Тренажер для обучения сварщиков

Тренажер для обучения сварщиков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для обучения сварщиков и может быть использовано в качестве техни- .ческого средства для обучения приемам ,и навыкам ручной и полуавтоматической сварки. Целью изобретения являетт ся повышение эффективности и расши-. рение функциональных возможностей тренажера. Тренажер содержит, блок перемещений сварочной ванны, задатчик условий, дисплейный модуль, блок сопряжения , коммутатор и п постов сварщика . Каждый пост сварщика содержит блок формирования изображения сварного шва, блок выделения сигналов ошибки , блок моделирования теплового баланса , блок положения сварочной ванны , блок изображения сварочной ванны и длины дуги, блок имитации объекта трена жа, блок управления, дисплейный модуль, мультиплексор, блок перемещения мишеней, блок смесителей, электроакустический преобразователь и имитатор ручного инструмента. Устройство позволяет повысить качество обучения навыкам сварки и расширить функциональные возможности устройства в части большего разнообразия приемов .; сварки, возможности-группового обучения и контроля правильности усвоения профессиональных нашыков путем введения визуальной обратной связи между движущейся мишенью и положением конца имитатора электрода, режима обучения почерку инструктора с соблюдением параметров процесса сварки, выдерживаемых инструктором. Вязможно создание библиотеки образцовых сварочных процессов и обучения по ней.1 з.п. ф-лы, 31 ил. сл 4 о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 0 09 В 19/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4155334/31-27 (22) 03.12.86 (46) 30;11.88. Бюл. 112 44 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР (72) Б.Е. Патон, В.В. Васильев, Н.А. Ропало, А.И. Баранов, В.А. Ро" пало, В.А. Богдановский и В.М. Гавва (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1217151, кл. G 09 В 19/24, 1984. (54) ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ СВАРЩИКОВ (57) Изобретение относится к устройствам для обучения сварщиков и может быть использовано в качестве технического средства для обучения приемам ,и навыкам ручной и полуавтоматической сварки. Целью изобретения являет-, ся повышение эффективности и расши-. рение функциональных возможностей тренажера. Тренажер содержит блок пе. ремещений сварочной ванны, задатчик условий, дисплейный модуль, блок сопряжения, коммутатор и и постов сварщика. Каждый пост сварщика содержит блок формирования изображения сварно,ЛФ„1441446 А 1 го шва, блок выделения сигналов ошибки, блок моделирования теплового баланса, блок положения сварочной ван— ны, блок изображения сварочной ванны и длины дуги, блок имитации объекта тренажа, блок управления, дисплейный модуль, мультиплексор, блок перемещения мишеней, блок смесителей, электроакустический преобразователь и имитатор ручного инструмента. Устройство позволяет повысить качество обучения навыкам сварки и расширить функциональные возможности устройства в части большего разнообразия приемов сварки, возможности -группового обучения и контроля правильности усвоения Ж профессиональных навыков путем введения визуальной обратной связи между М Ф движущейся мишенью и положением конца имитатора электрода, режима обуче,ния почерку инструктора с соблюдени- ф ем параметров процесса сварки, выдерживаемых инструктором. Возможно создание библиотеки образцовых сварочных 4 процессов и обучения по ней. 1 з.п. 4йЬ ф-лы, .31 ил.

4ь

1441446

Изобретение относится к средствам обучения обращению с инструментом и может быть использовано в качестве технического средства для обучения приемам и навыкам ручной и полуавтоматической электросварки при горизонтальном, вертикальном и потолочном видах шва, а также для проведения допускного контроля сварщиков во всех отраслях народного хозяйства, где используется сварка.

