CN104918740A - 用于焊接装置的增强控制单元和方法 - Google Patents
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Abstract
一种方法，其中将焊接装置的操作变量布置到菜单项的第一阵列中，并且将用于操作变量的值布置到菜单项的第二阵列中，所述第二阵列的每个对应于所述第一阵列的一个菜单项。将菜单项的显示对象分别布置到第一选择窗口和第二选择窗口中，一次仅激活第一选择窗口和第二选择窗口中的一个。至少一个选择窗口被布置为利用由用户的手提供的旋转运动来滚动。
Description
技术领域
本发明涉及焊接装置，尤其涉及如独立权利要求前序中定义的用于控制焊接装置运行的控制单元和方法。
背景技术
术语控制一般是指对控制对象进行权威或支配影响所用的动作。在技术和工业语境中，通常利用控制单元对实体或过程进行控制，控制单元是可以用于将一组可变量保持恒定或令其通过预定方式变化的系统。
这里，焊接是指一种并合过程，其中熔化材料以形成焊池，焊池冷却以变为强(strong joint)。焊接装置在此代表一种系统，其具有能够提供实现期望材料合并的材料和物理条件的元件。
焊接常常用于工业系统的关键部分，像在压力容器和船舰中，因此对焊接质量和强度的要求通常非常高。在受控的调节下，一些简单的焊接任务能够被建模和设计得精确地可重复，从而可以由工业机器人自动执行它们。不过，在很多实际情况中，没有这样的受控条件，需要可适应的脑力活动和熟练的经验以获得成功结果。本发明的焦点是控制单元，所述控制单元提供用户接口，人利用该用户接口可以控制焊接装置的运行。
当前的焊工装备有多种不同焊接过程和一系列的装置，这些装置具有执行和控制这些过程的不同能力。于是，单个工业焊接装置可以包括众多焊接过程，并提供多个参数以控制它们的特征。
这些装置的问题在于，在目标是最大的多功能性时，容易忽视焊接人员的关键角色及其关注度。焊接装置的常规控制单元的用户接口通常包括复杂的菜单结构，预期焊工会通过该菜单结构利用正常键盘和/或触摸屏来导航。菜单结构显示器提供各种不同类型的显示对象，全部都可用于激活。不过，键盘很少可利用戴手套的手来操作，还难以用戴手套的手在触摸屏的小字体图标上工作。此外，焊工几乎不愿意使自己精通复杂的菜单结构及其调节选项，并通过在它们之间徘徊而花费工作时间。焊工的注意力是并且始终保持在手边的精确且要求高的焊接任务上。控制操作必须容易且是焊接工作的自然部分，不会从其分散注意力。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决方案，其中焊工能够以简单直接的方式在各种焊接条件中控制焊接装置的运行，且从实际的焊工工作转移最小的注意力。本发明的目的是利用根据独立权利要求的特征部分的方法、控制单元和计算机程序来实现的。
在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。
本发明应用了一种具有两个分层等级的菜单结构，其中较高等级包括焊接装置的操作变量阵列，较低等级包括要分配给它们的值。通过检测由用户的手所做出的旋转运动方便了在两级中至少一个中对项目的选择。两个等级为用户提供了展平的菜单结构，这种结构清晰且简洁，因此对于焊工理解和使用而言非常容易。菜单结构中等级中的项目数可以缩放，但用于选择的所述旋转运动的使用允许快速且有效地滚动众多菜单项。用户于是可以利用简单直接的选择过程来操作焊接装置。通过描述本发明的实施例，更详细地论述了本发明的其他优点。
附图说明
在下文中，将结合优选实施例，参考附图，更详细地描述本发明，在附图中
图1示出了焊接装置的实施例；
图2示出了示范性控制单元设备的配置；
图3示出了人的手部的旋转运动；
图4示出了可应用于控制单元中的间接检测的检测模块的侧视图；
图5示出了可用于控制单元中的两级菜单的简化分级结构；
图6示出了可利用图5的分级结构来应用的示范性显示配置和旋转运动的使用；
图7示出了悬浮于控制单元以在其转动轴方向上运动的旋钮；
图8示出了可以利用所提出的两种旋转运动的使用来实现的其他优点；
图9示出了用于输入字符串的实施例；
图10示出了用于图6的示范性菜单项的显示对象范例；以及
图11公开了在图1的控制单元中执行的方法的实施例的步骤；
图12公开了在图1的控制单元中执行的方法的实施例的其他步骤；
图13A和13B示出了控制单元的示范性用户接口的显示器。
具体实施方式
以下实施例是示范性的。尽管说明书会提到“一”、“一个”或“一些”实施例，这未必一定表示每次这种提及都指的是相同的实施例，或者该特征仅适用于单个实施例。可以组合不同实施例的单个特征以提供更多实施例。
在下文中，将利用装置架构的简单范例描述本发明的特征，在所述装置架构中可以实施本发明的各实施例。仅详细描述了与例示实施例相关的元件。焊接控制单元、方法和装置的各种实施方式包括本领域技术人员公知的元件，在此可以不对其进行具体描述。
