[實用新型]一種模擬焊接培訓用模擬焊鉗

有效

• 申請號: 201220433892.0
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN202748980U
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 王啟宇;張建勛;張衛之;牛靖;李清君;曹遂軍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣第一建設公司;西安交通大學
• 主分類號: G09B19/24
• 分類號: G09B19/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

【技術領域】

本實用新型涉及焊接模擬與仿真培訓領域，特別涉及一種模擬焊接培訓用模擬焊鉗。

【背景技術】

焊接技術是支持現代工業發展的一門重要學科，它被廣泛的應用于造船，汽車制造以及航空航天等領域。盡管各種自動焊與半自動焊發展迅速，但是針對我國國情，手工電弧焊仍然有著比較廣泛的應用。因為，相對于自動焊與半自動焊，手工電弧焊更為靈活、方便并且成本更低。但是隨著經濟的快速發展，我國的一些發達地區出現了用工荒，在焊接領域則體現為焊接工人整體數量下降的同時熟練焊工比例在減少。該現象給傳統的焊接培訓帶來了挑戰，如何縮短焊工培訓周期，并快速培養出熟練焊工成為一個重要課題。

虛擬現實技術和數字模擬技術的發展為焊接培訓領域帶來了新的思路—模擬培訓。傳統的焊接培訓周期長、污染大、損耗高，直接導致培訓成本較高。同時，由于手工電弧焊有一定危險性，容易給初級焊接學員帶來心里壓力，使得他們不能快速進入學習狀態。模擬培訓在焊接培訓領域的應用可以很好的解決上述問題。首先，模擬焊接培訓低損耗、無污染，不僅符合政府節能減排的要求，還能極大的降低培訓成本。其次，采用模擬焊接設備輔助教師的模式對學員進行教學能極大的提高師資的利用率，徹底打破傳統焊接培訓中一對一的低效培訓模式。最后，模擬焊接培訓設備可以綜合多媒體技術，使得焊接教學更加生動、有趣，并且能夠讓學員有針對性的學習，提高了學習效率與效果。

在國內，哈爾濱工業大學基于1987年提出的虛擬焊接的概念成功研制出第一臺模擬焊接設備樣機。2008年，上海師范大學提出的“電弧焊平板焊接仿真中焊條空間實時定位技術”直接服務于焊接培訓。2009年，裝甲兵技術學院的劉勝長等人發表論文“手工電弧焊操作模擬訓練系統研究”，為模擬焊接培訓領域帶來新思路。在國外，德國、美國較早的開始這方面的研究工作，法國、澳大利亞、日本等國也在上世紀末開始相關研究，并相繼取得一定成果。

西安交通大學焊接研究所已經研發出了“焊接操作模擬器”樣機HTS-08,并于2008年獲得國家發明專利。在此基礎之上，近兩來年焊接研究所的開發人員對樣機HTS-08進行逐步改進與完善，并相繼開發出HTS-09實驗機型以及HTS-10改良機型。

HTS-09主要由檢測模塊，3D場景模塊，評價模塊以及理論考試模塊組成。檢測模塊硬件主要由高清晰CCD工業攝像機和模擬焊鉗及試板組成，集成高精度傾角傳感器，并結合先進的圖像處理技術，能夠準確的、實時的檢測到焊工操作的位置信息，實現檢測精度±0.5mm。3D場景模塊基于虛擬現實技術和有限元仿真模擬進行三維場景建模，實現焊條的燒損，發出弧光以及產生飛濺等逼真效果，給使用者以良好的體驗。評價模塊利用專家系統實現包括實時評價，焊接傾角評價，運條軌跡分析以及缺陷預測等功能，可以給出比較可信的評價結果。理論考試模塊是HTS-09相對獨立的一個模塊，通過運用Fox?Pro數據庫技術實現理論學習以及考試相關的功能。對教師出題判卷有很好的輔助作用。

手工電弧焊就是利用焊條與工件之間產生的電弧將焊條和工件局部加熱到熔化狀態，焊條端部熔化后熔滴和熔化的母材熔合在一起，形成熔池；隨著焊接電弧向前移動，熔池逐漸冷卻結晶形成焊縫金屬。手工電弧焊的電弧長度靠手工維持，當弧長發生變化時，電弧電壓發生變化，從而影響焊縫的熔寬和熔深。進而，焊縫成型的優劣在很大程度上取決于焊接電弧長度（簡稱弧長）的控制。然現有模擬焊鉗均沒有弧長檢測裝置，使培訓者無法掌握弧長，進而影響模擬焊接的培訓效果。

【實用新型內容】

本實用新型的目的是提供一種模擬焊接培訓用模擬焊鉗，以解決上述技術問題。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種模擬焊接培訓用模擬焊鉗，包括箱體、步進電機、模擬焊條和手柄；箱體安裝于手柄頂端，箱體上安裝有步進電機和模擬焊條，步進電機的電機主軸上安裝有橡皮輪，該橡皮輪與模擬焊條摩擦配合。

本實用新型進一步的改進在于：模擬焊條的底部前端和后端各設有一個凸起，箱體的兩側各設有一個和模擬焊條的凸起相配合的限制開關。

本實用新型進一步的改進在于：箱體內安裝有頂緊框，頂緊框內設有兩個支撐軸，模擬焊條夾持于頂緊框的兩個支承軸和橡皮輪之間；頂緊框的兩側設有軸肩。

本實用新型進一步的改進在于：箱體上還安裝有測量模擬焊條傾角的雙傾角傳感器。

本實用新型進一步的改進在于：所述雙傾角傳感器采用西安中星測控有限公司生產的CS-2TAS-02雙軸傾角計。