Цель изобретения - повышение эфэфективности и расширение функциональных возможностей тренажера в час- 15 ти большего разнообразия приемов сварки и воэможности группового обучения.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого Тренажера; на фиг. 2 — схема 20 центрального поста сварщика; на фиг. 3 — схема поста сварщика; на фиг.4 — одна из возможных схем реализации блока синхронизации; на фиг.5 одна из возможных схем реализации блока формирования изображения, сварного шва; на фиг. 6 — одна иэ возможных схем реализации блока формирования изображения сварочной ванны; на фиг.7 — схема, иллюстрирующая принцип 30 формирования изображения сварочной ванны на экране телевизионного дисплея; на фиг. 8 — одна из возможных схем. реализации блока формирования изображения искр; на фиг. 9 †. схема, иллюстрирующая принцип формирования изображения искр на экране телеви- . зионного дисплея; на фиг, 10 — одна из возможных схем реализации блока выделения сигналов ошибки; на фиг.l1 gp одна из возможных схем реализации блока генераторов; на фиг. 12 — возможные траектории движения сварочной ванны; на фиг. 13 — одна из. возможных схем реализации блока перемещения сварочной ванны; на фиг.14 одна иэ возможных траекторий по экрану телевизионного дисплея; на фиг.15— одна иэ возможных схем реализации блока контроля; на фиг. 16 — одна из возможных схем реализации узла формирования сигнала ошибки по слежению; на фиг. 17 — одна из возможных схем реализации блока моделирования теплового баланса; на фиг. 18 — конструк- 55 ция имитатора ручного инструмента для сварки штучным электродом; на фиг.19то же, для сварки электродной проволокой в среде защитных газов; на фиг.20 — одна из возможных схем реализации задатчика условий; на фиг. 21одна из возможных схем реализации узла задания параметров; на фиг.22 одна из возможных схем реализации узла задания номера поста сварщика; на фиг. 23 — одна иэ возможных схем реализации блока сопряжения; на фиг. 24 — пример реализации схемы дисплейного модуля; на фиг. 25 — одна из возможных схем реализации б .ока положения сварочной ванны; на фиг, 26 — одна из возможных схем реализации блока изображения сварочной ванны и длины дуги; на фиг. 27 - одна иэ возможных схем реализации блока смесителей; на фиг. 28 — одна из возможных схем реализации блока управления; на фиг. 29 — пример реализации схемы узла подсчета ошибок; на фиг. 30 — пример реализации схемы блока перемещения мишени; на фиг.31— пример реализации схемы блока формирования изображения мишени.

Предлагаемый тренажер для группо- вого обучения сварщиков (фиг.1) со-, держит центральный пост 1 сварщика, п постов 2 сварщика, выходы 3 и 4 сигналов кадровой и строчной синхронизации центрального поста сварщика, выходы 5 и 6 сигналов первой и второй опорных частот центрального поста сварщика, выход 7 сигналов дискретизации центрального поста сварщика, полюса 8,9 и 10 сигналов адресации, информации и управления центрального поста сварщика, вход 1! центрального поста сварщика, входы 12-16 сигналов кадровой, строчной синхронизации, первой, второй опорных частот и дискретизации поста сварщика, полюса 17, 18 и 19 сигналов адресации, информации и управления и выход 20 поста сварщика.

Центральный пост сварщика (фиг,2) содержит блок 21 синхронизации, блок

22 формирования иэображения сварного шва, блок 23 формирования изображения сварочной ванны, блок 24 формирования иэображения искр, блок 25 выде— ления сигналов ошибки, блок 26 генераторов, блок 27 перемещения сварочной ванны, блок 28 контроля, блок 29 моделирования теплового баланса, имитатор 30 ручного инструмента, электроакустический преобразователь 31, задатчик.32 условий, блок 33 сопряжения, магнитофон 34, блок 35 имитации

14414 объекта тренажа, коммутатор 36, дисплейный модуль 37, выходы 38-41 сигналов кадровой, строчной cHHxpoHHçàции, первой, второй опорных частот блока 21 синхронизации, выходы 42 и

43 сигналов третьей,опорной частоты и дискретизации блока 21 синхронизации, с первого по седьмой входы 4450 блока 22 формирования изображения сварного шва, выход 51 сигнала изображения шва блока 22 формирования иэображения сварного шва, с первого по четвертый входы 52-55 блока 23 формирования изображения сварочной 15 ванны, выход 56 сигнала разделки кромок блока 23 изображения сварочной ванны, выходы 57 и 58 сигналов положения микрорастра и центра ванны блока 23 изображения сварочной ванны, 20 выходы 59-62 сигналов изображения с первого по четвертык. кругов блока 23 изображения сварочной ванны, с первого по десятый входы 63.-72 блока 24 формирования изображения искр, выхо- 25 ды 73 и 74 сигналов и изображения блока формирования изображения искр, с первого по шестой входы 75-80 блока 25 вьделения сигналов ошибки, выходы 81-84 сигналов рассогласования, ч0 светопера, длины дуги, скорости сварки блока 25 вьделения сигналов ошибки, выход 85 сигналов перемещения блока 26 генераторов, с первого по четвертый входы 86-89 блока 27 перемещения сварочной ванны, с первого по четвертый выходы 90-93 блока 27 перемещения сварочной ванны, с первого по девятый входы 94-102 блока 28 контроля, выходы 103-105 сигналов íà- 40 рушения нормального режима сварки, звукового сопровождения, управления двигателем блока 28 контроля, с первого по третий входы 106-108 блока 29 моделирования теплового баланса, вы- 45 .ход 109 сигнала энтальпии сварочной ванны, блока 29 моделирования теплового баланса, первый и второй входы

