автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков ручной дуговой сварки

На правах рукописи

Ишигов Игорь Олегович

003458536

ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ-СВАРЩИКОВ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

05.11.16- Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

С. ' 1.

•1 . J

Волгоград - 2008

Работа выполнена на кафедре «Информационные и управляющие системы» Волгодонского института (филиала) государственного образовательного учреждения высшего технического образования Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Кривин Валерий Вольфович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шевчук Валерий Петрович кандидат технических наук, доцент Полетаев Юрий Вениаминович

Ведущая организация

ЗАО НПК "Эталон-

Защита состоится "4" февраля 2009 г. в 12.00 на заседании диссертационного совета Д 212.028.05 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан " 15 " декабря 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Авдеюк О.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Ручная дуговая сварка (РДС) в настоящее время остается одним из основных и распространенных способов получения неразъемных соединений, применяемых в промышленности. Надежность изделий во многом зависит от качества выполнения сварки, ведь значительная часть дефектов закладывается именно на стадии сварочных работ. К дефектам приводит не только нарушение технологических приемов процесса сварки, использование некачественных материалов и оборудования, но и плохая подготовка сварщиков (при РДС до 70-80% брака возникает из-за неэффективного управления процессом вследствие низкой квалификации сварщиков). Поэтому важной задачей является эффективное обучение операторов ручной дуговой сварки.

В основе системы обучения сварщиков лежит формирование у обучаемых программных 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 лабораторными испытаниями. Такие способы оценки качества и навыков работы, особенно на начальных стадиях обучения, являются дорогостоящими, требуют больших затрат времени и применения специализированного оборудования, а экспертные оценки содержат элемент необъективности.

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 ходе процесса. Поэтому необходимо совершенствовать процесс обучения с применением современных систем.

В настоящее время используемые системы для обучения содержат некоторые из следующих недостатков: остается незадействованной информация по поддержанию постоянной длины дуги, невозможно имитировать плавление электрода, не учитываются углы наклона электрода, отсутствует возможность формирования сварного шва. Основным недостатком всех рассмотренных систем обучения является невозможность оценки качества формирования сварного соединения после окончания процесса.

Поэтому актуальной и востребованной задачей является совершенствование процесса обучения операторов-сварщиков РДС, причем важно не только моделировать перемещение электрода в трехмерном пространстве, проводить виртуальный процесс сварки, но и получать результаты действий сварщика - оценку качества сварного соединения. Это возможно при использовании информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов РДС, которая является платформой при разработке тренажеров сварщиков. Наличие такой платформы позволяет применять систему, используемую при создании тренажеров для различных видов сварки.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является создание информационно-измерительной системы (ИИС) для повышения производительности и качества обучения операторов ручной дуговой сварки, а также снижения

временных и материальных затрат на обучение при подготовке специалистов сварочного производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. проведение анализа процесса РДС и методики обучения операторов-сварщиков РДС;

2. разработка интерактивной визуальной модели процесса РДС;

3. разработка математической модели определения основных параметров виртуального процесса сварки и проверка ее адекватности реальному процессу;

4. разработка информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС;

5. разработка методики метрологического анализа устройства координатного слежения (УКС);

6. интеграция математической тепловой модели, интерактивной визуальной модели и информационно-измерительной системы для испытательного стенда в тестовый тренажер сварщика.

Методы исследований. Экспериментальные исследования проводились с применением цифровой ИИС, а также на базе технологий виртуальной реальности с использованием устройства координатного слежения (УКС) и шлема виртуальной реальности. Для расчета параметров виртуального процесса сварки использовались методы математического моделирования данных, для разработки программного обеспечения и интерфейса - методы проектирования информационных систем, современные методы компьютерной графики.

Научная новизна. Новизна научных результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в разработке:

1) метода моделирования виртуального процесса сварки (который адекватен реальному процессу), построенного по измеренным координатам системы "рука-держатель-электрод", позволяющего получить основные параметры процесса, на основе которых оценивается качество формирования сварного соединения;

2) методики расчета распределения погрешностей для устройства координатного слежения (УКС) по его математической модели, позволяющей получать погрешность любого из выходных параметров при известных погрешностях входных;

3) новой информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС, позволяющей существенно сократить расходы и время на обучение, а также повысить качество обучения при подготовке специалистов сварочного производства.

Практическая значимость работы заключается в создании и внедрении информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС, позволяющей:

- повысить производительность и качество обучения за счет предоставления своевременной совокупной информации о результатах действий сварщика;

- сократить расходы на выявление качественных характеристик сварного шва при помощи разработанного программного обеспечения (по сравнению с оценкой качества на реальном процессе);

- снизить расходы на обучение (не требуются электроды, вспомогательный материал, уменьшаются затраты на электроэнергию).

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

1) метод моделирования виртуального процесса сварки по измеренным координатам системы "рука-держатель-электрод";

2) методика расчета распределения погрешностей в пространстве устройства координатного слежения по его математической модели;

3) информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС.

Реализация результатов работы. Теоретические, методические и аппаратно-программные разработки нашли практическое применение в центре подготовки и аттестации сварщиков высокой квалификации при ОАО "Атоммашэкспорт", а также на кафедре ИиУС ВИ(ф) ЮРГТУ в курсах дисциплин "Мультимедиа технологии", "Моделирование систем", "Компьютерная графика".

Разработанная ИИС прошла опытно-промышленные испытания в ЗАО НПК "Эталон". В результате экономический эффект, обусловленный снижением затрат на электроэнергию, электродные и вспомогательные материалы, оценку качества формирования виртуального сварного соединения, составит до 10 т.р. на одного обучаемого.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:

— на Всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ и инновационной деятельности, Новочеркасск 22-24 мая 2007 г.;

— на научно-практической конференции ВИ(ф) ЮРГТУ(НПИ) "Студенческая весна", 2007-2008 гг.;

— на кафедре "Вычислительная техника", Волгоград, 2007-2008 гг., ВолгГТУ;

— на семинарах кафедры "ИиУС" ВИ(ф) ЮРГТУ(НПИ), 2006-2008 г.

Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в 7 печатных работах, из них: по одной в сборнике научных трудов ВИ(ф) ЮРГТУ(НПИ), Известиях ВолгГТУ, Международной научно-практической конференции г. Пенза, Российско-Украинском научно-техническом и методическом симпозиуме г. Пенза, три в сборнике трудов Всероссийской научно-технической конференции в г. Пенза.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов, списка литературы. Она изложена на 139 страницах основного текста, в том числе содержит 69 рисунков, 9 таблиц. Список литературы состоит из 114 наименований.

Личный вклад. При проведении научных исследований с Черновым A.B., Кривиным В.В., Виниченко М.Ю. на кафедре "ИиУС" ВИ(ф) ЮРГТУ(НПИ) автором лично разработаны: виртуальная среда для моделирования процесса РДС с

интеграцией в нее устройства координатного слежения, математическая модель определения основных параметров виртуального процесса сварки на основе информации о пространственном положении системы «рука-держатель-электрод», информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС, метод расчета распределения погрешностей УКС по его математической модели, оценка качественных характеристик виртуального сварного соединения, показана адекватность виртуального процесса сварки реальному.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность проведенных исследований подтверждена сравнением результатов, полученных при математическом моделировании параметров виртуального процесса, и реальными данными для одного и того же процесса сварки.

Основное содержание работы.

