CN201629092U

CN201629092U - 智能仿真型焊接水平测试仪

Info

Publication number: CN201629092U
Application number: CN2010201647336U
Authority: CN
Inventors: 翟萍; 陈永
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2020-04-21

Abstract

本实用新型涉及一种智能仿真型焊接水平测试仪；智能仿真型焊接水平测试仪含有手柄及手柄上设置的模拟焊条，手柄和模拟焊条中设有控制电路，控制电路含有微处理模块、光学感测模块、显示模块、电源模块，光学感测模块含有光学感测器、光线发射管，模拟焊条的下端部设有一个光电发射接收窗口，光电发射接收窗口的入口处设有鼠标透镜，光线发射管和光学感测器的感光眼位于鼠标透镜的上方，光线发射管发出的光线经鼠标透镜反射后从光电发射接收窗口射出，射进光电发射接收窗口的光线经鼠标透镜折射后进入光学感测器的感光眼中；本实用新型提供了一种既可以进行焊接模拟练习，又可以进行焊接水平测试，而且成本较低的智能仿真型焊接水平测试仪。

Description

智能仿真型焊接水平测试仪

(一)、技术领域：本实用新型涉及一种焊接水平测试仪，特别涉及一种智能仿真型焊接水平测试仪。

(二)、背景技术：在电焊工教学培训过程中，如果使用真实环境、用焊枪和焊条进行操作练习，需要消耗大量的电力和焊条，同时安全性也存在一定的隐患。因此，实际培训中通常采用模拟装置进行练习。现有的模拟装置各式各样，有机械式的、电子式的。机械式的功能较简单，比如专利号为CN200720108893.7的实用新型专利公开了一种电焊模拟训练装置，采用机械装置控制模拟焊条的缩短，它虽然能起到一定的模拟练习作用，但不能对焊接过程中的运动轨迹进行分析，在焊接水平的测试方面还存在一定缺陷。现有电子式焊接培训装置不仅可以起到模拟练习的作用，还能对焊接过程中的运动轨迹进行分析，功能较强。但现有电子式焊接培训装置的结构较复杂、成本较高。

(三)、实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种既可以进行焊接模拟练习，又可以进行焊接水平测试，而且成本较低的智能仿真型焊接水平测试仪。

本实用新型的技术方案：

一种智能仿真型焊接水平测试仪，含有手柄及手柄上设置的模拟焊条，手柄和模拟焊条中设有控制电路，控制电路含有微处理模块、光学感测模块、电源模块，光学感测模块的数据端和控制端与微处理模块连接，电源模块为微处理模块和光学感测模块供电，微处理模块含有微处理器、一定个数的功能按键，功能按键设置在手柄上，光学感测模块含有光学感测器、光线发射管，模拟焊条的下端部设有一个光电发射接收窗口，光电发射接收窗口的入口处设有鼠标透镜，光线发射管和光学感测器的感光眼位于鼠标透镜的上方，光线发射管发出的光线经鼠标透镜反射后从光电发射接收窗口射出，射进光电发射接收窗口的光线经鼠标透镜折射后进入光学感测器的感光眼中。

控制电路中还含有显示模块，显示模块的数据端和控制端与微处理模块连接，显示模块含有显示器，显示器设在所述手柄上。

显示器设在手柄侧面伸出的一个平台上，平台上也设有所述功能按键，显示器为液晶显示器。

模拟焊条活动安装在手柄端部的夹槽中，模拟焊条可与手柄分离。

模拟焊条的下部为一个外径大于模拟焊条外径的光电焊头，光电焊头的下表面设有一个倒截锥形凸起，光电发射接收窗口设在倒截锥形凸起的下表面；光电焊头为长方体形，或为正方体形，或为圆柱体形。

微处理模块还含有通讯接口、数据存储器，通讯接口与微处理器的串行通讯口、时钟口、复位口连接，数据存储器与微处理器的串行数据口连接，所述功能按键与微处理器中对应的输入口连接；所述光学感测器的数据口与微处理器中对应的输入口连接，微处理器的其中一个输出口和光学感测器的输出口同时通过三极管来控制光线发射管的开启和熄灭；所述电源模块含有电池、电池管理器、电压变换器，交流市电通过手柄上的交流电源插座进入电源模块后，先经过变压器降压，再经过全桥整流，然后进入电池管理器的输入端，电池管理器的输出端接电压变换器的输入端，电压变换器的输出给微处理模块和光学感测模块供电，电池的正极接电池管理器的输出端，微处理器的写信号端接电池管理器的控制端。

