Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика Динь Чыонг Шон

Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика
<
Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Динь Чыонг Шон. Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.10 / Динь Чыонг Шон; [Место защиты: Дон. гос. техн. ун-т].- Ростов-на-Дону, 2010.- 134 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1949

Содержание к диссертации

Введение

1 Технические проблемы выработки моторных навыков у сварщиков 10

1.1 Практические навыки сварщика как основа качества сварного соединения 10

1.2 Оценка практических навыков при аттестации сварщиков в России и за рубежом

1.2.1 Документы, регламентирующие процедуры Аттестации 18

1.2.2 Оценка практических навыков при аттестации сварщиков ручной дуговой и механизированной сварки

1.3 Существующие методы практической подготовки сварщика 26

1.4 Тренажеры практических навыков сварщика 30

1.5 Цель и задачи исследования 39

2 Комплексная оценка практических навыков сварщика на основе измерения электрических параметров сварочной дуги 40

2.1 Ручная дуговая сварка с позиции автоматической системы регулирования напряжения на дуге 40

2.2 Методика непрерывного измерения электрических параметров сварочной дуги 47

2.3 Результаты экспериментального исследования изменения параметров, характеризующих стабильность горения дуги 64

2.4 Анализ возможности оценки практических навыков сварщика по параметрам стабильности горения дуги 73

Выводы по главе 2 76

3 Исследование процесса раздельной выработки моторных навыков 19

3.1 Принципы целенаправленного формирования моторных навыков

3.2 Компьютерные средств и программное обеспечение оборудования для целенаправленного формирования моторных навыков сварщика 88

3.2.1 Тренажер для выработки моторных навыков подержания скорости сварки и траектории шва ручной дуговой и механизированной сварки 89

3.2.2 Тренажер для выработки моторных навыков подержания длины дуги при ручной дуговой и механизированной сварке

3.3 Методика проведения экспериментов 99

3.4 Результаты экспериментального исследования выработки моторных навыков в процессе обучения 106

3.4.1 Разработка эталона при исследовании моторных навыков сварщика в процессе обучения 106

3.4.2 Исследование выработки навыков стабильного подержания движения электрода по стыку 109

3.4.3 Тренировки на выработку моторных навыков подержания стабильно дугового промежутка 115

3.5 Сопоставление моторных навыков сварщиков различной квалификации

Выводы по главе 3 126

Заключение 127

Основные результаты работы и выводы 128

Список литературы

Введение к работе

Актуальность работы. Дуговая сварка плавящимся металлическим электродом в настоящее время является одним из самых распространенных методов получения;неразъемных соединений при изготовлении металлоконструкций. Несмотря на широкое распространение в промышленности различных видов автоматической и механизированной сварки, ручная дуговая сварка до сих пор не потеряла своей актуальности. Предполагается, что доля ручной дуговой сварки покрытыми электродами к 2010 г. составит 20 - 25 % от общего объема сварки.

Оценка качества выполняемых сварочных работ показывает, что основным недопустимым видом браков являются нспровар, шлаковые включения и поры, доля которых составляет 30% от общего брака. При этом основной причиной, обуславливающей указанные виды браков, является уровень профессиональной подготовки самою сварщика. Принято считать, что доля швов с дефектами, появляющимися по вине сварщика может достигать 30-40% .

Повышение качества сварных соединений при РДС может быть достигнуто за счет повышения стабильности свойств технологических компонентов процесса, где одним из основных является оператор сварщик. В связи с этим, вопросам профессиональной подготовки сварщиков и специалистов сварочного производства уделяется большое внимание во всех промышленно развитых странах. Большинство существенные методы обучения сварщиков РДС основываются на выработке у обучаемых моторных навыков путем проведения множества реальных сварочных процессов в различных пространственных положениях разными способами. Причем качество сварного соединения может быть оценено только после окончания сварки, методами разрушающего или неразрушающего контроля. Такой способ оценки качества и навыков работы, особенно на начальных стадиях обучения, является трудоемким, дорогостоящим требует больших затрат времени и применения специализированного оборудования. Другим недостатком первоначального обучения на реальном процессе является то, что инструктор не может объективно контролировать процесс сварки в реальном времени из-за отсутствия совокупной информации о показателях качества формирования сварного соединения. Кроме того, отсутствует возможность по окончании процесса показать обучаемому его ошибки в отношении траекторию перемещений электрода относительно стыка, скорости перемещения и других элементов манипуляции электродом.

