焊道特征通信系统和设备的利记博彩app

专利名称：焊道特征通信系统和设备的利记博彩app
焊道特征通信系统和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年7月6日提交的申请号为13/177，478且发明名称为“Weld Bead Feature Communication Systems and Devices” 的美国专利申请以及 2010 年 7 月9日提交的申请号为61/363，038且发明名称为“IntuitiveReal Time Dynamic Weld Profile Characteristic Display”的美国临时专利申请的优先权,通过引用将它们并入本文。
背景技术：
本发明主要涉及焊接系统，并且更具体地涉及能够向焊接操作人员指示焊道特征 值变化的视觉焊道特征指示器。
焊接是一种已经成为不同行业中用于各种类型应用的普遍存在的过程。例如，经 常要在例如造船、工业建设和维修等应用中执行焊接。在这些焊接过程期间，各种控制设备 经常被设置用于使操作人员能够控制焊接操作的一种或多种参数。例如，能够用作用户界 面的用脚或者用手激活的控制器可以被设置用于使操作人员能够改变焊接过程中的电流 强度、电压或其他适合的参数。通常，在操作人员试图优化焊道的轮廓特征时，操作人员通 过合适的用户界面改变一种或多种焊接参数并观察对焊道轮廓特征的影响。因此，经验不 足的焊接操作人员在试图完成所需的焊道轮廓时可能需要大量的时间和/或材料。而且， 这种反复试验的过程可能会因为操作人员将大量的时间花费在改变参数和观察这些改变 的效果上而降低焊接过程的整体效率。因此，现在需要可以减少或消除这些低效情形的改 进焊接系统。发明内容
在一个实施例中，一种焊接系统包括焊接电源和用户界面，该焊接电源适于产生 用于焊接操作所需的焊接功率输出，该用户界面设置在焊接电源上。该用户界面包括适合 用于指示焊道特征值的视觉焊道特征指示器。该用户界面适用于从用户处接收期望的焊接 参数调整。该焊接系统还包括控制电路，该控制电路被通信耦合至该用户界面并适用于接 收对期望的焊接参数调整进行编码的数据，以确定与期望的焊接参数调整相对应的焊道特 征值的变化，并控制视觉焊道特征指示器向用户可视地指示焊道特征值的变化。
在另一个实施例中的一种方法，该方法包括接收对焊接参数调整值进行编码的数 据，还包括确定至少一种焊道特征的变化结果，该变化结果与所接收到的焊接参数调整相 对应，还包括在与焊接设备相关联的操作界面上显示变化结果的可视化表示。
在另一个实施例中的一种焊接系统，该焊接系统包括操作界面，所述操作界面具 有焊道特征指示器和焊接参数调整选择器，所述操作界面适用于从操作人员处接收期望的 焊接参数调整。所述焊接系统还包括控制电路，该控制电路被通信耦合至操作界面并适用 于接收对期望的焊接参数调整进行编码的数据，以确定与期望的焊接参数调整相对应的焊 道特征的变化，并控制视觉焊道特征指示器用于向操作人员可视化地传达焊道特征的变化。


本发明的各种特征、应用和优点将在参照附图阅读以下的详细说明时得到更好的理解，其中相同的附图标记在附图中始终表示相同的部件，在附图中
图I是一种示范性焊接系统的透视图，该焊接系统包括具有视觉焊道特征指示器的焊接电源；
图2是可以包括在图I的焊接系统中的某些部件的示意图3是示出了可以由焊接控制器用于向用户传达与参数调整相对应的焊道特征改变的示范性控制逻辑的流程图4是示出了可以由焊接控制器用于向用户通知与参数调整相对应的焊道宽度变化和焊道熔深变化的示范性逻辑的流程图5是示出了可以由焊接控制器用于利用查询表来识别与参数调整相对应的焊道特征变化的示范性逻辑的流程图6示出了本身设有视觉焊道特征指示器的操作界面的一个示范性实施例；以及