在下文中，利用气体保护金属极电弧焊工艺的示范性术语和元件描述本发明的实施例。不过，要指出的是，焊接工艺的类型或那些工艺中控制的特征类型并非像那样是本发明的必要细节，本发明不限于任何特定类型的焊接工艺。可以将公开的焊接控制方法应用于任何类型的焊接装置和工艺。
图1的框图示出了焊接装置10的实施例，焊接装置10包括根据本发明的焊接控制单元11。焊接装置包括一个或多个功能元件12、13、14、15，所述一个或多个功能元件被配置成提供材料和物理条件，以实现期望金属材料的指定合并。
在这里利用气体保护金属极电弧焊装置来例示焊接装置，其中在可消耗丝状电极(wire electrode)和工件金属材料之间形成电弧，令它们熔化并结合。可以通过连接到导线馈电单元13、电源14和保护气体源15的焊枪12向过程供应丝状电极。导线馈电单元13可以是在焊接期间向焊枪馈送电极丝的功能单元。电源14可以是向丝状电极尖端馈送电力以产生用于电弧的电场的功能单元。保护气体源15可以是通过焊枪来馈送保护气体流的功能单元。保护气体可以保护焊接区域以免受大气气体的影响，如果大气气体接触到电极、电弧或焊接金属，它们容易影响焊接。焊枪12可以提供一种装置(其典型为开关)，焊工利用该装置可以激活导线馈电、电力和保护气体流，由此导致发生电弧。要指出的是，这些是示范性功能单元；在其他焊接工艺中，可以应用不同类型的功能单元。
功能单元12、13、14、15的操作可以通过很多方式变化。为了为焊接工艺提供期望的材料和物理条件，功能单元的每个都包括一种或多种功能，这些功能中的至少一些根据操作变量来变化。
例如，焊丝馈送单元13可以应用不同的焊丝类型，可以以变化的速度向焊枪馈送焊丝。电源14输出的电流类型(AC/DC)和电平可以变化，而且来自保护气体源15的气体的组分或流量水平也可以变化。为了允许焊工监测并可控地调节功能单元的操作，焊机包括控制单元11。
图1的焊接装置10和控制单元11可操作地连接。控制单元11至少可以向焊接装置10的一个或多个功能单元输出控制数据，功能单元对来自控制单元11的控制数据做出响应。有利地，控制单元和功能单元之间的通信是双向进行的，例如，控制命令从控制单元到功能单元，状态数据从功能单元到控制单元。功能单元被配置成利用一组预设或输入的操作变量而实现其功能。响应于从控制单元接收到控制数据，功能单元被配置成检查是否需要改变其操作变量中的一个或多个值，并在必要时在其操作中实施变化。
控制数据可以包括要由功能单元应用的明确的操作变量值。功能单元还可以包括一个或多个内部调节例程，它们在工作期间运行并独立地改变功能单元中的操作变量值。于是，控制数据可以包括隐含的操作变量值，例如，定义功能单元可以独立工作于其中的范围的阈值。
操作连接的硬件配置可以通过很多方式变化。控制单元可以集成到焊接装置中，或者控制单元可以是独立的物理元件，其包括通往焊接装置的一个或多个装置或通信接口。一个或多个控制单元可以连接到焊接装置。可以使用近场通信(NFC)利用辅助承载技术(secondarybearer technology)在控制单元和焊接装置之间建立连接。
控制单元11还包括用户接口，利用该用户接口，焊工可以给出命令并接收可见指示，以管理焊接装置的操作。用户接口可以是仅被能够物理访问控制单元的人可用的本地接口。用户接口还可以提供联网的用户接口，操作员利用该联网的用户接口可以远程调节焊接装置的操作变量。本地单元可以是个人装置，仅保留给一个人使用，或者对本地控制单元的访问被限于具有特定登录流程的一组授权用户。也可以使用近场通信作为这种登录流程的一部分。例如，可以装备焊工的个人设备件(像头盔)以包括NFC标签。当焊工希望使用本地控制单元时，他可以将头盔带到控制单元中对应NFC读取单元的范围之内加以识别。
本发明的实施例包括可用作图1的控制单元11的计算机设备。图2示出了框图，例示了用于该目的的示范性设备的配置。该设备包括用于对预定义数据进行系统执行操作的处理器单元20。处理器单元20是基本包括一个或多个算术逻辑单元、若干专用寄存器和控制电路的元件。存储器单元21提供数据介质，其中可以存储计算机可读数据或程序或用户数据。存储器单元连接到处理器单元20。存储器单元21典型地包括易失性或非易失性存储器，例如EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可编程序逻辑等。该设备还包括接口单元22，其具有至少一个输入单元和至少一个输出单元，输入单元用于向设备的内部过程输入数据，输出单元用于从设备的内部过程输出数据。
如果应用线接口，接口单元22典型地包括插入单元，插入单元为传输到其外部连接点的信息和/或馈送到连接到其外部连接点的线路的信息充当网关。如果应用无线电接口，接口单元22典型地包括无线电收发器单元，该无线电收发器单元包括发射机和接收机，该无线电收发器单元也电连接到处理单元20。接口单元22的发射机从处理单元20接收比特流，并将其转换成无线电信号加以传输。对应地，接口单元22将接收的信号转换成比特流，比特流被转发到处理单元20进行进一步处理。可以在接口单元中使用本领域技术人员公知的不同线路、网络和无线电接口。
