CN105263661A - 基于实时焊接输出电流和/或焊丝送进速度为增强现实提供导电嘴到工件距离（ctwd）反馈的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种在焊接过程期间使焊工意识到导电嘴到工件距离(CTWD)的系统(1)和方法。焊接输出电流和焊丝送进速度(WFs)中的一个或两个在焊接过程期间被实时地采样。实际的CTWD基于采样的焊接输出电流和焊丝送进速度中的至少一个或两个被实时地确定。实际的CTWD可以实时地与目标CTWD比较，其中目标CTWD表征针对焊接过程的估计的或者期望的CTWD。偏差参数可以基于所述比较生成。偏差参数的指示或者实际的CTWD可以作为反馈提供给执行焊接过程的焊工，允许焊工在焊接过程期间实时地调整实际的CTWD以更好地匹配目标CTWD。

Description

基于实时焊接输出电流和/或焊丝送进速度为增强现实提供导电嘴到工件距离（CTWD）反馈的方法和系统
本美国专利申请要求2013年4月17日递交的美国临时专利申请序号61/812,782的优先权和权益，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用被并入本文。
发明领域
本发明涉及根据权利要求1的方法，涉及根据权利要求6的焊接系统并且涉及根据权利要求11焊接电源。本发明的某些实施方案涉及电弧焊接。更特别地，本发明的某些实施方案涉及为了增强现实提供导电嘴到工件距离(CTWD)反馈的系统和方法。
技术背景
在焊接过程期间保持一致的期望的导电嘴到工件距离(CTWD)是重要的。一般地，当CTWD增加时，焊接电流减少。太长的CTWD可能导致焊接电极变得太热并且还可能浪费保护气体。另外，期望的CTWD针对不同的焊接过程可以是不同的。现今，焊接过程依靠焊接操作员实现期望的CTWD。结果是，一致地实现期望的CTWD的能力可能被限制并且可能需要焊工的大量训练和经验。
通过将这样的系统和方法与如参照附图在本申请其余内容中阐述的本发明的实施方案进行比较，本领域技术人员将清楚常规的、传统的以及已提出的途径的其他限制和劣势。
发明内容
为了克服前述的限制和缺点，根据权利要求1的方法被描述，并且根据权利要求6的焊接系统和根据权利要求11的焊接电源被描述。本发明的进一步的实施方案是从属权利要求的主题。在一个实施方案中，方法被提供，所述方法包括使用焊接电源在电弧焊接过程期间对焊接输出电流和焊丝送进速度中的一个或更多个进行采样，以及使用所述焊接电源基于所述焊接输出电流和所述焊丝送进速度中的一个或更多个实时地确定实际的导电嘴到工件距离(CTWD)。所述方法可以进一步包括通过例如提供视觉指示、听觉指示或触觉指示来提供所述实际的CTWD的指示给执行所述焊接过程的焊工。所述方法可以包括实时地将所述实际的CTWD与目标CTWD比较，以及基于所述比较，实时地生成偏差参数，所述偏差参数表征所述实际的CTWD离开所述目标CTWD的当前偏差。所述方法可以进一步包括通过例如提供视觉指示、听觉指示或触觉指示来提供所述偏差参数的指示给执行所述焊接过程的焊工。所述实际的CTWD可以进一步基于在所述焊接过程期间使用的焊丝种类、焊丝尺寸、焊接输出电压以及保护气体种类中的一个或更多个。
在一个实施方案中，系统被提供，所述系统包括焊接电源。所述焊接电源被配置来：在焊接过程期间实时地对焊接输出电流和焊丝送进速度中的一个或更多个进行采样，以及基于所述焊接输出电流和所述焊丝送进速度中的一个或更多个实时地确定实际的CTWD。所述系统进一步包括用于提供所述实际的CTWD的指示给执行所述焊接过程的焊工的装置，其中所述指示可以包括视觉指示、听觉指示和触觉指示中的一个或更多个。所述焊接电源还可以被配置来：实时地将所述实际的CTWD与目标CTWD比较，以及基于所述比较，实时地生成偏差参数，所述偏差参数表征所述实际的CTWD离开所述目标CTWD的当前偏差。用于提供所述偏差参数的指示给执行所述焊接过程的焊工的装置可以被提供，其中所述指示可以包括视觉指示、听觉指示和触觉指示中的一个或更多个。所述焊接电源还可以被配置来：基于在所述焊接过程期间使用的焊丝种类、焊丝尺寸、焊接输出电压以及保护气体种类中的一个或更多个来确定所述实际的CTWD。
