ES2825900T3 - Sistema y método para calibrar un capacitador de soldadura - Google Patents

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Abstract

Un sistema para calibrar un aparato de capacitación de soldadura, el sistema comprendiendo: marcadores de referencia dispuestos en un espacio 3D de un entorno de soldadura para tener una orientación fija conocida en el espacio 3D del entorno de soldadura; uno de un cupón (480A) de soldadura o una pieza (18, 480B) de trabajo dispuesto en el espacio 3D del entorno de soldadura; caracterizado por que un dispositivo de reconocimiento de objeto que incluye un transmisor-receptor (960), el dispositivo configurado para explorar el entorno de soldadura, incluido uno del cupón de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo y los marcadores de referencia mediante el uso de un transceptor, capturar una imagen del entorno de soldadura, incluido uno del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo y los marcadores de referencia; y para identificar automáticamente uno del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo en la imagen capturada, y asociar automáticamente un trayecto de soldadura al identificado del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo; y un dispositivo de calibración configurado para automáticamente calibrar el aparato de capacitación de soldadura mediante correlación del trayecto de soldadura al espacio 3D del entorno de soldadura según los marcadores de referencia.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método para calibrar un capacitador de soldadura
Campo de la invención
La invención es refiere a un sistema según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un método según el preámbulo de la reivindicación 9 (es preciso ver, por ejemplo, el documento US 2016/125763 A1). La presente invención se refiere, en general, a equipo usado en soldadura. Dispositivos, sistemas y métodos coherentes con la calibración de un aparato de capacitación de soldadura.
Antecedentes técnicos
La soldadura es un proceso importante en la fabricación y construcción de varios productos y estructuras. Las aplicaciones de la soldadura son extendidas y se usan en todo el mundo, por ejemplo, en la construcción y reparación de barcos, edificios, puentes, vehículos y tuberías, por mencionar algunas. La soldadura puede llevarse a cabo en una variedad de ubicaciones como, por ejemplo, en una fábrica con un funcionamiento de soldadura fijo o en el sitio con un soldador portátil.
En la soldadura manual o semiautomatizada, un usuario/operador (a saber, soldador) dirige el equipo de soldadura para llevar a cabo una soldadura. Por ejemplo, en la soldadura por arco, el soldador puede posicionar manualmente una varilla de soldadura o alambre de soldadura y producir un arco de generación de calor en una ubicación de soldadura. En el presente tipo de soldadura, el espaciado del electrodo con respecto a la ubicación de la soldadura se refiere al arco producido y al logro de la fusión óptima de la base y varilla de soldadura o metales de alambre. La calidad de dicha soldadura con frecuencia depende directamente de la habilidad del soldador.
Los soldadores dependen, en general, de una variedad de información cuando están soldando. Dicha información incluye, por ejemplo, corriente y tensión. Tradicionalmente, los soldadores necesitan observar los calibres en el panel de control del equipo de soldadura para obtener dicha información. Ello requeriría que el soldador dirija su campo de visión lejos del área de trabajo de soldadura y, como tal, esto era indeseable. Además, en muchos casos, la máquina de soldadura puede no estar ubicada cerca del espacio de trabajo. En dichos casos, la máquina de soldadura funciona por un mando a distancia conectado por cable que puede usarse para cambiar parámetros como, por ejemplo, potencia de soldadura, polaridad, características de arco, etc. Sin embargo, antes de que el proceso pueda configurarse, el soldador puede necesitar ver las lecturas de la visualización que se ubican físicamente en la máquina. El proceso de configuración puede requerir muchas desconexiones antes de que la configuración se complete.
En el pasado, se han llevado a cabo esfuerzos para proveer a los soldadores información durante la soldadura como, por ejemplo, en el método descrito en la Patente de Estados Unidos No. 4,677,277, donde corriente y tensión se monitorean para producir una indicación de audio al operador con respecto a la condición del arco en la soldadura por arco. Sin embargo, los monitores que consisten solo en indicadores de parámetros de arco de audio son difíciles de escuchar e interpolar y no pueden lograr la cercanía deseada de control y calidad de soldadura que, con frecuencia, se requiere.
De manera más reciente, como se describe en la Patente de Estados Unidos No. 6,242,711, un aparato para monitorear la soldadura por arco se ha desarrollado, el cual provee a un soldador condiciones de tensión y corriente en tiempo real del arco de soldadura donde información en la forma de luces, gráficos de barra iluminados, proyecciones de luz, visualizaciones transparentes iluminadas, o similares se colocan dentro del rango visual del operador que utiliza un casco y se ubican cerca de la ventana de visualización de casco en el casco. Sin embargo, en el presente aparato, un soldador debe aún mover su foco visual lejos del área de trabajo de soldadura con el fin de centrarse en la información ubicada cerca de la ventana de soldadura o el soldador debe aceptar la información periféricamente mientras continúa centrándose en el área de trabajo de soldadura. Además, dispositivos de soldadura de la técnica relacionada tienen dirección limitada con respecto a ayudar al soldador, ya sea un principiante o con experiencia, mientras la soldadura se está llevando a cabo.
Descripción
Con el fin de mejorar la capacitación de soldadura y de superar las limitaciones y desventajas descritas más arriba, se describen un sistema según la reivindicación 1 y un método según la reivindicación 9. Las realizaciones preferidas están sujetas a las subreivindicaciones. La presente invención se refiere a un sistema y a un método para calibrar un aparato de capacitación de soldadura. Marcadores de referencia se disponen en un espacio 3D de un entorno de soldadura para tener una orientación fija conocida en el espacio 3D del entorno de soldadura. Un dispositivo de calibración automáticamente calibra un aparato de capacitación de soldadura mediante correlación de un trayecto de soldadura y el espacio 3D del entorno de soldadura según los marcadores de referencia.
Varios aspectos serán aparentes para las personas con experiencia en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada y de los dibujos anexos.
Breve descripción de los dibujos
Los aspectos de más arriba y/u otros aspectos de la invención serán más aparentes mediante la descripción en detalle de realizaciones a modo de ejemplo de la invención con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
La Figura 1 es una vista esquemática de un sistema de soldadura;
la Figura 2 es una vista ampliada de un casco de soldadura similar al casco de la Figura 1 que incluye una cámara; la Figura 3 es un diagrama en sección transversal de un casco de soldadura similar al casco de la Figura 2 que incluye un proyector;
la Figura 4 es un diagrama en sección transversal de un casco de soldadura similar al casco de la Figura 3 que incluye una visualización de vídeo integrada;
la Figura 5 es una vista en perspectiva de un casco de soldadura similar al casco de la Figura 2 que incluye cámaras binoculares;
la Figura 6 es una vista interior de un casco de soldadura similar al casco de la Figura 5 que muestra pantallas de visualización binoculares;
la Figura 7 es un diagrama en sección transversal de un casco de soldadura con una HUD;
la Figura 8 es una vista esquemática de un sistema de soldadura;
la Figura 9 es una vista interior de un casco de soldadura con una HUD;
las Figuras 10A y 10B son vistas interiores de un casco de soldadura con una HUD;
la Figura 11 es un diagrama en sección transversal de una realización a modo de ejemplo de un casco de soldadura con una HUD;
la Figura 12 ilustra vistas de información a modo de ejemplo que pueden visualizarse;
la Figura 13 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un sistema de soldadura;
la Figura 14 ilustra una vista esquemática del sistema de soldadura en la Figura 13;
la Figura 15 ilustra una vista en perspectiva de un casco de soldadura con un dispositivo de visualización montado en la cara;
la Figura 16A ilustra una herramienta de soldadura a modo de ejemplo que muestra la colocación de marcadores de punta usados para definir el cuerpo rígido;
la Figura 16B ilustra un casco de soldadura a modo de ejemplo que muestra la colocación de marcadores de punta usados para definir el cuerpo rígido;
la Figura 17 ilustra un diagrama de flujo que muestra el flujo de información en un ejemplo que no es parte de la presente invención;
la Figura 18 ilustra una vista en perspectiva del entorno de soldadura visto en o a través de la visualización de un casco de soldadura;
la Figura 19 ilustra una pantalla de entrada de usuario a modo de ejemplo para establecer parámetros en el equipo de soldadura;
la Figura 20 ilustra una pantalla de entrada de usuario a modo de ejemplo para seleccionar un procedimiento de soldadura;
la Figura 21 ilustra un gráfico a modo de ejemplo con varios gráficos de parámetros de herramientas de soldadura; la Figura 22 ilustra una vista en perspectiva de un entorno de soldadura que muestra objetos del mundo real, indicaciones visuales y objetos virtuales;
la Figura 23 ilustra una vista superior de un entorno de soldadura que muestra objetos del mundo real y objetos virtuales;
la Figura 24 ilustra una vista lateral de un entorno de soldadura que muestra objetos del mundo real y objetos virtuales; la Figura 25 ilustra una vista esquemática de la presente invención;
la Figura 26 ilustra un diagrama de flujo que muestra el flujo de información en la presente invención.
Descripción detallada
Realizaciones a modo de ejemplo de la invención se describirán ahora más abajo con referencia a las figuras anexas. Las realizaciones a modo de ejemplo descritas pretenden ayudar a comprender la invención y no pretenden limitar el alcance de la invención de ninguna manera. Numerales de referencia iguales se refieren a elementos iguales a lo largo de la descripción.
Con referencia, ahora, a los dibujos, se ilustra en la Figura 1 un sistema 10 de soldadura. El sistema 10 de soldadura incluye un casco 12 de soldadura, un sistema 14 de soldadura, una pistola 16 de soldadura y una pieza 18 de trabajo. La pieza 18 de trabajo define, en general, un área 20 de trabajo de soldadura donde la pistola 16 de soldadura puede usarse para formar una soldadura.
El sistema 14 de soldadura incluye equipo de soldadura para generar una corriente y tensión de soldadura, un sistema de control de soldadura para controlar la corriente y tensión de soldadura y un sistema de monitoreo para monitorear la corriente y tensión de soldadura. Es decir, el sistema de soldadura puede depender de una fuente de alimentación para soldadura conocida o usada que tiene una construcción y un funcionamiento conocidos. El sistema de monitoreo puede también monitorear una variedad de otros parámetros de funcionamiento como, por ejemplo, pero sin limitación a, velocidad de alimentación de alambre, cantidad de alambre usado/cantidad de alambre restante, cualquier tipo de realimentación de soldadura deseada por el operador y cualquier otro parámetro de funcionamiento deseado.
El casco 12 de soldadura incluye un cuerpo 22 principal con una pantalla 24 visual conectada al cuerpo 22 principal. La pantalla 24 puede ser una ventana que incluye una lente de soldadura, un monitor de vídeo como, por ejemplo, una pantalla LCD o matriz LED, o cualquier otro dispositivo apropiado para permitir que un soldador vea el área 20 de trabajo de soldadura. Debe comprenderse que en un ejemplo donde la pantalla 24 es un monitor de vídeo, el procesamiento de vídeo puede utilizarse para mejorar las imágenes de la operación de soldadura. Además, dispositivos de grabación pueden, de manera opcional, incluirse en la pantalla, por ejemplo, para grabar y luego reproducir las operaciones de soldadura para su análisis y/o evaluación.
Como se muestra en la Figura 2, un casco 12 de soldadura puede incluir una cámara 26 montada en o cerca del punto de visión del soldador. En el ejemplo donde la pantalla 24 visual es un monitor de vídeo, la cámara 26 puede proveer imágenes de vídeo del área 20 de trabajo de soldadura a la pantalla 24. Además, la cámara 26 puede usarse para grabar la operación de soldadura mientras está en curso, de modo que la operación de soldadura pueda verse más adelante.
Como se muestra en las Figuras 3 y 4, un mecanismo 28 de generación de información está en comunicación con el sistema de monitoreo del sistema 14 de soldadura y puede generar una imagen representativa de información a partir del sistema de monitoreo según el parámetro de soldadura monitoreado como, por ejemplo, corriente y tensión, en la pantalla 24 visual donde el foco de la imagen se encuentra en un rango de foco (a saber, tiene un punto focal) con un área de trabajo de soldadura asociada, p.ej., fuera del cuerpo 22 principal del casco 12 de soldadura. Es decir, el rango focal de la imagen que se muestra en la pantalla 24 se establece para encontrarse en un rango asociado a la ubicación del área 20 de trabajo de soldadura. Por ejemplo, la imagen puede ser simbólica, alfanumérica o cualquier otro dispositivo apropiado para indicar la información. Por consiguiente, un soldador puede ver una imagen representativa de información sobre una operación de soldadura sin quitar la atención del área de trabajo. Por consiguiente, en al menos una realización, el soldador puede centrarse en el área de trabajo y la imagen de información al mismo tiempo.
Debe comprenderse que, entre otros tipos de información, junto con una variedad de otros parámetros, la información basada en la corriente y tensión de soldadura incluye, pero sin limitación a, realimentación de corriente de soldadura, realimentación de tensión de soldadura, configuraciones de control del equipo de soldadura, información estadística del proceso de soldadura, puntos de referencia o límites, incluidas representaciones de capacidad, alertas que incluyen faltante de materiales o flujo lento, una representación de una soldadura prevista o deseada, etc.
Además, en un ejemplo, la cámara 26 se usa para calibrar la profundidad de la imagen con respecto al área 20 de trabajo de soldadura. La presente profundidad calibrada puede usarse para determinar el foco de la información que se muestra en la pantalla 24. Por ejemplo, si la cámara 26 determina que la distancia del casco al área de trabajo es de 2 pies, las imágenes y/o información que se muestran en la pantalla 24 se muestran de modo que la imagen tiene un punto focal que puede estar a 2 pies más allá del casco. Según se explica más arriba, ello permite que la información que se muestra se muestre a una misma longitud focal que el área 20 de soldadura de modo que el soldador no necesita cambiar su foco visual durante una operación de soldadura. En otro ejemplo, sensores de posición en la pistola de soldadura pueden usarse para calibrar la profundidad de la imagen. Dichos sensores pueden incluir, pero sin limitación a ello, sensores magnéticos, sensores ópticos, sensores acústicos y similares, que se detectan mediante el uso de un sistema de detección apropiado para permitir que el posicionamiento de la pistola de soldadura se determine. Dichos datos pueden usarse para ayudar a determinar el rango focal/la distancia del área de trabajo con respecto al casco. En aplicaciones particulares, es altamente deseable alinear, de manera cuidadosa, la imagen y el trabajo de soldadura de modo que la información representada en la imagen sea de fácil acceso para el soldador y de modo que la información en la imagen se acepte inmediatamente por el soldador.
En el ejemplo donde la pantalla 24 visual es un monitor de vídeo, el mecanismo 28 de generación de información puede incluir una imagen representativa de información del sistema de monitoreo según el parámetro monitoreado como, por ejemplo, corriente y tensión de soldadura, en imágenes de vídeo del área 20 de trabajo de soldadura que se muestra en la pantalla 24.
Como se indica en 29, el mecanismo 28 de generación de información puede estar en comunicación cableada o inalámbrica con otros dispositivos, según se desee.
En la Figura 3, el mecanismo 28 de generación de información es un proyector. El proyector puede, por ejemplo, incluir una pantalla LCD interna o matriz 30 LED junto con un número de espejos 32 asociados para reflejar la imagen generada a la pantalla 24 visual. La imagen reflejada da a la imagen la apariencia de profundidad con respecto a la pantalla 24 visual y, por consiguiente, pone la imagen en un rango de foco con un área de trabajo de soldadura asociada y fuera del cuerpo 22 principal del casco 12 de soldadura y, de manera opcional, a la misma distancia focal que el área 20 de trabajo de soldadura asociada. De manera opcional, una superficie 34 reflectante puede colocarse en una porción de la pantalla 24 visual con el fin de lograr una cantidad deseada de reflexión o ángulo de reflexión. En una realización, la tecnología tipo teleprónter puede utilizarse para colocar la imagen en la pantalla 24 o superficie 34. Además, debe comprenderse que una realización incluye el uso de una pantalla LCD u otra visualización similar dentro del casco para generar la imagen que se envía luego a lo largo de un trayecto óptico como, por ejemplo, por reflexión o fibra óptica o cualquier otro dispositivo apropiado para colocar la pantalla 24 de imagen o superficie 34.
En la Figura 4, el mecanismo 28 de generación de información incluye una pantalla, película o lámina 36 integrada a la pantalla 24 visual. La lámina 36 puede ser una película LCD semitransparente, película electro-óptica, o cualquier otro medio apropiado para que el mecanismo 28 de generación de información produzca una imagen generada en la pantalla 24 visual. En una aplicación, el mecanismo 28 de generación de información puede proyectar un estereograma en la lente de soldadura de modo que los ojos de un soldador vean, de forma separada, las imágenes para crear la percepción de profundidad y, por consiguiente, focalizar la imagen en un rango de foco con el área 20 de trabajo de soldadura asociada y fuera del cuerpo 22 principal del casco 12 de soldadura.
Se muestra, en la Figura 5, un casco 12 de soldadura que incluye cámaras 26a y 26b binoculares. Como se muestra en la Figura 6, dichas cámaras 26a y 26b corresponden a pantallas 24a y 24b de visualización binoculares. Un mecanismo de generación de información puede producir una imagen que se generará en cualquiera de las pantallas 24a o 24b de visualización o en ambas. En una realización, las cámaras 26a y 26b se colocan en alineación con las pantallas 24a y 24b excepto en lados opuestos del cuerpo 22 principal y, por consiguiente, dan al soldador la visión directamente enfrente de ellas. Además, en la realización con cámaras 26a y 26b binoculares y pantallas 24a y 24b de visualización binoculares, la percepción de profundidad de campo se produce.