Анализ современных методов профессиональной подготовки позволяет считать, что в данном случае методы обучения практических

навыков сварщиков тренажером могут оказаться весьма полезными для организации обучения начальных сварщиков РДС. При этом и из эргономических и из экономических соображений формирование первичных моторных навыков необходимо осуществлять не на реальном процессе, а на тренажере. И лишь только после этого переходить к реальному процессу сварки. Обучение на тренажере позволяет своевременно фиксировать ошибки и не допускать закрепления «неправильных» навыков.

На начальном этапе обучения тренажеры, по сравнению с обучением в производственной среде, позволяют ускорить .процесс получения необходимых навыков благодаря возможности расчленить моторные действия сварщика на составляющие и тренировать сварщика на выполнение каждой составляющей отдельно. Часть функций сварщика тренажер позволяет имитировать близко к тому, как они исполняются в производственной среде, а некоторые реализуются на тренажере намного лучше. Применение тренажеров позволяет в ряде случаев во много раз ускорить процесс обучения и добиться высокого его качества.

Цель диссертационной работы. На основании изучения моторных процессов манипуляции электродом при ручной и механизированной сварке разработать тренажерные средства для целенаправленного формирования моторных навыков при начальной подготовке сварщиков, повышения производительности и качества обучения, а также снижения временных и материальных затрат при подготовке сварщиков сварочного производства.

Основными задачами работы являются:

  1. Проанализировать, и выявить общие закономерности процедур подготовки и сертификации персонала сварочного производства в России и за рубежом.

  2. Выявить основные компоненты моторных функций сварщика, оказывающих влияние на стабильность протекания дугового процесса и качество сварного соединения.

  3. Разработать критерии оценки формирования моторных функций сварщика при формировании сварного соединения.

  4. Выявить принципы целенаправленного формирования моторных навыков сварщика.

  5. Разработать тренажерные средства выработки моторных навыков для начальной подготовки сварщиков ручной и механизированной дуговой сварки.

Методы исследований. Экспериментальные исследования моторных навыков сваридика по электрическим параметрам стабильности дуги проводились с применением цифровой измерительной системы.

Для классификации процесса ручной дуговой сварки плавлением использованы методы математической статистики.

В начальном зіапе подготовки сварщиков использованы метод целенаправленной выработки моторных навыков, обучаемые вырабатывают различные навыки на разработанные тренажеры.

Научная новизна.

Регистрация и анализ изменения мгновенных значений тока и напряжения в процессе сварки позволяет выделить информационные признаки, по которым можно судить об уровне усвоения сварщиком моторных навыков.

Наиболее значимыми информационными признаками являются статистические оценки, характеризующие длительность периодов короткого замыкания, частоту и длительность периодов нахождения процесса в диапазоне напряжений длинной дуги и холостого хода.

Вместе с тем установлено, что статистические характеристики мгновенных значений напряжения и тока при сварке не могут быть использованы для объективной оценки уровня квалификации сварщика, поскольку при выполнении производственных соединений сварщики целенаправленно управляют этими параметрами для обеспечения качества формирования шва.

Для целенаправленного формирования моторных навыков на начальном этапе обучения сварщиков ручной дуговой и механизированной сварки целесообразно раздельно и последовательно закреплять отдельные моторные навыки манипуляции рабочим'инструментом путем использования интерактивных тренажерных средств.

Практическая значимость научной работы.