在一个实施方案中，具有控制器的焊接电源被提供。所述控制器被配置来：基于在焊接过程期间焊接输出电流和焊丝送进速度中的一个或更多个实时地确定实际的CTWD。所述控制器还可以被配置来：基于在所述焊接过程期间使用的焊丝种类、焊丝尺寸、焊接输出电压以及保护气体种类中的一个或更多个来确定所述实际的CTWD。所述控制器还可以被配置来：实时地将所述实际的CTWD与目标CTWD比较，以及基于所述比较，实时地生成偏差参数，所述偏差参数表征所述实际的CTWD离开所述目标CTWD的当前偏差。所述焊接电源还可以包括电流反馈电路，所述电流反馈电路可操作地连接到所述控制器并且被配置来对所述焊接输出电流进行采样并且将所述焊接输出电流反馈给所述控制器。所述焊接电源还可以包括电压反馈电路，所述电压反馈电路可操作地连接到所述控制器并且被配置来对所述焊接输出电压进行采样并且将所述焊接输出电压反馈给所述控制器。
从下面的说明和附图，将更完整地理解本发明的被图示说明的实施方案的详细内容。
附图说明
图1图示说明电弧焊接系统的示例性实施方案的示图；
图2图示说明图1的电弧焊接系统的电源的示例性实施方案的示意框图，所述电源可操作地连接到可消耗的焊接电极和工件；
图3图示说明图1的电弧焊接系统的焊枪的一部分的示例性实施方案的示图，所述焊枪在电弧焊接过程期间与工件相互作用；
图4A和图4B图示说明在电弧存在的情况下以及在电弧不存在的情况下导电嘴到工件距离(CTWD)的概念；
图5图示说明具有两个曲线的二维图的示例性实施方案，所述二维图示出当特定类型的焊接气体被使用时以给定的焊丝送进速度针对电弧焊接过程的两个不同的焊丝(为相同的类型但为两个不同的尺寸)的CTWD和焊接输出电流(安培数)之间的关系；
图6图示说明三维图的示例性实施方案，所述三维图示出当特定类型的焊接气体被提供时针对电弧焊接过程的CTWD、焊接输出电流(安培数)和焊丝送进速度(焊丝为特定的类型和尺寸)之间的关系；
图7图示说明图2的电源的控制器的一部分的示例性实施方案，所述控制器被配置来确定偏差参数，所述偏差参数表征在电弧焊接过程期间实际的CTWD和目标(预期的或期望的)CTWD之间的偏差；以及
图8图示说明在焊接过程期间如果实际的CTWD偏离期望的CTWD则警报焊工的方法的示例性实施方案的流程图。
具体实施方式
下面为可以在本公开中使用的示例性术语的定义。所有术语的单复数形式都落入各自的含义中：
如本文中使用的“软件”或“计算机程序”包括(但不限于)一个或更多个计算机可读和/或可执行指令，这些指令致使计算机或其他电子装置以所需方式执行功能、动作和/或行为。这些指令可以实现为各种形式，如，包括得自动态链接库的单独应用程序或代码的子程序、算法、模块或程序。软件还可以实现为各种形式，如，独立程序、函数调用、小服务程序(servlet)、小应用程序(applet)、应用程序、储存在存储器、操作系统的一部分中的指令或其他类型的可执行指令。本领域的普通技术人员将会理解，软件的形式取决于(例如)对所需应用的要求、对软件的运行环境的要求和/或设计者/编程者的需要等。
如本文中使用的“计算机”或“处理元件”或“计算机设备”包括(但不限于)任何可以储存、取回(retrieve)和处理数据的经编程或可编程电子装置。“非瞬时计算机可读介质”包括(但不限于)CD-ROM、可移除的闪存卡、硬盘驱动器、磁带以及软盘。
如本文中使用的“焊接工具”指的是(但不限于)焊枪、焊炬或者出于将由焊接电源提供的电力施加到可消耗的焊丝的目的而接受可消耗的焊丝的任何焊接装置。
如本文中使用的“焊接输出电路路径”指的是这样的电气路径，所述电气路径从焊接电源的焊接输出的第一侧、通过第一焊接线缆(或焊接线缆的第一侧)、到焊接电极、到工件(通过焊接电极和工件之间的短路或电弧)、通过第二焊接线缆(或焊接线缆的第二侧)并且回到焊接电源的焊接输出的第二侧。