110 и 111 имитатора 30 ручного инструмента, выход 112 сигнала фотодат- 50 чика и выход 113 сигнала угла наклона имитатора 30 ручного инструмента, вход 114 электроакустического преобразователя 31, с первого по девятый входы 115-123 задатчика 32 условий, синхронизирующий, идентифицирующий и цифровой информационные выходы

124, 125 и 126 задатчика условий, полюса 127-129 адресации, информации, 6

4 управления задатчнка условий, выход

130 сигналов управления коммутатором, аналоговые вход 131 и выход 132 блока 33 сопряжения, синхронизирующий, идентифицирующий и цифровой информационный входы 133-135 блока сопряжения, вход 136 сигналов опорной частоты . блока сопряжения, выход 137 сигнала готовности блока сопряжения, синхронизирующий, идентифицирующий и цифровой информационные выходы !38140 блока сопряжения,-линейные выход

141 и вход 142 магнитофона, вход 143 блока имитации объекта тренажа, с первого по четвертый входы 144-147 коммутатора 36, выход 148 коммутатора, с первого по четвертый входы

149-152 дисплейного модуля, выход

153 дисплейного модуля.

Пост сварщика (фиг.3} содержит блоки 22,25,28,30,31 и 35, а также входы и выходы этих блоков, идентичные одноименным блокам, входам и выходам этих блоков центрального поста сварщика, и, кроме того, блок 154 положения сварочной ванны, блок 155 изображения сварочной ванны и длины дуги, блок 156 смесителей, блок 157 управления, дисплейный блок 158, мультиплексор 159, блок 160 перемещения мишени, блок 161 формирования изображения мишени, первые и вторые входы 162 и 163 и выходы 164 и 165 блока положения сварочной ванны, с первого по пятый входы 166-170 блока изображения сварочной ванны и длины дуги, выходы 171-174 сигналов разделки кромок, положения микрорастра, изображения длины дуги блока изображения сварочной ванны и длины дуги, выходы 175-178 сигналов изображений с первого по четвертый кругов блока изображения сварочной ванны и длины дуги, с первого по тридцатый входы

179-191 блока смесителей, выходы 192 и 193 сигналов излучения и изображения блока смесителей, с первого по шестой входы 194-199 блока управления, с первого по пятый выходы 200204 блока управления, выходы 205-207 сигналов нарушения нормального режима сварки, нарушения длины дуги и звукового сопровождения блока управления, полюса 208-210 управления, информации, адресации блока управления, выходы 2!1 и 212 сигналов управления двигателем и энтальпии мишени, с первого по четвертый входы

5 4414

213-216 дисплейного блока, выход 217 дисплейного блока, с первого по третий входы 218-220 мультиплексора, первый и второй выходы 221 и 222 мультиплексора, с первого по четвертый входы 223-226 блока перемещения мишени, первый и второй выходы 227 и 228 блока перемещения мишени, с первого по четвертый входы 229-232 10 блока формирования изображения мишени, выход 233 сигнала изображения мишени блока формирования изображения мишени.

Блок 21 синхронизации предназна- 15 чен для формирования тактирующих сигналов, синхронизирующих работу всех блоков тренажера, а также для реали-. зации дискретного представления телевизионного растра. 20

Блок 21 синхронизации (фиг. 4) содержит генератор 234 синхроимпульсов, счетчик 235 горизонтальной дискретизации, счетчик 236 вертикальной дискретизации и с первого по третий маги- 25 стральные усилители 237-239.

Генератор 234 синхроимпульсов . предназначен для генерирования непрерывной последовательности импульсов частотой 8 мГц и может бцть выпол- З0 нен по известной схеме кварцевого генератора прямоугольных импульсов.

Счетчик 235 горизонтальной дискретизации растра предназначен для строчной дискретизации телевизионно- З5 го растра и выработки целой последо- . вательности импульсных сигналов, необходимых для работы остальных блоков тренажера. Выход генератора 234 синхроимпульсов подключен к тактово-. 40 ,му входу счетчика 235 горизонтальной, дискретизации растра.

Счетчик 236 вертикальной дискретизации растра предназначен для выработки целой последовательности импульсных сигналов, необходимых для работы остальных блоков тренажера.

Выход старшего разряда А9 счетчика

235 горизонтальной дискретизации ра стра подключен к тактовому входу младшего разряда счетчика 236 вертикальной дискретизации растра. Вместе счетчики 235 и 236 образуют 18-разрядный счетчик дискретизации растра, каждому состоянию которого соответст-. вует один определенный отрезок телевизионного растра длительностью

125 нс.

