CN104169033B

CN104169033B - 用于通过分析飞溅产生事件来监测焊接期间的飞溅产生事件的装置及方法

Info

Publication number: CN104169033B
Application number: CN201380015259.7A
Authority: CN
Inventors: 理查德·马丁·哈奇森; 托德·厄尔·霍尔沃森; 詹姆斯·李·于克尔
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: MX2014008132A; WO2013148922A1; BR112014019636A8; CA2862655A1; US9174294B2; CA2862655C; US10722968B2; US11446754B2; EP2830808A1; US20180001412A1; MX350855B; US20160052076A1; US20130262000A1; EP2830808B1; US20200353553A1; US9764408B2; BR112014019636A2; CN104169033A

Abstract

一种用于在焊接应用期间监测飞溅产生事件的方法(236)。该方法(236)包括获取与焊接应用的焊接电流相对应的数据(238)，从获取的数据中检测与短路相关联的参数(240)，和分析检测的参数以监测在焊接应用期间的飞溅产生事件(242)。

Description

用于通过分析飞溅产生事件来监测焊接期间的飞溅产生事件的装置及方法

背景技术

本发明总体上涉及焊接应用，且更具体地，涉及用于分析飞溅产生事件的装置及方法。

焊接是在各行业和应用中越来越多使用的一种工艺。上述工艺在某些情况下可以是自动化的，尽管用于手动焊接操作的大量应用继续存在。在上述两种情况下，上述焊接应用依靠各种设备类型来保证在希望的时间以合适的数量为焊接提供焊接耗材(例如、焊丝、保护气体等)的供给。例如，金属焊丝惰性气体保护(MIG)焊通常依靠送丝器以使焊丝到达焊炬。在焊接期间焊丝连续进给以提供填充金属。电源保证可以使用电弧加热以熔化填充金属和位于下面的基底金属。

在某些焊接应用中，不可避免地会产生飞溅。上述飞溅可包括不想要的熔融金属的碎片或球，这些熔融金属的碎片或球在焊接应用期间产生并粘附到工件上。在各行业中，在其上具有飞溅的工件可被认为是质量差的象征。由于各种因素，例如材料状况、工件定位、电源特性、蒸发材料的除气、操作者技术水平等，可产生飞溅。同样地，有经验的操作者能够通过电弧的声音来检测飞溅产生状况。例如，没有飞溅产生状况的电弧具有稳定的、恒定的频率。相反地，具有飞溅产生状况的电弧通常具有不稳定的频率和间歇跌跌撞撞的声音。然而，在某些环境下，(例如，由于增加的时间压力、部件状况、个人舒适等，)有经验的焊接操作者可能忽视潜在的飞溅产生状况并危及工件的质量。而且，某些焊接操作者可能是没有经验的且不能检测飞溅产生事件。因此，在本领域需要用于监测焊接应用的飞溅产生事件的技术。

发明内容

在一个实施例中，一种用于在焊接应用期间监测飞溅产生事件的方法包括获取与焊接应用的焊接电流相对应的数据。该方法还包括从获取的数据中检测与短路相关联的参数。该方法包括分析检测的参数以监测在焊接应用期间的飞溅产生事件。

在另一实施例中，一种永久性有形可机读介质具有存储在其上的代码。该代码包括用于获取与焊接应用的焊接电流相对应的数据的指令。该代码还包括用于从获取的数据中检测与短路相关联的参数的指令。该代码包括用于分析检测的参数以监测在焊接应用期间的飞溅产生事件并确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量的指令。

在另一实施例中，一种用于监测在焊接应用期间产生的飞溅数量的方法，该方法包括检测与在焊接应用期间发生的飞溅产生事件相关联的参数。该方法还包括分析检测的参数以确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量。该方法包括传达确定的由飞溅产生事件产生的飞溅数量。该方法可包括能够以递增的严重等级来设定阈值，例如将该事件记录并存档、启动报警以及实际上关闭设备以预防质量差的产品。

附图说明

当结合附图阅读下列详细描述时，可以更好地理解本发明的这些以及其它的特征、方面和优点，在整个附图中，相同的标记表示相同的部件，其中：

图1是根据本发明的方面使用用于分析飞溅产生事件的装置的焊接系统的实施例的方框图；

图2是根据本发明的方面示出用于使用阈值电流来监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图；

图3是根据本发明的方面示出用于使用阈值时间段来监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图；

图4是根据本发明的方面示出用于使用阈值电流和阈值时间段的组合来监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图；

