ES2274736B1 - Dispositivo para simulacion de soldadura. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo simulador de soldadura, caracterizado porque comprende: una pistola de soldadura simulada cuyas dimensiones y mandos de usuario corresponden con una pistola de soldadura, estando dicha pistola de soldadura simulada dotada de un sensor de posición y orientación; un equipo o caja de soldadura simulada cuyos mandos de usuario se corresponden con un equipo o caja de soldadura; un casco de realidad virtual con tres grados de libertad y un sensor de posición; estando dicha pistola y dicho equipo conectados a través de un dispositivo de comunicación a un dispositivo de control.
Description
Dispositivo para simulación de soldadura.
La presente invención hace referencia a un
dispositivo de simulación de soldadura.
En particular, la presente invención hace
referencia a un dispositivo de simulación de soldadura especialmente
adecuado para la simulación de soldadura por arco voltaico, si bien
la invención no queda necesariamente limitada a esta aplicación.
Dicho dispositivo para simulación podrá utilizarse tanto para formar
como para, eventualmente, entrenar o evaluar soldadores.
En la soldadura, el buen desempeño del soldador
resulta crítico para la obtención de una buena calidad de
soldadura. Dado que la realización de soldaduras requiere de un
desempeño de alta calidad en un entorno hostil, el coste de la mano
de obra soldador de calidad resulta muy elevada. Sin embargo, no
siempre es fácil obtener la calidad deseada. Por ello, la correcta
formación de los soldadores resulta crítica para aumentar la calidad
de las soldaduras realizadas. Sin embargo, uno de los problemas a
la hora de formar soldadores consiste en obtener una reproducción
suficientemente adecuada y segura de entornos reales de soldadura,
puesto que los equipos y materiales de soldadura son de coste muy
elevado. Sin embargo, una formación adecuada de soldador requiere
dotar a los soldadores de una notable experiencia previa específica
para cada situación, siendo dicha experiencia adquirida en
condiciones de completa seguridad.
Debido al alto coste de los equipos y materiales
de soldadura, la mayor parte de los centros formativos no pueden
costear los costes derivados de la cantidad de material no
reutilizable que conllevan las prácticas en materia de soldadura.
Por ello, se han dado a conocer dispositivos de simulación de
soldadura que son utilizables para el aprendizaje de nuevos
soldadores, así como en la mejora, evaluación o reeducación de
soldadores ya veteranos. Un objetivo de dichos simuladores es
simular la soldadura proporcionando un aprendizaje adecuado al
soldador en prácticas sin incurrir en costes de materiales no
reutilizables y en condiciones de seguridad.
Sin embargo, dichos simuladores siguen siendo
excesivamente caros, no son aplicables a todas las situaciones y,
en general, no proporcionan al soldador en prácticas una experiencia
lo suficientemente cercana a la realidad como para que ésta sea
útil. Por ejemplo, la empresa VRsim cuenta entre sus aplicaciones
con un dispositivo de simulación de soldadura basado en tecnología
háptica (sensores de contacto) que comprende un brazo robot, el
cual es un medio ideal como elemento de realimentación de fuerza,
pero de coste económico muy elevado y, debido a los condicionantes
que impone el brazo y la tecnología háptica actualmente disponible,
presenta determinadas limitaciones.
En definitiva, los simuladores hasta ahora
conocidos resultan de coste muy elevado y/o no provocan una
simulación suficientemente adecuada como para provocar un
entrenamiento adecuado del soldador.
Es un objetivo de la presente invención dar a
conocer un simulador de soldadura que soluciona los problemas antes
planteados.
Es otro objetivo de la presente invención dar a
conocer un simulador que incrementa las posibilidades en cuanto a
tipos de materiales, escenarios de trabajo, simulación de
inclemencias meteorológicas o de iluminación de lugar, simulación
de diferentes tipos de equipos (mascarillas, cajas de control y
pistolas) evitando accidentes debidos a quemaduras, altas tensiones
o chispas, especialmente comunes en las manos y de notable gravedad
en la cara y los ojos.
Es otro objetivo de la presente invención,
proporcionar un simulador que sea útil, cómodo, compacto, práctico
y transportable.
El dispositivo simulador objeto de la presente
invención se basa en la utilización y mantenimiento de las
interfaces y prestaciones de los equipos de soldadura comercialmente
disponibles combinados con técnicas de realidad virtual para
simular, en todo lo posible, una situación real de trabajo.
