Тренажер сварщика

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9 2 511 4 С ЕНИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕК АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ вания дел сил Бараев,В.М,А. Че авва 972 1974.СР1981.Р Ке во во СС 24, 1 в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Институт проблем мов энергетике АН УССР/ 982. (54) (57) 1, ТРЕНАЖЕР СВАРЩИКА, содержащий блок имитации объекта тренажа, имитатор ручного инструмента, электроакустический преобразователь, блок моделирования теплового баланса и блок контроля, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом электроакустического преобразователя, первым входом имитатора ручного инструмента и первым входом блока моделирования тейлового баланса, выход которого соединен с первым входом блока контроля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения его дидактических возможностей, в него введены блок формирования изображения искр, выходы которого подключены соответственно к блоку имитации объекта тренажа и второмувходу имитатора ручного инструмента, блок формирования 2изображения сварочной ванны, блок формирования изображения сварного шва, блок синхронизации, блок выделения сигналов ошибки и блок генераторов, выходы которого подключены к входам первой группы блока синхронизации, входы второй группы которого подключены к выходам группы блока выделения сигналов ошибки, выходы первой группы блока синхронизации подключены к входам группы блока формирования изображения сварочной ван- ны, а выходы второй группы подключены к входам группы блока формирования изображения сварного шва, первый выход первой группы блока синхронизации подключен к первому входу блока выделения сигналов ошибки, второй выход - к второму входу блока выделения сигналов ошибки и первым входам блока формирования изображения сварного шва и блока формирования иэображения искр, а третийвыход - к третьему входу блока выделения сигналов ошибки, к второмуходу блока формирования изображения искр и второму входу блока контроля, входы группы которого вместе с входами первой группы блока формирования иэображения искр подключены к выходам. первой группы блока формирования изображения сварного шва, выходы второй группы которого соединены с входами второй группы блока форьирования изображения искр, третий вход которого подключен к выходу блока мо- фа 4 делировання теплового баланса, один из выходов первой группы блока фор.мирования изображения сварного шва подключен к первому входу блока формирования изображения сварочной ван 19 121Блок 7 формирования иэображенияискр работает следующим образом.Для повышения качества имитации реального процесса сварки в состав сварочного тренажера входит блок 7 формирования изображения искр, случайным образом разлетающихся от центра сварочной ванны. Радиус разлета искр определяется размерами микрорастра. Поскольку модуль счета счетчи" ка 162 положения искр равен шестнадцати, то иэображение искры высвечивания на экране телевизионного дисплея дискретно шестнадцать раз в процессе ее движения по соответствующей траектории. Выбор одной из двенадцати возможных траекторий полета искры осуществляется при помощи генератора 163.Узел 164 осуществляет Формирование возможных траекторий разлета искр в микрорастре. За счет подклн 1 чения старших разрядов счетчиков 156 и 157 горизонтальной и вертикальной дискре тизацйи микрорастра к первым входам элементов совпадения узла 164, а вто-, рых входов этих элементов - к счетчику 162 положения искр удается формировать сигналы горизонтальной и вертикальной полос, движущихся от осей микрорастра к его границам. Подвижные знакоместа для искр, перемещающиеся по горизонтальным, вертикальным и диагональным траекториям, формируются, соответственно, на элементах И-НЕ. Затем эти сигналы обьединяются по ИЛИ на соответствующем элементе ИЛИ узла 164 формирования траектории движения искр. Выход элемента ИЛИ является выходом узла 164.На фиг. 9 представлен микрорастр.иллюстрирующий все двенадцать возможных траекторий движения искр. В верхнем левом квадранте микрорастра штриховыми линиями иллюстрируются движущиеся полосы, а стрелками - направления их движения. Очевидно, что на пересечении этих полос получается подвижное знакоместо, которое пере.м ещается по диагонали. По горизонтальным и вертикальным траекториям движутся знакоместа, получаемые напересечении подвижной и неподвижной полос (на фиг. 9 - заштрихованные квадраты) Все приведенные на фиг. 9 знакоместа соответствуют одному и тому же состо 715 20янию счетчика 162 положения искр. Переключатель 8 1. 3 осуществляет управление отображением искр, т.е. появлением их на экране телевизионногодисплея в режиме обучения сварке"Сварка". Выходной сигнал изображения искр узла 164 через переключательБ 1,3 поступает на один из входов сумО сумматора 165, на остальные входы ко-торого поступают видеосигналы изображения сварочной ванны "Круг 1круг 4", видеосигналы разделки кро- мок "Разд. кр." и сварного шва "ов",5 а также строчные "ССИ" и кадровые"ИСИ" синхронизирующие импульсы, Сумматор 165 представляет собой видеосмеситель, формирующий полный видеосигнал, имитирующий на экране телеви 20 зионного дисплея визуальную обстановку, характерную для реального процесса сварки. С выхода 84 блока 7 формирования изображения искр полный видеосигнал поступает на вход 20 теле 25 визионного дисплея,Усилитель 166 с управляемьм коэффициентом усиления осуществляет управление амплитудой яркостного видеосигнала сварочной ванны, пропорцио 30 нальной уровню напряжения, соответствующему температуре ванны. Управляющее напряжение поступает с выхода 15блока 1 моделирования теплового баланса на вход 83 блока 7 Формированияизображения искр, пройдя через электронный ключ 167 в режиме "Сварка",поступает на управляющий вход усилителя 166 с управляемым коэффициентомусиления. Чем больше уровень управляющего напряжения, тем больше уровеньяркостного сигнала на выходе усилителя:.166 с управляемым коэффициентомусиления, что соответствует разогреву ванны в. реальном сварочном процес 45 се и увеличению яркости изображенияванны на экране телевизионного дисплея. В режиме работы тренажера "Слежение" с помощью электронного ключа167 управляющее напряжение не поступает на усилитель 166 с управляемымкоэффициентом усиления и на его входс помощью переключателя 1, 2 поступает лишь сигнал "Круг 1", соответствующий наименьшему диаметру изображениясварочной ванны, и имеющий постояннуюэ 5амплитуду на выходе усилителя 166 се управляемым коэффициентом усиления.,Особенностью усилителя 66 с управляемым коэффициентом усиления является21 12171наличие на его информационных входахрезистивной матрицы, величина резисторов которой подобрана таким образом,что яркость изображения кругов "Круг1 - круг 4" на экране телевизионногодисплея убывает с увеличением номеракруга.Счетчик-(делитель) 168 "на три" иэлемент 169 И осуществляют пропускание импульсов с частотой Р 3 вовремя кадрового синхронизирующего импульса на излучающие элементы 145 дат.датчика длины дугового промежутка.Во время основного хода телевизионной 15развертки импульсы не поступают наизлучающие элементы 145, что увеличивает чувствительность приемногоэлемента 146 светового пера.Блок 8 формирования изображения 20сварного шва работает следующим образом.Блок 8 формирования изображениясварного шва осуществляет запоминаниеи хранение траектории движения конца 25имитатора ручного инструмента в течение одного сеанса работы тренажераи отображение этой траектории.на экране телевизионного дисплея для анализа качества проведенного имитируемого сварочного процесса. На входы103-105 блока 8 формирования изображения сварного шва (фиг. 10 даннойзаявки) поступают три вида входныхсигналов: "Круг 1" (наименьший внутренний круг имитируемой сварочной35ванны), сигнал центральной точки сварочной ванны и сигнал светового пера. В зависимости от выбранного режима работы блока 8 формирования изображения сварного шва один из этихсигналов с помощью входного коммутатора 170 данных и переключателя 172записывается во входной регистр 173 данных. 