如本文中使用的“焊接线缆”指的是这样的电气线缆，所述电气线缆可以被连接在焊接电源和焊接电极以及工件(例如通过焊丝送进器)之间，以提供电功率来在焊接电极和工件之间创建电弧。
如本文中使用的“焊接输出”可以指的是电气输出电路或焊接电源的输出端口或端子，或者指的是由电气输出电路或焊接电源的输出端口提供的电功率、电压或电流。
如本文中使用的“计算机存储器”指的是被配置来储存可以由计算机或处理部件取回的数字数据或信息的储存装置。
如本文中使用的“控制器”指的是逻辑电路和/或处理部件以及涉及控制焊接电源的相关联的软件或程序。
术语“信号”、“数据”和“信息”可以在本文被可互换地使用并且可以为数字或模拟的形式。
术语“AC焊接”在本文被一般地使用并且可以指的是实际的AC焊接、正负双极性的DC焊接、可变极性焊接以及其他混合焊接过程。
术语“焊接参数”在本文被广泛地使用并且可以指的是以下内容的特征：焊接输出电流波形的一部分(例如，幅值、脉冲宽度或持续时间、斜率、电极极性)、焊接过程(例如，短弧焊接过程或脉冲焊接过程)、焊丝送进速度、调制频率或者焊接行进速度。
图1图示说明电弧焊接系统1的示例性实施方案的示图。电弧焊接系统1包括焊丝送进器5、焊枪10、保护气体供应器15和电源100。焊丝送进器5、焊枪10、保护气体供应器15和电源100被可操作地连接来允许焊工在焊丝和工件W之间创建电弧以创建如本领域众所周知的焊缝。根据实施方案，保护气体可以在气体保护金属极弧焊(GMAW)过程期间被用来例如保护焊接区免受大气气体(例如，氧或氮)的影响。这样的大气气体可以导致各种焊缝金属缺陷，如，例如熔合缺陷、脆化和多孔性。
所使用的保护气体的类型或者保护气体的组合取决于被焊接的材料和焊接过程。要提供的保护气体的流率取决于保护气体的类型、行进速度、焊接电流、焊缝几何结构以及焊接过程的金属转移模式。惰性保护气体包括氩和氦。然而，有的情况下，使用其他保护气体或者气体的组合(如，例如二氧化碳(CO2)和氧)是合乎期望的。根据实施方案，保护气体在电弧焊接过程期间可以被送进到焊接工具，以使焊接工具在焊接过程期间将保护气体分散到焊接区。
焊丝或电极的选择取决于被焊接的工件的组成、焊接过程、焊接接头的配置以及焊接工件的表面状况。焊丝选择可以在很大程度上影响最终的焊缝的机械性能并且可以是焊缝质量的主要决定因素。针对最终的焊缝金属而言，具有像那些基底材料(没有例如不连贯性、污染物或多孔性的缺陷)的机械性能可以是合乎期望的。
现有的焊丝电极通常包含具有相对小的百分比的脱氧金属(例如，硅、锰、钛以及铝)来帮助防止氧多孔性。一些电极可以包含金属(例如，钛和锆)来避免氮多孔性。取决于焊接过程和被焊接的基底材料，在气体保护金属极弧焊(GMAW)中使用的电极的尺寸典型地范围从0.028-0.095英寸，但是可以大到0.16英寸。最小的电极(一般地在直径上达0.045英寸)可以与短路金属转移过程相关联，而用于喷射转移过程的电极可以在直径上至少是0.035英寸。
图2图示说明图1的电弧焊接系统1的电源100的示例性实施方案的示意框图，所述电源100被可操作地连接到可消耗的焊接电极E和工件W。电源100包括具有功率转换电路110和桥式切换电路180的切换电源供应器105，所述切换电源供应器105提供焊接电极E和工件W之间的焊接输出功率。功率转换电路110可以是基于半桥输出拓扑结构的变压器。例如，功率转换电路110可以是逆变器类型，所述逆变器类型包括焊接变压器的(例如，如由主侧和次侧所分别描述的)输入功率侧和输出功率侧。其他类型的功率转换电路也是可能的，如，例如具有DC输出拓扑结构的斩波器类型。电源100还包括桥式切换电路180，所述桥式切换电路180被可操作地连接到功率转换电路110并且被配置来切换(例如，针对AC焊接的)焊接输出电流的极性的方向。
电源100进一步包括波形发生器120和控制器130。波形发生器120在控制器130的命令下生成焊接波形。由波形发生器120生成的波形调制功率转换电路110的输出，以在电极E和工件W之间产生焊接输出电流。控制器130还命令桥式切换电路180的切换并且可以提供对功率转换电路110的控制命令。