设备的接口单元22还可以包括用户接口，用户接口具有用于从用户输入信息的小键盘、触摸屏、麦克风或等价输入装置，以及用于向用户输出数据的屏幕、触摸屏、扬声器或等价输出装置。稍后将在本文中更详细地论述用户接口的配置。
处理器单元20、存储器单元21和接口单元22相互电连接，以根据设备的预定义的，实质编程控制的过程，提供对接收和/或存储的数据进行系统执行操作的模块。这些操作包括本文所述焊接装置的控制单元的流程。
通常，可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合中实施设备的各实施例。一些功能可以以硬件实现，而一些其他方面可以以固件或软件实现，固件或软件可以由控制器、微处理器或其他计算装置执行。软件例程(也称为程序产品)是一种制造品，可以存储于任何设备可读的数据存储介质中，它们包括执行特定预定义任务的程序指令。本发明的示范性实施例还提供了一种计算机程序，该计算机程序可由计算机读取并且编码用于在图2的设备中执行控制方法的指令。
要理解的是，尽管焊接装置领域已经有了显著进展，但焊接工艺成功的基本因素仍然是焊工自己。焊接工作需要高精度，常常是在复杂条件下进行的。因此要求用于控制或监测正在进行的工作的操作必须不能使焊工的工作复杂化，或从正在进行的焊接任务分散焊工的注意力。用户接口必须要容易理解且控制操作是容易访问的，即使是利用戴手套的手。
控制单元的用户接口基于检测人的手部的旋转运动。这里，旋转运动是指绕旋转轴转动的运动。图3示出了片或显示器平面中以非零半径R绕旋转轴31的旋转运动30。要指出的是在二维图中，旋转轴呈现为转向点。图1和2的控制单元11被配置成检测人利用其手进行的旋转运动，并将这种运动转换成明确或暗示的操作变量值，以向焊机的具体功能单元提供。
可以通过各种方式检测人的手部的旋转运动。在直接检测中，通过检测手自身来产生代表手运动的信号。例如，可以通过电阻方式、电容方式或利用触摸屏上的表面声波来检测手指的旋转运动。或者，可以利用相机和光学检测算法从拍摄用户手部的视频图像来检测手部的运动。还可以利用附着到手或手所处手套的微机电传感器来检测手部的运动。
在间接检测中，通过检测由手所旋转的物体的运动来产生代表手运动的信号。图4示出了可应用于控制单元中间接检测的简化检测模块40的侧视图。检测模块40可以包括人工紧握元件41，例如，共轴地固定到杆42一端的圆形旋钮。可以利用固定元件43将杆42固定到控制单元，使得杆42不能相对于控制单元线性移动，仅能绕其细长的轴向维度来旋转。在杆42的另一端，可以固定有指示器44，其随着杆的旋转运动而运动。指示器44在运动的同时与换能器45交互，由此产生对应于旋钮41的旋转运动的电响应S1。
作为另一种替代方案，检测模块40可以包括闭环结构41(例如圆形或倾斜旋钮)以及触摸屏。可以设计环以产生指示，可以通过电阻方式、电容方式或当环在触摸屏上旋转时利用触摸屏上的表面声波来检测到指示。在一方面中，圆形旋钮可以是双模物体，其可以可拆除地连接到可旋转杆，用于与指示器交互；并从杆释放，以与触摸屏交互。在触摸屏上检测旋转运动的实施例中，对显示对象的格局进行有利的安排(formatted)，使得在旋转运动期间调节后的值仍能被用户看到。例如，可以布置闭环结构和调节值以相互兼容，使得当环结构在触摸屏上时，调节值是在环之内可看到的。在焊工旋转环时，用户的手指可以保留在环的外表面并环绕可见区域。
因此，用于检测人的手部的旋转运动的各种直接和间接装置是控制设备领域技术人员公知的。
为了简洁起见，在本文献中不更加详细地来描述这种装置的实施方式。
高级技术装置典型地包括若干功能元件，这些功能元件的每个都具有一定范围的功能，这些功能根据一个或多个操作变量来操作。常规上，这些装置的控制是通过树状菜单结构来执行的，树状菜单结构开始于主页，通过每级特有的选择步骤向第n子级别前进，在第n子级别中，最终有可用于调节的受控操作变量。这些树状菜单结构允许用户选择变化和自由度，但对于专注的且要求高的工业环境而言，它们的显示不是最理想的；它们被认为过于麻烦和宽泛。例如，在焊接装置中，常规的用户接口在实际找到正确分支并在其中找到能够选择用于特定参数的值的层级之前需要过多的导航。在大多数情况下，没有对整个系统的深入了解，在层级之间进行这种导航并从多个不同种类等级中找到调节点是不可能的。导航还需要对控制操作的专门关注。
为了最优地简化和精简控制操作以支持焊接工作，且不从其分散注意力，提出了一种新型用户接口配置。在该配置中，将调节选项结构化成两个等级，为控制单元的用户提供输入其手部的旋转运动的装置。至少一个等级与对应的旋转运动相关。