图6A是可以设置在图6中操作界面上的焊道特征指示器的一个示范性实施例的示意图。
具体实施方式
如下详述，本发明提供的焊接系统的实施例，所述实施例包括焊道特征指示器，该焊道特征指示器能够指示与参数调整相对应的焊道特征值的变化。某些实施例可以将焊道特征指示器设置在用户界面上用于向用户可视化地显示焊道特征的变化。例如，在某些实施例中，用户可以指明对焊缝轮廓的焊接参数(例如每秒的脉冲数、基准电流强度、峰值时间等)的期望变化，并且视觉焊接指示器可以可视化地显示焊道特征(例如焊道宽度、焊道熔深等)中的某些参数相对于期望的焊接参数变化所产生的变化。本发明公开的焊接系统的实施例可以执行一种或多种操作或计算从而确定与焊接参数调整相对应的变化。而且， 期望的焊接参数的变化可以是用户想要在焊接操作期间进行的改变或者也可以是例如在训练操作模式期间由操作人员指明的模拟改变。因为参数调整的效果可以通过焊道特征指示器可视化地传达给用户，所以本发明公开的焊接系统的上述特征可以减少或消除用户为获得理想的焊道特征而在确定哪些参数调整上所必需的时间和材料。
现转至附图，图I是一种示范性焊接系统10的透视图，焊接系统10包括示例的焊接电源12，焊接电源12被设置用于为隋性气体钨极(TIG)保护焊操作(例如，脉冲式隋性气体钨极(TIG)操作、交流(AC)隋性气体钨极(TIG)操作等)或粘结焊操作提供电源输出。但是，应该注意到在进一步的实施例中，焊接电源可以被设置用于为任何期望的焊接操作类型(例如，金属惰性气体(MIG)焊接)提供电源。更进一步地，可由用户指示进行期望调整的焊接参数可以由焊接电源12适于支持的焊接操作的类型确定。例如，如果支持的焊接操作是脉冲式隋性气体钨极(TIG)操作，那么焊接参数可以是脉冲频率、峰值时间和/或基准电流强度，而如果支持的焊接操作是交流(AC)隋性气体钨极(TIG)操作，那么焊接参数可以是交流(AC)频率或交流(AC)平衡。
在图示的实施例中，焊接电源12包括前面板14、侧面板16和顶面板18。前面板 14包括控制面板20，操作人员通过控制面板控制焊接操作的一种或多种参数。例如，用户可以利用控制面板20来输入期望的焊接参数调整。但是，在另一些实施例中，用户可以利用其他的设备，例如手持式计算机或其他的无线设备，来输入期望的焊接参数调整。对于另外的示例，在期望的焊接参数调整是由用户在训练模式中指示的模拟调整的实施例中，控制面板20可以被设置为独立于电源电路工作(也就是无需控制电源生成用于物理焊接操作的输出即可工作)。更进一步地，控制面板20可以包括焊道特征指示器，从而控制面板 20能够向用户可视化地传达焊道特征值的变化。但是，在另一些实施例中，焊道特征指示器也可以被设置在另外的控制面板或控制设备上(例如，被设置在与焊接模拟系统相关联的用户界面上)。
焊接电源12进一步包括插孔22，24，26和28，插孔22，24，26和28被设置用于接纳一种或多种焊接设备和/或附件。例如，在图示的实施例中，第一插孔22是被设置用于接纳适当辅助设备的14针接头，第二插孔24和第三插孔26接纳连接至隋性气体钨极(TIG) 焊炬36的电缆32和34，隋性气体钨极(TIG)焊炬36被设置为用于在焊接操作中建立焊接电弧，并且第四插孔28接纳终止于地线夹40的电缆38。地线夹40连接至工件42以在焊接操作期间闭合焊接电源12、工件42和焊炬36之间的电路。在这样的操作期间，焊接电源 12被设置用于从主电源(例如壁装电源插座、主电网等)接收初级功率以调制该输入功率并输出适合在焊接操作中使用的焊接功率输出。
侦愐板16包括示出了控制器44的分离视图，控制器44被设置用于控制焊接电源 12的操作。例如，控制器44可以与控制面板20通信以接收期望的焊接参数调整，确定与接收到的参数调整相对应的焊道特征值的变化，并对控制面板进行控制以显示焊道特征值产生变化的可视化表现。控制器的各种操作模式将在下文中更加详细地予以介绍。另外，控制器44可以与设置在电源12内的功率转换电路通信以调制输入功率从而生成适合在焊接操作中使用的焊接功率输出。