电池的正极通过电阻R208和电阻R209的串联接地，电阻R208和电阻R209的连接点与微处理器的其中一个输入口连接；电池管理器的输入端通过电阻R206和电阻R207的串联接地，电阻R206和电阻R207的连接点与微处理器的其中一个输入口连接；微处理器的其中一个输出口通过三极管TR304驱动充电指示灯；微处理器的其中一个输出口通过三极管TR305驱动欠压指示灯；微处理器的一个输出口通过三极管TR101驱动喇叭；通讯接口为USB接口，USB接口安装在手柄上。

电压变换器含有电压变换器U202、电压变换器U203，电池管理器的输出端接电压变换器U202的输入端，电压变换器U202的输出端接电压变换器U203的输入端，电压变换器U203的输出给光学感测器供电；微处理器的其中一个输出口通过电阻R301与三极管TR301的基极连接，三极管TR301的发射极接地，三极管TR301的集电极通过电阻R302与三极管TR302的基极连接，三极管TR302的发射极接电源，三极管TR302的集电极通过电阻R303与光线发射管的正极连接，光学感测器的输出口与三极管TR303的基极连接，三极管TR303的集电极与光线发射管的负极连接，三极管TR303的发射极接地。

微处理器的型号为ATMEGA128L，光学感测器的型号为HDNS-2000，数据存储器的型号为AT24C256，电池管理器的型号为LTC4002ES8-8.4，电压变换器U202的型号为LM3224，电压变换器U203的型号为LM1117SX-3.3，光线发射管、充电指示灯、欠压指示灯为LED发光管，电池为锂电池，三极管TR301、三极管TR303、三极管TR304、三极管TR305、三极管TR101为NPN型三极管，TR302为PNP型三极管，交流电源插座设在手柄的后端部。

智能仿真型焊接水平测试仪的工作过程为：光线发射管发出的光线射到模拟焊缝板上的模拟焊缝上后，再反射到光电发射接收窗口中，然后通过鼠标透镜折射后进入光学感测器的感光眼中，光学感测器不断拍摄录得连续的图案，然后通过其内部的“数字信号处理器”(DSP)对每张图片的前后对比分析处理，以判断模拟焊条移动的方向以及位移量，从而得出x，y方向的移动数值。光学感测器测得的移动数值通过数据口传送给微处理器，微处理器对这些数值进行处理之后，经过与标准轨迹比对后显示在液晶屏上，并给出分析结果。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型将用于鼠标中的光学感测器、光线发射管、鼠标透镜用于模拟焊接轨迹的检测过程中，外加微处理器对光学感测器的数据进行接收、处理，并用显示器将焊接轨迹及检测结果进行显示。使用时，将模拟焊条端部的光电发射接收窗口射出的光线照射在模拟焊缝上并沿模拟焊缝移动，即可模拟平焊、横焊、立焊、仰焊、环缝焊等多焊接工况，本实用新型可自动记录模拟电弧焊时的引弧、运条、收弧等运动轨迹，并与标准轨迹进行比对，分析出操作者的模拟焊接过程与标准的偏差，让使用者感受同实际操作一样的感觉。该测试仪比用电焊机实际操作更经济、更方便，具有强化实训及测试功效，而且由于鼠标中大量使用的光学感测器、光线发射管、鼠标透镜较为廉价，使其制造成本较低，因此市场前景广阔。

2.本实用新型上设有USB接口，使其既可以单独工作，也可以与计算机连接以便保存更多的数据，或者多台设备同时工作。

3.本实用新型可用充电电池供电，消耗能量极小，且其体积小、便于携带，可随时进行焊接练习与测试。本实用新型在使用过程中不产生有毒气体，符合环保要求。

(四)、附图说明：

图1为智能仿真型焊接水平测试仪的结构示意图；

图2为图1的右视结构示意图；

图3为图1的俯视结构示意图；

图4为图1的仰视结构示意图；

图5为光电发射接收窗口的放大结构示意图；

图6为模拟焊缝板的结构示意图；

图7为控制电路中微处理模块的原理示意图；

图8为控制电路中光学感测模块的原理示意图；

图9为控制电路中显示模块的原理示意图；

图10为控制电路中电源模块的原理示意图。

(五)、具体实施方式：

参见图1～图10，图中，智能仿真型焊接水平测试仪含有手柄1及手柄1上设置的模拟焊条2，手柄1和模拟焊条2中设有控制电路，控制电路含有微处理模块、光学感测模块、电源模块，光学感测模块的数据端和控制端与微处理模块连接，电源模块为微处理模块和光学感测模块供电，微处理模块含有微处理器U101、一定个数的功能按键7，功能按键7设置在手柄1上，光学感测模块含有光学感测器U301、光线发射管LED301，模拟焊条2的下端部设有一个光电发射接收窗口3，光电发射接收窗口3的入口处设有鼠标透镜12，光线发射管LED301和光学感测器U301的感光眼14位于鼠标透镜12的上方，光线发射管LED301发出的光线经鼠标透镜12反射后从光电发射接收窗口3射出，射进光电发射接收窗口3的光线经鼠标透镜12折射后进入光学感测器U301的感光眼14中。