Разработана методика целенаправленного формирования моторных навыков на начальном этапе подготовки сварщиков ручной и механизированной дуговой сварки.

Создан электронный тренажер сварщика, позволяющий контролировать и визуализировать траекторию движения электрода по стыку и скорость сварки.

Результаты исследований внедрены в учебный процесс при подготовке в Донском государственном техническом университете на кафедре «Машины и автоматизация сварочного производства». Методика и тренажер целенаправленного формирования практических навыков может быть использован не только для начальной подготовки сварщиков ручной и механизированной дуговой сварки, но и в других областях, где требуется выработка моторных навыков движения инструмента, например при обучении газорезчиков.

Результаты работы обсуждались на международных научно-
технических и ежегодных конференциях профессорско-
преподавательского состава Донского государсгвениого технического
университета (2007-2009). По теме диссертации опубликовано 3 науч
ных работ.

Работа выполнена в Донском государственном техническом университете на кафедре «Машины и автоматизация сварочного производства» в соответствии с межвузовской научно-исследовательской программой «Сварочные процессы».

Документы, регламентирующие процедуры Аттестации

Качество сварных соединений в значительной мере определяет эксплуатационную надежность и экономичность конструкций. Наличие в сварных соединениях дефектов — отклонений от заданных свойств, формы, сплошности шва и околошовной зоны может привести к нарушению герметичности, прочности и других эксплуатационных характеристик изделия, а при некоторых обстоятельствах вызвать аварию его в процессе изготовления, монтажа или работы. В реальных условиях производства количество дефектов швов является объективным показателем уровня моторных навыков у сварщика.

Необходимым условием получения качественных сварных соединений является стабильность характеристик процесса горения дуги. При ручной дуговой сварке (РДС) этот параметр существенно зависит от практических навыков сварщика ведения процесса формирования сварочной ванны, сварного шва, поддержания энергетических параметров дуги в оптимальном диапазоне [4,5].

Важной причиной, приводящей к дефектам сварных соединений при РДС, как показали при анализе повреждаемости [2,3], являются ошибки оператора при управлении процессом. Эти ошибки напрямую связаны с квалификацией сварщика, его практическими навыками. Наиболее полно влияние квалификации оператора на качество сварных соединений прослеживается при РДС. Однако, моторные навыки сварщика, как элемент контура управления в настоящий момент практически не исследованы. Тем не менее, например, до 80% брака при ручной дуговой сварке является следствием ошибок оператора [8]. Ранее проводившиеся исследования в данной области касались только отдельных сторон профессиональной операторской деятельности сварщиков. Так, например, исследовали влияние положения сварщика на его утомляемость, определяли оптимальные характеристики светофильтров при различных способах сварки, изучали связь зрительно-двигательной координации с уровнем квалификации, оценивали влияние стажа работы и возраста сварщика на его работоспособность [9-12]. Также отметим, что в литературе по инженерной психологии приводятся сведения по значению многих психофизиологических параметров [13,14]. Следует отметить, что в вышеприведенных работах влияние психофизиологических параметров человека-оператора на стабильность и качество управления сварочными процессами не рассматривались. Моделирование деятельности операторов для ряда других профессий, например, моделирование контура, зрительный анализатор -моторный "выход" при исследовании работы операторов радиолокационных станций при отслеживании перемещающейся на экране монитора мишени [15]. Однако различие условий работы и целевых функций у операторов в исследованных случаях и у операторов-сварщиков не позволяют перенести результаты этих исследований на деятельность сварщиков, хотя и могут быть использованы при разработке математических медалей оператора-сварщика как элемента контура управления.

