串行电弧焊接的质量控制模块的制作方法

专利名称：串行电弧焊接的质量控制模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及电弧焊接工艺，尤其是采用串行电极的电弧焊接系统，该电极具有串行电极焊丝或类似物等。
参考文献本公开涉及使用电源驱动两或多个串行电极的电弧焊接系统。例如，此类系统可用于大金属块的缝焊接。由于实际上可使用任何电弧电源，Stava6,111,216中揭示的电源被适当地用于一实施例中。因此，Stava 6,111,216在此处被引入参考。
使用串行电极的电弧焊接的概念在例如Stava 6,207,929等的，Stava6,291,798和Houston 6,472,634等中揭示。专利6,207,929，6,291,798和6,472,634也被引入参考。
至少在Hsu的美国公开申请2003-0071024 A1中揭示了在波形受控焊接实施例中热输入值的判断。美国公开申请2003-0071024 A1也被引入参考。
背景技术：
例如管焊的焊接应用通常需要强电流并使用串行电极产生的几个电弧。例如，在Stava 6,207,929和Stava 6,291,798中描述了这样的串行焊接系统。Houston 6,472,634中揭示了用于每个电极的单AC电弧焊接单元(cell)，其中单元本身包括一或多个平行的电源，每个电源都有各自的切换网络。切换网络的输出接下来被组合起来用于驱动电极。可将各个电源平行排列从而为串行焊接操作中使用的多个电极中的每一个提供强电流输入。
Stava 6,291,798中揭示了一系列可沿着焊接路径移动的串行电极，以在轧制管边缘之间或两个相邻管道部分的端之间铺设连续的焊道。独立的AC波形由在至少18kHz频率出产生的多个电流脉冲适当地生成，每个电流脉冲的幅度由波形控制器控制。该技术回溯到Blankenship 5,278,390。在Stava6,207,929中，相邻串行电极的AC电流的频率被调整从而防止磁干扰。
计算波形受控焊接情况下的热输入是很复杂的，因为电压形状和电流波形都很复杂。电流均方值和电压均方值的乘积提供了一个热输入的方法，但是这种计算方法没有考虑波形的确切形状以及电压和电流之间可能的相位偏移。Hsu的美国公开申请2003-0071024 A1中描述了一种更加精确的计算波形受控的焊接中的热输入的方法。
串行焊接的困难在于表征和监控串行焊接的质量。对于串行电弧焊接的分析是复杂的，因为使用了多个电极焊丝用于同时但在空间上的不同位置沉积(deposit)金属。串行电极的电极焊丝有不同的焊丝直径。每个电极的焊丝进给速度可被独立地动态地调整从而能够控制电弧长度或其它焊接特性。在有的串行电弧焊接应用中，例如可将使用直流和交流电的电极结合起来以为减少电极之间的干扰。进一步地，每个电极的电压和/或电流可被独立控制。
在焊接的给定位置，通常每个电极在焊接过程中提供不同次数的焊道材料。该位置的金属沉积速率、热输入以及其它焊接参数取决于几个串行电极的结合效果，但是这几个电极在不同的时间起作用。
本发明考虑了克服上述局限及其它问题的改善的装置和方法。

发明内容
根据一方面，提供了一种采用多个串行电极监控串行焊接处理的方法。测量每个串行电极的焊接参数。测量的焊接参数根据参考进行转换。对在参考处测量并转换了的串行电极的焊接参数进行组合。
根据另一方面，揭示了一种串行焊接系统。使用多个以共同移动速度移动的分隔的电极。该多个分隔的电极共同执行焊接。数据存储介质存储焊接执行过程中测量的每个电极的数据。处理器执行的处理包括对每个电极取出对应于经过参考位置的电极的测量数据，和将取出的多个分隔的电极的测量数据进行组合，以计算串行焊接系统在参考位置的焊接参数。
根据另一方面，揭示了一种串行焊接方法。使用多个相互位于固定相对位置的电极，并且共同形成焊接来执行串行焊接处理。测量焊接过程中多个电极中的每个的焊接参数。确定对应于所选位置的电极焊接的每个电极的焊接参数值。和基于确定的多个电极的焊接参数值，计算所选位置处的串行焊接处理的串行焊接参数。
通过阅读下述对优选实施例的详细描述，本领域普通技术人员会轻松得知本发明的多个优势和益处。


本发明的形式可以是多个组件以及组件的不同的布置，可以是不同的处理操作以及处理操作之间不同的布置。附图的目的只是解释优选实施例，不应理解为限制发明。
图1和图2是分别描述了使用4个电极的串行电弧焊接处理的透视图和侧面图。
