал с выхода компаратора 228 обрыва дуги блока 11. Сигнал с выхода 200 узла 191 горизонтальной обработки может пройти через элемент И-НЕ 185(3) на вход 208 формирователя 193 только при наличии управляющего сигнала с выхода компаратора 228 обрьша дуги, KOTOpbtfi определяет, находится ли общая длина дугового промежутка в установленных пределах. Сигнал с входа 208 разрешает прохождение импульсов с частотой 4 МГц с входа 210 формирователя 193 через третий элемент И на вычитающий вход реверсивного счетчика этого узла. Чем больше рассогласование между временем поступления сигнала светового пера и

временем поступления сигнала центра изображения сварочной ванны, тем больше импульсов с частотой А МГц поступает на вычитающий вход реверснв-, кого счетчика. Во время кадрового синхронизирующего импульса со входа 26 формирователя 193 строчные синхро- низирующие импульсы поступают через четвертьй элемент И на суммирующий вход реверсивного счетчика, а также на входы элементов И. Эти же импульсы в зависимости от знака рассогласования поступают через элементы И на выход 203 или 204 формирователя 193. Эти зшравляющие импульсы через выходы 116 или 117 поступают на сум- мирзпощий или вычитающий вход (+х или -х) счетчика 150 положения микрорастра по горизонтали блока 5 и уп- 20 ход 120 блока 10 это напряжение поравляют перемещением изображения сварочной ванны по горизонтали. При достижении нулевого состояния во всех разрядах реверсивного счетчика элемент НЛИ-НЕ. вырабатьшает управляющий 25 сигнал, запрещающий прохождение строчных синхронизирующих импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика и на выходы 203 или 204 узла 193. Если реверсивный счетчик не успел обнулиться за время кадрового синхронизирующего импульса, он обну- .ляется задним фронтом кадрового синхронизирующего импульса. В следующем кадре процесс возобновляется в той же последовательности. При отсутствии рассогласования между моментами поступления сигнала светового пера и сигна-. ла центра изображения сварочной ванны

30

35

ступает в блок 1 моделирования тепло- iBoro баланса.

Таким образом, блок 10 определяет рассогласование между моментами поступления сигнала светового пера и сигнала центра изображения сварочной ванны и формирует сигналы, управляющие перемещением изображения сварочной ванны по экрану телевизионного дисплея таким образом, чтобы сделать это рассогласование возможно меньшим. Иными словами, изображение сварочной ванны перемещается по экрану, стремясь оказаться под центром приемного элемента 146 светового пера.

Блок 11.работает следующим образом.

Схема 230 формирования сигнала ошибки по слежению блока 11 работает

ном двоичном счетчике 254 записано двоичное число 10. При этом на входах элемента И-НЕ 233 присутствует

управляющие импульсы на выходы 1 1 6 и 1 17 следующим образом.

не поступают. Путем выбора в качестве В исходном состоянии в двухразряд- управляющих импульсов достаточно низкочастотных строчных синхронизирующих импульсов удается имитировать

инерционность сварочной в.анны при пе- .с код 11. Логический О на выходе ремещёнии ее изображения по экрану элемента И-НЕ 233 запрещает прохождение кадровых синхронизирующих импульсов., с входа 125 схемы 230 формирования сигнала ошибки по сложению через 50 второй элемент И 232 на счетный вход 236 счетчика 234. Такое состояние ус- т-ойчиво. Если в течение какого-либо из кадров происходит совмещение (совтел ев из ионного дисплей с ограниченной скоростью, что приближает условия . имитации сварки к реальным условиям сварочного процесса.