图5是根据本发明的方面示出用于使用在短路发生之后检测的参数来监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图；

图6是根据本发明的方面示出用于在脉冲气体电弧焊(GMAW-P)期间监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图；以及

图7是根据本发明的方面用于在焊接应用期间监测产生的飞溅数量的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，图1是具有用于分析飞溅产生事件的装置的焊接系统10的实施例的方框图。在示出的实施例中，焊接系统10是气体保护金属焊丝电弧焊(GMAW)系统，有时该系统使用其子类型而被称为金属焊丝惰性气体保护(MIG)焊或者金属焊丝活性气体保护(MAG)焊，虽然目前的技术也可用于其它涉及飞溅的焊接系统，例如药芯焊丝电弧焊(FCAW)、有保护的金属焊丝电弧焊(SMAW)等。焊接系统10为焊接应用提供电能、控制焊接应用以及向焊接应用供给耗材。焊接系统10包括焊接电源12和电压传感送丝器14。正如所理解的那样，其它的实施例可包括非电压传感送丝器14。

焊接电源12接收主电源16(例如来自AC电网、发动机/发电机组、电池或其他产生和储存能量的装置，或者上述的组合)，调整主电源，并根据系统10的需求向一个或一个以上的焊接装置提供输出电源。主电源16可由非现场位置供给(例如主电源来自于电网)。因此，焊接电源12包括电源转换电路18，该电源转换电路18可包括能够将AC输入电源转换成由系统10的需求(例如特定的焊接工艺和状况)所指定的AC或DC输出电源的电路元件，例如变压器、整流器、转换器等。上述电路在本领域通常是已知的。

在某些实施例中，电源转换电路18可构造成将主电源16转换成焊接和辅助电源输出两者。然而，在其它实施例中，电源转换电路18可适于将主电源仅转换成焊接电源输出，并可设置单独的辅助转换器，用于将主电源转换成辅助电源。再者，在某些实施例中，焊接电源12可适于接收直接来自于壁装电源插座的转换的辅助电源输出。实际上，焊接电源12可使用任何适合的电源转换系统或机构，以产生并供给焊接和辅助电源。

焊接电源12包括控制电路20。控制电路20包括控制焊接电源12的操作的至少一个控制器，并可构造成接收和处理关于系统10的性能和需求的若干输入。此外，控制电路20可包括非永久性或永久性内存21，例如ROM、RAM、磁存储内存、光存储内存或上述的组合。另外，用于各种焊接工艺的各种控制规范，连同相关联的设置和参数，连同构造成在操作期间提供具体的输出(例如，初始送丝、使气体流动、获取焊接电流数据、检测短路参数、确定飞溅数量等)的代码可存储在内存中。

焊接电源12可包括用户界面22。控制电路20可接收来自用户界面22的输入，通过该用户界面22，用户可选取工艺并输入想要的参数(例如电压、电流、特定的脉冲或非脉冲焊接规范等)。而且，控制电路20可控制由用户输入的参数以及任何其它的参数。具体地，用户界面22可包括用于向操作者呈现或显示信息的显示器(例如，飞溅产生事件发生时间，飞溅的累积量等)。控制电路20可包括用于与系统10中的其它装置，例如送丝器14，进行数据通信的接口电路。焊接电源12可包括用于与其它装置进行无线通信25的收发器24。在某些实施例中，焊接电源12可使用有线连接或一些其它的通信方法与其它装置通信。

根据焊接应用，供气源26提供保护气体，例如氩气、氦气、二氧化碳等。保护气体流至控制气体流通的阀28，并且如果需要的话，可选取阀28以允许控制或调节供给焊接应用的气体量。阀28可通过控制电路20打开、关闭或其它操作，以使气流通过阀28、禁止或控制流经阀28的气体。例如，当阀28关闭时，保护气体被禁止流经阀28。相反地，当阀28打开时，保护气体能够通过阀28。保护气体离开阀28并流经线管或软管30(在某些实施中，该线管或软管30可与焊接电源输出一起封装)，到达为焊接应用提供保护气体的送丝器14。

