用于焊接机的触摸屏波形设计设备的制作方法

专利名称：用于焊接机的触摸屏波形设计设备的制作方法
技术领域：
涉及用于设计开关型焊接机电源的波形的、基于触摸屏的配置工具。 引用供参考
这里引用以下美国专利作为背景信息供参考Blankenship的5,278,390; Hsu的6,002,104; Spear的6,486,439; Spear的6,624,388; Hsu的6,700,097; Hsu的6,717,108; Hsu的6,734,394。
背景技术：
已经开发了可编程开关型焊接电源，用于向焊接过程提供可控电压和/或 电流波形，在这里引用供参考的Blankenship的5,278,390中提供了其示例。 该Blankenship专利的电源牙口 Ohio州Cleveland的Lincoln Electric Company销' 售的其它焊接电源提供精确的波形控制，对给定焊接应用的严格条件可以定做 或者定制焊接信号波形。这种波形控制技术通常是焊接技术的主要优点，使得 焊接过程可以最优化。为了实现并控制先进的焊接过程，需要基本的知识和经 验来选择具有几个控制参数的合适的焊接波形，以产生最佳的焊接过程，并且 已经开发了电源控制设备，与具有焊接引擎产生的实时电流/电压波形的电弧 焊接机一起使用，以使在现场进行的焊接过程最优化。
如在Blankenship的美国专利5，278,3卯所示的，使用基于微处理器的控制 器，通过该控制器操作者可以通过仅使用几个覆盖图(overlay)之一从多个预 定焊接波形中进行选择。通过使用控制器的已知模板，操作者选择具有由熟练 的焊接工程师对选择的焊接过程特别开发的希望的控制参数的焊接波形。这种 成功的控制器在现场具有一定量的可调性；然而，这种就地调节是有限的。电 弧焊接机的大量使用产生了对于在现场方便地调节焊接波形的特定控制参数 的能力的需要，特别是当焊接过程条件与在焊接机装配的标准波形中所使用的 (诸如线缆长度、保护气体和焊接金属丝)不同时。因此，需要控制器与开关型焊接电源一起使用，其中控制器可以处理在制造现场交互地调节的希望的波 形，因此优化对作业的焊接条件和焊接要求的波形。
为了满足该需要，如引用供参考的Hsu的6,002,104中概括示出的，开发 了具有用于特定电弧焊接机的、基于微处理器的控制的电弧焊接机。这个Hsu 焊接机具有开关型电源，用于生成焊接循环，实时电流波形通过脉宽调制器以 受控的方式快速开关DC电流来构成几个控制参数。这种取得专利的控制器与 各种开关型电源一起使用，其中为了简单起见，Hsu的6,002，104示出降频斩 波器。实际上，可以根据在Blankenship和Hsu中描述的原理可以控制任何类 型的开关电源，诸如单独的或者与其它功率变换级组合的脉宽调制的逆变器型 电源。
图1示出具有开关型电源4和自动送丝机构6的焊接系统2，焊接喷枪8 经由喷枪线缆10耦合到自动送丝机构6,通过喷枪线缆10向焊接操作(未示 出)提供功率和焊接电极金属丝，其中电源4 一般是上述Blankenship和Hsu 专利所示的类型的并且由Lincoln Electric Company以商标POWER WAVE销 售，送丝机构6可以是Lincoln Electric销售的送丝机构的POWER FEED线中 的一种。根据Hsu 6,002,104的教导，便携式膝上型计算机12使用串行通信电 缆16耦合到电源4的通信端口 14，在计算机12的显示屏12a上显示模板或 者预定波形。操作者(未示出)使用计算机12的键盘12b和/或鼠标12c对绘 制在显示器12a上的波形或者相关值进行希望的变化，更新后的波形信息纟皮发 送到电源4，实现对其内部波形控制的改变。
Hsu的专利的基于微处理器的控制器向操作者提供显示的波形，电源4在 取得专利的控制器以及键盘12b和/或鼠标12c的指导下对该波形进行处理， 以便调节该波形以产生具有希望的控制参数的新波形。首先显示预定义的波 形，诸如电流/电压/功率/RMS/电流/焦耳/行进速度与时间的关系图，使用键盘 12b和/或鼠标12c在波形显示屏12a上交互地进行预定义波形的手动调节。以 这种方式，在显示屏12a上展示新电流波形。根据新生成的波形控制开关电源 4的脉宽调制器(未示出)，以使电源4产生具有与波形屏12a上的新波形相 对应的实时输出的焊接循环。以这种方式，如果希望改变展示的波形的控制参 数，操作者使用连接到焊接系统2的计算机12的键盘12b和/或鼠标12c可视地修正波形本身，其中Hsu的6,002,104的交互波形修正在焊接领域是新颖的， 并且通过包括具有焊接机控制应用程序的JAVA虚拟机或者在使用JAVA语言 的浏览器内运行的applet来实现。