Выходные импульсы с формирователей 193 и 194 поступают на входы цифро- аналоговых преобразователей, которые преобразуют число импульсов, поступив-- го пера и видеосигнала изображения ших на выходы 116-119 блока 10, в ана- сварочной ванны, на выходе первогб логовые сигналы скорости перемещения конца им1 татора ручного инструмента относительно центра изображения сва-

падение) во времени сигнала световоэлемента И 231 образуется импульс, устанавливающий счетчик 234 в состоя- , ние 00. На выходе элемента И-ПЕ 233

рочной ванны.,Чем на большее.расстояние перемещается конец имитатора ручного инструмента приемный элемент 146 светового пера за один кадр от центра изображения сварочной ванны, тем больше импульсов управления поступает на выходы 116-119 блока 10, чтобы переместить изображение сварочной ванны под центр приемного элемента 146 светового пера. Таким образом, число импульсов на выходах 116-119 является численным выражением скорости перемещения конца имитатора ручного инструмента по горизонтали и по вертикали. Функциональный преобразователь 196 вычисляет аналоговое напряжение, величина которого пропорциональна скорости сварки. Через вы5

0

5

ступает в блок 1 моделирования тепло- iBoro баланса.

Таким образом, блок 10 определяет рассогласование между моментами поступления сигнала светового пера и сигнала центра изображения сварочной ванны и формирует сигналы, управляющие перемещением изображения сварочной ванны по экрану телевизионного дисплея таким образом, чтобы сделать это рассогласование возможно меньшим. Иными словами, изображение сварочной ванны перемещается по экрану, стремясь оказаться под центром приемного элемента 146 светового пера.

Блок 11.работает следующим образом.

Схема 230 формирования сигнала ошибки по слежению блока 11 работает

ном двоичном счетчике 254 записано двоичное число 10. При этом на входах элемента И-НЕ 233 присутствует

В исходном состоянии в двухразряд-

го пера и видеосигнала изображения сварочной ванны, на выходе первогб

падение) во времени сигнала светового пера и видеосигнала изображения сварочной ванны, на выходе первогб

элемента И 231 образуется импульс, устанавливающий счетчик 234 в состоя- , ние 00. На выходе элемента И-ПЕ 233

29

.появляется сигнал логической 1, разрешающей прох сждение кадровых синхронизирующих импульсов на счетный вход 236 счетчика 234 и выключающий

,электроиньй ключ 219(3) блока 11. Кадровый синхроимпульс, следующий в конце данного кадра, устанавливает счетчик 234 в состояние 01 (00 на входах элемента И-НЕ 233). Если в течение следующего кадра имеет мес то совпадение сигналов светового пера и. изображения сварочной ванны, счетчик 234 сбрасьтается в состояние

жал минимального предела допустимой дпины дугового промежутка, что соответствует привару электрода к изде- ЛИЮ в реальных условиях, сигнал с компаратора 229 привара имитатора электрода разрешает прохождение секундных импульсов через электронньй ключ 219(7) на вход счетчика 220(8) 10 времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа.

Если возбуждение дуги проходит

нормально, и обучаемьй вьщерживает

00, и процесс повторяется. Так про 15оснсЯйные контролируемые параметры

должается до тех пор, пока в каком-имитируемого сварочного процесса в

либо из кадров не исчезнет совпаде-пределах, установленных заранее в

ние. В таком случае следующий за этимсхемах 225-227 формирования сигналов

кадром кадровый синхронизирующий им-ощибок, сигнал на выходе элемента

пульс переводит счетчик 234 из состо- JQи 218 разрещает прохождение секундных

««.« AI л - %гти- аг С Тг/ЛТ ПТ ЛЛ

импульсов через электронный ключ 219(6) на вход счетчика 220(6) рабо- чего времени. Под рабочим временем подразумевается время, в течение ко- 25 торого ни один из контролируемых параметров имитируемого сварочного процесса не превьшает допустимых пределов. Звуковой генератор 223 сигналов тревоги и звукового сопровождения вы-

яния 01 в состояние 10, которое является исходным состоянием схемы 230 формирования сигнала ошибки по слежению. После возврата в исходное состояние схема готова к выработке очередного сигнала совпадения. При несовпадении во времени сигнала светового пера и видеосигнала изображений сварочной ванны (ошибка по слежению) логический О

та И-НЕ 233 открьшает электронный ключ 219(3) блока 11, и импульсы с выхода перестраиваемого генератора 217(3) поступают на вход счетчика 220(3) числа ошибок по слежению блока 1 1 .