46 6

Блок 22 формирования изображения сварного шва предназначен для запоминания и хранения траектории движения конца имитатора ручного инструмента в течение одного сеанса работы тренажа и отображения этой траектории на экране телевизионного дисплея для анализа качества проведенного имитируемого сварочного процесса.

Блок 22 формирования изображения сварного шва (фиг.5) может быть выполнен по одной иэ иэвестных схем полупроводниковой памяти и содержит входной коммутатор 240 данных, выходной коммутатор 241 данных, схему 242 управления входным коммутатором данных, входной регистр 243 данных, выходной регистр 244 данных, регистр

245 адреса, узел 246 регенерации памяти, коммутатор 247 адреса, схему

248 управления коммутатором адреса, узел 249 элементов памяти, Т-триг-, гер 250, кнопку S 1.1 "Сброс" содержимого памяти.

Входной коммутатор 240 данных предназначен для коммутации входных сигналов "Круг 1" (наименьший внутренний круг имитируемой сварочной ванны), сигнала центральной точки сварочной ванны "Центр ванны" и сигнала со светового пера "СП".

Выходной коммутатор 241 данных предназначен для коммутации выходного сигнала блока 22 формирования изображения сварного шва в режимах

"Запись" — "Считывание".

Схема 242 управления входным коммутатором данных представляет собой двухсекционный переключатель режимов работы тренажера. Выходы схемы 242 подключены к управляющим входам входного коммутатора 240 данных.

Входной 243 и выходной 244 регистры предназначены для временного хранения записываемой и считываемой информации.

Регистр 245 адреса предназначен

1для хранения адреса ячейки памяти, в которую будет записана информация или с которой она будет считана.

Узел 246 регенерации памяти предназначен для регенерации содержимого ячеек памяти узла 249 элементов памяти во время строчных синхрониэирующих импульсов.

Коммутатор 247 адреса предназначен для подключения адресных входов узла 249 элементов памяти к выходам ре7 1441 гистра 245 адреса, или к выходам узла 246 регенерации памяти.

Схема 248 управления коммутатором адреса предназначена для управления коммутатором 247 адреса и представляет собой триггер °

Узел 249 элементов памяти пред-. ставляет собой динамическое оперативно-запоминающее устройство ° 10

Схема 250 представляет собой Ттриггер.

Блок 23 иэображения сварочной ванны предназначен для формирования на эКране телевизионного дисплея микро- 1я растра изображения, например 4-х концентрических окружностей, имитирующих сварочную ванну в центре микрорастра, формирования изображения разделки кромок имитируемых свариваемых де- 20 талей и формирования сигнала иэображения разделки кромок имитируемых свариваемых деталей и формирования сигнала центра иэображения имитируемой сварочной ванны. 2б

Блок 23 изображения сварочной ванны (фиг.6) содержит элементы 251(1) и 251(2), триггер 252(l ) запуска микрорастра по горизонтали, триггер

252(2) запуска по вертикали, счетчик 30 253(1) горизонтальной дискретизации микрорастра, счетчик 254(1) вертикальной дискретизации, формирователь

255 иэображения сварочной ванны, разделки кромок, центра сварочной ванны. З5

При этом с целью сокращения нумерации однотипные блоки (т.е. имеющие идентичные назначения и функции) обозначены одинаковыми номерами и отличаются индексами. При этом первые 40 номера индексов присвоены блокам, находящимся в центральном .посте (пульте инструктора). Таким образом, у однотипных блоков, использованных в i-м посте ученика, величина индек- 4я .са увеличивается в соответствии с количеством однотипных блоков, уже использованных в центральном посте.

Например, в посте инструктора применены блоки 253(I) и 254(1) (фиг.6), соответствующие блоки в 1-м посте обучаемого (фиг.26) обозначены 253(i+, +1) и 254(i+1). Далее в центральном посте используются блоки 252(1) и

252(2). Соответствующие блоки в пос те обучаемого обозначены 252(i+2) и

252(i+3) и т.д.

Счетчики горизонтальной 253(l) и вертикальной 254(l) дискретизации

446 микрорастра представляют собой, и»пример, 8-разрядные двоичные счетчики, каждый, например, с коэффициентом пересчета 256.

Триггеры 252(1) и 252(2) предназначены для запуска микрорастра по горизонтали и вертикали.

Формирователь 255 изображений сварочной ванны, разделки кромок и центра сварочной ванны представляет собой комбинационные схемы, предназначенные для формирования изображений

4-х концентрических окружностей (фиг,7), имитирующих сварочную ванну, а также для формирования изображений разделки кромок и выработки сигнала центра имитируемой сварочной ванны.