电源100进一步包括电压反馈电路140和电流反馈电路150，以监测电极E和工件W之间的焊接输出电压和电流并且将所监测的电压和电流提供回控制器130。反馈电压和电流可以被控制器130用来作出关于更改由波形发生器120生成的焊接波形的决定和/或作出例如影响电源100的操作的其他决定。根据实施方案，如本文稍后所更详细讨论的，控制器130被用来在焊接过程期间实时地确定实际的CTWD，并且将实际的CTWD与预期的或期望的CTWD相比较。
根据实施方案，切换电源供应器105、波形发生器120、控制器130、电压反馈电路140以及电流反馈电路150构成焊接电源100。系统1还包括焊丝送进器5，所述焊丝送进器5以所选的焊丝送进速度(WFS)通过焊枪(焊接工具)10朝工件W送进可消耗的焊丝焊接电极E。焊丝送进器5、可消耗的焊接电极(焊条)E以及工件W不是焊接电源的一部分而是可以经由焊接输出线缆可操作地连接到焊接电源100。
图3图示说明提供焊丝电极E的图1的电弧焊接系统1的焊枪10的一部分的示例性实施方案的示图，所述焊丝电极E在电弧焊接过程期间与工件W相互作用。焊枪10可以具有绝缘的导体管11、电极导管12、气体扩散器13、导电嘴14以及通过焊枪10送进的焊丝电极E。控制开关或者触发器(未示出)在被焊工激活时开启焊丝送进、电力以及保护气体流量，导致电弧在电极E和工件W之间建立。导电嘴14是导电的并且通过焊接线缆连接到焊接电源100，并且在朝工件W引导电极E的同时将电能传输到电极E。导电嘴14被固定并且被选定尺寸来在维持电接触的同时允许电极E通过。
焊丝送进器5将电极E供应到工件W，驱动电极E通过导管12并且到导电嘴14上。焊丝电极E可以以恒定的送进率被送进，或者送进率可以基于电弧长度和焊接电压来变化。一些焊丝送进器可以达到高达1200英寸/分钟的送进率，然而，针对半自动GMAW的送进率典型地范围从75-400英寸/分钟。
在前往导电嘴14的途中，焊丝电极E被电极导管12保护和导向，所述电极导管12帮助防止扭结并且维持焊丝电极E的不间断的送进。气体扩散器13将保护气体均匀地引导到焊接区域中。来自保护气体罐(一个或多个)的气体软管将气体供应到气体扩散器13。
图4A和图4B图示说明在电弧存在的情况下以及在电弧不存在的情况下导电嘴到工件距离(CTWD)的概念。在图4A中，CTWD被示出为在电极E和工件W之间没有建立的电弧的情况下导电嘴14的端部与工件W之间的距离。在图4B中，CTWD被示出为在电极E和工件W之间有建立的电弧的情况下导电嘴14的端部与工件W之间的距离。再次，在焊接过程期间保持一致的、期望的导电嘴到工件距离(CTWD)是重要的。一般地，当CTWD增加时，焊接电流减少。太长的CTWD可能导致焊接电极变得太热并且还可能浪费保护气体。另外，期望的CTWD针对不同的焊接过程可以是不同的。
图5图示说明具有两个曲线510和520的二维图500的示例性实施方案，所述二维图500示出当特定类型的焊接气体被使用时针对电弧焊接过程的两个不同的焊丝(为相同的类型并且以相同的固定速率被送进，但具有两个不同的直径)的CTWD和焊接输出电流(安培数)之间的关系。根据实施方案，在焊接过程期间实际的CTWD可以基于焊接输出电流(安培数)、焊接电极类型、焊接电极直径、焊丝送进速度(WFS)以及所使用的保护气体由控制器130实时地确定。如由适当的曲线(例如，510或520)所限定的，当CTWD在焊接过程期间实时地改变时，焊接输出电流(安培数)将实时地反映所述改变。当实际的CTWD在焊接过程期间实时地改变时，控制器确定实际的CTWD，所述控制器接收从电流反馈电路150反馈的焊接输出电流值，并且已经知道所选择的焊丝电极类型/直径、保护气体混合以及焊丝送进速度。
根据实施方案，曲线510对应于这样的焊丝电极，所述焊丝电极具有0.045英寸的直径并且是低碳钢、覆有铜的类型，所述焊丝电极在提供90％氩保护气体和10％二氧化碳保护气体的混合的焊接过程中使用。另外，根据实施方案，曲线520对应于这样的焊丝电极，所述焊丝电极具有0.052英寸的直径并且是相同的低碳钢、覆有铜的类型，所述焊丝电极在提供90％氩保护气体和10％二氧化碳保护气体的相同混合的焊接过程中使用。如从图5可以看到的，当相同类型的焊丝的直径被改变为增加的直径时，表征CTWD与安培数的关系的曲线从图500的原点向外移动。