Качество получаемого сварного соединения зависит от многих входных переменных: стабильности формы разделки кромок, способности сварщика поддерживать параметры режима сварки в оптимальном диапазоне, корректировать движение электрода в зависимости от изменения ситуации в процессе движения электрода вдоль стыка и ряда других. При сварке сварщик имеет информацию о таких параметрах и оценивает их косвенным образом по форме дуги, яркости свечения дуги и др. Когда оценка значения показателей качества соединения не соответствует желаемым их значениям, сварщик, изменяя такие параметры (управляющие переменные) как скорость сварки, длина дуги и смещение электрода относительно стыка, корректирует состояние техпроцесса.

Рассматривая процесс ручной дуговой или механизированной сварки с позиции инженерной психологии, необходимо обратить внимание на то, что почти все операции по обработке и использованию получаемой в процессе сварки информации (траектория движения, относительное положение электрода, величина сварочной ванны, характер горения дуги и др.) выполняет мозг оператора, в который сигнал без предварительной обработки вводится через органы зрения или слуха. С одной стороны, такая схема обработки имеет преимущества перед другими, поскольку алгоритм обработки, применяемый оператором, может непрерывно оптимизироваться применительно к умозрительной функции эффективности в соответствии со сложившейся ситуацией, допускающей оперативную перепроверку. С другой стороны, эта схема обработки обладает существенным недостатком, обусловленным тем, что используемый оператором алгоритм обработки и умозрительная функция эффективности зависят от многих субъективных факторов оператора. Более того, этими же факторами определяется, насколько верно оператор выбрал основные параметры контроля и воспроизвел их в процессе выполнения технологических операций. Следовательно, вероятность появления дефекта при сварке во многом определяется вероятностью точного, безошибочного и своевременного выполнения оператором всех порученных ему функций управления процессом в заданных условиях. К сожалению, до настоящего времени специальные методики выработки моторных навыков сварщика, методов их мониторинга при обучении сварщика не разработаны.

Основываясь на этом, при обучении сварщика практическим навыкам весь процесс ручной дуговой сварки целесообразно представить в виде последовательности отдельных навыков и умений, необходимых для успешного выполнения производственной деятельности.

Результаты экспериментального исследования изменения параметров, характеризующих стабильность горения дуги

В частности, R. Jastrzebski с соавторами отмечают, что при обучении профессии сварщика необходимо уделять внимание специальной физической тренировке ученика, развитию его органов чувств (слуха, зрения), а также психологической подготовке. Отмечается, что для различных видов сварки, например TIG- и MAG-сварки сварщику нередко требуются различные навыки. На основании результатов исследования предложено внести изменения в систему подготовки сварщиков в Польше [25].

Применительно к немеханизированной сварке плавлением выделяют следующие основные этапы: возбуждение дуги; поддержание заданной длины дуги в процессе стабильного ее горения; направление электрода по стыку; манипуляция концом электрода; компенсация плавления электрода; манипуляция присадочным прутком; компенсация плавления присадочного прутка; заварка кратера. Такой подход позволяет создать систему тренажеров для практической подготовки сварщика.

Несмотря на то, что в ИЭС им. Е.О. Патона еще в конце 80-х годов начата разработка тренажеров сварщика, до настоящего времени в подавляющем числе учебных заведений, осуществляющих подготовку сварщиков, обучение осуществляют с использованием реальных сварочных процессов. Однако этот путь не позволяет оперативно оценивать и корректировать моторные навыки обучаемого. Во многих других профессиях тренажер стал основным инструментом профессиональной подготовки. Обучение на тренажере позволяет сконцентрировать внимание обучаемого на отдельных элементах, выполняемой операции, контролировать и оценивать правильность их выполнения.

Наибольшее влияние на сварщика и всех лиц, находящихся в зоне выполнения электросварочных работ, оказывает излучение сварочной дуги. Сварочная дуга является источником излучения видимых световых, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Мощное ультрафиолетовое излучение сварочной дуги вызывает болезненно протекающее воспаление глаз и при продолжительном действии вызывает ожоги кожи. С учетом изложенного представляет интерес создание условий для подготовки и повышения навыков сварщиков ручной дуговой сварки, исключающих вредные воздействия указанных выше факторов, а также расход электрической энергии и электродов. ТРЕНАЖЕР - техническое средство профессиональной подготовки человека-оператора, предназначенное для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений, необходимых им для управления материальным объектом, путем многократного повторения обучаемыми действий, свойственных управлению реальным объектом (из ГОСТ 21036-75).