焊接电源通过电缆32流至送丝器14。送丝器14可使用焊接电源来为送丝器14中的各组件供给电能，例如为控制电路34供给电能。控制电路34控制送丝器14的运作。送丝器14还包括用于与焊接电源12或另一装置进行无线通信38的收发器36。在某些实施例中，送丝器14可使用有线连接与其它装置进行通信。

送丝器14包括用户界面40。控制电路34可接收来自用户界面40的输入，例如通过描述的与用户界面22相关的方法和装置。而且，控制电路34可向操作者显示信息，例如电压、电流、丝速、焊丝类型、飞溅事件发生时间、飞溅累积、飞溅事件的流水数、飞溅事件的平均率等。送丝器14可包括接触器42(例如高安培数继电器)，接触器42由控制电路34控制并构造成能够使得或禁止焊接电源流至用于焊接应用的焊接电缆44。在某些实施例中，接触器42可以是电动机械装置，然而在其它实施例中，接触器42可以是任何其它适合的装置，例如固态器件。送丝器14包括焊丝驱动器46，其接收来自控制电路34的控制信号以驱动滚轴48转动，从而将焊丝从焊丝卷轴50拉出。通过线管52将焊丝供给焊接应用。同样地，送丝器14可通过线管54来提供保护气体。如所理解的，线管44、52和54可与联接装置56捆绑在一起。

焊炬58使用焊丝、焊接电源以及保护气体进行焊接应用。而且，焊炬58用于在焊炬58和工件60之间建立焊接电弧。通过夹子64(或其它电力连接装置)终止的工作电缆62将焊接电源12连接到工件60上，以使焊接电源电路完整。如图所示，电压传感电缆66使用传感夹子68(或其它电力连接机构)将送丝器14连接到工件60上。送丝器14连接到焊接电源12上，使得即使当焊接电弧不是由焊炬58形成时，送丝器14也可运行。具体地，送丝器14经由电缆32接收来自焊接电源12的焊接电源。然而，在某些实施例中，送丝器14可通过替代的电缆供电。在上述实施例中，电压传感电缆66可由在替代电缆内的电线替代。焊接电源连接到送丝器14中的各构件上(例如控制电路34、焊丝驱动装置46、用户界面40)。用于送丝器14电能的回路使用传感电缆66形成，该传感电缆66具有连接到工件60上的传感夹子68。而且，具有工作夹子64的工作电缆62为焊接电源12提供回路的最后部分。因此，该回路包括电缆66、工件60和电缆62。

如图所示，焊接系统10包括焊接面罩70和焊接监测系统72。焊接面罩70包括显示器74或人机界面(例如发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、振动装置、音频转换器等)，用于向焊接操作者传递信息(例如，诸如飞溅相关事件发生时间，飞溅事件的平均率，或产生的飞溅的累积量)。焊接面罩70与其它装置，例如焊接电源12、送丝器14和/或焊接监测系统72，进行无线通信76。在某些实施例中，焊接面罩70可包括扬声器，用于向焊接操作者提供声频反馈(例如，关于飞溅的声频信息等)。焊接监测系统72也包括用于显示数据，例如飞溅相关信息的显示器78。而且，焊接监测系统72还与其它装置进行无线通信80(焊接监测系统72还可进行有线通信)。正如所理解的那样，在焊接系统10中的任何装置都可用于监测、获取、处理、分析和/或显示与飞溅产生事件相关的数据。例如，焊接电源12、送丝器14、焊接面罩70和/或焊接监测系统72可用于监测、获取、处理、分析和/或显示与飞溅产生事件相关的数据。同样地，与飞溅产生事件相关的反馈可提供给焊接操作者、监测系统和/或管理者。

应当注意到，飞溅产生事件可用各种方式进行检测。图2至图5示出如何检测飞溅产生事件的几个实施例。因此，图2是示出了用于基于焊接电流84来监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图82。具体地，曲线图82示出在时间段86期间的焊接电流84。正如所理解的那样，当焊接电流84为高(例如，约500安培)时，如果消除短路电流，则可能出现大电能而造成显著的飞溅产生事件。因此，在曲线图82中焊接电流84大于阈值电流88的时间段，显示为可能发生显著的飞溅产生事件的时间段。