Hsu的6,002,104的微处理器系统包括硬件，具有用于交互式显示屏12a 的第一接口和用于鼠标12c或者键盘型数据输入装置12b的第二接口，用于在 经电缆16传送波形之前改变显示的波形，以便向焊接机4提供控制参数，其 中使用相同的通信信道从焊接机4输入操作参数。当来自焊接机4的操作参数 输入到计算机12时，选择并实现JAVA语言的独立"范围"应用程序，从而 显示器12a从波形编辑器转变为示波器显示器，用于从焊接机4读取参数并且 在显示器12a上作为软示波器显示这些参数。
在Hsu的美国专利第6,002,104号取得专利的现有技术的电弧焊接机中， 处理逻辑是固定不变的，从而仅可以处理预建立为程序的一定类型的波形。例 如，针对显示和操控选择波形模板，其中模板的主要方面是固定逻辑。因此， 具有JAVA虚拟机的焊接机仅可以选择固定模板用于处理特定焊接波形，而具 有有限的能力从存储器位置选择特定数据并且以 一种方式作为波形显示该数 据以改变波形模板的行为。在现有技术的单元中，编译为目标代码或者字节代 码的焊接程序是固定的，以操控固定的波形逻辑。
Hsu的6,700,097提供了改进，其中以脚本语言编写的一系列脚本语言文 件从参数的子集、参数的约束和显示特性中通过图形来呈现波形。通过使用脚 本语言或者脚本文件，包括JAVA虛拟机的图形用户接口 ( GUI， graphic user interface)计算机平台直接地处理用户变量和图形约束，用户变量的关系被转 换为焊接机理解的数据。其结果是，Hsu的6,700,097的取得专利的改进提供 使用脚本来绘制任意波形的用户友好的编程数字焊接系统，而不是具有预建立 波形的操作程序。在该Hsu的专利中，焊接波形脚本文件被编译为字节代码 形式的JAVA目标代码，然后在主操作JAVA程序在运行时间进行处理，其中 控制器程序是固定，稳定的，并且独立于每一个焊接处理的逻辑。Hsu的 6,717,108提供波形设计方法以保证波形符合希望的焊接过程的实现。在Hsu 的6,734,394中提供另一种改进，在取得专利的、用于经波形产生器生成实际 焊接机输出波形的系统中，具有显示和定制屏幕，用于设计波形产生器进行处理受命令的波形。以上提出了构成本发明的背景的波形控制技术以及焊接波形
的设计的一般状态。

发明内容
下文中概述本发明一个或多个方面，以方便对本发明的基本理解，其中本 概述不是本发明的全面的评述，既不旨在标出本发明的特定要素，也不描绘本 发明的范围。相反，本概述的主要目的是在下文中提出更详细的描述之前以简 单的方式提出本发明的一些概念。本发明涉及开关型焊接电源的输出波形和焊 接序列控制器的配置文件设计，其中提供基于触摸屏图形用户界面和方法以允
许用户容易地改编模板波形并且从标线(scratch )设计新的波形，然后可以在 先进的开关电源中使用，以便通过配置焊接系统序列控制器在焊接操作过程中 为给定焊接过程应用定制焊接机输出和/或设置一个或多个焊接系统部件的行 为。
本发明的 一个方面提供一种焊接系统，该焊接系统具有开关电源和根据希 望的波形向该电源提供开关控制信号的可编程波形产生系统以及可操作地与 波形产生系统耦合的波形设计设备。该波形设计设备可以集成到焊接机电源、 送丝机构、序列控制器或者其它焊接系统部件中，并且包括触摸屏显示器，触 摸屏显示器可视地绘制与希望的波形相关联的波形信息以及一个或多个触摸 激励标记，诸如按钮、滚动条、在可视地绘制的波形图上的点等。波形设计设 备允许用户通过该显示屏上的触摸激励标记，用数值、图形或者其组合来修正 波形产生系统的所希望的波形。对于数值波形修正，该触摸屏显示与希望的波 形相关联的一个或多个数值或布尔值，该触摸激励标记允许用户改变该值来修 正希望的波形。触摸屏显示器还可以被配置为用图形显示表示该希望波形的波 形，以及一个或多个触摸屏激励标记，该触摸屏激励标记允许例如通过拖动波 形点来改变在显示的波形上的一个或多个点，以便修正希望的波形。该设备还 可以从电源以数值和/或图形获得并显示实际波形数据，实际波形数据包括但 不限于安培(amp)、伏特(volt)、功率、能量(例如kJ/in.)、行进速度，以 作为虛拟示波器工作，使得用户可以通过图形学习实际焊接操作以及误差消息 和建立信息。该系统还可以包括序列控制器，根据序列文件向电源和其它系统 部件提供控制信号，该触摸屏显示器可操作用于显示与其相关的序列信息，该设计设备还可允许用户使用在触摸屏显示器上的一个或多个触摸激励标记来 修正序列文件。
