CN106102977A - 用于集成控制器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在此所描述的本发明总体上涉及一种与将切割或标记操作参数和运动参数加以集成相关的系统(100，400，700，900，1000)和方法(600，800)。该操作是等离子操作、激光操作、水射流操作、或磨削操作中的至少一者。提供了控制器(402)，该控制器管理过程相关控制和运动相关控制，而不是具有带有相应连接性的多个单独控制器。该控制器(402)提供了集成的过程相关控制和运动相关控制，这就以改善的动态特性直接控制了切割或标记操作同时将连接性和数据传递最小化。

Description

用于集成控制器的系统和方法
本申请要求于2014年3月5日提交的、并且标题为“用于集成控制器的系统和方法(SYSTEM AND METHOD FOR INTEGRATED CONTROLLER)”的美国临时申请序列号61/948,332的优先权权益。上述申请的全部内容通过援引并入本文。
发明领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于切割或标记工件的系统、一种根据权利要求12所述的用于在工件上执行等离子切割或标记操作的系统、以及一种根据权利要求16所述的用于在工件上执行等离子切割或标记操作的系统。总体上，本发明涉及一种切割或标记工件的系统。更具体地，本发明涉及一种用于运动控制和过程控制的集成控制架构。
技术背景
可以使用多种系统来切割或标记具有厚度的并且由例如钢、金属、铝等等中的一种材料构成的工件。一般，切割操作是完全切断工件而标记操作是对工件的表面进行标记。这样的系统可以包括激光切割系统、水射流切割系统、自动化切割系统、等离子切割系统等等。
激光切割系统使用激光来切割材料。激光切割系统将高功率激光引导到有待切割或标记的工件处。该工件可以被熔化、灼烧、或汽化并且被气体射流吹走，从而留下高品质表面和干净的边缘。例如，激光切割系统可以用来切割或标记平面片材以及结构材料和管道材料。
水射流切割系统使用高压水射流或者水与磨料物质的混合物来切割或标记工件。水射流切割系统可以切割或标记例如金属或花岗岩(使用水与磨料物质的混合物)以及橡胶或木材(使用水而不使用磨料物质)等材料。
用于切割工件或对工件进行其他操作的等离子切割工具典型地包括其中具有电极的气体喷嘴。总体上，等离子工具引导气体朝向工件穿过喷嘴，其中该气体中的一些或全部在电极与工件之间的等离子电弧中被电离。该电弧用于切割、标记工件或对工件进行其他操作。
在大多数工具中，在电极与喷嘴之间首先产生的是维弧。接着，维弧从该喷嘴传输至该工件以便进行切割和/或其他操作。例如，一些工具使用基于接触的启动，其中电极和喷嘴初始地彼此相接触。当电流穿过电极和喷嘴时，该电极和喷嘴移动分开而产生空隙。在成功的启动操作过程中，跨该空隙的火花引发维弧。而其他工具使用高电压(高频AC或DC脉冲)来破坏该空隙，在该空隙处电极和喷嘴是相对于彼此固定的。
切割和/或标记系统是自动化或半自动化的，并且需要一种改善的技术来改善该切割或标记操作的周期时间、品质(切割面的表面光洁度和倒角)和精度。
发明的说明
为了改善该切割或标记操作的周期时间、品质(切割面的表面光洁度和倒角)和精度，描述了一种根据权利要求1所述的用于切割或标记工件的系统、以及一种根据权利要求12所述的用于在工件上执行等离子切割或标记操作的系统、和一种根据权利要求16所述的用于在工件上执行等离子切割或标记操作的系统。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。根据本发明的实施例，一种用于切割或标记工件的系统包括：工件，门架，支撑该工件的桌台，电源，以及执行操作的器具，其中该操作是切割该工件或标记该工件中的至少一者。该系统可以进一步包括输入部件，该输入部件被配置成用于接收与执行该操作的参数相关联的用户输入。该系统进一步包括控制器，该控制器被配置成用于提供以下控制：针对该器具的、管理朝向该工件或远离该工件的运动的高度控制；针对该操作的可消耗物控制；针对该操作的给该电源的电力控制；针对该器具的、管理围绕该工件的运动的运动控制；以及针对该操作的过程控制。