Para ello, la presente invención consiste en un
dispositivo simulador de soldadura que comprende:
- una pistola de soldadura simulada cuyas
dimensiones y mandos de usuario corresponden con una pistola de
soldadura, estando dicha pistola de soldadura simulada dotada de un
sensor de posición y orientación;
- un equipo o caja de soldadura simulada cuyos
mandos de usuario se corresponden con un equipo o caja de
soldadura;
- un casco de realidad virtual con seis grados
de libertad y un sensor de posición;
estando dicha pistola y dicho equipo conectados
a través de un dispositivo de comunicación a
- un dispositivo de control que, a su vez,
comprende:
- -
- medios de recepción de las señales procedentes de los mandos de usuario citados y de la información procedente de los citados sensores de posición;
- -
- medios de simulación de las condiciones físicas de soldadura a partir de la información procedente de la pistola y del equipo;
- -
- medios de visualización para producción de una imagen a reproducir por el casco de realidad virtual correspondiente a la visión del soldador a partir de las condiciones simuladas por los medios de simulación y de la información procedente del sensor de posición del casco de realidad virtual.
Mediante esta configuración se obtienen las
siguientes ventajas:
- la mano del soldador interactúa con elementos
que reproducen fielmente los elementos de soldadura reales
(pistola, caja de control) y pueden utilizarse en su fabricación las
carcasas de dichos elementos, abaratando costes. Con la invención
se puede reproducir fielmente casi cualquier posición de agarre de
pistola que puede darse en obra. De acuerdo con las pruebas
realizadas por los inventores, la modificación forzada del agarre
de la pistola provoca una clara disminución de la calidad de
soldadura, por lo que resulta ventajoso que la pistola del
simulador se corresponda, en sus dimensiones funcionales, con una
pistola real.
- El casco de realidad virtual requerido puede
tratarse de un casco de realidad virtual de tipo comercialmente
disponible, no siendo necesario fabricar y/o adaptar una máscara de
soldadura específica, lo que abarata costes.
- El sistema de sensores requerido es sencillo,
lo que disminuye el coste en sensores, dispositivos de
comunicaciones y dispositivos electrónicos de cálculo
necesarios.
- Además, el conjunto de elementos permite, si
se desea, no simular computacionalmente todo el comportamiento
físico de los materiales con el correspondiente ahorro de medios
computacionales. En efecto, dada la adecuada simulación de
condiciones obtenida mediante la presente invención, resultará
suficiente, si se desea, que los medios de simulación generen una
secuencia de imágenes y sonidos pregrabados correspondiente a un
conjunto de parámetros de la acción de soldar.
- Por otro lado, la reproducción de los mandos
de la caja o equipo de soldadura también provoca un entrenamiento
del soldador en la correcta administración de los parámetros de
soldadura variables a su voluntad, así como de los procedimientos
de ajuste en obra.
De una manera especialmente preferente, el
dispositivo simulador dispondrá también de medios para simular y
reproducir el sonido de la soldadura, preferentemente teniendo en
cuenta para la generación del sonido simulado parámetros tales como
la intensidad de corriente de soldadura, el voltaje de soldadura y
la velocidad del hilo de soldadura.
Esta característica resulta extremadamente
importante para la correcta simulación de determinadas condiciones
de soldadura. Por ejemplo, en condiciones de mala visibilidad, el
sonido es un dato importante que permite al soldador experimentado
guiarse y controlar la soldadura. De ahí la utilidad de realizar una
buena simulación no sólo de las características físicas
dimensionales visibles de la soldadura, sino también del sonido
reproducido.
En cuanto a los sensores de posición, resultará
preferente que puedan proporcionar información sobre la posición y
orientación de la pistola con seis grados de libertad y una
precisión inferior a 1 mm, puesto que de dicha precisión dependerá
de que los medios de simulación del dispositivo de control produzcan
y transmitan al casco de realidad virtual una información fiable
para el soldador sobre la soldadura que está realizando.
