Анализ и оценка качества компьютеризированного малоамперного дугового тренажера сварщика

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования  «Уральский федеральный университет

имени первого  Президента России Б.Н. Ельцина»

Механико-машиностроительный институт

 

 

Анализ  и оценка качества компьютеризированного  малоамперного дугового тренажера  сварщика

Реферат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2012

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………...……………………………3

1 Описание АСНИ…………………………………………………………………….……..4

1.1 Назначение и использование МДТС…………………………………………...………4

1.2 Техническая характеристика тренажера………………………………...……………..5

1.3 Комплектность МДТС…………………………………………………………….…….6

2 Оценка качества АСНИ…………………………………………………………...………8

Заключение ……………………………………………………………………………….....11

Список использованных источников………………………...…………………………….12

Приложение А. Статья «Компьютеризированный малоамперный дуговой тренажер сварщика»……………………………………………………………………………………13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Одной из главных  целей технологической подготовки производства является стабильность и предсказуемость сварочного процесса. Однако процесс сварки остается в высокой степени непредсказуемым, т.е. подверженным случайным воздействиям: квалификации оператора-сварщика, изменению свойство сварочного оборудования и сварочных материалов и т.п. В частности, устойчивость процесса сварки во многом зависит от квалификации сварщиков.

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

Повысить качество и уровень подготовки квалифицированных сварщиков, активизировать познавательную деятельность учащихся, снизить расход сварочных материалов и электроэнергии позволяют специально разработанные тренажеры, которые моделируют производственный процесс и создают оптимальные условия для эффективного формирования профессиональных знаний, умений и навыков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Описание АСНИ

1.1 Назначение  и использование МДТС

В целях повышения  качества и уровня подготовки квалифицированных сварщиков в ИЭС им. Е.О. Патона был разработан современный компьютеризованный малоамперный тренажер сварщика МДТС, в котором имитация сварочного процесса приближенна к реальным условиям сварки. Процесс сварки  осуществляется малоамперной дугой на пластине или имитируемом сварочном соединении (рис.1).

Рисунок 1 –  Малоамперный дуговой тренажер сварщика

Тренажер предназначен для обучения, тренировки и тестового контроля психофизиологического состояния и квалификации сварщиков и используется для освоения следующих навыков по технике сварки:

-возбуждение  дуги и поддержания определенной  длины дугового промежутка;

- поддержание  пространственного положения ручного  инструмента по отношению к  свариваемой поверхности и заданной  погонной энергии  сварочного процесса;

- отработка  техники равномерного перемещения ручного инструмента с электродом относительно свариваемых поверхностей с заданной скоростью.

Главная цель, которую  должен выполнять МДТС – формирование моторных навыков зажигания и  устойчивого удержания сварочной дуги при осуществлении ручной электродуговой сварки различных видов. Так же тренажер обеспечивает освоение приемов техники сварки стыковых и угловых соединений в различных пространственных положениях, регистрацию информации о правильности имитируемого сварочного процесса по длине дугового промежутка, углам наклона электрода, погонной энергии и скорости сварки.

В процессе работы на тренажере осуществляется оперативная обратная связь с обучаемым по результатам его учебных действий путем подачи речевой подсказки при выходе основных контролируемых параметров режима сварки за пределы заданных величин.

Программное обеспечение  тренажера позволяет:

- вводить исходные данные режима имитируемого сварочного процесса в диалоговом режиме.

- отображать на экране монитора компьютера текущие параметры имитируемого сварочного процесса.

- проводить статистическую обработку результатов и анализ по каждому контролируемому параметру режима сварки, а также оценивает качество выполнения имитируемого сварочного процесса за счет введения элементов экспертной системы.

Результаты  документально регистрируются в виде табличной и графической информации на оптическом, магнитном и бумажном носителях, что позволяет осуществлять оперативный контроль за динамикой формирования навыков у обучаемых (рис. 2).

Рисунок 2  - Окно «Табличные результаты обучения»

 

1.2 Техническая характеристика тренажера

Питание тренажера  осуществляется от сети переменного тока напряжением 220В±10%, частотой 50±1 Гц.

Потребляемая мощность В·А, не более. …………….. . . 750,0

Время готовности к работе после включения

тренажера, мин, не более. . . . . . . …………………. . . . . . 1

Длина дугового промежутка в нормальном

режиме обучения, мм…………………………………..…..1-6

Напряжение  дуги, В………………………………………. 25-40,0

Сварочный ток, А. …………………………………………До 7,5

Диаметр электрода, мм. . . . . . . . . . ………………………. . 2-3

Угол наклона электрода относительно

горизонтальной свариваемой поверхности……………….

α, градус……………………………………………………..0±45

Угол наклона  электрода относительно

вертикальной плоскости β, градус…………………………0±45

Мощность сварочной  дуги, Вт. . . . . . . . . . . ……………. . 200

Скорость сварки, мм/с. . . . . . . . . . . . . . . . …………….. . . 2-12,0

Скорость имитации плавления электрода,

мм/с. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ……………. . . . . 3,5-7,5.

Время нахождения в режиме «Сварка», с………………180,240,360

Род сварочного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Постоянный, обратная полярность

 

1.3 Комплектность МДТС

В состав тренажера  входят технологический интерфейс, являющийся аппаратным устройством для приема и обработки сигналов, поступающих с датчиков напряжения, тока, углов положения инструмента, а также манипулятор-позиционер сварного образца и ручные инструменты сварщика. Тренажер снабжен маской сварщика с наголовным креплением и автоматическим светофильтром, который позволяет сварщику выполнять все стадии сварочных работ, не поднимая маску. Регулировка степени затемнения в зависимости от сварочного тока производится регулятором, расположенным на наружной поверхности маски.