Во введении показана актуальность диссертационной работы, определены цель и задачи исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Первая глава "Характеристика процесса РДС и методы обучения операторов-сварщиков" посвящена рассмотрению технологического процесса сварки плавящимся электродом, методам современного обучения операторов РДС и способам оценки качества сварных соединений.

При рассмотрении научных работ К.К. Хренова, Б.Е. Патона, А.И. Акулова, Б.К. Лебедева и др., содержащих теоретические аспекты по проведению сварочных процессов и контролю качества сварных соединений, проведен анализ физических процессов при сварке плавлением, а также рассмотрены характеристики технологического процесса дуговой сварки.

Проблема повышения качества сварных соединений отражена во многих работах отечественных и зарубежных ученых, среди которых важно выделить работы С.А. Куркина, Э.А. Гладкова, JI.E. Алехина, Н.С. Львова, A.B. Чернова, В.В. Кривина. Контроль качества сварных соединений - дорогая, сложная и протяженная во времени процедура. В данной работе представлены основные виды дефектов сварных соединений при РДС и показано, что их возникновение происходит не только при нарушении технологических приемов процесса сварки, применении некачественных материалов и неисправности оборудования, но и при низкой подготовке сварщиков.

При традиционном методе обучения сварщиков качество сварного соединения может быть оценено только после окончания процесса сварки методами разрушающего или неразрушающего контроля, а также при помощи оценки эксперта. Анализ информации о процессе сварщиком затрудняется вследствие отсутствия сформированных зрительных и слуховых эталонов, а также моторных навыков. Результат обучения во многом зависит от педагогических возможностей и квалификации обучающего, а контроль усвоения неоправданно трудоемок и субъективен. Таким образом, начальное обучение на реальном процессе является трудоемким, дорогостоящим, требует больших временных затрат и применения специализированного оборудования. Поэтому необходимо совершенствовать процесс обучения с применением современных систем.

В настоящее время для обучения сварщиков РДС могут быть использованы следующие системы:

- тренажер для обучения первичным моторным навыкам (ТОПМН), разработанный на кафедре сварки ДГТУ, авторы В.Ф. Лукьянов, Х.Т. Мгонджа, A.JI. Черногоров;

- компьютерный тренажер сварщика (КТС-01), автор A.B. Сас;

- малоамперный дуговой тренажер сварщика (МДТС), авторы В.А. Богдановский, В.М. Гавва, Н.М. Махлин.

Как показано в таблице 1, ни одна из приведенных систем по своей функциональности не позволяет обеспечить контроль над всеми перечисленными действиями одновременно, что, в свою очередь, может привести к формированию у обучаемого ложных навыков.

Таблица 1 - Преимущества и недостатки рассмотренных систем обучения сварщиков

Действие КТС-01 МДТС ТОПМН

Расчет показателей качества виртуального шва - - -

Контроль длины дуги - + -

Сварка с различными углами наклона электрода - + -

Имитация плавления электрода + + -

Формирование виртуального шва - - -

Сварка вдоль заданной траектории + - +

Основным недостатком рассмотренных систем является то, что по окончании учебного процесса сварки не представляется возможным оценить показатели качества формирования сварного соединения и указать на некоторые дефекты.

В связи с этим на кафедре "Информационные и управляющие системы" ВИ(ф) ЮРГТУ(НПИ) была поставлена задача - разработать информационно-измерительную систему для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС на основе последних достижений электронной вычислительной техники, технических средств виртуальной реальности и методов обработки информации, в том числе графической.

Во второй главе "Моделирование процесса РДС" представлена схема интерактивной визуальной модели процесса РДС, включающей в себя математические модели расчёта координат УКС и углов наклона рамки УКС, а также схема взаимодействия оператора с процессом РДС.

Как показано, одной из основных причин, приводящей к дефектам сварных соединений при РДС, являются ошибки оператора при управлении процессом, которые напрямую связаны с квалификацией сварщика. В работах Caca A.B. отмечается, что для определения природы ошибок необходимо рассмотреть взаимодействие оператора с процессом и определить основные регулируемые параметры, влияющие на качество сварных соединений. На рисунке 1 показано, что этими параметрами являются длина дуги (Ьд), скорость сварки (Уев) и смещение электрода относительно стыка (х), которыми оператор управляет по зрительной информации о формируемом сварном шве и шумовым характеристикам процесса.

В качестве основного регулируемого параметра принята длина дуги. Во-первых, она является одним из основных технологических параметров при РДС. Во-

вторых, при начальном обучении операторов сварщиков РДС, в соответствии с оценкой инструкторов, задача поддержания постоянной длины дуги является основной психологической установкой. Этот параметр значительно влияет на производительность сварки и качество сварного шва. Увеличение длины дуги снижает качество наплавленного металла шва, увеличивает потери металла на угар и разбрызгивание, уменьшает глубину проплавления основного металла, а также ухудшает внешний вид шва.

где Ah - превышение над кромками, у - зазор между кромками, Фд - форма дуги, Бед - яркость свечения дуги, Бщд - шумовые характеристики дуги, В - ширина шва, Н - высота и волнистость валика, Scb - спектр излучения сварочной ванны, Фв- форма ванны, Ше- наличие шлаковых включений.

Рисунок 1 - Схема взаимодействия оператора с процессом дуговой сварки

Для моделирования процесса виртуальной сварки разработана математическая модель, в которой координаты движений руки оператора пересчитываются в координаты торца виртуального электрода и углы его наклона, а затем применяются для прорисовки системы рука-держатель-электрод в трехмерном виртуальном пространстве, причем длина виртуальной дуги рассчитывается как разница координат между концом электрода и уровнем заготовки по оси ординат.

Рисунок 2 - Схема моделирования процесса РДС

Элементы математической модели изображены на рисунке 3. Инфракрасная камера со встроенной подсветкой (О - ее объектив, М — пиксельная матрица) следит за рамкой с тремя отражателями Я2 и Я3 прикрепленными к жесткой рамке, соединенной с имитатором плавления электрода (его конец Ио). Координаты образов отражателей (гь г2, г3) определяются программным обеспечением У КС и по ним вычисляются координаты самих отражателей и координаты конца электрода.

Рисунок 3 - Схема к математической модели расчета координат УКС

Опишем математическую модель, используемую при расчете координат отражателей УКС и конца электрода.

Очевидно, выполняются соотношения:

где ¿/у - известные расстояния между отражателями и концом электрода,

Я,^ г(,2 - ¿-координаты векторов г, причем г^ = / (расстояние от объектива до

матрицы камеры).

Соотношения (2) в скалярной форме образуют систему из шести уравнений (для г-координат они вырождаются в тривиальные). Соотношения (1) дают еще 6 уравнений. Итого имеется система из 12 уравнений для 12 неизвестных - координат трех отражателей и конца электрода. Заметим, что координаты образов отражателей Г; известны.

Углы поворота электрода вычисляются программно на основе текущих координат отражателей рамки УКС в трехмерном пространстве.

В третьей главе "Разработка информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС" рассмотрены: разработка математической модели определения основных параметров виртуального процесса, математическая тепловая модель (точечный источник тепла на поверхности полубесконечного тела), программно-аппаратная реализация информационно-измерительной системы для испытательного стенда, информационно-измерительная система регистрации основных параметров процесса.