本发明的另一方面提供一种用于焊接系统，包括开关电源，可操作用于
根据开关信号提供电焊接信号；可编程波形产生系统，根据希望的波形文件提 供开关信号；以及序列控制器，根据序列文件向电源和至少一个其它焊接系统 部件提供控制信号。该焊接系统还包括序列产生器配置设备，具有触摸屏显示 器，配置为显示与序列文件相关联的序列信息以及用户修正序列文件的触摸激 励标记，该配置设备可以集成到诸如电源、送丝机构、序列控制器等的焊接系 统部件中。触摸屏显示器可以适合与显示与序列文件相关联的数值和/或布尔 值，触摸激励标记允许用户改变该值来修正序列文件。可选地或者组合地，触 摸屏可以用图形显示与序列文件相关联的序列波形，该触摸屏激励标记允许用 户改变显示的序列波形来修正序列文件。
本发明的再一方面提供一种基于触摸屏的焊接系统配置工具，包括触摸 屏显示器，集成到诸如焊接电源、焊接送丝机构、序列控制等的焊接系统部件 中，个触摸屏显示与开关型焊接电源和/或焊接系统序列控制器有关的信息。 触摸屏还提供一个或多个触摸激励标记，该配置工具允许用户通过触摸该触摸 激励标记来修正显示的数值或布尔值和/或改变显示的波形图来对电源和/或序 列控制器中进行编程。
本发明的又一方面提供一种配置焊接系统的方法，其中在触摸屏显示器上 绘制与可编程开关型焊接电源和/或焊接系统序列控制器中有关的信息以及触 摸屏上的至少一个触摸激励标记。该方法还包括允许用户通过触摸该触摸屏显 示器上的触摸激励标记来修正绘制的信息；以及根据修正后的信息配置电源和 /或序列控制器，该信息绘制和修正可以是数值和/或图形的。


以下说明和附图详细描述本发明的特定说明性实施方式，表示可以实现本 发明的原理的几种示例的方式。当结合附图考虑时，从以下对本发明的详细说 明中本发明的其它目的、优点和新颖的特征将变得明显，在附图中
图1是示出具有开关电源和自动送丝机构的传统焊接系统的透视图，膝上 型计算机耦合到电源，用于对其输出波形进行编程；图2是示出根据本发明的一个或多个方面说明根据来自可编程波形产生 系统的开关信号提供焊接信号的开关型焊接电源的简化示意图，基于触摸屏的
波形设计设备与波形产生系统可操作地耦合；
图3A是示出根据本发明集成到开关型焊接电源中的示例的基于触摸屏的 配置工具的正面视图3B是示出根据本发明集成到焊接系统送丝机构中的示例的基于触摸屏 的配置工具的正面视图3C是示出根据本发明集成到焊接系统序列控制器中的示例的基于触摸 屏的配置工具的透视图4是示出根据本发明绘制关于开关型焊接电源的希望波形的数值和图 形信息的示例的触摸屏显示的详细正面视图5是示出根据本发明的焊接系统中的示例的基于触摸屏的波形设计器 和序列发生器配置工具的简化系统图；以及
图6A和6B是示出根据本发明绘制关于焊接序列文件的数值和图形信息 的示例的触纟莫屏显示的详细正面视图。
具体实施例方式
下文结合

本发明的一个或多个实施例或者实施方式，其中使用类 似的附图标记表示类似的元件，其中示出的结构不必按比例绘制。本发明涉及 对诸如开关电源和/或序列控制器的焊接系统部件进行编程或配置及其基于触 摸屏的配置或设计工具，本发明的各个方面一般可应用于焊接系统，如这里所 使用的，焊接系统是指可以用来进行焊接操作、切割操作(例如等离子体切割 器等)或其它形式的电弧处理的系统。因此，虽然下面在特定焊接机的情况下 进行说明和描述，本发明不限于示出的示例。