例如，在段90处，焊接电流84表示在时间段92期间的焊弧电流。在段90和96的交叉点94显示短路的开始。短路在时间段98期间持续整个段96，直至在点100处短路消除。因此，在点100处的焊接电流84被认为是短路消除电流。如上所述，当焊接电流84(例如短路消除电流)大于阈值电流88时，可能发生显著的飞溅产生事件。因此，因为点100处的电流大于阈值电流88，所以可能已经发生显著的飞溅产生事件。

在曲线图82上焊接电流84小于阈值电流88的时间段，显示为飞溅产生事件可能没有发生的时间段。例如，在段102，焊接电流84表示在时间段104期间的焊弧电流。在段102和108的交叉点106显示另一短路电流的开始。短路电流在时间段110期间持续整个段108，直至在点112处短路消除。因为在点112处的短路消除电流小于阈值电流88，所以在点112处可能没有发生飞溅产生事件。如在段114处所示，焊接电流84恢复到时间116期间的焊弧电流。因此，根据上述使用曲线图82描述的方法，可检测显著的飞溅产生事件。

除了检测飞溅产生事件发生时间外，与短路相关联的参数还可用于检测由飞溅产生事件产生的飞溅数量或严重程度。例如，飞溅数量可由下列方程式确定：I_CLEAR ²/(I_AVG ²*T_SHORT)。在该方程式中，I_CLEAR ²表示短路消除电流(例如在点100处的电流)的平方，I_AVG ²表示在时间段(例如，诸如1-3秒)上的焊接电流84的平均值的平方，以及T_SHORT(毫秒)表示短路的时间长度(例如由段96表示的短路时间98)。应该注意到，上述方程式对于持续时间短(例如小于1毫秒)的短路效果较好。对于具有较长持续时间的短路，可使用下列方程式：I_CLEAR ²/I_AVG ²。对于持续时间短或长的短路，在分母中的平均焊接电流(I_AVG ²)可有助于结果的归一化，而且将产生的消除了在熔池中的凹陷的飞溅数量考虑在内。例如，在较高的平均电流时，更强大的电弧力可能造成熔池较深的凹陷。较深的凹陷可将一些飞溅陷于其中。而且，在非常高的电流时，在凹陷的上边缘下方可能发生完整球的转移。根据上述技术，可以确定飞溅产生事件的飞溅数量或严重程度。

图3是示出了用于基于短路的时间长度(例如，当短路的长度大于3毫秒时)来监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图118。具体地，曲线图118示出在时间86期间的焊接电流84。时间120表示阈值时间段122的终点，该阈值时间段122始于点124短路的开始处。正如所理解的那样，在某些实施例中，焊接电流84随着短路持续时间的增加而增加。因此，如果始于点124的短路持续的时间大于阈值时间段122，则在点124处开始的短路可能发生显著的飞溅产生事件。此外，时间126表示阈值时间段128的终点，该阈值时间段128始于点130短路的开始处。如果始于点130处的短路持续时间大于阈值时间段128，则在点130处开始的短路可能发生显著的飞溅产生事件。对于超过阈值时间段122的短路持续时间，可使用下列方程式：I_CLEAR ²*T_SHORT/(I_AVG ²)。在该方程式中，I_CLEAR ²表示短路消除电流(例如，在点140处的电流)的平方，I_AVG ²表示在时间段(例如，诸如1-3秒)上的焊接电流84的平均值的平方，以及T_SHORT(毫秒)表示短路的时间长度(例如由段136表示的短路时间138)。

例如，在段132处，焊接电流84表示在时间段134期间的焊弧电流。短路始于段132和136的交叉点124处。短路在时间段138期间持续整个段136，直至在点140处短路消除。如上所述，当短路的时间段138大于阈值时间段122时可能发生显著的飞溅产生事件。因此，因为时间段138大于阈值时间段122，所以可能已经发生显著的飞溅产生事件。

正如另一示例那样，在段142处，焊接电流84表示在时间段144期间的焊弧电流。短路从段142和146的交叉点130处开始。短路在时间段148期间持续整个段146，直至在点150处短路消除。因为时间段148小于阈值时间段128，很有可能还没有发生飞溅产生事件。正如在段152示出的那样，焊接电流84恢复到时间154期间的焊弧电流。因此根据使用曲线图118描述的方法，可以检测显著的飞溅产生事件。