45В сварочном тренажере телевизионный растр дискретизирован таким образом, что каждая из его строк представляется в узле 179 памяти посредством 256-бит информации. Информацияна входах 103-105 и выходе 106 блока 8 формирования изображения сварного шва представляется последовательно, точка за точкой и выдается с частотой 4 мГц, Запись и считывание ин 55формации в узел 179 элементов памятиосуществляется с частотой в четырераза меньшей. Последовательная входная информация в блоке 8 Формирования 5122изображения сварного шва преобразует-. ся в 4-х разрядный параллельный код, далее записывается и считывается в таком виде в узел 179 памяти, а считываемые из узла 179 памяти 4-х разрядные слова на выходе 106 преобразуются в последовательную Форму представления. Необходимостью этих преобразований обусловлено наличие в блоке 8 формирования изображения сварного шва входного 173 и выходного 174 регистров данных и выходного коммутатора 171 данных. Регенерация содержимой информацииузла 179 памяти, который представляет собой динамическое запоминающееустройство, осуществляется во времяобратного хода строчной разверткителевизионного растра, т.е. в те моменты времени, когда отсутствуетобмен информацией между блоком 8Формирования изображения сварногошва и остальными блоками сварочноготренажера. Узел 176 регенерации памяти вырабатывает 7-разрядный код, который в моменты обратного хода строчной развертки через коммутатор 177адреса поступает на адресные входыузла 179 памяти.Каждая ячейка памяти узла 179 памяти соответствует определенной точке,на экране телевизионного дисплея,причем адрес этой ячейки Формируетсяв блоке 5 синхронно с движением электронного луча телевизионной развертки по экрану, и четырнадцать старшихразрядов вышеупомянутого адреса поступают на входы 87-100 блока 8 формирования изображения сварного шва,а точнее в регистр 175 адреса этогоблока. В течение одного цикла работыузла 179 памяти этот адрес в два приема (по семь разрядов) через регистр175 адреса поступает на адресные входы узла 179 элементов памяти. По этому адресу информация записывается илисчитывается с узла 179 элементов памяти,Входной коммутатор 170 данных управляется сигналами ПР и ПР 2 при помощи схемы переключателя 172 управления входным коммутатором 170 данных.При ПР 1 = 0 и ПР = 0 на информацион-,ный вход входного регистра 13 данныхпоступает сигнал центральной точкисварочной ванны; при ПР 1 = О, ПР 2- сигнал "Круг 1", а при комбн510 15 20 30 35 40 45 50 55 23 121 нациях 1 О и 11 - сигнал от светового пера.Запись и считывание информации в блоке 8 Формирования изображения сварного шва осуществляется черескадрово по управляющим сигналам, поступающим на входы 101 и 102 блока 8 Формирования изображения сварного шва.Блок 9 генераторов формирует на экране телевизионного дисплея возможные траектории движения сварочной ванны, соответствующие различным типам "почерка". сварщика, представленным на фиг. 12 данной заявки. Положение изображения сварочной ванны на экране телевизионного дисплея определяется состоянием реверсивных счетчиков 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и по вертикали блока 5, Изменяя состояние этих счетчиков, а точнее, подавая на их суммирующие или вычитающие входы импульсы, получим перемещение изображения сварочной ванны на плоскости экрана телевизионного дисплея, Скорость перемещения изображения сварочной ванны определяется частотой импульсов, поступающих , на входы счетчиков 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и по вертикали. Таким образом, комбинируя подачу входных импульсов на входы этих счетчиков, получаем перемещение изображения сварочной ванны.по необходимому закону. Скорость перемещения изображения сварочной ванны по горизонтали определяется частотой управляемого генератора 180(1), а по вер" тикали - частотой управляемого генератора 180(2). Регулировка частоты этих управляемых генераторов осущест. вляется с помощью потенциометров К 2 и КЗ. Изменяя частоту управляемого ге,нератора 180(3) с помощью,потенциометра. К 4, можно регулировать ширину и шаг движения изобраЖения сварочной ванны.Рассмотрим работу блока 9,при формировании траектории движения изображения сварочной ванны по прямой линии. Переключатель ЕЗ находится в замкнутом положении, переключатель М в положении "Прямой ход", а переключатель Р 5 - в положении "1". В таком положении переключателей элек" тронный ключ 181(1) находится в открытом состоянии, за счет наличия низкого потенциала на его управляю 7151 24 щем входе. Электронные ключи 181(2) - 181(4) находятся в закрытом состоянии за счет наличия высокого потенцила на их управляющих входах. Таким образом, управляющие импульсы поступают на выход 107 блока 9, что позволяет перемещать сварочную ванну по горизонтали.Рассмотрим работу блока 9 при формировании траектории движения изображения сварочной ванны по пилообразной траектории (фиг. 12 б даннойзаявки), Переключатели ЯЗ и 84 находятся в прежнем положении, а переключатель 85 находится в цоложении "2".Как и ранее, электронный клич 18(1)находится в открытом состоянии и навыходе 107 постоянно присутствуютуправляющие сигналы движения изображения сварочной ванны по гориэонтали. На управляющие входы электронныхключей 181(3) и 181(4) поступают сигналы с управляемого генератора,180(3), которые открывают попеременноэлектронные ключи 181(3) и 181(4),за счет чего, на выходах 109 и 110.попеременно будут присутствовать управляющие сигналы с выхода управляемого генератора 180(2) перемещения изображения сварочной ванны по вертикали. Управляющие сигналы на выходах 109 и 110 блока 9 будут перемещать изображение вниз-вверх и тем самым обеспечивать ее пилообразное перемещение по экрану телевизионного дисплея. Для нормальной работы блока 9 частота генерации управляемого генератора 180(З) Должна выбираться на много ниже частот генерации управляемых генераторов 180(1) и 180(2).Аналогичным образом Формируются траектории движения изображения сварочной; ванны по экрану телевизионного дисплея типа "меандр" и "трапе 1В,блоке 1 О производится определение.текущей длины дугового промежутка. Во время кадрового синхронизирующего импульса приемный элемент 146 принимает, отраженные от экрана телевизионного дисплея оптические сигналы с частотой Р, (3), преобразует их в электрическую форму представления. Эти сигналы усиленные по амплитуде усилителем 184, поступают через элемент И-НЕ 185 во время кадрового синхронизируищего импульса на вход амплитудного детектора 18, вели25 12 чина постоянного напряжения на выхо.де которого будет определять величину длины дугового промежутка. С уменьшением величины длины дугового промвкутка величина напряжения на выходе амплитудного детектора 183 будет возрастать и наоборот. Блок 10 является основным звеном системы автоматического управления движением изображения сварочной ванны по экрану телевизионного дисплея в режиме работы сварочного тренажера "Сварка". При приближении приемного элемента 146, оснащенного фокусирующей системой выделения одной строки телевизионного растра, к плоскости экрана телевизионного дисплея, приемный элемент 146 воспринимает оптический сигнал, соответствующий во времени попаданию светового пятна от экрана в поле зрения приемного элемента .146. Этот сигнал, преобразованный в электрическую форму представления, усиливается усилителем 184 и попадает на вход компаратора 187, который, выделяет полезный сигнал на фоне помех. Положительный импульс с выхода компаратора 187 поступает через элемент И-НЕ,185(2) во время прямого хода строчной развертки на входы элементов задеркки горизонтального 189. и вертикального 190 каналов, а также через элемент задержки 189 горизонтального канала на выход 122 блока 10, Импульс, формируемый компаратором 187, запаздывает относительно момента появления электронного луча электронно-лучевой трубки телевизионного дисппея под оптической осью приемного элемента 146. Заназдьвание возникает из-за инерционности возбуждения люминофора экрана, а также вследствие задержек распространения принятого сигнала в соединительньм, усипитель- . ньм и формирующих цепях. Элементы задержки горизонтального 189 и вертикального 190 каналов задерживают входной сигнал светового пера на дли тельность одной телевизионной строки, Таким образом, импульсы, появляющие- . ся на выходах линий задержки горизонтального 189 и вертикального 190 ка- . налов,. совпадают с моментом прохождения электронного луча электроннолучевой трубки под осью приемного элемента 146 в следующей строке, что несущественно, поскольку в бйоке 1017151 26 51015 20 25 30 35 40 45 50 55 осуществляется раздельная обработка сигналов по координатам Х.