CN104039492B - 通过使用移动通信装置作为使用者界面的焊接或切割系统、电源供应器及控制这样的系统的方法 - Google Patents

通过使用移动通信装置作为使用者界面的焊接或切割系统、电源供应器及控制这样的系统的方法 Download PDF

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Abstract

一种焊接或切割系统(100)，所述焊接或切割系统(100)具有电源供应器(101)以及移动通信装置(103)；所述电源供应器(101)不具有用于控制电源供应器(101)操作的使用者界面硬件或软件；所述移动通信装置(103)包含允许控制电源供应器(101)的应用程序。移动装置(103)通过有线连接(105)或无线连接被耦合到电源供应器(101)。

Description

通过使用移动通信装置作为使用者界面的焊接或切割系统、电源供应器及控制这样的系统的方法
发明技术领域
本发明涉及使用各种通信装置作为用于焊接设备和系统的使用者界面。
背景技术
随着焊接技术已取得进步，焊接电源供应器和相关联的部件在它们的操作和控制电路方面已变得极其复杂。尽管这种复杂性已增强了焊接设备的多功能性，但是也已显著地增加了焊接设备的成本。另外，不仅已增加了设备的成本，而且先进的焊接设备对于接口和编程而言也已变得更复杂。
发明内容
在一个实施方案中，本发明提供焊接或切割系统，所述焊接或切割系统具有电源供应器以及移动通信装置，所述电源供应器要求至少一个操作参数的输入来执行所期望的操作，所述移动通信装置具有安装于所述移动通信装置上的使用者输入应用程序，所述使用者输入应用程序允许使用者将操作参数输入到移动通信装置中。移动通信装置将操作参数传递到电源供应器，并且电源供应器不具有使用者输入界面，以使不使用移动通信装置，操作参数不能被输入到电源供应器中。本发明的进一步实施方案、方面及特征在附图、说明书及权利要求书中给出。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方案，本发明的上述和/或其他方面将会更加明显，在所述附图中：
图1是本发明的焊接系统的示例性实施方案的图示表征；
图2是本发明的焊接系统的另外示例性实施方案的图示表征；
图3是本发明的焊接系统的附加示例性实施方案的图示表征；
图4是本发明的焊接电源供应器和系统的示例性实施方案的图示表征；
图5是用于本发明的示例性实施方案的通信装置的图示表征；
图6是示出附加数据的通信装置的图示表征；以及
图7是依据本发明的实施方案的焊接/切割电源供应器的图示表征。
具体实施方式
现参考附图，其中示图仅是出于图示说明本发明的实施方案的目的，而不是出于限制本发明的实施方案的目的，用于实施本发明的系统在附图中被详细示出并且在本文被描述。
如之前所陈述的，在现有焊接设备技术中的进步已大大增加了焊接设备的多功能性和应用用途。随着在多功能性方面的这种增加，开发用于焊接设备的使用者界面的硬件和软件二者已是必需的，所述使用者界面允许使用者能够使用焊接设备的全部功能(capability)。然而，这种使用者界面硬件装置和软件程序的开发和实现是资源密集和耗费时间的。它也要求焊接设备包含复杂的电子装置和控制电路，因为使用者界面系统和部件被设置在焊接设备自身之上。例如，焊接电源供应器典型地具有使用者界面面板，所述使用者界面面板允许使用者输入各种焊接参数以及监测焊接操作的一些方面。焊接设备可以具有用于焊接参数(例如焊丝送进速度、电压、电流等等)的输入控制装置，并且可以类似地具有数据显示屏幕等等。另外，焊接电源供应器通常包含硬件和软件，以允许电源供应器与其他焊接设备(例如焊丝送进器)通信。例如，焊接电源供应器可以具有允许电源供应器将焊丝送进速度设定传递到焊丝送进器的软件和硬件。附加地，在电源供应器上的所有使用者输入控制装置(例如焊接或切割电源供应器)必须被足够地保护的，以将使用者与电源供应器内的潜在地危险的电流分开——这种隔离增加了电源供应器的附加成本和复杂性。