En cualquier caso, la imagen puede ser una superposición de texto o gráfico o realimentación de vídeo. Además, se contempla que, en al menos una realización, el sistema descrito más arriba puede usarse en una situación de soldadura remota, incluidas, pero sin limitación, la soldadura robótica o soldadura subacuática.
Mientras los principios y modos de funcionamiento pueden haberse explicado e ilustrado con respecto a realizaciones particulares, debe comprenderse, sin embargo, que esto puede practicarse de manera diferente a la explicada e ilustrada específicamente sin apartarse de su espíritu o alcance.
Algunos ejemplos, según se ilustra en la Figura 7, incluyen un casco 12 de soldadura con una visualización 135 frontal (HUD, por sus siglas en inglés) para el soldador. En algunos ejemplos, la HUD 135 incluye un proyector 128, un combinador 134 y un dispositivo 129 de generación de información. El proyector 128 puede ser, p.ej., una matriz LED, una pantalla LCD, un láser, un sistema de combinación LED/LCD, o algún otro sistema de proyector apropiado. El proyector 128 proyecta una imagen en el combinador 134. La imagen puede ser en la forma de texto, gráfico, vídeo, etc. El proyector 128 recibe información de imagen, p.ej., en la forma de una señal digital, del dispositivo 129 de generación de información. El dispositivo 129 de generación de información genera y/o procesa la imagen según la información recibida de una fuente externa como, por ejemplo, un sistema 14 de soldadura o un sistema 160 informático (es preciso ver la Figura 8). Dicha información puede incluir, entre otros tipos de información, parámetros de soldadura como, por ejemplo, potencia de entrada, corriente de entrada, tensión de entrada, tensión de soldadura, corriente de soldadura, potencia de soldadura, distancia punta-trabajo, longitud del arco, velocidad de alimentación de alambre, etc. En algunos ejemplos, el proyector 128 y el dispositivo 129 de generación de información pueden estar integrados en una sola unidad física. En algunos ejemplos, el sistema 160 informático y/o el sistema 14 de soldadura generan y/o procesan la imagen y transmiten la información de imagen directamente al proyector 128, el cual puede incluir y/o se conecta a un dispositivo de comunicación inalámbrica.
El combinador 134 refleja la imagen proyectada del proyector 128 al soldador. En algunas realizaciones, la luz transmitida a través de la lente 24 también se transmite a través del combinador 134. Por consiguiente, el soldador verá tanto la imagen proyectada como el campo de visión detrás del combinador 134 al mismo tiempo. La luz transmitida a través de la lente 24 puede ser la de un arco de soldadura transmitido a través de la lente 24. En algunas realizaciones, la lente 24 es de un tipo que cambia de forma rápida y automática de transparente a oscura cuando la lente 24 detecta que un arco de soldadura se ha iniciado. La característica de auto-oscurecimiento protege los ojos del soldador del daño que puede ocurrir si el ojo se expone al arco de soldadura. La lente de auto-oscurecimiento es transparente cuando no se detecta ningún arco y, por consiguiente, permite al soldador ver el espacio de trabajo incluso cuando el casco 12 de soldadura se desliza hacia abajo sobre la cara del soldador. Con una lente de autooscurecimiento, la luz transmitida a través de la lente 24 y combinador 134 puede ser la luz del arco de soldadura o iluminación ambiente normal dependiendo de si la operación de soldadura está o no teniendo lugar.
En algunos ejemplos, el combinador 134 colima la imagen reflejada de modo que la imagen proyectada parece estar en un infinito óptico. Por consiguiente, el soldador no tendrá que refocalizar para ver tanto el espacio de trabajo como la imagen proyectada - incluso durante el proceso de soldadura. En algunos ejemplos, el combinador 134 es un material transparente apropiado, p.ej., una pieza de vidrio plana, en ángulo de modo que la imagen proyectada del proyector 128 se refleja al soldador según se ilustra en la Figura 7. En algunos ejemplos, el montaje del combinador 134 al casco 12 de soldadura y/o lente 24 es tal que el ángulo de reflexión puede ajustarse por el soldador, según se desee.
En algunos ejemplos, el combinador 134 incluye un recubrimiento que refleja luz monocromática del proyector 128. Por ejemplo, el recubrimiento del combinador 134 puede ser tal que solo, p.ej., luz verde se refleja y toda otra luz se transmite a través de aquel. Por consiguiente, la HUD 135 proveerá al soldador una visualización transparente que permite al soldador ver información sobre el combinador 134 en verde mientras aún permite al soldador ver el espacio de trabajo. Por supuesto, otros recubrimientos que reflejan otros colores o incluso múltiples colores pueden usarse en el combinador 134. Por ejemplo, el combinador 134 puede recubrirse de modo que refleja los colores verde y rojo. Mientras se encuentra en el rango de operación normal, la información, p.ej., corriente de soldadura, puede mostrarse en verde y cuando está fuera del rango de operación normal, la información, p.ej., corriente de soldadura, puede mostrarse en rojo. La información provista al soldador puede incluir parámetros de operación de soldadura como, por ejemplo, corriente de entrada, tensión de entrada, potencia de entrada, corriente de soldadura, tensión de soldadura, velocidad de alimentación de alambre, distancia punta de contacto-trabajo, longitud de arco, modo de funcionamiento, etc.
El tamaño, la forma y la colocación del combinador 134 con respecto a la lente 24 pueden variar, según se desee. Por ejemplo, la Figura 9 ilustra varios tamaños, formas y ubicaciones para el combinador 134. Los tamaños y las ubicaciones ilustradas son a modo de ejemplo y cualquier tamaño, forma y ubicación apropiados pueden utilizarse. Por ejemplo, en algunos ejemplos, el combinador 134 tiene un tamaño de modo que cubre toda la abertura de la lente 24 (es preciso ver las Figuras 10A y 10B). De manera similar, una ventana de imagen, a saber, la ventana en la cual se muestra información real, en el combinador 134 puede tener un tamaño y/o ubicación según se desee. Por ejemplo, como se ve en la Figura 10A, durante un proceso de soldadura real, una ventana 136 de imagen puede mostrarse en una esquina y/o a lo largo de un borde del combinador 134 de modo que el soldador no se distraiga, pero aún tenga la información disponible, si se desea. Cuando el proceso de soldadura no está ocurriendo, la ventana 136 de imagen puede mostrarse más grande que como se ve en la Figura 10B. La HUD 135 puede configurarse de modo que la imagen 136 se redimensiona automáticamente según si el sistema 14 de soldadura está llevando a cabo o no una operación de soldadura. De manera alternativa, o adicional, la HUD 135 puede configurarse de modo que el redimensionado de la imagen 136 es una operación manual por el soldador.
En algunos ejemplos, el proyector no se usa. Según se ilustra en la Figura 11, una HUD 235 incluye combinador 234 y dispositivo 229 de generación de información. En el presente ejemplo, la imagen se produce directamente en el combinador 234. El combinador 234 puede ser, p.ej., una pantalla LCD, guía de ondas óptica, un medio electro-óptico, o algún otro medio apropiado para producir una imagen. De manera similar al combinador 134 descrito más arriba, el tamaño, la forma y la colocación del combinador 234 con respecto a la lente 24 pueden variar, según se desee, incluso con un tamaño de visualización que es igual al tamaño de la ventana de la lente 24. Además, de manera similar a la ventana 136 de imagen descrita más arriba, una ventana de imagen en el combinador 234 puede tener un tamaño y/o ubicarse según se desee.
El combinador 234 recibe información de imagen, p.ej., en la forma de una señal digital, del dispositivo 229 de generación de información, el cual genera y/o procesa la imagen según la información recibida del sistema 14 de soldadura y/o sistema 160 informático. En algunos ejemplos, el combinador 234 y el dispositivo 229 de generación de información pueden integrarse en una sola unidad física. En algunos ejemplos, el combinador 234 y la lente 24 pueden integrarse en una sola unidad física. En algunas realizaciones, el combinador 234, el dispositivo 229 de generación de información y la lente 24 pueden integrarse en una sola unidad física. En algunos ejemplos, el sistema 160 informático y/o el sistema 14 de soldadura generan y/o procesan la imagen y transmiten la información de imagen directamente al combinador 234, que puede incluir y/o que se conecta a un dispositivo de comunicación inalámbrica.
Los dispositivos 129 y 229 de generación de información pueden, cada uno, incluir un dispositivo 150 de comunicación para comunicarse mediante, p.ej., una red 170 inalámbrica o una red cableada con el sistema 14 de soldadura y/o sistema 160 informático. La red 170 inalámbrica puede operar mediante el uso de, p.ej., Bluetooth, WiFi (IEEE 802.11) o algún otro protocolo inalámbrico. En algunos ejemplos, el sistema 14 de soldadura puede proveer información como, por ejemplo, potencia de entrada, corriente de entrada, tensión de entrada, corriente de soldadura, tensión de soldadura, potencia de soldadura, distancia punta de contacto-trabajo, longitud de arco, velocidad de alimentación de alambre, etc. en tiempo real para, p.ej., ayudar al soldador mientras la operación de soldadura está en curso. De manera alternativa, o adicional, el sistema 14 de soldadura puede enviar información de rendimiento de soldadura después de que el soldador haya dejado de soldar. Por ejemplo, el sistema 14 de soldadura puede transmitir información como, por ejemplo, entrada de calor, duración de soldadura, etc., después, p.ej., de que el sistema 14 de soldador se apaga, e indicar que el soldador ha dejado de soldar. Dicha información puede ser útil al soldador con el fin de llevar a cabo correcciones antes de comenzar el siguiente segmento de soldadura.
En algunos ejemplos, el sistema 160 informático lleva a cabo todos los cálculos como, por ejemplo, entrada de calor, duración de soldadura, etc. El sistema 160 informático puede comunicarse con el sistema 14 de soldadura y/o el casco 12 de soldadura mediante, p.ej., red 170 inalámbrica o una red cableada. En algunos ejemplos, el sistema 160 informático recoge, almacena y/o analiza información recibida del sistema 14 de soldadura. En algunas realizaciones, el sistema 160 informático transmite la información de imagen al casco 12 de soldadura en lugar, o, además, del sistema 14 de soldadura. En algunos ejemplos, el sistema informático se incorpora al o es integral al sistema 14 de soldadura.
En algunos ejemplos, la información de imagen vista por el soldador es configurable. Por ejemplo, el sistema 160 informático y/o el sistema 14 de soldadura pueden configurarse con diferentes "vistas" o pantallas de imágenes que el soldador puede seleccionar. Por ejemplo, según se ilustra en la Figura 12, la información de soldadura puede presentarse al soldador mediante el uso de varias pantallas de imágenes o "vistas". La vista 1 puede representar parámetros de funcionamiento en tiempo real de un soldador accionado por motor como, por ejemplo, amperios 310 de salida de soldador, voltios 312 de salida de soldador, velocidad 314 de motor, etc. Una segunda "vista", la vista 2, puede representar totales de rendimiento como, por ejemplo, entrada 320 de calor de soldadura, potencia auxiliar usada 322, potencia de soldadura usada 324, etc. En otros ejemplos, otros datos pueden mostrarse. Por ejemplo, la HUD puede mostrar información relacionada con el motor como, por ejemplo, RPM, temperatura del motor, presión del aceite, presión de salida del compresor de aire (si estuviera equipado), y cualquier código de fallas de un ordenador de control de motor para permitir advertir al soldador sobre cualquier problema. Las vistas pueden personalizarse para satisfacer las necesidades del soldador. Por ejemplo, las vistas pueden personalizarse según el tipo de soldadura (TIG, MIG, etc.), el material que se está soldando (acero, aluminio, etc.), tipo de soldadura (filete, junta a tope, etc.) o según otro criterio. Además, las vistas pueden personalizarse para cada soldador. Por ejemplo, después de que un soldador se identifica, p.ej., mediante inicio de sesión en el sistema 160 informático o sistema 14 de soldadura, mediante el uso de un token como, por ejemplo, una etiqueta RFID, o por algún otro medio, el sistema 160 informático y/o el sistema 14 de soldadura pueden mostrar un conjunto de "vistas" que son específicas al soldador, p.ej., según las preferencias, nivel de experiencia, etc., del soldador.
El soldador puede encender y apagar la HUD 135, 235 y desplazarse por las "vistas" mediante el uso de controles (no se muestran) ubicados en el casco 12 de soldadura. De manera alternativa, o adicional, el soldador puede controlar la HUD 135, 235 mediante el uso de comandos de voz. El casco 12 de soldadura puede incluir un sistema 140 de micrófono (es preciso ver la Figura 7) que recoge comandos de audio del soldador. El sistema 140 de micrófono puede entonces retransmitir los comandos de audio al sistema 14 de soldadura y/o sistema 160 informático mediante el uso del dispositivo 150 de comunicación. El sistema 14 de soldadura y/o el sistema 160 informático interpretan los comandos y envían las instrucciones e información adecuadas al dispositivo 129, 229 de generación de información. El dispositivo 129, 229 de generación de información controlará entonces el proyector 128 y/o combinador 234 según la información e instrucciones recibidas. Por ejemplo, un soldador puede decir "MOSTRAR CORRIENTE" y el sistema mostrará la corriente de soldadura. Otros comandos de voz pueden usarse para permitir al usuario mostrar la información deseada. Dichos comandos de voz pueden usarse antes de, durante o después de la finalización de un proceso de soldadura. Además de los comandos descritos más arriba, el soldador puede ajustar el tamaño y la ubicación de la ventana 136 de imagen, el brillo de la visualización de la imagen, el color de la visualización de la imagen, etc. En algunas realizaciones, el soldador puede controlar la opacidad de la imagen para hacer que la imagen sea más o menos transparente, p.ej., de casi 100% transparente a 100% opaca. Junto con los ajustes de soldador, algunos parámetros de visualización como, por ejemplo, brillo, opacidad, color, etc., pueden ajustarse de forma automática por al menos uno del dispositivo 129, 229 de generación de información, sistema 160 informático y sistema 14 de soldadura según si el arco de soldadura se detecta y/o el nivel de luz ambiente en la habitación.
En otro ejemplo, como se ve en la Figura 13, el sistema 400 provee realimentación visual en tiempo real mientras el usuario lleva a cabo una soldadura, que puede incluir, p.ej., una soldadura del mundo real, una soldadura simulada, o una combinación de soldadura del mundo real y una soldadura simulada. Es decir, el sistema 400 puede usarse en la capacitación de soldadores en entornos donde los estudiantes practican soldaduras en cupones y piezas de trabajo de soldadura del mundo real y/o simuladas. Preferiblemente, cuando se lleva a cabo una soldadura simulada, los objetos simulados pueden incluir, pero sin limitación a ello, arco de soldadura, baño de metal fundido y/o cupón/pieza de trabajo de soldadura. Según se describe más abajo, los objetos simulados entonces se muestran, proyectan o mapean en la HUD, combinador, visualización frontal o equivalente. Las piezas de trabajo, del mundo real y/o simuladas, pueden incluir, p.ej., objetos simples como, por ejemplo, placas, tubos, etc., y objetos complejos como, por ejemplo, partes, dispositivos y componentes usados en, p.ej., maquinaria. Preferiblemente, algunos ejemplos pueden usarse para llevar a cabo soldaduras en el campo, p.ej., en un sitio de fabricación, en un sitio de construcción, etc. Las Figuras 13 y 14 proveen una visión general de un sistema 400 según ejemplos que no caen bajo el alcance de la presente invención. El sistema 400 incluye un subsistema 410 basado en procesador lógico, el cual puede ser programable y utilizable para ejecutar instrucciones codificadas para generar las indicaciones visuales e indicaciones de audio que se superpondrán y alinearán con una imagen digital del entorno 480 de soldadura y/o que se mostrarán en un combinador de una HUD. Las indicaciones visuales y de audio, ya sea por sí mismas o como parte de un tren de imágenes compuestas (p.ej., tren de vídeo) con el entorno 480 de soldadura, se transmiten entonces al usuario (soldador) mediante el dispositivo 440A de visualización montado en la cara montado en el casco 440 de soldadura. Según se describe más abajo, dependiendo del tipo de visualización, las indicaciones visuales y/o una imagen digital (vídeo) del entorno 480 de soldadura se presentan al usuario. Preferiblemente, según se describe más abajo, las indicaciones visuales pueden alinearse con áreas preferidas como, por ejemplo, esquinas y a lo largo de los lados del dispositivo 440A de visualización y/o las indicaciones visuales pueden alinearse con objetos como, por ejemplo, la herramienta 460 de soldadura, cupón 480A de soldadura o pieza 480B de trabajo, punta de contacto, boquilla, etc., que son visibles en el dispositivo 440A de visualización.
Además de mostrar las indicaciones visuales y de mostrar el entorno 480 de soldadura, el dispositivo 440A de visualización puede también reproducir o mostrar una variedad de contenido multimedia como, por ejemplo, vídeos, documentos (p.ej., en formato PDF u otro formato), audio, gráficos, texto, o cualquier otro contenido multimedia que pueda mostrarse o reproducirse en un ordenador. Dicho contenido multimedia puede incluir, por ejemplo, información de instrucciones sobre soldadura que el practicante puede revisar antes de llevar a cabo una soldadura (p.ej., información general sobre soldadura, información sobre la junta de soldadura específica o procedimiento de soldadura que el usuario desea llevar a cabo, etc.). El contenido multimedia puede también incluir información sobre el rendimiento del practicante o la calidad de la soldadura después de finalizar la soldadura o ejercicio de capacitación, y/o información de audio/visual provista al practicante durante la soldadura (p.ej., si las indicaciones visuales se apagan y el rendimiento del practicante es un problema, el sistema puede mostrar y/o proveer información de audio que sugiere que las indicaciones visuales/de audio se enciendan).