图2-4表示具有可编程开关型焊接电源104的示例的焊接系统102，可编 程开关型焊接电源104用于向焊接过程112提供电焊接信号(例如电压、电流)。 在所示的系统102中，电源104使用焊接金属丝电极116提供用于焊接工件 114的焊接电流，焊接金属丝电极116用于从供给巻轴118 (图2)经用于处 理诸如GMAW、 FCAW、 MCAW、 SAW (诸如SMAW或GTAW的过程不需 要巻轴118)的送丝机构106 (图3C)提供给过程112,该焊接电流和金属丝116通过焊接喷枪108和焊接线缆110 (图3C )传送到过程112，电流在前进 的电极116和工件114之间形成焊接电弧(未示出)，从而可控制地熔化电极 材料，以使其沉积在焊接结合处。系统102还包括序列控制器200,可操作地 耦合到电源104、送丝机构106和其它系统部件，用于从其接收输入信号并且 对其提供控制输出，以便在焊接操作中控制系统102的操作。
如在图2中最佳地示出的，电源104可以是任意的开关型焊接电源，根据 一个或多个开关信号提供电焊接信号，示例的电源104 —般是在引用供参考的 Blankenship的5,278,390和Hsu的6,002,104所示的类型并且由Lincoln Electric Company以商标POWER WAVE销售。电源104包括整流器150，用于接收单 相或多相AC输入功率并向开关逆变器152提供DC母线输出，开关逆变器152 又驱动输出斩波器154,斩波器154和逆变器152根据来自脉宽调制(PWM) 开关控制系统168的开关信号操作，以在端子104a和104b提供适合施加到焊 接操作112的焊接输出信号。在实践中，端子104a、 104b可以通过电源线缆 104c (图5 )耦合到送丝机构106，最终通过喷枪108和线缆110向焊接操作 112提供焊接信号，提供焊接电流和电压传感器172和174以建立反馈信号， 以便对施加到过程112的焊接信号进行闭环控制。电源104还包括向输出斩波 器154以及可选地向逆变器152提供开关信号的波形产生系统160,系统160 包括波形产生器162,根据在一个示例中作为文件存储的所选择的希望的波形 164向比较器166的输入提供希望的波形控制信号。希望的波形与来自反馈部 件170的一个或多个实际焊接过程条件进行比较，该比较是用来控制PWM开 关系统168，从而根据希望的波形调节焊接信号。在示出的实施例中，虽然根 据本发明可以使用任何合适的可编程硬件、软件、固件、逻辑等或者其组合， 通过其根据希望的波形生成(在有或者没有反馈的情况下)一个或多个开关信 号，该波形产生系统160及其部件是作为在基于微处理器的硬件平台中运行的 软件或者固件部件实现的，其中开关型电源104根据开关信号提供焊接信号。 如Blankenship的5,278,390所示，所示出的电源104是基于状态表的开关电源， 可以作为输入接收来自序列控制器200 (图3C)的一个或多个输出，其中波 形产生系统部件162、 166和170可以作为在微处理器(未示出)上运行或者 由微处理器执行的波形控制程序来实现，该波形控制程序通过PWM系统168向逆变器152和/或斩波器154提供控制信号来定义并且调节电源104的输出 波形，输出波形可以是脉冲型的、可以是稳态值(例如用于恒定电压(CV) 控制)或者任何其它形式的，并且可以提供交流电流极性(AC)。
图3C的序列控制器200还可以向送丝机构106提供控制信令以控制送丝 机构106的送丝速度或其它工作参数或者行进速度，控制器200还向焊接系统 102中的任意数量的部件提供控制或命令信号(例如电信号、消息等)并且接 收来自这些部件的输入。以这种方式，序列发生器200提供整个焊接序列或者 焊接操作112的实现，以协调各个系统部件的操作。在这点上，如图5进一步 表示的，除了电源104、送丝机构106和序列发生器200之外，焊接系统102 还可以包括任意数量的部件，包括用于控制焊接操作112的保护气体的流量的 气体螺线管210、用于向液体冷却的焊接喷枪108提供冷却流体的、具有控制 螺线管212的冷却系统、用于移动工件114的行进支架系统214、焊接喷枪108 或工作过程中的其它结构、以及其它系统部件216,诸如水/气体流量传感器、 行进传感器等(未示出)。对于电源104,序列控制器200可以提供总的希望 的工作点值，诸如电压或者电流值，电源104将尝试将实际焊接输出信号调节 到该总的希望的工作点值，其中希望的信号值或电平用作波形产生系统160 的输入。波形产生系统160又可以产生特定波形作为输出信号，例如使用序列 产生器输出作为幅值。