Поскольку изображение сварочной ванны формируется с помощью четырех окружностей различных диаметров, посредством переключателей S4.1-S4.4 можно регулировать чувствительность по слежению для сварщиков различной квалификации.

Остальные узлы и элементы блока 11 работают следующим образом.

При нажатии кнопки Пуск S3 .секундные импульсы с выхода генератора 216 секундных импульсов поступают на счетчик 220(7) времени сеанса сварки.

на выходе элемен- Q рабатывает шумоподобный звуковой сигнал нормального сварочного процесса, который поступает на выход 133 блока 11. Схема 224 управления моторным приводом имитации плавления электрода ос запускает двигатель перемещения имитатора электрода, скорость перемещения которого управляется сигналом, поступающим на вход 124 блока П.

40

Если один или несколько контролируемых, параметров имитируемого сварочного процесса не вьщехживается в допустимых пределах, сигналы со схем формирования сигнала ошибки по дс тому или иному контролируемому пара- метру разрешают прохождение звуковых сигналов тревоги па выход 133 блока 11 с выхода звукового генератора 223 сигналов тревоги и 3BykoBoro сопро- который фиксирует полное время нмита- 50 вождения, а также прохождение выход- Ции сварки. Эти же импульсы поступают ных импульсов с перестраиваемых гене- черёз электронньй ключ 219(5) на счет- раторов 217(1) - 217(4) через элект- чик 220(5) времени простоя, если обу- ронныб ключи 219(1) -.219(4) на входы чаемый не возбудит имитируемую дугу, счетчиков числа ошибок по тепловому момент возбуждения которой фиксирует- -с режиму сварочной ванны 220(1), длине ся компаратором 228 обрыва дуги, по- дугового промежутка 220(2), слежению сьшающим сигнал на управляющий вход 220(3) и углу наклона имитатора руч- электронного ключа 219(5). Если при нэго инструмента 220(4). С помощью - возбуждении дуги обучаемый не выдер- . потенциометров R5-R8 можно регулиро

1715130

жал минимального предела допустимой дпины дугового промежутка, что соответствует привару электрода к изде- ЛИЮ в реальных условиях, сигнал с компаратора 229 привара имитатора электрода разрешает прохождение секундных импульсов через электронньй ключ 219(7) на вход счетчика 220(8) 10 времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа.

Если возбуждение дуги проходит

нал нормального сварочного процесса, который поступает на выход 133 блока 11. Схема 224 управления моторным приводом имитации плавления электрода запускает двигатель перемещения имитатора электрода, скорость перемещения которого управляется сигналом, поступающим на вход 124 блока П.

40

дс 50 -с .

31.12

вать частоту фиксации ошибок по контролируемым параметрам.

Тренажер сварщика в целом работает следующим образом.

Тренажер сварщика может использоваться , в зависимости от подготовки и квалификации обучаемого в двух основных режимах: программном (Слежение) и самообучения (Сварка), причем программньй режим более предпочтителен при начальном обучении сварщиков. В этом режиме обучения в задачу обучаемого входит слежение концом имитатора ручного инструмента за изображением сварочной ванны при ее непрерьгоном перемещении по разделке имитируемых свариваемых поверхностей по строго заданной траектории с одновременной имитацией выгорания электрода. В случае ведения аномального процесса сварки к сварщику поступают сигналы рассогласования от датчиков основных контролируемых параметров имитируемого сварочного процесса (сигналы обратной связи) или визуально отмечается расхождение между выполненной траекторией шва и эталонной. Контроль, регистрация результатов, организация сигналов обратной связи к обучаемому могут производиться по отдельным параметрам или по нескольким одновременно. По мере освоения обучаемым психомоторных навыков правильного ведения сварочного процесса диапазон допустимых пределов отклонения контролируемых параметров можно сузить. При оценке квалификации опытного сварщика для выполнения конкретной работы можно точно определить степень овладения свар- и(иком каждым из основных навыков.

