Virtual welding - svařování bez svářečky.

Jedním z nových trendů ve výuce svařování je tzv. virtual welding. Jedná se o počítačové simulátory - trenažéry svařování, které jsou v principu obdobné jako například simulátory řízení automobilů či pilotování letadel (máme však na mysli opravdové simulátory a nikoliv počítačové hry). Že se jedná opravdu o nastupující trend ve výuce svářečů potvrdilo i několik různých simulátorů prezentovaných na svářečském veletrhu Schweissen & Schneiden 2009 v německém Essenu. Pojďme se na simulátory blíže podívat a ukázat si, jak se s nimi pracuje (vlastně svařuje).

Simulátory svařování ve své podstatě nejsou ničím jiným, než běžnými počítači se speciálním software a se speciálními ovladači - maketami svařovacích hořáků, či kleští. Ovšem oproti běžným počítačům se zcela zásadně liší cenou. Simulátory jsou zatím velmi drahá zařízení, ale jako všude se i zde dá očekávat postupný pokles cen. V současné době jsou na trhu dva základní typy simulátorů pro výuku svařování. Prvním typem je simulované svařování na maketě svařence s promítáním obrazu na displeji vestavěném do kukly či brýlí. Druhým typem je simulované svařování přímo na monitoru počítače.

V prvním případě má žák nasazeny speciální brýle, nebo přímo svářečskou kuklu, ovšem místo zorníků je vestavěn malý displej, který "svářeči" zprostředkovává obraz z virtuálního svařovacího pracoviště. Ve druhém případě svářeč žádné brýle ani kuklu nemá, protože simulovaný svar vzniká přímo na displeji simulátoru (neboli obrazovce počítače). Tyto simulátory se vyznačují jednodušší grafikou, která není tolik realistická. Více napoví následující obrázky.

Trenažéry pro virtual welding.

Simulátory prvního typu, s obrazem promítaným do brýlí či kukly, jsou o něco realističtější, jsou však také dražší. Naopak výhodou simulátorů, kde svařujeme přímo na obrazovce počítače, je relativní jednoduchost a snadnost ovládání. Není potřeba atrapa kukly s vestavěným displejem.

V obou případech při svařování žák drží skutečnou rukojeť hořáku, nebo držáku elektrod. Jen je v té rukojeti kapánek více elektroniky, než obvykle. Ve skutečnosti je maketa rukojeti nacpaná čidly, díky kterým počítač dokáže vyhodnotit její absolutní pozici v prostoru. Všechny možné úhly, výšku, zrychlení... Nejedná se o žádnou novinku. Všechny tyto technologie se již pár let používají v tzv. 3D ovladačích počítačových her a herních konzolí. Počítačové hry a zábavní průmysl obecně, je vůbec vždy trochu napřed a teprve se zpožděním se technologie vyvinuté pro zábavu dostávají do seriózních aplikací. Je to obdobné jako technologie závodních automobilů, které se postupně dostávají do běžných aut. Holt lidi se chtěj hlavně bavit...

Na základě polohy rukojeti hořáku a dalších, předem navolených parametrů svařování, počítač generuje virtuální svar a vykresluje jej na monitoru, jak to můžete vidět na následujících obrázcích. Zde je zachyceno svařování na simulátoru CS Wave. Jedná se o specializované výukové simulátory, které lze dokonce zapojovat do sítě a vytvářet tak celé učebny virtuálního svařování. Monitor simuátoru CS Wave je možné překlápět vodorovně i svisle a trénovat tak různé polohy svařování.

Ukázka práce s trenažérem CS Wave.

Simulátory, které promítají vaše svařování na dipleji integrovaném do svářečské kukly či brýlí, jdou ještě dále a práce s nimi je ještě realističtější. Například takto můžete vidět své virtuální svářečské pracoviště s nachystanými zkušebními vzorky v simulátoru firmy Simfor:

Virtuální svařovna trenažéru SIMFOR

Kliknutím na jeden z nabízených zkušebních kusů vybereme vzorek (a vlastně i druh svaru). Ještě předtím jsme zvolili, že budeme svařovat třeba metodou MAG a nastavili jsme si příslušné parametry. Nyní již počítač pomocí gyroskopů a akcelerometrů v rukojeti makety hořáku neustále počítá jeho polohu v prostoru a tu vám zobrazuje na displeji tak, že to vnímáte jako opravdový hořák ve své ruce. Snímání polohy je velmi přesné a vykreslování na displeji velmi realistické. V tomto není technický problém. Všechny technologie jsou již dávno vyvinuty a úspěšně vyzkoušeny. Kde jinde, než v počítačových hrách...

Stisknutím spínače na maketě hořáku prostě zapálíte oblouk a svařujete jako v reálu:

Virtuální MAG svařování

Aby se virtuální svařování maximálně přiblížilo realitě, jsou i zvukové projevy "praskajícího" oblouku autentické. Jen prozatím chybí zpětná vazba, která by vás upozornila, že máte dlouhý či krátký oblouk a podobně. Tedy délku oblouku vám simulátor neustále hlídá a zobrazuje ve formě stupnice s vyznačenou ideální hodnotou, ale to jaksi není ono. Chybí takové to cukání a kopání hořáku v ruce. Ale i to jednou zcela jistě přijde, viz. úvaha na konci článku.

