DE3541122A1 - Simulator fuer schweisser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lehrmittel zum Beibringen der Handhabung von Werkzeugen und betrifft insbesondere einen Simulator für den Schweißer.

Die Erfindung kann als technisches Mittel zum Beibringen von Methoden und Fertigkeiten in elektrischem Hand- und halbautomatischem Schweißen verwendet werden.

Es ist ein Imitator zur Ausbildung von Schweißern bekannt, der Mechanismen, die die Bewegung eines Schweißbades bezüglich eines Werkstückimitators und eine Verminderung der Länge einer Stabelektrode nachahmen, sowie Signalisierungsschaltungen und Schaltungen zur Registrierung von Handlungen eines Lehrlings enthält. Der Werkstückimitator dieses Simulators weist eine bewegliche Zielscheibe, die ein Schweißbad nachbildet, auf, ist mit einer Fotozelle versehen und kann sich entlang eines Stoßes geradlinig oder zickzackförmig verschieben. Der Imitator eines Elektrodenhalters ist mit einem Elektrodenimitator, Gebern für die Länge der Lichtbogenstrecke und für den Einstellwinkel des Elektrodenimitators versehen. Hierbei weist der Elektrodenimitator am Ende eine ausschiebbare Zusatzeinrichtung auf, die aus einem lichtleitenden Werkstoff hergestellt ist und die Bogenlänge zwischen dem Ende des Elektrodenimitators und dem Werkstückimitator nachahmt, wobei der obengenannte Elektrodenimitator eine Lichtquelle zur Beleuchtung dieser Zusatzeinrichtung besitzt, während sich die Zusatzeinrichtung so weit verschiebt, um den Geber zu betätigen, der vorhin festgelegte Sollparameter der zulässigen Länge der Lichtbogenstrecke hat. Der erwähnte Geber stellt einen Schalter dar, der über ein Kontaktpaar verfügt, während sich die Zusatzeinrichtung so weit verschiebt, daß sich der bewegliche Kontakt mit einem beliebigen der obengenannten an den beiden Enden seiner Bahn angeordneten Kontakte in Berührung kommt, wobei das obengenannte Kontaktpaar einstellbar in Bezug auf den beweglichen Kontakt an der Zusatzeinrichtung angeordnet ist, um eine Parameteränderung zu ermöglichen. Der Simulator enthält auch eine Signallampe, Tongeneratoren, die einen Elektroschweißvorgang begleitende Licht- und Schalleffekte nachahmen und ein Alarmsignal bei einer Überschreitung der vorgegebenen Länge der Lichtbogenstrecke (s. z. B. die GB-PS 14 55 972, Internat. Kl. G 09 B 9/00, bekanntgemacht 1976, Harvey Bordsen Show, Macyl Abrams) erzeugen.

Nachteilig ist beim bekannten Simulator eine unsachgemäße Nachbildung des Schweißvorganges auf Grund des Einsatzes eines Schwellenwertgebers für die Länge der Lichtbogenstrecke, der einen mechanischen Kontakt zwischen dem Ende des Elektrodenimitators und dem Werkstückimitator aufweist. Dies führt zur Entwicklung falscher Fertigkeiten bei den Lernenden und setzt die Qualität ihrer Ausbildung herab.

Es ist auch ein Simulator bekannt, der einen Helm mit in diesen eingebauten Kopfhörern, einen Elektrodenimitator mit einer Halterung, der mit einem Winkelstellungsgeber für den Elektrodenimitator, einen Antrieb zur Nachbildung einer Elektrodenabschmelzung und mit einem Dauermagneten am Ende des Elektrodenimitators versehen ist, und eine Zielscheibeneinheit mit einem beweglichen Wagen mit einem Antrieb enthält, die ein bewegliches Schweißbad nachahmt. Auf dem Wagen sind Hall-Geber, die die Lichtbogenlänge, eine Abweichung von der Zielscheibenmitte und die Bewegungsgeschwindigkeit des Endes vom Elektrodenimitator erfassen, sowie eine Signallampe montiert, die ein Lichtbogenbrennen nachbildet. Der Simulator enthält auch eine Steuereinheit, die eine Überschreitung der vorgegebenen Länge der Lichtbogenstrecke, Winkelstellung des Elektrodenimitators, Bewegungsgeschwindigkeit des Endes vom Elektrodenimitator (s. z. B. die US-PS 41 24 944, Internat. Kl. G 09 B 19/24, bekanntgemacht 1978, Blair Bruce A.) fixiert.

Von Nachteil ist bei diesem Simulator der Umstand, daß in diesem nur äußere Faktoren nachgebildet werden, die einen Schweißvorgang begleiten, daß die Geber für die Länge der Lichtbogenstrecke und den Neigungswinkel des Elektrodenimitators Schwellenwertgeber darstellen, die keine hohe Störsicherheit gegen die äußeren elektromagnetischen Felder besitzen, und daß die Anzeigegenauigkeit des Gebers für die Lichtbogenlänge vom Neigungswinkel des Elektrodenimitators stark abhängt, was die Entwicklung falscher psychomotorischer Fertigkeiten bei den Lernenden zur Folge hat.

Es ist ein Simulator bekannt, der in einem 1983 veröffentlichten SU-Urheberschein 10 38 963, Internat. Kl. G 09 B 19/24, beschrieben ist und dessen Erfinder V.V. Vasiliev, S.N. Daniliak, N.A. Ropalo sind.

Er weist einen Helm, in den Kopfhörer eingebaut sind, einen Elektrodenimitator mit einem Halter, eine Steuereinheit, eine Einheit zur Modellierung eine Wärmebilanz für den Schweißvorgang, eine Zielscheibeneinheit und ein Registriergerät für eine räumliche Lage der Elektrode auf, während der Elektrodenimitator in Form eines Hohlzylinders ausgeführt ist, innerhalb dessen in bestimmter Weise Ausstrahlungs- und Aufnahmeelemente der Geber für die Länge der Lichtbogenstrecke, für den Neigungswinkel der Elektrode und für deren Abweichung von der Zielscheibenmitte angeordnet sind, deren Ausgänge an das Registriergerät für eine räumliche Lage der Elektrode angeschlossen sind, das mit der Steuereinheit und der Einheit zur Modellierung einer Wärmebilanz verbunden ist.

Es ist auch ein Simulator bekannt, der in dem 1982 bekanntgemachten SU-Urheberschein 9 80 124, Internat. Kl. G 09 B 19/24, beschrieben ist und dessen Erfinder B.E. Paton, G.E. Pukhov, V.V. Vasiliev, V.A. Bogdanovsky sind.

Er enthält einen Helm, in den Kopfhörer eingebaut sind, einen Elektrodenimitator mit einem Halter, der mit einem Winkelstellungsgeber für den Elektrodenimitator, einem Antrieb zur Nachbildung der Elektrodenabschmelzung, einem Dauermagneten am Elektrodenende versehen ist, eine Zielscheibeneinheit mit einem beweglichen Wagen, in dem eine Lampe mit zwei Glühfäden angeordnet ist und der einen Antrieb zur Nachbildung eines beweglichen Schweißbades aufweist, eine Einheit eines elektronischen Wärmebilanz- Modells. Auf dem Wagen sind Hall-Geber, die die Länge der Lichtbogenstrecke, eine Abweichung des Endes des Elektrodenimitators von der Zielscheibenmitte und die Bewegungsgeschwindigkeit des Endes des Elektrodenimitators erfassen, sowie eine Signallampe angeordnet, deren erster Glühfaden zur Imitation des Lichtbogenbrennens vorgesehen ist, während deren zweiter Glühfaden zur Nachbildung von im Schweißbad ablaufenden Wärmevorgängen vorgesehen und an den Enthalpie-Signalausgang der Einheit eines elektronischen Wärmebilanz-Modells angeschaltet ist. Bestandteil des Simulators ist auch eine Steuereinheit, die eine Überschreitung der Sollgrößen der Länge der Lichtbogenstrecke, Winkellage des Elektrodenimitators, der Geschwindigkeit seiner Bewegung und der Wärmehaltung im Schweißbad erfaßt.

Nachteilig sind bei den zwei letzteren Simulatoren eine niedrige Wirksamkeit des Training und begrenzte Funktionalmöglichkeiten, denn im Simulator fehlt eine Nachbildung von solchen Faktoren eines realen Schweißvorganges, wie sie ein seine Größe und Helligkeit bei einer Imitation der Schweißung änderndes Schweißbad, eine Imitation einer Schweißfuge nachzubildender Schweißstücke mit der Möglichkeit einer Änderung der Parameter der ersteren, eine Imitation von auseinandersiebenden Funken und der Abbildung einer Schweißnaht sind, nach der die Bewegungsbahn des Endes des Elektrodenimitators und die Qualität des durchgeführten nachgebildeten Schweißvorganges sowie solche Erscheinungen wie ein Durchbrennen und ein ungenügendes Durchschweißen beurteilt werden können. Bei den bekannten Simulatoren ist eine streng geradlinige Nahtgestaltung vorgesehen, und sie lassen sich nicht zur Ausbildung in der Schweißung krummliniger und mehrlagiger Nähte verwenden. Bei den bekannten Simulatoren kann man einen nur im Schweißen mit einer Einzelelektrode ausbilden und man kann nicht ein Schweißen mit einem Elektrodendraht unter Schutzgas beibringen, denn es fehlt an einem entsprechenden Imitator eines Handwerkzeuges, was das Anwendungsgebiet und die Funktionalmöglichkeiten der Simulatoren wesentlich einengt. Bei den Simulatoren gibt es kein Selbstlernen, wenn das Schweißbad der Stellung des Elektrodenimitatorendes nachläuft, und es gibt nur ein programmiertes Lernen, wenn der Schweißer mit der Elektrode die Lage eines nachzubildenden Schweißbades verfolgt, was die Möglichkeiten der Simulatoren bei einer Berufsauslese und Eignungsprüfung von Schweißern gleichfalls beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Simulator für den Schweißer zu schaffen, der es gestattet, die Ergebnisse der Entwicklung von psychomotorischen Fertigkeiten bei einem Lernenden, die dem Schweißvorgang entsprechen, durch Nachbildung und Kontrolle einer möglichst größeren Anzahl von Faktoren eines realen Schweißvorganges wesentlich zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Simulator für Schweißer, der eine Einheit zur Nachbildung von Schweißbedingungen, einen Schweißelektrodenimitator, ein elektronisches Wärmebilanz-Modell eines Schweißvorganges und eine Einheit zur Steuerung und Überwachung des Training enthält, die mit dem Schweißelektrodenimitator und mit dem elektronischen Wärmebilanz- Modell sowie mit der Einheit zur Nachbildung von Schweißbedingungen verbunden ist, gemäß der Erfindung die Einheit zur Nachbildung von Schweißbedingungen in Form eines Display vom Fernsehtyp ausgeführt ist, an welches ein elektronisches Modell zur visuellen Zusammensetzung eines Bildes von Schweißbedingungen auf dem Bildschirm des Display angekoppelt ist, während die Verbindung der Einheit zur Nachbildung von Schweißbedingungen mit der Einheit zur Steuerung und Überwachung des Training über dieses elektronische Modell zur visuellen Bildzusammensetzung zustande kommt.

Es ist zweckmäßig, daß das elektronische Modell zur visuellen Zusammensetzung eines Bildes von Schweißbedingungen auf dem Bildschirm des Display eine Einheit zur Erzeugung eines Schweißbadbildes, deren Ausgang mit einem Eingang der Einheit zur Steuerung und Überwachung verbunden ist, eine Einheit zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes, eine Einheit zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung, deren Eingang mit einem Ausgang der Einheit zur Erzeugung eines Schweißbadbildes und mit dem Ausgang des elektronischen Wärmebilanz-Modells und deren Ausgang mit einem Eingang des Schweißelektrodenimitators und mit dem Display gekoppelt ist, und eine Einheit zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes enthält, deren Eingang mit einem Ausgang der Einheit zur Erzeugung eines Schweißbadbildes und deren Ausgang mit einem Eingang der Einheit zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung verbunden ist.

Zweckmäßig ist es auch, daß das elektronische Modell zur visuellen Bildzusammensetzung eine Synchronisiereinheit für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen, deren Ausgänge mit den Eingängen der Einheiten zur Erzeugung eines Schweißbad-, Schweißnahtbildes und eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung verbunden sind, weiterhin eine Einheit zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes, die mit einem Eingang der Synchronisiereinheit für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen gekoppelt ist, sowie eine Schaltung zur Abtrennung von Signalen einer Abweichung des Schweißelektrodenimitators von der Mitte des Schweißbadbildes auf dem Bildschirm des Display, die mit der Einheit zur Steuerung und Überwachung des Training, mit der Synchronisiereinheit und mit den Einheiten zur Erzeugung eines Schweißbadbildes bzw. eines Schweißnahtbildes verbunden ist, eine Schaltung zur Ortsbestimmung des Schweißelektrodenimitators in Bezug auf den Bildschirm des Display, die mit dem Eingang der Schaltung zur Abweichungssignalabtrennung verbunden ist, eine Schaltung zur Bestimmung eines der Schweißgeschwindigkeit entsprechenden Signals enthält, deren Eingang mit einem Ausgang der Schaltung zur Abweichungssignalabtrennung und deren Ausgang mit dem elektronischen Wärmebilanz-Modell eines Schweißvorganges gekoppelt ist.

Die Einheit zur Erzeugung eines Schweißbadbildes kann einen Schweißbad-Bilderzeuger, einen Schweißbadmitte- Bilderzeuger, einen Zähler für horizontale Diskretisierung eines Schweißbad-Bildrasters und einen Zähler für vertikale Diskretisierung eines Schweißbad-Bildrasters, deren Ausgänge an die Eingänge des Schweißbad- Bilderzeugers angeschlossen sind, zwei UND-Gatter, deren Ausgänge an die Eingänge der jeweiligen Zähler angekoppelt sind, und zwei Start-Flip-Flops für die Auslösung eines Schweißbad-Bildrasters enthalten, bei denen je ein Eingang an den Ausgang des jeweiligen Zählers und der Ausgang an einen Eingang des entsprechenden UND-Gatters angeschlossen sind, wobei die anderen Eingänge jedes Gatters und jedes Flip-Flops als Eingänge der gesamten Einheit zur Erzeugung eines Schweißbadbildes und die Ausgänge des Erzeugers sowie ein Teil der Ausgänge jedes Zählers als Ausgänge der gesamten Einheit auftreten.

Es ist sinnvoll, daß die Einheit zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes einen Schweißfugen-Bilderzeuger, einen Zähler für horizontale Diskretisierung eines Schweißfugen-Bildrasters und einen Zähler für vertikale Diskretisierung eines Schweißfugen-Bildrasters, deren Ausgänge an die Eingänge des Schweißfugen-Bilderzeugers angeschlossen sind, zwei UND-Gatter, deren Ausgänge an die Eingänge der jeweiligen Zähler angekoppelt sind, und zwei Start-Flip-Flops für die Auslösung eines Schweißfugen- Bildrasters enthält, bei denen je ein Eingang an den Ausgang des jeweiligen Zählers und der Ausgang an einen Eingang des entsprechenden UND-Gatters angeschlossen sind, wobei die anderen Eingänge jedes UND- Gatters und jedes Flip-Flops als Eingänge der gesamten Einheit zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes und die Ausgänge des Schweissfugen-Bilderzeugers sowie ein Teil der Ausgänge jedes Zählers als Ausgänge der gesamten Einheit dienen.

Es ist auch vorteilhaft, daß die Einheit zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfugenbildung einen Funkenbahnerzeuger, einen Funkenlagenzähler, dessen Ausgänge zu den Eingängen des Funkenbahnerzeugers geführt sind, und einen Generator für eine pseudozufällige Impulsfolge aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang des Funkenbahnerzeugers verbunden ist, während der Ausgang des Erzeugers als Ausgang der gesamten Einheit auftritt, daß die Einheit zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes einen Speicher, dessen Eingänge an ein Adressenregister und an einen Eingangs-Datenumschalter mit einer Steuerschaltung gekoppelt sind, und einen an den Ausgang des Speichers angelegten Ausgangs- Datenumschalter enthält, während die Synchronisiereinheit für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen eine Reihenschaltung aus einem Muttergenerator, einem Zähler für horizontale Rasterdiskretisierung und einem Zähler für vertikale Rasterdiskretisierung enthält.