Формирователь 255 иэображений сварочной ванны, разделки кромок и центра сварочной ванны может быть выполнен с применением, например, известных дискретных методов формирования иэображений.

Блок 24 формирования иэображения искр предназначен для формирования изображения искр, случайным образом разлетающихся от центра имитируемой сварочной ванны, а также формирования полного видеосигнала и импульсов излучения датчика длины дугового промежутка.

Блок 24 формирования иэображения искр (фиг.8} содержит счетчик 256 положения искр, генератор 257 псевдослучайной последовательности искр, узел 258 формирования траекторий движения искр, сумматор 259, усилитель

260 с управляемым коэффициентом усиления, электронный ключ 261, счетчикделитель 262(l) на три, элемент И

263(1), переключатель $ 2.1 — $ 2.3 режима обучения сварке "Сварка — слежение".

Счетчик 256 представляет собой, например, двоичный счетчик по модулю 16, предназначенный для дискретного высвечивания искры на экране телевизионного дисплея в процессе ее движения по соответствующей траектории.

Генератор 257 псевдослучайной последовательности импульсов предназначен для выбора одной из двенадцати возможных траекторий полета искры и может быть выполнен по одной иэ известных схем генератора псевдослучайной последовательности импульсов.

Тактовый вход генератора 257 подклю1441446

50 чен к выходу старшего разряда счетчика 256 положения искр, а выход генератора 257 подключен к узлу 258 формирования траекторий движения искр.

Узел 258 формирования траекторий движения искр предназначен для формирования возможных траекторий разлета искр в микрорастре и может быть вы- . полнен с применением элементов И-НЕ, ИЛИ и элементов совпадения с применением известных методов формирования динамических иэображений ° Старшие разряды счетчиков горизонтальной

253(1) и вертикальной 254(1) дискре-. тизации микрорастра подключены к первым входам элементов совпадения, вторые входы которых подключены к счетчику -256(1) положения искр.

На фиг. 9 представлен микрорастр, иллюстрирующий все двенадцать возможных траекторий искр. В верхнем левом квадрате микрорастра штриховыми .линиями иллюстрируются движущиеся полосы, а стрелками — направления их движения.

Электронный ключ 261 предназначен для управления напряжением, соответствующим температуре сварочной ванны, в режимах работы "Сварка — слежение" и может быть выполнен по известной схеме электронного ключа.

Счетчик-делитель 262(1) на три может быть выполнен по известкой схеме делителя частоты.

Элемент И 263(l ) предназначен для пропускания импульсов с частотой

Р р/3 на излучающие элементы датчика длины дугового про!чежутка во время кадрового синхрониэирующего импульса.

Блок 25 выделения сигналов ошибки предназначен для формирования управляющих сигналов, необходимых для перемещения изображения сварочной ванны за перемещением конца имитатора ручного инструмента по экрану телевизионного дисплея и может быть выполнен по известной схеме, приведенной, например, на фиг. 1О.

Блок 25 выделения сигналов ошибки (фиг.10 ) содержит приемный элемент светового пера и датчика длины дугового промежутка, усилитель 264, элементы И-HE 265(1) — 265(4), элемент

HE 266, компаратор 267, амплитудный детектор 268, линию 269 задержки го-. ризонтального канала, линию 270 задержки вертикального канала, узел 271 горизонтальной обработки, узел 272

25 вертикальной обработки, узел 273 определения величины рассогласования и управления перемещением изображения сварочной ванны по горизонтали, узел 274 определения величины рассогласования и управления перемещением иэображения сварочной ванны по ,вертикали, цифроаналоговые преобразователи 275(!) и 275(2) и функциональный преобразователь 276 скорости сварки.

Элементы И-HE 265(!) и 265(2) предназначены для селективного пропускания во времени принятых сигналов светового пера и датчика длины дугового промежутка на входы соответствующих узлов обработки этих .сигналов.

Элемент НЕ 266 предназначен для инвертирования входного сигнала кад-рового синхронизирующего импульса.

Компаратор 267 предназначен для . выделения полезного входного сигнала светового пера из всей совокупности входных сигналов и может быть выполнен по известной схеме триггера

Шмитта.

Амплитудный детектор 268 предназначен для детектирования сигналов с частотой Г с р /3, отраженных от экрана телевизионного дисплея и принятых приемным элементом датчика длины дугового промежутка. Постоянная времени выходной HC-цепи амплитудного детектора выбирается гораздо большей, чем 3/Ус р, и меньше, чем постоянная времени движения руки сварщика.

Линии 269 и 270 задержки предназначены для компенсации запаздывания, возникающего из-за инерционности возбуждения люминофора экрана телевизионного дисплея, а также вследствие задержек распространения сигнала в соединительных, усилительных и формируюцих цепях.