图3示出了电极之一的简化等效电路，其包括测量焊接电流和焊接电压或者相应参数的适当组件。
图4示出了用于电极之一的焊丝进给系统，其包括将电极焊丝以受控焊丝进给速度进给至焊接的焊丝进给速度控制器。
图5示出了监控串行电弧焊接处理的监控系统。
图6是描述了作为位置的函数的每个电极的焊接电流、电压和焊丝进给速度的显示图。
图7是描述了质量分析的显示图，显示了作为位置函数的串行焊接电极的总体沉积速率以及串行焊接电极的总体沉积速率的统计信息。
图8是描述了质量分析的显示图，显示了作为位置函数的串行焊接电极的总体沉积速率、以及用于在所选位置识别总体沉积速率和不同位置的整体沉积速率的差异的用户可操作的指针。
具体实施例方式
参考图1，电弧焊接处理10采用示出的实施例中的四个焊接电极12，14，16，18的串行焊接电极。此处用四个电极来解释，其它数量的电极也可被串行使用。串行电极12，14，16，18被线性布置并且被分隔放置于图1和图2中的x方向，并一起沿x方向以所选速度移动。在一个实施例中，电极12，14，16，18被安装于焊接机器人(图未示)的共同凸缘上从而电极12，14，16，18以共同的速度沿指定x方向移动。每个串行电极12，14，16，18在由焊接接合在一起的两个边、组件或类似的26，28确定的工件26上的焊接接合点24处沉积焊接材料。
在图1和图2描述的实施例中，电极12，14，16，18彼此分隔并且每一对相邻电极之间的距离大致相同。然而，在其它的实施例中，每一对相邻电极之间的距离不相同。
如图1所示，接合点24包括一个缺口，需要用焊接材料填充。随着串行电极的移动，电极14向电极12已经沉积的焊接材料上加上额外的焊接材料。电极16向电极12和14已经沉积的焊接材料上加上额外的焊接材料。电极18向电极12、14和16已经沉积的焊接材料上加上额外的焊接材料。
每个电极有对应于向焊接伸出的电极焊丝的长度的伸出长度“A”(由图2中电极20表示)。图2中可见，电极12，14，16，18相对于焊接接合点24在高度上是交错的，从而电极12比电极14沉积入焊接接合点24的深度更深，电极14比电极16沉积入焊接接合点24的深度更深，电极16比电极18沉积入焊接接合点24的深度更深。这样的安排有利于每个电极在之前电极沉积的焊道顶部上充分沉积焊道。在另一个方法中，电极的伸出部分可以被缩短，从而每个电极在之前电极沉积的焊接材料顶部沉积焊接材料。
图1和图2描述了在时间上一固定点的串行焊接处理10。在所描述的时间，电极12经过焊接接合点24的位置30。电极14，16，18还没有经过位置30；因此，只有电极12沉积的相对小的焊道被置于位置30。在所描述的时间，电极14经过焊接接合点24的位置32。电极12已经经过位置32并沉积了第一焊道，而电极14在其上增加额外材料。电极16和18还没有经过位置32。由于两个电极12和14都在位置32处沉积，位置32处沉积的材料比位置30处要多。
同样，在所描述的时间，电极16经过焊接接合点24的位置34。电极12和14已经经过位置34并沉积了焊道，电极16在其上增加额外材料。电极18还没有经过位置34。由于电极12，14，16都在位置34处沉积，位置34处沉积的材料比位置32和30处要多。最后，在所描述的时间，电极18经过焊接接合点24的位置36。电极12，14，16已经经过位置36并沉积了焊道，电极18也已在其上加额外材料。所有的四个电极12，14，16，18都在位置36处沉积了焊道，从而在位置36形成合成焊道。
描述的串行焊接处理10是示例处理。在其它实施例中，串行焊炬用于串行焊接。串行焊炬包括多个电极焊丝，可选地为每个焊炬有独立控制的电压、电流、焊丝进给速度和伸出(stickout)。在图1和图2所示的实施例中，每个电极12，14，16，18最好能够不同地操作，例如使用不同的电压、电流、波形等。串行组合中的不同电极能够使用轴向喷射变换，脉冲喷射变换，交流或直流焊接，波形受控焊接等。对于电极12的选择和操作最好能产生窄的并且有好的渗透性的焊道，对于电极18的选择和操作最好能产生宽的能填满焊接接合点24的较宽部分的焊道。电极14，16的特征最好介于电极12和18之间。
参考图3，描述了领先电极12的简化的电子等效电路。电极12和工件26之间有间隙40。焊接电源42产生了跨越间隙40的电压和流过间隙40的电弧电流。例如伏特计的电压测量设备44测量对应于跨越间隙40的电压的电压。根据在执行电压测量的位置，被测电压可能包括间隙电压之外的其它电压贡献，例如由于经过电极焊丝或工件的电流带来的阻抗压降的贡献。例如电流分流计、电表等的电流测量设备46测量经过间隙40的电流。
