Cómo se utiliza la realidad aumentada para formar a la próxima generación de soldadores

En esta configuración de soldadura por arco metálico con gas de realidad aumentada, un estudiante coloca una perla virtual.

Es un arte negro. Solía ​​escuchar eso mucho en recorridos por tiendas fabulosas: código para algo que tomó años aprender y que solo unos pocos talentosos realmente dominan. ¿Por qué exactamente? A veces tenía que ver con la naturaleza de la habilidad y la experiencia táctil y visual del trabajador soldando una pieza de trabajo. Si algo salía mal, lo intentarían de nuevo. Y otra vez. Y otra vez. Durante años.

La cuestión es que, considerando la grave escasez de trabajadores, la industria simplemente no tiene esa cantidad de tiempo. Se necesita alguna forma de acortar ese ciclo de formación sin escatimar en los fundamentos del proceso, para que los estudiantes sepan qué funciona en qué situación y por qué. No se limitan a presentarse en el taller, aprender un conjunto limitado de habilidades (presionar este botón, soldar esta unión) y ponerse a trabajar. Siguen procedimientos, pero también saben por qué funcionan tan bien.

En este caso, la realidad aumentada (AR) podría satisfacer una necesidad, especialmente para uno de los procesos más prácticos en el taller: la soldadura.

“Hemos estado en el espacio de la realidad aumentada durante los últimos ocho años y continúa mejorando cada vez más. Intentamos acercarnos lo más posible a la realidad, incluyendo elementos visuales, de audio y táctiles. Nuestra capacidad para crear un charco de soldadura preciso mediante software ha avanzado mucho en los últimos años”.

Ese fue Steve Hidden, gerente de cuentas nacionales, educación en soldadura y desarrollo de la fuerza laboral, en Miller Electric Mfg. LLC en Appleton, Wisconsin. La compañía ofrece su sistema de soldadura de realidad aumentada AugmentedArc®, una tecnología que fusiona la experiencia de soldadura visual, auditiva y táctil. (la pistola, la pieza de trabajo, el zumbido, las señales visuales) con un software que simula cómo fluye un cordón según cómo se realiza la soldadura.

Los estudiantes pueden empuñar una pistola de soldadura por arco metálico con gas (GMAW), un aguijón para soldadura por arco metálico protegido (SMAW) o un soplete de soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW). La experiencia no es un videojuego. Utilizando una combinación de sensores que leen la posición de códigos QR estratégicamente colocados en la pistola o antorcha de soldadura y la pieza de trabajo, el enfoque AR para la capacitación en soldadura rastrea los movimientos de los estudiantes durante todo el proceso.

Imagínese la primera vez que un estudiante agarra la pistola de soldar y coloca un cordón en la placa. Golpea el arco, duda y luego se mueve demasiado rápido. Lo intenta de nuevo y lo quema. Las salpicaduras van por todas partes, y cupón tras cupón va a la papelera de reciclaje. El estudiante continúa practicando, usando gas protector y alambre de soldadura, y sometiendo la boquilla de la pistola y otros componentes consumibles a todo tipo de abuso. No es un sitio bonito y, como sabe cualquiera que trabaje en una escuela técnica o en un taller fabuloso con capacitación interna, puede resultar bastante costoso.

Ahora imagina al mismo estudiante poniéndose un casco de soldadura, solo que esta vez está manipulando un soplete GTAW de aspecto extraño y una varilla de relleno, cada uno con códigos QR. En cambio, los sensores en el casco del estudiante leen esos códigos para determinar cómo exactamente el estudiante manipula la punta de “tungsteno” a lo largo de una junta traslapada, creando un filete virtual en una pieza de trabajo que, nuevamente, está cubierta con códigos estratégicamente ubicados, todos los cuales se vuelven invisibles. cuando el estudiante se pone el casco de soldadura. Con el casco puesto, ve una pieza metálica lista para ser unida. Pisa el pedal durante todo el proceso, pero no hay arcos, ni salpicaduras, ni metal en absoluto.

Un estudiante a su lado empuña otro dispositivo de aspecto extraño, esta vez un aguijón para el proceso SMAW con un “cubo” cubierto de códigos cerca del final, nuevamente, todo invisible a través del casco de soldadura. Manipula el aguijón con cuidado a lo largo de una junta de ranura vertical. Junto a ella se sienta otro estudiante, este manipulando la boquilla de una “pistola” GMAW alrededor de una tubería para crear una soldadura de brida.

Los tres están soldando en AR. Ven cómo se coloca el arco, el metal de aportación y la soldadura, e incluso escuchan el “zumbido” de la soldadura, tal como lo haría un soldador en una aplicación del mundo real. Cuando el estudiante que practica GTAW sumerge demasiada varilla de relleno a la vez, el baño de soldadura reacciona. Cuando el estudiante que practica GMAW viaja demasiado rápido, nuevamente, el baño de soldadura reacciona. Después de completar la junta de práctica, los tres estudiantes mantienen sus cascos de soldadura puestos para ver su soldadura virtual completa, sus defectos y todo.

A través del casco de soldadura, el estudiante puede ver una representación virtual del arco de soldadura, además de ciertos marcadores que muestran la posición de trabajo, el recorrido y la distancia ideales para una lección en particular.

El software señala exactamente dónde y cómo ocurrieron esos errores. La longitud del arco era demasiado larga aquí. El ángulo de la varilla de relleno estaba mal aquí. Tus ángulos de trabajo y viajes estaban equivocados. No sólo esto, el software muestra cuáles deberían haber sido esos ángulos y exactamente cómo corregirlos.