En cuanto a la pistola de simulación, el sensor
o conjunto de sensores de la pistola podrá proporcionar al
dispositivo de control, directa o indirectamente, información sobre
la posición, inclinación (ángulo con respecto al plano de
soldadura), distancia del arco (respecto de dicho plano y pistola) y
posición del mando o mandos de la pistola. Por ello, el sensor
presentará seis grados de libertad. Para ello, el sensor también
puede comprender un sistema o conjunto de sensores individuales. En
principio, los sensores de la pistola podrán estar conectados todos
al dispositivo de control, si bien resultará posible, en algunos
casos, conectarlos a la caja de control.
De acuerdo con una realización especialmente
preferente, el dispositivo de control comprenderá medios de memoria
electrónica para almacenar datos geométricos que podrán corresponder
al espacio de trabajo, la pieza a soldar y la pistola. La
combinación de los datos geométricos de espacio de trabajo y pieza a
soldar con el sensor de posición de la pistola hace innecesario la
disposición de sensores en la pieza a soldar, simplificando
enormemente el dispositivo y permite colocar el sensor de posición
en cualquier punto fijo de la pistola. Dichos datos geométricos
podrán ser capturados antes de la simulación y almacenados en una
memoria electrónica, y/o podrán ser capturados
on-line, por ejemplo, mediante cámaras.
En una realización preferente, la caja simulada
de control podrá comprender una carcasa exterior de equipo de
soldadura (también denominado "caja de soldadura") en cuyo
interior puede situarse un dispositivo electrónico de control que
podrá comprender una placa electrónica programable o bien una placa
electrónica no programable, fabricada a medida, para control de los
periféricos y transmisión de información al dispositivo de
control.
El casco de realidad virtual podrá ser de tipo
comercialmente disponible y su función es reproducir imágenes, y
preferentemente sonido, correspondiendo a la visión que tendría el
soldador en las condiciones físicas de soldadura calculadas por los
medios de simulación y desde el punto de vista en el que se
encuentra. Para una mejor reproducción de las condiciones de
soldadura, el casco de realidad virtual estará dotado de visión
estereoscópica. El sensor asociado (o "tracker") permitirá
preferentemente seguir los movimientos de la cabeza del usuario en
posición real y quedará conectado al dispositivo de control
mediante una conexión de comunicaciones, tal como USB ó puerto
serie, por ejemplo.
El término "casco de realidad virtual" no
debe entenderse restringido a una forma geométrica determinada. De
hecho, muchos dispositivos englobados bajo la denominación "casco
de realidad virtual" no cubren totalmente la zona craneal del
usuario, siendo geométricamente más similares a unas gafas.
En base a la información procedente de los
sensores, preferentemente, el dispositivo de control presentará
medios de determinación de la velocidad de la pistola. Esto podrá
llevarse a cabo, por ejemplo, mediante medios computacionales en
función de la información proporcionada por el sensor y de un reloj
electrónico.
En otra realización preferente, el dispositivo
dispondrá medios de simulación del comportamiento de un carrete
hilo de soldadura en la pistola de soldadura, para por ejemplo,
determinar cuándo se ha acabado el carrete y no continuar con la
simulación de la soldadura.
En cuanto a los medios de simulación, estos
presentarán una estructura basada en motores, para permitir el
funcionamiento en paralelo de los mismos. Entre dichos motores se
podrán encontrar:
- un simulador de partículas que preferentemente
comprenderá medios para calcular a partir de los datos recibidos
por el dispositivo de control los siguientes parámetros:
- -
- forma de partícula
- -
- color de partícula
- -
- tamaño de partícula
- -
- tiempo de partícula
- -
- posición
- -
- velocidad;
disponiendo el dispositivo de control de medios
para transmitir dichos parámetros simulados al resto de módulos o
motores del dispositivo de control, tales como:
- un simulador de cordón de soldadura;
- un detector de colisión entre la punta de la
pistola y el cordón de soldadura calculado por el simulador del
cordón de soldadura.
Los medios de visualización podrán comprender un
filtrador de la imagen generada para filtrar la imagen producida
según el patrón de filtrado de un filtro fotosensible de una máscara
de soldadura antes de su reproducción por parte del casco de
realidad virtual. De esta manera, el casco de realidad virtual podrá
reproducir la imagen que vería el soldador a través de la máscara
de soldadura y, además, puede variarse el tipo de filtro óptico de
la máscara de soldadura.
Por último, el dispositivo de control podrá
disponer de un módulo de evaluación de defectos de soldadura
(defectos del cordón de soldadura, etc.).