Узел 271 горизонтальной обработки принятого световым пером сигнала предназначен для определения временного рассогласования между поступлением сигнала светового пера и сигнала центра изображения сварочной ванны по горизонтали. Узел 271 горизонтальной обработки содержит два D-триггера, один ВЯ-триггер и схему сравнения. Информационный вход первого Dтриггера подключен к входу 277 сигнала светового пера узла 271 горизонтальной обработки, а информационный

1l 1441446 12 вход второго D-триггера — к входу третий входы которого также подклю278 сигнала центра изображения сва-. чены к входам 286 и 289 узла 273 опрочной ванны по горизонтали зл нтали узла 271 ределения величины рассогласования горизонтальнои о ра отки. б б Входы уста- и управления перемещением изображения

5 новки этих D-триггеров подключены сварочной ванны по горизонтали. Вток входу 279 кадрового синхронизирую- рой вход третьего элемента И являетщего сигнала узла 271 горизонтальной ся входом 290 узла 273 определения величины рассогласования и управлеподключены к входам ВБ-триггера и )p ния перемещением изображения сварочвходам схемы сравнения, выход кото- ной ванны по горизонтали. рой является выходом 280 узла 271 Узел определения величины рассогоризонтальнои о ра отки, гласования и управления перемещением

RS-триггера являются выходами 281 и изображения сварочной ванны по верти282 узла 271 горизонтальной обработ- 15 кали имеет аналогичную структуру, что и; узел 273 определения величины ки.

1 рассогласования и управления переме1

Узел 272 вертикальной обработки щением изображения сварочиои ванны принятого световым пером сигнала име-. по горизонтали. ет аналогичный состав и предназначен 20 Цифроаналоговые преобразователи для определения временного рассогла=; 275(1) и 275(2) предназначены для сования между поступлением сигнала преобразования числа импульсов, посветового пера и сигнала центра воз- ступивших на выходы 8 () - () буждения сварочной ванны по вертика- . блока 25 выделения сигналов ошибки, в.аналоговые сигналы скорости перемеУзел 273 определения величины рас- щения конца имитатора ручного инструсогласования и управления перемеще- мента соответственно по горизонтали нием изображения сварочной ванны по и вертикали. горизонтали содержит реверсивный Функциональный преобразователь счетчик, четыРе элемента И и элемент 30 276 (фиг.10) скорости сварки содерИЛИ-НЕ, входы которого поразрядно жит логарифмирующие усилители 291(1)— подключены к выходам реверсивного 291(3), усилители 292(1)и 292(2) с счетчика, вычитающий вход которого коэффициентом усиления 2, антилогаподключен к вьходу третьего элемента рифмирующие усилители 293(1) — 293(3), И а суммирующий вход Реверсивного З5 суммирующий усилитель 294 и усидисчетчика — к выходу четвеРтого эле- тель 295 с коэффициентом передачи мента И. Выходы первого и второго элементов И подключены к выходам 283 и

284 узла 273. Четвертый вход первого

Функциональный преобразователь

40 строчных синхронизирующих импульсов — B HcJIBHHH в аналогoBQM виде сКоросТН входом 286, а четвертый вход второго сварки по нзвест значе ям гориэлемента И ЯвлветсЯ входом 287 Узла зонтальной Ч„ и вертикальной Ч „ „сос273 определениЯ величины Рассогласо- тавляющих скорости в соответствии с ваниЯ и УпРавлениЯ перемещением изоб- 45 в еии ражения сварочной ванны по горизон- . 12 (1) тали. Вход 288 является первым входом Ч = V+V

СЬ х

При этом для возведения перементретьего элемента И. Первые и вторые

И ной Z в степень а в блоке выполняются входы первого и второго элементов подключены к входам и ка р—

289 286 д о- следующие операции: вычисление логавых и строчных синхронизирующих им- рифма переменной, умножение полученеления величи- ной величины на показатель степени, пульсов узла 273 определения вел ны рассогласования и управления пе- антило р фм р антилога иджирование, т. е. ремещением изображения сварочной ван- (ц ны по горизонтали. Третьи входы первого и второго элементов И подключены Данный прием широко используется к выходу элемента —, вь о нт ИЛИ-НЕ выход ко- в аналоговой вычислительной технике торого также подключен к первому вхо- для вычисления степеней как с целыми, ду четвертого элемента И, второи и так и др так и обными показателями.