Außerdem ist es zweckmäßig, daß die Synchronisiereinheit für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen einen Zähler für horizontale Mikrorasterlage, einen Zähler für vertikale Mikrorasterlage, deren Ausgänge jeweils mit den ersten Eingängen von Vergleichsschaltungen stellenweise verbunden sind, deren zweite Eingänge mit den Ausgängen der Zähler für horizontale bzw. vertikale Rasterdiskretisierung und deren Ausgänge jeweils mit den Eingängen von UND-Gattern stellenweise gekoppelt sind, deren Ausgänge als Informationsausgänge der gesamten Sychronisiereinheit auftreten, und einen Steuerschalter für eine Mikrorasterbewegung enthält, der einen Betriebsschalter aufweist und dessen Ausgänge an die Eingänge der Zähler für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage paarweise angeschlossen sind.

Es ist zweckmäßig, daß die Einheit zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes einen Generator für einer horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes entsprechende Impulse, dessen Ausgang über einen Anlaßschalter an ein erstes Paar von Schaltkreisen angeschlossen ist, einen Generator für einer vertikalen Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes entsprechende Impulse, dessen Ausgang über den gleichen Anlaßschalter an ein zweites Paar von Schaltkreisen angeschlossen ist, einen Generator für der Schrittweite einer Schweißbad-Bildverschiebung entsprechende Impulse, dessen Ausgang über den Anlaßschalter mit dem Eingang eines Flip-Flops und mit dem Eingang eines Inverters verbunden ist, wobei der nicht invertierende Ausgang des Flip-Flops an den ersten Eingang eines ersten UND- Gatters, der invertierende Ausgang des Flip-Flops an den ersten Eingang eines zweiten UND-Gatters, die zweiten Eingänge der UND-Gatter an den Generator für der Schrittweite einer Schweißbad-Bildverschiebung entsprechende Impulse über den Anlaßschalter angeschlossen sind, und einen Umschalter für die Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes enthält, der an die Ausgänge des Generators für der Schrittweite einer Schweißbad-Bildverschiebung entsprechende Impulse, des Inverters, der UND- Gatter, über NICHT-Gatter an die Steuereingänge des zweiten Paares der Schaltkreise und über einen Umschalter für die Bewegunhsrichtung eines Schweißbadbildes an die Steuereingänge des ersten Paares der Schaltkreise angeschlossen ist.

Es ist überaus sinnvoll, daß die Schaltung zur Ortsbestimmung des Schweißelektrodenimitators in Bezug auf den Bildschirm des Display ein Fühlelement, dessen Ausgang über einen Verstärker an einen Komparator angeschlossen ist, und die Schaltung zur Abweichungssignalabtrennung Kanäle zur Verarbeitung von horizontalen und vertikalen Informationen enthält, deren jeder einen Reihenkreis von einer digitalen Verzögerungsleitung, einer Schaltung zur Vorbearbeitung, einer Schaltung zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung der Schweißbad-Bildverschiebung und einem Digital-Analog- Umwandler umfaßt, dessen Ausgang ebenso wie der Ausgang der Schaltung zur Bestimmung einer Abweichungsgröße als Informationsausgänge der Schaltung zur Abweichungssignalabtrennung auftreten.

Es ist nützlich, daß die Schaltung zur Bestimmung eines der Schweißgeschwindigkeit entsprechenden Signals zwei Logarithmenverstärker enthält, deren jeder über eine Reihenschaltung aus einem Verstärker und einem Antilogarithmenverstärker mit den Eingängen eines Summators verbunden ist, dessen Ausgang über eine Reihenschaltung aus einem dritten Logarithmenverstärker und einem dritten Verstärker mit dem Eingang eines dritten Antilogarithmenverstärkers gekoppelt ist.

Ferner erwies es sich als das zweckmäßigste, daß das elektronische Modell zur visuellen Zusammensetzung eines Bildes von Schweißbedingungen einen Videomischer enthält, dessen Ausgang mit dem Display und dessen Eingänge mit dem elektronischen Wärmebilanz-Modell eines Schweißvorganges, mit den Einheiten zur Erzeugung eines Schweißbad-, eines Schweißfugenbildes, eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung, eines Schweißnahtbildes und mit der Synchronisiereinheit für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen verbunden sind.

Es ist praktisch, daß am Ende des Videomischers eine Regelschaltung zur Regelung der Schweißbad-Bildhelligkeit in Abhängigkeit von der Wärmehaltung des Schweißvorganges angeschlossen ist.

Im weiteren erwies es sich als das sinnvollste für einen Simulator, in dem die Einheit zur Steuerung und Überwachung des Training einen Kanal für die Länge der Lichtbogenstrecke, einen Kanal für den Neigungswinkel des Schweißelektrodenimitators, einen Kanal zur Arbeitszeitbestimung, einen Kanal zur Bestimmung der Schweißperiodendauer, einen Tongenerator für Alarmsignale und eine Tonbegleitung, einen Steuerkanal für einen Antrieb zur Nachbildung der Elektrodenabschmelzung und einen Impulsgenerator enthält, daß die Einheit zur Steuerung und Überwachung des Training gemäß der Erfindung einen Kanal zur Wärmehaltung im Schweißbad, einen Kanal zur Stillstandszeitbestimmung, einen Kanal zur Bestimmung der Anschweißzeit für den Schweißelektrodenimitator und einen Kanal zur Folgefehlersignalerzeugung beim Verfolgen eines Schweissbadbildes aufweisen kann.

Schliesslich kann der Kanal zur Folgefehlersignalerzeugung beim Verfolgen eines Schweissbadbildes eine Schaltung zur Folgefehlersignalabtrennung beim Verfolgen aufweisen, die ein erstes UND-Gatter enthält, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang eines Impulszählers verbunden ist, dessen nicht invertierender und invertierender Ausgang mit den Eingängen eines zweiten UND-Gatters gekoppelt sind, dessen Ausgang über ein NICHT-Gatter mit einem Eingang eines dritten UND-Gatters und mit dem Ausgang der gesamten Schaltung verbunden ist, während der Ausgang des dritten UND-Gatters mit dem zweiten Eingang des Impulszählers gekoppelt ist, wobei die Eingänge des ersten UND-Gatters und der zweite Eingang des dritten UND-Gatters jeweils an die Ausgänge der Einheit zur Erzeugung eines Schweissbadbildes, der Schaltung zur Abtrennung von Signalen einer Abweichung des Schweisselektrodenimitators und der Synchronisiereinheit für den Vorgang der Nachbildung von Schweissbedingungen angeschlossen sind.

Es erwies sich auch als zweckmäßig, dass die Schaltung zur Vorbearbeitung zwei Flip-Flops, deren Eingänge als Eingänge der gesamten Schaltung fungieren und deren Ausgänge an die Eingänge eines dritten Flip-Flops und einer Vergleichsschaltung paarweise angekoppelt sind, und die Schaltung zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweissbad-Bildverschiebung einen Reversierzähler, dessen Ausgang mit den Eingängen eines ODER-Gatters stellenweise verbunden ist, ein NICHT- Gatter, dessen Eingang an den Ausgang des ODER-Gatters geschaltet ist, und vier UND-Gatter enthält, bei denen die Ausgänge der zwei Gatter mit den Eingängen des Reversierzählers verbunden sind, die Ausgänge der anderen zwei Gatter als Ausgänge der gesamten Schaltung dienen und die Eingänge sämtlicher UND-Gatter an den Ausgang des NICHT-Gatters und an die Ausgänge der Synchronisiereinheit für den Vorgang der Nachbildung von Schweissbedingungen geschaltet sind.

Der erfindungsgemäße Simulator für Schweißer gestattet es, die Ergebnisse der Entwicklung von dem Schweißverfahren entsprechenden psychomotorischen Fertigkeiten bei den Lernenden wesentlich zu verbessern.

Die anderen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen nachstehend bei der Betrachtung der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Strukturschaltbild eines erfindungsgemäßen Simulators für Schweißer;

Fig. 2 ein präzisiertes Strukturschaltbild desselben Simulators;

Fig. 3 ein Strukturschaltbild eines elektronischen Wärmebilanz-Modells eines Lichtbogenschweißvorganges gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Schweißelektrodenimitator für die Schweißung mit einer Einzelelektrode;

Fig. 5 einen Schweißelektrodenimitator für die Schweißung mit einem Elektrodendraht unter Schutzgas;

Fig. 6 ein Strukturschaltbild einer Synchronisiereinheit für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen gemäß der Erfindung;

Fig. 7 ein Strukturschaltbild von Einheiten zur Erzeugung eines Schweißbad- und Schweißfugenbildes gemäß der Erfindung;

Fig. 8 das Prinzip der Erzeugung eines Schweißbadbildes auf dem Bildschirm eines Display gemäß der Erfindung;

Fig. 9 ein Strukturschaltbild einer Einheit zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung gemäß der Erfindung;

Fig. 10 das erfindungsgemäße Prinzip der Erzeugung eines Bildes der Schweißfunkenbildung auf dem Bildschirm eines Display;

Fig. 11 ein Strukturschaltbild einer Einheit zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes gemäß der Erfindung;

Fig. 12 ein Strukturschaltbild einer Einheit zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißschaltbildes gemäß der Erfindung;

Fig. 13a, b, c, d anschaulich mögliche Bewegungsbahnen eines Schweißbadbildes auf dem Bildschirm eines Display;

Fig. 14 Schaltungen zur Messung der Lichtbogenlänge und zur Ortsbestimmung für den Schweißelektrodenimitator, eine Schaltung zur Abweichungssignalabtrennung und eine Schaltung zur Bestimmung eines der Schweißgeschwindigkeit entsprechenden Signals gemäß der Erfindung;

Fig. 15 eine erfindungsgemäße Einheit zur Steuerung und Überwachung des Training;

Fig. 16 eine Einheit zur Folgefehlersignalerzeugung gemäß der Erfindung;

Fig. 17 eine Schaltung zur Vorarbeitung gemäß der Erfindung;

Fig. 18 eine Schaltung zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung der Schweißbad-Bildverschiebung gemäß der Erfindung.

Der vorliegende Simulator für Schweißer ist zu einer einleitenden Schulung, einer Eignungsprüfung und Berufsauslese von Schweißern vorgesehen. Er gestattet es, Schweißwerkstoff, Elektroden und Elektroenergie zu sparen, die für eine Übung in einem realen Schweißprozeß erforderlich sind. Darüber hinaus schafft der Simulator die Möglichkeit, Unfälle bei angehenden Schweißern zu verhüten, die Ausbildungszeit zu verkürzen und die Ausbildungsqualität zu verbessern.

Der Simulator für Schweißer enthält ein elektronisches Wärmebilanz-Modell 1 (Fig. 1) eines Lichtbogenschweißvorganges, einen Schweißelektrodenimitator 2, einen Schweißerhelm 3, eine Einheit zur Nachbildung von Schweißbedingungen, die in Form eines Display 4 vom Fernsehtyp ausgeführt ist, und ein elektronisches Modell 5 zur visuellen Zusammensetzung eines Bildes von Schweißbedingungen auf dem Bildschirm des Display 4, an dessen Eingänge 6 und 7 die Ausgänge des elektronischen Wärmebilanz-Modells 1 und des Schweißelektrodenimitators 2 und dessen Ausgänge an die Eingänge 8 und 9 des Display 4 und des Imitators 2 angeschlossen sind.

Der Simulator enthält auch eine Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung des Training, deren Eingänge 11, 12 und 13 jeweils an die Ausgänge des elektronischen Modells 1, des Imitators 2 und des elektronischen Modells 5 und deren Ausgänge an die jeweiligen Eingänge 14, 15, 16 und 17 des elektronischen Models 1, des Imitators 2, des elektronischen Models 5 und des Helmes 3 angeschaltet sind.

Das erfindungsgemäße elektronische Modell 5 zur visuellen Zusammensetzung eines Bildes von Schweißbedingungen weist eine Einheit 18 (Fig. 2) zur Erzeugung eines Schweißbadbildes, deren Ausgang mit dem Eingang 16 der Steuereinheit 10 verbunden ist, eine Einheit 19 zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes, die mit der Einheit 18 als Ganzes ausgeführt ist, eine Einheit 20 zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung auf, deren Eingang 21 mit einem Ausgang der Einheit 18, deren Eingang 6 mit dem Ausgang des elektronischen Modells 1 und deren Ausgang mit dem Eingang 8 des Display 4 und mit einem Eingang 9 des Schweißelektrodenimitators 2 verbunden sind.

Das Modell 5 enthält auch eine Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes, deren Eingänge 23 mit einem Ausgang der Einheit 18 und deren Ausgang mit einem Eingang 24 der Einheit 20 gekoppelt sind, eine Synchronisiereinheit 25 für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen, deren Ausgänge mit einem Eingang 26 der Einheit 18, mit einem Eingang 27 der Einheit 20 und mit den Eingängen 28 der Einheit 22 und deren Eingänge 29 mit den Ausgängen der Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes gekoppelt sind.

Das elektronische Modell 1 ist zur Auflösung der Wärmeleitungsgleichung in Form einer Differenzialgleichung mit Normalbedingungen vorgesehen, die einer Bilanz einer dem betrachteten Volumen von einer Schweißwärmequelle zugeführten Wärmemenge und einer Wärmemenge entspricht, die das Volumen auf allen möglichen Wegen der Wärmeübertragung (Wärmeleitung, Konvention, Ausstrahlung u. a.) verlassen hat. Die mathematische Beschreibung der Wärmebilanz wird in vereinfachter Form wie folgt dargestellt: U = a + bl (2)
I = Ψ(U) (3)

wobei h - die Enthalpie eines Schweißbades,
V - die Schweißgeschwindigkeit,
U - die Bogenspannung,
I - den Bogenstrom,
l - die Lichtbogenlänge,
a, b, D, R, k, η - Konstanten, die von der Schweißart und dem -betrieb, den geometrischen Abmessungen und wärmephysikalischen Eigenschaften der Elektrode und der Schweißstücke abhängig sind,
δ - ein Signal einer Abweichung vom normalen Schweißbetrieb:
δ = 0, wenn der Betrieb nicht eingehalten wird;
δ = 1, wenn der Schweißbetrieb normal ist,
bedeuten.

Das Wärmebilanz-Modell 1 kann gemäß den Gleichungen (1) bis (3) in einer beliebigen bekannten Schaltung ausgeführt werden.

Eine der möglichen Ausführungsformen des Modells 1 ist in Fig. 3 dargestellt.

Das Modell 1 enthält einen elektronischen Schalter 31, einen rückgekoppelten Integrator 32, dessen Eingang 33 an den Ausgang des Schalters 31 angeschlossen ist und dessen Ausgang als Informationsausgang des Wärmebilanz- Modell 1 auftritt. Das Modell 1 weist einen Summator 34 auf, dessen Ausgang mit dem Eingang 35 des Schalters 31 verbunden und an dessen Eingang 36 ein Multiplizierer 37 angeschlossen ist, an dessen Eingänge 38 und 39 ihrerseits ein Funktionsumformer 40 für die Lichtbogenlänge bzw. ein Funktionsumformer 41 für den Lichtbogenstrom angekoppelt sind. An den Eingang 42 des Umformers 41 ist der Ausgang des Umformers 40 gelegt. An einen Eingang 43 des Summators 34 ist über einen Umschalter 44 ein Potentiometer 45 oder ein Eingang 46 des Modells 1 angeschlossen. Ein weiterer Eingang 47 des Modells 1 stellt einen Informationseingang des Wandlers 40 dar.

Der elektronische Schalter 31 ist zur Abschaltung von die Schweißgeschwindigkeit und den Bogenstrom nachbildenden Signalen, denen die zwei letzteren Komponenten in der Gleichung (1) entsprechen, bei Erscheinen eines einer Abweichung vom normalen Schweißbetrieb entsprechenden Signals vorgesehen und kann in Form eines Transistorschalters ausgeführt werden.

Der Funktionsumformer 40 für die Lichtbogenlänge ist zur Erzeugung eines Bogenspannungssignals gemäß Gleichung (2) bestimmt.

Der Funktionsumformer 41 für den Lichtbogenstrom ist zur Realisierung der äußeren Kennlinie einer Schweißstromquelle gemäß Gleichung (5) vorgesehen.

Das Potentiometer 45 ist zur Einstellung der einer bestimmten Schweißgeschwindigkeit beim programmierten Lernen von Schweißern ("Verfolgung") entsprechenden Spannung vorgesehen.

Der Umschalter 44 ist zur Einspeisung eines Eingangssignals für die Schweißgeschwindigkeit zwecks Schweißerausbildung in zwei Betriebsarten vorgesehen: programmiertes Lernen ("Verfolgung") und Selbstlernen ("Schweißung").

Der Imitator 2 ist zur Nachbildung eines in der Praxis der Schweißproduktion verwendeten realen Handwerkzeuges bestimmt und enthält einen Imitator zur Verschweißung mit einer Einzelelektrode (Fig. 4) und einen Imitator zur Schweißung mit einem Elektrodendraht unter Schutzgas (Fig. 5).