Para una mejor compresión de la invención, se
adjunta a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos
dibujos de una realizaciones de la presente invención.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de
algunos elementos correspondientes a una posible realización del
dispositivo objeto de la presente invención.
La figura 2 muestra un esquema de conexión entre
los diferentes elementos del ejemplo de la figura 1.
La figura 1 muestra los elementos externos de
una posible realización del dispositivo objeto de la presente
invención. Dicha realización corresponde con un dispositivo de
simulación de soldadura de tipo MIG/MAG (soldadura de metal con
gas, Inerte o Activo respectivamente).
En la figura puede observarse diferentes
componentes conectados entre sí:
- una pistola de soldadura simulada (1), que en
este caso comprende una carcasa (102) de pistola de soldadura real,
con su correspondiente mando o gatillo accionable (101);
- un equipo (2) o caja de soldadura simulada que
comprende igualmente en este caso la carcasa exterior de un equipo
o caja de soldadura disponible comercialmente con sus
correspondientes mandos, tales como el numeral indicado con el
numeral (201) y el potenciómetro indicado con el numeral (202);
- un casco de realidad virtual (6), cuya función
es la de proporcionar imágenes al usuario correspondientes a las
que tendría el soldador en el caso de que se produjese una soldadura
real y, preferentemente, reproducir el sonido de la soldadura;
- un dispositivo de control (3) que en este caso
se ha representado como un PC, si bien podría tratarse un
dispositivo electrónico específico, o bien una combinación de PC
programable y dispositivos electrónicos para realizar las funciones
requeridas.
En el caso mostrado, además, se ha representado
un carrete de hilo de soldadura (5), una botella (4) que simula
una bombona de gas de soldadura, con su correspondiente mando (401),
así como una pinza (9). Estos último componentes, si bien no son
estrictamente necesarios, pueden contribuir a una mejor simulación
de las condiciones reales, pudiendo el dispositivo controlar si la
pinza (9) ha sido conectada, o el estado del mando (401) de la
botella de gas (4), por ejemplo, de apertura.
Además, adicionalmente, en el ejemplo mostrado
se han realizado conexiones entre los diferentes elementos de
soldadura simulada, de manera similar a un dispositivo de soldadura
real. Puede citarse, por ejemplo, el cable de conexión (103) entre
la pistola (1) y el conjunto de caja (2) y carrete (5), o la
conexión (901) entre la pinza (9) y la caja (2). También se han
representado otras conexiones propias del dispositivo simulador,
tal como la conexión (301) entre el dispositivo de control (3) y la
caja (2), o la conexión (601) entre el dispositivo de control (3) y
el casco (6) de realidad virtual. Por supuesto, también serán
posibles otras conexiones.
Si bien no se ha representado en la figura 1, en
disposición de utilización, el simulador debe completarse con una
pieza o piezas a soldar situadas en un espacio de soldadura. También
podrán incluirse elementos reproductores de sonido para
reproducción de un sonido de soldadura simulado.
A continuación se pasa a describir con mayor
detalle los diferentes elementos que componen el dispositivo
simulador objeto de la presente invención.
La pistola (1) comprende un sensor o más
propiamente un sistema sensor o conjunto de sensores individuales
(no representados) que, preferentemente, proporcionan al dispositivo
de control (3) datos para que éste determine o mida, mediante
lectura directa o previo cálculo, las siguientes variables de
carácter físico:
- posición de la mano del soldador (ángulo de
incidencia)
- velocidad del hilo
- extensión del hilo (stick out)
- velocidad de la pistola
- posición de la junta
La simulación del sistema de arrastre y calidad
del hilo (en función del tipo de hilo que se considere) se realiza
únicamente para simulaciones de soldadura de tipo MIG/MAG.
El mando (101) de la pistola (1) es accionable
e, igual que el sensor de posición, proporciona información sobre
su estado al dispositivo de control (3) bien sea directamente o a
través del equipo de control (2).
