[实用新型]一种焊接操作模拟培训设备

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及焊接模拟与仿真培训领域，特别涉及一种焊接操作模拟培训设备。

【背景技术】

焊接技术是现代工业技术中比较重要的一个方面，它被广泛的应用于造船、汽车、石油天然气以及航空航天等领域。尽管当前各种自动焊与半自动焊发展迅速，但是具体到我国国情，手工电弧焊仍然有着比较广泛的应用。因为，相对于自动焊与半自动焊，手工电弧焊更为灵活、方便并且成本更低。但是随着经济的快速发展，我国的一些发达地区出现了用工荒，在焊接领域则体现为焊接工人整体数量下降的同时熟练焊工比例在减少。该现象给传统的焊接培训带来了挑战，如何缩短焊工培训周期，如何让新的焊工快速掌握焊接的技术成为一个新的课题。

虚拟现实技术发展为焊接培训领域带来了新的思路—虚拟焊接培训。传统的焊接培训周期长、污染大、损耗高、容易对新学员造成如灼伤、触电等危害，直接导致培训成本较高、效果差。同时，由于手工电弧焊有一定危险性，容易给初级焊接学员带来心里压力，使得他们不能快速进入学习状态。模拟培训在焊接培训领域的应用可以很好的解决上述问题。首先，模拟焊接培训损耗小、无污染，不仅符合节能减排的要求，还能极大的降低培训成本；其次，采用模拟焊接设备辅助教师的模式对学员进行教学能极大的提高师资的利用率，彻底打破传统焊接培训中一对一的低效培训模式；最后，模拟焊接培训设备可以综合多媒体技术，使得焊接教学更加生动、有趣，并且能够让学员有针对性的学习，提高了学习效率与效果。

在国内，哈尔滨工业大学在1987年开始着手虚拟焊接培训方面的研究工作，该校于1991年5月研制成功第一台样机。1998年，吉林工业大学设计了一种光学的模拟焊接操作的训练系统。2006年，天津大学和香港大学提出了一种基于虚拟现实和触觉向导的焊接培训系统。2009年，装甲兵技术学院的刘胜长等人发表论文“手工电弧焊操作模拟训练系统研究”，为模拟焊接培训领域带来新思路。在国外，德国、美国较早的开始这方面的研究工作，法国、澳大利亚、日本等国也在上世纪末开始相关研究，并相继取得一定成果。

西安交通大学焊接研究所已经研发出了“焊接操作模拟器”样机HTS-08,并于2008年获得国家发明专利。在此基础之上，近两来年焊接研究所的开发人员对样机HTS-08进行逐步改进与完善，并相继开发出HTS-09实验机型以及HTS-10改良机型。

HTS-09主要由检测模块，3D场景模块，评价模块以及理论考试模块组成。检测模块硬件主要由高清晰CCD工业摄像机和模拟焊钳及试板组成，集成高精度倾角传感器，并结合先进的图像处理技术，能够准确的、实时的检测到焊工操作的位置信息，实现检测精度±0.5mm。3D场景模块基于虚拟现实技术和有限元仿真模拟进行三维场景建模，实现焊条的烧损，发出弧光以及产生飞溅等逼真效果，给使用者以良好的体验。评价模块利用专家系统实现包括实时评价，焊接倾角评价，运条轨迹分析以及缺陷预测等功能，可以给出比较可信的评价结果。理论考试模块是HTS-09相对独立的一个模块，通过运用Fox Pro数据库技术实现理论学习以及考试相关的功能。对教师出题判卷有很好的辅助作用。

现有焊接操作模拟培训设备结构复杂，实际使用时仍有稍许不便。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种结构更加简单，使用方便的焊接操作模拟培训设备。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种焊接操作模拟培训设备，包括模拟面罩、模拟焊接电源和立柱；立柱上安装有显示器和模拟试板；立柱垂直安装于底座上，立柱顶端设有头盔支撑架。

本实用新型进一步的改进在于：模拟面罩包括面罩和设置于面罩上的头盔固定环、固定环调节螺栓、视频眼镜和视频眼镜调节螺栓。

本实用新型进一步的改进在于：模拟焊接电源包括机箱、设置于机箱顶部的把手、功能按钮和设置于机箱底部的支撑轮；机箱中设有计算机和电源，所述电源连接计算机、显示器和模拟试板。

本实用新型进一步的改进在于：显示器通过显示器支撑架固定于立柱上，显示器支撑架下方设有焊枪放置架；模拟试板通过漏斗支撑架固定于焊枪放置架下侧；立柱上还设有键盘鼠标支撑架。

本实用新型进一步的改进在于：漏斗支撑架包括通过固定螺钉固定于立柱上的第一套筒、玻璃安装框和位于玻璃安装框下部的框体，框体底部设有摄像机安装架，摄像机安装架上设有摄像机固定、调节孔；摄像机安装架上安装有CCD摄像机；模拟试板安装于玻璃安装框上。

本实用新型进一步的改进在于：所述计算机连接所述CCD摄像机、显示器和视频眼镜。