根据本发明的一个或多个方面，在系统102中提供包括触摸屏显示器120 的、基于触摸屏的焊接系统配置工具300，工具300和/或触摸屏120可以集成 到诸如电源104 (图3A)、送丝机构106 (图3B)、序列控制器200 (图3C ) 等的焊接系统部件中。在这点上，示出的系统102的的一个或多个部件可以互 相集成，例如序列控制器200本身可以集成到送丝机构106或者电源104中， 或者送丝机构106和电源104可以容纳在单个外壳中，其中示出的部件仅仅是 作为分立部件而示出的示例。触摸屏显示器120可操作以显示关于电源104 和/或序列控制器200的信息，并且显示允许用户修正信息的图形或者数值绘 制的一个或多个触摸激励标记(indicia) 400，从而通过触摸显示器120上的 触摸激励标记400对电源104或者序列发生器200进行编程。特别地，设置按 钮、滚动条和其它数值型触摸激励标记400a,以允许用户触摸显示屏120的指定部分，从而使与可编程电源104和/或序列发生器200相关联的数值或者
布尔(Boolean)值改变或者进行》务正，并且可以设置图形触^莫激励标记400b, 以允许用户在图像上修正绘制的波形或者其它图形绘制，以便对系统部件104 和/或200进行编程。以这种方式，本发明提供一个或多个焊接系统装置的基 于触摸屏的配置。此外，可选地，工具300还可以包括实际用户接口设备，例 如旋钮410、键盘或者其它按钮420、字符显示器430、诸如跟踪球、鼠标、 光笔等的指示装置(未示出)。
如图2和4最佳地示出的，工具300可以作为波形设计设备来操作，用于 对波形产生系统160的希望的波形文件164进行设置、配置或者编程。以这种 方式，即使在苛刻的工业环境下，基于触摸屏的工具300也允许用户直接进行
技术，诸如在Blankenship5，278,3卯中描述的，而不需要提供加载软件工具的 便携式膝上型计算机。在这点上，触摸屏显示器120可以是任何合适的装置， 允许在可视显示器上绘制一个或多个触摸激励标记的触摸激励，而在一个优选 实施例中，触摸屏显示器120可以是环境坚固的，诸如能够NEMA 4测定
为触摸激励介质的显示器120的操作有负面影响。此外，在不适合普通的膝上 型或者桌上计算机的环境下，触摸屏120的使用可以有利地使能或者方便现场 的焊接系统再配置。还可以在工具300中设置安全手段，诸如口令保护等，用 于有选择地允许或者防止授权的/未授权的人员接入，如在此引用的Hsu和 BlankensWp的专利中所讨论的，例如可以使用智能提示和值限制。
在图3A-4中，示出了各种脉沖波形设计参数和相应的焊接电流波形的示 例的合成数值和图形绘制，包括送丝速度、上升(ramp up)速率、上升过调 百分数、峰值amp、峰值时间、收尾(tailout)时间、收尾速度、步测(stepoff) amp、背景amp、背景时间和波形频率的数值读出窗口或值450。虽然在图4 中所示的示例中包括显示的数字值450,但是还可以绘制布尔值，其中所有这 些值450称为数值。在该实例中，在数值显示字段450中绘制一个或多个显示 的值450，该数值显示字段450具有相应的数值触摸激励标记400a,诸如用于 减小或者增大显示的值的按钮标记452 (例如用于减小值450的面向左的箭头标记452a和用于增大值450的面向右的箭头标记452b )，以及用户可以改变 该值的滚动条型标记454 (例如图4所示的显示器120中的横向滚动条标记) 的。此外，在该示例的实施例中，设置可触摸致动的锁定窗口标记456,用于 锁定特定的显示值，其中还可以设置用于显示值450的文本描述字段458。通 常，配置工具300与用户交互工作，从而允许建立和/或修正希望的电源波形 164以配置开关电源104，其中可视的控制接口绘制的一个合适的实施例包括 可从Ohio州Cleveland市的Lincoln Electric Company买到的软件产品的 WaveDesigner线(line),其中，在这种情况下使用 一个或多个触摸激励标记 400来改变电源104的各个工作参数或方面仅通过交互地移动波形上的点和杠 来可视地编辑或者修正电源输出波形(例如电流、电压等)。