Der Imitator weist gemäß Fig. 4, 5 einen Halter 48 des Elektrodenimitators, einen Elektrodenimitator 49, einen Antrieb 50 zur Nachbildung einer Elektrodenabschmelzung und einen Winkelgeber 51 vom Gravitationstyp auf.

Der Elektrodenimitator 49 ist innen mit einem Hohlraum ausgeführt und besitzt an der Spitze vier Ausstrahlungselemente 52 und ein Fühlerelement 53 eines Gebers für die Länge der Lichtbogenstrecke, der in einer beliebigen bekannten Schaltung ausgeführt werden kann.

Das Fühlerelement 53 stellt ein Aufnahmeelement des Gebers für die Länge der Lichtbogenstrecke dar, das zur Aufnahme einer vom Bildschirm des Display 4 (Fig. 1) reflektierten optischen Strahlung vorgesehen ist.

Der Helm 3 kann konstruktiv in einer beliebigen bekannten Schaltung ausgeführt werden und stellt einen nach der Größe und Außenform standardisierten Schweißerhelm dar, in den Kopfhörer mit einem Lautstärkenregler eingebaut sind. Die obengenannten Elemente sind in den Zeichnungen nicht angedeutet.

Die Einheit 25 (Fig. 2) ist zur Erzeugung von Taktsignalen, die die Arbeit sämtlicher Einheiten des Simulators synchronisieren, sowie zur Realisierung einer diskreten Darstellung eines Fernsehrasters, zur Ansteuerung des Mikrorasters und zu seiner Verschiebung auf dem Bildschirm des Display 4 vorgesehen.

Die Einheit 25 (Fig. 6) enthält eine Reihenschaltung aus einem Muttergenerator 54, einem Zähler 55 für horizontale Rasterdiskretisierung und einen Zähler 56 für vertikale Rasterdiskretisierung. Darüber hinaus weist die Einheit 25 einen Zähler 57 für horizontale Mikrorasterlage und einen Zähler 58 für vertikale Mikrorasterlage auf. Die Ausgänge der Zähler 57, 58 sind an die Eingänge 59 und 60 von Vergleichsschaltungen 61 bzw. 62 angelegt. Die Eingänge 63 und 64 dieser Schaltungen 61, 62 sind mit den Ausgängen der Zähler 55 bzw. 56 und deren Ausgänge mit den Eingängen 65 und 66 von UND- Gattern 67 bzw. 68 verbunden. Die Ausgänge der UND- Gatter 67 und 68 treten als Ausgange der gesamten Einheit 25 auf, die außerdem einen Steuerschalter 69 für eine Mikrorasterbewegung mit einem Betriebsschalter 70 enthält, dessen Ausgänge an die Eingänge 71 des Schalters 69 angeschlossen sind. Zwei Ausgänge des Schalters 69 sind an die Eingänge 72 des Zählers 57 und dessen zwei andere Ausgänge an die Eingänge 73 des Zählers 58 gekoppelt. Die Eingänge des Schalters 69 treten als Eingänge 29 (Fig. 2) der gesamten Einheit 25 auf und sind zu den Ausgängen der Einheit 30 geführt.

Der Muttergenerator 54 ist zur Erzeugung einer kontinuierlichen Impulsfolge mit einer Frequenz von 8 MHz vorgesehen und kann in einer weit bekannten Schaltung eines Quarzgenerators für Rechteckimpulse ausgeführt werden.

Der Zähler 55 für horizontale Rasterdiskretisierung ist für einen zeilenweise Fernsehrasterdiskretisierung und für die Erzeugung einer ganzen Folge von Impulssignalen ausgelegt, die für die Arbeit der übrigen Einheiten des Simulators notwendig sind. Der Zähler 55 für horizontale Rasterdiskretisierung stellt beispielsweise einen 9-stelligen Binärzähler dar.

Der Zähler 56 für vertikale Rasterdiskretisierung ist für eine bildweise Fernsehrasterdiskretisierung und für die Erzeugung einer Folge von Impulssignalen verschiedener Frequenz gedacht, die für das Funktionieren der übrigen Einheiten des Simulators erforderlich sind. Der Zähler 56 für vertikale Rasterdiskretisierung stellt beispielsweise einen 10-stelligen Binärzähler dar, der in bekannter Schaltung ausgeführt ist. Der Ausgang der höchstwertigen Stelle des Zählers 55 für horizontale Rasterdiskretisierung ist an den Takteingang der niedrigstwertigen Stelle des Zählers 56 für vertikale Rasterdiskretisierung angeschlossen. Zusammen bilden die Zähler 55 und 56 für horizontale bzw. vertikale Rasterdiskretisierung beispielsweise einen 19-stelligen Zähler für eine Rasterdiskretisierung, dessen jedem Zustand ein bestimmter Fernsehrasterabschnitt von 125 ns Dauer zugeordnet wird.

Der Zähler 47 für horizontale Mikrorasterlage ist zur Aufzeichnung einer die Lage des Mikrorasters auf dem Fernsehraster in der Horizontalen bestimmenden Zahl vorgesehen, stellt beispielsweise einen 8-stelligen Reversierzähler dar und kann in einer bekannten Schaltung ausgeführt werden.

Der Zähler 58 für vertikale Mikrorasterlage ist zur Einspeicherung einer die Lage des Mikrorasters auf dem Fernsehraster in der Vertikalen bestimmenden Zahl vorgesehen, stellt beispielsweise einen 8-stelligen Reversierzähler dar und kann in einer bekannten Schaltung ausgeführt werden.

Die Vergleichsschaltungen 61 und 62 sind zum Vergleichen von in den Zählern 57 und 58 für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage befindlichen Kodewerten mit einer laufenden Adresse des Fernsehrasterabtaststrahls vorgesehen und können in einer bekannten Schaltung ausgeführt werden.

Die Gatter 67 und 68 sind zur Erzeugung von Startsignalen für eine Mikrorastereinstellung in der Horizontalen und Vertikalen bei einer Koinzidenz von Kodesignalen an den Eingängen der Vergleichsschaltungen 61, 62 vorgesehen.

Der Steuerschalter 69 für eine Mikrorasterbewegung ist zur Einspeisung von Steuersignalen in die Zähler 57 und 58 für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage in den zwei Betreibsarten des Simulators "Schweißung" und "Verfolgung" vorgesehen.

Die Einheiten 18, 19 zur Erzeugung eines Schweißbad- bzw. Schweißfugenbildes sind zur Erzeugung eines 256 × 256 Punkte großen Mikrorasters auf dem Bildschirm eines Fernsehsichtgeräts zur Abbildung von beispielsweise vier ein Schweißbad in der Mikrorastermitte nachbildenden konzentrischen Kreisen, zur Erzeugung eines Bildes einer Schweißfuge nachzubildender Schweißstücke und zur Erzeugung eines Signals für die Bildmitte des nachzubildenden Schweißbades vorgesehen. In Fig. 7 ist eine der möglichen Schaltungen zur Realisierung der Einheiten 18, 19 zur Erzeugung eines Schweißbad- bzw. Schweißfugenbildes und in Fig. 8 eine die Struktur des Schweißbadbildes auf dem Bildschirm des Display 4 veranschaulichende Schaltung wiedergegeben.

In Fig. 7 ist ein Strukturbild der Einheit 18 zur Erzeugung eines Schweißbadbildes dargestellt. Das Strukturbild der Einheit 19 ist das gleiche und ist zur Vereinfachung in der vorliegenden Beschreibung weggelassen.

Gemäß der Erfindung enthält die Einheit 18 Zähler 74 und 75 (74′ und 75′) für horizontale bzw. vertikale Diskretisierung eines Schweißbad-Bildrasters, die an die Eingänge 76 bzw. 77 eines Schweißbad-Bilderzeugers 78 (78′) angeschlossen sind, zwei UND-Glieder 79 und 80 (79′ und 80′), deren Ausgänge jeweils an die Eingänge 81 und 82 der Zähler 74 bzw. 75 (74′ bzw. 75′) angeschaltet sind, und zwei Start-Flip-Flops 83 und 84 (83′ und 84′) für die Auslösung eines Schweißbad-Bildrasters.

Die Eingänge 85 und 86 der Flip-Flops 83, 84 sind mit den Ausgängen der Zähler 74, 75 verbunden, und deren andere Eingänge wirken als Informationseingänge 26 der gesamten Einheit 18. Die Ausgänge der Flip-Flops 83, 84 sind mit den Eingängen 87, 88 der UND-Gatter 79, 80 verbunden, deren Eingänge 89 und 90 als Informationseingänge 26 und 91 (Fig. 2) der Einheit 18 auftreten.

Ein Teil der Ausgänge der Zähler 74, 75 (Fig. 7) fungieren als Ausgänge der gesamten Einheit 18 und sind an die Eingänge 21 (Fig. 2) der Einheit 20 angelegt, die Ausgänge des Erzeugers 78 (Fig. 7), 78′ treten ebenfalls als Ausgänge der gesamten Einheit 18 (19) auf und sind an die Eingänge 16 und 21 (Fig. 2) der Einheiten 10 bzw. 20 angeschlossen.

Fig. 8 zeigt, wie auf dem Bildschirm 92 des Display 4 (Fig. 2) Abbildungen ein Schweißbad nachahmender konzentrischer Kreise 93, 94, 95, 96 erzeugt werden. Die Kreise 93 bis 96 werden durch stufenförmige Linien approximiert, wobei der Approximationsgrad durch die Diskretisierungsfeinheit in der Horizontalen und in der Vertikalen besimmt wird.

Die Zähler 74 (74′) und 75 (75′) für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterdiskretisierung stellen beispielsweise 8-stellige Binärzähler mit einem Umrechnungsfaktor von beispielsweise 256, was der Anzahl von Mikrorasterpunkten in der Horizontalen und Vertikalen entspricht, dar und können in einer bekannten Schaltung aufgebaut werden.

Die Start-Flip-Flops 83, 84 (83′ und 84′) sind zur Rasterauslösung in der Horizontalen und Vertikalen vorgesehen und können in einer bekannten Schaltung ausgeführt werden.

Die UND-Gatter 79, 80 (79′, 80′) sind für ein Durchschalten von Impulsen mit einer Frequenz von 8 MHz und 15,625 kHz vom Recheneingang der Zähler 74, 75 während der Arbeit der Start-Flip-Flops 83, 84 bestimmt.

Der Schweißbad(Schweißfugen)- und Schweißbadmitte- Bilderzeuger (78, 78′) enthält kombinatorische Schaltungen, die zur Erzeugung eines Bildes von vier ein Schweißbad imitierenden konzentrischen Kreisen (oder zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes) und zur Erzeugung eines Signales für die nachzuahmende Schweißbadmitte vorgesehen sind.

Die Einheit 20 zur Erzeugung eines Funkenbildes ist zur Erzeugung eines Bildes von der Mitte des nachzubildenden Schweißbades zufälligerweise auseinanderstiebender Funken sowie zur Erzeugung eines vollständigen Videosignals und von Strahlungsimpulsen des Gebers für die Länge der Lichtbogenstrecke vorgesehen. In Fig. 9 der vorliegenden Anmeldung ist eine der schaltungstechnischen Realisierungsmöglichkeiten der Einheit 7 zur Erzeugung eines Funkenbildes auf dem Bildschirm eines Display und in Fig. 10 eine Schaltung aufgeführt, die die Struktur eines Funkenbildes auf dem Bildschirm des Display veranschaulicht, für dessen Erzeugung diese Einheit 20 bestimmt ist.

Die Einheit 20 enthält einen Funkenbahnerzeuger 97, bei dem ein Teil der Eingänge als Eingänge 21 der gesamten Einheit 20 auftritt, einen Funkenlagenzähler 98, dessen Ausgänge an die Eingänge 99 des Erzeugers 97 angeschlossen sind, einen Generator 100 für eine pseudozufällige Impulsfolge, an dessen Eingang 101 ein Ausgang des Zählers 98 angeschlossen und dessen Ausgang mit einem Eingang 102 des Erzeugers 97 gekoppelt ist.

Der Funkenlagenzähler 98 stellt beispielsweise einen 4-stelligen Binärzähler mit einem Umrechnungsfaktor "16" dar, der zu einer diskreten Ausleuchtung eines Funkens auf dem Bildschirm des Display 4 (Fig. 1) bei dessen Flug auf einer entsprechenden Bahn vorgesehen ist. Der Funkenlagenzähler 98 (Fig. 9) kann in einer bekannten Schaltung aufgebaut werden.

Der Generator 100 für eine pseudozufällige Impulsfolge ist für die Auswahl einer der zwölf möglichen Funkenflugbahnen vorgesehen und kann nach einer der weit bekannten Schaltungen für ähnliche Generatoren ausgeführt werden. Der Takteingang des Generators 100 für eine pseudozufällige Impulsfolge ist an den Ausgang der höchstwertigen Stelle des Funkenlagenzählers 98 und dessen Ausgang an den Funkenbahnerzeuger 97 angeschlossen.

Der Funkenbahnerzeuger 97 ist zur Erzeugung von möglichen Funkenflugbahnen im Mikroraster vorgesehen und kann aus UND-, NICHT- und ODER-Gattern unter Verwendung bekannter Methoden zur Erzeugung dynamischer Bilder aufgebaut werden. Die höchsten Stellen der Zähler 74 und 75 (Fig. 7) für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterdiskretisierung sind an die ersten Eingänge der UND-Gatter 79, 80 angeschlossen, deren zweite Eingänge an den Funkenlagenzähler 98 geschaltet sind.

Fig. 10 zeigt einen Mikroraster 103, der alle zwölf möglichen Funkenflugbahnen 104 veranschaulicht. Im oberen linken Quadranten des Mikrorasters 103 sind durch gestrichelte Linien 105 laufende Streifen und durch Pfeile 106 deren Laufrichtungen angedeutet. Es ist offensichtlich, daß sich an den Kreuzungen dieser Streifen ein bewegliches Element 107 ergibt, daß sich in Richtung einer Diagonale verschiebt. Auf den horizontalen und vertikalen Laufbahnen bewegen sich die Elemente 107, die sich an der Kreuzung eines beweglichen mit einem unbeweglichen Streifen ergeben (in Fig. 10 sind das schraffierte Quadrate). Sämtliche in Fig. 10 aufgeführten Elemente 107 entsprechen ein und demselben Zustand des Funkenlagenzählers 98.

In der Einheit 20 (Fig. 9) sind ein Videomischer (108), der zur Erzeugung eines vollständigen Videosignals vorgesehen und beispielsweise in Form eines Summierverstärkers ausgeführt ist und eine Regelschaltung zur Regelung der Schweißbad-Bildhelligkeit in Abhängigkeit von der Wärmehaltung des Schweißvorganges konstruktiv angeordnet, die einen elektronischen Schalter 109 und einen Verstärker 110 mit einem steuerbaren Verstärkungsfaktor zur Steuerung der Amplitude des Helligkeitssignals des Schweißbadbildes enthält, die zu dem der Badtemperatur entsprechenden Spannungspegel proportional ist.

Der elektronische Schalter 109 ist zur Steuerung der einer Schweißbadtemperatur entsprechenden Spannung in den Betriebsarten des Simulators "Schweißung" - "Verfolgung" vorgesehen und kann in einer bekannten Schaltung ausgeführt werden.

Der Videomischer 108 ist an den Erzeuger 97 über einen Umschalter 111 angeschlossen. Ein weiterer Umschalter 112 ist am Steuereingang des Schalters 109 und ein Umschalter 113 an den Informationseingängen des Verstärkers 110 angeordnet. Die Umschalter 111 bis 113 sind zur Umschaltung der Betriebsarten "Schweißung" - "Verfolgung" vorgesehen.

Außerdem ist in Fig. 9 eine Schaltung zur Steuerung der Ausstrahlung des Gebers für die Länge der Lichtbogenstrecke wiedergegeben, die eine Reihenschaltung von einem Zähler 114, einem UND-Gatter 115 und mindestens einem Strahlungselement 52 (Fig. 4) aufweist. An einem Eingang 116 (Fig. 9) des Gatters 115 und am Zähler 108 treffen Signale von der Synchronisiereinheit 25 (Fig. 2) ein.

Der Zähler 114, welcher als Teiler ausgebildet ist, ist zur Frequenzteilung der Zeilenimpulse im Verhältnis 3 : 1 vorgesehen.

Das Gatter 115 ist zum Durchleiten von Impulsen mit einer Frequenz von 15,625 : 3 kHz zu den Ausstrahlungselementen 52 des Gebers für die Lichtbogenlänge während eines Bildsynchronisationsimpulses bestimmt.