El sensor de posición y orientación de la
pistola (1) debe presentar seis grados de libertad y un error
inferior al milímetro para permitir una simulación de la soldadura
de calidad adecuada. Dicho sensor es una de las alternativas más
críticas del dispositivo, por tanto, además de la precisión, el
sensor debe estar suficientemente libre de interferencias y debe
garantizar mantener adecuadamente la ergonomía de la pistola (1). El
sensor utilizado puede ser de tecnología magnética ("Wanda" o
"Space Pad" de Ascension Technolgies), de tecnología MOCAP,
guiados por láser y ópticos. De acuerdo con las pruebas y estudios
realizados por los inventores, éstos serán ventajosamente de
tecnología guiada por láser, por ejemplo un sensor "Laser Bird"
comercializado por Ascension Technologies, puesto que presentan una
gran precisión y el impacto sobre la ergonomía de la pistola es
mínimo.
Dentro de la carcasa, el equipo de soldadura
comprende dispositivos electrónicos y de comunicación que transmiten
al dispositivo de control información referente al estado de los
diferentes mandos de usuario (201), (202) o de variables
directamente dependientes de éstos. Las realizaciones particulares
de dichos dispositivos electrónicos y de comunicación dependerán
del grado de personalización que se
desee.
desee.
En una primera posibilidad, el equipo de
soldadura comprenderá interiormente una placa de circuitos a medida,
opción que puede ser la más barata.
En una segunda posibilidad, el equipo de
soldadura puede comprender una placa programable, por ejemplo una
placa de "PC Embbeded" disponible comercialmente, que permite
programar los periféricos (mandos de usuario) con intermedio de
operativos estándar como Linux. También deberán añadirse las
correspondientes entradas/salidas de comunicaciones. Esta
posibilidad es más costosa de cara al coste final del equipo, es,
sin embargo, más fácil de implementar.
La función a llevar a cabo consiste en detectar
las señales procedentes de los mandos y enviarlas (tras un eventual
procesado) al dispositivo de control. También puede eventualmente
preverse una actualización de parámetros de funcionamiento. Para
ello, la placa dispondrá, por ejemplo, de un puerto serie o USB para
comunicación con el dispositivo de control y de un bus CAN para
recibir actualizaciones de parámetros, por ejemplo, desde un PC de
mantenimiento. También puede preverse un sistema de comunicaciones
con la pistola que, preferentemente, tendrá en consideración la
posibilidad de utilizar diferentes tipos de pistolas.
La placa del equipo de soldadura también podrá
gobernar las pantallas e indicadores luminosos simulando el
funcionamiento de un equipo de soldadura real.
De una manera preferente, el casco de realidad
virtual podrá presentar las siguientes características
- visión estereoscópica
- sensor incorporado de, al menos, tres grados
de libertad (3 ángulos de rotación).
Ejemplos de cascos de realidad virtual adecuados
y disponibles comercialmente podrían ser
I-Glasses SVGA con auriculares,
Cy-visor DH-400, CyberMind
HiRes900, CyberMInd Visette Pro y 5DT HMD800.
Además, estos cascos de realidad virtual o HMDs
necesitan para la presente aplicación un sensor o tracker asociado
que permita seguir los movimientos de la cabeza de usuario en tiempo
real, por ejemplo vía conexión puerto serie ó USB. Dicho sensor
puede tratarse, por ejemplo, de un Intersense Intertrax 2,
Intersense InertiaCube 2 o un 3D Bird.
El dispositivo de simulación debe disponer de
información sobre el entorno de trabajo y la pieza a soldar.
La información geométrica sobre el entorno y la
pieza a soldar (forma, posición) puede adquirirse con anterioridad
a la utilización del dispositivo y almacenarse en medios de memoria
electrónica del dispositivo de control, o bien puede ser
suministrada en línea al dispositivo de control a través, por
ejemplo, de un sistema de cámaras. En este caso, por ejemplo, será
ventajoso que la pieza o piezas a soldar sean de un color
determinado para determinación de su situación. Esto implica la
desventaja de dotar al dispositivo de nuevos dispositivos y
requerirle necesidades computacionales mayores, a cambio de una
total libertad, por ejemplo, para mover piezas.
Como se ha indicado, el sistema debe responder
en tiempo real a las acciones realizadas por el soldador en
prácticas en función de las variables de soldadura definidas. Esto
debe conseguirse con un dispositivo de tipo electrónico que
comprenda los medios computacionales necesarios y las instrucciones
necesarias para gobernar los distintos elementos periféricos del
dispositivo (imagen y sonidos a reproducir, etc...).