El sistema 400 además incluye sensores y/o sistemas de sensores, que pueden consistir en un seguidor 420 espacial, conectado, de manera utilizable, al subsistema 410 basado en procesador lógico. Según se describe más abajo, el seguidor 420 espacial sigue la posición de la herramienta 460 de soldadura y del casco 440 de soldadura con respecto al entorno 480 de soldadura. El sistema 400 puede también incluir una interfaz 430 de usuario de soldadura en comunicación con el subsistema 410 basado en procesador lógi
Preferiblemente, además del dispositivo 440A de visualización montado en la cara, que puede conectarse a, p.ej., el subsistema 410 basado en procesador lógico, el sistema 400 también incluye un dispositivo 430A de visualización de observador/configuración conectado a, p.ej., la interfaz 430 de usuario de soldadura. Cada dispositivo 440A, 430A de visualización puede proveer una vista del entorno 480 de soldadura que se ha superpuesto con indicaciones visuales. Preferiblemente, el sistema 400 también incluye una interfaz que provee comunicación entre el subsistema 410 basado en procesador programable y una fuente 450 de alimentación de soldadura con el fin de recibir parámetros de soldadura como, por ejemplo, tensión, corriente, potencia, etc. En algunos ejemplos, el sistema 400 incluye un dispositivo 470 de captura de vídeo que incluye una o más cámaras, p.ej., videocámaras digitales, para capturar el entorno 480 de soldadura. El dispositivo 470 de captura de vídeo puede montarse en el casco 440 de soldadura, similar al casco 12 descrito más arriba con referencia a las Figuras 2 y 5. La señal del dispositivo 470 de captura de vídeo provee el campo de visión que el usuario ve mientras está soldando. La señal del dispositivo 470 de captura de vídeo puede enviarse al subsistema 410 basado en procesador programable para procesar las indicaciones visuales. Dependiendo del tipo de casco 440 de soldadura, cualquiera de las indicaciones visuales o tanto las indicaciones visuales como el vídeo del entorno 480 de soldadura se envían a la visualización 440A montada en la cara. Por ejemplo, en el caso donde el casco de soldadura incluye una lente transparente, p.ej., una lente de auto-oscurecimiento (es preciso ver, p.ej., el casco 12 de la Figura 11), las indicaciones de vídeo se mapean y transmiten al combinador para coincidir con el campo de visión del usuario a través de la visualización 440A montada en la cara.
En varios ejemplos, el seguidor 420 espacial mide el movimiento de la herramienta 460 de soldadura y/o casco 440 de soldadura y reúne datos de proceso durante los ejercicios de soldadura. Preferiblemente, el seguidor 420 espacial usa uno o más de los siguientes sistemas de seguimiento: un sistema de seguimiento basado en una sola cámara o en múltiples cámaras (p.ej., basado en el análisis de imagen de nube de puntos), un seguidor basado en campo magnético, un seguidor basado en acelerómetro/giroscopio, un seguidor óptico, un seguidor infrarrojo, un seguidor acústico, un seguidor de láser, un seguidor de radiofrecuencia, un seguidor inercial, un seguidor óptico activo o pasivo, y un seguimiento mixto basado en realidad y simulación. Incluso, otros tipos de seguidores pueden usarse sin apartarse del alcance de cobertura previsto de los conceptos generales de la invención. Las realizaciones a modo de ejemplo de la invención son aplicables a un amplio rango de procesos de soldadura y relacionados incluidos, pero sin limitación a, GMAW, FCAW, SMAW, GTAW, revestimiento y corte. En aras de la brevedad y claridad, la descripción del sistema 400 se proveerá en términos de soldadura, pero las personas con experiencia en la técnica comprenden que la descripción también será válida para otras operaciones como, por ejemplo, corte, unión, revestimiento, etc.
Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador lógico incluye al menos un ordenador para recibir y analizar información capturada por el seguidor 420 espacial, dispositivo 470 de captura de imágenes y datos de proceso de soldadura transmitidos por la fuente 450 de alimentación de soldadura. Durante la operación, el ordenador normalmente ejecuta software que incluye un módulo de régimen de soldadura, un módulo de procesamiento de imágenes y análisis de cuerpo rígido, y un módulo de procesamiento de datos. El módulo de régimen de soldadura incluye una variedad de tipos de soldadura y una serie de parámetros de proceso de soldadura aceptables asociados a la creación de cada tipo de soldadura. Cualquier número de tipos de junta de soldadura conocidos o AWS y los parámetros aceptables asociados a dichos tipos de junta de soldadura pueden incluirse en el módulo de régimen de soldadura, que puede ser accesible y configurable por el usuario, un instructor de soldadura, etc., para añadir, modificar o eliminar cualquier información en el módulo de régimen de soldadura. Además de los tipos de soldadura conocidos, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede importar juntas de soldadura y/o juntas específicas correspondientes a partes, dispositivos, componentes, etc., personalizados, al módulo de régimen de soldadura. Por ejemplo, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede importar información de modelo de diseño, p.ej., formato CAD (2D o 3D) (u otro tipo de formato de diseño), de cualquier parte, dispositivo, componente, etc., personalizado complejo, que se suelda como parte del proceso de fabricación (p.ej., partes, dispositivos, componentes, etc., usados en cualquier aplicación industrial, de fabricación, agrícola o de construcción o cualquier otra aplicación). Una vez importadas, el número y tipos de juntas usadas en la fabricación de la parte, dispositivo, componente, etc., personalizado pueden identificarse y almacenarse en el módulo de régimen de soldadura como un tipo de soldadura personalizada. Los límites de parámetros aceptables asociados a dichos tipos de juntas de soldadura pueden ingresarse por, p.ej., el instructor o, preferiblemente, incluirse en el archivo de diseño (p.ej., archivo CAD) del fabricante, y se leen entonces por el subsistema 410 basado en procesador lógico. Como un ejemplo ilustrativo, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede importar un diseño de un eje de automóvil, p.ej., en formato CAD 2D o 3D. El número y tipo de juntas usadas en la fabricación del eje pueden identificarse (ya sea por, p.ej., el instructor, o automáticamente leerse como parte del archivo, p.ej., formato CAD 2D o 3D) y almacenarse en el módulo de régimen de soldadura como un tipo o tipos de soldadura personalizados. Como con los tipos de soldadura conocidos o AWS, los parámetros aceptables asociados a los tipos de soldadura personalizados también se almacenan en el módulo de régimen de soldadura. Preferiblemente, la información para la parte, dispositivo, componente, etc., personalizado también se usa a modo de ejemplo del subsistema 410 basado en procesador lógico para el reconocimiento de pieza de trabajo y autocalibración del sistema como se describe más abajo.
El proceso de soldadura y/o tipo seleccionado por el usuario con anterioridad a la soldadura determinan qué parámetros de proceso de soldadura aceptables se usan para cualquier ejercicio de soldadura dado. El módulo de reconocimiento de objeto es utilizable para entrenar el sistema para que reconozca objetos de cuerpo rígido conocidos, que pueden incluir dos o más marcadores de punta, y para que luego calcule datos de posición y orientación para, p.ej., la herramienta 460 de soldadura y el casco 440 de soldadura a medida que una soldadura manual se completa por el usuario. Preferiblemente, junto con objetos de cuerpo rígido conocidos, el módulo de reconocimiento de objeto puede también cargarse o configurarse con información para reconocer partes, dispositivos, componentes, etc., personalizados descritos más arriba. El módulo de procesamiento de datos compara la información en el módulo de régimen de soldadura con la información procesada por el módulo de reconocimiento de objeto y emite realimentación al usuario. Por ejemplo, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede proveer cualquier tipo de realimentación al usuario (normalmente en tiempo real) mediante varios medios incluidos, pero sin limitación a, una o más de realimentación visual incorporada al casco, realimentación visual en un monitor separado, realimentación de audio (p.ej., tonos, instrucciones, alarmas) mediante altavoces, y realimentación visual, de audio o táctil adicional mediante el uso de la herramienta de soldadura (p.ej., antorcha, pistola de soldadura). Por ejemplo, la realimentación visual en tiempo real puede proveerse al usuario y/o un observador mientras el usuario suelda un cupón 480A de soldadura o pieza 480B de trabajo, cada uno de los cuales puede tener un rango de configuraciones, incluidos tamaños grandes, varios tipos de juntas, tubo, placa y formas y conjuntos complejos. Preferiblemente, parámetros medidos, que se proveen como la realimentación, incluyen, pero no se limitan a, objetivo, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento, distancia a la herramienta, velocidad de desplazamiento, colocación de moldura, oscilación, tensión, corriente, velocidad de alimentación de alambre, longitud de arco, entrada de calor, flujo de gas (medido), distancia punta de contacto-trabajo (CTWD, por sus siglas en inglés) y velocidad de deposición (p.ej., lbs/h, pul/ejecución). Preferiblemente, la visualización 440A montada en la cara y/o la interfaz 430 de usuario de soldadura con el dispositivo 430A de visualización permiten al usuario y/o a un observador visualizar los datos procesados en tiempo real y los datos visualizados son utilizables para proveer al usuario realimentación útil con respecto a las características y calidad de la soldadura. En algunos ejemplos, los datos de realimentación se registran y guardan automáticamente en un dispositivo de almacenamiento de datos, p.ej., disco duro, u otro medio de almacenamiento conocido por el subsistema 410 basado en procesador lógico.
Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede incluir memoria, p.ej., RAM, ROM, EPROM, disco duro, CD ROM, unidades extraíbles, memoria flash, etc., que puede prellenarse de procedimientos de soldadura específicos, los cuales pueden incluir procedimientos que se han personalizado, p.ej., por un soldador con experiencia, un fabricante, etc. Los procedimientos pueden incluir información relacionada con las indicaciones visuales y de audio como, por ejemplo, los criterios para cambiar los atributos de las indicaciones visuales y de audio. Los procedimientos pueden incluir información sobre valores objetivo y rangos objetivo para parámetros como, por ejemplo, objetivo, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento, distancia a la herramienta, velocidad de desplazamiento, colocación de moldura, oscilación, tensión, corriente, velocidad de alimentación de alambre, longitud de arco, entrada de calor, flujo de gas (medido), distancia punta de contacto-trabajo (CTWD) y velocidad de deposición (p.ej., lbs/h, pul/ejecución), etc., según el tipo de proceso de soldadura, el tipo de pistola de soldadura, el tipo y la orientación de la junta de soldadura, el tipo de material que se está soldando, el tipo de electrodo, el tipo y tamaño del aporte de soldadura (si lo hubiera), etc. Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede llevar a cabo un análisis en tiempo real y posterior a la soldadura que califica el rendimiento del soldador, usuario. Preferiblemente, según el análisis, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede proveer otra información como, por ejemplo, la existencia potencial de fallos en la soldadura (p.ej., porosidad, fusión incompleta (sin suficiente penetración), grieta en la soldadura, socavado, el perfil de soldadura es demasiado delgado, el perfil de soldadura es demasiado grueso, etc.) y cómo evitar los fallos en tiempo real y/o en un análisis posterior a la soldadura. Preferiblemente, el progreso del usuario se sigue con el tiempo, lo cual puede ser una ayuda beneficiosa para un entrenador al identificar áreas donde el usuario puede necesitar enseñanza adicional. Sin embargo, realizaciones a modo de ejemplo de la invención no se encuentran limitadas a entornos de capacitación tradicionales donde soldadores, ya sean principiantes, intermedios o con experiencia, practican soldadura en cupones de soldadura como, por ejemplo, cupón 480A de soldadura.
Realizaciones a modo de ejemplo de la invención pueden usarse en entornos de trabajo reales y las indicaciones visuales y de audio, las cuales se describen más abajo, ayudan al soldador a llevar a cabo la soldadura. Por ejemplo, un principiante puede usar las indicaciones visuales y de audio para asegurarse de que la pistola de soldadura está orientada de forma adecuada y de que la velocidad de desplazamiento es correcta. Soldadores con experiencia pueden también beneficiarse de las indicaciones visuales y de audio cuando, p.ej., se suelda una pieza de trabajo y/o mediante el uso de un aporte de soldadura cuyo material es nuevo para el soldador, cuando se trabaja en una orientación que no es familiar, cuando se usa un procedimiento de soldadura no tradicional, etc.
La Figura 14 provee una vista ilustrativa de un sistema 400 de incorporación de aplicación de soldadura. Como se muestra en la Figura 14, el soporte 520 incluye una base 522 sustancialmente plana para el contacto con un suelo u otro sustrato horizontal, columna 524 de soporte vertical rígida, soporte 526 de sistema de seguimiento (p.ej., cámara o dispositivo de imágenes), y conjunto 531 de cremallera y piñón para ajustar la altura del soporte 526 de sistema de seguimiento. En algunas realizaciones a modo de ejemplo, un conjunto operado por motor puede usarse para ajustar la altura. El soporte 520 portátil puede usarse en un entorno de capacitación donde el usuario lleva a cabo operaciones de soldadura (del mundo real y/o simuladas) en el cupón 480A de soldadura y/o en un entorno de fabricación en el cual la soldadura se lleva a cabo en una pieza 480B de trabajo que puede ser objetos de tamaño pequeño a mediano. Por supuesto, las personas con experiencia en la técnica comprenderán que, con la modificación apropiada, el sistema 400 puede también usarse en piezas de trabajo más grandes y en sitios de construcción. En algunos ejemplos, p.ej., cuando se usan para la capacitación, el soporte 520 y equipo fijado pueden ser portátiles o al menos movibles de una ubicación a otra, por lo tanto, el espacio ocupado general de la base 522 es relativamente pequeño para permitir la máxima flexibilidad con respecto a la instalación y uso. En otros entornos, p.ej., en una tienda de fabricación, el soporte 520 y el equipo fijado pueden fijarse en una ubicación particular, p.ej., un puesto de soldadura, que puede tener otro equipo como, por ejemplo, una capucha de escape. Preferiblemente, el soporte 520 y el equipo fijado permiten cualquier disposición adecuada de piezas de trabajo incluidas, pero sin limitación, piezas de trabajo planas, orientadas de manera horizontal, vertical, elevada, y fuera de posición. En el ejemplo que se muestra en la Figura 14, el soporte 520 se representa como una estructura unitaria o integrada que puede soportar algunos de los componentes del sistema 400. En otros ejemplos, el soporte 520 está ausente y los varios componentes del sistema 400 se soportan por cualquier medio estructural o de soporte apropiado que pueda estar disponible. Por consiguiente, dentro del contexto de la presente descripción, "soporte" 520 se define como cualquier estructura única o, de manera alternativa, múltiples estructuras que pueden soportar uno o más de los componentes del sistema 400 de soldadura.
Con referencia, ahora, a la Figura 15, un ejemplo de casco 440 de soldadura con el dispositivo 440A de visualización montado en la cara se describirá ahora. El dispositivo 440A de visualización montado en la cara puede integrarse a un casco 440 de soldadura. De manera opcional, en lugar de un dispositivo de visualización integrado, el sistema 400 puede incluir un dispositivo de visualización que el usuario usa como gafas. El dispositivo 440A de visualización montado en la cara puede incluir dos microvisualizaciones OLED SVGA 3D de alto contraste que pueden producir vídeo de movimiento total fluido en los modos de vídeo 2D y de secuencia de fotogramas. Preferiblemente, las imágenes (p.ej., vídeo) del entorno 480 de soldadura se proveen y muestran en el dispositivo 440A de visualización montado en la cara mediante un dispositivo 470 de captura de vídeo que tiene cámaras 470A, 470B montadas en el casco 440 de soldadura, p.ej., montadas como se muestra en las Figuras 2, 5 y 16B. Las imágenes del entorno 480 de soldadura pueden superponerse con indicaciones visuales según se describe más abajo. Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador lógico provee vídeo estereoscópico al dispositivo 440A de visualización montado en la cara y, de esta manera, se mejora la percepción de profundidad del usuario. Un modo de zoom (p.ej., 2x, 3x, etc.) puede también proveerse como una ayuda al usuario. En algunas realizaciones, el dispositivo 440A de visualización montado en la cara es una visualización tipo transparente y se construye de manera similar a la HUD 235 de la Figura 11 con un combinador y lente, p.ej., una lente de auto-oscurecimiento, según se describe más arriba.
