[发明专利]用于电磁位置跟踪的磁频率选择

说明书

用于使用电磁传感器和电磁发射机来跟踪焊接系统的元件的系统和方法，所述电磁传感器和所述电磁发射机在被选择成用于减小或避免来自其他焊接系统的干扰的频率组下运行，这种选择被用户人工地或自动地执行作为在所述传感器处对干扰检测的结果。

相关申请的交叉引用

本申请作为非临时专利申请提交，根据35 U.S.C.§119(e)要求于2016年11月4日提交的美国临时专利申请号62/417.513的优先权/权益，其全部披露内容通过引用结合在此。

技术领域

所描述的发明总体上涉及用于跟踪和表征人工焊接操作的系统和方法，并且更具体地涉及一种用于提供电磁跟踪系统的系统，该电磁跟踪系统具有通用发射机并且具有可选择的发射频率以克服干扰并且与不同接收机可靠地通信。

背景技术

制造业对有效且经济的焊工培训的期望已经在过去的十年里成为了很好地文档记录下来的主题，因为在今天的工厂、造船厂和建筑工地，技术焊工严重短缺的现状正变得惊人地明显。迅速退休的劳动力，结合传统的基于指导者的焊工培训的缓慢步伐，已经成为更有效的培训技术发展的推动力。迄今为止，多数焊接过程都是人工实行的，然而该领域仍缺乏实用的、可商购的工具来跟踪这些人工(和半自动)过程的表现。允许加速训练针对焊接的人工灵巧技术的创新，连同对焊接基本原理的快速教导，正在变为一种必要。本文所披露的跟踪和表征系统应对改进焊工培训的这个至关重要的需求并且使得能够监测实际的和模拟的人工和其他焊接过程来确保这些过程是在可允许的限制内，所述限制对满足全行业的质量要求是必要的。因此，对这样的有效系统存在持续的需求，所述系统用于训练焊工来在不同条件下正确地执行不同类型的焊接并且用于总体上对其进行跟踪来了解位置信息。尤其对于这些应用中所使用的跟踪技术而言，对在没有针对每个接收机的专用发射系统的情况下可以使用各个元件处的接收机同时跟踪多个元件的系统存在需求。

发明内容

本发明涉及用于跟踪和表征焊接练习和操作的先进的系统和方法。这种系统对于焊接指令以及提供负担得起的工具来用于测量人工焊接技术并且将该技术与所建立的程序进行对比的焊工训练而言是特别有用的。本发明的训练应用包括：(i)筛选申请人的技能水平；(ii)评估受训者随时间的进度；(iii)提供实时辅导以减少训练时间和成本；以及(iv)利用可量化的结果周期性地重新测试焊工的技能水平。过程监测和质量控制应用包括：(i)实时识别与优选条件的偏差；(ii)随时间记录和跟踪与程序的符合度；(iii)出于统计过程控制的目的来捕捉过程内数据(例如，热量输入测量值)；以及(iv)识别需要额外训练的焊工。本发明的系统提供了能够确定与不同的认可焊接程序的符合度的独特益处。在其他实施例中，跟踪数据可以用于各种各样的过程控制和/或监测功能。

本发明在不同的示例性实施例中在焊接练习过程中使用在电磁跟踪系统中的可选择的多频发射机以及一个或多个多频接收机来对多个元件(包括头盔、焊炬或焊枪、以及工件)的运动进行跟踪并且收集过程数据。本发明可适用于宽范围的过程，包括但不必限于GMAW、FCAW、SMAW、GTAW、以及切割。本发明对于工件构型的范围是可扩展的，包括大尺寸、不同的接头类型、管道、板、以及复杂的形状。所测量的参数包括工作角度、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、以及电弧长度。本发明的训练部件可以预填充有特定的焊接程序或者可以由指导者定制。数据可以被自动保存和记录，焊接后分析对表现进行评分，并且跟踪随时间的进度。这种系统可以在整个焊接训练程序中自始至终被使用并且可以包括头盔中的和屏幕上的反馈。现在参照附图，本发明的一个或多个具体实施例应该被更详细地描述。

在另一个示例性实施例中，可以在一个或多个显示器(如计算机监控器或电视)上示出并可以以图形格式展示与焊枪的操纵相关联的多个位置和取向特性。不论使用的是实际电源还是虚拟电源，所述方法还可以包括显示多个电弧参数中的至少一个电弧参数或电弧长度(AL)的步骤。可以在一个或多个显示器上示出所述多个电弧参数或所述电弧长度(AL)。