在图5中更详细地例示了所建议的这种配置，图5示出了可用于图1的焊接装置的控制单元中的两级(N＝2)菜单的简化分级结构。等级的最少数量是两个，因为必须有一个等级用于选择调节的操作变量，一个等级用于选择操作变量的值。还要指出，在大多数实施方式中，理想的等级数量也是两个，因为使用旋转运动能够快速且有效率地滚动大量菜单项。在大部分情况下，可以将焊接装置中需要调节的所有或几乎所有功能包括在一个等级的选择中而不影响装置的操作多功能性。不过，可以在菜单结构中包括超过两个的分级等级，而不脱离本发明的范围。
在图5中，第一菜单等级N1可以包括菜单项mi的第一阵列A，其每个对应于焊机的一个操作变量。作为范例，假设由MIG双脉冲过程菜单项如下代表示范性操作变量：
m1＝最小焊丝馈送(m/min)
m2＝最大焊丝馈送(m/min)
m3＝最小电压(V)
m4＝最大电压(V)
m5＝电流脉冲(％)。
第一菜单等级N1与旋转运动R1相关联。那么，第二菜单等级N2可以包括菜单项的阵列ai，N2的每个阵列ai与第一菜单等级N1的菜单项mi相关联。
将第一菜单等级N1的菜单项和第二菜单等级N2的菜单项布置到两个选择窗口中，其中，一次可以有一个选择窗口是激活的以用于选择。在选择窗口中由显示对象代表每个菜单项。于是，选择窗口在此代表显示对象框，可以将该框显示为视觉显示装置(例如显示屏)中的一个实体。用户可以在视觉上滚动选择窗口中所显示的数据，而不做出选择，被滚动的选择窗口中的菜单项可平行地(parallelly)用于选择。选择窗口中的菜单项的选择触发了从一个选择窗口到另一个选择窗口的过渡。
因此，为了在第一菜单等级N1中选择菜单项mi，可以激活第一选择窗口并向用户显示。为了在第二菜单等级N2中选择菜单项，可以激活第二选择窗口并向用户显示。优选地，在第二选择窗口中一次仅使一个阵列ai可用。在图5的配置中，阵列ai的菜单项vij可以包括很多类型的数据元，例如，图像、字符或可以被赋予到菜单项mi的操作变量的值。所述值可以是布尔值，或预定义范围之内的数字值以及相邻值之间的预定义增量。有利地，增量很小(该范围最大值的十分之一或更多)，给用户无级控制的感觉。这增大了阵列中菜单项的数量，但这没关系，因为利用旋转控制运动，即使滚动更大组的菜单值也是快速且容易的。第二菜单等级N2与旋转运动R2相关联。
图6示出了可利用图5的分级结构来应用的两种独立旋转运动的示范性显示配置和使用。可以在显示器60中将用于等级N1的菜单项的第一阵列A的第一选择窗口显示为独立显示对象的列表。显示对象61可以包括文本、图像、图标或向用户标识受控制的操作变量的某种其他视觉表达。在图6的范例中，显示对象包括列出的文本，以表达以上菜单项m1到m5。可以按照相继的次序来布置显示对象，使得一个方向直观上与正向F相关联，另一个方向与后向B相关联。在图6的范例中，将显示对象布置成列，正向F对应于从屏幕中上方的显示对象向下方显示对象(向下)移动，后向B以相同方式对应于从屏幕中的下方显示对象向上方显示对象(向上)移动。例如，可以为布置成相继行的显示对象应用替代的直观方向次序，其中正向F对应于从一个显示对象向相继显示对象(从左至右)移动，后向B对应于从屏幕中的一个显示对象向前面的显示对象(从右至左)移动。
在激活的选择窗口中，可以通过突出的方式显示一个显示对象。在图6中，第一等级N1的菜单项的第一阵列A在屏幕中被显示为具有显示对象的连续可滚动列表的第一选择窗口。例如，可以利用加亮、变化的字体颜色、对象的动画运动等显示重点。只要选择了对应于操作变量的菜单项的显示对象，就可以利用旋转运动R1改变选择。如图6所示，顺时针方向的旋转运动R1通常与正向滚动显示对象相关联，逆时针方向的旋转运动与后向滚动显示对象相关联。
等级N2的菜单项阵列ai也可以被显示为显示对象的连续列表。不过，在为操作变量的值保留下层等级时，可能值的量可能容易相当的多，因此某种其他显示格式可能更好。图6示出了一种结构，其中等级N2的菜单项的阵列ai被显示为具有滚动元件，其中示出了阵列ai的菜单项vij的突出显示对象。在这种情况下，于是可以通过向显示中仅包括那个显示对象而突出它。例如，可以将对应于等级N1中项目m4＝最高电压(V)的阵列a4显示为具有滚动元件62。假设从110V到140V的相应操作变量范围的可能值的增量为1(120，121，122…140)。滚动元件可以包括用于选择的值，可以通过将R2旋转到顺时针方向来增大这个值，并通过将R2旋转到逆时针方向来减小这个值，而不会实际做出选择。临时选定的突出值的选择触发了从等级N2的第二选择窗口的过渡。
利用独立的旋转运动，对于菜单项的临时选择以及扫描对于焊工而言是容易，有效且高度直观的。可以通过将旋转运动R1、R2布置成相互交互来进一步简化控制操作。在任何时候仅有一个选择窗口是激活的，同时一次也只有旋转运动R1、R2之一可以是激活的。可以将从一种旋转运动到另一种旋转运动的过渡直接解释为确认过渡等级中的选择。