Применение тренажеров представляет собой более безопасный, экономичный и удобный способ обучения по сравнению с использованием для этой цели реальной системы. По сравнению с реальной системой тренажеры позволяют углубить процесс обучения благодаря расширению спектра формируемых навыков и приемов. Он обладает исключительными возможностями в развитии профессиональных навыков у обучаемых, что позволяет реализовать в них дополнительные функции, особенно ценные в аспекте задач тренировки, профессиональной подготовки и обучения. Часть функций тренажер выполняет близко к тому, как они исполняются в реальной системе, а некоторые реализуются в нем намного лучше. Могут быть такие функции, которые в реальной системе отсутствуют, однако необходимы для того, чтобы облегчить обучение. Применение тренажеров позволяет в ряде случаев в десятки и сотни раз ускорить процесс обучения и добиться высокого его качества [26].

Тренажер позволяет освоить различные психомоторные навыки ведения сварочного процесса. Объективный контроль параметров имитируемого сварочного процесса, наличие обратной связи по этим параметрам и регистрация результатов позволяют сократить сроки и обеспечить высокое качество обучения. При этом достигается экономия расходных материалов и электроэнергии.

В настоящее время существуют несколько различных систем, которые могут быть использованы для обучения операторов-сварщиков РДС: 1) Компьютерный тренажер сварщика (КТС-01). Тренажер для обучения сварщиков РДС (рис. 1.4), разработанный в ИЦ ПАРК «Профессионал» при РГУНГ им. Губкина (автор А.В. Сас), обеспечивает [27]: - оценку обучаемых по психофизическим (устойчивость вестибулярных моторных и вестибулярных вегетативных реакций, сила и подвижность нервных процессов) и адаптационным (способность к ориентации в с .южных условиях, развитое восприятие пространственных, временных соотношений) характеристикам до начала и во время подготовки; - получение обучаемым оперативной информации о процессе, что позволяет значительно уменьшить срок и затраты на формирование у обучаемого навыков «правильной» оценки состояния процесса.; - оптимизацию количеств упражнений, их повторений, степени сложности в зависимости от индивидуальных характеристик обучаемого сварщика. ч

Программная часть тренажера представляет собой систему, обрабатывающую кодированный сигнал, поступающий от фотодатчика закрепленного на конце электрода на последовательный (СОМ) порт компьютера с электронной частью тренажера, Отслеживание траектории сварного шва производится по экрану монитора. Кодировка сигнала соответствует стандартному интерфейсу RS-232, Программа написана на языке Borland Pascal 7.0, DOS - версия. Интерфейсная часть программы (организация меню, ввод параметров упражнения, порта и т.п.) реализованы с использованием стандартных средств (Turbo Vision 2,0).

Компьютерные средств и программное обеспечение оборудования для целенаправленного формирования моторных навыков сварщика

Известно [41], что при коротком замыкании длительностью менее 3 мс, происходит лишь касание ванны каплей без ее отрыва. При мелкокапельном переносе минимальное время короткого замыкания без отрыва капли уменьшается до 1 мс. При исследованиях характеристик подержания дуги сварщика следует отсечь значения сигнала с малыми временами длительности короткого замыкания менее Змс и мелкокапельных переносов каплей металла, отфильтровать сигнал, и в результате получается основный сигнал, несущий информацию о моторных воздействий сварщика.