El casco 440 conecta, de manera operativa, el subsistema 410 basado en procesador lógico y el seguidor 420 espacial mediante medios cableados o inalámbricos, p.ej., en la Figura 14, se usa una red 475 inalámbrica. Según se describe más abajo, sensores (ya sean pasivos o activos) pueden fijarse al casco 440 de soldadura y, de esta manera, permiten que el dispositivo 440A de visualización montado en la cara se siga con respecto al fotograma espacial 3D de referencia creado por el seguidor 420 espacial. De esta manera, el movimiento del casco 440 de soldadura altera, con capacidad de respuesta, las indicaciones visuales vistas por el usuario final de modo que las indicaciones visuales se alinean con los objetos, p.ej., herramienta 460 de soldadura, cupón 480A de soldadura, pieza 480B de trabajo, etc., en el campo de visión del usuario. Preferiblemente, la visualización 440A montada en la cara puede mostrar elementos del menú para la configuración y funcionamiento del sistema 400. Preferiblemente, la sección de los elementos del menú puede ocurrir según controles montados en la herramienta 460 de soldadura (p.ej., botones, conmutadores, perillas, etc.). De manera alternativa, o adicional, a la visualización de los elementos de menú en el dispositivo 440A de visualización montado en la cara, los elementos de menú pueden mostrarse en el dispositivo 430A de visualización de la interfaz 430 de usuario de soldadura y las selecciones pueden llevarse a cabo mediante el uso de dispositivos de entrada tradicionales como, por ejemplo, un ratón y teclado. En algunas realizaciones, la selección de los elementos de menú puede lograrse mediante comandos activados por voz. Por ejemplo, la pantalla de menú puede mostrarse y decir, p.ej., "MENÚ" y puede navegarse por la pantalla de menú diciendo, p.ej., "ARRIBA, ABAJO, IZQUIERDA, DERECHA" y la selección puede lograrse diciendo, p.ej., "SELECCIONAR". Preferiblemente, la selección de los elementos de menú puede llevarse a cabo mediante seguimiento de los ojos del usuario. Cuando los ojos del usuario se centran en un elemento de menú, el elemento de menú se resalta. Preferiblemente, la selección del elemento de menú resaltado se logra mediante el parpadeo de los ojos, p.ej., un solo parpadeo, doble parpadeo, etc. Por supuesto, cualquier combinación de controles de herramientas de soldadura, entrada de audio y entrada de seguimiento de ojos puede usarse para navegar por los elementos de menú. Por ejemplo, los ojos pueden usarse para resaltar el elemento de menú y comandos de voz y/o los controles de la herramienta de soldadura se usan para seleccionar el elemento resaltado.
El casco 440 de soldadura puede además incluir altavoces 440B y permitir al usuario escuchar indicaciones de audio. Diferentes sonidos pueden proveerse, dependiendo de si ciertos parámetros de soldadura o rendimiento se encuentran dentro de la tolerancia o fuera de tolerancia. Por ejemplo, un tono predeterminado puede proveerse si la velocidad de desplazamiento es demasiado alta y un tono predeterminado diferente puede proveerse si la velocidad de desplazamiento es demasiado baja. Puede proveerse sonido al usuario mediante altavoces 440B, los cuales pueden ser altavoces tipo auriculares o cualquier otro tipo de altavoces o dispositivo de generación de sonido, montados en el casco 440 de soldadura y/o montados de forma separada, p.ej., en la mesa de soldadura. Incluso, cualquier manera de presentación del sonido al usuario final mientras está implicado en la actividad de soldadura puede elegirse. También se observa aquí que otros tipos de información de sonido pueden comunicarse a través de los altavoces 440B. Ejemplos incluyen instrucciones verbales de un instructor o un experto, ya sea en tiempo real o mediante mensajes pregrabados. Los mensajes pregrabados pueden activarse automáticamente por la actividad de soldadura particular. Instrucciones en tiempo real pueden generarse en el sitio o desde una ubicación remota. Incluso, cualquier tipo de mensaje o instrucción puede transmitirse al usuario final.
Preferiblemente, la determinación de la orientación de la herramienta 460 de soldadura y del casco 440 de soldadura incluye capturar imágenes de los respectivos objetos con una o más cámaras de visión de alta velocidad disponibles en el mercado, que pueden montarse en el soporte 526 de sistema de seguimiento del soporte 520 u otra ubicación fija con respecto al entorno 480 de soldadura. Preferiblemente, el procesamiento de las imágenes capturadas incluye crear un archivo de imagen en muchos (p.ej., más de 100) fotogramas por segundo. Preferiblemente, la única o más cámaras normalmente capturan al menos dos marcadores de punta ubicados en una relación geométrica fija entre sí en cada uno de los respectivos objetos, herramienta 460 de soldadura y casco 440, 22 de soldadura. Por supuesto, otros objetos en los entornos 480 de soldadura como, por ejemplo, el cupón 480A de soldadura y la pieza 480B de trabajo pueden incluir marcadores de punta de modo que su posición y orientación también pueden determinarse según las imágenes capturadas por las cámaras. Preferiblemente, el procesamiento de las imágenes capturadas se lleva a cabo en el seguidor 420 espacial y/o el subsistema 410 basado en procesador lógico.
Según se describe más arriba, el seguimiento de los objetos en el espacio 3D, incluido el entorno 480 de soldadura, puede lograrse mediante el uso de marcadores de punta en los objetos, p.ej., herramienta 460 de soldadura, casco 440 de soldadura, cupón 480A de soldadura, pieza 480B de trabajo, etc. Por ejemplo, como se ve en la Figura 16A, el objetivo 600 se monta en la herramienta 460 de soldadura. Una nube de puntos de cuerpo rígido (a saber, un "cuerpo rígido") se construye fijando marcadores 602, 604 y 606 de punta activos o pasivos (y posiblemente marcadores de punta adicionales) a la superficie superior del objetivo 600. Marcadores de punta pasivos pueden ser, p.ej., marcadores reflectantes como, por ejemplo, cinta o pegatinas reflectantes que se fijan, de manera adhesiva, al objetivo 600 o que se fijan por otros medios conocidos. Marcadores activos pueden incluir LED (p.ej., LED infrarrojos) u otros sensores que, p.ej., se sujetan al objetivo 600. Por supuesto, otras colocaciones de marcadores de punta son posibles. El objetivo 600 puede incluir una entrada de potencia si los marcadores de punta usados son activos y requieren una fuente de alimentación. Por supuesto, los marcadores de punta pueden fijarse o montarse directamente en el "cuerpo rígido", p.ej., herramienta 460 de soldadura o casco 440 de soldadura, si se desea, antes que mediante el uso de un objetivo separado. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 16B, los marcadores 652, 654, 656, 658 y 660 de punta se colocan en el casco 440 de soldadura. Los marcadores de punta pasivos o activos se fijan al objetivo 600 y/o directamente a la herramienta 460 de soldadura y casco 440 de soldadura en una manera polifacética de modo que un amplio rango de cambios de rotación y orientación puede alojarse dentro del campo de visión del sistema de imágenes. Los marcadores de punta correspondientes a la herramienta 460 de soldadura y casco 440 de soldadura se correlacionan o calibran, respectivamente, para formar "cuerpos rígidos", a saber, el cuerpo 620, activador 622, boquilla 624 y punta 626 de la herramienta 460 de soldadura tienen una relación espacial conocida entre sí y la visualización 440A y el cuerpo del casco 440 de soldadura tienen una relación espacial conocida entre sí. Además, después de calibrar el "cuerpo rígido", pueden necesitarse etapas de calibración adicionales para calibrar el "cuerpo rígido" según otros puntos. Por ejemplo, en el caso de la herramienta 460 de soldadura, el "cuerpo rígido" formado por puntos 602, 604 y 606 puede luego correlacionarse o calibrarse al punto 628 mediante el uso de una distancia conocida entre el punto 628 y 626. La calibración de herramientas de soldadura y cascos de soldadura con respecto a sistemas de seguimiento se conoce en la técnica y, por consiguiente, en aras de la brevedad, no se describirá más. Durante el funcionamiento, el seguidor 420 espacial usa un sistema de seguimiento como, por ejemplo, Optitrack Tracking Tools o hardware/software similar para ubicar y seguir los cuerpos rígidos.
El procesamiento de imágenes entonces incluye análisis de nube de puntos fotograma por fotograma de los cuerpos rígidos (a saber, los objetivos calibrados, que pueden incluir la herramienta 460 de soldadura y casco 440 de soldadura) que incluye tres o más marcadores de punta. Tras el reconocimiento de un cuerpo rígido conocido, la posición y orientación se calculan con respecto al origen de la cámara y a la orientación de cuerpo rígido "capacitado". La calibración y "capacitación" del seguidor 420 espacial para reconocer la posición y orientación en el espacio tridimensional de cuerpos rígidos como, por ejemplo, la herramienta 460 de soldadura y casco 440 de soldadura se conocen en la técnica relevante y, por consiguiente, en aras de la brevedad, no se describirán en detalle. Por ejemplo, el seguidor 420 espacial puede incluir cualquier sistema de captura de datos apropiado como, por ejemplo, Optitrack Tracking Tools (comercializado por NaturalPoint, Inc. de Corvallis, Oregón) o un sistema de hardware/software similar comercialmente disponible o registrado que provea marcador tridimensional y seguimiento de movimiento de objeto en tiempo real de seis grados de libertad. Dichas tecnologías normalmente utilizan marcadores de punta que emiten luz y/o reflectantes dispuestos en patrones predeterminados para crear nubes de puntos que se interpretan por el hardware de imágenes de sistema y software de sistema como "cuerpos rígidos", aunque otras metodologías apropiadas son compatibles con la presente invención. El hardware y software de imágenes de sistema pueden incorporarse al subsistema 410 basado en procesador lógico.
Preferiblemente, más de una cámara se usa para seguir la herramienta 460 de soldadura y el casco 440 de soldadura. La captura y comparación de las imágenes de dos o más cámaras permiten una determinación sustancialmente precisa de la posición y orientación en el espacio tridimensional de la herramienta 460 de soldadura y del casco 440 de soldadura. Las imágenes normalmente se procesan a una velocidad de más de 100 veces por segundo. Una persona con experiencia ordinaria en la técnica apreciará que una velocidad de muestreo menor (p.ej., 10 imágenes/seg.) o una velocidad de muestreo mayor (p.ej., 1.000 imágenes/seg.) puede usarse. El aspecto de salida del procesamiento de la imagen incluye la creación de una matriz de datos que incluye datos posicionales del eje x, eje y y eje z y datos de orientación de alabeo, cabeceo y guiñada, así como marcas de tiempo y banderas de software. Los archivos de texto (incluidos datos 6D para la herramienta 460 de soldadura y casco 440 de soldadura) pueden transmitirse o enviarse por el seguidor 420 espacial con una frecuencia deseada al subsistema 410 basado en procesador programable o, en algunas realizaciones, pueden generarse por el subsistema 410 basado en procesador lógico. Mientras el ejemplo de más arriba del seguidor 420 espacial se describe como un sistema de seguimiento basado en una sola cámara o múltiples cámaras según el análisis de imágenes de nube de puntos, las personas con experiencia en la técnica comprenden que otro tipo de sistemas de seguimiento puede usarse, p.ej., un seguidor basado en campo magnético, un seguidor basado en acelerómetro/giroscopio, un seguidor óptico, un seguidor infrarrojo, un seguidor acústico, un seguidor de láser, un seguidor de radiofrecuencia, un seguidor inercial, un seguidor óptico activo o pasivo, y seguimiento mixto basado en realidad y simulación. Además, mientras las cámaras 470A, B se describen más arriba como unas que proveen un "campo de visión" del usuario al sistema 400, las cámaras 470A, B pueden también configurarse según objetos de seguimiento en el entorno 480 de soldadura, en lugar de las cámaras en el sistema 526 de seguimiento. Por supuesto, un punto de referencia fijo alterno apropiado en el entorno 480 de soldadura debe usarse porque las cámaras 470A, B se moverán con el movimiento del usuario.
En un ejemplo, la Figura 17 ilustra el flujo básico de información en el sistema 400. En aras de la claridad, el flujo de información se describe con una realización a modo de ejemplo que usa cámaras de seguimiento. Sin embargo, según se describe más arriba, otros tipos de sistemas de seguimiento pueden usarse. En el bloque 510, el sistema 400 captura información espacial con respecto a la posición, orientación y movimiento de la herramienta 460 de soldadura. En el bloque 520, el sistema 400 también captura la posición, orientación y movimiento del casco 440 de soldadura con el dispositivo 440A de visualización montado en la cara. En el bloque 530, la información de seguimiento espacial de la herramienta 460 de soldadura y del casco 440 de soldadura se procesa para determinar la posición y orientación de la herramienta 460 de soldadura y del casco 440 de soldadura en el espacio tridimensional con respecto al entorno 480 de soldadura y, preferiblemente, incluye crear archivos de datos 6D para la herramienta 460 de soldadura y el casco 440 de soldadura.
En el bloque 550, los datos de imágenes digitales (p.ej., vídeo) de una o más cámaras montadas, p.ej., en el casco de soldadura se capturan para el procesamiento en, p.ej., el bloque 540 de procesamiento de datos. En el bloque 560, parámetros del proceso de soldadura como, por ejemplo, aquellos transmitidos por equipo de soldadura, p.ej., fuentes de alimentación de soldadura (p.ej., corriente, tensión, etc.), alimentadores de alambre (velocidad de alimentación de alambre, etc.), fuentes de alimentación de alambre caliente (corriente, tensión, temperatura, etc.), o algún otro equipo de soldadura se capturan para el procesamiento en el bloque 540. Preferiblemente, los parámetros del proceso de soldadura pueden también incluir entrada de calor (que puede calcularse, p.ej., mediante el uso de corriente de soldadura, tensión de soldadura y velocidad de desplazamiento), longitud de arco (que puede determinarse según la tensión de soldadura) y otros parámetros de soldadura calculados.
Preferiblemente, el procesamiento de datos en el bloque 540 incluye correlacionar la vista del entorno 480 de soldadura de las cámaras montadas en el casco a los datos de seguimiento procesados en el bloque 530, a saber, los datos 6D de la herramienta de soldadura seguida y del casco de soldadura seguido. Por ejemplo, la información de posición y orientación de objetos como, por ejemplo, la herramienta 460 de soldadura, cupón 480A de soldadura y pieza 480B de trabajo, se mapea a los datos de imagen capturados por el dispositivo 470 de captura de imágenes. Preferiblemente, los parámetros del proceso de soldadura del bloque 560 se procesan con los datos de imagen y seguimiento mapeados para crear un tren de imágenes que muestra el entorno de soldadura con indicaciones visuales.
En algunos ejemplos, indicaciones de audio basadas en los parámetros del proceso de soldadura y los datos seguidos se generan también en el bloque 540 para crear un tren de audio que puede transmitirse al casco 440 de soldadura junto con el tren de imágenes. Preferiblemente, el tren de imágenes y el tren de audio se combinan para crear un tren audiovisual compuesto que se envía al casco 440 de soldadura. En general, la etapa de procesamiento de datos en el bloque 540 incluye algoritmos para generar valores objetivo y rangos objetivo para parámetros de soldadura como, por ejemplo, objetivo, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento, distancia a la herramienta, velocidad de desplazamiento, colocación de moldura, oscilación, tensión, corriente, velocidad de alimentación de alambre, longitud de arco, entrada de calor, flujo de gas (medido), distancia punta de contacto-trabajo (CTWD), velocidad de deposición, frecuencia de incorporación de relleno TIG, mediante el uso de algoritmos específicos a un proceso de soldadura seleccionado, tipo de junta, material que se está soldando, orientación de junta, etc. La etapa de procesamiento de datos en el bloque 540 también incluye algoritmos para generar indicaciones visuales y de audio según los parámetros del proceso de soldadura y datos seguidos y algoritmos para colocar, de manera adecuada, las indicaciones visuales y de audio en la visualización incorporada al casco según se describe más abajo.
Como se ve en la etapa 570, los datos de imágenes digitales y datos de audio procesados en el bloque 540 se transmiten a dispositivos externos. Los datos de imagen pueden verse en, p.ej., un monitor, visualización incorporada al casco, visualización frontal, o combinaciones de ellos y los datos de audio (p.ej., instrucciones de audio, alarmas, tonos, etc.) pueden dirigirse a altavoces externos, altavoces incorporados al casco, auriculares, etc. Por ejemplo, los datos de imágenes digitales y datos de audio pueden transmitirse a la visualización 440A montada en la cara y altavoces 440B del casco 440 de soldadura y, de manera opcional, al dispositivo 430A de visualización de la interfaz 430 de usuario de soldadura. Los datos de imágenes digitales y datos de audio incluyen indicaciones visuales y de audio, respectivamente, que se refieren a datos de soldadura. Por ejemplo, las indicaciones visuales y de audio se refieren, pero no se limitan, a objetivo, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento, distancia a la herramienta, velocidad de desplazamiento, colocación de moldura, oscilación, tensión, corriente, velocidad de alimentación de alambre, longitud de arco, entrada de calor, flujo de gas (medido), distancia punta de contacto-trabajo (CTWD), velocidad de deposición, frecuencia de incorporación de relleno TIG. Según los datos de entrada, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede también generar realimentación táctil que se envía a la herramienta 460 de soldadura, si así se configura. Por ejemplo, un vibrador en la herramienta 460 de soldadura puede activarse si el proceso de soldadura entra en una condición de alarma. Además, la herramienta 460 de soldadura puede proveer realimentación visual mediante el uso de, p.ej., LCD, LED, etc. Preferiblemente, la realimentación, ya sea visual, de audio o táctil, se presenta al usuario en tiempo real a medida que el usuario lleva a cabo la soldadura en, p.ej., el cupón 480A o pieza 480B de trabajo de soldadura real y/o simulada.