图4是示出了用于使用阈值电流88和阈值时间段的组合来监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图156。具体地，曲线图156示出在时间86期间的焊接电流84。在某些实施例中，如果从点124处开始的短路具有大于阈值电流88的峰值电流且持续时间大于阈值时间段122，那么从点124处开始的短路很有可能发生显著的飞溅产生事件。而且，如果从点130处开始的短路具有大于阈值电流88的峰值电流且持续时间大于阈值时间段128，那么从点130处开始的短路很有可能发生显著的飞溅产生事件。然而，如果从点130处开始的短路具有大于阈值电流88的峰值电流且持续时间小于阈值时间段128，那么从点130开始的短路也有可能发生飞溅产生事件(虽然飞溅产生事件可能不像都超过阈值电流88和阈值时间段128时产生的飞溅事件那么显著)。

例如，在段158处，焊接电流84表示在时间段160期间的焊弧电流。短路从段158和162的交叉点124处开始。短路在时间段164期间持续整个段162，直至在点166处短路消除。如上所述，当在点166处的短路消除电流大于阈值电流88且短路的时间段164大于阈值时间段122时，可能发生显著的飞溅产生事件。因此，因为在点166处的短路消除电流大于阈值电流88且时间段164大于阈值时间段122，很有可能已经发生显著的飞溅产生事件。

正如另一示例那样，在段168处，焊接电流84表示在时间段170期间的焊弧电流。短路从段168和172的交叉点130处开始。短路在时间段174期间持续整个段172，直至在点176处短路消除。因为时间段174小于阈值时间段128，很有可能还没有发生显著的飞溅产生事件(虽然在点176处的短路消除电流大于阈值电流88)。然而，小的飞溅产生事件可能已经发生。正如在段178示出的那样，焊接电流84恢复到时间180期间的焊弧电流。因此根据使用曲线图156描述的方法，可以检测显著的飞溅产生事件。

图5是示出了用于使用在短路发生之后检测的参数来监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图182。具体地，曲线图182示出在时间86期间的焊接电流84。在某些实施例中，如果在短路发生之后焊弧熄灭，则很有可能已经发生显著的飞溅产生事件。

例如，在段184处，焊接电流84表示在时间段186期间的焊弧电流。短路从段184和190的交叉点188处开始。短路在时间段192期间持续整个段190，直至在点194处短路消除。在点194处短路消除之后，焊弧在时间段198期间在段196上熄灭(由焊接电流84的消失表示)。焊弧在段200上恢复。当在点194处短路消除之后在段196期间焊弧熄灭时，很有可能已经发生显著的飞溅产生事件。

与焊弧熄灭之后紧随的短路相关联的参数能够用于确定产生的飞溅量。具体地，飞溅量可通过基本方程式计算：D＝R*T。在方程式中的D表示，在焊弧已熄灭之后，焊丝行进以重新建立焊弧的距离。上述距离提供了在相应的飞溅产生事件中已送出的焊丝数量的良好的近似值。确定上述距离的R是通常由送丝器14控制的进丝速度。T是在短路结束(通过表示熄弧的电流消失而检测)和焊弧重新建立(通过检测表示焊丝52已与焊池或工件60接触的焊接电流而确定)之间的时间。例如与图5相关的时间是时间198，此时焊接电流的持续没有呈现。因此，可以确定由于飞溅失去的焊丝的量。

图6是示出了用于在脉冲气体电弧焊(GMAW-P)期间监测飞溅产生事件的方法的实施例的曲线图202。具体地，曲线图202提供了在行业中常见的GMAW-P波形的代表(例如，在美国专利No.6,909,067中描述的一个版本和在美国专利No.6,747,247中描述的焊接波形的综述)，并示出在时间86期间的焊接电流84。在段204期间，焊接电流84为低(例如，通常称作“本底电流”)。在某些实施例中，本底电流可以是约60至100安培。段206表示焊接电流84增加以达到在段208期间保持的脉冲电流(例如，通常称作“峰值电流”)。在某些实施例中，峰值电流可以是约300至500安培。在时间210处，脉冲电流终止并在段212期间斜降至焊接电流84在整个段214期间保持的本底电流水平。如图所示，段214由时间216分开，其目的将在下面详细描述。在时间218处，在段220上焊接电流84增加，以达到在段222期间保持的另一脉冲电流。在时间224处，脉冲电流终止并在段226期间斜降至焊接电流84在整个段228期间保持的本底电流水平。