В режиме самообучения обучаемый сварщик ведет имитируемый сварочньй процесс самостоятельно, изображение сварочной ванны отслеживает положени конца имитатора ручного инструмента при одновременной имитации выгорания электрода и отображения траектории движения его конца вдоль кромок имитируемых свариваемых поверхностей. К сварщику поступают звукового сигналы обратной связи, свидетельствующие о соответствии заранее установленных контролируемых параметров имитируемого сварочного процесса текущим параметрам, определяемым с помощью системы датчиков.

1.32

Как в программном режиме, так и в режиме самообучения перёд началом имитируемого сварочного процесса инструктор (мастер, реже - обучаемый) устанавливает в тренажере (при помощи органов управления и переключателей) режим обучения сварке, выбирает контролируемые параметры из общей сово-

купности контролируемьк параметров, устанавливает чувствительность,пределы контролируемых параметров имитируемого сварочного процесса согласно выбранному режиму сварки. Далее инструктор наставляет обучаемого по выбранному режиму сварочного процесса и необходимым параметрам этого процесса (длине дугового промежутка, углу наклона имитатора ручного инструмента, слежению, тепловому режиму имитируемого сварочного процесса, световому и звуковому сопровождению нормального и аномального процесса сварки). После инструктажа и проверки качества усвоения изложенной информации инструктор (по желанию) может сам провести пробньй сеанс сварки на тренажере или поручить тренаж обучаемому. Для этой цели обучаемый

надевает на голову шлем со встроенными головными телефонами, берет имитатор ручного инструмента и по команде инструктора или самостоятельно начинает имитируемый сварочный процесс.

Нажав кнопку Пуск, которая обычно располагается на держателе имитатора электрода, сварщик подводит имитатор электрода к имитатору объекта трена- жа, который предварительно должен

быть размещен в соответствии с выполняемой работой (например, вертикально, горизонтально, над головой и т.д.) и в качестве которого используется экран телевизионного дисплея.

После нажатия этой кнопки начинается подсчет времени сеанса сварки, рабочего и штрафного времени, а также ко;- личество ощибок по контролируемым пат раметрам имитируемого сварочного процесса в блоке 11. На экране телевизионного дисплея высвечивается изображение разделки кромок, сформированное в блоке 6 формирования изображения сварочной ванны. Обучаемый подводит конец имитатора электрода к месту начала сварки, касается им экрана в указанном месте и быстро отводит его от экрана на расстояние требуемой длины дугового промежутка. Если вре33

мя касания невелико, и угол, под которым было произведено касание, выбран правильно, в режиме Сварка на экране появляется оптическая сварочная ванна, а в режиме Слежение - изображение Круг - I. Ванна посте- . пенно увеличивается, ее яркость изменяется с изменением теплового режима, имитатор электрода начинает укорачиваться, вокруг изображения ванны возникнет изображение разлетаю1цихся .J искр, и в головных телефонах шлема появляется звук, соответствующий нормальному режиму горения дуги. Сварщик по мере выполнения имитируемой сварки передвигает конец имитатора электрода между свариваемыми поверхностями по разделке кромок или по линии сты- ка Оптическая сварочная ванна перемещается по разделке кромок (режим Сварка) , оставляя изображение траектории своего движения на экране в виде имитируемого сварного шва, изображение которого формируется в блоке 8 формирования изображения шва. Данный прлоцесс продолжается непрерьгано до тех пор, пока ученик выдерживает параметры имитируемого процесса сварки в установленных пределах. При невыполнении хотя бы одного из условий или нескольких сразу изменяют яркость и размеры оптической сварочной ванны (нарушен тепловой режим), изображение которой может исчезнуть вообще при обрьше дуги, в головные телефоны поступают сигналы тревоги, свидетельствующие о том, какой параметр имитируемого сварочного процесса не ; выдерживается в пределах норм. Если ; конец имитатора электрода замкнулся Гна имитатор объекта тренажа (приваЬ i электрода),- включается счетчик 220(8) времени привара имитатора ручного йнг струмента к имитатору объекта тренажа блока 11, а при обрыве дуги прекращается имитация выгорания электрог. да. Все нарушения нop faльнoгo режима сварки регистрируются в блоке 1I и индицируются при помощи индикаторов.