и 7.Выходной сигнал элемента задержки 189 горизонтального канала поступает на вход 197 узла 191 горизонтальной обработки принятого световым пером сигнала, а точнее - на информационный вход первого Э-триггера. На информационный вход второго Э-триггера узла 191 поступает видеосигнал центра изо- бражения сварочной ванны по горизонтали. Узел 191 определяет временное рассогласование между моментом появления сигнала светового пера и моментом появления сигнала центра изображения сварочной ванны по горизонтали. Такой сигнал рассогласования формируется на выходе схемы сравнения узла 191, входы которой подключены к выходам первого и второго Э-тригге.ров этого узла. Выходы первого и второго Р-триггеров также подключены квходам ЕЗ-триггера узла 191, на выходах которого 201 и 202 формируетсясигнал, определяющий знак рассогла"сования. Таким образом, разница вовремени между срабатываниями первого и второго Э-триггеров определяет рассогласование между поступлением сигнала светового пера и сигнала центра изображения сварочной ванны по гори-.зонтали, а очередность их поступления фиксируется КЯ-триггером, который определяет знак рассогласования, ДваЭ-триггера устанавливаются в исходноесостояние кадровым синхроимпульсом. Выходной сигнал схемы сравнения с выхода 200 узла 191 поступает на первый вход элемента И-НЕ 185(3), на второй вход которого поступает управляющий сигнал с выхода компаратора 228 обрыва дуги блока 11, Сигнал с выхода 200 узла 191 горизонтальной обработки может пройти через элемент И-НЕ 185(3) на вход 208 формирователя 193 только при наличии управляющего сигнала с выхода компаратора 228 обрыва дуги, который определяет, находится ли общая длина дугового про" межутка в установленных пределах.Сигнал с входа 208 разрешает прохождение импульсов с частотой 4 мГц с входа 210 формирователя 193 через третий элемент И на вычитающий вход реверсивного счетчика этого узла. Чем больше рассогласование между временем поступления сигнала светового пера и12171временем поступления сигнала центра изображения сварочной ванны, тем больше импульсов с частотой 4 мГц поступает на вычитающий вход реверсив"1 ного счетчика. Во время кадрового синхронизирующего импульса со входа . 26 Формирователя 193 строчные синхронизирующие импульсы поступают через четвертый элемент И на суммирующий 10 вход реверсивного счетчика, а также на входы элементов И. Эти же импульсы в зависимости от знака рассогласования поступают через элементы И на выход 203 или 204 формирователя 193. Эти управляющие импульсы через выходы 116 или 117 поступают на суммирующий или вычитающий вход ("+х" или",-х") счетчика 150 положения микрорастра по горизонтали блока 5 и уп равляют перемещением изображения сварочной ванны по горизонтали. При достижении нулевого состояния во всех разрядах реверсивного счетчика элемент ИЛИ-НЕ,вырабатывает управляющий 25 сигнал, запрещающий прохождение строчных синхронизирующих импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика и на выходы 203 или 204 узла 193. Если реверсивный счетчик не успел обнулиться за время кадрового синхронизирующего импульса, он обну,ляется задним Фронтом кадрового синхронизирующего импульса, В следующем кадре процесс возобновляется в той же последовательности. При отсутствии35 рассогласования между моментами поступления сигнала светового пера и сигна-, ла центра изображения сварочной ванны управляющие импульсы на выходы 116 и 117 40 не поступают. Путем выбора в качестве управляющих импульсов достаточно низкочастотных строчных синхронизирующих импульсов удается имитировать инерционность сварочной ванны при пе" ремещении ее изображения по экрану телевизионного дисплея с ограниченной скоростью, что приближает условия . имитации сварки к реальным. условиям сварочного процесса. 50 Выходные импульсы с Формирователей193 и 194 поступают на входы цифроаналоговых преобразователей, которые преобразуют число импульсов, поступивших на выходы 116-119 блока 1 О в ана" Глоговые сигналы скорости перемещения конца имитатора ручного инструмента относительно центра изображения сва 51 28рочной ванныЧем на большее расстояние перемещается конец имитатора ручного инструмента приемный элемент 146 светового пера за один кадр от центра изображения сварочной ванны, тем больше импульсов управления поступает на выходы 116-19 блока 1 О, чтобы переместить изображение сварочной ванны под центр приемного элемента 146 светового пера. Таким образом, .число импульсов на выходах 116-119 является численным выражением скорости перемещения конца имитатора ручного инструмента по горизонтали и по вертикали. Функциональный преобразователь 196 вычисляет аналоговое напряжение, величина которого пропорциональна скорости сварки. Через выход 120 блока 10 это напряжение поступает в блок 1 моделирования теплового баланса.Таким образом, блок 10 определяет рассогласование между моментами поступления сигнала светового пера и сигнала центра изображения сварочной ванны и формирует сигналы, управляющие перемещением изображения сварочной ванны по экрану телевизионного дисплея таким образом, чтобы сделать это рассогласование возможно меньшим.Иными словами, изображение сварочной ванны перемещается по экрану, стремясь оказаться под центром приемного элемента 146 светового пера.Блок 11,работает следующим образом.Схема 230 формирования сигнала ошибки по слежению блока 11 работает следующим образом.В исходном состоянии в двухразрядном двоичном счетчике 234 записано двоичное число "10". При этом на входах элемента И-НЕ 233 присутствует код "11". Логический "0" на выходе элемента И-НЕ 233 запрещает прохождение кадровых синхронизирующих импульсовс входа 125 схемы 230 Формирования сигнала ошибки по сложению через второй элемент И 232 на счетный вход 236 счетчика 234. Такое состояние усгойчиво. Если в течение какого-либо из кадров происходит совмещение (совпадение) во времени сигнала светового пера и видеосигнала изображения сварочной ванны, на выходе первого элемента И 231 образуется импульс, устанавливающий счетчик 234 в состоя,ние "00". На выходе элемента И - Е 233жал минимального предела допустимой длины дугового промежутка, что соответствует привару электрода к изделию в реальных условиях, сигнал с компаратора 229 привара имитатора электрода разрешает прохождение секундных импульсов через электронный ключ 219(7) на вход счетчика 220(8) времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа.Если возбуждение дуги проходит нормально, и обучаемый выдерживает основные контролируемые параметры имитируемого сварочного процесса в пределах, установленных заранее в схемах 225-227 формирования сигналов ошибок, сигнал на выходе элемента И 218 разрешает прохождение секундных импульсов через электронный ключ 219(6) на вход счетчика 220(6) рабо-, чего времени. Под рабочим временем подразумевается время, в течение которого ни один из контролируемых параметров имитируемого сварочного процесса не превышает допустимых пределов. Звуковой генератор 223 сигналов тревоги и звукового сопровождения вырабатывает шумоподобный звуковой .сигнал нормального сварочного процесса,который поступает на выход 133 блока 11. Схема 224 управления моторнымприводом имитации плавления электрода Если один или несколько контролируемых параметров имитируемого сва-, рочного процесса не выдерживается в допустимых пределах, сигналы со схем формирования сигнала ошибки по тому или иному контролируемому параметру разрешают прохождение звуковых сигналов тревоги на выход 133 блока 11 с выхода звукового генератора 223 сигналов тревоги и звукового сопровождения, а также прохождение выходных импульсов с перестраиваемых генераторов 217(1) - 217(4) через электронные ключи 219(1) - 219:(4) на входы счетчиков числа ошибок по тепловому режиму сварочной ванны 220(1), длине дугового промежутка 220(2), слежению 220(3) и углу наклона имитатора ручюго инструмента 220(4). С помощью . потенциометров В 5-Р 8 можно регулнропоявляется сигнал логической "1",разрешаюцей прох окдение кадровых синхронизируюцих импульсов на счетныйвход 236 счетчика 234 и выключающий,электронный ключ 219(3) блока 11,Кадровый синхроимпульс, следующий вконце данного кадра, устанавливаетсчетчик 234 в состояние "01" ("00"на входах элемента И-НЕ 233). Еслив 10течение следующего кадра имеет место совпадение сигналов светового пера и.