(Я,-Д,)2=(^)2, и=Ш,]<1 (1) кроме того: ^ /= 1,2,3, (2)

В работах Чернова А.В., Кривнна В.В. показано, что сигналы тока сварки и напряжения на дуге содержат важнейшую информацию о ходе процесса. Во многих публикациях по вопросам технологии дуговой сварки показано, что наиболее сильное влияние на геометрические параметры зоны проплавления оказывают сварочный ток, напряжение на дуге и скорость сварки. Поэтому нахождение этих параметров является актуальной задачей.

В информационно-измерительной системе для испытательного стенда обучения сварщиков РДС требуется реализовать работоспособность в реальном масштабе времени, обеспечить достаточную визуальную имитацию процесса и качественное соответствие выходных параметров виртуального шва. При этом количество факторов модели существенно ограничено. Поэтому была разработана упрощенная модель определения основных параметров виртуального процесса:

где аэл - теплота плавления единицы длины электрода [Дж/мм], Vm - скорость плавления электрода [мм/мс], r¡m - доля мощности дуги, уходящая на расплавление электрода, Дл - мгновенная длина электрода [мм], W0 - мощность дуги [Вт], Rd - сопротивление дуги [Ом], рд - удельное сопротивление дуги [Ом*мм], 1св- ток сварки [A], Ud - напряжение на дуге [В].

В соотношения (3-6) входит ряд констант, которые находятся либо из справочников, либо эмпирически.

По известной (заданной в табличной форме) вольтамперной характеристике источника питания каждому значению тока сварки 1св ставится в соответствие напряжение на дуге ия. В каждый момент времени рассчитываются значения этих параметров и скорости плавления электрода.

Полученные значения параметров процесса вносятся в математическую тепловую модель и используются для расчета значений температуры металла сварочной ванны. При этом сумма приращений от всех элементарных мгновенных источников теплоты, каждый из которых действовал время dt, принимает вид:

(x+vt)2+y2+z2

dt

4, _у _ ^XnWd У пл «а, (3)

= PdA) (4)

J¿± Ice (5)

wd =ид1св (6)

А Т= J-

h_„ 4а/

0 ср(4тса/)3/2

где д - эффективная тепловая мощность, Вт; а - коэффициент температуропроводности, мм2 /с; у - коэффициент теплопроводности, Вт/(мм • К);

ср - объемная теплоемкость, Дж/(ммЗ • К); х, у, г — координаты точки; V - скорость сварки, мм/с; 6 - толщина пластины, мм; I - время, с. Рассчитанные температурные поля и значение температуры плавления основного металла используются для оценки качественных характеристик сварного шва.

Основным элементом (платформой) в тренажере сварщика РДС является информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения

операторов-сварщиков РДС, которая обеспечивает реалистичное присутствие в трехмерном пространстве и проведение в нем виртуального процесса сварки.

Представленную систему можно разделить на две основные части - это аппаратные средства, обеспечивающие визуализацию процесса, сбор, транспортировку данных о процессе виртуальной сварки к ЭВМ, и программные средства, позволяющие графически представить и проводить виртуальный процесс сварки, а также обрабатывать измеренные данные.

В состав системы входят: шлем виртуальной реальности eMagin Z800 3D Visor с акустической стереосистемой, устройство координатного слежения (УКС) Natural Point TrackIR, ПЭВМ, устройство для имитации плавления электрода (ИПЭ).

Шлем виртуальной реальности (рисунок 4) обеспечивает реалистичное присутствие обучаемого в виртуальном трехмерном пространстве при проведении сварки. В него встроена акустическая стереосистема, для воспроизведения естественного звукового фона процесса сварки.

Имитатор электрода выполнен на основе стандартного электрододержателя и состоит из двух телескопических трубок, где внутренняя втягивается во внешнюю со скоростью сгорания электрода с помощью специального механизма тянущего типа. Механизм состоит из электродвигателя, электромагнитной муфты, гибкого вала, соединяемого с роликом, на который наматывается струна. При нажатии на кнопку «Сварка» при возбуждении виртуальной дуги происходит включение электродвигателя, и гибкий вал начинает вращаться с рассчитанной скоростью.

Программное обеспечение системы реализовано с применением современных графических библиотек DirectX, Irrlicht. Полигональные модели, составляющие виртуальное пространство, построены в программной среде 3D МАХ.

ИПЭ

É

УКС

Рамка

Трекер tap»-

/

ЭВМ

Хранение информации

Обработка информации

Вывод информации

•е-

о.

3D шлем с

акустической стереосистемой

<0

Рисунок 4 - Функциональная схема информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС

В результате при помощи аппаратно-программного комплекса создается виртуальное трехмерное место сварщика, отображаемое в шлеме виртуальной реальности. При помощи устройства координатного слежения рассчитываются координаты конца электрода и его углы наклона. Это позволяет отобразить в виртуальном пространстве связанную систему "рука - держатель - электрод"

относительно кромок сварного соединения, а также проводить процесс виртуальной сварки с формированием сварного соединения (как показано на рисунке 5).

СУ - согласующий усилитель (к=14), ПФ - полосовой фильтр (fH=40 Гц, fe=60 Гц ФНЧ - фильтр нижних частот (fcp=100 Гц), IN/OUT - гальваническая развязка, i

U/I - преобразователь ток-напряжение.

Рисунок 6 - Схема измерительного преобразователя тока сварки

а) б)

Рисунок 5 - а) Информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС, б) Процесс виртуальной сварки Для проверки адекватности математической модели расчета параметров виртуального процесса необходимо считывать реальные параметры процесса сварки. На рисунке 6 представлена функциональная схема измерительного преобразователя тока сварки.

Представленная система позволяет измерять реальные сигналы тока сварки и напряжения на дуге с подавлением помех. Программа для сбора и обработки информации реализована в среде Lab VIEW.

В четвертой главе "Метрологическое исследование характеристик УКС" рассмотрены вопросы оценки точности УКС, разработки методики метрологического анализа УКС.

Экспериментальное исследование УКС показало недостаточную точность выдаваемых устройством абсолютных координат (погрешности до 5 мм по направлению от камеры к объекту). Выявлена методическая погрешность, обусловленная некорректным алгоритмом разработчика УКС (программный код которого является закрытым) по расчету координат системы отражателей. В то же время точность определения координат образа на пиксельной матрице равна около 0,2 пикселя.

Поэтому была разработана математическая модель расчета координат отражателей УКС и конца электрода, представленная в главе 2.

Обозначив Р =(д0_1,Я0)>,Л0Ргх,КЪу,Кгг,гХх,вектор всех

параметров модели, а N - число координат вектора Р (в нашем случае 18), получим верхнюю оценку погрешности 1-го выходного параметра [Л/}] при известной

погрешности входных ||Лг| в некотором фиксированном состоянии Р прибора.

Представим систему (1), (2) в форме = 0 , /-1 ...К. (3) В нашем случае количество уравнений К (т.е. количество выходных параметров

модели) равно 12. Найдем полный дифференциал уравнений из (3):

<4>

Mdpj

Обозначим через G матрицу Якоби: G ■

jfe/. dPj

i=l...K, j=l...N (5)

Пренебрегая членами второго порядка малости, заменим в (4) дифференциалы dPj конечными погрешностями APj. В матричном виде получим: G AP = 0 (6). Разобьем G на блоки в соответствии с разбиением Р на R , I, г : G = (Gr |G' IGr). Применив к (6) алгоритм Гаусса, получим новую систему:

G' AP=(GR' \Gr\Gr')-(M\M\AF\) = 0.