控制电路中还含有显示模块，显示模块的数据端和控制端与微处理模块连接，显示模块含有显示器U302，显示器U302设在手柄1上。

显示器U302设在手柄1侧面伸出的一个平台4上，平台4上也设有功能按键7，显示器U302为液晶显示器。

模拟焊条2活动安装在手柄1端部的夹槽8中，模拟焊条2可与手柄1分离。

模拟焊条2的下部为一个外径大于模拟焊条2外径的光电焊头10，光电焊头10的下表面设有一个倒截锥形凸起15，光电发射接收窗口3设在倒截锥形凸起15的下表面；光电焊头10为长方体形。

微处理模块还含有通讯接口6、数据存储器U102，通讯接口6与微处理器U101的串行通讯口RXD0、TXD0、时钟口SCK、复位口RESET连接，数据存储器U102与微处理器U101的串行数据口SCL、SDA连接，功能按键7与微处理器U101中对应的输入口连接；光学感测器U301的数据口XA、XB、YA、YB与微处理器U101中对应的输入口连接，微处理器U101的其中一个输出口PE2和光学感测器U301的输出口XY_LED同时通过三极管来控制光线发射管LED301的开启和熄灭；电源模块含有电池BT、电池管理器U201、电压变换器U202、U203，交流市电通过手柄1上的交流电源插座9进入电源模块后，先经过变压器T201降压，再经过全桥BR201整流，然后进入电池管理器U201的输入端VCC，电池管理器U201的输出端BAT接电压变换器U202的输入端，电压变换器U202的输出给微处理模块和光学感测模块供电，电池BT的正极接电池管理器U201的输出端BAT，微处理器U101的写信号端WR接电池管理器U201的控制端。

电池BT的正极通过电阻R208和电阻R209的串联接地，电阻R208和电阻R209的连接点与微处理器U101的其中一个输入口PF1连接；电池管理器U201的输入端VCC通过电阻R206和电阻R207的串联接地，电阻R206和电阻R207的连接点与微处理器U101的其中一个输入口PF0连接；微处理器U101的其中一个输出口PG3通过三极管TR304驱动充电指示灯LED302微处理器U101的其中一个输出口PG4通过三极管TR305驱动欠压指示灯LED303；微处理器U101的一个输出口PC0通过三极管TR101驱动喇叭BZ101；通讯接口6为USB接口，USB接口安装在手柄1上。

电压变换器含有电压变换器U202、电压变换器U203，电池管理器U201的输出端VCC接电压变换器U202的输入端VIN，电压变换器U202的输出接电压变换器U203的输入端VIN，电压变换器U203的输出给光学感测器U301供电；微处理器U101的其中一个输出口PE2通过电阻R301与三极管TR301的基极连接，三极管TR301的发射极接地，三极管TR301的集电极通过电阻R302与三极管TR302的基极连接，三极管TR302的发射极接电源VCC，三极管TR302的集电极通过电阻R303与光线发射管LED301的正极连接，光学感测器U301的输出口XY_LED与三极管TR303的基极连接，三极管TR303的集电极与光线发射管LED301的负极连接，三极管TR303的发射极接地。

微处理器U101的型号为ATMEGA128L，光学感测器U301的型号为HDNS-2000，数据存储器U102的型号为AT24C256，电池管理器U201的型号为LTC4002ES8-8.4，电压变换器U202的型号为LM3224，电压变换器U203的型号为LM1117SX-3.3，光线发射管LED301、充电指示灯LED302、欠压指示灯LED303为LED发光管，电池BT为锂电池，三极管TR301、三极管TR303、三极管TR304、三极管TR305、三极管TR101为NPN型三极管，TR302为PNP型三极管，交流电源插座9设在手柄1的后端部。

智能仿真型焊接水平测试仪的工作过程为：光线发射管LED301发出的光线射到模拟焊缝板11上的模拟焊缝上后，再反射到光电发射接收窗口中，然后通过鼠标透镜12折射后进入光学感测器U301的感光眼14中，光学感测器U301不断拍摄录得连续的图案，然后通过其内部的“数字信号处理器”(DSP)对每张图片的前后对比分析处理，以判断模拟焊条移动的方向以及位移量，从而得出x，y方向的移动数值。光学感测器U301测得的移动数值通过数据口传送给微处理器U101，微处理器U101对这些数值进行处理之后，经过与标准轨迹比对后显示在显示器U302的液晶屏上，并给出分析结果。