另外，由于焊接设备的复杂性，培训设备的最终使用者或者针对特定顾客的焊接操作定制设备或为设备编程是困难的。因此，降低操作现代焊接设备的成本和复杂性是合乎期望的。
图1至图4描述依据本发明示例性实施方案的焊接系统的各种实施方案。每一附图将依次被讨论。
图1示出具有移动通信装置103和电源供应器101的焊接系统100，所述焊接系统100被用来焊接或切割工件W。电源供应器可以是任何类型的焊接或切割电源供应器，并且可以针对任何已知类型的焊接或切割操作来构造。例如，电源供应器可以是等离子切割或焊接电源供应器，包括但不限于GMAW、MIG、TIG、GTAW、SAW、FCAW等等类型的电源供应器。作为实施例，电源供应器可以是由美国俄亥俄州克里夫兰市的林肯电气公司制造的Power电源供应器，或者是任何类似类型的焊接或切割电源供应器。移动通信装置103可以是任何已知的或商业上可获得的移动通信装置，所述移动通信装置具有足够的通信和计算功能，以针对电源供应器101用作使用者界面。例如，通信装置103可以是智能手机、平板计算机或笔记本型计算机，或者类似类型的通信装置。在本发明的一些示例性实施方案中，移动通信装置是第三方通信装置。第三方通信装置是商业上可获得的、“现成的(off-the-shelf)”通信装置，该通信装置由与电源供应器103的制造商分开并且 不相关的一方制造和销售。例如，移动装置可以是来自Apple,Inc.、Motorola、Samsung、Nokia、Dell、IBM、RIM或者类似的制造商的通信装置。在本发明的其他示例性实施方案中，通信装置是针对电源供应器和/或电源供应器的制造商定制设计和制造的装置。例如，移动通信装置可以是通信遥控装置(pendant)。通信装置能够与其他装置——例如电源供应器——以无线的方式(例如使用移动电话、蓝牙或者任何其他类型的无线连接(例如IEEE802.11兼容的无线通信))或经由有线连接105(例如USB型连接)通信。进一步地，移动通信装置103和电源供应器101(以及由装置103控制的其他部件)可以在任何类型的网络中操作/经由任何类型的网络操通信。例如，系统100的部件可以经由蜂窝电话、公共无线、个人无线通信网络通信。进一步地，系统的部件可以经由基于因特网的通信网络通信。这样的通信方法和系统的实施例在题为“在焊接环境中便利无线通信的系统和方法(System and Method to Facilitate Wireless Communication in a Welding Environment)”的美国专利No.7,245,875和题为“在焊接环境中便利无线广域通信的系统和方法(System and Method to Facilitate Wireless Wide Area Communication in a Welding Environment)”的美国专利No.7,574,172中被描述，这两个美国专利的全部内容通过引用被并入本文。
由于通信装置103的使用者界面功能，电源供应器101不具有使用者界面或任何类型的使用者输入控制装置。就是说，电源供应器101或者无论何种被控制的焊接或切割设备，不具有任何使用者界面控制装置或者数据输入硬件或软件。以不同的方式来陈述，缺少移动装置103的使用，使用者将不能够输入数据或者针对电源供应器101的所意图的目的以任何方式使用电源供应器101。确切地说，移动装置103包含数据和使用者输入应用程序，所述使用者输入应用程序允许使用者输入无论何种被需要来控制电源供应器101的操作数据和参数，以控制电源供应器101的操作。进一步地，在本发明的一些示例性实施方案中，移动装置103也具有允许移动装置显示关于电源供应器101的操作信息(包括实时反馈、焊接完成状态、电源状态等等)的应用程序。具体地，系统100能够显示关于焊接或切割操作状态的实时反馈，包括但不限于电流、电压、功率、焊丝送进速度、气体流速、焊接熔敷率、焊接时间或者期望被监测的任何其他参数。
因为在各种移动装置(例如智能手机和平板计算机)上应用程序的创建和实现是已知的，它们在本文将不被详细讨论或描述。在移动装置上创建、安装及实现这样的应用程序的能力是完全在移动通信、编程和/或焊接编程行业的技术人员的水平内的。