Některé simulátory poskytují tzv. režim ghost, neboli duch. Souběžně s vaším hořákem se na displeji promítá i jakýsi duch ve formě druhého hořáku ovládaného počítačem. Tento hořák - duch je ale veden s optimálními parametry (výška nad materiálem, sklon ve všech osách, rychlost) a ukazuje žákovi správný postup svařování. Žák se pak se svým vlastním virtuálním hořákem snaží ducha napodobovat a tím se učí správnému vedení hořáku. Princip ducha je opět převzatý z počítačových her.

Abychom nepsali jen o MIG/MAG svařování, podívejte se na virtuální svařování obalenou elektrodou. Na následujícím obrázku je MMA svařování na simulátoru firmy Simfor. Vpravo nahoře vám simulátor při svařování ukazuje jakou máte aktuální délku oblouku a sklon elektrody v obou osách. Barevně jsou vyznačeny ideální polohy.

Virtuální MMA svařování

Kromě MMA a MIG/MAG již existují i simulátory TIG svařování. Například simulátor ARC+ vám nabídne výběr metody svařování tak, že vám dá na výběr z několika různých hořáků, či držáků elektrod. Výběrem správného "náčiní" volíte i metodu svařování:

Volba metody svařování a příslušného hořáku.

Ovšem dá se předpokládat, že se brzy objeví i simulátory jiných svařovacích metod (a je možné, že již existují). Vše pochopitelně závisí na zájmu ze stran školících středisek.

Abyste si nemysleli, že veškeré virtuální svařování je jen o nějakém blikání na obrazovce, a že je to dobré jen na procvičení správného držení kleští či hořáku, podívejte se na hotový virtuální svar. Dokonce ani rozstřik nechybí:

Virtuální MAG svařování a hotový virtuální svar.

Simulátory umožňují i nahrávání celého průběhu svařování. Po "zavaření" zkušebního vzorku si tak můžete svůj výkon přehrát kolikrát chcete a analyzovat vlastní chyby. S analýzou pochopitelně opět pomůže počítač. Můžete si formou grafu či tabulek nechat vypsat všechny možné parametry a sledovat v nich odchylku vašeho svařování od ideálu. Například lze graficky znázornit to, jak se vám v průběhu "vaření" dařilo držet správný sklon elektrody, či vzdálenost jejího konce nad materiálem (délku oblouku). Všechny tyto průběhy lze pochopitelně ukládat do souboru a později se k nim vracet.

Grafické vyhodnocení průběhu svařování.

Videoukázku simulovaného ručního svařování obalenou elektrodou (MMA) na simulátoru RV Sold firmy Simfor naleznete v sekci Ke stažení, podsekci Video, prezentace pod názvem rvsold.wmv. Stojí opravdu za shlédnutí!

Další videa, obrázky a popisy simulátorů svařování naleznete na následujících internetových stránkách, ze kterých jsme čerpali informace:

www.fronius.com
www.123arc.com
wave.c-s.fr
www.simfor.es

Pojďme se nyní trochu zamyslet nad budoucností simulátorů svařování. Podle názoru odborníků na výuku svářečů a názoru výrobců simulátorů může simulátor v současném provedení nahradit 10% (odborníci) až 25% (výrobci) praktické výuky svářeče. Pokud by to bylo opravdu těch 25%, jednalo by se již o velmi zajímavé úspory materiálů a energií. Ovšem pravda bude spíše na straně odborníků. Přeci jen má simulátor do reálného svařování ještě dost daleko a může sloužit jen pro prvotní seznámení žáků se svařováním a prvotní nácvik "pevné" ruky.

Jenže vývoj půjde dále. Určitě se dočkáme další generace simulátorů, kde bude svařování realističtější než se současnou generací. Lze očekávat, že se brzy objeví i zpětná vazba ve formě vibrujících, či "kopajících" rukojetí hořáků tak, jako je to již běžné například u volantů pro počítačové závody automobilů. Mnoho dalších technologií virtuální reality, které v simulátorech svařování nejsou zatím použity, je již vyvinuto a další jsou ve vývoji. Většinou kde jinde, než v oblasti počítačových her. A kdo ví, možná jednou bude z makety zkušebního svařence i sálat teplo, nebo vám do boty zapadne horká kulička

Nemá proto smysl klást si otázku zdali se simulátory rozšíří do svářečských škol. Spíše se hodí zeptat se KDY se tak stane, protože se rozšíří určitě. Jen se musí ještě stát dvě věci: simulátory musí vyspět a zlevnit. Současná generace je sice technicky úchvatná, ale z pohledu praktické výuky svářečů jsou to stále jen předražené hračky. Ovšem hračky velmi zajímavé a budící zaslouženou pozornost. Jejich čas, coby opravdových výukových prostředků, ale zcela jistě přijde.