Die Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes ist zur Speicherung und Aufbewahrung der Bewegungsbahn des Endes des Imitators 49 (Fig. 4) im Laufe einer Arbeitsperiode des Simulators und zur Abbildung dieser Bahn auf dem Bildschirm des Display 4 (Fig. 2) zwecks Analyse der Qualität des durchgeführten imitierten Schweißvorganges vorgesehen.

Die Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes enthält einen Speicher 117 (Fig. 11), dessen Eingänge 118 über einen Adressenwahlschalter 119 an ein Adressenregister 120 und an eine Schaltung 121 zur Speicherregeneration angeschlossen sind.

Der Wahlschalter 119 weist eine Steuerschaltung 122 auf. Die Einheit 22 enthält auch ein Eingangs- und ein Ausgangs-Datenregister 123 bzw. 124, die mit einem Eingangs- und einem Ausgangs-Datenumschalter 125 bzw. 126 verbunden sind, während der Eingangsumschalter 125 eine Steuerschaltung 127 aufweist. Die Eingänge 28 der Einheit 22 sind zur Steuerung der Informationsablesung und aufzeichnung in dem Speicher 117 vorgesehen, der einen weiteren Löschschalter 128 für den Inhalt des Speichers 117 aufweist.

Der Eingangs-Datenumschalter 120 ist zum Schalten von Eingangssignalen: einem Signal für den kleinsten Innenkreis 93 (Fig. 8) des nachzubildenden Schweißbades, einem Signal für den Mittelpunkt 129 des Schweißbades "Badmitte" und einem Signal für die Ortslage des Imitators 49 (Fig. 4) vorgesehen.

Der Ausgangs-Datenumschalter 126 ist zum Schalten eines Ausgangssignals der Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes in den Betriebsarten "Aufzeichnung" - "Ablesung" bestimmt und kann nach einer bekannten Schaltung ausgeführt werden.

Die Steuerschaltung 127 des Eingangs-Datenumschalters 125 stellt einen Zweistellungs-Betriebsartenschalter des Simulators dar.

Das Eingangs- und das Ausgangs-Datenregister 123 bzw. 124 sind zur Zwischenspeicherung von einzuschreibenden und abzulesenden Informationen vorgesehen.

Das Adressenregister 120 ist zur Speicherung der Adresse einer Speicherzelle vorgesehen, in die eine Information einzuschreiben bzw. aus der sie auszulessen ist.

Die Schaltung 121 zur Speicherregeneration ist für eine Regenerierung des Inhalts der Speicherzellen des Speichers 117 während der Dauer der Zeilensynchronisierimpulse bestimmt.

Der Adressenwahlschalter 119 ist zur Anschaltung der Adresseneingänge des Speichers 117 entweder an die Ausgänge des Adressenregisters 120 oder an die Ausgänge der Schaltung 121 zur Speicherregeneration vorgesehen.

Die Steuerschaltung 122 des Adressenwahlschalters 119 ist zu dessen Steuerung vorgesehen und stellt ein Flip-Flop dar.

Der Speicher 117 stellt einen dynamischen Arbeitsspeicher dar, der beispielsweise aus vier integrierten Schaltungen mit einer Kapazität von 4 × 16384 Bits aufgebaut ist.

In Fig. 12 ist die Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbades dargestellt, die zur Erzeugung von Bewegungsbahnen der Schweißbadbilder auf dem Bildschirm des Display 4 (Fig. 2) vorgesehen ist, die verschiedenen Arten der "Handschrift" eines Schweißers entsprechen, die in Fig. 13a als "gerade Linie" 130, in Fig. 13b als "Säge" 131, in Fig. 13c als "Mäander" 132, in Fig. 13d als "Trapez" 133 dargestellt sind.

Die Einheit 30 (Fig. 12) zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbades ist auch zur Regelung der Geschwindigkeit seiner horizontalen und vertikalen Bewegung, zur Regelung der Breite und des Bewegungsschrittes des Bades sowie zur Verwirklichung einer Änderung der Bewegungsrichtung, eines Startes und eines Stopps der Bewegung vorgesehen.

Die Einheit 30 enthält einen Generator 134 für einer horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes entsprechende Impulse, dessen Ausgang über einen Anlaßschalter 135 ₁ und 135 ₂ an Schaltkreis 136 und 137 angeschlossen ist, und einen Generator 138 für einer vertikalen Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes entsprechende Impulse, dessen Ausgang über den Anlaßschalter 135 ₃ und 135 ₄ an Schaltkreise 139 und 140 angeschlossen ist.

Die Einheit 30 weist auch einen Generator 141 für der Schrittweite einer Schweißbadbildverschiebung entsprechende Impulse, dessen Ausgang über den Anlaßschalter 135 ₅ mit dem Eingang 142 eines Flip-Flops 143 und mit dem Eingang 144 eines Inverters 145 verbunden ist. Der nicht invertierende Ausgang des Flip-Flops 143 ist an einen Eingang 146 eines UND-Gatters 147 und sein invertierender Ausgang an einen Eingang 148 eines UND-Gatters 149 gelegt. Die Eingänge 150 und 151 der UND-Gatter 147 bzw. 149 sind an den Generator 141 über den Schalter 135 ₅ angekoppelt.

Darüber hinaus weist die Einheit 30 einen Schalter 152 ₁, 152 ₂ und 152 ₃ für die Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes auf. Es ist an die Ausgänge des Generators 141 über den Schalter 135 ₅, an den Ausgang des Inverters 145 und über NICHT-Gatter 153 und 154 an die Ausgänge der UND-Gatter 147 bzw. 149 sowie an die Steuereingänge 155 und 156 der Schaltkreise 139 bzw. 140 und über einen Schalter 157 an die Steuereingänge 158 und 159 der Schaltkreise 136 bzw. 137 angeschlossen.

Die gesteuerten Generatoren 134, 138 und 141 stellen gesteuerte Generatoren für Rechteckimpulse dar, deren Frequenz mit Hilfe von Potentiometern 160, 161 und 162 eingestellt wird.

Die Schaltkreise 136, 137, 139 und 140 sind zur Kommutierung von Ausgangssignalen der gesteuerten Generatoren 134 und 138 vorgesehen.

Das Flip-Flop 143 ist zur Frequenzteilung des Ausgangssignals des gesteuerten Generators 141 im Verhältnis 2 : 1 bestimmt.

Zur Erzeugung von für eine Verschiebung des Schweißbadbildes hinter der Verschiebung des Endes des Imitators 2 auf dem Bildschirm des Display 4 benötigten Steuersignalen ist von einer Reihe von Schaltungen Gebrauch gemacht, die in Fig. 14 wiedergegeben sind.

Die Schaltung 163 zur Messung der Lichtbogenlänge enthält ein Fühlerelement 53 für die Lichtbogenlänge, das mit dem Eingang 7 eines Verstärkers 164 verbunden ist, während der Ausgang des Verstärkers 164 mit einem Eingang eines UND-Gatters 165 gekoppelt ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang eines NICHT-Gatters 166 verbunden ist. Der Eingang des NICHT-Gatters 166 tritt als Eingang 167 der gesamten Schaltung 163 auf. Der Ausgang des UND-Gatters 165 ist an den Eingang eines Detektors 168 angekoppelt, dessen Ausgang an einen Eingang 47 des elektronischen Modells 1 (Fig. 2) angeschlossen ist und als Ausgang der Schaltung 163 (Fig. 14) wirkt.

Die Schaltung 169 zur Ortsbestimmung des Schweißelektrodenimitators 2 (Fig. 2) in Bezug auf den Bildschirm des Display 4 enthält ein Fühlerelement 170 (Fig. 14), dessen Ausgang über einen Verstärker 171 an einen Komparator 172 angeschlossen ist. Der Ausgang des Komparators 172 ist an einen Eingang eines UND-Gatters 173 gekoppelt, dessen anderer Eingang der Eingang 167 ist. Am Ausgang des UND-Gatters 173 ist ein NICHT-Gatter 174 angeschlossen.

Die Verstärker 164 und 171 sind zur Verstärkung von durch die Fühlerelemente 53 (Fig. 4) und 170 (Fig. 14) aufgenommenen Signalen auf den erforderlichen Pegel vorgesehen und können in einer bekannten Schaltung eines Breitbandverstärkers ausgeführt werden.

Die Gatter 165, 166, 173 und 174 sind zu einer zeitselektiven Durchlassung der von den Fühlerelementen 53 (Fig. 4) und 170 (Fig. 14) aufgenommenen Signale zu den Eingängen der jeweiligen Baugruppen zur Verarbeitung dieser Signale vorgesehen.

Der Komparator 172 ist zur Abtrennung eines Eingangs- Nutzsignals des Fühlerelementes 170 von der ganzen Gesamtheit der Eingangssignale vorgesehen.

Der Detektor 168 ist zur Demodulation von durch den Bildschirm des Display reflektierten und durch das Fühlerelement 53 der Schaltung 163 zur Messung der Lichtbogenstreckenlänge empfangenen Signalen mit einer Frequenz von 15,625 : 3 kHz vorgesehen. Die Zeitkonstante des Ausgangsstromkreises des Detektors 168 wird viel größer als 3/15,625 (ms) und kleiner als die Zeitkonstante für die Bewegung des Schweißerarmes gewählt.

Die Schaltung 175 zur Abtrennung von Signalen einer Abweichung des Imitators eines Schweißbadbildes enthält identische Kanäle zur Verarbeitung von horizontalen und vertikalen Informationen. Jeder Kanal weist einen Reihenkreis von einer digitalen Verzögerungsleitung 176 (177), einer Schaltung 178 (179) zur Vorbearbeitung, einer Schaltung 180 (181) zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad- Bildverschiebung und einem Digital-Analog-Umwandler 182 (183) auf.

An einen der Eingänge der Eingänge der Schaltung 180 (181) ist eine Kette aus einem UND-Gatter 184 (185) und einem NICHT-Gatter 186 (187) angeschlossen.

Die Eingänge der UND-Gatter 184 (185) fungieren als Eingang 188 der gesamten Schaltung 175, die Eingänge der Schaltungen 180 (181) und die Eingänge der Schaltungen 178 (179) dienen als Eingänge 189, 190 und 191 der Schaltung 175.

Der Ausgang der Verzögerungsleitung 176 ist mit einem Eingang 192 (Fig. 2) der Einheit 22 und mit einem Eingang 193 der Einheit 10 verbunden, während die Ausgänge der Schaltungen 180 und 181 (Fig. 14) mit den Eingängen 194 (Fig. 2), 195, 196 und 197 der Synchronisiereinheit 25 gekoppelt sind.

Der mit einem Ausgang der Synchronisiereinheit 25 gekoppelte Eingang 167 ist mit den Eingängen der Schaltungen 178, 179, 180, 181 zusammengeschaltet, während die Ausgänge der Schaltungen 178, 179 mit den Eingängen der UND-Gatter 184, 185 verbunden sind.

Die Verzögerungsleitungen 176 und 177 sind zur Kompensation einer Verzögerung vorgesehen, die auf eine Trägheit der Anregung des Leuchtstoffes des Bildschirmes des Display sowie auf Verzögerungen in der Ausbreitung eines Signals in den Verbindungs-, Verstärker- und Formierstromkreisen (in den Zeichnungen nicht angedeutet) zurückzuführen sind.

Die Schaltungen 178 und 179 zur Vorbearbeitung eines Signals sind zur Feststellung einer zeitlichen Nichtübereinstimmung in der Ankunft von Signalen für die Ortslage des Endes des Schweißelektrodenimitators 2 und für die Mitte eines Schweißbadbildes in der Horizontalen und Vertikalen vorgesehen.

Die Digital-Analog-Umwandler 182 und 183 sind zur Umwandlung einer Anzahl von den Ausgängen der Schaltungen 180, 181 angekommener Impulse in Analogsignale für die Bewegungsgeschwindigkeit des Endes vom Imitator 2 (Fig. 2) in der Horizontalen bzw. Vertikalen bestimmt.

Die Schaltung 198 (Fig. 14) zur Bestimmung eines der Schweißgeschwindigkeit entsprechenden Signals enthält eine Reihenschaltung von einem Logarithmenverstärker 199 (200), einem Verstärker 201 (202) und einem Antilogarithmenverstärker 203 (204), während die Ausgänge der letzteren an die Eingänge eines Summators 205 angeschlossen sind. Der Ausgang des Summators 205 ist mit einer Reihenschaltung aus einem Logarithmenverstärker 206, einem Verstärker 207 und einem Antilogarithmenverstärker 208 gekoppelt, dessen Ausgang an einen Eingang 46 des elektronischen Modells 1 (Fig. 2) gelegt ist.

Die Eingänge der Schaltung 198 (Fig. 14) sind an die Ausgänge der Digital-Analog-Umwandler 182 und 183 angeschlossen.

Die Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung ist gemäß dem in Fig. 15 dargestellten Strukturschaltbild ausgeführt. Sie enthält einen Impulsgenerator 209, ein UND-Gatter 210, einen Tongenerator 211 für Alarmsignale und Tonbegleitung sowie einen Steuerkanal 212 für einen Antrieb zur Nachbildung einer Elektrodenabschmelzung.

Der Kanal für die Länge der Lichtbogenstrecke weist eine Schaltung 213 zur Erzeugung eines Abweichungssignals für die Lichtbogenlänge, einen umstimmbaren Impulsgenerator 214 und eine Reihenschaltung von einem Schaltkreis 215, einem Zähler 216, einem Dechiffrator 217 und einem Anzeiger 218 auf. Der Eingang der Schaltung 213 tritt als Eingang 219 der gesamten Einheit 10 auf.

Der Kanal für den Neigungswinkel des Schweißelektrodenimitators enthält eine Schaltung 220 zur Erzeugung eines Abweichungssignals für den Neigungswinkel des Schweißelektrodenimitators, einen umstimmbaren Generator 221 und eine Reihenschaltung von einem Schaltkreis 222, einem Zähler 223, einem Dechiffrator 224 und einem Anzeiger 225.

Der Kanal zur Wärmehaltung im Schweißbad enthält eine Schaltung 226 zur Erzeugung eines Abweichungssignals für die Wärmehaltung im Schweißbad, einen umstimmbaren Generator 227 und eine Reihenschaltung aus einem Schaltkreis 228, einem Zähler 229, einem Dechiffrator 230 und einem Anzeiger 231.

Der Kanal zur Folgefehlersignalerzeugung beim Verfolgen eines Schweißbades weist eine Schaltung 232 zur Folgefehlersignalabtrennung, deren Eingang als Eingang 233 der Einheit 10 auftritt, einen umstimmbaren Generator 234, eine Reihenschaltung von einem Schaltkreis 235, einem Zähler 236, einem Dechiffrator 237 und einem Anzeiger 238 auf.

Der Kanal zur Stillstandszeitbestimmung enthält eine Reihenschaltung aus einem Komparator 239 für eine Lichtbogenunterbrechung, einem Schaltkreis 240, einem Zähler 241, einem Dechiffrator 242 und einem Anzeiger 243.

Der Kanal zur Arbeitszeitbestimmung enthält eine Reihenschaltung aus einem Schaltkreis 244, einen Zähler 245, einem Dechiffrator 246 und einem Anzeiger 247 und ist an den Ausgang eines UND-Gatters 210 angeschlossen.

Der Kanal zur Bestimmung der Schweißperiodendauer umfaßt einen Zähler 248, einen Dechiffrator 249 und einen Anzeiger 250.

Der Kanal zur Bestimmung der Anschweißzeit für den Schweißelektrodenimitator enthält einen Komparator 251 für die Anschweißung und eine Reihenschaltung aus einem Schaltkreis 252, einem Zähler 253, einem Dechiffrator 254 und einem Anzeiger 255.

Der Impulsgenerator 209 ist über einen Anlaßschalter 256 ₁ mit den Eingängen der Schaltkreise 240, 244, 252 und des Zählers 248 verbunden. Die Generatoren 227, 214, 234, 221 sind über Schalter 256 ₂, 256 ₃, 256 ₄ und 256 ₅ jeweils an die Informationseingänge der Schaltkreise 228, 215, 235, 222 angeschlossen. Die Frequenz der Generatoren 227, 214, 234, 221 wird durch Potentiometer 257, 258, 259 und 260 umgestellt.