изображения сварочной ванны,счетчик 234 сбрасывается в состояние"ОО", и процесс повторяется. Так продолжается до тех нор, пока в какомлибо из кадров не исчезнет совпадение. В таком случае следующий за этимкадром кадровый синхронизирующий импульс переводит счетчик 234 из состояния "01" в состояние "10", котороеявляется исходным состоянием схемы230 формирования сигнала ошибки послежению. После возврата в исходноесостояние схема готова к выработке 25очередного сигнала совпадения, Принесовпадении во времени сигнала светового пера и видеосигнала изображений сварочной ванны (ошибка послежению) логический "0" на выходе элемента И-НЕ 233 открывает электронныйключ 219(3) блока 11, и импульсы свыхода перестраиваемого генератора217(3) поступают на вход счетчика220(3) числа ошибок по слежению бло- запускает двигатель перемещения имика 11.35.Поскольку изображение сварочнойванны формируется с помощью четырехокружностей различных диаметров, посредством переключателей 84.1-84.4 40можно регулировать чувствительностьпо слежению для сварщиков различнойквалификации.Остальные узлы и элементы блока11 работают следующим образом. 45При нажатии кнопки "Пуск" 83 секундные импульсы с выхода генератора216 секундных импульсов поступают насчетчик 220(7) времени сеанса сварки,который фиксирует полное время имитации сварки. Эти же импульсы поступаютчерез электронный ключ 219(5) на счет-чик 220(5) времени простоя, если обучаемый не возбудит имитируемую дугу,момент возбуждения которой фиксируется компаратором 228 обрыва дуги, посылаюцим сигнал на управляющий входэлектронного ключа 219(5). Если привозбуждении дуги обучаемый. не вьщер 1217151 32вать частоту Фиксации ошибок по контролируемым параметрам,Тренажер сварщика в целом работаетследующим образом.Тренажер сварщика может использоваться, в зависимости от подготовкии квалификации обучаемого в двух основных режимах: программном (иСлеже.ние) и самообучения (" Сварка" ), 10причем программный режим более предпочтителен при начальном обучениисварщиков, В этом режиме обучения взадачу обучаемого входит слежениеконцом имитатора ручного инструмента 15за изображением сварочной ванны приее непрерывном перемещении по разделке имитируемых свариваемых поверхностей по строго заданной траектории содновременной имитацией выгорания 20электрода, В случае ведения аномального процесса сварки к сварщику поступают сигналы рассогласования отдатчиков основных контролируемых параметров имитируемого сварочного процесса (сигналы обратной связи) иливизуально отмечается расхождениемежду выполненной траекторией шва иэталонной, Контроль, регистрация ре зультатов, организация сигналов обратной связи к обучаемому могут производиться по отдельным параметрамили по нескольким одновременно. Помере освоения обучаемым психомоторныхнавыков правильного ведения сварочного процесса диапазон допустимых пределов отклонения контролируемых параметров можно сузить. При оценке квалификации опытного сварщика для выполнения конкретной работы можно точно определить степень овладения сварщиком каждым из основных навыков,В режиме самообучения обучаемый сварщик ведет имитируемый сварочный45 процесс самостоятельно, изображение сварочной ванны отслеживает положение конца имитатора ручного инструмента при одновременной имитации выгорания электрода и отображения траектории движения его конца вдоль кромок имитируемых свариваемых поверхностей. К сварщику поступают звуковые сигналы обратной связи, свидетельствующие о соответствии заранее установленных55 контролируемых параметров имитируемого сварочного процесса текущим параметрам, определяемым с помощью систе" мы датчиков,Как в программном режиме, так и в режиме самообучения перед началоимитируемого сварочного процесса инструктор (мастер, реже - обучаемый) устанавливает в тренажере (при помощи органов управления и переключателей) режим обучения сварке, выбирает контролируемые параметры из общей совокупности контролируемых параметров, устанавливает чувствительность,пределы контролируемых параметров имитируемого сварочного процесса согласно выбранному режиму сварки. Далее инструктор наставляет обучаемого по выбранному режиму сварочного процесса и необходимым параметрам этого процесса (длине дугового промежутка, углу наклона имитатора ручного инструмента, слежению, тепловому режиму имитируемого сварочного процесса, световому и звуковому сопровождению нормального и аномального процесса сварки), После инструктажа и проверки качества усвоения изложенной информации инструктор (по желанию) может сам провести пробный сеанс сварки на тренаяере или поручить тренаж обучаемому. Для этой цели обучаемый надевает на голову шлем со встроенными головными телефонами, берет имитатор ручного инструмента и по команде инструктора или самостоятельно начинает имитируемый сварочный процесс. Нажав кнопку "Пуск", которая обычно располагается на держателе имитатора электрода, сварщик подводит имитатор .электрода к имитатору объекта трена-жа, который предварительно должен быть размещен в соответствии с выполняемой работой (например, вертикально, горизонтально, над головой и т,д.) и в качестве которого используется экрай телевизионного дисплея. После нажатия этой кнопки начинается подсчет времени сеанса сварки, рабочего и штрафного времени, а также ко-. личество ошибок по контролируемым па-, раметрам имитируемого сварочного процесса в блоке 11. На экране телевизионного дисплея высвечивается изображение разделки кромок, сформированное в блоке 6 формирования изображения сварочной ванны. Обучаемый подводит конец имитатора электрода к месту начала сварки, касается им экрана в указанном месте и быстро отводит его от экрана на расстояние требуемой длины дугового промежутка. Если вре10 15 20 25 30 35 40 50,где допущены неточности нли ошибки. мя касания невелико, и угол, под которым было произведено касание, выбран правильно, в режиме "Сварка" на экране появляется оптическая сварочная ванна, а в режиме "Слежение" - изображение "Круг - 1". Ванна посте. пенно увеличивается, ее яркость изменяется с изменением теплового режима, имитатор электрода начинает укорачиваться, вокруг иэображения ванны возникнет изображение разлетающихся .Ьискр, и в головных телефонах алема появляется звук, соответствующий нормальному режиму горения дуги. Сварщик по мере выполнения имитируемой сварки передвигает конец имитатора электрода между свариваемыми поверхностями по разделке кромок нли по линии сты) ка. Оптическая сварочная ванна перемещается по разделке кромок (режим "Сварка" ), оставляя изображение траектории воего движения на экране в виде имитируемого сварного шва, изображение которого формируется в блоке 8 Формирования изображения шва. Данный процесс продолжается непрерывно до тех пор, пока ученик выдерживает параметры имитируемого процесса сварки в установленных пределах. При невыполнении хотя бы одного из условий или нескольких сразу изменяют яркость и размеры оптической сварочной ванны (нарушен тепловой режим), изображение которой может исчезнуть вообще при обрыве дуги, в головные. телефоны .поступают сигналы тревоги, свидетельствующие о том, какой параметр имитируемого сварочного процесса не выдерживается в пределах норм. Если конец имитатора электрода замкнулся ,"на имитатор объекта тренажа (привар , электрода); включается счетчик 220(8).