接收或使用来自针对焊接序列的外部源的数据的系统和方法
【专利说明】接收或使用来自针对焊接序列的外部源的数据的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用:本申请是2006年12月20日递交的并且题为“焊接作业定序器”的美国申请序号11/613,652的部分继续申请。前述申请的全部内容通过引用被并入本文。
技术领域
[0002]与本发明相一致的装置、系统和方法涉及焊接工作单元(work cell)。
[0003]发明背景
[0004]在相关技术中，工作单元被用来生成焊接(weld)或焊接部件。存在至少两种广义的工作单元类别，包括机器人工作单元和半自动工作单元。
[0005]在机器人工作单元中，焊接操作的排程(schedule)和执行大多为自动的，鲜有操作员介入。因此，这些单元一般具有相对低的劳动成本和相对高的生产率。然而，它们的重复操作不能容易地适于变化的焊接条件和/或序列(sequence)。
[0006]相反，半自动工作单元(即涉及至少一些操作员的焊接操作的工作单元)一般提供相对于机器人工作单元来说较低的自动化，并且相应地具有相对较高的劳动成本和相对较低的生产率。不过，存在很多使用半自动焊接工作单元实际上较之于机器人工作单元有利的情况。例如，半自动焊接工作单元可以更容易地适于变化的焊接条件和/或序列。
[0007]不幸的是，在相关技术的半自动工作单元中，当焊接较多复杂的组件时，通常针对不同组件部件上不同类型的焊接而需要多个不同的焊接排程。在很多系统中，当必须使用不同的焊接排程时，需要操作员停止焊接操作并根据新的排程手动调整半自动装备的输出。在一些其他的系统中，通过在工作单元中储存特定排程来消除该手动调整。尽管如此，甚至在这样的系统中，操作员仍旧需要暂停焊接操作并在其可以继续焊接之前按下按钮来选择新的焊接排程。
[0008]用于设定(set)不同焊接排程的这些实践无一是特别高效的。因此，在实践中，通常为了消除对持续调整半自动装备输出的需要而减少在半自动工作单元中使用的焊接排程数量。尽管焊接排程的减少使得焊工的总体操作更容易，但是对该途径的强迫简化可能导致降低的生产率和较低的总体质量。
[0009]此外，当遵守严格的质量控制规范时，有时必须按特定序列执行焊接，核实每次焊接是以给定一组条件执行的，并且在焊接操作期间监控该装备的输出。在机器人工作单元中，这些要求容易满足。然而，在半自动工作单元中，这些要求易受人为错误的影响，因为操作员必须在自己执行焊接操作之外留意所有这些方面。
[0010]在图示性呈现于图1的相关技术的半自动焊接方法中示出了上述问题的说明性示例。在该方法中，各种排程、定序(sequencing)、检验(inspect1n)和焊接操作的每一项均是由操作员(即焊工)自己组织和执行的。具体来说，操作员在操作10开始焊接作业。随后，在操作20，操作员根据排程A设置(set up)焊接装备。接下来，操作员在操作23、24和26使用焊接排程A执行焊接#1、焊接#2和焊接#3。随后，操作员停止焊接操作并且在操作30根据排程B设置所述焊接装备。接下来，在操作32，操作员使用焊接排程B执行焊接#4。随后，操作员在操作40检查(check)组件的尺寸，并且在操作50根据排程C设置焊接装备。接下来，操作员在操作52和54使用焊接排程C执行焊接#5和焊接#6。在焊接操作完成后，操作员在操作60视觉检验焊接的组件，并且在操作70完成该焊接作业。
[0011]明显，图1中所示方法依赖于操作员正确地遵循预定用于执行焊接的定序和检验，以准确地在焊接排程之间进行改变(例如在操作30)，并且自己执行焊接。任何这些职责中的错误可能导致返工(如果错误在操作60的检验期间被发现)或者导致缺陷部件被供应给终端用户。另外，该示例性的半自动焊接方法束缚生产率，因为操作员必须花时间来配置和重新配置焊接排程。
[0012]上述问题亟待相关技术系统中的改进。
【发明内容】
[0013]根据本发明的实施方案，焊接系统被提供，所述焊接系统包括焊接作业定序器部件，所述焊接作业定序器部件被配置来识别针对焊接工作单元的焊接序列，其中焊接序列针对第一焊接过程限定至少参数和焊接排程以在工件上创建第一焊接，并且针对第二焊接过程限定至少参数和焊接排程以在工件上创建第二焊接。焊接作业定序器部件被进一步配置来利用焊接工作单元中的焊接序列，以在没有来自操作员的介入的情况下自动地配置焊接装备来在工件上执行第一焊接过程和第二焊接过程。在实施方案中，焊机系统进一步包括输入部件，所述输入部件被配置来在操作员执行第一焊接或者第二焊接中的至少一个的同时接收来自操作员的输入，其中所述输入控制焊接序列的利用或者焊接作业定序器部件中的至少一个。优选的实施方案可以从从属权利要求获得。