例如，在图6的两级配置中，控制单元可以包括针对旋转运动的两个独立物理元件。假定它们是，例如两个旋钮63、64，定位成与屏幕紧邻，在屏幕下边缘下方并排，使得它们的次序能够与屏幕中的水平方向相关联。第一旋钮63于是自然与屏幕左侧的显示对象相关联，第二旋钮64与屏幕右侧的显示对象相关联。于是可以通过旋转第一旋钮63来扫描要调节的操作变量；且根据焊工的手部运动，高亮(highlighting)在一连串的显示对象中快速移动。当已经找到调节的变量时，可以允许焊工直接开始移动第二旋钮64，并在等级N1中自动确认对于对应于高亮的显示对象的菜单项的选择。然后可以通过旋转第二旋钮64来快速增大和减小等级N2的操作变量值。于是，响应于移动物理对象63、64的变化，发生从检测一种旋转运动到检测另一种旋转运动的过渡。可以调整物理对象63、64中的一个或多个以提供它们何时可用于选择的额外指示。例如，物理旋钮可以包括适于在选择可用时打开或闪烁的发光二极管(LED)。可以在触摸屏中实现类似效果。
由于这种原因，与常规的菜单结构相反，可以控制焊接装置而无需分层等级之间的明确确认。不过，控制单元还可以包括输入元件65，用户可以移动输入元件以指示并确认对利用旋转运动突出的显示对象的选择。在图6中，这样的输入元件由集成到第二旋钮64的人工按钮65代表。不过，输入元件未必是用于检测旋转运动的元件的一部分，输入元件可以通过很多方式实现。例如，输入元件可以是控制单元主体中的独立人工按钮或触摸屏中的独立软按钮。
由于利用旋转运动改善了滚动能力，所以可以将常规的复杂菜单结构展平为简单的两级配置。此外，由于旋转运动之间的分层交互，可以在最少、或者甚至没有任何明确选择指示的情况下进行控制操作。于是为工作中的焊工提供了一种通往调节参数的简单路线；无需点击若干分层等级和项目以调节焊接工艺中的一个特定值。也不需要在几个变化的分层等级中来回导航，以调节几个相关特征。在为一个操作变量选择值之后，整组的操作变量变得容易获得。
在另一实施例中，控制单元可以包括一个物理元件，以输入两个独立的旋转运动，并提供将旋转运动彼此分开的明确指示。该指示标记着从一种旋转运动到另一种的过渡。图7利用范例示出了这样的配置。在该配置中，再次将旋钮70固定到控制单元以在R1和R2方向上旋转。还将旋钮悬置到控制单元，使得旋钮还在其转动轴(垂直于图7中的纸张)的方向上上下线性移动L1/L2。可以独立于旋转运动检测来回的线性运动L1/L2并由控制单元解释为从一个旋转运动过渡到另一个的指示。可以通过常规方式配置悬置，以提供触觉响应，使得旋钮的推动对应于计算机鼠标的点击。
在实施例中，可以在屏幕下边缘下方定位旋钮70。因此可以通过旋转旋钮70来扫描要调节的操作变量，如图6所示；根据焊工的手部运动，在显示对象列表中快速地移动高亮。在找到期望的变量时，焊工可以推动到旋钮70，由此选择对应于等级N1中高亮的显示对象的菜单项。同时，使对应于选定菜单项的菜单项阵列激活，现在可以通过旋转旋钮70来快速增大和减小等级N2的操作变量的值。在这一实施例中，利用相同的旋钮70来提供旋转运动和旋转运动之间过渡的指示，但该旋钮为旋转运动之间过渡的独立且明确的指示提供额外的运动。
一个等级的选择窗口中的重点可以被布置为响应于非旋转运动。例如，可以在第一选择窗口中显示等级N1的菜单项，该菜单项具有可在触摸屏中被选择的一组显示对象。例如，在将手指或闭环结构放到触摸屏时，可以突出显示触摸点处的显示对象。响应于手指或闭环结构的旋转运动，对应于等级N1的突出显示对象的菜单项可以变得被选定。根据检测到的旋转运动来移动等级N2的显示对象的重点。可以通过另一种方式确认对于对应于等级N2的突出显示对象的菜单项的选择，例如，将手指或闭环结构移动到第一选择窗口的另一个显示对象。或者，可以通过，例如在旋转运动结束时轻敲触摸屏来提供明确指示。
图8示出了可以利用所提议的两种旋转运动的使用来实现的其他优点。在要求高的工作环境中，控制操作常常被中断或打断，无意的输入被激活，且返回到起始点通常非常麻烦。在实践中，因此焊工往往会避免先进的控制操作，或者通过管理他们甚至会被明确禁止这样做。在图8中，应用图6中先前所示的元件。可以进一步配置控制单元以存储关于至少最后选定的菜单项的信息。在从第一等级N1的第一选择窗口过渡到下层第二等级N2的第二选择窗口时，例如只要做出了新的选择，控制单元就被配置以在屏幕中显示第二等级N2的早先选定菜单项的显示对象。在图8中，在更早的示范性操作变量m4的语境中示出了这一点。在利用R1滚动到m4之后，包括最大电压的可能值的对应下级阵列变为激活，用户可以直接开始利用R2调节最大电压的值。当从第一选择窗口过渡到第二选择窗口时(例如，在用户开始旋转R2时)，可以存储较早选择的最大值80并在显示器中显示。由于这个原因，焊工在查找新值时无须过分关注误差。可以通过显示临时选择的值与较早选择的值的比较来进一步改善调节的简易性。在图8的范例中，新值81被显示为滚动屏幕中的数字，还可以显示为根据旋转运动R2而伸长和缩短的水平条。新值的大小可以立即与旧值比较，且返回旧值非常容易。因此，调节更方便，并且不容易被复杂工作条件的中断和打扰破坏。