En algunos ejemplos, las indicaciones visuales y de audio pueden proveerse al usuario para ayudar al usuario en el proceso de soldadura. Las indicaciones visuales pueden aparecer como caracteres alfanuméricos, símbolos, gráficos, íconos, colores, etc. Las indicaciones de audio pueden ser en la forma de tonos, alarmas, zumbadores, instrucciones de audio (ya sea en directo o pregrabadas y ya sea una voz humana o una voz generada por ordenador). Las indicaciones visuales pueden mostrarse en cualquier ubicación deseada en la visualización del dispositivo 440A de visualización montado en la cara. Por ejemplo, la Figura 18 ilustra una imagen del entorno 480 de soldadura en la visualización 441 como vista por el usuario cuando ve a través del dispositivo 440A de visualización montado en la cara. Dependiendo del tipo de casco de soldadura, la visualización 441 es un monitor que puede mostrar un vídeo del entorno 480 de soldadura o es una HUD con una lente de soldadura de auto-oscurecimiento con combinador. Preferiblemente, las indicaciones visuales pueden mapearse directamente a cualquier ubicación deseada en la visualización 441, p.ej., es preciso ver 720 donde la longitud de arco y la entrada de calor se mapean directamente en la visualización 441. En algunos ejemplos, las indicaciones visuales se proveen en una o más ventanas 702 de imágenes que pueden colocarse en las esquinas, a lo largo de la parte superior, inferior o lateral de la visualización 441 o cualquier otra ubicación deseada en la visualización 441. Preferiblemente, las indicaciones visuales relacionadas pueden agruparse juntas en una ventana 702. Por ejemplo, corriente, tensión y velocidad de alimentación de alambre pueden agruparse en una ventana 702. Ello permite al usuario tratar todas las indicaciones visuales en una ventana como una sola unidad para acelerar la configuración de soldadura. Las ventanas 702 de imágenes pueden moverse según se desee, p.ej., mediante el uso de controles apropiados en la herramienta 460 de soldadura, comandos de voz, etc. La información provista por las indicaciones visuales puede referirse a, pero sin limitación, parámetros como, por ejemplo, objetivo, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento, distancia a la herramienta, velocidad de desplazamiento, colocación de moldura, oscilación, tensión, corriente, velocidad de alimentación de alambre, longitud de arco, entrada de calor, flujo de gas (medido), distancia punta de contacto-trabajo (CTWD), frecuencia de entrada de relleno TIG, etc.
En algunos ejemplos, como se muestra en la Figura 18, las indicaciones 700 visuales pueden superponerse a o ser adyacentes a un objeto en el entorno 480 de soldadura como vistas en la visualización 441. Por ejemplo, las indicaciones 700 visuales pueden vincularse a la herramienta 460 de soldadura en el tren de imágenes enviado al dispositivo 440A de visualización para "fijarse" a la herramienta de soldadura, a saber, las indicaciones 700 visuales se mueven con la herramienta 460 de soldadura. Preferiblemente, las indicaciones 700 visuales pueden fijarse a cualquier objeto en el entorno 480 de soldadura, incluso si el objeto no está diseñado para moverse como, por ejemplo, el cupón 480A de soldadura o la pieza 480B de trabajo. Preferiblemente, las indicaciones 700 visuales son semitransparentes en que el usuario podrá ver objetos en el entorno de soldadura que están cubiertos por la indicación visual. En el caso donde el usuario puede directamente observar el entorno 480 de soldadura, las indicaciones 700 visuales pueden "fijarse" a una ubicación en la pantalla donde el objeto relevante, p.ej., herramienta 460 de soldadura, cupón 480A de soldadura, pieza 480B de trabajo, junta de soldadura, etc., se calcula para estar en el "campo de visión" del usuario según la información de seguimiento del seguidor 420 espacial. En cualquier tipo de visualización montada en la cara, según la información 6D del seguidor 420 espacial, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede calcular las coordenadas X e Y en la imagen de vídeo o visualización 441 donde un objeto como, por ejemplo, herramienta 460 de soldadura, se ubicará, y el subsistema 410 puede entonces mapear las indicaciones 700 visuales a las coordenadas X e Y apropiadas en la imagen de vídeo o visualización 441 correspondiente al objeto. Por ejemplo, como se ve en la Figura 18, las indicaciones 700 visuales para CTWD 704, ángulo 706 de trabajo y velocidad 708 de desplazamiento se superponen sobre la herramienta 460 de soldadura. A medida que la herramienta 460 de soldadura se mueve, las indicaciones visuales CTWD 704, ángulo 706 de trabajo y velocidad 708 de desplazamiento se moverán con la herramienta 460 de soldadura para mantener la misma posición relativa con respecto a la herramienta 460 de soldadura. Por el contrario, según se describe más arriba, otras indicaciones visuales pueden fijarse a una ubicación en la visualización 441. Por ejemplo, indicaciones visuales como, por ejemplo, tensión 712 de soldadura, corriente 714 de soldadura y velocidad 716 de alimentación de alambre se mapean, de manera fija, a una esquina de la visualización 441 en una ventana 702 e indicaciones 720 visuales se mapean, de manera fija, a una posición en la visualización 441. Las indicaciones visuales pueden también fijarse a una ubicación correspondiente a un objeto fijo como, por ejemplo, cupón 480A de soldadura o pieza 480B de trabajo. Las indicaciones 700 visuales pueden mapearse a cualquier ubicación deseada en la visualización 441. Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador lógico mapea las indicaciones 700 visuales de modo que ciertos aspectos de la operación de soldadura como, por ejemplo, el arco y la junta de soldadura, no se obstruyen por las indicaciones 700 visuales. Para conocer dónde se ubican objetos como, por ejemplo, el cupón 480A de soldadura, la pieza 480B de trabajo y/o junta de soldadura, el sistema 400 puede usar marcadores de punta según se describe más arriba (o algún otro tipo de sistema de seguimiento). El seguidor 420 espacial y/o el subsistema 410 basado en procesador lógico pueden entonces identificar automáticamente los objetos en el entorno 480 de soldadura según el análisis de la imagen digital de las cámaras de seguimiento. Preferiblemente, las indicaciones 700 visuales automáticamente mueven ubicaciones en la visualización 441 si el subsistema 410 basado en procesador programable determina que el movimiento de la antorcha de soldadura o alguna otra obstrucción interferirá con la capacidad del usuario de ver la operación de soldadura y/o indicación visual.
Los parámetros seguidos como, por ejemplo, la posición, orientación y movimiento de la herramienta 460 de soldadura y los parámetros del proceso de soldadura como, por ejemplo, tensión de soldadura, corriente de soldadura, velocidad de alimentación de alambre, etc., pueden compararse con umbrales objetivo superior e inferior, valores objetivo o variaciones preferidas para el tipo de proceso de soldadura (p.ej., GMAW, FCAW, SMAW, GTAW), el tipo y la orientación de la junta de soldadura, el tipo de materiales, etc. Los umbrales superior e inferior o variaciones preferidas pueden basarse en los movimientos de un soldador experto, modelado basado en ordenador, pruebas de soldaduras previas similares, etc. Por ejemplo, cuando un soldador lleva a cabo una soldadura (p.ej., soldador experto, instructor, practicante, etc.), la posición, orientación y movimiento de la herramienta 460 de soldadura del soldador y los parámetros del proceso de soldadura como, por ejemplo, tensión de soldadura, corriente de soldadura, velocidad de alimentación de alambre, etc., se registran. Después de completar la soldadura, el soldador puede seleccionar un elemento de menú apropiado que "clona" el procedimiento. El procedimiento "clonado" se almacena entonces y puede servir como una referencia para futuros procedimientos de soldadura. Preferiblemente, los umbrales objetivo superior e inferior, valores objetivo o variaciones preferidas pueden ingresarse manualmente por el soldador y, más preferiblemente, se ingresan de forma automática mediante el uso de valores por defecto, p.ej., ± 5% o algún otro valor apropiado. Preferiblemente, los umbrales objetivo superior e inferior, valores objetivo o variaciones preferidas son configurables por el usuario.
Preferiblemente, cuando la posición, orientación o movimiento de la herramienta 460 de soldadura y/o los parámetros del proceso de soldadura caen fuera de los umbrales objetivo superior e inferior, valores objetivo o variaciones preferidas, el subsistema 410 basado en procesador programable cambia un atributo, p.ej., color, forma, tamaño, intensidad o brillo, posición y/o alguna otra característica, de la indicación visual apropiada. Por ejemplo, el subsistema 410 basado en procesador programable puede cambiar el color de la indicación visual de verde a amarillo a rojo dependiendo de la cantidad de desviación, y/o las indicaciones visuales pueden mostrar, de manera gráfica, la cantidad de desviación del objetivo. Por ejemplo, como se ve en la sección A de la Figura 18, la velocidad 708 de desplazamiento muestra el valor T objetivo y la cantidad de desviación del valor 730 objetivo mediante el uso de un puntero 732 contra un gráfico tipo medidor. Como se ve en la sección A, la velocidad de desplazamiento actual es ligeramente rápida. Para CTWD 704, el indicador 734 se mueve con respecto al objetivo 736 como se muestra por la flecha 738. Para el ángulo 706 de trabajo, los puntos 740 de mira se mueven con respecto al círculo 742 objetivo. Preferiblemente, una o más de las indicaciones 700 visuales pueden programarse para cambiar uno o más atributos como, por ejemplo, color, forma, tamaño, intensidad o brillo, posición y/o alguna otra característica de la indicación 700 visual cuando el parámetro de seguimiento y/o parámetro del proceso de soldadura asociado a la indicación visual se desvían de un objetivo, p.ej., caen fuera de umbrales objetivo superior e inferior, valores objetivo o variaciones preferidas para el tipo de proceso de soldadura. Preferiblemente, la cantidad de desviación se tiene en cuenta cuando se determina un cambio en uno o más atributos de la indicación visual. Por ejemplo, una indicación 700 visual puede tener un color verde si la indicación 700 visual se encuentra dentro de los umbrales objetivo superior e inferior, en el valor objetivo (dentro de una tolerancia aceptable) o dentro de variaciones preferidas para el tipo de proceso de soldadura. La indicación 700 visual puede programarse para cambiar su color (p.ej., a amarillo), forma, tamaño, intensidad o brillo, posición y/o alguna otra característica para proveer una advertencia al usuario si el parámetro asociado cae fuera de los umbrales objetivo superior e inferior, valor objetivo (p.ej., fuera de una tolerancia aceptable) o fuera de variaciones preferidas para el tipo de proceso de soldadura en una primera cantidad predeterminada o nivel de advertencia, p.ej., una desviación que producirá una soldadura aceptable pero no la mejor soldadura. Preferiblemente, el sistema 400 provee uno o más niveles de advertencia o una o más de las indicaciones 700 visuales. Además de proveer uno o más niveles de advertencia, la indicación 700 visual puede también programarse para cambiar además su color (p.ej., a rojo), forma, tamaño, brillo, posición o alguna otra característica para proveer una alarma al usuario si el parámetro asociado cae fuera de los umbrales objetivo superior e inferior, valor objetivo (p.ej., fuera de una tolerancia aceptable) o fuera de variaciones preferidas para el tipo de proceso de soldadura en una segunda cantidad predeterminada o nivel de alarma, que es mayor que la primera cantidad predeterminada. Por ejemplo, la segunda cantidad predeterminada o nivel de alarma puede ser una desviación que producirá, probablemente, una soldadura inaceptable. Preferiblemente, el sistema 400 provee uno o más niveles de alarma para una o más de las indicaciones 700 visuales. Preferiblemente, cualquier combinación de los atributos de la indicación 700 visual puede cambiarse. Por ejemplo, cualquier combinación del color, tamaño, brillo y/o cualquier otro atributo de la indicación 700 visual puede cambiarse. Por supuesto, cualquier número y combinación de niveles de advertencia y alarma pueden programarse en el subsistema 410 basado en procesador lógico.
Las indicaciones 700 visuales no se encuentran limitadas simplemente a la provisión de advertencias y alarmas. En algunos ejemplos que no son parte de la presente invención, las indicaciones 700 visuales pueden ayudar a identificar para el usuario la posición de inicio de soldadura, la posición de detención de soldadura y la longitud total de la soldadura. Por ejemplo, en casos donde toda la junta entre dos piezas de trabajo no se suelda sino solo ciertas porciones, las indicaciones 700 visuales pueden ayudar al usuario a identificar la posición de inicio al tener un marcador como, por ejemplo, un punto verde en la posición de inicio y un segundo marcador como, por ejemplo, un punto rojo, en la posición de detención. En algunos ejemplos, las indicaciones visuales ayudan a conseguir la longitud de soldadura apropiada. Por ejemplo, una indicación, p.ej., un punto verde, se enciende en la posición de inicio (o cualquier otra ubicación deseada en la visualización 441) para iniciar la soldadura y el usuario suelda hasta que la indicación se apaga o cambia de color para lograr la longitud de soldadura deseada. Preferiblemente, las indicaciones 700 visuales ayudan a seguir la secuencia de soldadura. Por ejemplo, si la soldadura debe llevarse a cabo desde el centro de la pieza de trabajo y hacia afuera hasta los extremos con el fin de reducir estrés en la pieza de trabajo, las indicaciones 700 visuales pueden alertar al usuario, p.ej., mediante la visualización de un mensaje de texto, p.ej., en una esquina de la visualización 441, o mediante el uso de indicaciones 700 visuales para identificar la posición de inicio, posición de detención y longitud de soldadura según se describe más arriba. En algunos ejemplos, las indicaciones 700 visuales proveen una indicación de la progresión de soldadura. Por ejemplo, una indicación visual puede proveer la finalización porcentual de una junta de soldadura en, p.ej., una esquina de la visualización 441 o alguna otra ubicación deseada, y/o proveer una indicación del número de pasadas en una soldadura de múltiples pasadas. Preferiblemente, las indicaciones 700 visuales también ayudan al usuario a llevar a cabo la soldadura. Por ejemplo, en un procedimiento de soldadura que requiere un patrón de oscilación, una indicación visual puede proveer una indicación, p.ej., una mancha brillante que funciona en ciclos en el patrón de oscilación preferido en el extremo de la punta de la herramienta de soldadura para que el usuario copie mientras está soldando. De manera similar, cuando se lleva a cabo una operación de soldadura TIG, las indicaciones visuales pueden indicar la frecuencia apropiada con la cual el aporte de soldadura debe añadirse al baño de metal fundido de soldadura. Por ejemplo, un marcador intermitente, p.ej., un punto verde que cambia el brillo, puede mostrarse en el extremo de la punta de la herramienta de soldadura y el usuario sabe que debe añadir el aporte de soldadura con la frecuencia de las pulsaciones, p.ej., sumergir el aporte de soldadura en el baño de metal fundido de soldadura cuando el marcador está ENCENDIDO o más brillante (o cuando el marcador está APAGADO o más tenue).
Las indicaciones de audio pueden también usarse para ayudar al usuario. Por ejemplo, de manera similar a las indicaciones visuales, advertencias de audio y alarmas pueden enviarse a altavoces en el casco 440 de soldadura para alertar al usuario si la posición, orientación o movimiento de la herramienta 460 de soldadura y/o los parámetros del proceso de soldadura caen fuera de los umbrales objetivo superior e inferior, valor objetivo (p.ej., fuera de una tolerancia aceptable) o fuera de variaciones preferidas para el tipo de proceso de soldadura. Las advertencias pueden ser en cualquier formato de audio, p.ej., tonos de diferentes frecuencias, zumbadores y alertas de voz. Diferentes frecuencias y/o tonos pueden indicar al usuario qué parámetro no se encuentra dentro del objetivo y la cantidad de desviación. Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador lógico provee alertas de voz para informar al usuario sobre problemas. Por ejemplo, la alerta de voz puede indicar al usuario que la velocidad de desplazamiento es demasiado rápida o demasiado lenta. Las alertas de voz pueden proveer instrucciones o sugerencias al usuario para que lleve a cabo correcciones necesarias. De manera similar a las indicaciones visuales descritas más arriba, las alertas de voz también pueden ayudar al usuario a llevar a cabo la soldadura, p.ej., patrón de oscilación, soldadura TIG, indicadores de inicio y detención, longitud de soldadura, secuencia y/o progresión de soldadura. Las indicaciones de audio pueden proveerse en lugar de las indicaciones visuales descritas más arriba. Preferiblemente, una combinación de indicaciones de audio e indicaciones visuales se provee por el subsistema 410 basado en procesador lógico.
Preferiblemente, las indicaciones visuales y de audio pueden ENCENDERSE o APAGARSE, de forma selectiva, por el usuario. Además, con respecto a las indicaciones visuales, el usuario puede seleccionar si ubicar, de manera fija, las indicaciones 700 visuales en una ubicación deseada en la visualización 441 como, por ejemplo, una esquina o a lo largo de uno de los lados de la visualización 441, o "fijar" las indicaciones 700 visuales a un objeto en la visualización 441 como, por ejemplo, la herramienta 460 de soldadura. En algunos ejemplos, el usuario 441 puede, de manera individual, seleccionar la indicación 700 visual o indicación de audio para que se ENCIENDA o APAGUE. Preferiblemente, las indicaciones 700 visuales y/o las indicaciones de audio se agrupan de modo que el usuario puede seleccionar un grupo de indicaciones para que se ENCIENDAN o APAGUEN. Por ejemplo, indicaciones relativas a la información de la fuente 450 de alimentación de soldadura pueden agruparse juntas e información relativa a la herramienta 460 de soldadura puede agruparse junta. El agrupamiento puede preprogramarse o programarse de manera personalizada, p.ej., por el usuario. En algunos ejemplos, el usuario puede usar la visualización 441 y controles de usuario en, p.ej., la herramienta 460 de soldadura o un dispositivo de mando a distancia, para activar o desactivar las indicaciones visuales y de audio. Preferiblemente, el usuario puede usar la interfaz 430 de usuario de soldadura para activar y desactivar las indicaciones. En algunas realizaciones, el usuario puede activar y desactivar las indicaciones mediante el uso de comandos de voz. Por ejemplo, el usuario puede decir "ENCENDER GRUPO 1 " para activar las indicaciones visuales y/o indicaciones de audio relacionadas con la herramienta 460 de soldadura. Para "fijar" las indicaciones visuales del GRUPO 1 a la herramienta 460 de soldadura, el usuario puede decir "FIJAR GRUPO 1". En algunos ejemplos, el seguimiento de los ojos, según se describe más arriba, puede usarse para resaltar y seleccionar un(os) elemento(s) de menú apropiado(s) para activar y desactivar las indicaciones.