1715134

расположенных на передней панели тре--- нажера. О качестве выполнения имитируемых сварочных работ можно судить

с по показаниям этих индикаторов после окончания имитируемого сеанса сварки и изображению сварного шва. По мере улучшения усвоения учеником основных психомоторных навыков сварки чувстви10 тельность по отдельным параметрам имитируемого процесса сварки можно увеличивать, можно также изменять выбранные контролируемые параметры и положение имитатора объекта тренажа

15 в пространстве.

Существующие аппаратные средства предложенного сварочного тренажера позволяют без изменений ввести допол20 нительный режим обучения сварке Стирание, существенно расширяющий его функцнональные возможности. Он заключается в том, что первоначально на экране телевизионного дисплея с

25 помощью блока 9 и блока 8 формирования изображения сварного шва формируется требуемый сварной шов (тонкой или толстой линией, равной диаметру Круга-1) по строго фиксированной

30 траектории без участия обучаемого. В дальнейшем в задачу обучаемого входит за строго фиксированное время повторить всю траекторию записи изображения сварного шва с помощью имита,с тора ручного инструмента; при этом сигналы со светового пера поступают в блок .8 формирования изображения сварного шва и стирают первоначально записанную информацию. Если ученик

40 ведет конец имитатора ручного инстру- мента по точно такой же траектории, он стирает информацию, первоначально записанную в блок 8 формирования изображени:я шва, и изображение шва

де исчезает с экрана телевизионного дисплея. Если же он допускает неточности или ошибки или не укладьшается в установленное время, на экране остается изображение шва именно в тех местах,

50 -где допущены неточности или ошибки

L.

j

Поверму

Торец имитаторл злек/про9а

Фаг. 3

М

ФигЛ

,

12ГЛ51 ф;/ /Is лЛг

TTf AS и л94---,

I j- I - ---, .j fff,148

At

y«J

/«

Л5

/Iff

l/ Ф vJ/ 1/ Ф Л/ U Л

/17

/4Л

Л9

tsun

K

ЛЧ /TV /14 /14 /j /IS /j

«/

/

w

т

151

«tf

«7

- -

- ЙА-Л/ J5

w//; M fx/f ty

I. I li W/ 4 --7/17

/4Л

Л9

1

ffJPf

39

,нл

±.

A to

Aft

27

Alt

19

/5

J

All

/w

A(J

3ff

A(t

u

J

A16

IjJ

«/r

u

- ЙА-Л/ J5

Kfyt .

KfVt Jj

KftytZ Круг

c; -1

C3 rJ LI

v,JU

/V-f.

/,..

/..

; .

ififuuuumnj

.

1 ri Г1 n n M n M rt rj г U U U U U U U U

-I Г- -T fT fs Г v uj LJ LJ k

Tlr

(..u

-

t...J

.-...J

Фиг.7

,фагв . ; .-.

Ш(

k

..

Ми рорастр у

87 ев а 96 9tst 93 94 asattr 9nof

г- и

I

86

ч и Гц

т

,Кр.1

М „Центрв1

.fttm

г

W

В

JET

-

J

.UJef

т

/

tet кен/l Sanuc

.

w

/

«

i,

Л|

I

r:

.±j

fatftHKm

A/UU

rr//

ггг(з) гг(( ши) //ш

ЕМЗ-Р-- iltlt) ПП) //W

.

I ш(Л ttita ttoia tmsT

I ШО1 itHs) ггоп

IDHD4D

I ttt(ii nun notn

I ) tftret

i9S.

ttt(9t ttttat tfffff Jb/j

I-14-

as

at

I-J I /ft

1/79}

I-14--I T-

««j

I

М .,f(f.f

//Л ft/f-f Л

7Г

.Kit.s

L

Составитель О, Болдьфев Редактор А, Федотов Техред М.Ходанич Корректор М.Васильева

Заказ 4917 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Я 35, Раушская наб., д. 4/5

&роизводствённо-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

J

ЛЛ /5 ,