图3描述了领先电极12的简化的电子等效电路。然而，已知每个其它电极14，16，18也优选地包括测量电弧电压和电流或相关参数的电压和电流测量设备。每个电极由单独的焊接电源、平行焊接电源组合、带有用于驱动多个电极12，14，16，18的多个输出的单个焊接电源、或上述的某种组合的电源驱动。一些电极可由交流焊接电源驱动而其它由直流焊接电源驱动。此外，应用的电源可被相位同步或其它方式同步从而降低电极12，14，16，18的电弧之间的交互作用。
每个电极12，14，16，18的焊接热输入被定义为电弧电源和电弧电流的乘积再被移动速度除，得到的单位是每单位移动长度的功率。对于交流焊接，可通过电流的均方根和电压的均方根相乘相应地得到焊接热输入，可选地由与电流和电压之间的相位偏移相关的功率因子进行修正。在波形受控焊接的情况下，使用美国公开申请2003-0071024 A1中描述的对电流和电压乘积的积分计算出焊接热输入。然而，焊接热输入也可估算或预测，例如在波形受控焊接中忽略交流焊接中的功率因子或乘以电流均方根值和电压均方根值的乘积。
参考图4，示出了领先电极12的电极焊丝进给机构。焊丝进给速度(WFS)控制器50从电极焊丝圈54处拉出电极焊丝52，并将拉出的电极焊丝经由适当的例如进给轮56的的焊丝运输结构进给到电极12。拉出的电极焊丝52的尖端或伸出58伸出电极12，电弧将电极焊丝52上的材料转移到工件26上。电极焊丝52在这个处理中被消耗，并且由焊丝进给补偿。WFS控制器50的WFS输出对应于WFS，WFS可随时间变化从而控制电弧长度、伸出58或者其它焊接参数。WFS输出60可以是和WFS成正比的模拟电压，和WFS成反比的数字电压等。
图4示出了领先电极12的电极焊丝进给机构。然而，应理解其它每个电极14，16，18也包括将焊丝进给到所选WFS用于焊接的电极焊丝进给机构。对于每个电极，沉积速率被适当地定义为电极焊丝52的横截面积乘以WFS再乘以电极焊丝的密度。
参考图5，描述了一种监控串行焊接处理10的方法。每个电极12，14，16，18由一或多个相应的参数测量设备62，64，66，68监控。例如，监控电极12的一或多个测量设备62能够包括图3所示的电压和电流测量设备44，46和图4所示的WFS控制器50的WFS输出60。
数据获取处理器70从参数测量设备62，64，66，68处接收测量数据。测量的焊接参数数据由处理器70选择使用，用于产生控制焊接处理10的一或多个反馈信号72。例如，在恒定电流焊接处理中，反馈信号72适当地包括测量的电极12，14，16，18的电弧电流。焊接处理10调整例如WFS或每个电极的电弧电压的参数，从而使得反馈电弧电流72保持恒定。在一些实施例中，每个电极的WFS或电弧电压被相似地控制，从而控制电弧长度或其它焊接特征。
测量的焊接参数也存储在数据存储介质74中，数据存储介质74可以是永久的、例如磁盘的非易失性存储器、或者是例如随机访问存储器(RAM)的暂时的易失性存储器、或者是上述的组合。可选地，数据获取处理器70执行一或多个对测量数据的计算或转换，并且存储转换的测量焊接参数数据。
在一个实施例中，参数测量设备62，64，66，68输出在所选间隔(例如每100毫秒测量的一套测量值)测量的数字数据，存储数据是对应于离散时间值的数字数据。在另一个实施例中，参数测量设备62，64，66，68执行模拟测量，数据获取处理器70包括模数转换电路，将测量的数据数字化并且将数字化的焊接参数测量存储到数据存储介质74中。
存储的测量的焊接参数能够由使用者或操作者通过用户接口80访问。用户接口包括一或多个用户输入，例如图示的键盘82，例如鼠标或跟踪球的点击设备或类似等。用户接口也包括显示器或监控器84，优选地能够产生图像显示，尽管也考虑了纯文字的显示器。
参考图6，监控器84上的合适的显示或窗口描述了电弧电流焊接参数图90，电弧电压焊接参数92和WFS焊接参数94。在每个图90，92，94中，四个电极12，14，16，18的中每一个的焊接参数数据使用不同类型的实线、虚线或点线表示。在图6的显示上，四个电极12，14，16，18分别以“电弧1”、“电弧2”、“电弧3”、“电弧4”表示。曲线图90，92，94的焊接参数数据是参照指示四个成组的电极12，14，16，18的移动位置的横轴96画出的。