Рассмотрим ее 1-ю строку. В результате преобразований (GR \ G1) - единичная

г ' >

матрица. Поэтому APj + (Gf * - Аг ) = 0. Здесь G[* - 1-я строка матрицы Gr . После очевидных преобразований получим искомую оценку |Д/}|:

\ЛР,\<

т

Очевидно, равенство достигается при Аг , коллинеарном .

Погрешности УКС, рассчитанные без и с использованием модели представлены в таблице 2:

Ось координат Абсолютная погрешность УКС, полученная при эксперименте, мм Абсолютная погрешность УКС, полученная после применения модели, мм

Ох 2 0,5

Оу 2 0,4

Oz 4 0,7

Таким образом, повышена точность определения координат УКС, а полученные численные значения погрешностей позволяют применять УКС для моделирования процесса РДС.

В пятой главе "Экспериментальная проверка адекватности виртуального процесса сварки реальному" рассмотрены вопросы: определения степени важности контролируемых параметров; экспериментального определения основных параметров реального процесса и моделируемых параметров виртуального процесса; проверки адекватности этих параметров на эксперименте и проверена методика обучения на тренажере.

Для определения степени важности информации, используемой при сварке, было проведено анкетирование среди сварщиков РДС 4-6 разрядов. Обработка результатов показывает, что большинство сварщиков основным регулируемым и информативным параметром считают длину дуги. Поэтому этот параметр выбран в качестве основного регулируемого в информационно-измерительной системе для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС.

Особенностью процесса РДС является то, что надежное и оперативное измерение возможно только для мгновенных значений тока сварки и напряжения на дуге. Остальные параметры могут быть получены только при исследовании готового шва и подвержены необъективности. Это приводит к необходимости максимально полного использования имеющейся информации.

Для проверки адекватности модели расчета основных параметров виртуального процесса сварки проводился следующий эксперимент. В ходе сварки синхронизировано по времени считывалась информация двумя системами: разработанной и системой регистрации основных параметров процесса.

Выходными параметрами разработанной системы являются координаты перемещения электрода в трехмерном пространстве, на основе которых рассчитываются моделируемые (виртуальные) значения сигналов тока сварки, напряжения на дуге. Реальные и моделируемые параметры пропускаются через идеальный фильтр нижних частот с частотой среза 3 Гц. Это обосновывается тем, что разработанная система ведет мониторинг только движений имитатора электрода, выполняемых рукой обучаемого. Характерные частоты этих движений не превышают 3 Гц. Следовательно, процессы, которые могут адекватно моделироваться им, должны иметь сравнимые частоты. Поэтому для проверки адекватности моделирования сигналы сравниваются с точностью до этих частот. По полученным параметрам рассчитывается эффективная тепловая мощность дуги.

Ц А

целируемыи

а) г, мс б) 1, мс

Рисунок 7 - Осциллограммы отфильтрованных реальных и виртуальных параметров процесса (а - напряжение на дуге, б - эффективная тепловая мощность).

Из осциллограмм (рисунок 7) видно, что получено хорошее совпадение моделируемых и реальных параметров. Кроме того, близки по значению математические ожидания и дисперсии этих сигналов.

Значения рассчитанных реальных и моделируемых параметров вносятся в математическую тепловую модель. В результате получается совокупность изотерм, составляющих тепловое поле, по которым оценивается форма и ширина сварного соединения.

Из рисунков 8-10 видно, что поля, построенные по параметрам реального процесса и по моделируемым параметрам, имеют сходство. Каждое из тепловых полей отражает форму реального наплавленного шва.

Рисунок 8 - Распределение приращений температуры на поверхности заготовки, построенное по измеренным реальным параметрам процесса

!1П|ри11Н11рИ1|Г1И|1»ПГ1и1}П{||1<'1[<НГри»|»и«|П«1^Н1»|1М1р

Рисунок 9 - Распределение приращений температуры на поверхности заготовки, построенное по рассчитанным параметрам виртуального процесса

Ш:

Рисунок 10 - Форма реального шва, полученного в результате эксперимента

Разработанная система по окончании процесса сварки позволяет показать обучаемому манипуляции электродом в трехмерном пространстве, а также их отклонения от эталона. В качестве эталонной принимается траектория, выполненная высококвалифицированным сварщиком.

С применением ИИС для формирования программных моторных навыков (ПМН) у обучающихся сварщиков проведены эксперименты. С увеличением количества упражнений выявлены следующие тенденции (рисунок 11): среднее отклонение точного ведения электрода вдоль стыка уменьшается и сходится к 0,7 мм (а); средняя скорость виртуального процесса сварки сходится к рекомендуемой;

максимальная безошибочная длина воспроизводимой траектории (б) возрастает быстрее по сравнению с обучением без системы. В связи с этим применение информационно-измерительной системы позволяет повысить стабильность характеристик ПМН.

п. количество ПОПЫТОК

а) б)

Рисунок 11 - Формирование ПМН у обучаемых при применении ИИС

Таким образом, разработанная система позволяет проводить процесс виртуальной сварки, по окончании которого становятся известны не только основные параметры процесса, но и показатели качества сварного соединения. Систему можно рекомендовать в качестве дидактического средства первичного обучения сварщиков, в частности, для выработки у обучаемых навыков рационального движения электрода по стыку, поддержания заданной длины дуги и углов наклона электрода и др.

В результате при помощи разработанной ИИС происходит получение основных параметров виртуального процесса сварки, которые могут быть использованы во множестве более сложных моделей для оценки качества формирования сварного соединения и проведенного процесса.

Основные результаты работы

Содержанием настоящей диссертационной работы является разработка как методов по определению основных параметров виртуального процесса сварки, так и информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения сварщиков, которая позволяет осуществлять надежную и качественную процедуру начального обучения, а также проводить аттестацию сварщиков.

Основные результаты, полученные в настоящей работе, могут быть сформулированы следующим образом.

1) Разработан метод моделирования виртуального процесса сварки по измеренным координатам системы "рука-держатель-электрод", позволяющий получить основные параметры виртуального процесса сварки, на основе которых оцениваются показатели качества формирования сварного соединения.

2) На основе анализа математической модели устройства координатного слежения (УКС) разработана методика расчета распределения погрешностей УКС, позволяющая получать погрешность любого из выходных параметров при известных погрешностях входных.

3) Разработана новая информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС, позволяющая:

- сократить время на обучение за счет своевременного контроля над действиями сварщика (перемещение электрода, качество сварного соединения);

- повысить объективность оценок результатов действий обучаемого сварщика по сравнению с оценками эксперта;

- сократить расходы на обучение (не требуются электроды, вспомогательный материал, уменьшаются затраты на электроэнергию);

- повысить безопасность обучения за счет замещения реального процесса виртуальным процессом сварки;

- повысить производительность и качество обучения при подготовке специалистов сварочного производства.

4) Проведена экспериментальная оценка результатов обучения сварщиков, которая показала эффективность применения разработанной системы для формирования у обучаемых программных моторных навыков.

Библиографический список опубликованных работ по теме диссертации:

1) Кривин В.В., Ишигов И.О. Виртуальный тренажер для обучения оператора сварщика ручной дуговой сварки // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки,- 2006. -Прил. №16 : Состояние и перспективы строительства и безопасной эксплуатации Волгодонской АЭС (материалы конф., г. Волгодонск, 28 апр.2006 г.).- С.180-184.