图2是示出了图I的焊接系统10中部件的方块图。在示出的实施例中，焊接电源 12包括功率转换电路46和控制电路48。控制电路48包括处理电路50和相关存储器52。 在操作期间，控制电路48操作以控制生成用于实现所需焊接操作的焊接功率输出。为此， 控制电路48被耦合至功率转换电路46。功率转换电路46适用于建立焊接输出功率，例如可以在金属惰性气体(MIG)焊接操作中用焊炬加至焊丝的焊接输出功率。包括斩波电路、 升压电路、降压电路、逆变器、转换器等在内的各种功率转换电路均可使用。这些电路的结构可以是本领域内的公知类型。功率转换电路46被耦合至电功率源，例如交流电(AC)电源58。适用于功率转换电路46的功率可以源于电网，不过也可以使用其他的功率源，例如由发动机驱动的发电机、电池、燃料电池或其他可选来源生成的功率。
如图所示，处理电路50与用户界面54相接，用户界面54允许进行数据设置，例如由操作人员选择的期望焊接参数调整。用户界面54可以允许选择设置，例如焊接过程、使用的焊丝类型、电压和电流设置等。另外，用户界面54可以为用户提供焊接操作或模拟焊接操作的相关信息。为此，示出的用户界面54包括视觉焊道特征指示器56，视觉焊道特征指示器56能够向用户可视化地传递焊道特征值。在特定的实施例中，焊道特征指示器56 能够向用户传递与指示的参数调整相对应的焊道宽度和熔深的变化。
在某些操作实施例中，用户界面54还可以允许操作人员针对指定应用的需要选择气体类型或者处理电路50可以根据一种或多种操作人员的选择来确定合适的气体类型。为此，控制电路48还被耦合至气体控制阀60，气体控制阀60根据由操作人员选定的选择来调节送往焊炬的保护气体流量。例如，气体控制阀60可以根据操作人员的选择来选择性地调节来自气缸62和气缸64的保护气体流量。通常，这种气体在焊接时提供并且可以恰好在焊接之前打开以及在焊接之后持续一小段时间。
图3是根据一个实施例示出了可以由焊接控制器用于确定和指示与参数调整相对应的焊道特征变化的方法66的流程图。示出的方法66包括接收期望的参数调整(模块 68)。例如，控制器可以接收对脉冲发生器的参数值的调整，例如脉冲频率、峰值时间或基准电流强度，脉冲发生器的参数值用于控制脉冲式隋性气体钨极(TIG)焊接操作。对于另外的示例，控制器可以接收对交流电(AC)隋性气体钨极(TIG)焊接参数值的调整，例如交流 (AC)频率或交流(AC)平衡。实际上，期望的参数调整可以是对用于任何类型焊接操作的任意合适的焊接参数的调整。
另外，方法66包括确定与参数调整相对应的焊道特征的变化(模块70)。例如，控制器可以利用各种焊接参数的当前设置与期望的调整相结合以计算出由期望调整造成的焊道特征，例如焊道宽度，的变化。一旦确定，控制器就显示与调整相对应的焊道特征变化的可视化表示(模块72)。例如，控制器可以通过设置在例如焊接电源、焊接模拟设备、手持式设备等上的用户界面将焊道特征的变化传递给用户。
另外，在某些实施例中，一旦焊道特征的变化已经确定并传递给用户，控制器可以提示用户输入更多指令。在一个实施例中，在从用户处接收期望的参数调整时可以不再实施期望的参数调整。相反，控制器可以在提示用户确定是否应该实施参数调节之前确定焊道特征的改变并将其传递给用户。在这些实施例中，控制器可以进一步接收用户指令以使得能够实施参数调整(模块74)并且由此即可实施该参数调整(模块76)。