根据各种实施方案，针对焊接电极类型、焊接电极直径、焊丝送进速度以及所使用的保护气体的组合的CTWD和安培数之间的关系可以在实验上或者基于理论通过分析被确定。一旦这样的关系被确定，该关系可以在控制器130中被表达或者储存为例如查找表(LUT)或者数学传递函数。
根据可替换的实施方案，焊丝送进速度(WFS)可以在焊接过程期间(例如，基于电弧长度和焊接电压)变化，并且，因此，LUT或者数学传递函数可以反映改变中的焊丝送进速度对CTWD的影响，例如，图6图示说明三维图600的示例性实施方案，所述三维图600示出当特定类型的焊接气体被提供时针对电弧焊接过程的CTWD、焊接输出电流(安培数)以及焊丝的焊丝送进速度(WFS)(焊丝为特定的类型和尺寸)之间的关系。图600上的绘图610形成面。根据实施方案，在焊接过程期间实际的CTWD可以基于焊接输出电流(安培数)、焊丝送进速度、焊接电极类型、焊接电极直径以及所使用的保护气体由控制器130实时地确定。
如由图600的曲面图610所限定的，当实际的CTWD在焊接过程期间实时地改变时，成对的焊接输出电流(安培数)和WFS将实时地反映所述改变。另外，当实际的CTWD在焊接过程期间实时地改变时，控制器130确定实际的CTWD，所述控制器130接收从电流反馈电路150反馈的焊接输出电流(安培数)值以及从焊丝送进器5反馈的WFS值，并且已经知道所选择的焊丝电极类型/直径和保护气体混合。图6示出安培数/WFS对611的实施例，所述安培数/WFS对611对应于如由图600的曲面图610所确定的实际的CTWD值612。针对焊接电极类型、焊接电极直径以及所使用的保护气体的其他组合，其他曲面图将限定CTWD、WFS和安培数的关系。根据可替换的实施方案，考虑如从电压反馈电路140反馈到控制器130的焊接输出电压可以提供对于实际的CTWD的更精确的确定。
根据各种实施方案，针对焊接电极类型、焊接电极直径以及所使用的保护气体的组合的CTWD、WFS和安培数之间的关系可以在实验上或者基于理论通过分析被确定。一旦这样的关系被确定，该关系可以在控制器130中被表达或者储存为例如查找表(LUT)或者数学传递函数。
图7图示说明图2的电源100的控制器130的一部分700的示例性实施方案，所述控制器130被配置来确定实际的CTWD和偏差参数，所述偏差参数表征在电弧焊接过程期间实际的CTWD和目标(预期的或期望的)CTWD之间的偏差。如在图7的实施方案中所示出的，LUT710被用来实现输入711(WFS、焊丝类型、焊丝尺寸、安培数、电压以及保护气体)和输出712(实际的CTWD)之间的关系。LUT710可以在固件(例如，如EEPROM)中被实现。在一些实施方案中，焊接输出电压的输入或者保护气体可以不被使用。
针对输入711的任何特定的组合，实时地表征实际的CTWD的输出712被产生。实际的CTWD712可以与目标(预期的或期望的)CTWD721一起被输入到比较器电路720。比较器电路720基于到比较器的输入(712和721)来输出偏差参数722。偏差参数722可以是实际的CTWD和期望的CTWD之间的简单的线性差值，或者可以是表征实际的CTWD离开期望的CTWD的偏差的更复杂的量(例如，加权量或非线性量)。
图8图示说明在焊接过程期间如果实际的CTWD偏离期望的CTWD则警报焊工的方法800的示例性实施方案的流程图。在步骤810，焊接输出电流和焊丝送进速度中的一个或两个在焊接过程期间被实时地采样或监测。在步骤820，实际的CTWD基于以下内容中的至少一个或两个被确定：焊接输出电流和焊丝送进速度以及焊丝类型、焊丝尺寸，以及可选地，在焊接过程期间所使用的焊接气体类型和/或焊接输出电压。在步骤830，所确定的实际的CTWD可以与目标(预期的或期望的)CTWD比较，并且偏差参数被生成，所述偏差参数表征所确定的实际的CTWD和目标CTWD之间的偏差。在步骤840，偏差参数的指示被提供给执行焊接过程的焊工。方法800在焊接过程期间实时地持续发生，以使焊工持续地意识到实际的CTWD与目标CTWD的关系。