Для идентификации состояний процесса при ручной дуговой сварке было введено понятие порогового напряжения Unop. Пороговые напряжения при разбиении процесса на трех состояний являются граничными величинами, и, как правило, существуют нижний и верхний пороговые пределы разбиения. Состоянием, попавшим между нижний и верхним пределами называется состояние горения дуги; состояние, попавшее выше верхнего предела - неустойчивый режим горения дуги; состояние ниже нижнего предела - короткое замыкание и перенос капель. В связи с этим пороговые напряжения можно определить по графику плотности распределения напряжения на дуге. Экспериментально установлено, что Unop2 соответствует 7... 12В, С/ ,-38...42В.

При нахождении интервалов времени одного из трех состояний, были определены критерии, показывающие попавшие процесса в соответствующее состояние. При определенном условии сварки исследование проводилось по напряжению на дуге, по графику плотности распределения напряжения на дуге определяются пороговые напряжения соответственно равны U 2 и Uno , (рис.2.8).

Если напряжение опускалось ниже Unop2 начинался отчет продолжительности интервала времени короткого замыкания, при увеличении напряжения больше Unop2 и меньше UnopA начинался отчет продолжительности интервала времени горения дуги, а при увеличении напряжения больше UnopA начинался отчет продолжительности интервала времени неустойчивого режима горения дуги. По таким логиком весь массивы данных напряжений на дуге и тока сварки разбиваются на 3 группы данных: K J "2AUj J J - j h " - соответственно группы данных в соответственном состоянии короткого замыкания, горения дуги и неустойчивого режима горения дуги. ;=і..лЗ Щ, пг, п2 количество данных, попавших в соответственном состоянии. щ + п2 + щ — п.

Стабильность процесса дуговой сварки можно анализировать с позиций длительности коротких замыканий (рис.2.9). Чем больше продолжительность коротких замыканий, тем больше вероятность «примерзания» электрода к металлу и тем ниже качество сварного шва [43,44]. Можно предположить, профессионализм сварщика, а именно способность сварщика стабильно поддерживать длину дуги, также влияет на стабильность процесса, которую можно оценить, посчитывая продолжительность коротких замыканий в процессе сварки для каждого сварщика. Подсчитать продолжительность коротких и плотность распределения замыканий для процесса выполняли с применением пакета программ «Mathlab».

График распределения длительности короткого замыкания, (а сварщик низкой квалификации, б - сварщик средней квалификации, электроды MP-3, режим UXX=70B, 1СВ = 120А). Необходимо еще раз подчеркнуть, что для сварочных процессов с одной стороны, мгновенные значения тока сварки 1СВ, и напряжения на дуге ид являются непрерывными случайными величинами, а с другой стороны, количество капель электродного металла, перенесенных с момента начала сварки — дискретная случайная величина. В работе Ульянова О.В. доказано, что процесс переноса электродного металла при сварке плавлением можно представить как дискретный Марковский с непрерывным временем.

Основными характеристиками дискретного Марковского процесса с непрерывным временем являются: X - интенсивность потока; q — переходная вероятность; р - предельная вероятность состояний, а таюке динамические характеристики рассматриваемой системы. q— переходная вероятность - вероятность перехода процесса в различные состояния. р - предельная вероятность состояний — вероятность того, что процесс будет находиться в определенном состоянии. Х- интенсивность потока - среднее число событий, поступающих в интервал времени. Для процесса сварки плавлением интенсивностью можно считать количество переходов из одного состояния процесса в другое за одну секунду:

Разработка эталона при исследовании моторных навыков сварщика в процессе обучения

В результате, из тренировочных средств начальной подготовки наиболее перспективными для моделирования процесса РДС являются тренажеры на базе систем виртуальной реальности, которые наиболее полно позволяют приблизить обучение, а тренажере к обучению на реальном процессе.

Несмотря на то, что в настоящее время тренажер стал основным инструментом профессиональной подготовки, в различных заведениях обучение осуществляют с использованием реальных сварочных процессов. Однако этот путь не позволяет оперативно оценивать и корректировать моторные навыки обучаемого. Обучение на тренажере позволяет сконцентрировать внимание обучаемого на отдельных элементах выполняемой операции, контролировать и оценивать правильность их выполнения.