除了数值绘制和 相关的触摸激励标记400a之外，示例的触摸屏显示器120还提供相应波形的 图形绘制(例如图4所示电流波形)，显示的读出值450对应于所示的图形波 形绘制，反过来也一样。此外，显示器120包括位于显示的波形中的一些点的 一个或多个图形触摸激励标记400b,用户可以选择并移动图形触摸激励标记 400b，以便修正显示的波形和相应的数值。以这种方式，用户可以修正显示的 值和/或波形，其中例如通过将新文件164下载到电源104和/或向电源104发 送用来^奮正文件164的适当的消息，工具300工作以对电源104的波形产生系 统160中的相关的希望的波形文件164进行相应的修正。以这种方式，使用数 值标记400a改变显示的值450使得绘制的值450和显示的波形两者都更新， 使用标记400b对波形的图形修正以改变任何受影响的显示的值450。另外， 可以设置一个或多个按钮型触摸激励标记460，以允许用户控制工具300及其 用户接口的模式或者其它操作。
因此，波形设计设备300及其触摸屏显示器120允许用户在用户友好的可 视环境下通过简单地触摸一个或多个触摸激励标记400来修正波形产生系统 160的希望的波形162。此外，对于电源104及其输出波形，配置工具300还 可以适配于从电源104获得实际波形数据(例如来自图2中的反馈部件170 的电流和/或电压反馈信息)，触摸屏显示器120可操作以便用图形形式和/或使 用图形仪表绘制470和/或其它图形曲线480以图形显示实际波形数据。在图4 的例子中，例如输出电流和电压曲线480是比波形显示长得多的时间标度，由此用户可以观察曲线480上的总峰值或者平均值，同时还观看波形的细节，波
器型的波形显示。此外，工具300还可以提供预定义的波形模版的加载和/或 来自其它电源的希望的波形信息的上传，例如，工具300可操作地耦合到焊接 机网络或者通过其它合适的部件，其中外部提供的波形可以随后在工具300 中修正，在相关的电源104中使用。
还参考图5-6B,本发明还提供诸如图3C的序列发生器200的可编程焊接 系统序列控制器设备的配置。在这方面，触摸屏显示器120a可操作用图形和/ 或用数值绘制与序列控制200的序列文件202 (图5 )相关的序列信息，其中 波形设计设备300允许用户通过触摸该触摸激励标记400 ^ff正序列文件202。 在这个实施例中，工具300作为与序列控制器200可操作地耦合的序列产生器 配置设备工作，工具300和序列产生器200可以通过任意合适的方式可操作地 耦合。在一个实施例中，序列控制器200是基于状态表的控制装置，根据选择 的序列文件202操作来控制总的焊接序列，序列文件202可以是与焊接操作中 的事件序列有关的任何数据和/或信息并且可以作为例如数据文件以任意方式 存储在存储器中。配置设备300可操作以显示表示焊接系统102的一个或多个 部件的工作点的数值(例如数字和布尔值)和/或曲线图，显示器120提供合 适的触摸激励标记400，以允许用户通过在数值上或者在图形上改变这些值来 交互地修正序列文件，其中设备300随后使序列文件202相应地更新或者重写。 在这点上，所示的工具300及其显示器120可以可选地或者同时用于监一见和/ 或配置电源104和序列控制器200两者，虽然这不是本发明的严格要求。以这 种方式，可以在现场适应宽范围的系统焊接操作，而不需要外部编程装置(例 如膝上型计算机等)，也不要求理想的环境条件。此外，工具300可以提供预 定义的模版和/或更新来自其它联网的序列控制器的序列配置信息。此外，可 以使用设备300绘制实时序列发生器输入信息，以便验证给定焊接系统102 的所希望的操作和/或使用数值和/或图形序列信息的同时绘制来比较希望的和 实际的操作。