图6的显示或窗口对于例如识别故障电极的特定诊断应用是有用的。然而，每个电极的数据本身不能表示整个焊接。例如，如图1和图2所示，在位置36处的完全合成焊道包括来自所有四个电极12，14，16，18的焊道贡献。因此，用户或操作者能够使用例如由鼠标、跟踪球或其它点击设备操作的鼠标点击器102去选择质量分析选择器100。
返回参考图5，对质量分析选择器100的选择使得质量分析处理器110执行一或多个对整体串行焊接处理的分析。质量分析处理器读取数据存储介质74以获得每个电极12，14，16，18的所选焊接参数数据，并且基于此计算组合的串行焊接参数。计算的串行焊接参数显示在监控器84上的显示或窗口里。
组合的串行焊接参数和每个电极12，14，16，18的焊接参数数据可以是相同类型，也可以不同。例如，每个电极12，14，16，18的焊接参数数据可以是焊接电流，组合的串行焊接参数可以是将四个电极12，14，16，18的焊接电流加起来的总焊接电流。可选地，每个电极12，14，16，18的焊接参数数据可以是焊接电压和焊接电流，组合的串行焊接参数可以是总焊接热输入。
继续参考图5并返回参考图1和图2，在将电极12，14，16，18的测量的焊接参数数据组合之前，焊接参数数据根据共同基准转换(shift)。例如，适当的共同基准是领先电极12的位置，在图1，2和5中表示为x0。位置x0表示领先电极在沿着焊接接合点24的x方向的位置。
由于成组的串行电极12，14，16，18的移动，位置x0通常作为时间的函数改变。例如，如果串行焊接处理10开始于时间t＝0同时领先电极12在位置x＝0，之后的时间t的位置x0可将移动速度乘以时间t适当地得到。在另一个实施例中，位置x0由成组的多个电极12，14，16，18的移动位置决定。该移动位置能够通过例如焊接机器人上的传感器监控。
其它电极的位置，例如标记为x1的结尾电极18的位置在任何时间都是x0+Δx，其中Δx是领先电极12(或其它参考电极或参考位置)和其它电极之间的标记分隔或间隔。
在一个实施例中，数据获取处理器70执行测量数据转换，将作为每个电极12，14，16，18的时间函数的测量焊接参数数据转换为作为位置函数的测量焊接参数数据。根据x0＝St，领先电极12的数据被适当地转化为位置的函数，其中S是移动速度，t是每个测量焊接参数数据的数据获取时间。使用x1＝x0+Δx，电极18的数据被适当地转化为位置的函数。其它电极14，16的数据同样也使用和领先电极12之间的适当的间隔或分隔进行转换。
在另一个实施例中，数据获取处理器70存储作为时间的函数的测量焊接数据，质量分析处理器110使用上述公式，执行从时域到沿移动的x方向位置的转换。
一旦数据被转换为沿移动的x方向的位置的函数，通过将多个电极12，14，16，18的串行焊接参数在给定位置的焊接参数值组合起来，而适当地计算出串行焊接参数。组合的数据按照描述的参考转换(reference shifting)而暂时分隔。
在另一个实施例中，数据获取处理器70存储作为时间的函数的测量焊接数据，质量分析处理器110计算也作为时间的函数的串行焊接参数。在该实施例中将领先电极12作为参考电极，在时间t0获取的领先电极12的数据值和在时间t0+Δx/S获取的其它电极的数据值组合，其中Δx是领先电极12和其它电极之间的标记分隔或间隔，S是移动速度。
在一个实施例中，计算的串行焊接参数包括沉积速率和焊接热输入。串行焊接处理10的沉积速率通过将多个电极12，14，16，18在给定位置的沉积速率相加获得，例如在领先电极参考位置x0。为了计算x0处的串行焊接沉积速率，计算被适当地延迟一段时间，该时间对应于领先电极12和结尾电极18之间的空间分隔Δx被移动速度除得到的结果，从而当计算在x0的串行焊接沉积速率时，所有四个电极12，14，16，18都在位置x0处执行过沉积。可选地，可使用结尾电极18的位置x1作为参考位置计算串行沉积速率，从而确保当计算串行焊接参数时，所有四个电极12，14，16，18都在参考位置执行过沉积。
更进一步，使用多个电极之一的位置作为参考位置通常是方便的，但也考虑了使用位于不同于电极的位置之外的其它位置作为参考位置。例如，可选择位于电极14和16之间的位置作为参考位置。这样的参考位置的优势是对应于串行电极的中间。
同样，串行焊接处理10的焊接热输入通过将多个电极12，14，16，18在给定位置的焊接热输入加在一起计算获得。