En definitiva, el dispositivo de control debe
tener medios para:
- recibir las señales procedentes de los mandos
de usuario y de los sensores (módulo de control),
- simular las condiciones físicas de soldadura a
partir de la información recibida (módulo de simulación), y
- generar la imagen, y preferentemente sonido, a
reproducir en el casco de realidad virtual a partir de las
condiciones físicas simuladas y de la información de posición y
orientación del casco de realidad virtual (módulo de
visualización).
Para ello, el dispositivo de control consistirá
en una combinación de dispositivos de comunicaciones, electrónicos,
dotados de las instrucciones adecuadas. El dispositivo podrá estar
basado ventajosamente en arquitectura PC con los periféricos
adecuados para las funciones.
En el caso preferente de que deba proporcionarse
al dispositivo de control, de manera previa, los datos geométricos
(forma, posición) del entorno, o de la pieza a soldar, éste
almacenará esta información en la correspondiente memoria
electrónica, quedando a disposición de los medios que ejecuten la
simulación de las condiciones físicas (módulo de simulación).
Igualmente, podrán almacenarse en memoria
electrónica información sobre la geometría de la pistola, de tal
manera que el dispositivo de control podrá determinar la posición de
la punta de la pistola sin necesidad de que el sensor de posición
se sitúe en dicho preciso lugar.
Ventajosamente, el dispositivo de control estará
configurado para comprender:
- un simulador de partículas de soldadura; de
acuerdo con la presente invención, el simulador de partículas
calculará preferentemente la forma, color tamaño y vida de las
partículas desprendidas del hilo de soldadura, así como su posición
y velocidad;
- un simulador del cordón de soldadura a partir
de la simulación realizada por el simulador de partículas de
soldadura;
- un detector de colisión virtual entre el
cordón calculado y la pistola.
Con todos los datos obtenidos en el módulo de
simulación, y los datos geométricos del espacio de soldadura y la
pieza a soldar, así como la información procedente del casco de
realidad virtual, el módulo de visualización genera la imagen a
mostrar en el casco de visualización. Para los cascos de visión
estereoscópica, se generarán dos imágenes, una para cada ojo del
usuario. Asimismo el módulo de visualización de otro módulo
independiente coordinado con éste generará el sonido de soldadura
simulado a reproducir.
El módulo de visualización podrá disponer de
información referente a patrones de filtrado de diferentes máscaras
utilizables en la soldadura simulada para filtrar según el patrón
adecuado la imagen calculada.
Adicionalmente, el dispositivo de control podrá
disponer de un módulo de evaluación de la soldadura realizada
durante la simulación.
La figura 2 representa esquemáticamente la
funcionalidad de las diferentes conexiones entre los diferentes
elementos.
En esta figura se observa que el dispositivo de
control (3), que en el caso de tratarse de o comprender un PC
podría estar conectado a una red de ordenadores (1000), tal como una
red Ethernet, queda conectado al casco de realidad virtual (6) para
transmitirle las imágenes y, eventualmente, el sonido a transmitir.
El PC de control también queda conectado al equipo de soldadura
simulada (2), por ejemplo a través de una conexión serie o una
conexión USB. El PC de control, si se desea, también puede estar
conectado a través de un bus para sensores (1003) a la pistola de
soldadura (1) e incluso, eventualmente, a otros sensores o cámaras
(7) correspondientes al espacio de trabajo. Alternativamente, la
conexión de estos elementos con el dispositivo de control también
puede realizarse con intermedio del equipo de soldadura simulada
(2). Por otra parte, el equipo de soldadura puede presentar buses
de control propios (1002) para otros elementos tales como la pistola
(1) (u otros mandos auxiliares relacionados con la botella de gas
(4) o la pinza (9), por ejemplo). Obviamente, las propiedades del
bus de control propio dependerán del diseño de los elementos a
conectar. Por último, el equipo de conexiones puede presentar,
eventualmente, una conexión (1004) con un PC (8) a través de bus
CAN.
Existen numerosas variantes del dispositivo aquí
mostrado que resultarán obvias para el experto en la materia y que
deberán considerarse como incluidas dentro de la presente
invención.
En general, todo lo que no afecte, altere,
cambie o modifique la esencia de lo descrito, quedará comprendido
dentro de la presente invención.