2) Кривин В.В., Ишигов И.О. Моделирование виртуального пространства оператора-сварщика ручной дуговой сварки // Информационно-вычислительные технологии и их приложения : сб. ст. IV рос.-укр. науч.-техн. и метод, симп., 1-3 июня 2006 г. - Пенза : РИО ПГСХА, 2006. - С.133-136.

3) Кривин В.В., Ишигов И.О. Влияние контролируемых параметров виртуального процесса РДС на некоторые показатели качества сварки // Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров : сб. ст. юбилейной Междунар. науч.-практ. конф., 19-20 янв. 2007г. - Пенза, 2007,- С.96-98.

4) Кривин В.В., Виниченко М.Ю., Ишигов И.О. Метрологическое исследование устройства ТИАСКШ для бесконтактного определения координат объекта в пространстве // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов : сб. ст. VI Всерос. науч.-техн. конф., 27-28 мая 2008 г. - Пенза, 2008. С.25-28.

5) Виниченко М.Ю., Кривин В.В., Ишигов И.О., Тямалов А.А. Математическая модель плавления виртуального электрода // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов : сб. ст. VI Всерос. науч.-техн. конф., 27-28 мая 2008 г. - Пенза, 2008. С. 121-123.

6) Виниченко М.Ю., Кривин В.В., Ишигов И.О. Анализ модели плавления электрода методом пространственно-временного масштабирования // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов : сб. ст. VI Всерос. науч.-техн. конф., 27-28 мая 2008 г. -Пенза, 2008. С.124-125.

7) Кривин В.В., Виниченко М.Ю., Ишигов И.О., Толстов В.А. Испытательная мультимедийная система для обучения сварщиков ручной дуговой сварки //Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. №4(42) / ВолгГТУ. - Волгоград, 2008. - 120 с. (Сер. Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь. Вып.2).

Ишигов Игорь Олегович

ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ-СВАРЩИКОВ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 28.11.2008 г. Заказ № 1164. Тираж 100 экз. Печ.л. 1,0. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета

400131, Волгоград, ул. Советская, 35

ВВЕДЕНИЕ.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ И МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ-СВАРЩИКОВ.

1.1 Процесс ручной дуговой сварки.

1.2 Система подготовки и обучения операторов-сварщиков РДС.

1.2.1 Обучение наплавке в нижнем положении пластин.

1.2.2 Техника сварки в нижнем положении.

1.2.3 Основные упражнения при начальном обучении.

1.2.4 Недостатки системы обучения операторов-сварщиков РДС.

1.3 Тренажерные технологии.

1.3.1 Обзор компьютерных тренажерных технологий.

1.3.2 Классификация тренажеров для профессиональной подготовки операторов-сварщиков.

1.3.3 Основные задачи, возлагаемые на тренажер для обучения оператора РДС.

1.3.4 Основные виды деятельности оператора-сварщика РДС при управлении реальным объектом.

1.3.5 Предпосылки применения тренажера сварщиков, платформой которых является информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения.

1.4 Обучающие системы, применяемые для подготовки сварщиков РДС

1.5 Качество сварных соединений и методы контроля.

1.6 Цели и задачи работы.

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РДС.

2.1. Моделирование взаимодействия оператора с процессом РДС.

2.2 Моделирование оператора РДС как элемента системы слежения.

2.3 Математическая модель расчета координат отражателей У КС и конца электрода.

2.4 Расчет углов наклона рамки устройства координатного слежения. 48 Выводы главе 2.

3 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ-СВАРЩИКОВ РДС.

3.1 Математическая модель плавления виртуального электрода.

3.2 Математическая тепловая модель.

3.3 Расчет скоростей виртуального процесса сварки.

3.4 Структура информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения сварщиков ручной дуговой сварки.

3.5 Механизм имитатора плавления электрода.

3.6 Выбор среды и языка программирования.

3.7 Выбор графической библиотеки.

3.8 Разработка программного обеспечения.

3.9 Программная реализация расчетов в пакете MATLAB.

3.9.1 Расчет основных параметров процесса.

3.9.2 Применение MATLAB при расчётах по тепловой модели.

ЗЛО Информационно-измерительная система регистрации основных параметров процесса.

3.11 Программная реализация информационно-измерительной системы для регистрации основных параметров процесса в среде Lab VIEW.

Выводы к главе 3.

4. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УСТРОЙСТВА КООРДИНАТНОГО СЛЕЖЕНИЯ.

4.1 Оценка точности УКС при использовании ЭСИ.

4.2 Разработка методики метрологического анализа УКС.

Выводы к главе 4.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ ВИРТУАЛЬНОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ РЕАЛЬНОМУ.

5.1 Определение степени важности контролируемых параметров процесса на эксперименте.

5.2 Экспериментальное определение основных реальных параметров процесса РДС.

5.3 Экспериментальное определение моделируемых параметров виртуального процесса сварки.

5.4 Проверка адекватности математической модели.

5.5 Экспериментальная проверка методики обучения на тренажере.

Выводы к главе 5.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ:.

Безопасность эксплуатации предприятий энергетики во многом зависит от качества сварных соединений, использованных при их монтаже. Одним из основных путей решения проблемы и удовлетворения компромиссных требований по качеству и производительности является повышение эффективности управления технологическими процессами. В работах Патона Б.Е., Гладкова Э.А., Акулова А.И., Чернова A.B., Кривина В.В., [1-6] построена концепция повышения качества и надежности сварных швов за счет автоматизации сварочного процесса. Однако, несмотря на широкое распространение в промышленности различных видов автоматической и полуавтоматической сварки, ручная дуговая сварка (РДС) до сих пор не потеряла своей актуальности, поскольку некоторые виды сварочных работ можно выполнить только с использованием РДС. Этот вид сварки отличается мобильностью, дешевизной и сравнительно небольшой массой сварочного оборудования.

Анализ повреждаемости сварных соединений в процессе изготовления и монтажа показывает, что наиболее дефектонесущим является именно процесс РДС [5, 7]. Это объясняется сложной физической природой процесса, отсутствием обратной связи по показателям качества и др. Кроме того, к наиболее сложному виду операторской деятельности в сварке плавлением относится процесс РДС, где до 70-80% брака возникает при неэффективном управлении процессом вследствие низкой квалификации сварщиков.

Это приводит к концепции повышения качества сварных соединений, полученных при РДС, за счет увеличения стабильности свойств технологических компонентов процесса, где одним из основных является оператор-сварщик. Происходит это путем качественного обучения, а также надежного и объективного контроля сварщиков на этапе обучения.

В настоящее время в сварочном производстве осуществляется нормативное управление качеством сварных соединений. Множество нормативных документов [8-10] жестко регламентируют все этапы подготовки, производства и контроля сварных соединений.

Развитие вычислительной техники, широкое использование ПЭВМ обусловили появление нового инструмента проектирования - компьютерной технологии, под которой понимается совокупность форм, методов, и средств автоматизации информационной деятельности в различных областях. Развитые математические, лингвистические и программные средства ПЭВМ позволяют создавать целостные технологические системы сварки, базирующиеся на математической модели процесса и высоком уровне сервиса для пользователя.

Обучение сварщиков РДС основывается на развитии у обучаемых программных 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.

Решение этих проблем обучения может быть получено при применении информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС, которая является платформой при разработке тренажеров. 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.

Рассмотренные обучающие системы, которые используются в настоящее время, частично решают задачу развития моторных навыков у оператора-сварщика. Их основным недостатком является отсутствие возможности оценки показателей качества формирования сварного соединения. Кроме того, отсутствует возможность по окончании процесса предоставить обучаемому трехмерную траекторию перемещений электрода относительно стыка и внешний вид выполненного шва.