参考图7，用于提供质量分析的适当的显示或窗口在监控器84上显示。除了例如每个电极的测量电压、电流和WFS的测量参数外，用户或操作者提供的特定额外输入可用于执行串行焊接计算。每个电极和领先电极12之间的电极分隔Δx被输入到输入集120，称为“离领先的距离”。
在图7所示的示例输入中，对应于领先电极12的“电弧1”具有Δx＝0，表示电极12被指派为参考电极。分别对应于电极14，16，18的“电弧2”，“电弧3”和“电弧4”具有距离领先电极12分别为1英寸，2英寸和3英寸的分隔Δx。这些值对应于串行的四个电极之间相邻两个之间的距离统一为1英寸。然而，相邻电极之间距离不统一为1英寸也能够使用。此外，在有的实施例中，通过向“离领先的距离”输入集120输入合适的值，另一个电极能够被指派为参考点。例如，对于统一为1英寸的相邻电极之间间隔，输入值“电弧1”＝-3英寸，“电弧2”＝-2英寸，“电弧3”＝-1英寸，“电弧4”＝0英寸，就将结尾电极18设为参考电极。
用户输入也包括电极的电极焊丝直径输入集122。在图7所示的示例输入中，所有的四个电极12，14，16，18都使用具有直径为1/8英寸(0.125英寸)直径的焊丝。然而，电极也能够使用具有不同直径的焊丝。根据面积A＝π(d/2)2利用直径输入计算焊丝的横截面积，其中A是面积，d是焊丝直径。也考虑了使用具有非圆形横截面的电极焊丝，在这种情况下提供了适当的几何面积公式和适当的用户输入从而计算横截面积。在另一个实施例中，焊丝直径输入集122可由焊丝横截面积输入集代替，从而避免了焊丝横截面积的计算。
用户输入进一步包括了用户向其输入成组的串行电极12，14，16，18的通常移动速度的移动速度输入124，以及用户向其输入电极焊丝密度的金属密度输入126。尽管在图7所示的显示中提供了单个金属密度输入126，也考虑了为每个电极采用独立的金属密度输入，从而可能在不同的电极上使用不同材料的电极焊丝。在示例窗口中的金属密度490.059lb/ft3是钢。图7中示例窗口中的移动速度是60英寸/分钟。
焊丝直径输入集122，金属密度输入126和测量的每个电极的WFS被用于计算每个焊丝的沉积速率，根据R=Σiπ(di/2)2*ρmetal*(WFS)i---(1)]]>其中R是沉积速率，i表示电极(对于串行焊接处理10，i＝1...4)，di是第i个电极的焊丝直径，ρmetal是电极焊丝的密度(例如，490lb/ft3的钢)，(WFS)i是第i个电极的焊丝进给速度。如上述计算串行焊接参数的方法，基于移动速度和距离领先电极或其它参考电极的距离，每个电极的测量的参数(WFS)i被适当地根据参考时间或位置转换(转换为参考时间或位置)。
根据测量的电极的焊接电流和电压参数以及移动速度，可适当地计算出串行焊接热输入H=ΣiVi*Ii/S---(2)]]>其中H是串行焊接热输入，i表示电极(对于串行焊接处理10，i＝1...4)，Vi和Ii是分别测量的电压和电流，S是移动速度(图7中的例中是60英寸/分钟)。等式(2)适用于直流焊接，当Vi和Ii分别对应于电压和电流的均方根值时可以为交流和波形受控焊接提供合适的近似。可选的，等式(2)中的作为Vi和Ii乘积计算得出的热输入术语(term)能够被修改包括额外的术语，例如用于交流焊接的功率因子术语。如美国公开申请2003-0071024 A1中描述的那样，对于波形受控焊接，Vi×Ii的结果可由一或多个波形上积分的瞬时抽样电压和瞬时抽样电流的乘积代替。在任一这些实施例中，如上述计算串行焊接参数的方法，基于移动速度和距离领先电极或其它参考电极的距离，每个电极的测量电流和电压被适当地根据参考时间或位置进行转换(shift)。
继续参考图7，在沉积速率图130上，串行焊接处理的沉积速率作为领先电极位置或其它参考位置的函数。对于焊接处理10沿焊接接合点24的x方向行进中多个连续的领先电极位置x0，根据等式(1)重复计算串行焊接处理的沉积速率，从而适当地构建沉积速率图130。如沉积速率图130中所示，串行焊接沉积速率可随时间(或等同地，随领先电极位置x0)变化。例如，每个电极12，14，16，18的WFS可被控制或动态调节从而维持所选的电弧长度，WFS的这些调节根据等式(1)产生沉积速率的相应变化。
继续参考图5和图7，质量分析处理器110优选地提供不同的用户可选择的分析工具。例如，用户能在“统计”标记132和“指针值”标记134之间选择。在图7中“统计”标记132提出统计分析值集140，包括平均沉积速率142或变化，标准偏差，144，或随时间或等同地随焊接位置变化的沉积速率的“延展(spread)”的其它测量。统计值也包括在统计分析范围内的最小沉积速率150和最大沉积速率152。也能够提供其它统计特性例如平均沉积速率和标准偏差的比率154以及沉积速率扩散(即，最大沉积速率152和最小沉积速率150之间的差值)和平均沉积速率的比率156。