времени привара имитатора ручного ин-, струмента к имитатору объекта тренажа блока 11, а при обрыве дуги прекращается имитация выгорания электро-., да, Все нарушения нормального режима сварки регистрируются в блоке 1 1 и индицнруотся при помощи индикаторов,. расположенных на передней панели тре нажера. О качестве выполнения имитируемых сварочных работ можно судитьпо показаниям этих индикаторов послеокончания имитируемого сеанса сваркии изображению сварного шва, По мереулучшения усвоения учеником основныхпсихомоторных навыков сварки чувствительность по отдельным параметрамимитируемого процесса сварки можноувеличивать, можно также изменять выбранные контролируемые параметры иположение имитатора объекта тренажав прбстранстве.1 Существующие аппаратные средства предложенного сварочного тренажера позволяют без изменений ввести дополнительный режим обучения сварке "Стирание", существенно расширяющий его Функциональные возможности, Он заключается в том, что первоначально на экране телевизионного дисплея с помощью блока 9 и блока 8 Формирования изображения сварного шва формируется требуемый сварной шов (тонкой нли толстой линией,. равной диаметру "Круга") по строго фиксированной траектории беэ .участия обучаемого. В дальнейшем в задачу обучаемого входит за строго Фиксированное времяповторить всю траекторию записи изображения сварного шва с помощью имитатора ручного инструмента; при этомсигналы со светового пера поступаютв блок .8 формирования изображениясварного шва и стирают первоначальнозаписанную информацию. Если ученик ведет конец имитатора ручного инстру мента по точно такой же траектории,он стирает информацию, первоначальнозаписанную в блок 8 Формированияизображения шва, и изображение шва исчезает с экрана телевизионного дисплея. Если же он допускает неточности или ошибки или не укладывается в ус" тановленное время, на экране остается изображение шва именно в тех местах, 12171513 121ны, второй вход которого соединенс третьим входом блока контроля и,первым выходом блока выделения сигнала ошибки, второй выход которогоподключен к второму входу блока моделирования теплового баланса, а третий выход - к третьему входу блокамоделирования теплового баланса ичетвертому входу блока контроля, пятый вход которого соединен с первымвыходом имитатора ручного инструмента, второй выход которого соединенс четвертым входом блока выделениясигнала ошибки, пятый вход которогоподключен к третьему выходу блокаконтроля, а шестой - к первому выходу блока формирования изображениясварного шва и третьему входу блокаформирования изображения сварочной,ванны, выход которого подключен кчетвертому входу блока формированияизображения искр.2. Тренажер по и. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что блок синхронизации содержит последовательносоединенные переключатель, коммутатор, первый счетчик, первую схемусравнения и первый элемент- И, выходкоторого является первым выходом вто"рой группы блока, последовательносоединенные генератор импульсов,второй счетчик, вторую схему сравнения и второй элемент И, выход которого является вторым выходом второй группы блока, третий и четвертыйсчетчики, выходы которых подключенык другим входам соответственно пер-.вой и второй схем сравнения, выходывторого и третьего счетчиков являются выходами первой группы блока, выход генератора импульсов являетсятретьим выходом второй группы блокаодин из выходов второго счетчика подключен к входу третьего счетчика,другиа выходы коммутатораподключены к входам четвертого счетчика,входы первой и второй групп ком мутаторов являются входами первойи второй групп блока,3. Тренажер по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что блок формирования изображения сварного швасодержит .три регистра, узел памяти,узел регенерации. памяти, три ком- .мутатора, триггер и переключатель,первый, второй и третий входы,первого коммутатора являются соответственно первым, вторым и третьим входа 715 4ми блока, другие входы подключены,к выходам переключателя, а выходсоединен с входом первого регистра,выходы которого подключены к входампервой группы узла памяти, входы,второй группы которого подключены к выходам второго коммутатора, выходы узла памяти подключены к входамгруппы второго регистра, выход ко" торого подключен к первому входу третьего коммутатора, выход которого является выходом блока, первый вход узла памяти является первым входом группы блока, вторым входом группы которого являются вторые входы третьего коммутатора и узла памяти, третьим входом группы блока являются второй вход первого регистра, первый вход второго регистра и вход третьего регистра, группа входов которого является другими входами группы блока, один из входов группы третьего регистра соединен с входом триггера, выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам второго коммутатора, входы первой и второй групп ко- торого соединены соответственно с выходами третьего регистра и узла регенерации памяти.4. Тренажер по п, 1, о т л и "ч а ю щ и й с я тем, что блок формирования изображения сварочной ванны содержит узел памяти и две цепочки,состоящие из последовательно соединенньтх триггера, элемента И и счетчика, выходы счетчиков подключены к первым входам триггеров, вторые входы которых являются соответственнопервым и вторым входами блока, выходы групп счетчиков подключены соответственно к входам первой и второй групп узла памяти, выходы группы которого являются выходами первойгруппы блока, первый выход которого является выходом блока, первый, второй, третий н четвертый выходы групп счетчиков и второй выход узла памяти являются соответствующими выходами второй группы блока, вторые входыэлементов И являются соответственйо третьим и четвертым входами блока.5. Тренажер по п. 1, о т л и "ч а ю щ и й с я тем, что блок вьщеления сигнала ошибки содержит функциональный преобразователь, выход которого является первым выходом блока, последовательно соединенные зле 12171511217151 Фис Ф Заказ 4917 Тираж 470 ПодписноеВ 11 ИИПИ Государственного комитета ао изобретениям и открытия113035,. Москва, Я, Раущская наб.д, 4/5 ГКНТ СССР. Производственно-издательакий комбинат патент", г. Ужго Гагарина Составитель О. БолдыревРеда. стор А. Федотов Техред И.Ходанич Корректор М.Васильев5 121715мент. НЕ, первый элемент И-НЕ и амплитудный детектор, выход которого является:вторым выходом блока, две це-почки, состоящие из последовательносоединенных элемента задержки, узласравнения, формирователя импульсови цифро-аналогового преобразователя,выходы которых подключены к входам,функцйонального преобразователя, второго элемента И-НЕ, триггера Шмидтаи усилителя, вход которого являетсяпервым входом блока, а выход соединенс вторым входом первого элемента И-НЕи входом триггера Шмидта, выход которого соединен с первым входом вто-рого элемента И-НЕ, выход которогоподключен к входам элементов задержки, выход одного из элементов задержки является третьим выходом блока, 20.второй вход второго элемента И-НЕ,вход элемента НЕ и вторые входы узлов сравнения и формйрователей импульсов являются вторым входом блока, третьи входы узлов сравнения являются третьим входом блока, третьии четвертые входы формирователейимпульсов являются соответственночетвертым и пятым входами блока,третий и четвертый элементы И-НЕ, 30.первые входы которых являются шестымвходом блока, вторые выходы узловсравнения соединены с вторыми входами соответственно третьего и четвер.