在脉冲焊接工艺期间，材料从焊炬58的端部到熔池的熔化和转移可以部分地由波形驱动(与短路过渡相比而言，上述过程更加抵制与熔池的相互作用)。焊接电流的直接控制和对脉冲焊接期间发生的材料转移状况的获知可以使飞溅产生的计算更加准确。例如，在时间段230期间，熔球刚刚已转移或在从焊丝52的端部转移到熔池的最后阶段。在时间段230期间可发生短路，但是它们通常是短暂的且不会造成飞溅。然而，在时间段232期间，熔球位于焊炬58的端部且不准备转移。如果发生短路，则熔球可产生显著的飞溅。而且，在时间段234期间的飞溅产生事件也可产生飞溅，但是该飞溅的量级比在段232期间的飞溅的量级小(例如，熔球更小且电流更低)。

在其它包括短路处理——例如在美国专利号6,326,591(作为RMD由Miller Electric Mfg.Co.推向市场)中描述的短路-接着-短路——的工艺中可能发生类似的现象，其中焊丝52的转移得到控制。控制过程的不同阶段可包含在飞溅产生计算中。也就是说，如上所述，监测信号可示出表示飞溅产生事件已发生的信号。例如，在控制波形的一个阶段期间产生飞溅，和，虽然产生非常类似的信号，但是在不同的阶段期间未产生飞溅。因此，可能的飞溅产生事件与材料转移的实际状态的关联可包含在产生的飞溅数量的检测中。

类似地，启动和/终止焊接工艺可具有独特的特征。例如，当启动焊接工艺时，基底材料可以是冷的，焊丝52可以是冷的，焊丝52可以接触固体板而不是熔池等。因此，监测信号的不同分析可用于更准确地报告飞溅产生。

正如所理解的那样，电弧闪光事件可描述为电弧长度的突然增加的状况，电弧长度的突然增加可造成显著的飞溅产生。电弧闪光可在短路之后紧跟着发生或在焊接工艺期间的任何时间发生。电弧闪光与熄弧类似，因此，焊丝52的一段可从焊炬58逐出并被认为是飞溅。然而，与熄弧不同，电弧闪光事件不会熄灭电弧。相反，在电弧闪光期间，电弧保持燃着同时电流仍然流动。在本实施例中，电压闪光检测阈值(V_{FLARE_THRESHOLD})可设定成等于下列公式的等级：V_{FLARE_THRESHOLD}＝指令电压+(取样电流*K)，其中，K是常数。对于不同的焊丝类型和/或尺寸，常数K可以是不同的。一旦电弧电压超过V_{FLARE_THRESHOLD}，平均飞溅严重等级以预先确定的比率增加，直到检测到短路或取样电压降至预先确定的等级以下。使用上述方法允许检测与短路消除无关联的飞溅产生事件。

图7是用于在焊接应用期间监测飞溅数量的方法的实施例的流程图236。在方框238处，获取与焊接应用的焊接反馈信号(例如，焊接电流)相对应的数据。该数据可以被录入焊接电源12、送丝器14或一些其它装置中。上述数据可包括焊接电流、焊接电压、焊接功率、焊接电路电阻、焊丝进给速度(或来自系统反馈信号的其它数学推导)、与焊接电流相关的时间标识、焊接操作者实施焊接的识别数据、焊接电源12的构造、送丝器14的构造、工作订单号、焊丝批号、耗材批号、耗材型号、正在焊接的部件类型、正在焊接的部件的序列号、在焊接序列中的焊接类型、班次、日期等。在某些实施例中，数据可传送至处理装置，例如焊接监测系统72、焊接面罩70等。正如所理解的那样，术语“获取”或“在获取”并非限定于初始录入和/或监测焊接反馈信号(例如，焊接电流)的装置。例如，数据可认为在通过焊接监测系统72将其传送、存储或拥有之后由焊接监测系统72“获取”。