Применение тренажеров представляет собой более безопасный, экономичный и удобный способ обучения по сравнению с использованием для этой цели реальной системы. По сравнению с реальной системой тренажеры позволяют углубить процесс обучения благодаря расширению спектра формируемых навыков и приемов. Он обладает исключительными возможностями в развитии профессиональных навыков у обучаемых, что позволяет реализовать в них дополнительные функции, особенно ценные в аспекте задач тренировки, профессиональной подготовки и обучения. Часть функций тренажер выполняет близко к тому, как они исполняются в реальной системе, а некоторые реализуются в нем намного лучше. Могут быть такие функции, которые в реальной системе отсутствуют, однако необходимы для того, чтобы облегчить обучение. Применение тренажеров позволяет в ряде случаев в десятки и сотни раз ускорить процесс обучения и добиться высокого его качества. 3.2 Компьютерные средства и программное обеспечение для целенаправленного формирования моторных навыков сварщика.

Основная цель тренажера состоит в том, чтобы обеспечить возможность отрабатывать основные необходимые движения рабочего инструмента (электрода, сварочной горелки, держателя) раздельно и последовательно, вырабатывая моторные навыки [42].

В связи с этим процесс перемещения рабочего инструмента вдоль сварного соединения необходимо разделить на основные составляющие, которые должны учитываться при разработке тренажера как элементы, требующие отдельных моторных навыков.

При выполнении ручной и механизированной дуговой сварки к таким элементам относятся следующие: - перемещение сварочного электрода вдоль заданной траектории с заданной точностью; - поддержание скорости перемещения электрода с заданной скоростью; - поперечные колебания конца электрода с заданной частотой, амплитудой, траекторией; - поддержание и изменение наклона электрода в заданных пределах; - вертикальные перемещения электрода для поддержания заданной величины дугового промежутка.

В процессе тренировки моторных навыков тренажер должен контролировать погрешность выполнения движений электрода, обеспечивать обратную связь с обучаемым и подавать сигнал при выходе значений параметра за установленные пределы.

Работа тренажера должна быть в максимальной степени визуализирована, а результаты работы должны быть запротоколированы и пройти статистическую обработку. Желательно, чтобы тренажер позволял оценивать работу сварщика в реальном времени и обладал интерактивностью. Поскольку предполагается раздельная тренировка отдельных элементов движения руки сварщика допустимо для выработки моторных навыков использовать несколько типов тренажера.

На основе анализа моторных движений руки сварщика в диссертационной работе предлагается новая версия компьютерного тренажера для выработки моторных навыков перемещения электрода вдоль заданной плоской траектории сварного соединения с заданной скоростью движения включает имитатор изделия, имитатор электрода и компьютер.

Тренажер функционирует на базе ПК типа IBM. В качестве рабочей поверхности изделия используется интерактивный экран с диагоналей размером 17 дюймов.

Интерактивный экран - устройство, подключаемое к персональному компьютеру позволяющее отображать рабочий стол компьютера. Управление работой приложений и ввод заметок осуществляется прикосновениями или без прикосновения к экрану специальной ручки. С помощью интерактивного экрана можно по точкам вводить в ЭВМ различные чертежи, а также управлять перемещением курсора на экран. Основные Технические характеристики интерактивного экрана: размер рабочей поверхности: 273x340 мм, диагональ: 43 см, разрешение: 1280х1024рх (SXGA). Принцип действия интерактивного экрана следующий: под рабочей поверхностью расположено устройство, которое принимает сигнал от излучателя, встроенного в устройство-указатель (имитатор сварочного электрода). Оператор, работающий с экраном, перемещает указатель над рабочей поверхностью. Сигнал передается внутреннему устройству управления экрана, которое определяет координаты указателя на экране и формирует

Похожие диссертации на Разработка технических средств и критериев целенаправленного формирования практических навыков сварщика