[0014]根据本发明的实施方案，利用焊接序列在焊接工作单元中焊接的方法被提供，所述方法包括至少如下步骤:识别针对操作员的焊接序列以在焊接工作单元中使用，其中焊接序列限定第一焊接过程和第二焊接过程，所述第一焊接过程包括第一参数以在工件上创建第一焊接，所述第二焊接过程包括第二参数以在工件上创建第二焊接；在没有来自操作员的介入的情况下利用焊接序列自动地更改焊接工作单元内的焊接装备，仓Il建第一焊接或者第二焊接中的至少一个；以及在操作员利用焊接序列执行第一焊接或者第二焊接中的至少一个的同时接收来自操作员的输入，其中所述输入控制焊接序列的使用。优选的实施方案可以从从属权利要求获得。
[0015]根据本发明的实施方案，焊接系统被提供，所述焊接系统包括至少如下内容:用于识别针对操作员的焊接序列以在焊接工作单元中使用的装置，其中焊接序列限定第一焊接过程和第二焊接过程，所述第一焊接过程包括第一参数以在工件上创建第一焊接，所述第二焊接过程包括第二参数以在工件上创建第二焊接；用于在没有来自操作员的介入的情况下利用焊接序列自动地更改焊接工作单元内的焊接装备的装置，创建第一焊接或者第二焊接中的至少一个；用于在操作员执行第一焊接或者第二焊接中的至少一个的同时接收来自操作员的输入的装置；用于从被附着到工件或者固定工件的固定装置中的至少一个的射频识别(RFID)标签接收无线信号的装置；以及用于基于来自RFID标签的无线信号或者输入来控制焊接序列的使用的装置。
[0016]当根据附图、详细的说明书以及所附的权利要求书来阅读时，本发明的这些和其他目的将是明晰的。
[0017]附图的简要说明
[0018]本发明在特定部分和各部分的布置方面可以具有具体形式，本发明的优选实施方案将在说明书中被详细描述并且在附图中被图示说明，附图构成本发明的一部分，并且在附图中:
[0019]图1图示说明使用半自动焊接工作单元的相关技术的焊接操作；
[0020]图2图示说明根据本发明使用半自动焊接工作单元的焊接操作；
[0021]图3是图示说明焊接系统的框图，所述焊接系统利用焊接作业定序器部件来针对两个或更多个焊接操作配置焊接装备以装配工件；
[0022]图4是图示说明利用焊接作业定序器部件的焊接系统的框图；
[0023]图5是图示说明具有多个焊接工作单元的分布式焊接环境的框图，所述多个焊接工作单元经由本地、远程或者云端数据库与焊接作业定序器部件连接；
[0024]图6是图示说明包括多个焊接工作单元的焊接系统的框图，其中焊接工作单元由基于云端的焊接作业定序器部件管理；
[0025]图7是图示说明在利用焊接序列的焊接的执行期间与操作员通信的系统的框图；
[0026]图8是图示说明连接一个或更多个部件来使用焊接序列执行焊接过程的系统的框图；
[0027]图9是图示说明使用射频识别(RFID)标签来控制焊接工作单元中的焊接序列的使用的系统的框图；
[0028]图10是图示说明管理用于执行焊接的焊接序列的系统的框图；
[0029]图11是实时地控制使用焊接序列的焊接操作的流程图；以及
[0030]图12是利用无线信号控制使用焊接序列的一个或更多个焊接过程的流程图。
[0031]发明的详细说明
[0032]本发明的实施方案涉及这样的方法和系统，所述方法和系统便利执行焊接操作，所述焊接操作部分地由焊接序列控制。输入部件被提供，所述输入部件在焊接操作的执行期间接收来自操作员的输入，其中所述输入允许焊接操作的控制或者来自焊接操作的反馈。在实施方案中，输入部件被并入或者附着到操作员的装备。在另一个实施方案中，便携式装置包含输入部件，其中操作员与便携式装置交互以提供输入。射频识别(RFID)标签被进一步利用来基于RFID标签和RFID部件(也被称为RFID部件)之间传递的无线数据来控制焊接序列的使用。
[0033]根据本发明的一方面，提供了一种半自动焊接工作单元，包括焊接作业定序器，所述焊接作业定序器自动选择焊接排程以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。