1441446

Таким образом, усилители 291(l), 292(1) и 293(l) составляют цепь для вычисления значения V „, цепь 291(2), 292(2) и 293(2) — для вычисления зна- 5 чения V (в обоих случаях показатель

7 степени а=2, что характеризует применение усилителей 292 с коэффициентом передачи K=2) а усилители 291(3)

295 и 293(3) составляют цепь для вы- 10 г числения значения V„+V „(показатель степени а=1/2, что отражено применением усилителя 295 с коэффициентом передачи 0,5).

Блок 26 генераторов (фиг.ll) иред15 назначен для выработки сигналов перемещения сварочной ванны для формирования на экране телевизионного дисплея траекторий движения изображений

20 сварочной ванны, соответствующих !! 1 различным типам почерка" сварщика, представленным на фиг.l2: а) прямая линия; б) "пила"; в) "меандр"; г) "трапеция"; а также для регулировки скорости движения сварочной ванны по вертикали и горизонтали, регулировки ширины и шага движения ванны.

Блок 26 генераторов содержит управляемые генераторы 296(1) — 296(3), электронные ключи 297(1) — 297(3), элемент HE 298, T-триггер 299, элементы И-НЕ 300(1) и 300(2), переключатель S 3 "Пуск" и переключатель

S 4 .траекторий движения изображения

35 сварочной ванны.

Уп! авляемые генераторы 296(1)

296(3 предназначены для выработки прямоугольных импульсов с регулируемой частотой.

Блок 27 (фиг.13) перемещения сварочной ванны предназначен для выработки сигналов запуска микрорастра по горизонтали "Mx и вертикали "М и перемещения его по экрану телеви45 зионного дисплея.

Блок 27 перемещения сварочной ванны содержит счетчик 30!(1) положения микрорастра по горизонтали, счетчик 302 положения микрорастра по вертикали, схемы сравнения 303(1) и

303(2), элементы И 304(1) и 304(2), коммутатор 305 управления перемещением микрорастра, переключатель 306 режимов работы "Сварка — слежение", оп- ределитель 307 границ, комбинационную схему 308, первый и второй триггеры

309(1) и 309(2) и коммутатор 310.

Счетчик 30! положения микрорастра по горизонтали предназначен для записи числа, определяющего положение микрорастра на телевизионном растре по горизонтали, который представляет собой, например, 8-разрядный ревер-. сивный счетчик.

Счетчик 302 положения микрорастра по вертикали предназначен для записи числа, определяющего положение микрорастра на телевизионном растре по вертикали, который представляет, например, 8-разрядный реверсивный счетчик.

Схемы сравнения 303(1) и 303(2) предназначены для сравнения значения кодов, находящихся в счетчиках 301 и

302 положения микрорастра по горизонтали и по вертикали с текущим адресом движущего луча телевизионной развертки. Первые входы схем сравнения

303(1) и 303(2) подключены к выходам счетчиков 301 и 302 положения микрорастра, а вторые — к входам сигналов дискретизации растра по горизонтали и по вертикали.

Элементы И 304(1) и 304(2) предназначены для выработки сигналов запуска микрорастра по горизонтали и вертикали при совпадении кодов на входах схем сравнения 303(1) и 303(2).

Коммутатор 305 управления перемещением микрорастра предназначен для коммутации управляющих сигналов счетчиков 301 и 302 положения микрорастрапо горизонтали и по вертикали в двух режимах работы тренажера "Саарка и "Слежение". В режиме "Сварка" управляющие входы счетчиков подключены к блоку 25 выделения сигналов ошибки, а в режиме "Слежение" — к блоку 26 генераторов через коммутатор 310.

Переключатель 306 режимов работы предназначен для переключения входных управляющих сигналов коммутатора 305 управления перемещения микрорастра при двух режимах работы "Сварка" и Слежение" и может быть выполнен по известной схеме с применением переключателей П2К. Конструктивно переключатель 306 режимов работы находит— ся на передней панели центрального поста сварщика.

Определитель 307 границ предназначен для выделения из сигналов дискретизации телевизионного растра сигналов,со15 144 ответствующих границам "X I ", "X2", "У1", "у2" (фиг.14).

Комбинационная схема 308 предназначена для выработки сигналов управления первым и вторым триггерами

309(1) и 309(2).

Коммутатор 310 предназначен для коммутации сигналов от блока 26 генераторов на входы коммутатора 305 для реализации движения сварочной ванны в режиме Слежение по замкнутому .J контуру на экране- телевизионного дисплея (фиг.14).

Блок 28 контроля предназначен для управления и контроля имитируемого процесса сварки на центральном посте сварщика и может быть выполнен по схеме, представленной на фиг.15.