图4是示出了方法78，也就是图3中控制方法66的一个特定实施例的流程图。如前所述，方法78包括接收期望的参数调整(模块68)。但是，在本实施例中，模块70内的各个步骤被用于确定与参数调整相对应的焊道特征的变化。具体地，在本实施例中，变化确定步骤包括计算焊道宽度或焊道熔深其中的一个(模块80)并根据计算结果确定其中另一个的值(模块82)。例如，在一个实施例中，调整的参数可以是脉冲频率，并且控制器可以通过将调节的脉冲频率乘以适当的常数，然后将该数值加上峰值时间乘以适当的常数，再加上基准电流强度乘以适当的常数从而算出焊道宽度。在本实施例中，一旦算出焊道宽度，控制器即可通过用算出的焊道宽度逆推焊接熔深从而确定焊道熔深。
类似地，在焊接操作并非脉冲式隋性气体钨极(TIG)焊接操作的实施例中，针对所述操作类型的适当焊接参数可以用类似的方式加以利用。例如，交流电(AC)隋性气体钨极(TIG)焊接操作的参数可以被用于直接计算第一焊道特征(例如焊道宽度)并由第一焊道特征推出第二焊道特征(例如焊道熔深)。更进一步地，在另一些实施例中，可以独立于其他的计算特征而直接计算至少一种焊道特征。例如，与接收的参数调整相对应的焊道宽度和焊道熔深均可被独立地计算出或者以其他方式确定。
无论如何，一旦确定了焊道宽度和焊道熔深，实施图4中方法78的控制器就比较确定值和参考值以确定与参数调整相对应的一种或多种变化(模块84)。也就是说，在实施或模拟参数调整之前可以先将焊道宽度和焊道熔深与用于这些特征的先前值进行比较。确定的变化可随后可视化地呈现给用户(模块72)，例如，正如以下参照图6更详细介绍的那样，通过点亮与焊道宽度和熔深变化相对应的视觉指示器(模块86)。也就是说，在图示的实施例中，将焊道特征(例如宽度和熔深)的更新值与焊道特征的先前值之间的变化显示给用户。但是，应该注意在某些实施例中，如果用户需要，那么可以显示一种或多种焊道特征的计算值来代替或者附加于计算出的变化。
图5是示出了方法88的另一个实施例的流程图，方法88的另一个实施例可以由焊接控制器用于确定和显示与参数调整相对应的焊道特征变化。方法88包括接收期望的参数调整(模块68)并参照查询表识别出与接收到的参数调整相对应的焊道特征值(模块 90)。也就是说，控制器可以利用数值表，该数值表以焊接参数值的组合为基础指示焊道特征的预期变化。在某些实施例中，查询表可以根据先前的焊接操作经验性地确定，其中就各种参数值对焊道特征的相关影响进行观测。一旦在查询表中识别出特征值，控制器就将识别出的特征值与参考值(例如在参数调整之前的特征先前值)进行比较以识别与期望的参数调整相对应的焊道特征的变化(模块92)。最后，显示识别出的变化的可视化表示(模块 72)。
图6示出了界面94的一个实施例，界面94包括能够向用户指示焊道特征值的焊道特征指示器96。界面94还包括待机指示器98、电压面板102、调节旋钮104、电流强度控制按钮106、脉冲发生器指示面板108、启动模式指示面板110和菜单选择器112。示出的脉冲发生器指示面板108包括脉冲发生选择器114、电弧集中指示器116、熔深指示器118、流度指示器120和自动指示器122。此外，启动模式指示面板110包括处理选择器124、高频指不器126和提升起弧指不器128。
在操作期间，脉冲发生器面板108可以被用于将焊接电源设置为脉冲式隋性气体钨极(TIG)焊接操作模式并设定操作参数。例如，用户可以按压脉冲发生选择器114以在用于设定操作参数值的指示器面板116，118，120和122之间切换。对于另外的示例，如果用户按下脉冲发生选择器114以激活流度指示器120，那么用户随后即可利用旋钮104来明确用于脉冲式隋性气体钨极(TIG)焊接操作的期望基准电流强度水平。对于另外的示例， 如果用户激活自动指示器122，那么用户即可设定一种脉冲参数，并且系统基于用户明确的数值自动确定其他的参数值。类似地，用户可以按下处理选择器124以明确针对指定应用需要进行哪一种处理(例如惰性气体钨极(TIG)高频脉冲，惰性气体钨极(TIG)提升起弧坐、寸/ ο