在本发明的另一示例性实施方案中，电源供应器确实具有单个使用者控制装置，所述使用者控制装置是开/关控制开关107。在这样的实施方案中，开关107仅被用来打开电源供应器101的主电源。然而，在其他示例性实施方案中，电源供应器101不具有这样的开关107，因为这个功能由移动装置103控制。
通过移除电源供应器101的使用者输入功能，电源供应器的操作复杂性及成本被显著地降低。另外，本发明的方面允许电源供应器101从远程位置被控制，这应该是被期望或 需要的。因此，使用者被安置为在电源供应器处或接近电源供应器来开始或操作焊接或切割操作是不必需的。
图2描述依据本发明的焊接系统200的另一示例性实施方案。然而，在这个焊接系统中，移动装置也(以无线的方式或经由有线连接)控制焊丝送进器201的操作，并且如上面关于电源供应器101所描述的，焊丝送进器也不具有任何使用者输入功能。在传统的焊接系统中，电源供应器101包含足够的使用者输入控制装置，以允许使用者也控制焊丝送进器201的操作，例如焊丝送进速度或焊丝方向。就是说，焊接电源供应器101和焊丝送进器201彼此耦合，以使经由电源供应器上的使用者输入控制装置输入的任何设定(例如焊丝送进速度)会被传送到焊丝送进器，并且反之亦然，在焊丝送进器的使用者输入控制装置上所做出的任何输入会被传送到电源。然而，在本发明的实施方案中，电源供应器不仅不具有任何使用者输入功能，而且不具有直接与焊丝送进器201通信的装置(means)。确切地说，移动装置以类似于控制电源供应器101操作的方式控制焊丝送进器201的操作。使用者将任何相关的使用者输入数据输入到移动装置103中，所述数据然后被直接传递到焊丝送进器201来控制焊丝送进器201的操作(例如，焊丝送进速度)，并且也被传递到电源供应器101来控制电源供应器(例如电流、电压、功率等等)。焊丝送进器201在焊丝送进器自身上不具有单独的、专用的使用者输入能力。
图2也描述可以被用于本发明示例性实施方案的焊接成像系统203。因为电源供应器的操作现在可以被远程控制，在装置103上可视地监测焊接操作可能是合乎期望的。因此成像系统203(其可以是任何种类的成像系统(例如热成像系统、视觉成像系统等等))可以被设置为邻近焊接或切割操作，然后成像系统203将数据传送到装置103用于显示。
当然，本发明的实施方案不限于使用移动通信装置来仅仅控制电源供应器和焊丝送进器，因为其他部件可以被类似地控制。例如，考虑的是，提供烟雾排出或保护气体的系统可以被类似地控制，因此排除对具有如上面所描述的任何使用者输入控制装置的这些部件中的任何部件的需要。
图3描述另一系统300，其中移动装置103控制多个电源供应器101的操作。因此，在移动装置103中的使用者输入数据应用程序能够在多个电源供应器101之间区分，并且具有将适当的操作数据传送到一组电源供应器中的每个电源供应器的能力。因此，移动装置103上的应用程序具有储存电源供应器识别信息的功能，并且然后使用上述信息来控制正确的电源供应器101的操作。
如图4所示，由装置103控制的每个装置/电源供应器具有接收器403和发送器405，以使所述每个装置/电源供应器可以与装置103通信。到这样的程度，即电源供应器101具有无线通信的能力，电源供应器具有能够便利所述无线通信的天线401。天线401、接收器403和发送器405可以是能够从电源供应器101到装置103接收和传送数据来便利电源供应器101的控制的任何已知的类型或设计。这些部件在各种技术领域是已知的并且不 需要在本文被详细描述。因为电源供应器101可以产生非常高的功率水平和输出，确保天线401、接收器403和发送器405被适当地保护以使它们的操作不受危害将是必需的。
接收器403和发送器405中的每个被耦合到电源供应器的控制电子装置407，所述控制电子装置407又被耦合到功率电子装置409。在操作期间，使用者输入信息从装置103被发送到控制电子装置407，以使控制电子装置407能够正确地控制功率电子装置409以致电源供应器101的输出是按照所期望的。类似地，要被发送到装置103的任何反馈信息由发送器405发送。