Die Ausgänge der Schaltungen 226, 213, 232, 220 sind an die Eingänge des UND-Gatters 210 und des Tongenerators 211 angeschlossen, während der Ausgang dieses Generators 211 an den Eingang 17 des Helmes 3 (Fig. 2) angekoppelt ist. Der Ausgang des Komparators 239 (Fig. 15) für eine Lichtbogenunterbrechung ist an einen Eingang des Steuerkanals 212 für einen Antrieb zur Nachbildung einer Elektrodenabschmelzung geschaltet, dessen zweiter Eingang mit einem Eingang 11 der Einheit 10 zusammengeschaltet ist.

Die Zähler 229, 216, 236, 223, 241, 245, 248, 253 sind zur Berechnung der Anzahl von Fehlern und zur Zeitberechnung vorgesehen und können nach weit bekannten Schaltungen von Dekadenzählern ausgeführt werden.

Der Tongenerator 221 für Alarmsignale und Tonbegleitung ist unter Anwendung von Sinus-Tongeneratoren aufgebaut, die auf verschiedene Tonfrequenzen abgestimmt sind.

Der Steuerkanal 212 für einen Antrieb zur Nachbildung einer Elektrodenabschmelzung stellt einen Leistungsverstärker dar, dessen Belastung die Wicklungen des Elektromotors sind.

Die Schaltungen 226, 213, 220 zur Abweichungssignalerzeugung sind in Form von Komparatoren ausgeführt.

In Fig. 16 ist eine Ausführungsform der Schaltung 232 zur Folgefehlersignalabtrennung dargestellt, die ein UND-Gatter 261 aufweist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang 262 eines Impulszählers 263 verbunden ist. Der nicht invertierende und der invertierende Ausgang des Zählers 263 sind mit den Eingängen 264, 265 eines UND- Gatters 266 verbunden, dessen Ausgang über ein NICHT-Gatter 267 mit einem Eingang eines UND-Gatters 268 verbunden ist, der mit dem Ausgang der gesamten Schaltung 232 gekoppelt ist.

Der Ausgang des UND-Gatters 268 ist mit einem Eingang 269 des Zählers 263 verbunden. Ein Eingang des UND- Gatters 261 ist mit den Eingängen der Schaltung 232 über Umschalter 270, 271, 272, 273 für die Empfindlichkeit der Verfolgung zusammengeschaltet.

Die Schaltung 178 (179) (Fig. 17) zur Vorbearbeitung enthält zwei D-Flip-Flops 274 und 275, ein RS- Flip-Flop 276 und eine Vergleichsschaltung 277. Ein Eingang 278 der Schaltung 178 stellt einen Informationseingang des Flip-Flops 274, der Eingang 190 der Schaltung 178 einen Informationseingang des Flip-Flops 275 und der Eingang 274 und 275 dar, deren Ausgänge mit den Eingängen des Flip-Flops 276 und der Vergleichsschaltung 277 paarweise verbunden sind, deren Ausgang mit einem Eingang 280 des UND-Gatters 184 gekoppelt ist. Die Ausgänge des Flip-Flops 276 sind mit den Eingängen 281 und 282 der Schaltung 180 verbunden.

Die Schaltung 180 (181) (Fig. 18) zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad- Bildverschiebung enthält einen Reversierzähler 283 beispielsweise mit einem Umrechnungsfaktor von "256", vier UND-Gatter 284, 285, 286, 287, ein ODER-Gatter 288 und ein NICHT-Gatter 289. Die Eingänge des Gatters 288 sind mit den Ausgängen des Zählers 283 stellenweise verbunden, dessen Subtraktionseingang mit dem Ausgang des Gatters 286 gekoppelt ist. Der Eingang 290 der Schaltung 180 stellt einen Eingang des Gatters 286 dar, dessen zweiter Eingang als Eingang 189 der Schaltung 180 auftritt. Die ersten und zweiten Eingänge der Gatter 284 und 285 treten als Eingänge 291 und 191 der Schaltung 180 auf, während deren dritte Eingänge über das Gatter 289 an den Ausgang des Gatters 288 angeschlossen sind, dessen Ausgang über das Gatter 289 auch mit dem ersten Eingang des Gatters 287 verbunden ist, dessen zweiter und dritter Eingang als Eingänge 291 und 191 der Schaltung 180 fungieren. Der vierte Eingang des Gatters 284 tritt als Eingang 281 und der vierte Eingang des Gatters 285 als Eingang 282 der Schaltung 180 auf. Die Ausgänge der Gatter 284 und 285 stellen Informationsausgänge der Schaltung 180 dar. Der Einstelleingang des Zählers 283 tritt als Eingang 291 der Schaltung 180 auf.

Der Simulator für Schweißer arbeitet wie folgt. Zuerst wird die Arbeit der einzelnen Einheiten des Simulators betrachtet.

Die Synchronisiereinheit 25 für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen arbeitet folgenderweise.

Zu den Hauptfunktionen der Synchronisiereinheit 25 gehören Erzeugung von die Arbeit aller Einheiten des Simulators synchronisierenden Taktsignalen, Realisierung einer diskreten Fernsehrasterdarstellung, Mikrorasterauslösung und -bewegung auf dem Bildschirm eines Display. Den ersten Eingängen der Vergleichsschaltungen 61 und 62 (Fig. 6) wird die laufende Adresse eines sich bewegenden Fernsehrasterabtaststrahls, den zweiten die Inhalte der Zähler 57 und 58 für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage zugeführt. Bei Koinzidenz sämtlicher Stellen der zu vergleichenden Kodes an allen Eingängen der Vergleichsschaltungen schalten die UND-Gatter 67 und 68 durch und geben auf die Ausgänge 26 der Synchronisiereinheit 25 Befehle für die Auslösung eines horizontalen bzw. vertikalen Mikrorasters. Die Mikrorasterlage auf dem Fernsehraster wird also durch Zahlen bestimmt, die in die Zähler 57 und 58 für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage eingeschrieben sind. Zur Mikrorasterbewegung auf dem Bildschirm sollen die Steuerimpulse daher auf die Subtraktions- oder Additionseingänge der Zähler 57 und 58 für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage gegeben werden. Wenn sich der Betriebsartenschalter in der Stellung "Schweißung" befindet, wird die Mikrorasterbewegung auf dem Bildschirm in Abhängigkeit von der Lage des Schweißelektrodenimitators durch die Schaltung 175 zur Abweichungssignalabtrennung gesteuert. In der Betriebsart "Verfolgung" bewegt sich der Mikroraster auf Signale, die von der Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn kommen. Die Steuersignale aus diesen zwei Richtungen werden auf die Eingänge der Schalter 57, 58 für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage mit Hilfe des Steuerschalters 69 für eine Mikrorasterbewegung geschaltet.

Die Einheiten 18, 19 zur Erzeugung eines Schweißbad- bzw. Schweißfugenbildes arbeiten gleich, und im weiteren wird es auf die Arbeitsweise der Einheit 18 eingegangen, die wie folgt arbeitet.

Das Startsignal für die Auslösung eines horizontalen Rasters, das am Eingang 26 der Einheit 18 (Fig. 7) zur Erzeugung eines Schweißbadbildes von der Synchronisiereinheit 25 kommt, setzt das Start-Flip-Flop 83 für die Auslösung eines horizontalen Rasters in den Einszustand. Das höhere Potential am nicht invertierenden Ausgang des Start-Flip-Flops 83 öffnet das UND-Gatter 79, durch welches zum Takteingang des Zählers 74 für horizontale Rasterdiskretisierung Impulse mit einer Frequenz von 8 MHz durchkommen. In der gleichen Weise wird auf ein Startsignal für die Auslösung eines vertikalen Rasters mit Hilfe des obengenannten Start-Flip-Flops 84 und des UND-Gatters 80 zum Takteingang des Zählers 75 für vertikale Rasterdiskretisierung die Impulse mit der Zeilenabtastfrequenz für das Display 4 (Fig. 2) durchgelassen. Nach Abschluß jedes Arbeitszyklus der Zähler 74 und 75 (Fig. 7) für horizontale und vertikale Rasterdiskretisierung werden die Start-Flip-Flops 83 und 84 für die Auslösung eines horizontalen bzw. vertikalen Rasters rückgesetzt. Beim nächsten Bild wird der Prozeß wiederholt. Die Ausgänge der Zähler 74 und 75 für horizontale bzw. vertikale Rasterdiskretisierung sind an die Eingänge des Schweißbad-Bilderzeugers 78 angeschlossen, der eine kombinatorische Schaltung darstellt oder unter Anwendung von Festspeichern ausgeführt werden kann, die zur Abbildung der vier konzentrischen Kreise 93 bis 96 (Fig. 8) vorgesehen sind, die ein Schweißbad imitieren. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, werden die Kreise 93 bis 96 auf dem Bildschirm 92 des Display 4 durch stufenförmige Linien approximiert, wobei der Approximationsgrad letzten Endes durch die Diskretisierungsfeinheit in der Horizontalen und Vertikalen bestimmt wird.

Zur Erhöhung der Qualität der Nachbildung eines realen Schweißvorganges ist in den Simulator die Einheit 20 zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung (Fig. 10), nämlich eines Bildes zufälligerweise von der Schweißbadmitte auseinanderstiebender Funken, eingeführt. Der Funkenflugradius wird durch die Mikrorastergröße festgelegt. Die Einheit 20 zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung arbeitet folgendermaßen. Da der Umrechnungsfaktor des Funkenlagenzählers 98 (Fig. 9) sechzehn gleich ist, wird das Funkenbild auf dem Bildschirm 92 des 41378 00070 552 001000280000000200012000285914126700040 0002003541122 00004 41259 Display 4 bei der Bewegung des Funkens auf dessen entsprechender Bahn diskret sechzehnmal ausgeleuchtet. Die Auswahl einer der zwölf möglichen Funkenflugbahnen erfolgt mit Hilfe des Generators 100 für eine pseudozufällige Impulsfolge.

Der Funkenbahnerzeuger 97 formiert mögliche Funkenflugbahnen im Mikroraster. Durch Anschaltung der höheren Stellen der Zähler 74 und 75 für horizontale bzw. vertikale Rasterdiskretisierung an die ersten Eingänge des Funkenbahnerzeugers 97 und dessen zweiter Eingang an den Funkenlagenzähler 98 gelingt es, Signale für sich von den Achsen des Mikrorasters weg zu seinen Grenzen hin bewegende horizontale bzw. vertikale Streifen zu erzeugen. Die die Funken imitierenden beweglichen Elemente 107 (Fig. 10) bewegen sich auf horizontalen, vertikalen und diagonalen Bahnen.

Fig. 10 zeigt einen Mikroraster, der alle zwölf möglichen Funkenflugbahnen 104 sichtbar macht. Im oberen linken Quadranten des Mikrorasters werden durch die gestrichelten Linien 105 bewegliche Streifen und durch die Pfeile 106 deren Bewegungsrichtungen gekennzeichnet.

Der Umschalter 111 (Fig. 9) steuert die Abbildung von Funken, d. h. deren Ausleuchtung auf dem Bildschirm 92 (Fig. 8) des Display 4 bei der Betriebsart "Schweißung". Das Funkenbild-Ausgangssignal des Funkenbahnerzeugers 97 (Fig. 9) gelangt über den Umschalter 111 auf einen der Eingänge des Videomischers 108, an dessen anderen Eingängen Videosignale eines Schweißbadbildes (Kreise 93 bis 96), Videosignale eines Schweißfugen- und Schweißnahtbildes sowie Zeilen- und Rastersynchronisierimpulse eintreffen. Der Videomischer 108 stellt eine Einrichtung dar, die ein vollständiges Videosignal erzeugt, das auf dem Bildschirm des Display Bedingungen visuell imitiert, die für einen realen Schweißprozeß kennzeichnend sind. Vom Ausgang der Einheit 20 kommt das vollständige Videosignal am Eingang 8 des Display 4 an. Der Verstärker 110 steuert die Amplitude eines Helligkeits- Videosignals des Schweißbades, die zu dem der Badtemperatur entsprechenden Spannungspegel proportional ist. Die Steuerspannung vom elektronischen Wärmebilanz-Modell 1 (Fig. 2) wird einem Eingang 6 der Einheit 20 zugeführt, und nachdem sie den elektronischen Schalter 109 (Fig. 9) in der Betriebsart "Schweißung" durchlaufen hat, gelangt sie an den Steuereingang des Verstärkers 110. Je höher der Pegel der Steuerspannung ist, desto höher ist der Pegel des Helligkeitssignals am Ausgang des Verstärkers 110, was einer Baderhitzung im realen Schweißvorgang und einer Helligkeitsverstärkung im Badbild auf dem Bildschirm 92 des Display 4 entspricht. In der Betriebsart des Simulators "Verfolgung" läßt der elektronische Schalter 109 die Steuerspannung zum Verstärker 110 nicht durch, und an dessen Eingang trifft über den Umschalter 113 nur ein Signal ein, das dem kleinsten Durchmesser des Schweißbadbildes (93) entspricht und eine konstante Amplitude am Ausgang des Verstärkers 110 aufweist. Die Besonderheit des Verstärkers 110 besteht im Vorhandensein einer Widerstandsmatrix an seinen Informationseingängen, deren Widerstandswerte in der Weise gewählt sind, daß die Bildhelligkeit der Kreise 93 bis 96 (Fig. 8) auf dem Bildschirm 92 des Display 4 mit deren aufsteigender Nummer abnimmt.

Der Zähler 114 und das UND-Gatter 115 lassen Impulse mit einer Frequenz von F/3 während der Dauer eines Rastersynchronisierimpulses zu den Ausstrahlungselementen 52 durch. Während des Fernsehrasterhinlaufes gelangen keine Impulse auf die Ausstrahlungselemente 52, was die Empfindlichkeit des Fühlerelementes 170 (Fig. 14) der Schaltung 169 zur Ortsbestimmung des Imitators 2 erhöht.

Die Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes arbeitet wie folgt. Die Einheit 22 speichert die Bewegungsbahn des Endes des Schweißelektrodenimitators und bewahrt sie im Laufe einer Arbeitsperiode des Simulators auf und zeigt diese Bahn auf dem Bildschirm des Display zur Analyse der Qualität des durchgeführten nachgebildeten Schweißprozesses an. An den Eingängen 23, 192 (Fig. 11) der Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes kommen drei Arten von Eingangssignalen, deren zwei den kleinsten Innenkreis 93 des nachzubildenden Schweißbades bzw. den Mittelpunkt 129 des Schweißbades bestimmen, sowie ein Signal von der Schaltung 175 zur Abweichungssignalabtrennung an. In Abhängigkeit von der gewählten Betriebsart der Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes wird eines dieser Signale mit Hilfe des Eingangs-Datenumschalters 125 und der Steuerschaltung 127 für den Eingangs-Datenumschalter 125 in das Eingangsdatenregister 123 eingeschrieben.

Im Simulator ist der Fernsehraster in der Weise diskretisiert, daß jede seiner Zeilen im Speicher 117 durch "256" Informationsbits dargestellt wird. Die Informationen werden an den Eingängen 23, 192 und dem Ausgang 24 der Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes serienweise Punkt für Punkt dargestellt und mit einer Frequenz von 4 MHz ausgegeben. Die Informationen im Speicher 117 werden mit einer viermal kleineren Frequenz eingespeichert und abgelesen. Die seriellen Eingangsinformationen werden in der Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes in einen 4-stelligen Parallelkode umgesetzt, dann in dieser Form in den Speicher 117 eingeschrieben und aus diesem ausgelesen, wobei die aus dem Speicher 117 ausgelesenen 4-stelligen Wörter am Ausgang 24 in eine serielle Darstellungsform umgesetzt werden. Durch die Notwendigkeit dieser Umformungen ist das Vorhandensein des Eingangs- und Ausgangsdatenregisters 123 bzw. 124 sowie des Ausgangs-Datenumschalters 126 in der Einheit 22 bedingt.

Die Regenerierung des Informationsinhaltes des Speichers 117, der einen dynamischen Speicher darstellt, erfolgt während des Fernsehraster-Zeilenrücklaufes, also zu den Zeitpunkten, wo kein Informationsaustausch zwischen der Einheit 22 und den übrigen Einheiten des Simulators 22 stattfindet. Die Schaltung 121 zur Speicherregeneration erzeugt einen 7-stelligen Kode, der zu den Zeitpunkten des Zeilenrücklaufes über den Adressenwahlschalter 119 an den Adresseneingängen des Speichers 117 ankommt.

Jede Speicherzelle des Speichers 117 ist einem bestimmten Punkt auf dem Bildschirm des Display zugeordnet, wobei die Adresse dieser Zeile in der Synchronisiereinheit 25 synchron mit dem Lauf des Fernsehrasterelektronenstrahls auf dem Bildschirm erzeugt wird, und die vierzehn höheren Stellen der obengenannten Adresse gelangen auf die Eingänge 28 der Einheit 22 und, genauer genommen, in das Adressenregister 120 dieser Einheit 22. Im Laufe eines Arbeitszyklus des Speichers 117 erreicht diese Adresse in zwei Arbeitsgängen (zu je sieben Stellen) über das Adressenregister 120 die Adresseneingänge des Speichers 117. Nach dieser Adresse wird die Information in den Speicher 117 eingeschrieben oder aus diesem gelesen.