提供偏差参数的指示的步骤840可以以各种方式完成。例如，根据一个实施方案，焊枪10被配置来：当实际的CTWD相比于期望的CTWD太长时，以振动的形式以第一频率提供触觉反馈，并且当实际的CTWD相比于期望的CTWD太短时，以振动的形式以第二频率提供触觉反馈。另外，振动的强度可以随着偏差的增加而增加。当实际的CTWD匹配期望的CTWD或者是至少在期望的CTWD的限定范围内时，焊枪10可以不再振动，指示焊工CTWD在可接受的范围内。根据实施方案，振动可以通过被并入焊枪10内或焊枪10上的一个或更多个电激发的振动部件被提供。
根据另一个实施方案，提供偏差参数的指示的步骤840可以通过将听觉反馈提供给焊工来完成。例如，电源100或者由焊工佩戴的焊接头盔(未示出)可以被配置有扬声器装置来以可听的声音的形式提供听觉反馈。当实际的CTWD相比于期望的CTWD太长时，较低频可以被提供，并且当实际的CTWD相比于期望的CTWD太短时，较高频可以被提供。另外，声音的频率可以随着偏差的量的改变而改变(变更小或更大)。当实际的CTWD匹配期望的CTWD或者是至少在期望的CTWD的限定范围内时，可听见的声音可以不再出现，指示焊工CTWD在可接受的范围内。在扬声器装置被配置在焊接头盔内的实施方案中，扬声器装置可以经由有线装置或无线装置与电源100连接。
根据进一步的实施方案，提供偏差参数的指示的步骤840可以通过将视觉反馈提供给焊工来完成。例如，由焊工佩戴的焊接头盔(未示出)可以被配置有发光源，如，例如具有若干发光二极管(例如，红LED、黄LED和绿LED)的发光二极管(LED)装置。如由偏差参数722所表征的，当实际的CTWD在期望的CTWD的可接受的范围内时，绿LED可以是亮的。如由偏差参数722所表征的，当实际的CTWD起初开始偏离可接受的范围外时，黄LED可以是亮的。如由偏差参数722所表征的，当实际的CTWD在可接受的范围外多于确定的量时，红LED可以是亮的。LED可以被安置在头盔内，以使焊工能够清楚地看到各种发出的LED颜色，不然的话为看见实际的LED本身。根据各种实施方案，LED装置可以经由有线装置或无线装置与电源100连接。根据其他实施方案，LED可以被安置远离焊接头盔(例如，在焊枪10上)。
视觉反馈的另一种形式可以包括在由焊工佩戴的焊接头盔内的观察窗上提供图形覆盖。例如，焊接头盔可以被配置来将图形覆盖投影到焊接头盔内观察窗上，其中所述图形覆盖提供目标符号和偏差符号。根据实施方案，目标符号(例如，小圈)表征期望的CTWD。如由偏差参数722所表征的，当实际的CTWD偏离期望的CTWD时，偏差符号(例如，竖直线)可以在水平方向上移动到目标符号的一侧或另一侧。根据各种实施方案，投影/观察窗配置可以经由有线装置或无线装置与电源100连接。
根据另一个实施方案，偏差参数722可以不被生成或使用。代替的是，实际的CTWD712的指示可以被直接指示给焊工。例如，实际的CTWD712的数值可以在由焊工佩戴的焊接头盔内显示给焊工。根据各种实施方案，数值可以经由有线装置或无线装置被传递到焊接头盔。根据其他实施方案，将实际的CTWD提供给焊工的其他各种方式可能也是可能的。
总的来说，在焊接过程期间使焊工意识到导电嘴到工件距离(CTWD)的系统和方法被提供。焊接输出电流和焊丝送进速度中的一个或两个在焊接过程期间被实时地采样。实际的CTWD基于采样的焊接输出电流和焊丝送进速度中的至少一个或两个被实时地确定。实际的CTWD可以实时地与目标CTWD比较，其中目标CTWD表征针对焊接过程的估计的或者期望的CTWD。偏差参数可以基于所述比较生成，所述偏差参数表征所确定的实际的CTWD离开目标CTWD的当前偏差。偏差参数的指示或者实际的CTWD可以作为反馈提供给执行焊接过程的焊工，允许焊工在焊接过程期间实时地调整实际的CTWD以更好地匹配目标CTWD。
