Концепция создания усовершенствованной системы искусственного интеллекта и компьютеризированного тренажера для виртуальной сварки

Abstract

Одним из эффективных путей решения проблемы нехватки высококвалифицированных сварщиков является использование виртуальных систем сварки для их обучения. Такие системы базируются на искусственном интеллекте, заложенном в основу компьютеризированного тренажера, снабженного адаптированным под задачи обучения интерфейсом. Уже сейчас такие системы расширяют возможности обучения за счет увеличения количества моделируемых сварочных технологий и методов сварки. Можно ожидать, что в будущем они помогут различным учреждениям значительно уменьшить себестоимость обучения специалистов. Целью работы являлось создание искусственного интеллекта для обучения сварщиков, позволяющего разработать виртуальную систему обучения сварке в реальном времени с функциями прогнозирования и моделирования морфологии, а также интеллектуальной оценкой качества сварного шва. В результате выполения работы была создана система искусственного интеллекта для сети сварочных тренажеров V60, обладающая следующими достоинствами: возможностью моделирования реалистичного внешнего вида и качества сварного шва; возможностью моделирования напряженно-деформированного состояния сваренных деталей и температурных полей в режиме реального времени; базой данных для моделирования большего количества сварочных технологий и применяемых материалов; возможностью моделирования процессов 3D-печати; наличием системы виртуального тестирования и анализа качества сварных деталей; системой сертификации; развлекательным модулем; доступом к кафедре экспертов; высокой экономической целесообразностью. Установлено, что качество имитации сварочных процессов виртуальным тренажером зависит от скорости графической составляющей и тем выше, чем выше уровни учета теплового влияния сварочного источника на нагрев свариваемого образца и возникающего напряженно-деформированного состояния.

Одним з ефективних шляхів вирішення проблеми нестачі висококваліфікованих зварників є використання віртуальних систем зварювання для їх навчання. Такі системи базуються на штучному інтелекті, закладеному в основу комп’ютеризованого тренажера, забезпеченого адаптованим під завдання навчання інтерфейсом. Вже зараз такі системи розширюють можливості навчання за рахунок збільшення кількості модельованих зварювальних технологій і методів зварювання. Можна очікувати, що в майбутньому вони допоможуть різним установам значно зменшити собівартість навчання фахівців. Метою роботи було створення штучного інтелекту для навчання зварників, що дозволяє розробити віртуальну систему навчання зварюванні в реальному часі з функціями прогнозування і моделювання морфології, а також інтелектуальної оцінкою якості зварного шва. В результаті виконаної роботи була створена система штучного інтелекту для мережі зварювальних тренажерів V60, що має наступні переваги: можливість моделювання реалістичного зовнішнього вигляду і якості зварного шва; можливість моделювання напружено-деформованого стану зварених деталей і температурних полів в режимі реального часу; базою даних для моделювання більшої кількості зварювальних технологій та матеріалів; можливістю моделювання процесів 3D-друку; наявністю системи віртуального тестування і аналізу якості зварних деталей; системою сертифікації; розважальним модулем; доступом до кафедри експертів; високою економічною доцільністю. Встановлено, що якість імітації зварювальних процесів віртуальним тренажером залежить від швидкості графічної складової і тим вище, чим вище рівні обліку теплового впливу зварювального джерела на нагрів зварюваного зразка і напружено-деформованого стану, що виникає.

One of the effective ways to solve the problem of shortage of highly qualified welders is application of virtual welding systems for their training. Such systems are based on artificial intelligence, used to develop a computerized trainer fitted with an interface adapted to learning objectives. Now already such systems enhance the training capabilities through increasing the number of modeled welding technologies and welding techniques. It can be anticipated that in the future they will help various institutions to significantly reduce the cost of training specialists. The objective of the work was creation of artificial intelligence for training welders, allowing development of a virtual system for real-time training in welding with functions of prediction and modeling of morphology, as well as intellectual evaluation of weld quality. Performance of work led to development of an artificial intelligence system for a network of welding trainers V60, having the following advantages: capability of modeling a realistic appearance and quality of weld; capability of modeling the stress-strain state of welded parts and temperature fields in real time; data base for modeling a large number of welding technologies and applied materials; capability of modeling 3D printing processes; availability of a system for virtual testing and analysis of welded part quality; certification system; entertainment module; access to expert department and high cost-effectiveness. It was found that the quality of welding process simulation by virtual trainer depends on the graphic component speed and it is the higher, the higher the level of taking into account the thermal impact of welding source on heating of the sample being welded and the arising stress-strain state.