控制电子装置和功率电子装置409的构造和操作对于在焊接领域中的普通技术人员是已知的，并且不需要在本文被详细描述。本发明的实施方案所考虑的焊接电源供应器的构造的代表性实施例(包括功率和控制电子装置的讨论)可以在2006年10月23日递交的题为“针对电弧焊接的三阶段电源(Three Stage Power Source for Electric Arc Welding)”的美国专利申请No.11/551,957中找到，所述美国专利申请No.11/551,957公开的全部内容通过引用被并入本文。
图5描述能够被用于本发明的实施方案的代表性移动通信装置103。装置103可以包含一些物理输入控制装置507——尽管这对于所有的实施方案不是必需的——并且包含显示屏幕501。因为这样的移动通信装置的构造和操作是已知的，它们不需要且将不在本文被详细讨论。如上面所陈述的，装置103包含允许使用者将操作数据输入到装置103以被传送到电源供应器101的应用程序。在图5中，允许使用者输入变量(例如焊丝送进速度、电压和电流)的使用者输入屏幕被示出，变量中的每个以输入数据图标503被示出。当然，本发明的实施方案不限于这些输入变量，因为任何变量可以被使用，例如行进速度等等。邻近每个使用者输入图标503的是显示使用者所输入的值的使用者输入数据区域505。数据可以由任何已知的操作移动装置的手段(包括但不限于触屏、小键盘、电子指针装置、音频命令等等)输入。一旦适当的操作数据被输入到装置103中，所述操作数据被发送到电源供应器101，电源供应器101然后使用所述数据来控制焊接或切割操作。没有使用者输入信息经由电源供应器101自身被输入。
图5还示出装置103可以显示从电源供应器101反馈的输出数据509。例如，在焊接操作中，对于使用者监测电源供应器101的输出中的一些(包括电流和电压)可以是合乎期望的。这个数据可以被显示在屏幕501上。当然，反馈数据不限于电流和电压，但是可以包括使用者希望监测的任何反馈参数。
图6描述示出关于电源供应器操作的附加信息的移动装置103，所述附加信息包括输出波形601和来自成像装置203的像603。在图5和图6中的描述不意图是限制性的，因为信息可以以许多不同的方式来显示。本发明的实施方案在这方面不受限制。事实上，在移动装置103的在功能和编程方面的多功能性大大地扩展了焊接或切割操作可以被控制和监测的方式。
当然，同样考虑的是，移动装置103具有可以储存关于电源供应器101操作的任何相关的使用者输入或反馈数据的存储功能。
图7描述本发明的另一示例性实施方案。具体地，电源供应器101(不论焊接或者切割)包含安装结构701，所述安装结构701能够将移动通信装置103固定到电源供应器101的壳体702。在一些状况和条件中，对于通信装置被安置为远离电源供应器101可以是不必需的。因此，安装结构701允许通信装置103被可移除地固定到壳体702，以使装置103可以用作被物理地安置在电源供应器101上的使用者界面。安装结构701应该被配置来充分地将装置103固定到壳体702，以防止装置103从壳体702无意断开，但是对于远程操作也应该允许装置103是可移除的。同样被耦合到壳体702并且可能与安装结构701成为一体的是数据连接装置703。数据连接装置703是允许移动通信装置103与电源供应器101对接的类型，以使在移动装置103和电源供应器101之间的数据和通信可以经由移动装置103上的通信/数据端口完成。这样的数据连接装置包括但不限于通用串行总线(USB)、小型-USB、增强的小型-USB，以及其他商业上可获得的或专有的数据通信端口。另外，数据通信端口703也可以允许从电源供应器101到通信装置103的功率传送，以使当数据通信端口703被对接时，在通信装置103中的电池可以被充电。因此端口能够允许数据和功率的传送。在操作期间，使用者能够在安装结构701中“对接”移动通信装置103，以将装置103耦合到端口703，并且然后使用移动装置103作为使用者输入面板用于电源供应器101。应该注意的是，对于数据通信端口703被设置为在安装结构701处或接近安装结构701是不必需的。事实上，端口703能够被设置以使线缆或有线连接能够在移动通信装置103和电源供应器101之间被利用。