在所附的权利要求书中，术语“包括(including)”和“具有(having)”被用作术语“包括(comprising)”的简明语言替代形式；术语“其中(inwhich)”等同于“其中(wherein)”。此外，在所附的权利要求书中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”、“底”、“顶”等仅被用作标示(label)，而不意图对其对象施加数值或位置要求。此外，所附的权利要求书的限定内容没有以“装置加功能(means-plus-function)”形式书写，而不意图被基于35U.S.C.§112第六段来解释，除非这样的权利要求限定内容明确地使用短语“用于……的装置(meansfor)”、其后跟着缺乏进一步结构的功能说明。如本文所使用的，以单数形式并且继续以词汇“一(a)”或“一(an)”叙述的部件或步骤应当被理解为不排除复数的所述部件或步骤，除非这样的排除被明确说明。此外，对本发明的“一个实施方案”的参考不意图被理解为排除附加实施方案的存在，这些附加实施方案也包括所叙述的特征。另外，除非明示地给出相反的说明，“包括(comprising/including)”或“具有(having)”拥有特定性质的部件或多个部件的实施方案可以包括附加的这样的部件，所述这样的部件不拥有该性质。再有，特定实施方案可以被示出为具有相同或相似的部件，然而，这仅仅是出于图示说明的目的，并且这样的实施方案不必需要具有相同的部件，除非在权利要求书中规定了这一点。
如本文中所使用的，术语“可能(may)”和“可能(maybe)”表示在一组情形下发生的可能性；拥有规定的性质、特性或功能的；和/或通过表述与限定的动词相关联的能力(ability)、能力(capability)或可能性中的一个或更多个而限定另一动词。因此，“可能(may)”和“可能(maybe)”的使用表示修饰的术语对于所表示的能力、功能或用途是明显适合的、能胜任的或适用的，同时考虑的是在某些情形下，所述修饰的术语可能有时不是适合的、能胜任的或适用的。例如，在某些情形下，可以预期一事件或能力，而在其他情形下，该事件或能力可以不出现——这一区别由术语“可能(may)”和“可能(maybe)”准确体现(capture)。
本书面说明使用包括最佳模式的实施例来公开本发明，并且也使得本领域的普通技术人员能够实践本发明，包括形成和使用任何装置或系统并且执行任何所包括的方法。本发明的可专利的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的普通技术人员想到的其他实施例。如果这样的其他实施例具有未区别于权利要求书的文字语言的结构性要素或者如果这样的其他实施例包括与权利要求书的文字语言没有实质性不同的等同的结构性要素，则意图这样的其他实施例在权利要求书的范围内。
尽管已经参照某些实施方案描述了本申请所要求保护的主题，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种改变并且等同方案可以被替代，而不偏离所要求保护的主题的范围。另外，可以进行许多修改来使特定情形或材料适用于所要求保护的主题的教导，而不偏离其范围。因此，并不意图将所要求保护的主题限于所公开的特定实施方案，而是意图所要求保护的主题将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。
参考标号
1系统610曲面图
5焊丝送进器611对
10焊枪(焊接工具)612值
11导体管710LUT
12电极导管711输入
13气体扩散器712输出
14导电嘴720比较器电路
100电源721目标
105电源供应器722偏差参数
110功率转换电路800方法
120波形发生器810步骤
130控制器820步骤
140电压反馈电路830步骤
150电流反馈电路840步骤
180桥式切换电路E电极
500图W工件
510曲线WFs焊丝送进速度
520曲线
600图

Claims (15)

1.一种方法，所述方法包括：