того элементов И,выходы которых подключены к пятым входам соответствующих формирователей импульсов, выходы 1 6которых являются выходами группы блока.6. Тренажер по и, 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок формирования изображения искр содержит последовательно соединенные первый переключатель, усилитель и сумматор, выход которого является первым выходом блока, второй переключатель и последовательно соединенные первый счетчик и элемент И, выход которого является вторым выходом блока, последовательно соединенные второй счетчик, генератор случайной последовательности импульсов и узел совпадения, другие входы которого соединены с выходами группы второго счетчика, а выход через второй перекпючатель соединен с вторым входом сумматора, последовательно соединенные третий переключатель и ключ, вход которого является первым входом блока, а выход соединен с вторым входом усилителя, третий вход которого и входы первого переключателя являются входами первой группы блока, третий вход сумматора и группа входов узла совпадения являются входами второй группы блока, четвертый вход сумматора является вторым входом блока, пятый вход сумматора, вход второго счетчика и. второй вход элемента И являются третьим входом блока, шестой вход сумматора и вход первого счетчика являются четвертым входом блока.45 Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в каче- стве технологического средства для обучения приемам и навыкам ручной и полуавтоматической электросваркиЦелью изобретения является расши рение дидактических возможностей тренажераа.50На фиг. 1 приведена схема предлагаемого тренажера;: на фиг. 2 - схема блока моделирования теплового баланса; на фиг. 3 - конструкция имитато- ра ручного инструмента для сварки штучным электродом; на фиг. 4 - конструкция имитатора ручного инструмента для сварки электродной проволокой в среде защитных газов; на фиг. 5 -одна из известных схем блока синхро" низации; на фиг. 6. - одна иэ возможных схем реализации блока формирования изображения сварочной ванны; на фиг; .7 - схема, иллюстрирующая принцип формирования изображения сварочной ванны на экране телевизионного дисплея; на фиг, 8 - схема блока фор,мирования изображения искр; на фиг. 9 - схема, иллюстрирующая принцип формирования изображения искр на экране телевизионного дисплея; на фиг. 10 - схема блока формирования изображения сварочного шва; на фиг. 11- схема блока генераторов; на фиг. 12 ,иллюстрируются возможные траектории движения сварочной ванны по экрану Ртелевизионного дисплея; на фиг, 13схема выделения сигналов ошибки; нафиг. 14 - схема блока контроля; нафиг. 15 - схема формирования сигналаошибки по слежению,Предлагаемый тренажер сварщика,схема которого приведена на фиг. 1,содержит блок 1 моделирования теплового баланса, имитатор 2 ручного ин, струмента, электроакустический преобразователь 3, блок 4 имитации объектатренажера (телевизионный дисплей), блок 5 синхронизации, блок 6.формирования изображения. сварочнойванны, блок 7 формирования изображения искр, блок 8 формирования изображения сварного шва, блок 9 генераторов, блок 10 выделения сигналовошибки, блок 11 контроля, входы 12,13, 14 блока моделирования тепловогобаланса, выход 15 блока моделированиятеплового баланса, входы 16, 17 имитатора ручного инструмента, выходы 18, 18(1) имитатора ручного инструмента, вход 19 электроакустического преобразователя; вход 20 блока имитации объекта тренажа, выходы 21-37 блока синхронизации, выходы 38-40 блока синхронизации, входы 41-48 блока. синхронизации, вход 49 блока формирования изображения сварочной ванны, входы 50-52 блока формирования изображения сварочной ванны, выходы, 53-66 блока формирования изображения сварочной ванны, входы 67-83 .блока формирования изображения .искр, выходы 84, 85 блока формирования изобра-.ження искр, входы 86-105 блока формирования изображения сварного :шва, выход 106 блока формирования изображения сварного шва, выходы 107-110 блока генераторов, входы 111-113,)14, 115, 115(1) блока выделения сигналов ошибки, выходы 116-119, 120, 12), )22 блока выделения сигналовошибки, входы 123, 124, 125, 126-129,)30,:131 блока контроля, выходы 132134 блока контроля,Блок 1 моделирования теплового баланса предназначен для реализации решения уравнения теплопроводности в виде дифференциального уравнения в обыкновенных производных, соответствующего балансу количества тепла, поступившего в рассматриваемый объем от сварочного источника тепла, и тепла, ушедшего за пределы объема всемивйдами теплопередачи (теплопроводность, конвекция, излучение и др,).Блок 1 моделирования теплового баланса, приведенный на фиг. 2, содержит электронный ключ 135, интегратор 136, сумматор 137, умножитель 138, функциональный преобразователь )39 длины дугового промежутка, функциональный преобразователь 140 тока дуги, потенциометр К 1.1 установки скорости сварки в режиме "Слежение", пеГреключатель 81.).скорости сварки.Электронный ключ предназначен для выключения сигналов, .имитирующих скорость сварки и ток дуги при появлении сигнала нарушения нормального ре жима сварки.Функциональный преобразователь 10 15 139 длины дугового промежутка предназначен для формирования сигнала напряжения дуги. Функциональный преобразователь 140 тока дуги предназначен для реали зации внешней характеристики сварояного источника тока.Потенциометр К 1.1 предназначен для установки напряжения, соответствующего определенной скорости сварки, в 25 30 программном режиме обучения сварщиков (" Слежение" ). Переключатель Я).1 предназначендля коммутации входного сигнала скорости сварки в двух режимах обучениясварщиков: программном (" Слежение" )и самообучения (" Сварка" ).Имитатор ручного инструмента 2предназначен для имитации реального 40 ручного инструмента, применяемого впрактике сварочного инструмента длясварки штучным электродом (фиг, 3) иимитации ручного инструмента длясварки электродной проволокой в сре де защитных газов (фиг. 4). Имитаторручного инструмента содержит держатель 141 имитатора электрода, собственно имитатор электрода 142, мотор-.ный привод 143 для имитации плавле ния электрода и датчик угла 144 (гравитационного типа). Имитатор электрода выполнен полым внутри и на концесодержит. четыре излучающих 145 иодин приемный 146 элемент датчика 55 длины дугового пРомежутка, Приемныйэлемент 146 является приемным элементом датчика длины дугового промежутка, предназначенным для приема отраженного от экрана телевизионного дисплея оптического излучения и одновременно служащим приемным элементомсветового пера для восприятия излучения сварочной ванны, имитируемой оп 5тически на экране этого же телевизионного дисплея.Блок 4 имитации объекта тренажапредназначен для имитации объектасварки и сварочной ситуации, а также 10визуального контроля качества процесса сварки.Блок 5 синхронизации предназначендля формирования тактирующих сигна,лов, синхрониэирующих работу всех . 15блоков тренажера, а также реализациидискретного представления телевизионного растра, запуска микрорастра иего перемещения по экрану телевизионного дисплея., 20Блок 5;генератор 147 (синхро) импульсов, счетчик 148 (горизонтальной. горизонтали), счетчик 151 (положениямикрорастра по вертикали), схемы151(1) и 152(2) сравнения (здесь и.везде в дальнейшем цифрами в скобкахуказаны одинаковые по техническомуисполнению блоки, узлы и элементы),элементы И 153 (1) и 153(2), коммутатор 154 (управления перемещением микрорастра), переключатель 155 (режимов работы "Сварка" - "Слежение" ).Генератор 147 синхроимпульсов-35предназначен для генерирования непрерывной последовательности импульсовчастотой 8 мГц,Счетчик 148 горизонтальной дискретизации растра предназначен для строчной дискретизации телевизионногорастра и выработки целой последова,тельности импульсных сигналов, необходимых для работы остальных блоков 45,тренажера. Счетчик 149 вертикальной дискретизации растра предназначен для кадровой дискретизации телевизыонного растра и выработки последовательности импульсных сигналов различных частот, необходимых для работы остальных блоков тренажера. Счетчики 148 и 149 горизонтальной и вертикальной дискретизации растра образуют, например,55 19-разрядный счетчик дискретизации растра, каждому состоянию которого . соответствует один определенный отрезок телевизионного растра длитель-ь125 нсСчетчик 150 положения микрорастрапо горизонтали предназначен для записи числа, определяющего положениемикрорастра на телевизионном растрепо горизонтали.Счетчик 151 положения микрорастрапо вертикали предназначен для записи .числа, определявшего положение микрорастра на телевизионном растре повертикали.Схемы сравнения 152(1) и 152(2)предназначены для сравнения кодов,находящихся в счетчиках 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и .по вертикали, с текущим адресом движущегося луча телевизионной развертки,Элементы И 153(1) и 153(2) предназначены для выработки сигналов запуска микрорастра по горизонтали и вертикали при совпадении кодов на входах .схем сравнения 152(1) и 152(2).