Блок 28 контроля содержит генератор 311 секундных импульсов, перестраиваемые первый, второй и третий генераторы 312(1) — 312(4), элемент

И 313, электронные ключи 314(1)

314(7), счетчики 315(1) -315(4) числа ошибок по тепловому режиму свароч— ной ванны, длине дугового промежутка, слежению, углу наклона имитатора ручного инструмента, счетчик 315(5) времени простоя, счетчик 315(6) рабочего времени, счетчик 315(7) времени . сеанса сварки, счетчик 315(8) времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа, дешифраторы 316(1) и 316(8), индикаторы 317(1) †.317(8), звуковой генератор 318(1) сигналов тревоги и звукового сопровождения, схему 319(1) управления двигателем, схему 320 формирования ошибки по тепловому режиму сварочной ванны, схему 321 формирования сигнала ошибки по длине дугового промежутка, схему 322(1) формирования сигнала ошибки по углу наклона имитатора ручного инструмента, компаратор 323 обрыва дуги, компаратор 324 привара имитатора ручного инструмента, схему 325(1) формирования сигнала ошибки по слежению и переключатель

$ 3 "Пуск", ния информации, зацисацной в счетчиках 315{1) — 315(8).

Переключатель,": 3 блока 28 контроля предназначен для пропускания вы-.

5 ходных импульсов с генераторов 311 и

312(1) — 312(4) на информационные входы электронных ключей 314(1)

314(7) и конструктивно расположен на передней панели центрального поста сварщика.

Схема 319 управления моторным приводом имитации плавления электрода представляет собой усилитель мощности, нагрузкой которого являются обмотки электродвигателя указанного привода, вход которого через реле подключен к входу 96 блока 28 контроля. Обмотка реле подключена к выхо2р ду компаратора 323 обрыва дуги.

Схема 320 формирования сигнала ошибки по тепловому режиму сварочной ванны может быть выполнена по известным схемам аналоговых компарато25 ров.

Схема 322 формирования сигнала ошибки по углу наклона имитатора ручного инструмента представляет собой электронный компаратор.

Зр Компараторы 323 и 324 предназначены для выработки сигналов, свидетельствующих об обрыве дуги или приваре имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа.

Схема 325 формирования сигнала ошибки по слежению может быть выпол-, нена по схеме, представленной на фиг. 16, и содержит первый элемент

И 326, второй элемент И 327, элемент

40 И-НЕ 328, двухразрядный двоичный счетчик 329, содержащий R-вход 330, счетный вход 33), инверсный выход

332, прямой выход 333, а также переключатель S 5 чувствительности по

"Слежению".

Двухразрядный двоичный счетчик 329 предназначен для подсчета количества импульсов, поступающих на его счетный вход 331.

Блок 29 моделирования теплового баланса предназначен для реализации решения уравнения теплопроводности в виде дифференциального уравнения в обыкновенных производных, соответ"

Перестраиваемые генераторы 312(1)312(4) могут быть выполнены по известным схемам перестраиваемых генераторов прямоугольных импульсов с частотой генерации, например, F=0,1— — 10 Гц.

Индикаторы 317(1) — 317(8) предназначены для визуального отображе1446 I 6 ствующего балансу количества тепла, поступившего в рассматриваемый объем от сварного источника тепла, и тепла, ушедшего за пределы объема всеми видами теплопередачи (теплопровод-.

144144 ность, конвенция, излучение и др.).

Математическое описание теплового баланса в упрощенной форме имеет вид: а — +(1 К Ц 1 ) (3) U =a+b1,, (4)

1,= q(u> ), (5) где h — энтальпия сварочной ванны;

V сь — скорость сварки; 10

U — напряжение дуги;

l — ток дуги;

1 — длина дугового промежутка; а,Ь,D,R, К, 1- константы, зависящие от типа 15 и режима сварки, геометрических размеров и теплофизических характеристик электрода и свариваемых деталей; сигнал нарушения нормального 20 режима сварки (=0, если режим нарушен; о =1, если режим сварки норм;. ьный).

Пример реализации блока 29 моделирования теплового баланса приведен на фиг. 17.Этот блок содержит электронный ключ 334, интегратор 335, сумматор 336, умножитель 337, функциональный преобразователь 338 длины дугового промежутка, функциональный преобразователь 339 тока дуги, потенциометр R10 установки скорости сварки в режиме "Слежение" и переключатель $ 2.4 скорости сварки, Электронный ключ 334 предназначен для выключения сигналов, имитирующих скорость сварки и ток дуги (последние два слагаемые уравнения (3)) при появлении сигнала нарушения нормального режима сварки. 40

Функциональный преобразователь 338 длины дугового промежутка предназначен для формирования сигнала напряжения дуги в соответствии с ура