En algunos ejemplos, los datos de soldadura relacionados con la posición, orientación y movimiento de la herramienta 460 de soldadura y/o parámetros del proceso de soldadura se almacenan a medida que el usuario lleva a cabo la soldadura. Los datos almacenados pueden recuperarse para la posterior revisión en aras de la capacitación o certificación. Por ejemplo, el subsistema 410 basado en procesador programable puede almacenar los datos de soldadura (p.ej., como un archivo * .dat), para revisar el progreso y/o rendimiento del soldador más tarde. En algunas realizaciones, los datos de soldadura almacenados pueden usarse como los valores objetivo para las indicaciones visuales y de audio. Los datos de soldadura objetivo almacenados pueden ser de una soldadura exitosa por un soldador experto o incluso una soldadura previa exitosa ejecutada por el usuario. En algunos ejemplos, los datos de soldadura objetivo almacenados se basan en modelado por ordenador para el tipo específico de soldadura y/o prueba de soldaduras previas similares. Preferiblemente, los datos de soldadura objetivo almacenados incluyen información relacionada con el patrón de oscilación de soladura, información de soladura TIG como, por ejemplo, frecuencia de aporte, indicadores de inicio y detención de soldadura, longitud de soldadura, secuencias de soldadura y progresión de soldadura. Cuando se inicia una operación de soldadura, indicaciones visuales y de audio basadas en los datos de soldadura objetivo almacenados ayudarán al usuario a crear la nueva soldadura. Mediante el uso de los datos de soldadura objetivo, incluso soldadores con experiencia pueden beneficiarse dado que las indicaciones visuales y de audio pueden proveer lineamientos para llevar a cabo una secuencia de soldadura no familiar, una configuración de junta de soladura inusual, etc.
Preferiblemente, software de capacitación de sistema de soldadura para capacitar a soldadores, ya sean principiantes o con experiencia, puede cargarse al y ejecutarse por el subsistema 410 basado en procesador lógico. El usuario selecciona el procedimiento de capacitación de soldadura apropiado y comienza a llevar a cabo la soldadura. El software de capacitación monitorea y registra el rendimiento del usuario a medida que el usuario lleva a cabo una soldadura. En general, en sistemas de capacitación de soldadura real de la técnica relacionada, el equipo de soldadura como, por ejemplo, la fuente de alimentación, alimentador de alambre, fuente de alimentación de alambre caliente, etc. no se comunica con el ordenador de capacitación de soldadura. Ello significa que, antes o después de que el usuario selecciona un procedimiento de capacitación de soldadura para su ejecución, el usuario debe configurar la fuente de alimentación y, posiblemente, otro equipo de soldadura como, por ejemplo, el alimentador de alambre y/o una fuente de alimentación de alambre caliente, según la sesión de capacitación de soldadura seleccionada. Normalmente, el equipo de soldadura, p.ej., la fuente de alimentación, se ubica remotamente con respecto al área de capacitación de soldadura. Ello significa que cualquier cambio en las configuraciones o verificación de las configuraciones en el equipo de soldadura, p.ej., la fuente de alimentación, requerirá que el usuario abandone el área de capacitación, y los desplazamientos al equipo de soldadura pueden ocurrir múltiples veces durante una sesión de capacitación de soldadura, lo cual puede ser complicado.
Dado que el seguimiento y monitoreo de la herramienta 460 de soldadura y/o casco 440 de soldadura a medida que el usuario lleva a cabo la soldadura se describen más arriba con respecto al sistema 400, en aras de la brevedad, el seguimiento y monitoreo no se repetirán. Además, los siguientes ejemplos se describirán en términos del sistema de capacitación de soldadura que se comunica con una fuente de alimentación. Sin embargo, las personas con experiencia en la técnica comprenderán que el sistema de capacitación de soldadura puede también comunicarse con otro equipo de soldadura como, por ejemplo, alimentadores de alambre, fuentes de alimentación de alambre caliente, etc.
En algunos ejemplos, el usuario puede comunicarse con el equipo de soldadura como, por ejemplo, la fuente 450 de alimentación, mediante el uso del dispositivo 440A de visualización montado en la cara o el dispositivo 430A de visualización de observador/configuración conectado a la interfaz 430 de usuario de soldadura. Preferiblemente, junto con el monitoreo de salidas de la fuente 450 de alimentación como, por ejemplo, tensión y corriente, según se describe más arriba, el usuario puede también establecer, ver y cambiar configuraciones en la fuente 450 de alimentación. Preferiblemente, el usuario usa la visualización 430A y el dispositivo 430B de entrada (p.ej., teclado, ratón o cualquier otro dispositivo de entrada conocido) de la interfaz 430 de usuario de soldadura para comunicarse con la fuente 450 de alimentación mediante el subsistema 410 basado en procesador lógico. Preferiblemente, después de proveer información de inicio de sesión en una pantalla de inicio de sesión, el usuario puede seleccionar una pantalla de configuración para establecer parámetros del equipo de soldadura. La Figura 19 ilustra un ejemplo de una pantalla 800 de configuración para establecer, ver y/o cambiar configuraciones de la fuente de alimentación. La pantalla 800 incluye configuraciones de la fuente de alimentación que pueden cambiarse de forma manual mediante campos de entrada. Como se ve en la Figura 19, el usuario puede establecer el modo de soldadura de la fuente 450 de alimentación. Por ejemplo, dependiendo del tipo de fuente de alimentación, el usuario puede seleccionar, p.ej., mediante el uso de un cuadro 802 desplegable o algún otro medio de entrada, un modo de funcionamiento para la fuente 450 de alimentación como, por ejemplo, GMAW, FCAW, SMAW, GTAW. Dependiendo de la selección, uno o más parámetros 804 adicionales pueden estar disponibles para el usuario para la revisión y cambio, si se necesitaran. Por ejemplo, como se ve en la Figura 19, configuraciones como, por ejemplo, tipo de forma de onda (soldadura de arco corto, soldadura por pulsos, etc.), tensión de salida y corriente de salida, se han mostrado para la visualización y/o modificación. Por supuesto, otros parámetros como, por ejemplo, polaridad (positiva o negativa), configuración de flujo de gas inerte, etc., pueden también estar disponibles para el usuario. De manera similar al establecimiento del modo de soldadura, la selección de valores para cada uno de los parámetros 804 puede llevarse a cabo mediante cuadros 802 desplegables o algún otro medio de entrada. Preferiblemente, las configuraciones de parámetros pueden tener un valor por defecto inicial con el fin de minimizar el tiempo de configuración para el usuario. En algunas realizaciones, la fuente 450 de alimentación y/o el subsistema 410 basado en procesador lógico pueden también comunicarse con un alimentador de alambre, fuente de alimentación de alambre caliente o algún otro equipo de soldadura. Las configuraciones para el otro equipo pueden también llevarse a cabo mediante la pantalla 800 y/u otras pantallas de configuración. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 19, la velocidad de alimentación de alambre puede también ingresarse mediante el uso de cuadros 802 desplegables u otro medio de entrada.
En algunos ejemplos, la visualización 440A montada en la cara puede usarse para ver, establecer y cambiar las configuraciones en el equipo de soldadura como, por ejemplo, la fuente 450 de alimentación, alimentador de alambre, fuente de alimentación de alambre caliente, etc. Puede mostrarse al usuario la visualización antes de la operación de soldadura y el usuario puede navegar por la pantalla de selección mediante el uso de, p.ej., comandos de voz, seguimiento de ojos y/u otros dispositivos de entrada. En algunos ejemplos, un dispositivo de mando a distancia manual puede usarse. El dispositivo de mando a distancia manual puede ser especialmente útil cuando se usa con un casco 440 de soldadura donde el usuario puede ver a través de la visualización 440A. En cualquier tipo de visualización 440A montada en la cara, el usuario puede navegar por la(s) pantalla(s) de configuración y verificar las configuraciones antes de comenzar la sesión de capacitación de soldadura. Si las configuraciones necesitan modificarse por cualquier motivo, el usuario puede cambiar inmediatamente las configuraciones antes que tener que detenerse y caminar hasta el equipo de soldadura para cambiar las configuraciones.
El equipo de soldadura, p.ej., la fuente 450 de alimentación, y/o el subsistema basado en procesador lógico pueden incluir el software que transmite la pantalla 800 a la visualización 440A y/o 430A. Por ejemplo, el subsistema 410 basado en procesador programable puede incluir software que recibe las solicitudes de información del usuario y recupera la información del equipo de soldadura. Preferiblemente, la pantalla 800 es una página web transmitida por un servidor web hospedado en el subsistema 410 basado en procesador programable y/o fuente 450 de alimentación o algún otro equipo de soldadura. En algunos ejemplos, un sistema basado en aplicaciones puede usarse. Dicho software tipo cliente-servidor es conocido para las personas con experiencia en la técnica y, por consiguiente, no se describirá más excepto según sea necesario para describir realizaciones a modo de ejemplo de la invención.
Preferiblemente, la fuente 450 de alimentación y/u otro equipo de soldadura se configuran de forma automática según la sesión de capacitación de soldadura seleccionada por el usuario. Por ejemplo, como se ve en la Figura 20, en la pantalla 810, el usuario puede seleccionar un procedimiento de soldadura para llevarlo a cabo durante una sesión de capacitación de soldadura. Preferiblemente, el procedimiento de soldadura determina el tipo de modo de soldadura (p.ej., GMAW, FCAW, SMAW, GTAW), el tipo de cupón de soldadura (p.ej., tubo, placa, etc.), la orientación de la junta de soldadura (vertical, horizontal), etc. Preferiblemente, según la selección, configuraciones por defecto para el equipo de soldadura apropiado como, por ejemplo, fuente 450 de alimentación de soldadura, alimentador de alambre, fuente de alimentación de alambre caliente, etc., se determinan y llenan automáticamente y se presentan al usuario para su revisión en la pantalla 800 (es preciso ver la Figura 19). Preferiblemente, el usuario puede modificar las configuraciones, si se desea, según se describe más arriba. Preferiblemente, protecciones se configuran de modo que el usuario puede cambiar solamente las configuraciones en un rango que es seguro y/o práctico para el procedimiento de soldadura seleccionado y/o equipo de soldadura, p.ej., protecciones se establecen en el lugar de modo que un usuario no puede cambiar las configuraciones para crear una condición peligrosa ya sea para el usuario o para el equipo de soldadura. Preferiblemente, las protecciones se basan en el nivel de habilidad del usuario y/o en el tipo de procedimiento de soldadura seleccionado. Una vez que la selección se haya llevado a cabo, el subsistema 410 basado en procesador programable puede transmitir las configuraciones para el procedimiento de soldadura seleccionado a la fuente 450 de alimentación y/u otro equipo como, por ejemplo, un alimentador de alambre, fuente de alimentación de alambre caliente, etc. Mediante la provisión de valores por defecto para el procedimiento de soldadura seleccionado y actualización automática de las configuraciones en la fuente 450 de alimentación y/o el otro equipo, hay una menor posibilidad de que el usuario establezca, de manera inapropiada, la fuente 450 de alimentación y/o el otro equipo antes del inicio de la sesión de soldadura. Por supuesto, el usuario puede incluso tener la opción de ver y cambiar las configuraciones por defecto, p.ej., mediante el uso de la pantalla 800, según se describe más arriba.
Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador programable y la fuente 450 de alimentación (y/o algún otro equipo de soldadura) se comunican mediante la red 475 (es preciso ver la Figura 14). Aunque se ilustra como una red inalámbrica, la red puede ser cableada o una combinación de ambas. Preferiblemente, la red es Ethernet, pero otros tipos de redes como, por ejemplo, Arclink, CAN, etc., pueden usarse. Además de comunicarse con la fuente 450 de alimentación, el subsistema 410 basado en procesador programable puede comunicarse con uno o más subsistemas basados en procesador programable diferentes y sus respectivas fuentes de alimentación mediante una intranet, WAN, LAN, Internet, etc. Preferiblemente, el equipo de monitoreo se conecta a la red 475, p.ej., mediante una WAN, Internet, etc., de modo que instructores, otros practicantes u cualquier otra parte interesada pueden monitorear a los practicantes/soldadores en el subsistema 410 basado en procesador programable desde otra ubicación, p.ej., monitoreo remoto desde una ubicación fuera del sitio. Preferiblemente, una interfaz basada en la red y/o basada en aplicaciones puede usarse para monitorear el progreso de uno o más practicantes/soldadores mediante la carga de información desde el respectivo subsistema basado en procesador programable. Por ejemplo, un observador puede mostrar el progreso de uno o más practicantes/soldadores en una consola remota que se conecta a la red 475 mediante una intranet o Internet. La visualización puede usar cualquier formato apropiado como, por ejemplo, gráficos, texto, valores numéricos, etc., para mostrar el progreso de los practicantes/soldadores.
En algunos ejemplos, cuando el usuario presiona el activador de la herramienta 460 de soldadura, la fuente 450 de alimentación envía una señal al subsistema 410 basado en procesador que indica que el proceso de soldadura (ya sea real o simulada) ha comenzado. Por supuesto, cuando la soldadura es simulada, la fuente 450 de alimentación no provee salida de tensión o corriente del mundo real y cualquier lectura de tensión, corriente y potencia se simulan junto con un cordón de soldadura simulado. La señal del activador puede usarse por el subsistema 410 basado en procesador para comenzar a grabar el rendimiento del usuario. Por ejemplo, una vez que la señal del activador se recibe por el subsistema 410 basado en procesador mediante lo cual se indica que la soldadura ha comenzado, el subsistema 410 basado en procesador puede empezar a registrar parámetros de rendimiento del usuario como, por ejemplo, CTWD, velocidad de desplazamiento, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento y objetivo. Además, los subsistemas 410 basados en procesador lógico pueden incluir parámetros del equipo de soldadura como, por ejemplo, tensión de soldadura, corriente de soldadura, velocidad de alimentación de alambre, corriente de alambre caliente, etc. Preferiblemente, como se ve en la Figura 21, uno o más de los parámetros de rendimiento, p.ej., CTWD, velocidad de desplazamiento, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento y objetivo, y una o más de la tensión de soldadura, corriente de soldadura, velocidad de alimentación de alambre, etc., pueden trazarse en un gráfico 850 que se muestra en, p.ej., la visualización 430A de modo que un observador como, por ejemplo, un instructor, puede ver la sesión de soldadura del usuario. Preferiblemente, cada uno de los parámetros trazados tiene valores umbral superior e inferior y/o un valor óptimo, los cuales se muestran en el gráfico 850 junto con los valores reales. Preferiblemente, una calificación basada en el rendimiento o parámetro de equipo de soldadura que sigue los valores umbral superior e inferior y/o la desviación del rendimiento o parámetro de equipo de soldadura del valor óptimo se provee en la visualización 430A para uno o más de los parámetros trazados. Preferiblemente, una o más de las calificaciones individuales se usan para generar una calificación total indicativa del rendimiento del soldador y/o de la calidad de la soldadura. Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador provee un análisis de potenciales defectos (p.ej., porosidad, fusión incompleta (sin suficiente penetración), grieta en la soldadura, socavado, el perfil de soldadura es demasiado delgado, el perfil de soldadura es demasiado grueso, etc.) en la soldadura. Preferiblemente, el gráfico 850 se muestra en la visualización 430A o un ordenador remoto en tiempo real. Según se indica más arriba, los datos para la sesión de soldadura pueden almacenarse y analizarse más adelante. Por consiguiente, el gráfico 850 y/o cualquier otra información pueden mostrarse o imprimirse para su análisis más adelante.
En algunos ejemplos, el propio equipo de soldadura puede proveer una calificación para la sesión de soldadura cuando se lleva a cabo una soldadura. Por ejemplo, las fuentes de alimentación de soldadura Lincoln Electric PowerWave™ proveen una calificación de soldadura según el valor de corriente, valor de tensión y estabilidad de los valores de corriente y tensión a lo largo de la sesión de soldadura. Preferiblemente, la calificación de soldadura se incorpora a la calificación total. Preferiblemente, una indicación en tiempo real de la calificación de soldadura se provee al usuario mediante la visualización 440A montada en la cara, p.ej., como una indicación visual según se describe más arriba. Para la soldadura simulada, el usuario puede practicar la configuración de la fuente 450 de alimentación de soldadura y el subsistema 410 basado en procesador puede comunicarse con la fuente 450 de alimentación de soldadura para determinar si el usuario configura, de manera apropiada, la máquina. Preferiblemente, si la fuente 450 de alimentación de soldadura se configura de manera incorrecta, el subsistema 410 basado en procesador puede configurarse de modo que el usuario no podrá continuar y/o la calificación recibirá un impacto negativo.
Preferiblemente, uno o más de los parámetros trazados o las calificaciones se proveen al usuario en tiempo real mediante la visualización 440A montada en la cara a medida que el usuario está soldando, p.ej., como un gráfico trazado o como una indicación visual según se describe más arriba. En algunos ejemplos, los atributos de dichos parámetros pueden cambiarse según se describe más arriba cuando el parámetro entra en un estado de advertencia o en un estado de alarma según los valores umbral superior e inferior y/o desviación del valor óptimo.