Таким образом, указанная проблема является актуальной, а ее решение заключается в сведении первоначального обучения на реальном процессе (развитие моторных навыков) к обучению на тренажере, для создания которого требуется разработка платформы - информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС. И целью диссертационной работы является создание информационно-измерительной системы (ИИС) для повышения производительности и качества обучения операторов ручной дуговой сварки, а также снижения временных и материальных затрат на обучение при подготовке специалистов сварочного производства.

Методы исследований. Экспериментальные исследования проводились с применением цифровой ИИС, а также на базе технологий виртуальной реальности с использованием устройства координатного слежения (УКС) и шлема виртуальной реальности. Для расчета параметров виртуального процесса сварки использовались методы математического моделирования данных, для разработки программного обеспечения и интерфейса - методы проектирования информационных систем, современные методы компьютерной графики.

Новизна научных результатов. Новизна научных результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в разработке:

1)- метода моделирования виртуального процесса сварки (который адекватен реальному процессу), построенного по измеренным координатам; системы "рука-держатель-электрод", позволяющего получить основные параметры процесса, на основе которых оценивается качество формирования сварного соединения;

2) методикш расчета распределения погрешностей для устройства координатного слежения (УКС) по его математической модели, позволяющей'получать погрешность любого из выходных параметров при известных погрешностях входных;

3) новой« информационно-измерительной системы для испытательного^ стенда обучения операторов-сварщиков РДС, позволяющей существенно сократить расходы*.и время на обучение, а.также повысить качество обучения при подготовке специалистов сварочного производства.

Практическая значимость работы заключается в создании и внедрении информационно-измерительной системы для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС, позволяющей:

-повысить производительность и качество обучения за счет предоставления своевременной совокупной информации о результатах действий сварщика;

- сократить расходы на. выявление качественных характеристик сварного шва при; помощи* разработанного программного обеспечения, (по сравнению с оценкой качества на реальном процессе); -снизить; расходы на обучение (не требуются электроды; вспомогательный материал, уменьшаются затраты на электроэнергию).

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

1) метод моделирования; виртуального . процесса сварки по измеренным координатам системы "рука-держатель-электрод";

2) методика расчета распределения погрешностей в пространстве устройства координатного слежения по его математической модели;

3) информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС.

Реализация результатов работы. Теоретические, методические и аппаратно-программные разработки нашли практическое применение в центре подготовки и аттестации сварщиков высокой квалификации при ОАО "Атоммашэкспорт", а также на кафедре ИиУС ВИ(ф) ЮРГТУ в курсах дисциплин "Мультимедиа технологии", "Моделирование систем", "Компьютерная графика".

Разработанная ИИС прошла опытно-промышленные испытания в ЗАО НПК "Эталон". В результате экономический эффект, обусловленный снижением затрат на электроэнергию, электродные и вспомогательные материалы, оценку качества формирования виртуального сварного соединения, составит до 10 т.р. на одного обучаемого.

Основные результаты, полученные в настоящей работе, могут быть сформулированы следующим образом.

1) Разработан метод моделирования виртуального процесса сварки по измеренным координатам системы "рука-держатель-электрод", позволяющий получить основные параметры виртуального процесса сварки, на основе которых оцениваются показатели качества формирования сварного соединения.

2) На основе анализа математической модели устройства координатного слежения (УКС) разработана методика расчета распределения погрешностей УКС, позволяющая получать погрешность любого из выходных параметров при известных погрешностях входных.

3) Разработана новая информационно-измерительная система для испытательного стенда обучения операторов-сварщиков РДС, позволяющая: сократить время на обучение за счет своевременного контроля над действиями сварщика (перемещение электрода, качество сварного соединения); повысить объективность оценок результатов действий обучаемого сварщика по сравнению с оценками эксперта; сократить расходы на обучение (не требуются электроды, вспомогательный материал, уменьшаются затраты на электроэнергию); повысить безопасность обучения за счет замещения реального процесса виртуальным процессом сварки; повысить производительность и качество обучения при подготовке специалистов сварочного производства.

4) Проведена экспериментальная оценка результатов обучения сварщиков, которая показала эффективность применения разработанной системы для формирования у обучаемых программных моторных навыков.

1. Акулов А.И., Бельчук Г.А., Демянцевич В.П. Технология и оборудование сварки плавлением.

2. Сварка в машиностроении // под ред. Акулова А.И. М: Машиностроение, 1978

3. Гладков Э.А., Лосев В.М., Сас A.B. Вопросы идентификации моделей в дуговой сварке // Труды МВТУ, 1981, №363 , с. 101-110.

4. Гладков Э.А., Гуслистов И.А., Сас A.B. Динамические процессы в сварочной ванне при вариации соответствующих сил. //Сварочное производство, 1983,№1,с. 123-131

5. Гладков Э.А., Львов Н.С. Автоматика и автоматизация сварочных процессов. М.: Машиностроение, 1982. - 304 с.

6. Патон Б.Е., Подола Н.В. Автоматизация сварочных процессов. //Сварка и спецметаллургия. 1984. - С. 221 - 227.

7. Шумилев В.Ф. Оптимальная стабилизация выходных параметров источников питания сварочной дуги при случайных воздействиях. //Сварочное производство. 1990. - № 1.-С. 36-37.

8. Правила контроля сварных соединений и наплавки узлов и конструкций атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок. ПК 1514-72. Текст. М.: Металлургия, 1975.

9. Основные положения по сварке и наплавке узлов и конструкций атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок. ОП 1513-72. Текст. М.: Металлургия, 1975.

10. Правила аттестации сварщиков Текст. // под ред. H.A. Хапонен, A.A. Шельпяков, И.Е. Дмитриенко М.: НПО ОБТ, 1993.

11. Luts D., Ripple P. Development of a sustem for process data acquisition and process analysis during arc welding // Schweissen und schneiden. 1982.- № 4,-P. 80-81.

12. Лопаев, Б. Е., Янишевская, А. Г. Тепловые процессы при сварке // Омск: Изд-во ОмГТУ, 1997. 79 с.

13. Сварка и свариваемые материалы: Справочник: В 3 т./Под общ. ред. д.т.н. В.Н.Волченко. // М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1998.

14. Чернов A.B. Обработка информации в системах контроля и управления сварочным производством: Монография //Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1995. - 180 с.

15. Шитова В.М., Робинович Н.Я. Вопросы динамики источников питания при автоматической сварки в защитных газах //Автоматическая сварка.- 1959. № 9. - С. 17-19.

16. Гладков Э.А., Чернышев ГГ., Сас A.B. Задачи управления качеством формирования шва при дуговой сварке //Известия вузов. Машиностроение. -1981. -№ 12.-С. 11-12.

17. Сас A.B., Гладков Э.А., Чернов A.B. Автоматизированная система управления качеством аргоно-дуговой сварки труб //Труды МВТУ. 1980. -№ 337.-С. 81 -88.

18. Патон Б.Е. Основные задачи развития сварочного производства в СССР //Автоматическая сварка. 1986. - № 3. - С. 1-4.

19. Справочник по сварке / Под редакцией Акулова. М, 1971.

20. Тудвасев В.А. "Рекомендации сварщикам по ручной дуговой сварке сосудов и трубопроводов, работающих под давлением"- М.: АРВИК, 1996 -78с.