图6A和6B示出示例的金属惰性气体(MIG, metal inert gas)焊接操作 112的数值和图形绘制序列文件信息的触摸屏显示器120,包括与焊接系统102中的焊接送丝速度(WFS, wire feed speed)的控制、电源输出工作点(例如 在一个示例中是焊接电压)以及保护气体螺线管210的控制有关的数值和触摸 激励标记400a。触摸屏120还与一个或多个触摸屏激励标记400b —起显示与 序列文件202相关的一个或多个序列波形，这允许用户改变显示的序列波形来 修正序列文件202。另外，设置了几个按钮型的触摸激励标记460，由此用户 可以选择特定波形来进行修正。例如，如图6A所示的，有标签"WFS"的标 记460的激励使得在送丝速度波形上的各个点出现图形触摸激励标记400b, 其中绘制一些数值使其与触摸激励标记400a —起在送丝速度(WFS)、开始 WFS、焊接WFS和弧坑(crater) WFS中移动，允许用户设置这些送丝机构 参数的值。另外，利用相应的激励标记400a显示几个通用的可应用数值，包 括预流(preflow )时间、开始时间、焊-接时间、弧坑时间、复燃时间和后吹 (postflow)时间。如图6B所示的，有标签"VOLTS"的按钮标记460的激 励使得在电源输出工作点波形中的一些点提供图形触摸激励标记400b， 一起 显示开路电压(OCV)、开始电压(volt0、焊接电压(volt)和弧坑电压(volt) 的相应的一组数值。用户可以使用标记400a来修正值，和/或可以通过在绘制 激励标记400触摸显示器120来移动一个或多个图形标记400b,同时更新相 应的波形和显示的值。配置设备300还可以相应的改变序列控制器200(图5) 中的序列文件202，或者将新建立的文件202下载到配置设备300。因此，设 备300工作以提供基于触摸屏的用户接口 ，用于设计电源波形并且用于配置序 列控制器200,以在焊接操作中全程定义系统部件功能，其中所示的示例不是 穷举本发明的各种基于触摸屏的配置工具的许多可能实施例。
本发明异针对一个或多个示例的实施方式或实施例进行图解说明和描述， 在阅读并理解本"i兌明书和附图时本领域技术人员容易想到等同变化和变形。尤 其对于上述部件(组件、装置、系统、电路等)执行的各个功能，除非另外指 出，用于描述这些部件的术语(包括称为"方式")是指执行所描述的部件指 定功能的对应部件(即在功能上是等同的)，即使在结构上不等同于执行本发 明所示的实施方式的功能的所公开的结构。另外，虽然仅针对几个实施方式中 的一个实施方式公开了本发明的特定特征，但是如任意给定或特定应用所希望 的并且是有利的，该特征可以与其它实施方式的一个或多个其它特征组合。而且，在详细描述和/或在权利要求书中使用术语"包括"、"包含"、"具有"、"具 备"、"利用"及其变体，这些术语旨在以与术语"包括"类似的方式是开放性 的。
权利要求
如此描述了本发明，请求保护下列内容
1. 一种用于进行焊接操作的焊接系统，包括开关电源，具有开关逆变器，由脉宽调制的开关信号控制以提供包括定义 波形的快速连续的各个脉沖的电焊接信号波形；可编程波形产生系统，根据希望的波形文件提供脉宽调制的开关信号；以及波形设计设备，可操作地与该波形产生系统耦合，所述波形设计设备包括 触摸屏显示器，被配置为显示与希望的波形相关的波形信息以及至少一个触摸 激励标记，所述波形设计设备允许用户通过触摸所述触摸激励标记来修正所述 波形产生系统的所希望的波形。
2. 根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述波形设计设备集成到所述 电源中。
3. 根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述波形设计设备集成到所述 焊接系统的送丝机构中。
4. 根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述触摸屏显示器适合用于显 示与希望的波形相关的至少 一个数值或布尔值，其中所述触摸激励标记允许用 户改变所述值来修正希望的波形。
5. 根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述触摸屏显示器还适合于用 图形显示表示希望的波形的波形，其中所述触摸屏激励标记允许用户改变所显 示的波形来修正希望的波形。
6. 根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述波形设计设备还适合于从 所述电源获得实际波形数据，其中所述触摸屏显示器适合于用图形显示所述实 际波形数据。