En otro ejemplo, junto con las indicaciones visuales y de audio descritas más arriba, el sistema 400 puede superponer objetos virtuales en o sobre los objetos del mundo real en el entorno de soldadura en tiempo real para proveer una escena mixta de realidad y simulada del entorno de soldadura. Preferiblemente, los objetos virtuales se generan por el subsistema 410 basado en procesador lógico. Los objetos virtuales pueden incluir cualquier objeto que pueda ayudar o capacitar al usuario cuando lleva a cabo una soldadura (p.ej., del mundo real, simulada o una combinación de ellas) ya sea en un entorno de capacitación o fuera en el campo, p.ej., un sitio de fabricación o un sitio de construcción. Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador lógico genera que objetos virtuales se superpongan en el entorno 480 de soldadura en tiempo real de modo que el usuario pueda ver los objetos virtuales en la visualización 441 durante el proceso de soldadura. En algunos ejemplos, los objetos virtuales generados pueden también transmitirse a la visualización 430A para que se vean por otros observadores como, por ejemplo, un instructor de soldadura.
La Figura 22 ilustra una vista a modo de ejemplo del entorno 480 de soldadura como visto por el usuario mediante, p.ej., la visualización 441 del dispositivo 440a de visualización montado en la cara y/o como visto por otro observador en la visualización 430A durante operaciones de soldadura por el usuario. La visión del entorno 480 de soldadura incluye objetos del mundo real como, por ejemplo, la herramienta 460 de soldadura (incluido cualquier arco), cupón 480A de soldadura o pieza 480B de trabajo (incluido cualquier baño de metal fundido), soldadura 480D y junta 480C de soldadura. Por supuesto, uno o todos de la herramienta 460 de soldadura (incluido el arco), cupón 480A de soldadura o pieza 480B de trabajo (incluido el baño de metal fundido), soldadura 480D y la junta 480C de soldadura pueden simularse o una mezcla de mundo real y simulada dependiendo del tipo de sesión. Por ejemplo, para una sesión de soldadura simulada, la soldadura 480D y la junta 480C de soldadura pueden simularse. En algunas sesiones, uno o más de la herramienta 460 de soldadura, cupón 480A de soldadura o pieza 480B de trabajo, soldadura 480D y/o junta 480C de soldadura pueden ser un objeto del mundo real que se superpone a una textura simulada, forma, etc., para parecerse a un elemento del mundo real. Por ejemplo, el cupón 480A de soldadura o pieza 480B de trabajo puede ser un objeto del mundo real simple que se superpone a un objeto virtual para simular una parte compleja (p.ej., un eje automotor o alguna otra parte, dispositivo o componente del mundo real). Sin embargo, en aras de la brevedad y claridad en la descripción del presente ejemplo, la herramienta 460 de soldadura, cupón 480A de soldadura o pieza 480B de trabajo, soldadura 480D y junta 480C de soldadura se representan como objetos del mundo real en las Figuras 22 y 23. Preferiblemente, la vista en la visualización 441 también incluye indicaciones 700 virtuales según se describe más arriba. Por ejemplo, el ángulo 706 de trabajo se ilustra en la Figura 22. Sin embargo, otras indicaciones 700 visuales pueden también incluirse en la visualización 441 según se describe más arriba. Además de objetos del mundo real e indicaciones 700 visuales, algunos ejemplos pueden también generar y superponer objetos virtuales a la señal de imagen del mundo real (p.ej., vídeo) capturada por el dispositivo 470 de captura de imágenes o, en el caso de una HUD con una lente transparente (p.ej., una lente de auto-oscurecimiento), a la señal de imagen enviada al combinador de una HUD, según se describe más arriba.
Por ejemplo, como se ve en la Figura 22, objetos 900 virtuales se superponen al entorno 480 de soldadura del mundo real visto por el usuario. Los objetos 900 virtuales pueden incluir cualquier objeto que provea información al usuario para ayudar a llevar a cabo la operación de soldadura y/o provea información sobre el rendimiento del usuario y/o la calidad de la soldadura. Preferiblemente, objetos 900 virtuales pueden tener atributos similares a aquellos descritos más arriba con respecto a indicaciones 700 visuales. Por ejemplo, objetos 900 virtuales pueden tener atributos como, por ejemplo, color, forma, tamaño, intensidad o brillo, posición y/o alguna otra característica, que pueden mostrarse y/o cambiarse para ayudar al usuario durante la soldadura y/o proveer información sobre la soldadura y/o rendimiento del usuario. Sin embargo, mientras los objetos 900 virtuales pueden llevar a cabo una función similar a las indicaciones 700 visuales, los objetos virtuales son representaciones virtuales de objetos, p.ej., objetos que pueden encontrarse en un entorno de soldadura típico del mundo real (soldaduras, paredes, tubos, obstrucciones salientes o cualquier otro objeto que pueda generarse virtualmente para ayudar al usuario en la capacitación de soldadura).
Por ejemplo, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede generar objetos 904 de soldadura virtuales que visualmente muestran dónde el usuario debe colocar las soldaduras en un cupón/pieza de trabajo 480 A, B. De manera similar a las ayudas visuales de inicio/detención de soldadura descritas más arriba, los objetos 904 de soldadura muestran dónde el usuario debe colocar la soldadura y cuán larga debe ser la soldadura. Por ejemplo, como se ve en la Figura 22, un objeto 904 de soldadura virtual se muestra en el punto donde el usuario está soldando para ayudar al usuario a mostrar cuán larga debe ser la soldadura actual y dónde detener la soldadura. Además, un objeto 904 de soldadura virtual en el extremo izquierdo del cupón/pieza de trabajo 408 A, B visualmente indica al usuario dónde debe colocarse la siguiente soldadura después de finalizar la soldadura actual. Preferiblemente, el objeto 904 de soldadura virtual es parcialmente transparente de modo que la visión del usuario de la junta 480C de soldadura no se obstruye. Además, ciertos atributos del objeto 904 de soldadura virtual pueden cambiarse o mostrarse de manera diferente del resto del objeto 904 de soldadura virtual para proveer información que pueda ayudar al usuario. Por ejemplo, como se ve en la Figura 23, objetos del mundo real como, por ejemplo, el cupón/pieza de trabajo 480A,B y la junta 408C de soldadura son visibles para el usuario en la visualización 441. En la Figura 23, la junta 480C de soldadura no es un trayecto recto y algunas secciones de la junta 480C de soldadura incluyen curvas. Con el fin de ayudar al usuario en la navegación del trayecto de soldadura curvo, en algunos ejemplos, una soldadura 904 virtual puede superponerse a la junta 480C de soldadura. Por ejemplo, la Figura 23 muestra el objeto 904 de soldadura virtual con curvas 904A y 904B superpuesto a la junta 480C de soldadura. Mientras la visualización de la junta 904 de soldadura virtual provee indicación al usuario de que el trayecto de soldadura es curvo antes de la soldadura, el foco del usuario durante el proceso de soldadura real estará en la punta de la antorcha y el usuario puede no darse cuenta inmediatamente de que el trayecto de soldadura se dirige en una dirección diferente a medida que el usuario alcanza las curvas 904A, B. Para ayudar más al usuario, los atributos del objeto 904 de soldadura virtual y/o una parte del objeto 904 virtual pueden cambiar a medida que el usuario se aproxima a las curvas 904A, 904B. Por ejemplo, el color, forma, tamaño y/o intensidad (o brillo) de las curvas 904A, B del objeto 904 de soldadura virtual pueden cambiar para ayudar al usuario. En el ejemplo de la Figura 23, los atributos 950A y 950B a lo largo de las curvas 904A, B, respectivamente, del objeto 904 de soldadura virtual pueden mostrarse de manera diferente del resto del objeto 904 de soldadura virtual y/o pueden cambiar cuando la herramienta 460 de soldadura se encuentra en (o inmediatamente antes de) la curva 904A y/o 904B con el fin de informar al usuario que hay un cambio de dirección del trayecto de soldadura. Por ejemplo, los atributos 950A y 950B pueden establecerse en un color diferente del resto de la soldadura 904 virtual. Además, diferentes colores pueden asignarse a los atributos 950A y 950B para indicar la dirección del cambio en el trayecto de soldadura de la junta 480C. Por ejemplo, 950A puede ser rojo para indicar un cambio a la derecha y 950B puede ser azul para indicar un cambio a la izquierda. Por supuesto, el uso del atributo de color es a modo de ejemplo y otros atributos pueden mostrarse o cambiarse según se desee. Por ejemplo, 950A, B puede tener una intensidad diferente del resto del objeto 904 de soldadura virtual. Además, aunque objetos 900 de soldadura virtual (p.ej., objeto 904 de soldadura virtual) pueden usarse por sí mismos, el subsistema 410 basado en procesador lógico puede también generar una o más indicaciones 700 visuales e indicaciones de audio, según se describe más arriba, para ayudar al usuario a llevar a cabo la soldadura. Por ejemplo, indicaciones visuales relacionadas con la posición, orientación y movimiento de la herramienta de soldadura, p.ej., CTWD, velocidad de desplazamiento, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento y objetivo, pueden, p.ej., mostrarse en una ubicación fija en la visualización 441 y/o "fijarse" a la herramienta 480 de soldadura para ayudar al usuario a navegar por el trayecto de soldadura. Preferiblemente, las características del objeto de soldadura virtual, p.ej., altura, ancho, longitud, forma, perfil, trayecto de soldadura, etc., se basan en el tipo de junta de soldadura (p.ej., recta, orbital, curva, filete, superposición, ranura, etc.), orientación de la junta de soldadura (horizontal, vertical, fuera de posición, etc.), el tipo de operación de soldadura (p.ej., GMAW, FCAW, SMAW, GTAW), etc. Preferiblemente, una variedad de objetos de soldadura virtual se precarga y/o puede construirse de manera personalizada y almacenarse en el sistema 400, p.ej., en subsistemas 410 basados en procesador lógico.
Algunos ejemplos pueden también generar y mostrar otros objetos virtuales que pueden ayudar o capacitar al usuario. Por ejemplo, como se ve en la Figura 22, el objeto 908 virtual representa una obstrucción que el soldador puede encontrar en un escenario de soldadura del mundo real. El objeto 908 de obstrucción virtual puede generarse y mostrarse en la visualización 441 próximo a la junta 480C de soldadura para simular un objeto que evitará que el usuario vea de manera adecuada la junta 480C de soldadura y/o posicione de manera adecuada la herramienta 460 de soldadura, según se desee en un escenario del mundo real. Preferiblemente, atributos del objeto 908 de obstrucción virtual cambian cuando el usuario "alcanza" el objeto simulado durante la soldadura. Por ejemplo, el objeto 908 virtual puede cambiar colores cuando se "alcanza". Preferiblemente, el objeto 908 de obstrucción virtual es opaco. En algunos ejemplos, indicaciones visuales y de audio pueden usarse para ayudar al usuario a navegar por la obstrucción. Por ejemplo, indicaciones visuales relacionadas con la posición, orientación y movimiento de la herramienta de soldadura, p.ej., CTWD, velocidad de desplazamiento, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento y objetivo, pueden, p.ej., mostrarse en una ubicación fija en la visualización 441 y/o "fijarse" a la herramienta 480 de soldadura, según se describe más arriba, para ayudar al usuario a navegar por la obstrucción y/o indicar cuándo la obstrucción se ha "alcanzado". Además, realimentación de audio y/o táctil puede proveerse para ayudar al usuario a navegar por la obstrucción y/o indicar cuándo la obstrucción se ha "alcanzado", p.ej., un zumbador audible y/o la herramienta 460 de soldadura pueden vibrar. Las obstrucciones simuladas pueden simular paredes, falsos techos, tuberías, accesorios y/o cualquier otro tipo de obstrucciones. Preferiblemente, el subsistema 410 basado en procesador lógico y/u otro ordenador incluyen una base de datos de categorías de obstrucción predefinidas como, por ejemplo, una obstrucción saliente en la junta de soldadura, una obstrucción entre el usuario y la junta de soldadura, una obstrucción que es muy cercana a la junta de soldadura y/u otro tipo de obstrucción, que puede cargarse, por, p.ej., el usuario y/o el instructor, a las sesiones de capacitación de soldadura. En algunos ejemplos, escenarios de soldadura del mundo real donde obstrucciones son comunes como, por ejemplo, vigas de soldadura o vigas en puentes, en edificios, etc., se precargan y/o pueden construirse de forma personalizada y almacenarse en el sistema 400, p.ej., en el subsistema 410 basado en procesador lógico, para que el usuario seleccione y practique.
Además de ayudar al usuario en tiempo real durante el proceso de soldadura, los objetos 900 virtuales pueden también proveer información sobre el rendimiento del usuario y/o la calidad de la soldadura. Por ejemplo, la posición, orientación y movimiento de la herramienta de soldadura, p.ej., CTWD, velocidad de desplazamiento, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento y objetivo, pueden usarse para determinar si hay un potencial defecto (p.ej., porosidad, fusión incompleta (sin penetración suficiente), grieta en la soldadura, socavado, el perfil de soldadura es demasiado delgado, el perfil de soldadura es demasiado grueso, etc.) u otro problema en la soldadura. Preferiblemente, la posición, orientación y movimiento, p.ej., CTWD, velocidad de desplazamiento, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento y/u objetivo, de la herramienta 460 de soldadura se comparan con umbrales objetivo superior e inferior, valores objetivo o variaciones preferidas para el tipo de proceso de soldadura (p.ej., GMAW, FCAW, SMAW, GTAW), el tipo y orientación de la junta de soldadura, el tipo de materiales, etc., para determinar si existe un potencial defecto u otro problema en la soldadura. Además del rendimiento del usuario con respecto a la posición, orientación y movimiento de la herramienta 460 de soldadura, otros parámetros del sistema como, por ejemplo, tensión, corriente, velocidad de alimentación de alambre, longitud de arco, entrada de calor, flujo de gas (medido) y/o velocidad de deposición (p.ej., lbs/h, pul/ejecución) pueden analizarse para determinar si la soldadura 480D es aceptable. Por ejemplo, según uno o más de los parámetros de rendimiento del usuario y/o uno o más de los otros parámetros del sistema, el sistema 400, p.ej., subsistema 410 basado en procesador lógico, puede incluir algoritmos que determinan áreas en la soldadura 480D que pueden tener potenciales defectos u otros problemas como, por ejemplo, porosidad, fusión incompleta (sin suficiente penetración), grieta en la soldadura, socavado, el perfil de soldadura es demasiado delgado, el perfil de soldadura es demasiado grueso, etc. Los algoritmos para determinar potenciales problemas como, por ejemplo, porosidad, fusión incompleta, grieta en la soldadura, socavado y/o perfil de soldadura, se conocen en la técnica y, por consiguiente, no se describirán más, excepto según se necesite para describir las realizaciones preferidas. Los algoritmos comparan uno o más de los umbrales de parámetros de rendimiento del usuario y/o los otros parámetros del sistema con valores puntuales establecidos, p.ej., valores umbral superior e inferior, valores óptimos y/o variación preferida, para ver si los valores puntuales establecidos se superan por una cantidad predeterminada en cualquier punto en la soldadura 480D. Si es así, el sistema 400, p.ej., el subsistema 410 basado en procesador lógico, sigue el punto en la soldadura en el que los valores puntuales establecidos se han superado. Según si los valores puntuales establecidos se han superado o no, el atributo, p.ej., color, intensidad, etc., en el punto apropiado en el objeto 902 de soldadura virtual puede cambiarse para indicar el potencial defecto o problema en la soldadura.
Por ejemplo, según se ve en las Figuras 22 y 24, un objeto 902 de soldadura virtual puede superponerse a una soldadura 480D completada para indicar la calidad de la soldadura. Preferiblemente, como se ve en la Figura 24, el objeto 902 de soldadura virtual superpuesto es una representación de un perfil de soldadura ideal. Preferiblemente, el objeto 903 de soldadura virtual es parcialmente transparente de modo que el usuario puede ver fácilmente la soldadura 480D subyacente. Al superponer el objeto 902 de soldadura virtual sobre la parte superior de la soldadura 408D completada, el usuario y/u otro observador pueden ver visualmente una comparación de la soldadura real producida por el usuario con una soldadura ideal. Según su uso en la presente memoria, los términos "soldadura ideal" y "objeto de soldadura ideal" no representan, necesariamente, perfiles de soldadura perfectos sino, más bien, perfiles de soldadura que pueden usarse en aras de la comparación. Preferiblemente, además de proveer una comparación visual, atributos del objeto 902 de soldadura virtual pueden mostrarse y/o cambiarse para mostrar áreas de la soldadura que pueden ser problemáticas. Por ejemplo, como se ve en la Figura 24, según una comparación de los parámetros de rendimiento del usuario y/o los otros parámetros del sistema con valores puntuales establecidos predeterminados, los atributos (p.ej., color, forma, tamaño, intensidad (o brillo) y/u otro atributo), a lo largo de una o más porciones del objeto 902 de soldadura virtual pueden mostrarse o cambiarse en las potenciales áreas problemáticas. Como se ve en la Figura 24, el atributo 952 puede ser, p.ej., rojo (u otro color) para indicar que el perfil de soldadura es demasiado delgado en dicha área o que hay una potencial grieta, etc. De manera similar, el atributo 954 puede ser, p.ej., rojo (u otro color) para indicar que se ha puesto demasiado aporte de soldadura en un punto, y el atributo 956 puede indicar que el usuario ha dejado de completar la longitud total de soldadura. Por supuesto, las indicaciones visuales de áreas problemáticas pueden superponerse directamente a la soldadura 480D en la visualización 441 sin superponer un objeto 902 de soldadura virtual ideal a la soldadura 480D. Sin embargo, mediante la superposición del objeto 902 de soldadura virtual ideal a la soldadura 480D, el usuario puede ver un perfil completo de la soldadura real en comparación con una soldadura ideal y no solo las potenciales áreas problemáticas.