21. Походня И.К., Заруба И.И., Пономарев В.Е., Илюшенко Н.В., Гвенетадзе Т.А. Критерии оценки стабильности процесса дуговой сварки на постоянном токе. // Автоматическая сварка. 1989. №8. С.1-4.

22. Фоминых В.П. Методика практического обучения ручной дуговой сварки: Методическое пособие для технических училищ. — М.: Высшая школа, 1978.

23. Васильков В.Н. Профессиональная адаптация монтажников-высотников к труду в экстремальных условиях// Здоровье и функциональныевозможности человека. Оценка и прогноз: Тезис докладов Всесоюзной конференции. М.: Институт биофизики МЗ СССР. 1985.146с.

24. Коробова Г.М., Чекмарев Б.А., Гольфанд М.И. и др. Совершенствование системы оценки квалификации сварщиков// Сварочное производство. 1983. №9 с.40-41.

25. Зеленин В.М. Электронные тренажеры. М.: Знание. 1986.

26. Равлусевич P.A., Глебов А.З., Кольдерцев И.С. Инструмент и средства защиты электросварщика. М.Машиностроение. 1984.

27. Шукшунов В.Е., Бакулов Ю.А., Григоренко В.Н. и др. Тренажерные системы. М.: Машиностроение, 1981. 256 с.

28. Шукшунов В.Е., Циблиев В.В., Потоцкий С.И. Тренажерные комплексы и тренажеры. М.: Машиностроение, 2005.

29. Блэкман М. Проектирование систем реального времени/ Пер. с англ. М.: Мир, 1977. 346с.

30. Козлов В., Литвинчук Н. Почему не мог тренажер // Авиация и космонавтика. 1984, №12 с. 38-39.

31. В.Ф. Лукьянов, Х.Т. Мгонджа, А.Л. Черногоров Выработка моторных навыков у сварщика ручной дуговой сварки на компьютерном тренажере //Вестник ДГТУ, 2002.Т.2.№4(14).

32. Богдановский В.А., Гавва В.М., Махлин Н.М., "Компьютеризированный малоамперный дуговой тренажер сварщика"// Сварочное производство. 2006. - № 12.

33. Чернов A.B. Обработка информации в системах контроля и управления сварочным производством: Монография /Новочерк. гос. техн. унт. Новочеркасск: НГТУ, 1995.- 180 с.

34. Гладков Э.А., Чернышев ГГ., Сас A.B. Задачи управления качеством формирования шва при дуговой сварке //Известия вузов. Машиностроение. -1981.-№ 12.-С. 11-12.

35. Кривин В.В. Методы автоматизации ограниченно детерминированных процессов: Монография /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: "Изв. вузов. Электромеханика", 2003. 174 с.

36. Контроль качества сварки. Под ред. В.Н.Волченко. Учебное пособие для машиностроительных вузов. М.,"Машиностроение", 1975.

37. Справочник сварщика. Под ред. В.В. Степанова. Изд. 3-е. М., "Машиностроение", 1975, 520с.

38. Девицин Б.Н. Дефекты оборудования АЭС при входном контроле. //Обеспечение изготовления оборудования для АЭС на уровне требований высшей категории качества: Тез. докл. научн.-техн. конф.- Волгодонск, 1980. С. 27-29.

39. Казаков С.М., Байчер Д.Л. Сертификация технологических процессов один из основных элементов системы обеспечения качества продукции. //Повышение качества и эффективности сварочного производства. - М.: МДНТП им. Дзержинского, 1992. - С. 11-14.

40. Правила контроля сварных соединений и наплавки узлов и конструкций атомных электростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок. ПК 1514-72 // М. Металлургия, 1975.-73 с.

41. Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка. М.: Высш.школа, 1981. -256с., ил.

42. Львов Н.С. Автоматизация контроля и регулирования сварочных процессов. М.: Машиностроение, 1973. 128с.

43. Автоматизация сварочных процессов / Под ред. В.К. Лебедева и

44. B.П.Черныша. Киев: Вища школа, 1986.-296с.

45. Scheibner Р., Badeke U. Prozeßeinflüsse beim automatisierten MAG Kehlnahtschweißen //ZIS-Mitteilungen. - 1981, Bd.23.-H.6.-S.649-659.

46. Prinz S., Schellhase M, Einsatzmöglichkeiten von mikrorechnern beim Lichtbogenschweißen // Schweisstechnik (DDR). 1982, Bd.32. - H.12.1. C.551-553.

47. Стеклов О.И., Cac A.B., Грузинцев Б.П. Оценка качества регулирования дуговой сварки по модели контура «зрительный анализатор -моторный выход». -М.: МИНГ им.И.М. Губкина, 1989. -С.14-20.

48. Ломов Б.Ф. Справочник по инженерной психологии. -М.: Высшая школа, 1986. -448с.

49. П. Линдеги, Д. Норман. Переработка информации у человека. -М.: Мир, 1974. -550с.

50. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1972. -786с.

51. Simpson S.W., Zhu P. Formation of molten droplets at a consumable anode in an electric welding arc // J. Physics D. Applied Physics. 1995, Vol. 28. -P.1594-1600.

52. Rehfeldt. D., Seyferth J. Statistical analyzys of arc welding withcoated electrodes. Univ. Hannover, S.a. (II W. Doc. 212-488-80). - 10 p.

53. Чернов A.B., Баклыкова И.А., Сысоев Ю.С. Методика поликритериальной оценки сварочно-технологических свойств электродов. //Современные проблемы сварочной науки и техники: Тез. докл. междунар. научн. техн. конф. - Ростов-н/Д, 1993. - С. 57.

54. Чернов A.B., Сысоев Ю.С., Баклыкова И.А. Особенности использования вероятностных методов для оценки технологических свойств электродов для ручной дуговой сварки. /Новочерк. политехи, ин-т. -Новочеркасск. Деп. в ВНИИТЭМП, 1992. - № 54. - МШ 92. - 48с.

55. Чернов A.B., Фролов В.А. и др. Исследование динамических характеристик источников питания для сварки. //Производство и надежность сварных конструкций: Тез. докл. научн. конф. стран СНГ. Калининград, Моск. обл. - М., 1993.-С. 57.

56. Чернов A.B., Фролов В.А. и др. Влияние динамических свойств источников питания на стабильность процесса сварки плавящимся электродом //Современные проблемы сварочной науки и техники: Тез. докл. междунар. научн.-техн. конф. Ростов-н/Д, 1993. - С. 127.

57. Походня И.К., Фрумин И.И. О температуре сварочной ванны //Авт. сварка. 1955.- №5.-с. 14-24.

58. Рабкин Д.М. Распределение температуры в ванне при автоматической сварке алюминия // Авт.сварка. 1956. №2. С.1-11.

59. Rabkin D.M. Temperature distribution through the weld pool in the automatic welding of aluminum// Brit. Weld. О 1959, Vol.6 - No.3. - P.132-137.

60. Волошкевич Г.З. Сварка вертикальных швов методом принудительного формирования // Юбилейный сборник, посвященный 80-летию Е.О.Патона. Киев: Изд-во АН УССР, 1951С.З71 -395.

61. Чернышов Г.Г. Дуговая сварка в среде защитных газов //Итоги науки техники. Сер. Сварка. 1982. М.: Изд-во ВИНИТИ.-Т. 14. - С. 117-165.