除了前述的之外，本发明的实施方案也为本文所描述的焊接系统提供操作安全性。在传统电源供应器中，使用者界面在电源供应器上，以致如果电源供应器被盗，它仍然能够被完全操作。类似地，电源供应器可以由未经授权的使用者操作，或者电源供应器可以具有未经授权而被改变的一些操作设定。本发明的实施方案通过采用被储存在电源供应器和移动通信装置二者中的安全或识别密钥来防止这个发生，以使仅经授权的使用者可以操作电源供应器。例如，(参照图1、图4)通信装置103和电源供应器101中的每个具有储存在它们各自存储器中的安全密钥。当系统100的经授权的使用者希望操作电源供应器101并且传送来自移动装置103的操作参数时，移动装置可以传递它的安全密钥。电源供应器101验证这个安全密钥(例如通过将安全密钥和电源供应器101储存的安全密钥相比)，并且如果所述比较是令人满意的，操作能够继续进行。类似地，电源供应器101可以向移动装置103查询正确的安全密钥，以确定是否接受来自装置103的指令。例如，一旦建立通信连接(例如使用蓝牙通信协议)，装置103和/或电源供应器101可以查询彼此来验证各自的安全密钥并且开始操作。然而，如果未经授权的使用者——事实上可能具有安装有适当的焊接或切割应用程序的移动装置103——希望操作电源供应器101，他们将不能够这样做，因为未经授权的使用者的移动装置将不具有适当的安全密钥。而且，因为电源供应器101不具有使用者界面，未经授权的使用者将不能够手动地操作电源供应 器。在本发明的示例性实施方案中，通过电源供应器101的安全密钥验证可以在控制电子装置407中完成，所述控制电子装置407具有存储器和验证协议，用于储存适当的验证或安全密钥并且在操作之前进行验证移动通信装置103的过程。
在其他示例性实施方案中，上面所描述的安装结构能够被设置在焊丝送进器201或者焊接系统100/200/300的其他部件上。安装结构在电源供应器101上不是必需的。
在上面所描述的实施方案中的任何一个中，移动通信装置103仍然能够在焊接期间以无线的方式与其他部件通信。例如，如果安装结构701在电源供应器101上，通信装置103仍然可以直接与焊丝送进器201通信。当然，在其他示例性实施方案中，电源供应器101可以经由有线连接或无线连接与焊丝送进器201(或其他部件)通信，以从移动通信装置103到各自的部件提供必需的操作数据。
在本发明的另一示例性实施方案中，环境保护壳体705被固定到电源供应器101的壳体702，所述环境保护壳体705被安置来覆盖移动通信装置103免遭环境状况。例如，保护性壳体705能够由透明的塑料材料制成并且经由铰接结构707被固定到壳体701。这允许保护性壳体705被安置在移动装置103之上来保护它免遭损坏，但是允许信息被看到。保护性壳体705可以由任何数量的材料制成，所述材料能够提供足够的环境和/或结构保护。尽管未示出，锁定结构也能够被放置在壳体701和/或保护性壳体705上，以在闭合的位置锁定保护性壳体705。
通过在电源供应器、焊丝送进器以及用于焊接和切割操作的其他系统中消除所有使用者输入硬件和软件，本发明的实施方案在电源供应器方面提供显著的成本降低，同时简化系统的操作。与定制具体的电源供应器相反，这种简化部分地通过对于移动通信装置可以容易创建定制的应用程序而发生。
尽管本发明已经参照其示例性实施方案被具体地示出和描述，但本发明不限于这些实施方案。本领域的普通技术人员将理解的是，其中可以进行形式和细节上的各种改变而不脱离如由随后的权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
参考标号
100 焊接系统
101 电源供应器
103 通信装置
105 有线连接
107 控制开关
200 焊接系统
201 焊丝送进器