Preferiblemente, objetos de soldadura ideales se precargan y/o pueden construirse de forma personalizada y almacenarse en el sistema 400, p.ej., en subsistemas 410 basados en procesador lógico. Los objetos de soldadura ideales pueden representar una variedad de perfiles de soldadura ideales para los tipos de procedimientos de soldadura, procedimientos de capacitación, que pueden seleccionarse por el sistema 400. Preferiblemente, el perfil de soldadura ideal se basa en el tipo de junta de soldadura (p.ej., recta, orbital, curva, etc.), orientación de la junta de soldadura (horizontal, vertical, fuera de posición, etc.), el tipo de operación de soldadura (p.ej., GMAW, FCAW, SMAW, GTAW), etc. Los perfiles de objetos de soldadura ideales (p.ej., ancho y grosor de la costura soldada) pueden basarse en modelos generados por ordenador, basarse en datos de análisis de soldaduras de prueba, basarse en un perfil de soldadura de un soldador con experiencia u otro soldador, y/o basarse en perfiles de soldadura que se conoce que son aceptables en la industria. En algunos ejemplos, el objeto de soldadura virtual puede basarse en el historial de soldadura previo de un usuario con el fin de, p.ej., comparar la soldadura actual con una soldadura previa. En algunos ejemplos, un modelo generado por ordenador del perfil de soldadura real se crea durante el proceso de soldadura a partir de uno o más de los parámetros de rendimiento del usuario, p.ej., CTWD, velocidad de desplazamiento, ángulo de trabajo, ángulo de desplazamiento y/u objetivo, y/o uno o más de los otros parámetros del sistema, p.ej., tensión, corriente, velocidad de alimentación de alambre, longitud de arco, entrada de calor, flujo de gas (medido) y/o velocidad de deposición (p.ej., lbs./h, pul./ejecución). El modelo generado por ordenador del perfil de soldadura real puede entonces superponerse a la soldadura 480D con las indicaciones de cualquier área problemática potencial según se describe más arriba. Al ver el modelo generado por ordenador, el usuario puede ver características adicionales de una soldadura generada que son difíciles o imposibles de ver en la soldadura 480D real, p.ej., un potencial defecto en el centro de la soldadura. Preferiblemente, en los ejemplos de más arriba, el usuario tiene la opción de ENCENDER y APAGAR los objetos 900 virtuales, p.ej., individualmente, todos a la vez y/o por grupos (p.ej., según se describe más arriba con respecto a las indicaciones visuales).
En la presente invención, el cupón/pieza de trabajo 480A,B se calibra de forma automática por el sistema 400, p.ej., por el subsistema 410 basado en procesador lógico. Normalmente, para que un sistema como, por ejemplo, el sistema 400, conozca dónde se encuentra el trayecto de soldadura real (p.ej., un trayecto de soldadura de filete, un trayecto de soldadura de superposición y un trayecto de ranura de soldadura), una persona debe primero calibrar el sistema, especialmente el subsistema de seguimiento como, por ejemplo, el seguidor 420 espacial, de modo que el sistema conozca dónde se encuentran la ubicación del trayecto de soldadura, la orientación del trayecto de soldadura y la longitud del trayecto de soldadura en el cupón de soldadura o pieza de trabajo. La calibración normalmente implica colocar el cupón de soldadura o pieza de trabajo en un bloque de calibración conocido que incluye dos o más marcadores (p.ej., marcadores activos o pasivos según se describe más arriba) y permitir que el sistema capture la posición de los marcadores, p.ej., similar al seguimiento descrito más arriba con respecto al seguidor 420 espacial y subsistema 410 basado en procesador. Después de que los marcadores se hayan ubicado, el sistema calcula la ubicación, orientación y longitud del trayecto de soldadura en el espacio 3D del entorno de soldadura. Ello permite al sistema determinar parámetros como, por ejemplo, objetivo, CTWD, etc. Sin embargo, la calibración del sistema requiere intervención humana y lleva tiempo de calibrar, lo cual debe llevarse a cabo cada vez que se usa un tipo diferente de cupón o pieza de trabajo.
En la presente invención, el sistema 400 incluye un dispositivo de reconocimiento de cupón/pieza de trabajo. El dispositivo de reconocimiento de cupón/pieza de trabajo puede incluir un transmisor-receptor 960. Como se ve en la Figura 25, el transmisor-receptor 960 puede montarse al soporte 526 de sistema de seguimiento (p.ej., junto con cámaras de seguimiento descritas más arriba) del soporte 520 o en otra ubicación fija. Preferiblemente, el transmisorreceptor 926 puede ser un sistema tipo láser-radar conocido que transmite luz de láser y detecta la luz de láser después de que esta haya rebotado en un objeto u objetos. El transmisor-receptor 960 hace rebotar el láser en el cupón/pieza de trabajo 480A, B y otros objetos sobre la mesa 538 del soporte 520. Como se ve en la Figura 25, algunos de los otros objetos en la mesa 538 incluyen objetos 961 marcadores que proveen puntos de referencia conocidos tanto para el dispositivo de reconocimiento de cupón/pieza de trabajo como para el sistema de seguimiento del sistema 400 descrito más arriba, que sigue el casco 440 de soldadura y la herramienta 460 de soldadura. Dado que los objetos 961 marcadores se capturan en ambos sistemas (el dispositivo de reconocimiento de cupón/pieza de trabajo y el sistema de seguimiento del sistema 400), los objetos 961 marcadores sirven como características comunes que pueden calibrar las imágenes capturadas por el dispositivo de reconocimiento de cupón/pieza de trabajo descrito más abajo con el espacio 3D del entorno 480 de soldadura.
Como se ve en la Figura 26, un láser se usa para explorar la mesa 538 del soporte 520, incluido el cupón/pieza de trabajo 480A,B y objetos 961 marcadores. En el bloque 962, la imagen de la mesa 538, incluidos los objetos en la pieza de trabajo, se captura y la imagen capturada se envía para un procesamiento adicional. En el bloque 964, los datos de la imagen capturada se procesan. El procesamiento de datos puede incluir el reconocimiento de diferentes áreas de la imagen capturada como, por ejemplo, el fondo, y la identificación de potenciales objetos de interés en la imagen capturada. Los datos de imagen procesados se envían entonces para el reconocimiento de la pieza de trabajo. En el bloque 966, los potenciales objetos de interés identificados en la imagen procesada se comparan con una base de datos de imágenes que incluye modelos almacenados de cupones y piezas de trabajo de soldadura conocidas, p.ej., en formato CAD (2D o 3D). Los modelos pueden incluir diferentes tipos de cupones y piezas de trabajo como, por ejemplo, tubo, placa, junta en T, etc. En algunas realizaciones, los modelos pueden incluir las partes personalizadas, dispositivos, componentes, etc., importados al sistema, como se describe más arriba. Una vez que un tipo de cupón/pieza de trabajo se reconoce, los datos de imagen de la pieza de trabajo identificada se envían para un procesamiento de imágenes adicional en el bloque 968 para el reconocimiento del trayecto de soldadura. En el bloque 968, la imagen con la pieza de trabajo identificada se compara con la basa de datos de imágenes de cupones/piezas de trabajo nuevamente para identificar el trayecto de soldadura asociado a dicha pieza de trabajo, p.ej., un trayecto de soldadura de filete, un trayecto de soldadura de superposición y un trayecto de ranura de soldadura. Además de identificar el tipo de trayecto de soldadura, la longitud y orientación del trayecto de soldadura también se determinan según los objetos 961 marcadores. En el bloque 972, la imagen con el cupón/pieza de trabajo reconocida y trayecto de soldadura se calibra con respecto al entorno 480 de soldadura según los objetos 961 marcadores, los cuales tienen una orientación fija conocida en el entorno de soldadura 3D. Una vez calibrada al entorno 480 de soldadura, la imagen con el trayecto de soldadura se envía al usuario mediante la visualización 441 del dispositivo 440A de visualización montado en la cara y/o la visualización 430A para su confirmación. Preferiblemente, el trayecto de soldadura se resalta de alguna manera, p.ej., mediante el uso de un objeto de soldadura virtual, etc., de modo que el usuario pueda confirmar que el dispositivo de reconocimiento de cupón/pieza de trabajo ha autocalibrado el cupón/pieza de trabajo 480A,B de manera adecuada. Si la calibración ha sido exitosa, el usuario puede iniciar la capacitación en el cupón/pieza de trabajo 480A,B. Si no, el usuario puede hacer que el dispositivo de reconocimiento de cupón/pieza de trabajo reinicie el proceso de calibración. Preferiblemente, el dispositivo de reconocimiento de cupón/pieza de trabajo puede autoidentificar un rango de tipos de juntas de soldadura como, por ejemplo, junta tipo a tope, junta orbital, junta en T, etc. y los trayectos de soldadura asociados a cada tipo de junta. Mientras las realizaciones a modo de ejemplo de más arriba de un sistema de reconocimiento de objeto se han descrito mediante el uso de un dispositivo láser, otros sistemas de reconocimiento conocidos pueden usarse como, por ejemplo, aquellos que usan dispositivos ópticos, dispositivos ultrasónicos, etc.
Mientras la invención se ha mostrado y descrito, en particular, con referencia a realizaciones a modo de ejemplo, la invención no se encuentra limitada a dichas realizaciones. Las personas con experiencia ordinaria en la técnica comprenderán que varios cambios en la forma y detalles pueden llevarse a cabo sin apartarse del alcance de la invención según se define en las reivindicaciones anexas.
Números de referencia
10 sistema de soldadura 170 red
12 casco de soldadura 229 dispositivo
14 sistema de soldadura 234 combinador
pistola de soldadura 235 visualización frontal pieza de trabajo 310 amperios de salida de soldador área de trabajo 312 voltios de salida de soldador cuerpo principal 314 velocidad del motor
pantalla 322 potencia auxiliar usada
a pantalla 400 sistema
b pantalla 410 subsistema
cámara 420 seguidor espacial
a cámara 430 interfaz
b cámara 430A dispositivo
mecanismo 440 casco de soldadura
matriz 441 visualización
espejo 440A dispositivo de visualización superficie 440B altavoz
lámina 450 fuente de alimentación
8 proyector 460 herramienta de soldadura
9 dispositivo 470 dispositivo
4 combinador 470A cámara
5 visualización frontal 470B cámara
6 ventana 475 red
0 sistema 480 entorno
0 dispositivo 480A cupón de soldadura
0 sistema 480B pieza de trabajo
0 junta de soldadura 714 corriente de soldadura
0 soldadura 716 velocidad de alimentación de alambre 0 soporte 720 visualización
2 base plana 730 valor objetivo
4 columna de soporte 732 puntero
6 soporte de sistema 734 indicador
1 conjunto de piñón 736 objetivo
0 bloque 738 flecha
objetivo 740 punto de mira marcador de punta 742 círculo objetivo marcador de punta 800 pantalla marcador de punta 802 cuadro desplegable cuerpo 804 parámetro activador 810 pantalla
boquilla 900 objeto
boquilla 902 objeto
punto 904 objeto marcador de punta 904A curva marcador de punta 904B curva marcador de punta 908 objeto marcador de punta 950A atributo indicaciones visuales 950B atributo
ventana de imagen 952 atributo indicaciones visuales 954 atributo
ángulo de trabajo 961 objeto
velocidad de desplazamiento 962 bloque
tensión de soldadura 964 bloque
bloque
bloque

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para calibrar un aparato de capacitación de soldadura, el sistema comprendiendo:
marcadores de referencia dispuestos en un espacio 3D de un entorno de soldadura para tener una orientación fija conocida en el espacio 3D del entorno de soldadura;
uno de un cupón (480A) de soldadura o una pieza (18, 480B) de trabajo dispuesto en el espacio 3D del entorno de soldadura; caracterizado por que
un dispositivo de reconocimiento de objeto que incluye un transmisor-receptor (960), el dispositivo configurado para explorar el entorno de soldadura, incluido uno del cupón de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo y los marcadores de referencia mediante el uso de un transceptor,
capturar una imagen del entorno de soldadura, incluido uno del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo y los marcadores de referencia; y para
identificar automáticamente uno del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo en la imagen capturada, y
asociar automáticamente un trayecto de soldadura al identificado del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo; y
un dispositivo de calibración configurado para automáticamente calibrar el aparato de capacitación de soldadura mediante correlación del trayecto de soldadura al espacio 3D del entorno de soldadura según los marcadores de referencia.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el transceptor usa uno de un láser, una señal óptica o una señal ultrasónica para explorar el entorno de soldadura.
3. El sistema de la reivindicación 1 o 2, que además comprende:
un seguidor espacial configurado para seguir la posición, orientación y movimiento de una herramienta de soldadura con respecto al trayecto de soldadura de uno del cupón (480A) o la pieza (18, 480B) de trabajo en el espacio 3D del entorno de soldadura.
4. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la identificación de uno del cupón de soldadura o la pieza de trabajo en la imagen capturada incluye identificar objetos de interés en la imagen capturada, en donde, preferiblemente, los objetos de interés se comparan con modelos almacenados de cupones de soldadura conocidos o piezas de trabajo de soldadura conocidas para identificar uno del cupón de soldadura o la pieza de trabajo en la imagen capturada, y
en donde los modelos almacenados se encuentran, preferiblemente, en un formato CAD.
5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el dispositivo de reconocimiento de objeto se configura para determinar al menos uno de una longitud y una orientación del trayecto de soldadura según los marcadores de referencia.
6. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el trayecto de soldadura se asocia según un tipo del identificado del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo, en donde, preferiblemente, trayectos de soldadura asociados a cupones (480A) de soldadura o piezas (18, 480B) de trabajo incluyen al menos uno de un trayecto de soldadura de filete, un trayecto de soldadura de superposición y un trayecto de ranura de soldadura.
7. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde tipos de cupones de soldadura incluyen al menos una de una junta tipo a tope, una junta orbital y una junta en T, y/o tipos de piezas de trabajo incluyen al menos uno de un tubo, una placa y una junta en T.
8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que además comprende:
un dispositivo (430A y/o 440A) de visualización que muestra la imagen capturada con el trayecto de soldadura a un usuario para la confirmación de si la calibración ha sido exitosa,
en donde el dispositivo de reconocimiento de objeto se configura para reiniciar la calibración si la calibración no ha sido exitosa.
9. Un método de calibración de un aparato de capacitación de soldadura, el método comprendiendo:
la disposición de marcadores de referencia en un espacio 3D de un entorno de soldadura para tener una orientación fija conocida en el espacio 3D del entorno de soldadura;
la disposición de uno de un cupón (480A) de soldadura o una pieza (18, 480B) de trabajo en el espacio 3D del entorno de soldadura; caracterizado por que
la exploración del entorno de soldadura incluye uno del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo y los marcadores de referencia con un transceptor, y
la captura de una imagen del entorno de soldadura que incluye uno del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo y los marcadores de referencia;
la identificación automática de uno del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo en la imagen capturada;
la asociación automática de un trayecto de soldadura al identificado del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo; y
la calibración automática del aparato de capacitación de soldadura mediante correlación del trayecto de soldadura al espacio 3D del entorno de soldadura según los marcadores de referencia.
10. El método de la reivindicación 9, en donde el transceptor usa uno de un láser, una señal óptica o una señal ultrasónica para explorar el entorno de soldadura, y/o en donde la identificación de uno del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo en la imagen capturada incluye identificar objetos de interés en la imagen capturada.
11. El método de la reivindicación 10 u 11, que además comprende:
seguir la posición, orientación y movimiento de una herramienta de soldadura con respecto al trayecto de soldadura de uno del cupón (480A) o pieza (18, 480B) de trabajo en el espacio 3D del entorno de soldadura, y/o además comprende comparar los objetos de interés con modelos almacenados de cupones (480A) de soldadura conocidos o piezas (18, 480B) de trabajo de soldadura conocidas para identificar uno del cupón (480A) de soldadura o pieza (18, 480B) de trabajo en la imagen capturada, en donde, preferiblemente, los modelos almacenados se encuentran en un formato CAD.
12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que además comprende determinar al menos una de una longitud y una orientación del trayecto de soldadura según los marcadores de referencia.
13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde la asociación del trayecto de soldadura a uno identificado del cupón (480A) de soldadura o la pieza (18, 480B) de trabajo se basa en un tipo del identificado del cupón (480A) de soldadura o pieza (18, 480B) de trabajo, en donde, preferiblemente, trayectos de soldadura asociados a cupones (480A) de soldadura o piezas (18, 480B) de trabajo incluyen al menos uno de un trayecto de soldadura de filete, un trayecto de soldadura de superposición y un trayecto de ranura de soldadura.
14. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde tipos de cupones de soldadura incluyen al menos una de una junta tipo a tope, una junta orbital y una junta en T, y/o en donde tipos de piezas (18, 480B) de trabajo incluyen al menos uno de un tubo, una placa y una junta en T.
15. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, que además comprende:
mostrar la imagen capturada con el trayecto de soldadura a un usuario para la confirmación de si la calibración ha sido exitosa; y
reiniciar la calibración si la calibración no ha sido exitosa.
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