此外，提供了平均热输入160。平均热输入160是，例如使用等式(2)计算的，串行热输入参数在统计分析范围内计算的平均数。
继续参考图5和7，并且进一步参考图8，用户选择的“指针值”标记134将图7所示统计分析值集140取代为图8所示指针值集170。指针值集170确定在低位指针172和高位指针174所在焊接位置的串行焊接参数值。在图8所示的显示中，串行焊接参数包括串行沉积速率176和串行热输入178。该显示也描述了低位指针172和高位指针174的焊接参数值的差值180。用户能够使用鼠标点击、键盘箭头键或其它适当的用户输入工具移动指针172、174，指针值集170被更新从而反映新指针位置。
在一个实施例中，图6所示统计分析值集140计算自低位指针172和高位指针174之间连续的区域。这使得，例如能够在除了接近焊接处理10开始和结束位置的噪声区域之外的连续区域执行统计分析。用户也能够使用适当的鼠标和/或键盘操作等选择手动重新调节沉积速率图130。在一个实施例中，“+”和“-”缩放按钮允许用户通过固定的增加量分别放大或缩小沉积速率图130，例如每按一下缩放按钮184就是±2×缩放因子增加量。在另一个选择中，在沉积速率图130的区域内双击鼠标会将鼠标箭头所在位置的沉积速率显示出来。第二次双击鼠标将鼠标箭头所在位置的移动位置显示出来。
为了获得焊接处理10的永久记录，用户点击“保存报告”按钮188。该操作带来窗口保存会话或其它合适的界面窗口，用户可以通过这些窗口确认逻辑的文件位置和文件名，从而将串行焊接参数存储到文件中。被存储数据包括，例如，沿着用户提供的输入值120，122，124，126测量的每个电极12，14，16，18的焊接参数和计算出的串行焊接参数。尽管图7和图8中没有描述，同样也考虑了包括“打印”按钮，使得适当的报告通过相连的打印机、网络打印机或类似等打印出来。用户选择“关闭”按钮190关闭分析窗口。
所描述的分析工具只是示例。本领域的技术人员能够构建其它工具。例如，在沉积速率图130的位置或之外能够画出串行焊接输入热。由于标记132和134在统计和指针值之间切换，考虑了将两个参数集140，170以并列、平铺或其它适当的显示格式显示。同样，各个电极的测量参数图90，92，94也能够以并列、平铺或结合图7和图8中显示方式显示。基于例如显示器或监控器84的大小和分辨率的考虑，适当地决定分析数据的显示布局和同时显示的数据量。此外，纯文字显示器能够代替描述的图形显示器84。
进一步，图5所示数据存储介质74最好是临时随机接入存储器(RAM)、非易失性磁盘存储器、磁盘的临时缓存存储器、FLASH非易失性固态存储器、光盘、两或多个这些存储介质的组合、或类似等。图5中处理器70、110和数据存储介质74以及用户接口80是作为独立组件的，如果这些组件能够通过不同的方式集成起来是最好的。在一个考虑的方法中，处理器70和110作为运行于包含用户接口80的计算机内的软件，数据存储介质74是包含在计算机内或可由计算机通过局域网或Internet接入的硬盘和/或RAM存储器。在另一个考虑的方法中，处理器70、110和数据存储介质74集成到焊接电源，该电源操作电极12，14，16，18，用户接口80通过数字通信链路和焊接电源通信。
描述的实施例采用沿移动的x方向线性排列的串行电极。然而，分析方法和装置能够应用于多个电极的其它配置，该电极合作形成焊接。例如，描述的分析方法和装置能够被应用于平行电极配置，其中多个电极在沿着移动的x方向的x位置同时沉积焊道。同时将所有电极的“距领先距离”输入120(见图7和图8)设为零，因为平行电极在相同位置x0同时沉积。
参考优选实施例对本发明进行了描述。显然，在阅读并理解上述详细描述后，其他人会提出修改和变化。本发明意图包含所有的修改和变化，只要所述修改和变化在所述权利要求及其等同范围内。
权利要求
1.一种采用多个串行电极监控串行焊接处理的方法，该方法包括测量每个串行电极的焊接参数；根据参考转换测量的焊接参数；和对在参考处测量并转换了的串行电极的焊接参数进行组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中转换包括以电极和参考位置之间的距离转换每个串行电极的测量焊接参数的位置座标。