在前面的实施例中，两个等级中的菜单项都包括用户接口的预定义元件。在另一实施例中，可以使用提议的配置供用户输入字符串。典型地，任何键盘，如触觉键盘或具备触摸屏的键盘，都过小且过于敏感，不能在工业环境中利用带手套的手来方便地操作。图9示出了具有前面在图6和7中描述的示范性结构的实施例。假定要利用控制单元设置的操作变量mi现在是焊工的用户名。可以利用第一旋转运动R1从第一等级N1的第一阵列A的菜单项中选择操作变量mi“用户名”。第二等级N2的阵列可以包括用户名系统中使用的字符。如前所述，当代表用于操作变量mi“用户名”的菜单项的显示对象被高亮时，字母的对应阵列ai可以变为激活的，且控制单元直接过渡到利用第二旋转运动R2来检测用户名的输入。
典型地，用户名包括超过一个的值(字符)，因此用户接口优选包括用于确认字符选择的中间指示和确认选择链的结束并触发控制信号的产生的选择结束指示。响应于中间指示，将利用R2突出显示的字符添加到中间选择，但继续第二等级N2中的选择，直到选择结束指示。可以为该指示赋予独立的输入元素，但也可以为它们赋予一个输入元素。例如，控制单元可以被配置为将旋钮的一次推动(点击)解释为中间指示，将双击解释为选择结束指示。
在字符输入的语境中，可以认为一个菜单项是由一组子值形成的值。当第二等级N2中的字符串阵列变为激活时，一次仅有一个子值是激活的以用于选择。可以在显示器中利用视觉效应显示这种情况。图9利用范例示出了这样的布置，其中用于输入的激活的子值90被高亮，可用于选择的字符阵列91被示为曲线带。曲线形式对应于选择字符时使用的旋转运动R2的循环形式。曲线形式通过将手的实际运动与屏幕中所示的显示对象相关联而再次改善了接口的用户友好性。在检测到中间指示时，控制单元可以将选择的子值包括到菜单项中并激活后续子值以用于选择。当已经输入整个字符串时，可以检测到选择链指示的末尾，并将字符串存储为用于菜单项mi“用户名”的值。
显示对象的外观及其次序可以通过很多方式来变化。图10示出了用于图6的第二等级N2的示范性菜单项的显示对象范例。可以在刻度100中示出第二等级N2阵列的值，刻度相对于定点101沿旋转运动R2102转动。这样提高了利用旋转运动进行调节的简易性和精确度。更一般地，可以将屏幕和R2的手动旋钮定位成直接接触，甚至在控制单元中交叠。然后可以编程屏幕的显示以提供在视觉上集成到手动旋转对象中的显示对象。或者，可以使用显示对象来提供固定刻度，在其中固定的符号沿旋转运动R2移动。在使用像环结构的物理对象输入旋转运动时，物理对象可以包括突起，可以布置触摸屏中显示对象的符号的位置以对应于物理对象的位置。
由于优化使用了旋转运动，所以可以应用较长的菜单项列表，实践中大多数的焊接装置可以被所述两级菜单结构来控制。不过，如果装置非常多样，等级N1中的菜单项的数量可能变得过多。滚动菜单项列表可能最终需要使用过多完整轮次的R1，因此从显示项的长列表中找到具体菜单项可能过于困难。如上所述，可以通过增加分层等级的数目以及应用到用户接口中的旋转运动的量来自然地提供额外等级的细节。不过，这可能会损害控制单元的简单性和用户友好性。在替代方式中，控制单元被配置成包括两个或更多鲁棒形成的输入元件，例如触摸屏中的手动按钮或软按钮，用户可以利用该输入元件一次激活一个两级菜单结构。不过，关键方面在于，在激活的两级菜单结构中所做出的选择是两个旋转运动的组合，一个用于要调节的操作变量，一个用于操作变量的值。
图11公开了在图1的控制单元中执行的方法的实施例的步骤。于是，可以从前面图1到9的任一幅的描述来参考术语和表达的更多细节。在开始，对控制单元初始化(步骤110)以存储菜单项mi的第一阵列，用于在第一菜单等级N1中进行选择。阵列A的菜单项对应于图1的焊接装置的功能单元中可调节的操作变量。还对控制单元进行初始化(步骤111)，以存储一组第二阵列ai，用于在第二菜单等级N2中选择。第二阵列ai的每个对应于第一阵列A的一个菜单项mi。还对控制单元进行初始化，以存储包括第一阵列的菜单项的显示对象d1的第一选择窗口，以及包括第二阵列的菜单项的显示对象d2的第二选择窗口(步骤112)。
在运行期间，在显示单元中激活第一选择窗口和第二选择窗口w1/w2之一(步骤113)，激活的选择窗口的一个菜单项m(w1/w2)被突出显示，且控制单元待机以检测旋转运动。当控制单元检测到(步骤115)旋转运动R时，它响应于检测到的旋转运动在激活的选择窗口中移动(步骤116)重点(emphasis)。
当控制单元检测(步骤117)到对于突出的显示对象d1或d2的选择时，它向对应于所选择的显示对象的菜单项mi/vij传达该选择(步骤118)，并激活(步骤119)另一个选择窗口。