在方框240处，从获取的数据中检测与短路相关联的参数。例如，与短路相关联的参数可包括短路持续时间、短路电流、短路电压、短路消除电流、在短路消除之后紧跟着出现的焊接电流、焊弧未被建立的时间段、焊丝进给速度、平均焊接电流等。与短路相关联的参数可使用硬件、软件或其组合进行检测。例如，数据处理软件可用于检测与短路相关联的参数。

接着，在方框242处，分析检测的参数以确定在焊接应用期间发生了飞溅产生事件的时间。例如，分析可使用下列逻辑检验之一来确定显著的飞溅产生事件是否可能已经发生：短路持续时间是否大于阈值时间段，短路电流是否大于阈值电流，是否短路持续时间大于阈值时间段且短路电流大于阈值电流，是否发生电弧闪光事件，在短路之后紧跟着出现的焊接电流是否表示焊接弧未被建立(例如，焊接电流为约0安培)，焊接功率是否大于阈值功率，焊接电路的电阻是否超过阈值电阻，任何参数的变化率是否超过阈值，应用于参数的任何组合的数学等式的结果是否超过阈值，是否检测到数据趋势等。

在方框244处，对检测的参数进行分析以确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量和/或严重程度。在某些实施例中，由飞溅产生事件产生的飞溅数量和/或严重程度可通过下列公式之一来确定：将在短路之后焊弧未被建立的时间段乘以焊丝进给速度；将短路消除电流的平方，除以短路持续时间和平均焊接电流的平方的乘积；将短路消除电流的平方除以平均焊接电流的平方，等等。

然后，在方框246处，飞溅产生事件的发生和/或确定的由飞溅产生事件产生的飞溅数量(绝对或相对)被传达至例如显示器或扬声器的装置。在某些实施例中，单位时间飞溅事件的平均数可被传达至该装置。如前面所描述的，飞溅产生事件的发生和/或确定的由飞溅产生事件产生的飞溅数量可在焊接电源12、送丝器14、焊接面罩70、焊接监测系统72或其它装置上显示。在某些实施例中，显示确定的飞溅数量可包括显示在焊接应用期间确定的飞溅数量的总和。确定的飞溅数量的总和可构造成随着在焊接应用期间飞溅产生事件的发生而增加。正如所理解的那样，确定的飞溅数量(绝对或相对)和/或飞溅产生事件的发生可实时(例如，在飞溅产生事件发生之后极短的时间内)、近实时、或在以后的时间里显示(或经由其它装置例如振动、音频、电子邮件、文本消息传达给操作者、监督者或团队成员)。当实时提供时，飞溅数据可设置成快速反馈给焊接操作者，这使得焊接操作者获知在焊接应用期间如何限制飞溅数量(例如，通过改变与焊接应用相关联的条件或变量)。上述数据对于培训焊接操作者或在管理集中在通过培训、工装夹具变化、设计变化等得到改进的领域时发出警报是有用的。

在某些实施例中，与飞溅产生事件的发生和/或确定的由飞溅产生事件产生的飞溅数量相关的数据可被记录下来用于将来的分析。上述分析可进一步分割成分析用于特定焊接的飞溅、用于实施的最后焊接的飞溅、用于已焊接的部件的飞溅等的数据。此外，来自多种焊接设备的数据可合并到数据库中，用于与特定焊接操作者、焊接操作者的班次、焊接操作者的经验水平等相关的飞溅数据分析。正如所理解的那样，在数据库中的数据可用于向焊接操作者和/或管理人员提供飞溅报告，上述报告例如可包括与周、日、班次、焊接操作者、夹具或焊接部件相关的数据。飞溅报告可用于帮助焊接操作者和管理人员提高焊接质量，识别影响产生的飞溅数量的操作状况，识别质量差的耗材，识别可减少飞溅的工具和/或夹具等。在某些实施例中，数据库数据可用于向焊接操作者提供成绩或排名，以允许焊接操作者和/或管理人员分析焊接操作者相互之间如何实施。