Манипулятор-позиционер предназначен для крепления плоского и углового образцов сварного соединения и его позиционирования в различные  пространственные положения, обеспечивает подвод к образцу сварочного тока и съем обратных сигналов, пропорциональных сварочному току на токоподводах манипулятора.

Манипулятор (рис. 3) представляет изогнутый трубчатый кронштейн 4, установленный с возможностью перемещения по двум координатам в корпусе 5, несущий на себе поворотную деку 2 и блок датчиков 6. На концах С-образной трубчатой конструкции установлены медные токоподводы 10, снабженные прижимами 1 для закрепления сварного образца 9. В центральной части дека имеет шарнирный узел крепления к кронштейну, который позволяет занимать различные пространственные положения. Фиксирование необходимого положения деки обеспечивают два винтовых клиновых прижима 7 и 8. Внутри деки расположены кабели, соединяющие токоподводы с блоком датчиков, к которому от источника питания подводится сварочный ток.

Рисунок 3 –  Манипулятор – позиционер

Корпус манипулятора представляет струбцину, закрепляемую на столешнице учебного стола, винтовой клиновой прижим 3 фиксирует положение кронштейна. Тренажер снабжен ручными инструментами сварщика четырех видов. Каждый инструмент состоит из рабочей сварочной головки, к которой присоединяется универсальный адаптер сдатчиком углового положения инструмента сварщика.

Инструмент  для ручной дуговой сварки имитирует плавление металлического электрода с покрытием путем его перемещения "от дуги" с заданной скоростью, соответствующей реальной скорости плавления электрода. Инструмент конструктивно выполнен в виде рукоятки, на которой смонтирован электромеханический привод перемещения электрода для имитации плавления и обеспечивает два режима имитации плавления электрода при ручной дуговой сварке: без имитации и с заданной имитацией плавления электрода.

Инструменты сварщика для сварки в защитных газах плавящимся и неплавящимся электродами выполнены на базе сварочных горелок общепромышленного применения, подвергнутых доработке. На горелках установлены цанги для крепления вольфрамового электрода диаметром 2,0 и 3,0 мм, который выполняет роль электрода без имитации плавления.

Тренажер по требованию заказчика комплектуется персональным компьютером типа IВМ РС с системным блоком, монитором, клавиатурой, мышью, принтером, головными телефонами, посредством которых производится речевая подсказка об ошибках по каждому контролируемому параметру режима сварки.

 

 

2 Оценка качества АСНИ

Для оценки качества АСНИ используем метод экспертных оценок. В этом случае ля количественной оценки показателей качества вводят соответствующие  шкалы таблица 1. Они упорядочивают  рассматриваемые объекты в определенной последовательности, однако в них отсутствует четкая единица измерения. 

Таблица 1 –  Шкалы порядка для оценки показателей качества АСНИ

Оценка показа-теля качества	Точность управления и измерения,%	Степень автоматизации		Уровень математического  обеспечения
		подсистемы  управления	подсистемы  измерения и обработки опытных  данных	подсистемы  управления	подсистемы  измерения и обработки опытных  данных
0	≥2	Ручное управление	Ручная регистрация  и обработка данных	Математического обеспече-ния нет	Математического обеспече-ния нет
1	1	Автоматичес-кая  стабилизация параметров	Регистрация данных на машинных носителях	Служебные программы( загрузчики, компилля-торы и т.д.)	Служебные программы
2	0,5	Программное управление режимами с помощью специальных  блоков	Первичная обработка данных в режиме реального времени	Управля-ющие программы	Библиотека  стандартных программ
4	0,2	Программное управление с помощью ЭВМ	Расчеты в режиме реального времени на ЭВМ	-	Пакет прикладных программ
8	0,1	Тоже для  нескольких установок	Тоже для нескольких установок	-	Операционная  система

 

В общем случае выделяют две подсистемы, определяющие качество АСНИ: управления и измерения. Если считать оценки точности управления Т_у и измерения Т_и, степень автоматизации управления А_у и измерений А_и, уровень математической подготовки внешнего воздействия М_у и получения информации М_и являются независимыми, то  оценку качества АСНИ можно представить формулой (1):

,                                        (1)

где Q – оценка качества АСНИ в целом; Q_у и Q_и – оценка качества подсистем управления и измерения соответственно; n_у и n_и - число оцениваемых измеряемых и управляемых параметров.

Определяем  для МДТС параметры управления и  измерения и их шкальную оценку в  соответствии с таблицей 1 и результаты заносим в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Оценка качества МДТС

Система, параметр управления  или измерения	Оценка показателей  качества
	точности		автоматизации			мат.обеспечения		подсистем			системы
	Ту	Ти		Ау	Аи	Му	Ми		Qу	Qи	Q
Скорость сварки	1	-		4	-	2	-		4,58	-
угол наклона  электрода альфа4,58	1	-		4	-	2	-		4,58	-
Угол наклона  электрода бета	1	-		4	-	2	-		4,58	-
Длина дугового промежутка	1	-		4	-	2	-		4,58	-
Напряжение	-	1		-	4	-	4		-	5,74
Сила тока	-	1		-	4	-	4		-	5,74
Погонная энергия	-	1		-	4	-	4		-	5,74