Der Eingangs-Datenumschalter 125 wird durch Signale "A" und "B" mit Hilfe der Steuerschaltung 127 des Eingangs-Datenumschalters 125 gesteuert. Bei A=0 und B=0 wird der Informationseingang des Eingangsdatenregisters 123 (Fig. 11) mit einem Signal für den Mittelpunkt 129 (Fig. 8) des Schweißbades, bei A=0, B=1 mit einem Signal "Kreis 93" und bei Kombinationen AB=10 und AB=11 mit einem Signal von der Schaltung 175 (Fig. 14) beaufschlagt.

Die Informationen werden in der Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes in jedem zweiten Bildwechsel auf an den Eingängen 28 der Einheit 22 eintreffende Signale eingespeichert und abgelesen.

Die Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes arbeitet folgendermaßen.

Die Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes (Fig. 12) erzeugt auf dem Bildschirm des Display mögliche Bewegungsbahnen des Schweißbadbildes, die verschiedenen in Fig. 13 der vorliegenden Anmeldung dargestellten Arten der "Handschrift" eines Schweißers entsprechen.

Die Lage des Schweißbadbildes auf dem Bildschirm des Display wird durch den Zustand der Reversierzähler 57 und 58 (Fig. 6) für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage in der Synchronisiereinheit 25 definiert. Indem der Zustand dieser Zähler 57, 58 geändert und, genauer genommen, indem deren Additions- und Subtraktionseingängen Impulse zugeführt werden, erfolgt eine Schweißbad-Bildverschiebung auf der Fläche des Bildschirmes 92 (Fig. 8) des Display 4. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes wird durch die Frequenz von an den Eingängen der Zähler 57 und 58 (Fig. 6) für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage ankommenden Impulsen bestimmt. Indem also die Belegung der Eingänge dieser Zähler mit Eingangsimpulsen kombiniert wird, erfolgt eine Schweißbad-Bildverschiebung nach dem gewünschten Gesetz (Fig. 13). Die Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes wird in der Horizontalen durch die Frequenz des Generators 134 und in der Vertikalen durch die Frequenz des Generators 138 gegeben. Die Frequenzregelung geschieht bei diesen Generatoren 134, 138 mit Hilfe der Potentiometer 160 und 161. Durch Frequenzänderung im Generator 141 mittels des Potentiometers 162 können die Brücke und der Bewegungsschritt eines Schweißbadbildes geregelt werden.

Gehen wir auf die Arbeit der Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes in Form einer geraden Linie ein. Der Schalter 135 befindet sich in geschlossener Stellung, der Umschalter 157 in der Stellung 157 ₁ und der Umschalter 152 in der Stellung 152 ₁. Bei dieser Stellung befindet sich der Schaltkreis 136 im offenen Zustand, weil dessen Steuereingang auf ein niedriges Potential gelegt ist. Die Schaltkreise 137, 139, 140 befinden sich im geschlossenen Zustand, weil deren Steuereingänge auf ein höheres Potential gelegt sind. Die Steuerimpulse gelangen also zum Ausgang 29 der Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes, was es gestattet, das Schweißbadbild horizontal auf einer geraden Linie zu verschieben.

Betrachten wir die Arbeit der Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes in Form einer sägezahnartigen Linie (Fig. 13b). Die Schalter 135 und 157 befinden sich in der früheren Stellung und der Umschalter 152 in der Stellung 152 ₂. Der Schaltkreis 136 befindet sich wie zuvor im offenen Zustand, und am Ausgang 29 ₁ liegen stets Steuersignale für eine horizontale Schweißbad-Bildverschiebung an. Die Steuereingänge der Schaltkreise 139 und 140 werden mit Signalen vom Generator 141 eingespeist, die die Schaltkreise 139 und 140 wechselweise durchschalten, weshalb an den Ausgängen 29 ₃ und 29 ₄ abwechselnd Steuersignale vom Ausgang des Generators 138 für einer vertikalen Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes entsprechende Impulse auftreten werden. Die Steuersignale an den Ausgängen 29 ₃ und 29 ₄ der Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes werden dieses auf- und abwärts verschieben und dadurch dessen sägezahnförmige Bewegung auf dem Bildschirm 92 des Display sichern. Für den Normalbetrieb der Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes muß die Schwingfrequenz des Generators 141 wesentlich niedriger als die der Generatoren 134 und 138 gewählt werden.

In ähnlicher Weise werden die Bewegungsbahnen eines Schweißbadbildes vom Typ "Mäander" und "Trapez" (Fig. 13c und d) auf dem Bildschirm des Display erzeugt.

Die in Fig. 14 dargestellten Schaltungen 163, 169, 175, 198 arbeiten wie folgt.

In der Schaltung 163 wird die laufende Länge der Lichtbogenstrecke gemessen. Während der Dauer eines Rastersynchronisierimpulses nimmt das Fühlerelement 53 vom Bildschirm des Display reflektiert optische Signale mit einer Frequenz von F/3 auf, wandelt sie in eine elektrische Darstellungsform um. Dies durch den Verstärker 164 amplitudenverstärkten Signale gelangen über das UND- Gatter 165 während der Dauer eines Rastersynchronisierimpulses zum Eingang des Detektors 168, dessen Ausgangsgleichspannung die Länge der Lichtbogenstrecke bestimmt. Mit steigender Länge der Lichtbogenstrecke wird die Spannung am Ausgang des Detektors 168 zunehmen und umgekehrt.

Die Schaltungen 169 und 175 sind das Grundelement des Systems der automatischen Steuerung der Schweißbad- Bildverschiebung auf dem Bildschirm des Display in der Betriebsart "Schweißung". Bei der Annäherung des mit einem Fokussierungssystem zur Absonderung einer Fernsehrasterzeile auf der Fläche des Bildschirmes 92 des Display versehenen Fühlerelemente 170 nimmt es ein optisches Signal auf, das in der Zeit dem Geraten eines Lichtflecks vom Bildschirm 92 ins Blickfeld des Fühlerelementes 170 entspricht. Dieses Signal wird nach Umwandlung in ein elektrisches Signal durch den Verstärker 171 verstärkt und gelangt auf den Eingang des Komparators 172, der ein Nutzsignal vom Rauschuntergrund abtrennt. Ein positiver Impuls vom Ausgang des Komparators 172 kommt über die Gatter 173 und 174 während des Zeilenhinlaufes an den Eingängen der digitalen Verzögerungsleitungen 176, 177 des horizontalen und vertikalen Kanals an sowie gelangt über die Verzögerungsleitung 176 des horizontalen Kanals zum Ausgang 192 der Schaltung 175. Der durch den Komparator 172 erzeugte Impuls wird bezüglich des Zeitpunktes des Erscheinens eines Elektronenstrahls der Elektronenstrahlröhre des Display unter der optischen Achse des Fühlerelementes 170 verzögert. Die Verzögerung ist auf die Trägheit der Erregung des Leuchtstoffes des Bildschirmes 92 sowie auf Verzögerungen in der Ausbreitung des empfangenen Signals in Verbindungsstrom-, Verstärker- und Formierkreisen zurückzuführen. Die Verzögerungsleitungen 176 und 177 des horizontalen und vertikalen Kanals verzögern das Eingangssignal um eine Zeit, die samt der Verzögerungszeit die Dauer einer Fernsehzeile ausmacht. Die an den Ausgängen der Verzögerungsleitungen 176, 177 des horizontalen und vertikalen Kanals auftretenden Impulse fallen also zeitlich mit dem Zeitmoment des Durchganges des Elektronenstrahls der Elektronenstrahlröhre unter der Achse des Fühlerelementes 170 in der nächsten Zeile zusammen, was nicht von Belang ist, denn in der Schaltung 175 erfolgt in den genannten Kanälen eine getrennte Signalverarbeitung.

Das Ausgangsssignal der Leitung 176 des horizontalen Kanals trifft an einem Eingang 278 der Schaltung 178 zur Vorbearbeitung und, genauer genommen, an einem Informationseingang des Flip-Flops 274 (Fig. 17) ein. Am Informationseingang des des Flip-Flops 275 der Schaltung 178 zur Vorbearbeitung kommt ein Videosignal für die Schweißbad- Bildmitte in der Horizontalen an. Die Schaltung 178 zur Vorbearbeitung bestimmt eine zeitliche Nichtübereinstimmung zwischen den Ankunftszeiten des Signals von der Verzögerungsleitung 176 und des Signals für die Schweißbad- Bildmitte in der Horizontalen. Derartiges Abweichungssignal wird am Ausgang 280 der Vergleichsschaltung 277 der Schaltung 178 zur Vorbearbeitung erzeugt, deren Eingänge an die Ausgänge der Flip-Flops 274 und 275 dieser Schaltung angeschlossen sind. Die Ausgänge der Flip-Flops 274 und 275 sind auch an die Eingänge des Flip-Flops 276 der Schaltung 178 zur Vorbearbeitung angekoppelt, an dessen Ausgängen 281 und 282 ein Signal erzeugt wird, das das Vorzeichen der Abweichung bestimmt. Der zeitliche Unterschied zwischen den Auslösungen der Flip-Flops 274 und 275 bestimmt also eine Nichtübereinstimmung zwischen den Ankunftszeiten des Signals von der Verzögerungsleitung 176 und des Signals für die Schweißbad-Bildmitte in der Horizontalen, während die Reihenfolge ihres Eintreffens durch das Flip-Flops 276 festgehalten wird, das das Vorzeichen der Abweichung feststellt. Die Flip-Flops 274 und 275 werden in den Ausgangszustand mit einem Rastersynchronisierimpuls zurückgesetzt.

Das Augangssignal wird vom Ausgang 280 der Schaltung 178 zur Vorbearbeitung durch die Gatter 184 und 186 zum Eingang 290 der Schaltung 180 zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad-Bildverschiebung in der Horizontalen nur bei Vorliegen eines Steuersignals vom Ausgang des Lichtbogenunterbrechungs- Komparators 239 hindurchgeschoben, welcher feststellt, ob die gesamte Lichtbogenlänge in vorgegebenen Grenzen liegt. Das Eingangssignal vom Eingang 290 läßt Impulse mit einer Frequenz gleich 4 MHz vom Eingang 189 der Schaltung 180 (Fig. 18) zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad-Bildverschiebung durch das UND-Gatter 286 zum Subtraktionseingang des Zählers 283 dieser Schaltung 180 durchgehen. Je größer die Nichtübereinstimmung zwischen den Ankunftszeiten des Signals von der Verzögerungsleitung 176 und des Signals für die Schweißbad-Bildmitte ist, um so mehr Impulse mit der Frequenz von 4 MHz gelangen zum Subtraktionseingang des Zählers 283. Während der Dauer eines Rastersynchronisierimpulses gelangen vom Eingang 191 der Schaltung 180 zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad-Bildverschiebung die Zeilensynchronisierimpulse durch das UND-Gatter 287 zum Additionseingang des Zählers 283 sowie zu den zweiten Eingängen der UND-Gatter 284 und 285. Die gleichen Impulse kommen in Abhängigkeit vom Vorzeichen der Abweichung durch das UND- Gatter 284 oder 285 zum Ausgang 194 oder 195 der Schaltung 180 zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad-Bildverschiebung durch. Diese Steuerimpulse treffen am Additions- oder Subtraktionseingang des zur Synchronisiereinheit 25 gehörenden Zählers 57 für horizontale Rasterlage ein und steuern eine Schweißbad- Bildverschiebung in der Horizontalen. Bei Erreichen eines Nullzustandes in sämtlichen Stellen des Zählers 283 erzeugen die Gatter 288 und 289 ein Steuersignal, das den Durchgang der Zeilensynchronisierimpulse zum Additionseingang des Zählers 283 und zu den Ausgängen 194 oder 195 der Schaltung 180 zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad-Bildverschiebung in der Horizontalen sperrt. Geht der Zähler 283 während der Dauer eines Rastersynchronisierimpulses in den Nullzustand nicht über, wird dies durch die Hinterflanke des Rastersynchronisierimpulses bewirkt. Nach dem Bildwechsel wird der Vorgang in der gleichen Reihenfolge wiederholt.

Bei Übereinstimmung der Ankunftszeiten des Signals von der Verzögerungsleitung 176 und des Signals für die Schweißbad-Bildmitte gelangen zu den Ausgängen 194 und 195 keine Steuerimpulse. Durch Auswahl genügender niederfrequenter Zeilensynchronisierimpulse als Steuerimpulse wird die Trägheit des Schweibades bei dessen Verschiebung auf dem Bildschirm des Display mit einer begrenzten Geschwindigkeit nachgebildet, was die Bedingungen für eine nachgebildete Schweißung an reale Verhältnisse für einen Schweißvorgang annähert.

Die Schaltung 179 zur Vorbearbeitung und die Schaltung 181 zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad-Bildverschiebung in der Vertikalen sind nach identischen Schaltungen wie auch die entsprechenden Schaltungen 178 und 180 des horizontalen Verarbeitungskanals aufgebaut und arbeiten in ahnlicher Weise.

Die Ausgangsimpulse kommen von den Schaltungen 180 und 181 zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung der Schweißbad-Bildverschiebung in der Horizontalen bzw. Vertikalen an den Eingängen der Digital- Analog-Umwandler 182 und 183 an, die die Anzahl von zu den Ausgängen 194 bis 197 der Schaltung 175 durchgekommenen Impulsen in Analogsignale der Bewegungsgeschwindigkeit des Endes des Schweißelektrodenimitators bezüglich der Schweißbad-Bildmitte verwandeln. Die Sache ist die, daß um je größere Entfernung sich das Ende des Imitators 2 (Fühlerelement 170) innerhalb der Dauer eines Bildes von der Schweißbad-Bildmitte weg verschiebt, desto mehr Steuerimpulse kommen an den Ausgängen 194 bis 197 an, um das Schweißbadbild unter die Mitte des Fühlerelementes 170 zu bringen. Die Anzahl der Impulse an den Ausgängen 194 bis 197 ist also ein Zahlenwert der Bewegungsgeschwindigkeit des Endes des Imitators 2 in der Horizontalen und Vertikalen. Die Schaltung 198 berechnet eine Analogspannung, deren Wert proportional zur Schweißgeschwindigkeit ist und die über den Ausgang 46 der Schaltung 198 dem elektronische Wärmebilanz-Modell 1 zugeführt wird.

Die Schaltung 175 zur Abweichungssignalabtrennung bestimmt also eine Nichtübereinstimmung zwischen den Ankunftszeiten des Signals von den Verzögerungsleitungen 176 und 177 und des Signals für die Schweißbad-Bildmitte und erzeugt Signale, die eine Schweißbad-Bildverschiebung auf dem Bildschirm des Display in der Weise steuern, daß diese Nichtübereinstimmung möglichst kleiner wird. Mit anderen Worten bewegt sich das Schweißbadbild auf dem Bildschirm in dem Streben, unter die Mitte des Fühlerelementes 170 zu kommen.

Die Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung arbeitet wie folgt.

Vorher sei auf die Arbeit ihrer Schaltung 232 zur Folgefehlersignalabtrennung eingegangen.

Im Ausgleichszustand steht im Zähler 263 (Fig. 16) eine Binärzahl "10". Hierbei liegt an den Eingängen des UND-Gatters 266 ein Kode "11" an. Die logische Null am Ausgang des NICHT-Gatters 267 verbietet den Durchgang der Rastersynchronisierimpulse vom Eingang 233 der Schaltung 232 zur Folgefehlersignalabtrennung durch das UND-Gatter 268 zum Eingang 269 des Zählers 263. Derartiger Zustand ist stabil. Wenn im Laufe irgendeines der Bilder das Signal von der Verzögerungsleitung 176 (Fig. 14) und das Videosignal für das Schweißbadbild zeitlich zusammenfallen (koinzidieren), entsteht am Ausgang des UND-Gatters 261 (Fig. 16) ein Impuls, der den Zähler 263 auf den Zustand "00" setzt. Am Ausgang des NICHT-Gatters 267 erscheint ein Signal "logisch 1", das den Durchgang der Rastersynchronisierimpulse zum Eingang 269 des Zählers 263 freigibt und den Schaltkreis 235 der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung abschaltet. Der am Ende des aktuellen Bildes folgende Rastersynchronisierimpuls bringt den Zähler 263 in den Zustand "01" (an den Eingängen des UND-Gatters 266 liegen "00" an). Fällt das Signal von der Verzögerungsleitung 176 (Fig. 14) im Laufe des nächsten Bildes mit dem Schweißbad-Bildsignal zusammen, wird der Zähler 263 (Fig. 16) auf den Zustand "00" gesetzt, und der Prozeß wiederholt sich.