3.根据权利要求1所述的方法，其中转换包括以电极和参考电极之间的距离转换每个串行电极的测量焊接参数的位置座标。
4.根据权利要求3所述的方法，其中转换包括以电极移动到参考位置的时间转换每个串行电极的测量焊接参数的时间座标。
5.根据权利要求4所述的方法，其中以移动时间转换时间座标包括基于多个串行电极的移动速度和相对于多个串行电极中的领先电极的电极位置，确定移动时间，其中领先电极位置定义为参考位置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中测量每个串行电极的焊接参数包括至少计算沉积速率焊接参数和焊接热输入焊接参数之一。
7.根据权利要求1所述的方法，其中对测量并转换的焊接参数的组合包括将计算并转换的串行电极的沉积速率相加，产生参考处的串行电极沉积速率；和将计算并转换的串行电极的焊接热输入相加，产生参考处的串行电极焊接热输入。
8.根据权利要求1所述的方法，其中测量每个串行电极的焊接参数包括对每个电极测量作为时间的函数的焊接参数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中测量作为时间的函数的焊接参数包括在离散时间测量焊接参数。
10.根据权利要求8所述的方法，其中转换包括基于多个串行电极的领先电极的位置、电极距离领先电极的距离和多个串行电极的移动速度，将作为时间的函数的焊接参数转换作为位置的函数的焊接参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中对测量并转换的焊接参数的组合包括将作为位置的函数的焊接参数相加，计算作为多个串行电极的位置的函数的焊接参数。
12.根据权利要求10所述的方法，其中对每个电极测量作为时间的函数的焊接参数包括至少测量沉积速率和热输入之一。
13.一种串行焊接系统，其包括多个以共同移动速度移动的分隔的电极，该多个分隔的电极共同执行焊接；数据存储介质，其用于存储焊接执行过程中测量的每个电极的数据；和处理器，其执行的处理包括对每个电极取出对应于经过参考位置的电极的测量数据，和将取出的多个分隔的电极的测量数据进行组合，以计算串行焊接系统在参考位置的焊接参数。
14.根据权利要求13所述的串行焊接系统，其中电极沿着移动方向线性分隔，且对应于经过参考位置的电极的该测量数据的取出包括将电极距离多个分隔电极中的参考电极的距离除以共同移动速度，从而确定参考电极的测量数据和该电极的测量数据之间的时间转换。
15.根据权利要求14所述的串行焊接系统，其中对应于经过参考位置的电极的测量数据的取出进一步包括通过用参考位置和参考电极初始位置之间的距离除以共同移动速度确定参考电极经过参考位置的时间。
16.根据权利要求14所述的串行焊接系统，其中对应于经过参考位置的电极的测量数据的取出进一步包括基于以共同移动速度移动的多个分隔电极的移动位置确定参考电极经过参考位置的时间。
17.根据权利要求13所述的串行焊接系统，进一步包括一或多个电压测量设备，其用于测量与多个分隔的电极中每个相关的作为时间的函数的电压；和一或多个电流测量设备，其用于测量与多个分隔的电极中每个相关的作为时间的函数的电流；其中存储在数据存储介质中的每个电极的测量数据至少包括测量电压和测量电流。
18.根据权利要求17所述的串行焊接系统，其中测量数据进一步包括根据测量电压和电流计算得到的每个电极的焊接热输入，对于多个分隔电极的取出的测量数据进行组合以计算串行焊接系统在参考位置的焊接参数包括将取出的每个电极的焊接热输入相加，计算串行焊接系统在参考位置的串行焊接热输入参数。
19.根据权利要求17所述的串行焊接系统，其中测量数据进一步包括至少每个电极的焊接热输入，该焊接热输入是基于至少测量电压和电流计算得到的。
20.根据权利要求17所述的串行焊接系统，其中对于取出的多个分隔电极的测量数据进行组合以计算串行焊接系统在参考位置的焊接参数包括根据取出的每个电极的至少的测量电压和电流计算每个电极的焊接热输入；和将电极的焊接热输入相加，计算串行焊接系统在参考位置的串行焊接热输入。
21.根据权利要求13所述的串行焊接系统，进一步包括一或多个焊丝进给速度控制器，其用于确定和多个分隔的电极中的每个相关的焊丝进给速度；其中存储在数据存储介质的每个电极的测量数据至少包括确定的焊丝进给速度。