7. 根据权利要求1所述的焊接系统，还包括序列控制器，根据序列文件 向所述电源和至少 一个其它焊接系统部件提供控制信号，其中所述触摸屏显示 器还适合于显示与所述序列文件相关的序列信息，其中所述波形设计设备允许 用户通过触摸所述触摸激励标记来修正所述序列控制器的序列文件。
8. 根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述波形设计设备集成到所述 焊接系统的序列控制器中。
9. 根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述电源是基于状态表的开关电源。
10. —种用于进行焊接操作的焊接系统，包括开关电源，用于根据开关 信号提供电焊接信号；可编程波形产生系统，根据希望的波形提供开关信号； 序列控制器，根据序列文件向所述电源和至少一个其它焊接系统部件提供控制 信号；以及序列产生器配置设备，可操作地与所述序列控制器耦合，并且包括激励标记，所述序列产生器配置设备允许用户通过触摸所述触摸激励标记来修 正所述序列控制器的序列文件。
11. 根据权利要求10所述的焊接系统，其中所述序列产生器配置设备集 成到所述电源中。
12. 根据权利要求10所述的焊接系统，其中所述序列产生器配置设备集 成到所述焊接系统的送丝机构中。
13. 根据权利要求10所述的焊接系统，其中所述触摸屏显示器适合于显 示与所述序列文件相关的至少 一个数值或布尔值，其中所述触摸激励标记允许 用户改变所述值来》务正所述序列文件。
14. 根据权利要求10所述的焊接系统，其中所述触摸屏显示器适合于用 图形显示与所述序列文件相关的序列波形，其中所述触摸屏激励标记允许用户 改变所显示的序列波形来修所述正序列文件。
15. 根据权利要求10所述的焊接系统，其中所述序列产生器配置设备集 成到所述序列控制器中。
16. —种基于触摸屏的焊接系统配置工具，包括触摸屏显示器，集成到 焊接系统部件中，所述触摸屏显示器适合于与至少一个触摸激励标记一起显示 与可编程开关型焊*接电源和焊接系统序列控制器中的第 一个有关的信息，所述 配置工具允许用户通过触摸所述触摸激励标记来编程所述可编程开关型焊接 电源和所述焊4妄系统序列控制器中的第 一个。
17. 根据权利要求16所述的基于触摸屏的焊接系统配置工具，其中所述触摸屏显示器适合于显示与所述信息相关的至少一个数值或布尔值，其中所述 焊接系统序列控制器中的第 一个。
18. 根据权利要求16所述的基于触摸屏的悍接系统配置工具，其中所述触摸屏显示器适合于用图形显示表示所述信息的至少一部分的波形，其中所述 触摸屏激励标记允许用户改变所显示的波形来编程所述可编程开关型焊接电 源和所述焊接系统序列控制器中的第 一个。
19. 一种配置焊接系统的方法，所述方法包括在触摸屏显示器上与至少一个触摸激励标记一起绘制与可编程开关型焊 接电源和焊接系统序列控制器中的第 一 个有关的信,氛、；允许用户通过触摸在所述触摸屏显示器上的所述触摸激励标记来修正绘 制的信息；以及根据修正后的信息配置所述可编程开关型焊接电源和焊接系统序列控制 器中的第一个。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中绘制所述信息包括显示与所述信 息相关的至少一个数值或布尔值，其中允许用户修正所绘制的信息包括允许用 户通过触摸在所述触摸屏显示器上的所述触摸激励标记来改变所述值。
21. 根据权利要求19所述的方法，其中绘制所述信息包括用图形显示表 示所述信息的至少一部分的波形，其中允许用户修正绘制的信息包括允许用户 通过触摸在所述触摸屏显示器上的所述触摸激励标记来改变所显示的波形。
全文摘要
本发明描述焊接系统和编程工具，其中设置基于触摸屏的焊接系统配置工具，具有用于设计焊接电源或者用于配置系统序列控制器的触摸屏显示器，其中触摸屏可以集成到焊接系统部件中。触摸屏显示关于开关型焊接电源和/或焊接系统序列控制器的信息，以及一个或多个触摸激励标记，以允许用户通过触摸所述触摸激励标记在数值或者图形上配置电源或者序列控制器。
文档编号B23K9/12GK101437643SQ200780016455
公开日2009年5月20日 申请日期2007年3月9日 优先权日2006年5月9日
发明者史蒂文·R·彼得斯, 约瑟夫·埃伦·丹尼尔 申请人:林肯环球公司