[发明专利]用于表征人工焊接操作的系统

权利要求书

1.一种焊接表征系统，所述焊接表征系统包括：

被配置来接触水平基材的基本上平坦的基底；

竖直支撑柱；

可滑动地附接到所述竖直支撑柱的平放组件，其中所述平放组件包括：

训练平台；

固定在所述训练平台上的固定装置，其中所述固定装置的几何特征是预先确定的；以及

工件，所述工件被调适来安装在所述固定装置上，其中所述工件包括要被焊接的至少一个接头，并且其中沿要被焊接的所述接头延伸的矢量限定操作路径；

至少一个标定装置，其中每个标定装置进一步包括与所述标定装置一体的至少两个点标记，并且其中所述点标记和所述操作路径之间的几何关系是预先确定的；

焊接工具，其中所述焊接工具可操作来在要被焊接的所述接头处形成焊缝，其中所述焊接工具限定工具点和工具矢量，并且其中所述焊接工具进一步包括被附着到所述焊接工具的标靶，其中所述标靶进一步包括以预先确定的图案被安装在所述标靶上的多个点标记，并且其中点标记的预先确定的图案可操作来限定刚体；

用于捕捉与所述标定装置一体的所述至少两个点标记以及被安装在所述标靶上的所述多个点标记的图像的成像系统；以及

数据处理部件，其中所述数据处理部件被配置来接收来自所述成像系统的数据并且计算：

(i)所述操作路径相对于通过所述成像系统可见的三维空间的位置和定向；

(ii)所述工具点相对于所述刚体的位置以及所述工具矢量相对于所述刚体的定向；以及

(iii)所述工具点相对于所述操作路径的位置以及所述工具矢量相对于所述操作路径的定向。

2.如权利要求1所述的焊接表征系统，所述焊接表征系统进一步包括显示装置，其中所述显示装置为监控器、头盔中的显示器、平视显示器或者它们的组合中的一个。

3.如权利要求2所述的焊接表征系统，其中由所述数据处理部件处理的数据中的至少一部分在所述显示装置上被实时地看到。

4.如权利要求3所述的焊接表征系统，其中所看到的所述数据可操作来给受训者提供关于焊接的特性和质量的实时的反馈。

5.如权利要求2所述的焊接表征系统，其中所述焊接表征系统进一步包括训练规定模块；所述训练规定模块包括多种焊缝类型和一系列与创建每个焊缝类型相关联的可接受的焊接参数；所述显示装置至少显示在训练规定模块中的所述焊接参数。

6.如权利要求5所述的焊接表征系统，其中所述焊接参数包括工作角度、行进角度、工具间隔、行进速度、焊道布局、摆动、电压、电流、焊丝送进速度或电弧长度中的至少一个。

7.如权利要求1所述的焊接表征系统，其中所述工件包括多个工件配置中的至少一个，所述工件配置包括大尺寸、各种接头类型、管道、板以及复杂的形状。

8.如权利要求1所述的焊接表征系统，其中所述数据被自动地保存并记录，并且受训者的表现被评分。

9.如权利要求1所述的焊接表征系统，其中所述成像系统进一步包括多个数码相机，并且其中至少一个滤波器被并入到所述多个数码相机中的每个的光学序列中，用于允许仅来自从与所述标定装置一体的所述至少两个点标记以及被安装在所述标靶上的所述多个点标记反射或发出的波长的光，以提高图像信噪比。

10.如权利要求9所述的焊接表征系统，其中所述成像系统进一步包括通过所述多个数码相机可见的至少一个动态感兴趣区域，其中所述动态感兴趣区域通过使用所述刚体的之前已知的位置来确定，并且其中图像信息仅从所述动态感兴趣区域内被收集和处理。

11.如权利要求1所述的焊接表征系统，其中所述操作路径的位置和定向使用与标定装置一体的至少两个点标记来标定，所述标定装置相对于所述固定装置以已知的平移的和转动的偏置被放置，并且其中所述固定装置相对于所述操作路径以已知的平移的和转动的偏置保持所述工件。