Claims (22)
1. Dispositivo simulador de soldadura,
caracterizado porque comprende:
- una pistola de soldadura simulada cuyas
dimensiones y mandos de usuario corresponden con una pistola de
soldadura, estando dicha pistola de soldadura simulada dotada de un
sensor de posición y orientación;
- un equipo o caja de soldadura simulada cuyos
mandos de usuario se corresponden con un equipo o caja de
soldadura;
- un casco de realidad virtual con tres grados
de libertad y un sensor de posición;
estando dicha pistola y dicho equipo conectados
a través de un dispositivo de comunicación a
- un dispositivo de control que, a su vez,
comprende:
- -
- medios de recepción de las señales procedentes de los mandos de usuario citados y de la información procedente de los citados sensores de posición;
- -
- medios de simulación de las condiciones físicas de soldadura a partir de la información procedente de la pistola y del equipo;
- -
- medios de visualización para producción de una imagen a reproducir por el casco de realidad virtual correspondiente a la visión del soldador a partir de las condiciones simuladas por los medios de simulación y de la información procedente del sensor de posición del casco de realidad virtual.
2. Dispositivo, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los citados sensores de posición
presentan seis grados de libertad.
3. Dispositivo, según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el sensor de la pistola proporciona
información sobre su posición con un error inferior al
milímetro.
4. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el equipo o caja
de soldadura simulada comprende la carcasa exterior
correspondiente a un equipo o caja de soldadura real y un
dispositivo electrónico para control de los mandos de usuario y
comunicación con el dispositivo de control.
5. Dispositivo, según la reivindicación 4,
caracterizado porque el citado dispositivo electrónico de
control del equipo de soldadura simulada comprende una placa
electrónica no programable.
6. Dispositivo, según la reivindicación 4,
caracterizado porque el citado dispositivo electrónico de
control del equipo de soldadura simulada comprende una placa
programable.
7. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el casco de
realidad virtual es de tipo comercialmente disponible.
8. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el casco de
realidad virtual es de visión estereoscópica.
9. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo
de control comprende medios de medición de la velocidad de la
pistola.
10. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el dispositivo
de control comprende medios de memoria electrónica para almacenar
datos geométricos correspondientes al espacio de trabajo y/o la
pieza a soldar.
11. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el dispositivo
comprende al menos una cámara para proporcionar datos geométricos
correspondientes al espacio de trabajo y la pieza a soldar.
12. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el dispositivo
de control comprende medios de memoria electrónica para almacenar
datos geométricos de la pistola.
13. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dispositivo
comprende, además, un simulador de sonidos y medios para reproducir
el sonido simulado.
14. Dispositivo, según la reivindicación 13,
caracterizado porque el simulador de sonidos presenta como
parámetros de cálculo datos procedentes del equipo de soldadura
referentes a intensidad de corriente de soldadura, voltaje de
soldadura y velocidad del hilo de soldadura.
15. Dispositivo, según la reivindicación 13 ó
14, caracterizado porque los medios para reproducir un
sonido simulado comprenden reproductores de sonido integrados en el
casco de realidad virtual.
16. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque los medios de
simulación comprenden:
- un simulador de partículas;
- un simulador de cordón de soldadura;
- un detector de colisión entre la punta de la
pistola y el cordón de soldadura calculado por el simulador de
cordón de soldadura.
17. Dispositivo, según la reivindicación 16,
caracterizado porque el dispositivo de control comprende un
simulador de carrete de hilo con capacidad de detectar el fin del
carrete.
18. Dispositivo, según la reivindicación 16 ó
17, caracterizado porque simulador de partículas comprende
medios para calcular a partir de los datos recibidos por el
dispositivo de control los siguientes parámetros,
- -
- forma de partícula;
- -
- color de partícula;
- -
- tamaño de partícula;
- -
- tiempo de vida de partícula;
- -
- posición;
- -
- velocidad;
disponiendo el dispositivo de
control medios para transmitir dichos parámetros al simulador del
cordón de soldadura y a los medios de
visualización
19. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque los medios de
visualización disponen de medios de filtro para filtrar la imagen
producida según el patrón de filtrado de un filtro fotosensible de
una máscara de soldadura.
20. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque el sensor de
posición y orientación de la pistola es un sistema de tecnología
guiada por láser.
21. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque el casco de
realidad virtual presenta seis grados de libertad.
22. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el dispositivo
de control dispone de un módulo de evaluación de defectos de la
soldadura.
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