So geht es, bis bei irgendeinem der Bilder kein Zusammenfall vorliegt. In diesem Fall überführt der hinter diesem Bild folgende Rastersynchronisierimpuls den Zähler 263 aus dem Zustand "01" in den Zustand "10", der als Ausgangszustand der Schaltung 232 zur Folgefehlersignalabtrennung gilt. Nach der Rückkehr in den Ausgangszustand ist die Schaltung 232 zur Erzeugung des nächsten Koinzidenzsignals bereit. Bei einer zeitlichen Nichtkoinzidenz des Signals von der Verzögerungsleitung 176 (Fig. 14) mit dem Videosignal für das Schweißbadbild (bei einem Folgefehler) steuert die logische Null am Ausgang des NICHT-Gatters 267 (Fig. 16) den Schaltkreis 235 der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung durch, und die Impulse vom Ausgang des umstimmbaren Generators 234 (Fig. 15) kommen am Eingang des zur Einheit 10 gehörenden Zählers für die Anzahl der Folgefehler an.

Da das Schweißbadbild mit Hilfe der vier Kreise 93 bis 96 (Fig. 8) verschiedener Durchmesser erzeugt wird, kann man mittels der Umschalter 270 bis 273 die Folgeempfindlichkeit bei Schweißern verschiedener Qualifikation regeln.

Die übrigen Baugruppen und -elemente der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung arbeiten folgenderweise.

Beim Niederdrücken der Taste "Start" 256 (Fig. 15) treffen die Sekundenimpulse vom Ausgang des Impulsgenerators 209 auf den Zähler 248 für die Schweißperiodendauer, der die Gesamtzeit der Imitation der Schweißung erfaßt. Die gleichen Sekundenimpulse werden über den Schaltkreis 240 auf den Zähler 241 für die Stillstandszeit auftreffen, falls der Lernende keinen Lichtbogen zündet, dessen Zündzeitpunkt durch den Lichtbogenunterbrechungs- Komparator 239 fixiert wird, der ein entsprechendes Signal an den Steuereingang des Schaltkreises 240 liefert. Hat der Lernende beim Lichtbogenzünden das Mindestmaß der zulässigen Lichtbogenlänge nicht eingehalten, was einer Anschweißung der Elektrode an das Schweißstück unter realen Verhältnissen entspricht, wird der Komparator 251 für die Anschweißung des Elektrodenimitators ausgelöst, dessen Ausgangssignal den Durchgang der Sekundenimpulse durch den Schaltkreis 252 zum Eingang des Zählers 253 sperrt, der die Anschweißungszeit des Schweißelektrodenimitators überwacht.

Wenn der Vorgang der Lichtbogenzündung normal abgelaufen ist und der Lernende die zu kontrollierenden Grundparameter des nachzubildenden Schweißrozesses in den durch die Schaltungen 226, 213, 220, 232 zur Abweichungssignalerzeugung vorhin festgelegten Grenzen einhält, so gibt das Signal am Ausgang des UND-Gatters 210 den Durchgang der Sekundenimpulse durch den Schaltkreis 244 zum Eingang des Zählers 245 frei, der die Arbeitszeit überwacht. Unter der Arbeitszeit wird die Zeit verstanden, in deren Verlauf keiner der zu kontrollierenden Grundparameter des nachzubildenden Schweißvorganges seine zulässigen Grenzen überschreitet. Der Tongenerator 211 für Alarmsignale und Tonbegleitung erzeugt ein geräuschartiges Schallsignal für den normalen Schweißvorgang, das zum Ausgang 17 der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung gelangt. Die Steuerschaltung 212 für einen Antrieb zur Nachbildung einer Elektrodenabschmelzung startet einen Motor zur Verschiebung des Elektrodenimitators (in den Zeichnungen nicht angedeutet), dessen Bewegungsgeschwindigkeit durch ein Signal gesteuert werden soll, das am Eingang 11 der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung ankommt.

Werden ein oder mehrere zu kontrollierende Parameter des nachzubildenden Schweißvorganges in zulässigen Grenzen nicht eingehalten, sprechen die Schaltungen zur Abweichungssignalerzeugung für einen entsprechenden zu kontrollierenden Parameter an, deren Ausgangssignale den Durchgang der akustischen Alarmsignale zum Ausgang 17 der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung vom Ausgang des Tongenerators 211 für Alarmsignale und Tonbegleitung sowie den Durchgang der Ausgangsimpulse von den umstimmbaren Generatoren 227, 214, 234, 221 über die Schaltkreise 228, 215, 235, 222 zu den Eingängen der jeweiligen Zähler 229, 216, 223, 236 für die Anzahl der in die Wärmehaltung im Schweißbad, in die Lichtbogenlänge, den Neigungswinkel des Schweißelektrodenimitators hineingebrachten Fehler sowie der Folgefehler freigibt. Mit Hilfe der Potentiometer 257 bis 260 wird die Häufigkeit der Fehlererkennung in den zu kontrollierenden Parametern geregelt.

Der Simulator für Schweißer arbeitet im großen und ganzen wie folgt.

Der Simulator für Schweißer wird in Abhängigkeit von der Ausbildung und Qualifikation des Lernenden in zwei grundsätzlichen Betriebsarten: programmiertes Lernen ("Verfolgung") und Selbstlernen ("Schweißung") benutzt, wobei das programmierte Lernen bei einleitender Schulung der Schweißer vorzuziehen ist. In dieser Betriebsart zum Lernen besteht die Aufgabe des Lernenden in der Verfolgung des Schweißbadbildes bei dessen ununterbrochener Bewegung auf der Schweißfuge der nachzubildenden Schweißflächen durch das Ende des Schweißelektrodenimitators nach einer streng festgelegten Bahn unter gleichzeitiger Nachbildung einer Elektrodenabschmelzung. Im Falle einer anomalen Durchführung des Schweißvorganges empfängt der Schweißer Abweichungssignale von den Gebern für die zu kontrollierenden Grundparameter des nachzubildenden Schweißvorganges (Rückführungssignale), oder eine Abweichung des erhaltenen Nahtverlaufes von dem normalen wird visuell erkannt. Kontrolle, Registrierung von Ergebnisdaten, Lieferung von Rückführungssignalen an den Lernenden erfolgen nach einem einzelnen oder nach mehreren Parametern zugleich. In dem Maße der Meisterung der psychomotorischen Fertigkeiten zur fachgemäßen Durchführung des Schweißvorganges durch den Lernenden kann der Bereich der zulässigen Abweichungen der zu kontrollierenden Parameter vermindert werden, oder bei der Beurteilung der Qualifikation eines erfahrenen Schweißers für die Ausführung einer konkreten Arbeit kann man den Grad der Beherrschung einer jeden der Grundfertigkeiten durch den Schweißer genau definieren.

In der Betriebsart zum Selbstlernen führt der lernende Schweißer den nachzubildenden Schweißvorgang selbständig durch, das Schweißbadbild folgt am Ende des Schweißelektrodenimiators unter gleichzeitiger Imitation eines Elektrodenabbrandes und Abbildung der Bewegungsbahn des Elektrodenendes entlang der Kanten der nachzubildenden Schweißflächen. An den Schweißer gelangen akustische Rückführungssignale, die von der Übereinstimmung der vorhin festgelegten zu kontrollierenden Parameter des nachzubildenden Schweißvorganges mit laufenden Parametern zeugen, die mit Hilfe eines Systems von Gebern ermittelt werden.

So beim programmierten wie auch beim Selbstlernen stellt der Schulungsleiter (seltener der Lernende) vor Beginn des nachzubildenden Schweißprozesses im Simulator mit Hilfe entsprechender Steuerorgane und Umschalter die Betriebsart zum Lernen des Schweißers ein, wählt zu kontrollierende Parameter aus deren Gesamtheit aus, stellt eine Empfindlichkeit ein und legt die Bereiche der zu kontrollierenden Parameter des nachzubildenden Schweißvorganges gemäß dem gewählten Schweißbetrieb fest. Ferner unterweist der Schulungsleiter den Lernenden in der gewählten Betriebsart des Schweißvorganges und in Sollwerten dieses Vorganges; Lichtbogenlänge, Neigungswinkel des Schweißelektrodenimitators, Verfolgung, Wärmehaltung in dem nachzubildenden Schweißvorgang, Licht- und Tonbegleitung des normalen und des anomalen Schweißvorganges. Nach Beendigung der entsprechenden Unterweisung und nach Prüfung der Qualität der Aneignung der dargebotenen Information kann der Schulungsleiter eine probeweise Schweißvorführung auf dem Simulator (nach Wunsch) selbst vornehmen oder mit der Übung unmittelbar den Lernenden beauftragen.

Zu diesem Zweck setzt der Lernende auf den Kopf den Helm mit den eingebauten Kopfhörern auf, nimmt den Schweißelektrodenimitator und beginnt auf Befehl des Schulungsleiters oder von selbst den Schweißvorgang nachzubilden. Nach dem Druck auf die Taste "Start", die üblicherweise auf dem Halter des Elekrodenimitators angeordnet wird, führt der Schweißer den Elektrodenimitator an den Bildschirm 92 des Display 4 heran, das zuvor entsprechend der auszuführenden Arbeit beispielsweise vertikal, horizontal, über Kopf usw. montiert werden muß. Nach dem Tastendruck wird mit der Zählung der Schweißperiodendauer, der Arbeits- und Strafzeit sowie der Anzahl der Fehler nach den zu kontrollierenden Parametern des nachzubildenden Schweißvorganges in der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung begonnen. Auf dem Bildschirm des Display wird ein in der Einheit 19 zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes erzeugtes Schweißfugenbild ausgeleuchtet. Der lernende Schweißer führt das Ende des Elektrodenimitators an die anfängliche Schweißstelle heran, berührt damit den Bildschirm an der genannten Stelle und führt ihn rasch vom Bildschirm auf die Entfernung der erforderlichen Lichtbogenstreckenlänge zurück.

War die Kontaktdauer gering und der Winkel, unter dem die Berührung stattfand, richtig gewählt, so erscheint auf dem Bildschirm ein optisches Schweißbad (in der Betriebsart "Schweißung"; während in der Betriebsart "Verfolgung" das Bild eines Kreises 93 sichtbar wird), das nach der Größe allmählich zunimmt und sich nach der Helligkeit mit der Änderung der Wärmehaltung im Schweißbad ändert, der Elektrodenimitator beginnt kürzer zu werden, um das Schweißbadbild herum entsteht ein Bild von auseinanderstiebenden Funken, und in den Kopfhörern wird ein Geräusch vernehmbar, das ein normales Lichtbogenbrennen begleitet.

Der Schweißer muß den nachzubildenden Schweißvorgang imitieren, indem er mit dem Ende des Elektrodenimitators entsprechende Manipulationen zwischen den Schweißflächen entlang der Schweißfuge oder der Stoßlinie ausführt. Das optische Schweißbad wird sich entlang der Schweißfuge (Betriebsart "Schweißung") verschieben, wobei es auf dem Bildschirm eine Abbildung seiner Bewegungsbahn in Form einer nachzubildenden Schweißnaht hinterläßt, deren Bild in der Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes erzeugt wird.

Der genannte Vorgang wird kontinuierlich fortgesetzt, solange der Lehrling die Parameter des nachzubildenden Schweißprozesses in den festgelegten Grenzen einhält und sie nicht überschreitet. Bei Nichterfüllung wenigstens einer oder mehrerer Bedingungen zugleich führt der Lehrling einen anomalen nachzubildenden Schweißvorgang durch. Hierbei ändern sich die Helligkeit und Größe des optischen Schweißbades (es liegt eine Störung der Wärmehaltung vor), dessen Bild bei einer Lichtbogenunterbrechung überhaupt verschwinden kann, und in den Kopfhörern ertönen Alarmsignale, die zu erkennen geben, welcher Parameter des Schweißvorganges über die Grenzen der festgestellten Normen hinausgeht.

Ist das Ende des Elektrodenimitators auf den Bildschirm des Display geschlossen (liegt eine Elektrodenschweißung vor), kommt der Zähler 253 für die Anschweißzeit des Schweißzeugimitators der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung zur Funktion, während bei einer Lichtbogenunterbrechung die Nachbildung eines Elektrodenabbrandes aufhört. Alle obengenannten Störungen des normalen Schweißbetriebes werden in der Einheit 10 zur Steuerung und Überwachung registriert und mit Hilfe von auf der Frontplatte des Simulators angeordneten entsprechenden Anzeigegeräten sichtbar gemacht. Die Qualität der Ausführung der imitierten Schweißarbeiten wird nach den Anzeigen dieser Anzeigegeräte nach Abschluß der vorgenommenen imitierten Schweißvorführung sowie nach dem Schweißnahtbild beurteilt. In dem Maße, wie der Lehrling die psychomotorischen Hauptschweißtechniken beherrscht, kann die Empfindlichkeit gegen einzelne Parameter des nachzubildenden Schweißvorganges erhöht werden. Ebenso können die gewählten zu kontrollierenden Parameter und die räumliche Lage des Bildschirmes des Display geändert werden.

Die existierenden technischen Mittel des erfindungsgemäßen Schweißsimulators gestatten es, eine zusätzliche Betriebsart "Löschung" für die Erlernung der Schweißung ohne Änderungen durchzuführen, die die Funktionsmöglichkeiten des Simulators wesentlich erweitert. Es besteht darin, daß ursprünglich auf dem Bildschirm des Display mit Hilfe der Einheit 30 zur Erzeugung der Bewegungsbahn und der Einheit 22 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes eine erforderliche Schweißnaht (durch eine feine oder dicke Linie von der Länge des Durchmessers des Kreises 93 angedeutet) nach einer streng festgesetzten Bahn ohne Beteiligung des Lernenden erzeugt wird. Im folgenden besteht die Aufgabe des Lernenden darin, die gesamte aufgezeichnete Bahn des Schweißnahtbildes mit Hilfe des Schweißelektrodenimitators für eine genau bestimmte Zeit nachzuahmen, wobei die Signale von der Verzögerungsleitung 176 in die Einheit 30 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes gelangen und die ursprünglich eingetragene Information löschen. Hat der Lehrling das Ende des Schweißelektrodenimitators auf der ganz gleichen Bahn geführt, so löscht er die gesamte in die Einheit 30 zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes ursprünglich eingetragene Information völlig, und das Schweißnahtbild verschwindet vom Bildschirm des Display weg. Hat der Lehrling aber gewisse Ungenauigkeiten oder Fehler zugelassen oder die festgesetzte Zeit überschritten, bleibt das Schweißnahtbild auf dem Bildschirm zum Teil, nämlich an den Stellen, erhalten, wo die Ungenauigkeiten oder Fehler eingeschlichen sind, nach denen der Ausbildungsgrad des Lernenden bewertet werden kann.

Der erfindungsgemäße Simulator gestattet es, die Effektivität des Training zu steigern und die Funktionsmöglichkeiten der technischen Lehrmittel für die Schweißung durch Annäherung der Ausbildung an die Bedingungen eines realen Vorganges zu erweitern. Außerdem wird die Ausbildungszeit verkürzt.

Claims (23)

1. Simulator für Schweißer, der
eine Einheit zur Nachbildung von Schweißbedingungen,
einen Schweißelektrodenimitator (2),
ein elektronisches Wärmebilanz-Modell (1) eines Schweißvorganges und
eine Einheit (10) zur Steuerung und Überwachung des Trainings enthält, die mit dem Schweißelektrodenimitator (2) und mit dem elektronischen Wärmebilanz- Modell (1) sowie mit der Einheit zur Nachbildung von Schweißbedingungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zur Nachbildung von Schweißbedingungen bei dieser in Form eines Display (4) vom Fernsehtyp ausgeführt ist, an welches ein elektronisches Modell (5) zur visuellen Zusammensetzung eines Bildes von Schweißbedingungen auf dem Bildschirm (92) des Display (4) angekoppelt ist, während die Verbindung der Einheit (10) zur Steuerung und Überwachung des Training über das elektronische Modell (5) zur visuellen Bildzusammensetzung zustande kommt.

2. Simulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modell (5) zur visuellen Zusammensetzung eines Bildes von Schweißbedingungen auf dem Bildschirm (92) des Display (4)
eine Einheit (18) zur Erzeugung eines Schweißbadbildes, deren Ausgang mit einem Eingang der Einheit (10) zur Steuerung und Überwachung verbunden ist,
eine Einheit (19) zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes,
eine Einheit (20) zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung, deren Eingang mit einem Ausgang der Einheit (18) zur Erzeugung eines Schweißbadbildes und mit dem Ausgang des elektronischen Wärmebilanz- Modells (1) und deren Ausgang mit einem Eingang des Schweißelektrodenimitators (2) und mit dem Display (4) gekoppelt ist,
eine Einheit (22) zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes enthält, deren Eingang mit einem Ausgang der Einheit (18) zur Erzeugung eines Schweißbadbildes und deren Ausgang mit einem Eingang der Einheit (20) zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung verbunden ist.

3. Simulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modell (5) zur visuellen Bildzusammensetzung
eine Synchronisiereinheit (25) für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen enthält, deren Ausgänge mit den Eingängen der Einheiten (18, 20, 22) zur Erzeugung eines Schweißbad-, Schweißnahtbildes und eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung verbunden sind.

4. Simulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modell (5) zur visuellen Bildzusammensetzung eine Einheit (30) zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes enthält, die mit einem Eingang der Synchronisiereinheit (25) für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen gekoppelt ist.

5. Simulator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modell (5) zur visuellen Bildzusammensetzung eine Schaltung (175) zur Abtrennung von Signalen einer Abweichung des Schweißelektrodenimitators (2) von der Mitte des Schweißbadbildes auf dem Bildschirm (92) des Display (4) enthält, die a) mit der Einheit (10) zur Steuerung und Überwachung des Training, b) mit der Synchronisiereinheit (25, c) mit der Einheit (18) zur Erzeugung Schweißbadbildes und d) mit der Einheit (22) zur Erzeugung Schweißnahtbildes verbunden ist.

6. Simulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modell (5) zur visuellen Bildzusammensetzung eine Schaltung (169) zur Ortsbestimmung des Schweißelektrodenimitators (2) in Bezug auf den Bildschirm (92) des Display (4) aufweist, die mit dem Eingang der Schaltung (175) zur Abweichungssignalabtrennung verbunden ist.

7. Simulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modell (5) zur visuellen Bildzusammensetzung eine Schaltung (198) zur Bestimmung eines der Schweißgeschwindigkeit entsprechenden Signals enthält, deren Eingang mit einem Ausgang der Schaltung (175) zur Abweichungssignalabtrennung und deren Ausgang mit dem elektronischen Wärmebilanz-Modell (1) eines Schweißvorganges gekoppelt ist.

8. Simulator nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (18) zur Erzeugung eines Schweißbadbildes
einen Schweißbad-Bilderzeuger (78),
einen Schweißbadmitte-Bilderzeuger (78′),
einen Zähler (74) für horizontale Diskretisierung eines Schweißbad-Bildrasters und
einen Zähler (75) für vertikale Diskretisierung eines Schweißbad-Bildrasters, wobei die Ausgänge der beiden Zähler (74, 75) an die Eingänge des Schweißbad-Bilderzeugers (78) angeschlossen sind,
zwei UND-Gatter (79, 80), deren Ausgänge an die Eingänge der jeweiligen Zähler (74, 75) angekoppelt sind, und
zwei Start-Flip-Flops (83, 84) für die Auslösung eines Schweißbad-Bildrasters enthält, bei denen je ein Eingang an den Ausgang des jeweiligen Zählers (74 bzw. 75) und der Ausgang an einen Eingang des entsprechenden UND- Gatters (79, 80) angeschlossen sind, wobei
die anderen Eingänge jedes UND-Gatters (79, 80) und jedes Flip-Flops (83, 84) als Eingänge der gesamten Einheit (18) zur Erzeugung eines Schweißbadbildes und
die Ausgänge des Erzeugers (78) sowie ein Teil der Ausgänge jedes Zählers (74, 75) als Ausgänge der gesamten Einheit (18) dienen.

9. Simulator nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (19) zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes
einen Schweißfugen-Bilderzeuger (78′),
einen Zähler (74′) für horizontale Diskretisierung eines Schweißfugen-Bildrasters und
einen Zähler (75′) für vertikale Diskretisierung eines Schweißfugen-Bildrasters, wobei die Ausgänge der beiden Zähler (74′, 75′) an die Eingänge des Schweißfugen- Bilderzeugers (78′) angeschlossen sind,
zwei UND-Gatter (79′, 80′), deren Ausgänge an die Eingänge der jeweiligen Zähler (74′, 75′) angekoppelt sind, und
zwei Start-Flip-Flops (83′, 84′) für die Auslösung eines Schweißfugen-Bildrasters enthält, bei denen je ein Eingang an den Ausgang des jeweiligen Zählers (74′, 75′) und der Ausgang an einen Eingang des entsprechenden UND-Gatters (79′, 80′) angeschlossen sind, wobei
die anderen Eingänge jedes UND-Gatters (79′, 80′) und jedes Flip-Flops (83′, 84′) als Eingänge der gesamten Einheit (19) zur Erzeugung eines Schweißfugenbildes und
die Ausgänge des Schweißfugen-Bilderzeugers (78′) sowie ein Teil der Ausgänge jedes Zählers (74′, 75′) als Ausgänge der gesamten Einheit (19) auftreten.

10. Simulator nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (20) zur Erzeugung eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung
einen Funkenbewegungsbahnerzeuger (97),
einen Funkenlagenzähler (98), dessen Ausgänge zu den Eingängen des Funkenbahnerzeugers (97) geführt sind, und
einen Generator (100) für eine pseudozufällige Impulsfolge aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang des Funkenbahnerzeugers (97) und dessen Eingang mit einem Ausgang des Funkenlagenzählers (98) verbunden ist, wobei
der Ausgang des Funkenbewegungsbahnerzeugers (97) als Ausgang der gesamten Einheit (20) fungiert.

11. Simulator nach Anspruch 2 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (22) zur Erzeugung eines Schweißnahtbildes
ein Adressenregister (120),
einen Eingang-Datenumschalter (125) mit einer Steuerschaltung (127),
einen Ausgangs-Datenumschalter (126) und
einen Speicher (177) enthält, dessen Eingänge mit dem Ausgang des Adressenregisters (120) und mit dem Eingangs- Datenumschalter (125) und dessen Ausgang mit dem Ausgangs-Datenumschalter (126) gekoppelt sind.

12. Simulator nach Anspruch 3 in Verbindung mit einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinheit (25) für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen eine Reihenschaltung aus
einem Muttergenerator (54),
einem Zähler (55) für horizontale Rasterdiskretisierung und
einem Zähler (56) für vertikale Rasterdiskretisierung enthält.

13. Simulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinheit (25) für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen
einen Zähler (57) für horizontale Mikrorasterlage,
einen Zähler (58) für vertikale Mikrorasterlage,
eine erste Vergleichsschaltung (61), deren Eingänge mit dem Ausgang des Zählers (57) für horizontale Mikrorasterlage und mit einem Ausgang des Zählers (55) für horizontale Rasterdiskretisierung stellenweise verbunden sind,
eine zweite Vergleichsschaltung (62), deren Eingänge mit dem Ausgang des Zählers (58) für vertikale Mikrorasterlage und mit einem Ausgang des Zählers (56) für vertikale Rasterdiskretisierung stellenweise gekoppelt sind,
ein erstes mit dem Ausgang der ersten Vergleichsschaltung (61) bitweise verbundenes UND-Gatter (67),
ein zweites mit dem Ausgang der zweiten Vergleichsschaltung (62) bitweise verbundenes UND-Gatter (68)
einen Steuerschalter (69) für eine Mikrorasterbewegung enthält, der einen Betriebsschalter (70) aufweist und dessen Ausgänge an die Eingänge der Zähler (57, 58) für horizontale bzw. vertikale Mikrorasterlage paarweise angeschlossen sind, während die Ausgänge der UND-Gatter (67, 68) als Informationsausgänge der Synchronisiereinheit (25) dienen.

14. Simulator nach Anspruch 4 in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (30) zur Erzeugung der Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes
einen ersten Generator (134) für einer horizontalen Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes entsprechende Impulse.
einen an den ersten Impulsgenerator (134) angeschlossenen Anlaßschalter (135),
ein erstes Paar von an den Anlaßschalter (135) angeschlossenen Schaltkreisen (136, 137),
einen zweiten Generator (138) für einer vertikalen Bewegungsgeschwindigkeit des Schweißbadbildes entsprechende Impulse,
ein zweites Paar von Schaltkreisen (139, 140), an die über den Anlaßschalter (135) der zweite Impulsgenerator (138) angeschlossen ist,
einen dritten Generator (141) für einer Schrittweite der Schweißbad-Bildverschiebung entsprechende Impulse,
ein Flip-Flop (143), dessen Eingang über den Anlaßschalter (135) mit dem Ausgang des dritten Impulsgenerators (138) verbunden ist,
einen Inverter (145), dessen Eingang über den Anlaßschalter (135) mit dem Ausgang des dritten Impulsgenerators (138) verbunden ist,
ein erstes UND-Gatter (147), dessen erster Eingang mit dem nicht invertierenden Ausgang des Flip-Flops (143) gekoppelt ist,
ein zweites UND-Gatter (149), dessen erster Eingang mit dem invertierenden Ausgang des Flip-Flops (143) verbunden ist, während die zweiten Eingänge des ersten und des zweiten UND-Gatters (147 bzw. 149) an den Ausgang des dritten Impulsgenerators (141) angekoppelt sind,
einen Umschalter (152) für die Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes, der an die Ausgänge des dritten Impulsgenerators (141), des Inverters (145) und der UND-Gatter (147, 149) geschaltet ist,
NICHT-Gatter (153, 154), die an den Umschalter (152) für die Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes und an die Steuereingänge des zweiten Paares der Schaltkreise (139, 140) gelegt sind, und
einen Umschalter (157) für die Bewegungsrichtung eines Schweißbadbildes aufweist, der an den Umschalter (152) für die Bewegungsbahn eines Schweißbadbildes und an die Steuereingänge des ersten Paares der Schaltkreise (136, 137) gekoppelt ist.

15. Simulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (169) zur Ortsbestimmung für den Schweißelektrodenimitator (2) in Bezug auf den Bildschirm (92) des Display (4)
ein Fühlerelement (170),
einen an den Ausgang des Führerelementes (170) angelegten Verstärker (171) und
einen an den Ausgang des Verstärkers (171) angeschlossenen Komparator (172) besitzt.

16. Simulator nach Anspruch 5 in Verbindung mit einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (175) zur Abweichungssignalabtrennung
Kanäle zur Verarbeitung von horizontalen und vertikalen Informationen enthält, deren jeder einen Reihenkreis von
einer digitalen Verzögerungsleitung (176 bzw. 177),
einer Schaltung (178 bzw. 179) zur Vorbearbeitung,
einer Schaltung (180 bzw. 181) zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung einer Schweißbad- Bildverschiebung und
einem Digital-Analog-Umwandler (182 bzw. 183) umfaßt, dessen Ausgang ebenso wie der Ausgang der Schaltung (180 bzw. 181) zur Bestimmung einer Abweichungsgröße als Informationsausgänge der Schaltung (175) zur Abweichungssignalabtrennung auftreten.

17. Simulator nach Anspruch 8 in Verbindung mit einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (198) zur Bestimmung eines der Schweißgeschwindigkeit entsprechenden Signals
zwei Logarithmenverstärker (199, 200),
zwei Verstärker (201, 202), deren jeder an den Ausgang des entsprechenden Logarithmenverstärkers (199, 200) angeschlossen ist,
zwei Antilogarithmenverstärker (203, 204), deren jeder an den Ausgang des entsprechenden Verstärkers (201, 202) angeschaltet ist,
einen Summator (205), an dessen Eingänge die beiden Antilogarithmenverstärker (203, 204) gelegt sind,
einen dritten an den Ausgang des Summators (205) angeschlossenen Logarithmenverstärker (206),
einen dritten an den Ausgang des dritten Logarithmenverstärkers (206) angeschlossenen Verstärker (207) und
einen dritten an den Ausgang des dritten Verstärkers (207) angekoppelten Antilogarithmenverstärker (208) aufweist.

18. Simulator nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Modell (5) zur visuellen Zusammensetzung eines Bildes von Schweißbedingungen einen Videomischer (108) enthält, dessen Eingänge a) mit dem elektronischen Wärmebilanz-Modell (1) eines Schweißvorganges, mit den Einheiten zur Erzeugung b) eines Schweißbadbildes (18), c) eines Schweißfugenbildes (19), d) eines Bildes des Vorganges der Schweißfunkenbildung (20), e) eines Schweißnahtbildes (22) und f) mit der Synchronisiereinheit (25) für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen und dessen Ausgang mit dem Display (4) verbunden sind.

19. Simulator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Videomischers (108) eine Regelschaltung (110) zur Regelung der Schweißbad-Bildhelligkeit in Abhängigkeit von der Wärmehaltung des Schweißvorganges angeschlossen ist.

20. Simulator nach einem der Ansprüche 5 bis 19, in dem die Einheit (10) zur Steuerung und Überwachung des Training
einen Kanal für die Länge der Lichtbogenstrecke,
einen Kanal für den Neigungswinkel des Schweißelektrodenimitators (2),
einen Kanal zur Arbeitszeitbestimmung,
einen Kanal zur Bestimmung der Schweißperiodendauer,
einen Tongenerator (211) für Alarmsignale und eine Tonbegleitung,
einen Steuerkanal (212) für einen Antrieb zur Nachbildung einer Elektrodenabschmelzung,
einen Impulsgenerator (209) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (10) zur Steuerung und Überwachung des Training
einen Kanal zur Wärmehaltung im Schweißbad,
einen Kanal zur Stillstandszeitbestimmung,
einer Kanal zur Bestimmung der Anschweißzeit für den Schweißelektrodenimitator,
einen Kanal zur Folgefehlersignalerzeugung beim Verfolgen eines Schweißbadbildes aufweist.

21. Simulator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zur Folgefehlersignalerzeugung beim Verfolgen eines Schweißbadbildes
eine Schaltung (232) zur Folgefehlersignalabtrennung beim Verfolgen enthält, die
ein erstes und ein zweites UND-Gatter (261 bzw. 266),
einen Impulszähler (263), dessen nicht invertierender und invertierender Ausgang mit den Eingängen des zweiten UND-Gatters (266) und dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten UND-Gatters (261) verbunden sind,
ein NICHT-Gatter (267), dessen Eingang mit dem Ausgang des zweiten UND-Gatters (266) gekoppelt ist,
ein drittes UND-Gatter (268), dessen erster Eingang mit dem Ausgang des NICHT-Gatters (267) und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Impulszählers (263) verbunden ist, aufweist, wobei
die Eingänge des ersten UND-Gatters (261) und der zweite Eingang des dritten UND-Gatters (268) jeweils an die Ausgänge a) der Einheit (18) zur Erzeugung eines Schweißbadbildes, b) der Schaltung (175) zur Abtrennung von Signalen einer Abweichung des Imitators (2) und c) der Synchronisiereinheit (25) für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen angeschlossen sind.

22. Simulator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (178) zur Vorbearbeitung
ein erstes und ein zweites Flip-Flop (274 bzw. (275), deren Eingänge als Eingänge der gesamten Schaltung (178) auftreten,
ein drittes Flip-Flop (276), an dessen Eingänge die Ausgänge des ersten und des zweiten Flip-Flops (274 bzw. 275) paarweise geschaltet sind, und
eine Vergleichsschaltung (277) aufweist, an deren Eingänge die Ausgänge des ersten und des zweiten Flip- Flops (274 bzw. 275) paarweise angeschlossen sind.

23. Simulator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (180) zur Bestimmung einer Abweichungsgröße und zur Steuerung der Schweißbad-Bildverschiebung
einen Reversierzähler (283)
ein ODER-Gatter (288), dessen Eingänge mit den Ausgängen des Reversierzählers (283) paarweise verbunden sind,
ein NICHT-Gatter (289), dessen Eingang an den Ausgang des ODER-Gatters (288) angeschlossen ist, und
vier UND-Gatter (284 bis 287) enthält, bei denen die Ausgänge der zwei Gatter (286, 287) mit den Eingängen des Reversierzählers (283) verbunden sind, die Ausgänge der anderen zwei Gatter (284, 285) als Ausgänge der gesamten Schaltung (180) dienen und die Eingänge der UND-Gatter (284 bis 285) an den Ausgang des NICHT- Gatters (289) und an die Ausgänge der Synchronisiereinheit (25) für den Vorgang der Nachbildung von Schweißbedingungen angeschaltet sind.