62. Lancaster J.F. The physics of fusion welding. Part 1. The electric art in welding //IEE Proceeding. 1987, vol.134. Pt.B. -№5, September. P.233-248.

63. Акулов А.И., Гуслистов И.А., Чернов A.B. и др. Построение систем управления процессом сварки плавлением // Повышение качества и эффективности сварочного производства на предприятиях г.Москвы.-М.: МДНТП, 1980.-С.46-50.

64. Сас A.B., Гладков Э.А. Технологический процесс сварки как объект в АСУ // Изв.вузов.Машигостроение.-1983. -№8. С.144-146

65. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. По ред. акад. Б.Е.Патона. М., "Машиностроение", 1974. 768с.

66. Рыкалин H.H. Тепловые основы сварки / H.H. Рыкалин. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1947. 4.1. - 271 с.

67. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке / H.H. Рыкалин М.: Машгиз, 1951. 296 с.

68. Шилдт Герберт С++: базовый курс, 3-е издание.; пер. с англ. -М.: Вильяме, 2006г., 624с.: ил.

69. Андре Ламот. Программирование трехмерных игр для Windows. Советы профессионала по трехмерной графике и растеризации. : Пер. с англ.-Издательский дом «Вильяме», 2004. -1424с.: ил.

70. Станислав Горнаков. DirectX9: уроки программирования С++. -СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 400с.: ил.

71. Том Миллер. DirectX9 с управляемым кодом. Программирование игр и графика. Перевод с англ. Созинова С.Б. М.: Издательский дом «КомБук», 2005.-400стр.: ил.I

72. B.C. Медведев, В.Г. Потемкин Нейронные сети Matlab 6 M., Диалог-МИФИ, 2002. - с. 489.

73. Акулов А.И., Бубликова И.А., Чернов A.B., Сысоев Ю.С. Информационно-регистрирующая система для оценки технологических свойств электродов для ручной дуговой сварки. // Сварочное производство. 1992. №12.-С.31-32.

74. Кисилевский Ф.Н., Бутаков Г.А., Долиненко В.В., Кирик В.К., Дзябура В. А., Петрук O.P., Шадрина С. А., Шеметило К. А.

75. Автоматизированный комплекс для исследования методов и средств управления процессом дуговой сварки. // Автоматическая сварка. 1990. №6. -С.24-27.

76. Генис И.А. Автоматизированная система научных исследований процесса сварки дугой, движущейся в магнитном поле, на базе персональной ЭВМ. // Автоматическая сварка. 1990. №7. С.69-71.

77. Булычев А.Л., Галкин В.И., Прохоренко В.А. Аналоговые интегральные схемы: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Беларусь. 1993.-382 е.: черт.

78. Кофлин Р., Дрискол Ф. Операционные усилители и линейные интегральные схемы. /Перевод с английского Бронина Б.Н., под редакцией канд. техн. наук Гальперина M.B. М.: Мир. 1979.

79. Юхин H.A. Исследование технологических особенностей сварки прямошовных труб из сталей аустенитного класса типа 18-8 на форсированных режимах: Дисс. канд. техн. наук. М.

80. Dorn Lutz, Riplle Peter. Power Source influence arc welding -dunamice beheviour in mangel arc Welding with alternating current. // Schweiss. und schneid. 1986. - № 10. - E. 176 - 177.

81. Мазель A.T. Технологические свойства электросварочной дуги. -М.: Машиностроение, 1969. 178 с.

82. Кухлейко Р. Метод оценки стабильности сварочного процесса. //Информ. материала СЭВ. 1977. - вып. 2. - С. 183 - 185.

83. Тревис Дж. Lab VIEW для всех. М.: ДМК Пресс, ПриборКомплект. 2004. с. 653

84. Суранов А .Я. LabVIEW7: справочник по функциям. М.: ДМК Пресс, 2005. - 512с.

85. Березовский Б.М. Математические модели дуговой сварки: В 3 т. Том.З. Давление дуги, дефекты сварных швов, перенос электродного металла. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - 485 с.

86. Kim Y.-S., Eagar T.W. Metal transfer in pulsed current gas metal arcwelding // Weld. J. 1993, Vol.72. -No.7. -P.279-287.

87. Amson J.C. An analysis of the gas-shielded consumable metal arc welding system. Part I. Drop detachment // Brit. Weld. J. 1962, Vol.9. - No.4. -P.232-249.

88. Дятлов В.И. Элементы теории переноса электродного металла при дуговой сварке // Новые проблемы сварочной техники. Киев: Техшка, 1964. - С.167-182.

89. Jones L.A., Eagar T.W., Lang J.H. Magnetic forces acting on molten drops in gas metal arc welding // J. of Physics, Part D: Applied Physics. 1998, Vol. 31. — No.l. - P.93-106.

90. Jones L.A., Eagar T.W., Lang J.H. A dynamic model of drops detaching from a gas metal arc welding electrode // J. of Physics, Part D: Applied Physics. 1998, Vol. 3.-No.l. - P. 107-123.

91. Dynamic behavior of gas metal arc welding / L.A. Jones, P. Mendez, D. Weiss et la // 9th Annual Conf. on Iron and Steel Technology. Pohang, Korea, August 1997.- 1997.

92. Allum C. J. Metal transfer in arc welding as a varicose instability. Part

93. Varicose instabilities in a current carrying liquid cylinder with surface charge // IIW Doc. 1984. №212-588-84. - 27p.

94. Allum C. J. Metal transfer in arc welding as a varicose instability. Part

95. Development of model for arc welding // IIW Doc. 1984. №212-589-84. -52p.

96. Rhee S., Kannatey-Asibu E., Jr. Analysis of arc pressure effect on metal trahsfer in gas-metal arc welding // J. Appl. Phys. 1991, Vol.70. - №9, 1 November. - P.5068-5075.

97. Greene W.J. An analysis of transfer in gas-shielded welding arcs // AIEE Trans., part II: Applications and Industry. 1960, Vol.79. - No.7. - P. 194202.

98. Воропай H.M., Колесниченко А.Ф. Моделирование формы капель электродного металла при сварке в защитных газах // Авт. сварка. 1979.9. С.27-32.

99. Nemchinsky V. Size and shape of liquid droplet at the molten tip of an arc electrode // J. Phys. D.: Appl.Phys. 1994, Vol.27. - P. 1433-1442.

100. Численный метод определения свободной поверхности капли электродного металла при его переносе в магнитном поле сварочных дуг. / А.Ф. Колесниченко, Н.М. Воропай, О.Н. Лунькова и др. // Магнита, гидродинамика. 1977. - №3. - С.121-126.

101. Tong М. Joo, Choong D. Yoo., Tae S. Lee. Effect of welding conditions on molten drop geometry in arc welding // Trans, of ASME: J. of Manufacturing Science and Engineering. 1996, Vol.118. - P.623-627.

102. Analysis of metal transfer through equilibrium shape of pendent drop in GMAW / S.-K. Choi, K.H. Lee, C.D. Yoo et al // Quart. J. of the Japan Weld. Soc. 1996, Vol.14. - No.2. - P.243-248.

103. Ломов, Б.Ф. Человек и техника. М. : Сов. радио, 1966. - 464 с.

104. Кузнецов В.А., Ялунина Г.В. Общая метрология. М.:ИПК Издательство стандартов, 2001. - 272с.

105. Ерохин А.Д., Бураков В.А., Ющенко Ю.С. Расчет основных параметров ванны при сварке пластин//Сварочное производство.-1970.-№12-С.1-3.