Информационно-измерительная система для комплекса управления интерактивной визуализацией на компьютерном тренажёре процесса сварки плавлением

• Автор: Толстов, Виктор Андреевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Волгодонск
• Количество страниц: 144 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ В ОБЛАСТИ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

1.1 Процесс ручной дуговой сварки

1.1.1 Сварочный контур

1.1.2 Зона термического влияния

1.1.3 Сварка неповоротных стыков труб

1.1.4 Контроль качества сварных соединений

1.2 Информационно-измерительные системы для оценки состояния процесса РДС

1.2.1 Использование информационно-измерительных систем в аттестации сварочных процессов

1.2.2 Предпосылки разработки тренажёров для обучения навыкам РДС

1.2.3 Информационно-измерительные системы как основа тренажёров для обучения РДС
1.2.4 Средства виртуальной реальности для обучения сварщиков РДС
1.3 Мультимедийный тренажёр для обучения сварщиков РДС
1.3.1 Устройство мультимедийного тренажёра
1.3.2 Математическое моделирование сварочного процесса
1.4 Цели и задачи работы
Выводы к главе 1:
2 РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ДЛЯ РАСЧЁТА ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РДС
2.1 Метрологическое исследование устройства координатного слежения NaturalPoint Tracklll
2.1.1 Оценка абсолютной погрешности УКС
2.1.2 Расчётная модель УКС
2.1.3 Реализация расчётной модели и результаты оценки
2.2 Модели расчёта параметров виртуального процесса РДС
2.2.1 Усовершенствование модели расчёта параметров процесса РДС
2.2.2 Модель формирования стыкового шва для плоских деталей
2.2.3 Модель формирования шва неповоротного стыка труб
2.3 Модель звукового сопровождения сварочного процесса
2.3.1 Исследования звука процесса РДС
2.3.2 Обработка экспериментальных данных с помощью нейронной сети
2.4 Экспертная система для оценки манипуляций электродом
2.4.1 Предпосылки разработки экспертной системы
2.4.2 Анализ траектории перемещения торца электрода
Выводы к главе 2:
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РДС
3.1 Определение параметров модели процесса РДС
3.1.1 Информационно-измерительная система для регистрации параметров процесса РДС
3.1.2 Экспериментальное определение ограничений для модели расчёта параметров процесса РДС
3.1.3 Проверка адекватности и статистической значимости уравнений регрессии
3.1.4 Проверка адекватности модели формирования шва
3.2 Исследование звуковых характеристик процесса РДС
3.2.1 Проведение нейросетевой кластеризации спектров
3.2.2 Построение стохастической модели
3.2.3 Проверка адекватности звуковой модели
3.3 Оценка эффективности обучения с использованием ИИС
Выводы к главе 3:
4 РЕАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СВАРОЧНОГО ПРОЦЕССА В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
4.1 Выбор средств разработки ИИС

4.1.1 Выбор средств разработки программного обеспечения
4.1.2 Выбор аппаратных средств
4.2 Реализация расчётов по математическим моделям в ИИС
4.2.1 Реализация модели тока сварки и напряжения на дуге
4.2.2 Расчёты по модели формирования сварного шва
4.2.3 Моделирование звука РДС в ИИС
4.3 Интеграция ИИС и мультимедийного тренажёра РДС
4.3.1 Разработка интерфейса пользователя
4.3.2 Настройка параметров виртуального процесса РДС
4.3.3 Средства анализа тренировочного процесса
Выводы к главе 4:
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Код С++ для запуска исполняемого файла внешней программы

измерительная система расчёта параметров виртуального процесса РДС является основой для создания мультимедийных тренажёров с широкими возможностями. Поэтому целью работы является повышение эффективности существующих методов моделирования параметров виртуального процесса РДС и их реализация в виде информационно-измерительной системы, составляющей основу для компьютерных тренажёров РДС.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
- оценка метрологических характеристик устройства координатного слежения для мультимедийного тренажёра сварщика;
- разработка модели расчёта в реальном времени тока сварки и напряжения на дуге и других параметров процесса РДС;
- разработка моделей расчёта в реальном времени параметров виртуального сварного соединения и звукового сопровождения сварочного процесса;
- экспериментальная проверка адекватности разработанных моделей;
- разработка информационно-измерительной системы для расчётов по моделям.
Выводы к главе 1:
1. Технология РДС является востребованной в строительстве объектов атомной отрасли. Это обусловливает высокие требования к качеству сварочных соединений и подготовке сварщиков РДС. При этом, существующая распространённая методика обучения навыкам РДС обладает рядом недостатков, снижающих её эффективность. Одним из путей повышения её эффективности является применение тренажёров РДС на начальных этапах обучения.
2. Тренажёр для обучения РДС будет эффективным, если заложенные в него модели процесса сварки будут адекватны реальному сварочному