203 成像系统
300 系统
401 天线
403 接收器
405 发送器
407 控制电子装置
409 功率电子装置
501 显示屏幕
503 数据图标
505 数据区域
507 输入控制装置
509 输出数据
601 波形
603 像
701 安装结构
702 壳体
703 连接装置
705 保护性壳体
707 铰接结构

Claims (9)

1.一种焊接或切割电源供应器(101)，所述焊接或切割电源供应器(101)包括：
输出功率电子装置(409)，所述输出功率电子装置(409)为焊接或切割提供输出功率；
控制电子装置(407)，所述控制电子装置(407)依据至少一个使用者输入参数控制所述输出功率电子装置(409)；以及
接收器(403)，所述接收器(403)被耦合到所述控制电子装置(407)，从移动通信装置(103)接收所述至少一个使用者输入参数，其中所述电源供应器(101)不具有使用者输入界面，以至于不使用所述移动通信装置(103)，所述至少一个使用者输入参数不能被输入到所述电源供应器(101)中。
2.如权利要求1所述的焊接或切割电源供应器，还包括发送器(405)，所述发送器(405)将来自所述输出功率电子装置(409)的至少一个反馈参数传送到所述移动通信装置(103)。
3.如权利要求1所述的焊接或切割电源供应器，其中所述至少一个使用者输入参数是焊丝送进速度、电流和电压中的一个。
4.如权利要求1、2或3中的一项所述的焊接或切割电源供应器，还包括壳体(702，705)，所述壳体(702，705)具有安装结构和数据连接装置(703)，以使所述安装结构(701)将所述移动通信装置(103)固定到所述壳体(702，705)，并且所述数据连接装置(703)耦合到所述移动通信装置(103)，以允许在所述焊接或切割电源供应器(101)和所述移动通信装置(103)之间的数据交换。
5.如权利要求1、2或3中的一项所述的焊接或切割电源供应器，其中所述控制电子装置(407)在所述电源供应器(101)的操作之前验证来自所述移动通信装置(103)的安全密钥，其中如果所述控制电子装置(407)不能够验证所述移动通信装置(103)，所述电源供应器(101)将不操作。
6.一种控制焊接或切割电源供应器(101)的方法，所述方法包括：
为焊接或切割操作提供焊接或切割电源供应器(101)，所述焊接或切割电源供应器(101)要求至少一个使用者输入参数来执行所述焊接或切割操作；
将所述至少一个使用者输入参数输入到移动通信装置(103)中，所述移动通信装置(103)具有安装于所述移动通信装置(103)上的使用者输入应用程序；以及
将所述至少一个使用者输入参数传送到所述焊接或切割电源供应器(101)，以使所述焊接或切割电源供应器(101)能够开始所述操作，
其中不使用所述移动通信装置(103)，所述至少一个使用者输入参数不能被输入或传送到所述焊接或切割电源供应器(101)，并且其中所述焊接或切割电源供应器(101)不包括使用者输入界面。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述移动通信装置(103)是第三方通信装置。
8.如权利要求6或7所述的方法，还包括将来自所述焊接或切割操作的至少一个反馈参数传送到所述移动通信装置(103)，以及在所述移动通信装置(103)的显示屏幕上显示所述至少一个反馈参数。
9.如权利要求6或7所述的方法，还包括将所述移动通信装置(103)固定到所述焊接或切割电源供应器(101)的壳体(702，705)，将所述移动通信装置(103)耦合到所述电源供应器(101)上的数据连接装置(703)，以及通过所述数据连接装置(703)将数据传送到所述电源供应器(101)和传送来自所述电源供应器(101)的数据；和/或进一步包括在执行所述焊接或切割操作之前在所述移动通信装置(103)和所述焊接或切割电源供应器(101)中的至少一个中验证安全密钥。
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