En el siguiente intento, el profesor de los estudiantes enciende ayudas visuales que ven a través del casco de soldadura, mostrando qué elementos deben estar y dónde. “Yo las llamo 'ruedas de entrenamiento'”, dijo Hidden. “¿Están demasiado cerca? ¿Están demasiado lejos?

Las ayudas visuales son dinámicas y cambian según sea necesario para dirigir al estudiante. Por ejemplo, una señal visual podría mostrarle al estudiante dónde debe estar la pistola de soldar en un momento determinado durante el programa de soldadura; A medida que el estudiante “se pone al día”, la señal cambia.

"También le damos al instructor la capacidad de permitir que los estudiantes cometan sus propios errores", dijo Hidden, y agregó que el software no necesita decirles, por ejemplo, que su configuración de gas es incorrecta, que el voltaje está configurado demasiado alto o cualquier otra cosa. . Es posible que el software no simule exactamente lo que sucede cuando algo sale mal, como una quemadura real del material. Pero puede mostrar gráficamente que algo anda mal y dejar que los estudiantes descubran por sí mismos cuál es el problema. Alternativamente, los profesores pueden configurar el sistema para que notifique exactamente lo que está mal.

"Los profesores pueden crear sus propias tareas", dijo Hidden, y agregó que pueden establecer qué símbolos de "rueda de entrenamiento" mostrar y cuándo. La clave es saber cuándo dejar de dar asistencia y dejar que los estudiantes vuelen solos. Todo depende de las necesidades de los estudiantes y de dónde se encuentran en su recorrido formativo.

"[AR] sirve como una fase intermedia entre la teoría y las aplicaciones prácticas", dijo Patricia Carr, gerente nacional de educación y desarrollo de la fuerza laboral en Miller, y agregó que la tecnología ha ayudado a los estudiantes que se sienten incómodos con los arcos y las chispas, incluidos aquellos con discapacidades. , gane confianza antes de practicar la realidad, ampliando efectivamente la red de reclutamiento.

El sistema AR ha sido diseñado en torno a las necesidades de los educadores. A lo largo de los años, soldadores e ingenieros de soldadura experimentados dentro y fuera de Miller han colaborado con ingenieros de software para hacer que la experiencia sea aún más realista. Ahora los estudiantes pueden ver toda la dinámica del charco, con el metal fundido mojándose contra las paredes laterales de la junta. Ven alteraciones en el baño de soldadura que podrían indicar socavamiento o porosidad, penetración incompleta, así como prácticas de soldadura excesiva que podrían conducir a un rectificado excesivo y costoso.

Todo esto plantea la pregunta: ¿podría utilizarse la RA para certificar a los soldadores? Hidden se rió un poco. “Hoy no”, dijo. “Esta herramienta tiene que ver con la preparación. La RA podría permitir a los soldadores perfeccionar su técnica y ganar memoria muscular antes de practicar en el laboratorio y realizar la prueba de certificación”.

Obtener esa memoria muscular puede ser un desafío extraordinario, especialmente cuando una técnica inadecuada puede conducir a una situación complicada, como soldar con electrodo revestido por encima de la cabeza, mantener un arco extremadamente largo y quedar atrapado en una tormenta de chispas calientes.

Usando AR, un estudiante puede colocar la pieza de trabajo donde sea necesario para comenzar a practicar esas posiciones de soldadura desafiantes. “Tenemos siete cupones para todas las posiciones”, dijo Hidden, “incluidos los planos y los gastos generales. Y la belleza con AR, puedo tomar mi parte [cupón], ponerle cinta adhesiva doble y ponerlo debajo de la mesa. Los estudiantes pueden arrastrarse debajo de la mesa y soldarla”.

Al mirar a través del casco de soldadura, un estudiante puede inspeccionar su soldadura y recibir comentarios específicos.

La repetición desarrolla la memoria muscular y la confianza, preparando a los estudiantes para el mundo real de la soldadura aérea. Una vez que forman un arco real, es más probable que mantengan la técnica de soldadura correcta y produzcan un cordón limpio sin que llueva una gran cantidad de chispas.

Los estudiantes y profesionales que utilizan el sistema AR pueden practicar cualquier técnica que deseen, pero como explicó Hidden, el software debe crearse en torno a una técnica específica para "calificarla", es decir, desarrollar la capacidad de rastrear la posición de la soldadura y los consumibles. , compárelo con un ideal, califique según esa comparación e identifique áreas de mejora. Por ejemplo, los estudiantes que practican GTAW podrían querer “caminar con la copa” sobre una determinada geometría de articulación. Pueden ejecutar los movimientos para ganar memoria muscular, pero el sistema no podrá brindar información completa, al menos no todavía.

Aunque, por supuesto, constantemente se escribe y mejora software nuevo. Como explicó Carr, Miller ha estado siguiendo la metodología de la voz del cliente, desarrollando software solicitado por la mayoría de los usuarios actuales y potenciales de la tecnología.

Incluso en su estado actual, la RA ayuda a desmitificar un proceso opaco e incomprendido al identificar exactamente qué constituye una buena soldadura y qué no. Las personas capacitadas toman muchos caminos para lograr una soldadura de calidad, por lo que no seguir exactamente lo que prescribe el sistema AR no garantiza el fracaso. Aún así, en el futuro, aquellos que aprenden y perfeccionan sus habilidades, y tal vez incluso los profesionales de soldadura con experiencia, podrían considerar cada vez más la RA como una especie de brújula, algo a lo que hacer referencia para asegurarse de que sus fundamentos estén ahí y que estén encaminados hacia el futuro. la dirección correcta. Y hay una ventaja adicional: no necesitan desperdiciar consumibles ni cupones de prueba en el proceso.