Claims

1.一种智能仿真型焊接水平测试仪，含有手柄及手柄上设置的模拟焊条，其特征是：手柄和模拟焊条中设有控制电路，控制电路含有微处理模块、光学感测模块、电源模块，光学感测模块的数据端和控制端与微处理模块连接，电源模块为微处理模块和光学感测模块供电，微处理模块含有微处理器、一定个数的功能按键，功能按键设置在手柄上，光学感测模块含有光学感测器、光线发射管，模拟焊条的下端部设有一个光电发射接收窗口，光电发射接收窗口的入口处设有鼠标透镜，光线发射管和光学感测器的感光眼位于鼠标透镜的上方，光线发射管发出的光线经鼠标透镜反射后从光电发射接收窗口射出，射进光电发射接收窗口的光线经鼠标透镜折射后进入光学感测器的感光眼中。

2.根据权利要求1所述的智能仿真型焊接水平测试仪，其特征是：所述控制电路中还含有显示模块，显示模块的数据端和控制端与微处理模块连接，显示模块含有显示器，显示器设在所述手柄上。

3.根据权利要求2所述的智能仿真型焊接水平测试仪，其特征是：所述显示器设在手柄侧面伸出的一个平台上，平台上也设有所述功能按键，显示器为液晶显示器。

4.根据权利要求1或2或3所述的智能仿真型焊接水平测试仪，其特征是：所述模拟焊条活动安装在手柄端部的夹槽中，模拟焊条可与手柄分离。

5.根据权利要求1或2或3所述的智能仿真型焊接水平测试仪，其特征是：所述模拟焊条的下部为一个外径大于模拟焊条外径的光电焊头，光电焊头的下表面设有一个倒截锥形凸起，所述光电发射接收窗口设在倒截锥形凸起的下表面；光电焊头为长方体形，或为正方体形，或为圆柱体形。

6.根据权利要求1或2或3所述的智能仿真型焊接水平测试仪，其特征是：所述微处理模块还含有通讯接口、数据存储器，通讯接口与微处理器的串行通讯口、时钟口、复位口连接，数据存储器与微处理器的串行数据口连接，所述功能按键与微处理器中对应的输入口连接；所述光学感测器的数据口与微处理器中对应的输入口连接，微处理器的其中一个输出口和光学感测器的输出口同时通过三极管来控制光线发射管的开启和熄灭；所述电源模块含有电池、电池管理器、电压变换器，交流市电通过手柄上的交流电源插座进入电源模块后，先经过变压器降压，再经过全桥整流，然后进入电池管理器的输入端，电池管理器的输出端接电压变换器的输入端，电压变换器的输出给微处理模块和光学感测模块供电，电池的正极接电池管理器的输出端，微处理器的写信号端接电池管理器的控制端。

7.根据权利要求6所述的智能仿真型焊接水平测试仪，其特征是：所述电池的正极通过电阻R208和电阻R209的串联接地，电阻R208和电阻R209的连接点与微处理器的其中一个输入口连接；所述电池管理器的输入端通过电阻R206和电阻R207的串联接地，电阻R206和电阻R207的连接点与微处理器的其中一个输入口连接；微处理器的其中一个输出口通过三极管TR304驱动充电指示灯；微处理器的其中一个输出口通过三极管TR305驱动欠压指示灯；微处理器的一个输出口通过三极管TR101驱动喇叭；所述通讯接口为USB接口，USB接口安装在手柄上。

8.根据权利要求7所述的智能仿真型焊接水平测试仪，其特征是：所述电压变换器含有电压变换器U202、电压变换器U203，电池管理器的输出端接电压变换器U202的输入端，电压变换器U202的输出端接电压变换器U203的输入端，电压变换器U203的输出给光学感测器供电；所述微处理器的其中一个输出口通过电阻R301与三极管TR301的基极连接，三极管TR301的发射极接地，三极管TR301的集电极通过电阻R302与三极管TR302的基极连接，三极管TR302的发射极接电源，三极管TR302的集电极通过电阻R303与光线发射管的正极连接，光学感测器的输出口与三极管TR303的基极连接，三极管TR303的集电极与光线发射管的负极连接，三极管TR303的发射极接地。

9.根据权利要求8所述的智能仿真型焊接水平测试仪，其特征是：所述微处理器的型号为ATMEGA128L，所述光学感测器的型号为HDNS-2000，所述数据存储器的型号为AT24C256，所述电池管理器的型号为LTC4002ES8-8.4，所述电压变换器U202的型号为LM3224，所述电压变换器U203的型号为LM1117SX-3.3，所述光线发射管、充电指示灯、欠压指示灯为LED发光管，所述电池为锂电池，所述三极管TR301、三极管TR303、三极管TR304、三极管TR305、三极管TR101为NPN型三极管，所述TR302为PNP型三极管，所述交流电源插座设在手柄的后端部。