22.根据权利要求21所述的串行焊接系统，其中测量数据进一步包括根据至少测量的电极的焊丝进给速度计算的每个电极的沉积速率，对于取出的多个分隔电极的测量数据进行组合以计算串行焊接系统在参考位置的焊接参数包括将取出的每个电极的沉积速率相加，计算串行焊接系统在参考位置的串行沉积速率参数。
23.根据权利要求21所述的串行焊接系统，其中测量数据进一步至少包括作为时间的函数的每个电极的沉积速率，该沉积速率根据至少测量的焊丝进给速度计算得到。
24.根据权利要求21所述的串行焊接系统，其中对于取出的多个分隔电极的测量数据进行组合以计算串行焊接系统在参考位置的焊接参数包括根据测量的电极的焊丝进给速度计算每个电极的沉积速率；和将电极的沉积速率相加，计算串行焊接系统在参考位置的串行沉积速率。
25.根据权利要求13所述的串行焊接系统，其中处理器执行对多个不同参考位置的处理，产生作为位置的函数的串行焊接系统的焊接参数，串行焊接系统进一步包括图形用户显示器，其用于提供第一窗口，至少会显示作为位置的函数的串行焊接系统的焊接参数。
26.根据权利要求25所述的串行焊接系统，其中图形用户显示器提供第二窗口，至少显示作为位置函数的每个电极的测量数据。
27.根据权利要求26所述的串行焊接系统，其中图形用户显示器进一步提供由相关用户操作的选择器，用于对在第一窗口还是第二窗口之间的显示进行选择。
28.根据权利要求26所述的串行焊接系统，其中图形用户显示器提供同时显示的第一和第二窗口。
29.根据权利要求25所述的串行焊接系统，其中第一窗口至少包括一个指示指针所在位置的焊接参数的用户操作的指针。
30.根据权利要求25所述的串行焊接系统，其中第一窗口进一步至少包括两个用户操作的指针并且指示两指针所在位置的焊接参数值的差值。
31.根据权利要求13所述的串行焊接系统，进一步包括至少显示位于参考位置的串行焊接系统的焊接参数的显示器。
32.根据权利要求13所述的串行焊接系统，其中相邻电极间的间隔对于每对相邻电极而言是不相同的。
33.一种串行焊接方法，其包括使用多个相互位于固定相对位置的电极，并且共同形成焊接来执行串行焊接处理；测量焊接过程中多个电极中的每个的焊接参数；确定对应于所选位置的电极焊接的每个电极的焊接参数值；和基于确定的多个电极的焊接参数值，计算所选位置处的串行焊接处理的串行焊接参数。
34.根据权利要求33所述的串行焊接方法，其中测量多个电极中的每个电极的焊接参数包括至少测量和每个电极相关的一个参数；和基于测量的至少一个和电极相关的参数计算每个电极的焊接参数值。
35.根据权利要求33所述的串行焊接方法，其中测量多个电极中的每个电极的焊接参数包括至少测量和每个电极相关的电压、电流和焊丝进给速度；和基于测量的至少一个和电极相关的参数至少计算每个电极的沉积速率焊接参数值和焊接热输入焊接参数值。
36.根据权利要求35所述的串行焊接方法，其中基于确定的多个电极的焊接参数值计算所选位置的串行焊接处理的串行焊接参数包括将多个电极的沉积速率焊接参数值相加，计算沉积速率串行焊接参数；和将多个电极的焊接热输入焊接参数值相加，计算焊接热输入串行焊接参数。
37.根据权利要求33所述的串行焊接方法，其中测量的多个电极中的每个电极的焊接参数至少包括电压参数、电流参数和焊丝进给速度参数；和串行焊接参数至少包括沉积速率和焊接热输入。
38.根据权利要求37所述的串行焊接方法，其中基于确定的多个电极的焊接参数值计算所选位置的串行焊接处理的串行焊接参数包括基于确定的电极的电压、电流和焊丝进给速度参数计算每个电极的沉积速率和焊接热输入值；将多个电极的沉积速率值相加，计算沉积速率串行焊接参数；和将多个电极的焊接热输入值相加，计算焊接热输入串行焊接参数。
全文摘要
包括以共同移动速度移动的多个分隔的电极(12，14，16，18)的串行焊接系统。分隔的多个电极(12，14，16，18)共同执行焊接。数据存储介质(74)存储执行焊接过程中测量的每个电极的数据。处理器(110)执行的处理包括对于每个电极，取出对应于经过参考位置的电极的测量数据；并且将取出的多个分隔的电极(12，14，16，18)的测量数据组合，从而计算位于参考位置的串行焊接系统的焊接参数。
文档编号B23K9/095GK1898055SQ200480038267
公开日2007年1月17日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年12月22日
发明者乔治·D.·布兰肯希普, 迪米特里·布兰特, 爱德华·丹尼斯·希伦 申请人:林肯环球公司