Коммутатор 154 управления перемещением микрорастра предназначен длякоммутации управляющих сигналов счетчиков 150 и 151 положения микрорастра по горизонтали и вертикали в двухрежимах работы тренажера - "Сварка"и "Слежение". В режиме "Сварка" управляющие входы счетчиков подключенык блоку 10, а в режиме "Слежение" -к блоку 9.Переключатель 155 режимов работыпредназначен для переключения вход 1ных управляющих сигналов коммутатора154 управления перемещения микрораст-.ра при двух режимах работы тренажера - "Сварка" и "Слежение". Он находится на передней панели тренажера.Блок 6. формирования иэображениясварочной ванны предназначен для фор-,.мирования на экране телевизионногодисплея микрорастра, например, размером 256 х 256 точек, изображения, например, четырех концентрических окружностей, имитирующих сварочную ванну в центре микрорастра, формирования .изображения разделки кромок имитируемых свариваемых деталей и формирования сигнала центра изображения имитируемой сварочной ванны.Блок 6 формирования иэображениясварочной ванны содержит счетчики 156121158 (запуска микрорастра по горизон-тапи),. триггер 159 (запуска микрорастра по вертикапи), элементы И 160(1)и 160(2), узел 161 памяти,Счетчики горизонтальной 156 и вертикальной 151 дискретизации микрорастра представляют собой двоичныесФетчики с коэффициентом пересчета256 те, количеством точек микрора-.стра по горизонтали и вертикали.Триггер 158 предназначен для запуска микрорастра по горизонтали,триггер .159 - для запуска .микрорастра по вертикали,Элемент И 160(1) предназначен дляпропускания на счетный вход счетчика156 горизонтальной дискретизации микрорастра импульсов с частотой 8 мГцво время работы триггера 158 запускамикрорастра по горизонтали.Элемент И 160(2) предназначен дляйропускания на счетный вход счетчика157 вертикальной дискретизации микрораСтра строчных синхронизирующихимпульсов с частотой 15, 625 кГц вовремя работы триггера 159 запускамикрорастра по вертикали, Узел 161памяти предназначен для формированияизображений четырех концентрическихокружностей, имитирующих сварочнуюванну, а также формирования изображения разделки кромок и выработки сигнала центра имитируемой сварочнойванны.Блок 7 предназначен для формирова-ния изображения искр, случайным обра-,зом раздетающихся от центра имитируемой сварочной ванны, а также формирования полного видеосигнала и импульсов излучения датчика длины дуговогопромежутка. 40 45 ти 1 кнопку 52 (цСброс содержимого памяти"). Входной коммутатор 170 данныхпредназначен дпя коммутации входных 50сигналов: "Круг 1" (наименьший внутренний круг имитируемой сварочнойванны), сигнала центральной точкисварочной ванны "Центр ванны" и сигнала со светового лера С.П.1 ИВыходной коммутатор 71 данныхпредназначен для коммутации выходного сигнала блока 8 формирования изображения сварного шва в режимахЗапись - Считывание",Блок 7 содержит счетчик 162 (полсжения искр), генератор 163 случайной , последовательности импульсов, узел.164 совпадения, сумматор 165, усилитель .166 (с управляемым коэффициентом усиления), электронный ключ 167,счетчик 168, элемент И 169, переклю" чатель 8 1.2-8 1.4 режима обучения /11 и и исварке "Сварка" - "СлежениеСчетчик 162 положения искр представляет собой, например, четырехразрядный двоичный счетчик с модулемпересчета "16"предназначенный длядискретного высиечивания искры наэкране телевизионного дисплея в про. цессе ее днпжения по траектория. 715112 Генератор 163 случайной последовательности импульсов предназначен длявыбора одной иэ двенадцати возможныхтраекторий полета искры,.Узел 164 совпадения предназначендля формирования возможных траекторий разлета искр в микрорастре,Сумматор 165 предназначен для фор 10 мирования полного видеосигнала.Усилитель 166 с управляемым коэффициентом усиления предназначен дляуправления амплитудой яркостного сигнала сварочной ванны, пропорциональ 15 ный уровню напряжения, соответствующему температуре ванны,Ключ 167 предназначен для управения напряжением, соответствующимтемпературе сварочной ванны, в ре 20 жимах работы тренажера "Сварка""Слежение"Счетчик 168 предназначен для деления частоты строчных импульсов натри.25 Элемент И 169 предназначен дляпропускания импульсов с частотойР /3 на излучающие элементы 145 датчика длины дугового промежутка вовремя кадрового синхрониэирующего30 импульса.Блок 8 формирования изображениясварного шва.предназначен для запоминания и хранения траектории движения конца имитатора ручного инструмента в течение одного сеанса работытренажераи отображения этой .траектории на экране телевизионного дисплея для анализа качества имитируемого. сварочного процесса. Блок 8 содержит коммутаторы 170 и 171 переключатель 172, регистр 113, регистр 114, регистр 175, узел 116 регенерации памяти, коммутатор П 1 адреса, триггер 178, узел 179 памяПереключатель 172 предназначен для управления входным коммутатором данных.Входной 173 и выходной 174 реги, стры данных предназначены для временного хранения записываемой и считываемой информации.Регистр 175 адреса предназначен для хранения адреса ячейки памяти, в которую будет записана информация или с которой она будет считана.Узел 176 регенерации памяти предназначен для регенерации содержимого ячеек памяти узла 179 элементов па- мяти во время строчных синхронизирующих импульсов.Коммутатор 177 адреса предназначен для подключения адресных входов узла 179 элементов памяти либо к выходам регистра 175 адреса либо к выходам узла 176 регенерации памяти.Триггер 178 предназначен для управления коммутатором 177 адреса.Узел 179 памяти представляет собой динамическое оперативное запоминающее устройство.Блок 9 генераторов предназначен для формирования на экране телевизионного дисплея траекторий движения изображений сварочной ванны, соответствующих различным типам почерка1 И. сваршика, представленным на фиг. 12; а) прямая линия; б) "пила"; в) "меандр", г) "трапеция".Бпок 9 также предназначен для регулировки в скорос движения ванны по горизонтали и по вертикали; регулировки ширины и шага движения ванны, а также для изменения направления движения; пуска и остановки движения. Он содержит управляемые генераторы 180(1) - 180(3), электронные ключи 181( Ц - 181(4), триггер 182, элементы И-НЕ 183(1) - 183(3), переключатель 3 "Пуск", переключатель 4 направления движения иэображения сварочной ванны "Прямой ход" . - "Обратный ходя; переключатель 5 траекторий движения изображения сварочной ванны.Управляемые генераторы 180(1) 180(3) представляют собой управляемые генераторы прямоугольных импульсов, частота которых регулируется с помощью потенциометров К 2, ВЗ, Ю.Электронные ключи 181(1) - 181(4) предназначены для коммутации выходных сигналов с управляемых генерато. ров 180(1) и 180(2).50 55 дугового промежутка. Постоянную вре- мени выходной ЕС-цепи амплитудного детектора выбирают гораздо больше, чем 3/Р , и меньше, чем постоянная времени движения руки сварщика. На фиг. 13 показаны входы-выходы 197- 210.Элементы задержки 189 и 190 предназначены для компенсации запаздывания из-за инерционности возбуждения 5 10.15 20 25 30 35 40 45 Триггер 182 предназначен для деления частеты сигнала с выхода управляемого генератора 180(3) на дна.Элементы И-НЕ 183(1) и 183(2)предназначены для формирования управляющих сигналов, поступающих на управляющие входы электронных ключей181(1) - 181(4).Блок 10 деления сигнала ошибкипредназначен для формирования управ-ляющих сигналов, необходимых для перемещения изображения сварочной ванны за перемещением конца имитатораручного инструмента по экрану телевизионного дисплея, Блок 1 О содержитусилитель 184, элементы И-НЕ 185(1) -185(4), элемент НЕ 186 компаратор187, амплитудный детектор 188, элемент 189 задержки (горизонтальногоканала), элемент 190 задержки (вертикального канала),узлы 191 и 192сравнения; формирователи 193 и 194импульсов; цифро-аналоговые преобразователи 195(1) и 195(2), функциональный преобразователь 196 (скоростисварки) .Усилитель 184 предназначен дляусиления принятых приемным элементом146 сигналов необходимого уровня,Элементы И-НЕ 185(1) и 185(2)предназначены для селективного пропускания во времени принятых сигналовсветового пера и датчика длины дугового промежутка на входы соответствующих узлов обработки этих сигналов,Элемент НЕ 186 предназначен дляинвертирования входного сигнала кадрового синхронизирующего импульса.