图12公开了在图1的控制单元中执行的方法的实施例的其他步骤。于是，可以从前面图1到9的任一幅的描述来参考术语和表达的更多细节。步骤113到119可以对应于图11类似表示的步骤。在工作期间，可以存储关于所选择的菜单项mi/vij的信息(步骤120)。可以将所存储的关于选定菜单项的信息与控制单元中维护或其可访问的其他信息(例如，时间、日期、位置等)组合，以计算(步骤121)正在进行的焊接操作的统计数据STAT(mi/vij)。可以在控制单元屏幕中向焊工显示(步骤122)这种统计数据。这种统计信息通常不能被焊工使用，即使它可能对焊工分析和进一步改进其个人能力非常有用。也可以，或替代地，将统计数据发送到远程节点，以用作存储以及应用来自一个或多个焊工的信息的进一步统计分析。
结合图3到10描述的实施例和方面可以由本领域的技术人员直接应用于图2的控制单元、图1的焊接装置和图11的方法。尽管已经将本发明的各方面例示和描述为框图、消息流图、流程图和逻辑流图或使用某种其他图示，但很好理解，例如，可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、计算装置或其某种组合来实现图示的单元、块、装置、系统元件、流程和方法。
焊工可以对适用于不同目的的值的良好组合有初步了解。这样的组合可以基于焊工自己的经验或者可以通过用户接口在存储通道中向焊工提供这样的组合。存储通道可以包括一组预调节值集合，用户可以通过变成存储通道状态并激活对应的存储通道而将其投入使用。图13A和13B示出了用于提供主视图(图13A)和存储通道视图(图13B)的示范性用户接口的显示。
如上所述，可以配置控制单元以包括两个或更多额外的输入元件，例如，触摸屏中的手动按钮或软按钮，用户可以利用它们向和/或从两级菜单结构到另一个选择活动。图13A和13B示出了范例，其中用户接口包括三个视图，即主视图、设置视图和存储器视图。主视图是基本视图，示出当前使用的值设置；设置视图激活两级菜单结构，存储器视图激活菜单结构，以使用存储通道。为了在视图之间移动，用户接口可以包括一个或多个通道状态激活元件。在本范例中，第一按钮130用于激活设置视图，第二按钮131用于激活存储器视图。
在存储器视图中，显示包括用户可以激活的存储通道列表。存储器视图可以是简单的一维列表，或包括两个或更多等级的菜单结构。图13B的范例示出了三级菜单结构。第一等级可以包括用于选择存储通道的菜单项。如图所示，可以为存储通道的调节值的选定细节提供有显示中的通道编号。通道的操作变量的一部分可以是固定的，且操作变量的一部分可以是可调节的。第二等级可以包括可调节的操作变量，第三等级可以包括用于可调节操作变量的值。如上文详细所述，用户可以利用旋转运动对可调节的操作变量做出调节。在选择之后，用户接口可以返回以显示主视图。
如图13A所示，有利地，在主视图中显示使用中的存储通道的编号132。如参考图8所述，可以配置控制单元以在屏幕中显示更早选择的菜单项的显示对象，可以通过将临时选择的值与更早选择的值相比，来进一步改善调节的简易性。在图13A的范例中，利用两条弧133、134来示出操作变量值的范围。在每个弧中，当前值被示为填充颜色，存储通道的预调节值被示为具有指向弧中对应值点的指针标记135。在一方面中，如果未对预调节的存储通道值做出变化，可以以正常的向上垂直取向来显示通道编号132；如果在存储器视图中有预调节的存储通道值，则以倾斜取向来显示。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，随着技术的进步，可以通过各种方式来实施本发明的基本思想。因此，本发明及其实施例不限于以上范例，而是它们可以在权利要求的范围之内改变。
Claims (27)
1.一种方法，包括：
将焊接装置的操作变量布置到菜单项的第一阵列中；
将用于操作变量的值布置到菜单项的第二阵列中，第二阵列的每个对应于第一阵列的一个菜单项；
存储包括第一阵列的菜单项的显示对象的第一选择窗口；
存储包括第二阵列的菜单项的显示对象的第二选择窗口；
激活显示单元中的第一选择窗口或第二选择窗口；
在激活的选择窗口中一次突出一个显示对象；
检测旋转运动；
响应于检测到的旋转运动在激活的选择窗口中移动重点；
检测对突出的显示对象的选择；
选择对应于所选择的显示对象的菜单项；
响应于检测到的对突出的显示对象的选择来激活另一个选择窗口。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用可利用用户的手部操作的用户接口装置来检测旋转运动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
检测对第一阵列的菜单项的选择；
检测对第二阵列的菜单项的选择；
输出控制信号，所述控制信号包括用于焊接装置的调节操作变量的调节值，所述调节操作变量对应于第一阵列的所选择的菜单项，所述调节值对应于第二阵列的所选择的菜单项。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：
激活所述第一选择窗口；
在激活的第一选择窗口中突出第一阵列的菜单项的一个显示对象；