应该注意到，用于在焊接应用期间产生的飞溅数量的容忍水平例如可根据行业或特定的应用而变化。因此，对于构成显著的飞溅产生事件的标准在焊接应用之间可以变化。同样地，阈值(例如，短路电流、短路持续时间)可根据焊接应用进行修改。例如，某些部件可列入“A级”部件(例如，具有最小允许飞溅数量的部件)，“B级”部件(例如，具有中等允许飞溅数量的部件)，以及“C级”部件(例如，具有最大允许飞溅数量的部件)。正如所理解的那样，与部件相关联的飞溅产生事件的数量可用于确定是否需要在部件上进行磨削以去除过量的飞溅。使用上述实施例，可以追踪、监测、量化和/或分析飞溅产生事件。因此，与飞溅产生事件相关的数据可用于限制在焊接应用期间发生的飞溅的数量，并因而提高焊接质量。

虽然在这里仅示出并描述了本发明的某些特征，但是本领域技术人员可以进行各种改进和变化。因此，应当理解，在不脱离本发明的真实精神下，所附的权利要求旨在覆盖所有的上述改进和变化。

Claims

1.一种用于监测在焊接应用期间的飞溅产生事件的方法，包括：

获取与焊接应用的焊接电流相对应的数据；

从获取的数据中检测与短路相关联的参数，所述检测与短路相关联的参数包括检测短路持续时间和短路电流；

分析检测的参数以监测在焊接应用期间的飞溅产生事件，所述分析检测的参数以监测在焊接应用期间的飞溅产生事件包括确定短路持续时间是否大于阈值时间段并确定短路电流是否大于阈值电流；以及

向用户传达飞溅产生事件的发生。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，检测与短路相关联的参数包括，检测在短路之后紧跟着出现的焊接电流。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，分析检测的参数以监测飞溅产生事件包括，确定在短路之后紧跟着出现的焊接电流是否表示焊弧未被建立。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在短路消除之后紧跟着出现的焊接电流为0安培。

5.根据权利要求1所述的方法，包括分析检测的参数以确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，分析检测的参数以监测飞溅产生事件包括，分析波形以监测飞溅产生事件。

7.根据权利要求1所述的方法，包括对飞溅产生事件进行计数。

8.根据权利要求7所述的方法，包括传达所计数的飞溅产生事件。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，向用户传达飞溅产生事件的发生包括在焊接面罩上传达飞溅产生事件的发生。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，向用户传达飞溅产生事件的发生实时发生。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，向用户传达飞溅产生事件的发生包括在焊接监测系统上传达飞溅产生事件的发生。

12.一种用于监测在焊接应用期间的飞溅产生事件和产生的飞溅数量的方法，包括：

获取与焊接应用的焊接电流相对应的数据；

分析检测的参数以监测在焊接应用期间的飞溅产生事件并确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量，所述分析检测的参数以监测在焊接应用期间的飞溅产生事件并确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量包括确定短路持续时间是否大于阈值时间段并确定短路电流是否大于阈值电流；以及

传达飞溅产生事件已经发生、产生的飞溅数量，或者两者都传达。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，检测的参数包括在短路之后未建立焊接弧的时间段和焊丝进给速度。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，分析检测的参数以确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量包括，将所述时间段乘以焊丝进给速度。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，检测的参数包括短路消除电流、短路持续时间以及平均焊接电流。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，分析所检测的参数以确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量包括，将短路消除电流的平方，除以短路持续时间和平均焊接电流的平方的乘积。

17.一种用于监测在焊接应用期间产生的飞溅数量的方法，包括：

检测与在焊接应用期间发生的飞溅产生事件相关联的参数，所述检测与在焊接应用期间发生的飞溅产生事件相关联的参数包括检测短路持续时间和短路电流；

分析检测的参数以确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量，分析检测的参数以确定由飞溅产生事件产生的飞溅数量包括确定短路持续时间是否大于阈值时间段并确定短路电流是否大于阈值电流；以及

传达确定的由飞溅产生事件产生的飞溅数量。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，传达确定的由飞溅产生事件产生的飞溅数量包括，在焊接面罩上传达确定的飞溅数量。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，传达确定的由飞溅产生事件产生的飞溅数量包括，在焊接监测系统上显示确定的飞溅数量。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，传达确定的由飞溅产生事件产生的飞溅数量包括，在焊接应用期间显示确定的飞溅数量的总和，确定的飞溅数量的总和构造成随着飞溅产生事件发生而增加。