使用焊接电源在焊接过程期间实时地对焊接输出电流和焊丝送进速度中的一个或更多个进行采样；以及
使用所述焊接电源基于所述焊接输出电流和所述焊丝送进速度中的一个或更多个实时地确定实际的导电嘴到工件距离(CTWD)。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
实时地将所述实际的CTWD与目标CTWD比较；以及
基于所述比较，实时地生成偏差参数，所述偏差参数表征所述实际的CTWD离开所述目标CTWD的当前偏差。
3.如权利要求1或2所述的方法，还包括提供所述实际的CTWD的指示给执行所述焊接过程的焊工，和/或提供所述偏差参数的指示给执行所述焊接过程的焊工。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述指示包括视觉指示、听觉指示和触觉指示中的一个或更多个。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述实际的CTWD进一步基于在所述焊接过程期间使用的焊丝种类、焊丝尺寸、焊接输出电压以及保护气体种类中的一个或更多个。
6.一种焊接系统(1)，所述焊接系统(1)包括焊接电源(100)，其中所述焊接电源(100)被配置来：
在焊接过程期间实时地对焊接输出电流和焊丝送进速度(WFs)中的一个或更多个进行采样；以及
基于所述焊接输出电流和所述焊丝送进速度(WFs)中的一个或更多个实时地确定实际的导电嘴到工件距离(CTWD)。
7.如权利要求6所述的系统(1)，其中所述焊接电源(100)还被配置来：
实时地将所述实际的CTWD与目标CTWD比较；以及
基于所述比较，实时地生成偏差参数，所述偏差参数表征所述实际的CTWD离开所述目标CTWD的当前偏差。
8.如权利要求6或7所述的系统(1)，还包括用于提供所述实际的CTWD的指示给执行所述焊接过程的焊工的装置，和/或用于提供所述偏差参数的指示给执行所述焊接过程的焊工的装置。
9.如权利要求6至8中的任一项所述的系统(1)，其中所述指示包括视觉指示、听觉指示和触觉指示中的一个或更多个。
10.如权利要求6至9中的任一项所述的系统(1)，其中所述焊接电源(100)还被配置来：基于在所述焊接过程期间使用的焊丝种类、焊丝尺寸、焊接输出电压以及保护气体种类中的一个或更多个来确定所述实际的CTWD。
11.一种焊接电源(100)，所述焊接电源(100)包括控制器(130)，其中所述控制器(130)被配置来：基于在焊接过程期间焊接输出电流和焊丝送进速度(WFs)中的一个或更多个实时地确定实际的导电嘴到工件距离(CTWD)。
12.如权利要求11所述的焊接电源(100)，其中所述控制器(130)还被配置来：基于在所述焊接过程期间使用的焊丝种类、焊丝尺寸、焊接输出电压以及保护气体种类中的一个或更多个来确定所述实际的CTWD。
13.如权利要求11或12所述的焊接电源(100)，其中所述控制器(130)还被配置来：
实时地将所述实际的CTWD与目标CTWD比较；以及
基于所述比较，实时地生成偏差参数，所述偏差参数表征所述实际的CTWD离开所述目标CTWD的当前偏差。
14.如权利要求11至13中的任一项所述的焊接电源(100)，其中所述控制器(130)还被配置来：基于在所述焊接过程期间使用的焊丝种类、焊丝尺寸、焊接输出电压以及保护气体种类中的一个或更多个来确定所述实际的CTWD。
15.如权利要求11至14中的任一项所述的焊接电源(100)，所述焊接电源(100)还包括电流反馈电路(150)，所述电流反馈电路(150)可操作地连接到所述控制器(130)并且被配置来对所述焊接输出电流进行采样并且将所述焊接输出电流反馈给所述控制器(130)，和/或所述焊接电源(100)还包括电压反馈电路(140)，所述电压反馈电路(140)可操作地连接到所述控制器(130)并且被配置来对所述焊接输出电压进行采样并且将所述焊接输出电压反馈给所述控制器(130)。
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