在图示的实施例中，焊道特征指示器96是T字形指示器129，指示器29包括焊道宽度指示器130和焊道熔深指示器132。焊道宽度指示器130包括视觉指示器(例如发光二极管(LED)、背光面板等)的水平阵列134，而焊道熔深指示器132则包括视觉指示器的垂直阵列136。在使用期间，阵列134和136可以分别被用于传递焊道宽度和焊道熔深的变化，每一个变化都与由用户指明的焊接参数的变化相对应。例如，在一个实施例中，如果从用户处接收的期望参数调整是加宽焊道宽度，那么就在水平阵列134内激活更多的视觉指示器(例如水平阵列内激活的指示器数量可以从两个增加到四个)。对于另外的示例，在另一个实施例中，如果期望的参数调整是增加焊道熔深，那么就在垂直阵列136内激活更多的视觉指示器(例如垂直阵列136内激活的指示器数量可以从一个增加到三个)。实际上，激活的视觉指示器数量可以与对应于参数调整的焊道特征值的相对预期增大或减小成比例地增加或减少。用这种方式，T字形指示器129即可由焊接控制器用于传递与期望的参数调整相对应的焊道特征(例如焊道宽度或熔深)的的变化。
尽管焊道特征指示器96在图6的实施例中是T字形指示器129，但是应该注意指示器96也可以采用多种其他合适的形式。例如，如图6A中所示，焊道特征指示器96可以是可视地表示焊道的图形指示器138。在图示的实施例中，焊道宽度的改变可以通过在对应于较窄或较宽焊道宽度的较窄线路140和较宽线路142之间的交替而指示给用户。在某些实施例中，线路可以具有不同的模式或颜色以向用户指示变化。类似地，焊道熔深的改变也可以通过在第一线路144和第二线路146之间的交替而指示给用户。用这种方式，即可将焊道宽度和/或焊道熔深的变化可视地传递给用户。
尽管在本文中仅仅图示和介绍了本发明的某些特征，但是本领域技术人员可以得到多种变形和修改。因此应该理解所附权利要求是为了覆盖所有这些落入本发明真正实质范围内的变形和修改。
权利要求
1.一种焊接系统，包括 焊接电源，所述焊接电源被设置用于产生供焊接操作使用的焊接功率输出； 界面，所述界面被设置在所述焊接电源上并且所述界面包括视觉焊道特征指示器，所述视觉焊道特征指示器被设置用于指示焊道的特征值，其中所述界面被设置用于从用户处接收期望的焊接参数调整；以及 控制电路，所述控制电路被通信耦合至所述界面并被设置用于接收将期望的焊接参数调整进行编码的数据，以确定与期望的焊接参数调整相对应的焊道特征值的变化，并控制视觉焊道特征指示器向用户可视化地指示焊道特征值的变化。
2.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述焊道特征值包括焊道宽度、焊道熔深或两者的组合。
3.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述视觉焊道特征指示器包括被设置为以对应于焊道特征值变化的空间排列激活的一系列视觉指示器。
4.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述视觉焊道特征指示器包括T字形空间排列的视觉指示器，其中T字形的水平部分包括对应于焊道宽度的视觉指示器且T字形的垂直部分包括对应于焊道熔深的视觉指示器，并且其中所述水平部分被设置用于传递对应于期望焊接参数调整的焊道宽度变化且所述垂直部分被设置用于传递对应于期望焊接参数调整的焊道熔深变化。
5.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述控制电路被设置用于通过计算对应于期望焊接参数调整的焊道宽度和焊道熔深的其中一个并根据计算结果确定焊道宽度和焊道熔深中的另一个共同来确定焊道特征值的变化。