同时显示第二阵列的一个或多个显示对象，其中，第二阵列对应于第一阵列的菜单项，在第一选择窗口中突出其显示对象。
5.根据权利要求1到4的任一项所述的方法，其特征在于：
响应于第一旋转运动在第一选择窗口中移动重点；
响应于第二旋转运动在第二选择窗口中移动重点，其中，第二旋转运动与第一旋转运动分开。
6.根据权利要求1到5的任一项所述的方法，其特征在于，第一选择窗口包括呈相继次序的一组显示对象，显示对象的每个对应于第一阵列的一个菜单项。
7.根据权利要求2到6的任一项所述的方法，其特征在于，利用可由用户的手旋转的物理对象检测第一旋转运动或第二旋转运动。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用由用户的手在触摸屏上旋转的物理对象检测第一旋转运动或第二旋转运动。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用可由用户的手旋转的两个独立物理对象检测第一旋转运动或第二旋转运动。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，响应于检测到移动物理对象的变化，从对一种旋转运动的检测过渡到对另一种旋转运动的检测。
11.根据权利要求2到5的任一项所述的方法，其特征在于，利用一个物理对象检测第一旋转运动和第二旋转运动，所述一个物理对象可由用户的手旋转，并可通过非旋转方式运动以指示从一种旋转运动到另一种的过渡。
12.根据权利要求1到11的任一项所述的方法，其特征在于，响应于用户激活预定义的输入元件来检测对突出的显示对象的选择。
13.根据权利要求1到12的任一项所述的方法，其特征在于，第二显示窗口包括滚动元件，在所述滚动元件中示出所述第二阵列的菜单项的突出的显示对象。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，显示对象包括根据第二旋转运动增大和减小的值，或者根据第二旋转运动伸长和缩短的条，或相对于定点沿第二旋转运动转动的刻度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，
利用可由用户的手旋转的物理对象检测第二旋转运动；
显示相对于定点沿第二旋转运动转动的刻度，
将刻度显示为在视觉上集成到可旋转物理对象。
16.根据权利要求5到15的任一项所述的方法，其特征在于，
存储第二阵列的所选择的菜单项；
在激活的第二选择窗口中显示存储的值。
17.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，提供对包括两个或更多存储通道的存储通道视图的激活，存储通道由用于操作变量的一组预调节值形成。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，存储通道视图包括对旋转运动做出响应的菜单结构。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，
提供主视图，所述主视图与所述存储通道视图独立并包括存储通道窗口；
在存储通道窗口中显示所选择的存储通道指示器。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，如果预调节值的一个或者多个已经改变，以倾斜取向来显示存储通道指示器。
21.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于，
存储与在焊接操作期间所选择的菜单项有关的信息；
计算与焊接操作有关的统计数据；
输出统计数据。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在控制单元的用户接口中显示统计数据，或向远程节点发送统计数据。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，
将所存储的与所选择的菜单项有关的信息与在控制单元中维持的或可以被控制单元访问的其他信息相组合。
24.一种控制单元，所述控制单元包括适于执行根据权利要求1到23的任一项所述的步骤的装置。
25.根据权利要求24所述的控制单元，其特征在于，用于检测第一旋转运动或第二旋转运动的装置包括如下至少一个：配置成检测用户一个或多个手指的旋转运动的触摸屏，配置成检测圆形对象的旋转运动的触摸屏，可由用户旋转的一个或两个旋钮，配置成分析拍摄用户的手的视频图像的相机和光学检测算法，附着于所述用户的手或手套的微机电传感器。
26.一种焊接装置，包括根据权利要求24或25所述的控制单元。
27.一种计算机程序，所述计算机程序可以由计算机读取，并编码指令，所述指令用于在焊接装置的控制单元中执行根据权利要求1到23的任一项所述的方法。
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