Компаратор 187 предназначен длявыделения из совокупности входныхсигналов полезного входного сигналасветового пера.Амплитудный детектор 188 предназначен для детектирования сигналов счастотой Р /3, отраженных от экранателевизионного дисплея и принятыхприемным элементом 146 датчика длины15. 12171люминофора экрана телевизионного дисплея, а также вследствие задержекраапространения сигнала в соединительных, усилительных.и формирующихцепях.5Узел 191 предназначен для определения временного рассогласования .между йоступлением сигнала светового .пера и сигнала центра изображения 10сварочной ванны по горизонтали. Узел191 горизонтальной обработки содержит два Э-триггера, один КБ-триггери схему сравнения.Узел 192 имеет аналогичный состави предназначен для определения вре- .менного рассогласования между поступлением сигнала светового пера и сяг"нала центра изображения сварочнойванны по вертикали.. Формирователь 193 содержит реверсивный счетчик с коэффициентом пересчета 256, четыре элемента И и элемент ИЛ-НЕ входы которого поразрядно подключены к выходам реверсивногосчетчика, вычитающий вход которогоподключен к выходу третьего элементаИ а суммирующий вход реверсивногосчетчика подключен к выходу четвертого элемента И. Вход 208 являетсяпервым входом третьего элемента И,второй вход которого является входом210 узла 193 определения величины .рассогласования и управления перемещением иэображения сварочной ванны. 35по горизонтали, Нервые и вторые входы первого и второго элементов И подклю ченык входам 209 и 206 кадровых и строчных синхронизирующих импульсов узла 193 определения величины рассогласования и 40управления перемещением иэображениясварочной ванны по горизонтали.Формирователь 194 имеет ту жеструктуру, что и формирователь 193.Цифра-аналоговые преобразователи 45195(1) и 195(2) предназначены дляпреобразования числа импульсов, поступивших на выходы 116-119 блока 10,в аналоговые сигналы скорости перемещения конца имитатора ручного инструмента по горизонтали и по вертикали.Функциональный преобразователь196 скорости сварки предназначен дляа 55нахо дения фу кции Чсь = 7. + ЧЬОн содержит логарифмирующие усилители 211(1) - 211(3), усилители 212(1)и 212(2) с коэффициентом передачи 51 . 16"усилители 213(1) 213(3) логарифмирующие суммирующ тель 214, усилитель 215 с коэффициентом передачи 0,5.Блок 11 контроля предназначен для контроля имитируемого. процесса сварки, Он содержит генератор 216 секундных импульсов, перестраиваемые генераторы 217(1) - 217(4), элемент 218 И, электронные ключи 219(.1) - 219(7), счетчики 220(1) - 220(4) числа ошибок по тепловому режиму сварочнойванны, длине дугового промежутка, слежению, углу Йаклона имитатора ручного инструмента, счетчик 220(5) вре- мени простоя, счетчик 220(б) рабочего времени, счетчик 220(7) времени сеанса сварки, счетчик времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа, дешифраторы 22,1(1) - 221(4) числа ошибок по тепловому режиму сварочной ванны, длине дугового промежутка, слежению и углу наклона имитатора ручного инструмента; дешифратор 221(5) времени простоя, дешифратор 221(6) рабочего времени, дешифратор 221(7) времени сеанса сварки, дешифратор 221(8) времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа, индикаторы 222(1) - 222(4) числа ошибок по тепловому режиму сварочной ванны, длине дугового промежутка, слежению и углу наклона имитатора ручного инструмента, индикатор 222(5) времени простоя; индикатор 222(6) рабочего времени, индикатор 222(7) времени сеанса сварки, индикатор 222(8) ,времени привара имитатора ручного инструмента к имитатору объекта тренажа, звуковой генератор 223 сигналов тревоги и звукового сопровождения, схему 224 управления моторным приводом имитации плавления электрода, схему 225 формирования сигнала ошибки по тепловому режиму сварочной ван.ны, схему .226 формирования сигнала ошибки по длине дугового промежутка, схему 227 формирования сигнала ошибки по углу наклона имитатора ручного инструмента, компаратор 228 обрыва дуги, компаратор 229 привара имитатора ручного инструмента, схему 230 формирования. сигнала ошибки по слеже- ниюе.Схема 230 формирования сигналаошибки по слежению содержит первый18 17151 510 17 12 элемент И 231, второй элемент. И 232, элемент И-НЕ 233, двухразрядный двоичный счетчик 234, вход 235 счетчика 234, счетный вход 236 счетчика 234, инверсный выход 237 первого разряда счетчика 234, прямой выход 238 второго разряда счетчика 234, переключатели 84.1-8.4,4. чувствительности по "Спвжению".Двухразрядный двоичный счетчик 234 предназначен для подсчета количества импульсов, поступающих на его счетный вход 236.Предлагаемое устройство работает следующим образом. Сначала рассмотрим работу отдельных блоков тренажера.Блок 5 синхронизации работает следующим образом. Основными функциями блока 5 являются формирование тактирующих сигналов, синхронизирующих работу всех блоков тренажера, реализация дискретного представления телевизионного растра, запуск микрорастра и его перемещение по экрану телевизионного дисплеяНа первые входы схем 152(1) и 152(2) сравнения поступает текущий адрес движущегося луча телевизионной развертки, а на вторые - содержимое счетчиков 150 и 151 положения микро- растра по горизонтали и по вертикали. При совпадении всех разрядов сравниваемых кодов на всех входах схем сравнения срабатывают элементы И 153(1) и 153(2), которые выдают на выходы 39 и 40 блока 5 команды запуска микрорастра по горизонтали и, соответственно, по вертикали. Таким образом, положение микрорастра на телевизион-. ном растре определяется числами, записанными в счетчиках 150 и -151 поло- жения микрорастра по горизонтали и по вертикали. Поэтому дпя перемещения микрорастра по экрану управляющие импульсы должны поступать на вычитающие или суммирующие входы счетчиков 150 и 151 положения микрсФастра по горизонтали и по вертикали. Когда переключатель 155 режимов работьг находится в положении "Сварка", переме" щением микрорастра по экрану в зависимости от положения имитатора руч-. ного инструмента управляет блок 10. В режиме "Слежение" микрорастр перемещается по сигналам с блока 9.з Коммутация управляющих сигналов с этих двум направлений на входы счетчиков положения микрорастра по горизонтали и вертикали осуществляется при помощи коммутатора 154 управ- ения перемещением микрорастра, Управляющие входы коммутатора 154 управления перемещением микрорастра подключены к переключателю 155 режимов работы, расположенному на передней панели тренажера,Блок 6 формирования изображениясварочной ванны.Сигнал запуска микрорастра по го-.ризонтали, поступающий на вход 51блока 6 с блока 5, устанавливает триггер 158 запуска микрорастра по гори зонтали в единичное состояние. Высокий потенциал на прямом выходе триггера 158 запуска микрорастра по горизонтали открывает элемент И 160(1),через который на тактовый вход счет-.25 чика 156 горизонтальной дискретизациимикрорастра поступают импульсы частотой 8 мГц. Точно так же по сигналузапуска микрорастра по вертикали спомощью триггера 159 запуска микрора стра по вертикали и элемента И 160(2)на тактовый вход счетчика 157 вертикальной дискретизации микрорастра пропропускается частота строчной разверт.ки телевизионного дисплея Г . По 35окончании каждого цикла работы счетчиков 156 и 157 горизонтальной и вертикальной дискретизации микрорастратриггеры 158 и 159 запуска микрорастра по горизонтали и вертикали уста навливаются в исходное состояние. В,следующем кадре процесс возобновляется. Выходы счетчиков 156 и 157 горизонтальной и, вертикальной дискретизации микрорастра подключены.к входам 45 узла 161, предназначенного для формирования изображений четырех концентрических окружностей "Круг 1 - круг 4",имитирующих сварочную ванну, а такжеформирование изображения разделки 50 кромок в виде трех линий и выработкисигнала центра имитируемой сварочнойванны (центра микрорастра). Как видно на фиг. 7, окружности "Круг 1круг 4" на экране телевизионного дис-плея аппроксимируются ступенчатымилиниями, причем точность аппрокснма"