6.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述控制电路被设置用于通过比较期望的焊接参数调整与查询表来确定焊道特征值的变化。
7.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述视觉焊道特征指示器被设置用于通过点亮空间排列的一个或多个发光二极管(LEDs)来传递焊道特征值，其中所述被点亮的发光二极管的位置和/或数量与所述焊道特征值相对应。
8.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述视觉焊道特征指示器包括被设置用于传递焊道特征值的数字指示器。
9.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述视觉焊道特征指示器包括被设置用于显示焊道特征值的显示屏。
10.如权利要求I所述的焊接系统，其中所述期望的焊接参数调整包括对脉冲频率、峰值时间、基准电流强度、交流(AC)频率、交流(AC)平衡或前述组合的调整。
11.一种方法，包括 接收将焊接参数调整值进行编码的数据； 确定与接收到的焊接参数调整相对应的至少一种焊道特征的变化结果；并且 在与焊接设备相关联的操作界面上显示变化结果的可视化表示。
12.如权利要求11所述的方法，包括接收使得能够实施焊接参数调整的用户指令。
13.如权利要求12所述的方法，包括在焊接操作中实施所述焊接参数调整。
14.如权利要求11所述的方法，其中显示变化结果的可视化表示包括激活与变化结果的值相对应的一系列视觉指不器中一部分。
15.如权利要求11所述的方法，其中所述至少一种焊道特征包括焊道宽度的变化、焊道熔深的变化或前述的组合。
16.一种焊接系统，包括 操作界面，所述操作界面包括焊道特征指示器和被设置用于从操作人员处接收期望焊接参数调整的焊接参数调整选择器；以及 控制电路，所述控制电路被通信耦合至所述操作界面并被设置用于接收将期望的焊接参数调整进行编码的数据，以确定与期望的焊接参数调整相对应的焊道特征的变化，并控制视觉焊道特征指示器向用户可视地指示焊道特征的变化。
17.如权利要求16所述的焊接系统，其中所述焊道特征指示器包括第一系列的视觉指示器，每一个视觉指示器都被设置用于选择性地激活以向操作人员传递焊道特征的变化。
18.如权利要求16所述的焊接系统，其中所述焊道特征的变化包括焊道宽度的变化、焊道熔深的变化或前述的组合。
19.如权利要求16所述的焊接系统，其中所述焊接参数调整选择器包括旋钮、开关、图形用户界面、刻度盘或前述的组合。
20.如权利要求16所述的焊接系统，其中所述期望的焊接参数调整包括对脉冲频率、峰值时间、基准电流强度、交流(AC)频率、交流(AC)平衡或前述的组合的调整。
全文摘要
本发明提供了一种焊接系统(10)，焊接系统(10)包括操作界面(54)，所述操作界面(54)具有焊道特征指示器(56)和焊接参数调整选择器(104)。所述焊接参数调整选择器适用于从操作人员处接收期望的焊接参数调整。所述焊接系统还包括控制电路(48)，所述控制电路被通信耦合至所述操作界面并适用于接收将期望的焊接参数调整进行编码的数据，以确定与期望的焊接参数调整相对应的焊道特征的改变，并控制视觉焊道特征指示器以向操作人员可视地传递焊道特征的变化。
文档编号B23K9/095GK102985210SQ201180033911
公开日2013年3月20日 申请日期2011年7月8日 优先权日2010年7月9日
发明者约瑟夫·罗伯特·瑞恩, 英德拉·布迪曼·维里亚迪纳塔, 杰弗里·戴尔·约翰逊, 约瑟夫·C·施耐德 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司