[0034]根据本发明的另一方面，提供了一种半自动工作单元中的焊接方法，包括自动选择焊接排程以供所述半自动焊接工作单元中的操作员使用。
[0035]根据本发明的另一方面，提供了一种焊接生产线，包括至少一个半自动焊接工作单元，其中所述半自动工作单元包括焊接作业定序器，所述焊接作业定序器自动选择焊接排程以供其中的操作员使用。
[0036]根据本发明的另一方面，提供了一种监控焊接生产线的方法，包括自动选择焊接排程以供半自动焊接工作单元中的操作员使用。
[0037]如本文所使用的术语“部件”可以被限定为硬件的一部分、软件的一部分或者它们的组合。硬件的一部分可以包括至少处理器和一部分存储器，其中存储器包括要执行的指令。
[0038]现在将出于图示说明在递交本专利申请时申请人已知的最佳模式的目的，描述实施本发明的最佳模式。实施例和附图仅仅是示例性的而不意味着要限制本发明，本发明通过权利要求的范围和精神来衡量。现在参照附图，其中示出的内容仅是出于图示说明本发明的示例性实施方案的目的而不是出于限制本发明的示例性实施方案的目的，参照图2。在图2所图示说明的本发明的示例性实施方案中，提供了焊接作业定序器(sequencer)。该焊接作业定序器通过在无需累及其中可用焊接排程数量的情况下提高半自动工作单元的生产率来改进相关技术的半自动工作单元。该焊接作业定序器通过在半自动工作单元中实施自动的改变并且通过为操作员提供大量命令和指令阵列来达到该改进。
[0039]更具体地，在示例性实施方案中，焊接作业定序器自动地选择和实施焊接工作单元的功能。这样的功能的实施例包括要与半自动工作单元一起使用的特定焊接排程。换言之，焊接作业定序器可以为特定的焊接选择焊接排程，并且自动为操作员(即无需操作员特别干涉)根据所选择的焊接排程修改半自动工作单元的设置。
[0040]另外，在示例性实施方案中，焊接作业定序器可以自动指示操作序列，操作员应当遵循该序列以制作(create)最终的焊接组件。连同对焊接排程的自动选择，该指示的序列允许操作员遵循该序列来制作最终的焊接部件，而并非必须花费时间来调整、选择或者复查每个单独的焊接排程和/或序列。
[0041]因此，因为焊接作业定序器设置焊接装备并组织工作流程，并且因为操作员仅仅执行焊接操作本身，所以焊接操作中出错的机会大大减小，而生产率和质量提高。
[0042]示例性实施方案在图2中图示性给出。在图2中，在操作110，焊接作业定序器开始操作，并且立即设定焊接装备使用焊接排程A(操作120)且指导操作员执行焊接#1、#2和#3。随后，操作员使用焊接排程A执行焊接#1、#2和#3 (操作122、124和126)。接下里，焊接作业定序器将焊接装备设定为使用焊接排程B (操作130)，并且指导操作员执行焊接#4。随后操作员使用焊接排程B执行焊接#4(操作132)。在完成焊接排程B之后，焊接作业定序器将焊接装备设定为使用焊接排程C (操作150)，并且指导操作员执行焊接#5和焊接#6，并且检验部件。随后，操作员使用焊接排程C执行焊接#5和焊接#6 (操作152和154)，并且检验完成的部件以确认其正确(操作160)。该检验可以包括尺寸核实、视觉缺陷确认，或者可能需要的任何其他类型的检查。进一步地，操作160可以包括这样的要求，即操作员例如通过按下“0K”按钮来在可能进展到下一操作之前肯定地指示所述检验完成。最后，焊接作业定序器指示焊接操作到其终点(操作170)，并且为下一操作进行重新设定。
[0043]因此，如上面注意到的，焊接操作的定序和排程是由定序器完成的，并且使操作员解放而集中注意力于根据指令来执行焊接。
[0044]焊接作业定序器可以基于各种变量或输入来选择和实施新的功能，例如图2中所示的焊接排程A、B和C的选择和实施。例如，焊接作业定序器简单地基于对自焊接操作开始起或者自焊接暂停起耗用的时间(elapsed time)(例如上面图2中焊接#3之后的时间)的监控来选择新的焊接排程。可替换地，焊接作业定序器可以监控操作员的动作，将所述动作与识别的焊接序列进行比较，并且适当地选择新的焊接排程。再进一步地，可以实施这些方法或者任何其他有效方法的各种组合，只要最终效果是提供对功能(例如焊接排程)的自动选择和实施，以供操作员使用。
[0045]所选择的焊接排程的参数可以包括如焊接工艺、焊丝类型、焊丝尺寸、WFS、伏特值(volt)、修整(trim)、使用哪个焊丝馈送装置(feeder)，或者使用哪个馈送头(feed head)的变量，但不