根据本发明的实施例，提供了一种用于切割或标记工件的系统，该系统包括至少以下各项：工件；门架；焊炬；支撑该工件的桌台；输入部件，该输入部件被配置成用于接收与执行该等离子切割或标记操作的参数相关联的用户输入，其中该参数是以下各项中的至少一项：该工件的所希望形状轮廓、该工件的厚度、该工件的材料类型、或切割速率；包括了控制器的壳体；该控制器生成用于通过位置部件来控制该焊炬的x轴运动的第一组机器可读指令；该控制器生成用于通过该位置部件来控制该焊炬的y轴运动的第二组机器可读指令；该控制器生成用于通过该位置部件来控制该焊炬的z轴运动的第三组机器可读指令；该控制器生成用于控制来自该等离子切割或标记操作的气体供应源的气体流速的第四组机器可读指令，其中该气体控制包括：管理一个或多个气体阀组件以便管理该屏蔽气体和该等离子气体的分布与该等离子气体的排出的序列；以及控制器，该控制器传递该第一组机器可读指令、该第二组机器可读指令、该第三组机器可读指令、或该第四组机器可读指令中的至少一项，以便基于该参数用该焊炬来执行该等离子切割或标记操作。
根据本发明的实施例，一种用于在工件上执行等离子切割或标记操作的系统包括：工件，门架，焊炬，支撑该工件的桌台，用于接收与执行该等离子切割或标记操作的参数相关联的用户输入的器件，其中该参数是以下各项中的至少一项：该工件的所希望形状轮廓、该工件的厚度、该工件的材料类型、或切割速率，以及包含控制器的壳体。该控制器可以生成用于通过位置部件来控制该焊炬的x轴运动的第一组机器可读指令，用于通过该位置部件来控制该焊炬的y轴运动的第二组机器可读指令，用于通过该位置部件来控制该焊炬的z轴运动的第三组机器可读指令，以及用于控制来自该等离子切割或标记操作的气体供应源的气体流速的第四组机器可读指令，其中该气体控制包括：管理一个或多个气体阀组件以便管理该屏蔽气体和该等离子气体的分布与该等离子气体的排出的序列。该系统可以进一步包括用于传递该第一组机器可读指令、该第二组机器可读指令、该第三组机器可读指令、或该第四组机器可读指令中的至少一项的器件，以便基于该参数用该焊炬来执行该等离子切割或标记操作。
当根据附图、详细描述和所附权利要求书来进行查看时，本发明的这些目的和其他目的将是显而易见的。
附图简要说明
本发明可以在某些零部件和零部件的安排中采取物理形式，其优选实施例将在说明书中详细描述并且在形成本文一部分的附图中展示，并且在附图中：
图1展示了切割系统的透视图；
图2展示了正通过计算机数控切割系统来执行的等离子切割或标记操作的透视图；
图3展示了可以用于图1中所展示的计算机数控切割系统的切割或标记台的透视图；
图4展示了如本发明所实施的带有集成控制器的切割系统；
图5展示了用于切割或标记系统的集成控制器；
图6是利用集成控制器来执行该切割或标记操作的流程图；
图7是展示了与常规的形状切割系统通信的图示；
图8展示了常规的切割系统架构；
图9展示了根据本主题创新的切割系统；
图10展示了通过控制器来生成用切割系统执行切割操作的机器可读指令的系统；并且
图11是生成机器可读指令来执行切割或标记操作的流程图。
发明的详细说明
本发明的实施例涉及与将切割或标记操作参数和运动参数整合相关的方法和系统。提供了既管理过程相关的控制、电力控制又管理运动相关的控制的控制器，而不是具有多个分开的、带有相应连接性的控制器。常规的技术在过程相关的控制器与运动相关的控制器之间使用串行通信，这些串行通信在所希望工件的制造过程中转化为通信延迟、过程延迟、和/或增加的周期时间。此外，常规的技术使用的焊接部件针对切割或标记过程的每个方面(例如，在每个方向上的运动、电力、点火控制、等离子控制、气体控制等)具有多个控制器。因此，常规的技术通常在该多个控制器之间包括复杂的数据传递，以用于执行切割或标记过程、具体地等离子切割或标记过程。提供了集成控制器来将过程相关的控制、电力控制、和运动相关的控制进行集成以便通过改善的动态特性来直接控制切割或标记操作、同时将连接性和数据传递最小化。在此所描述的集成控制提供了在反馈控制方面响应时间的增加、并且切割或标记操作的品质提高。
如在此使用的“切割(cut/cutting)”、“标记(mark/marking)”(包括这些词的任何其他形式)是指完全切断工件或对工件进行表面标记，这可以包括但不限于：等离子切割、等离子标记、激光切割、激光标记、水射流切割、水射流标记、路径形成、铣削、研磨、或可以切割或标记工件的任何方式。另外，本文所讨论的控制系统和方法同样适用于并且可以被用于与弧焊、激光焊接、铜焊、锡焊、等离子切割、水射流切割、激光切割相关的系统和方法以及使用类似控制方法的任何其他系统或方法，而不脱离上面所讨论的发明的范围的精神。本文的实施方案和讨论可以容易地由本领域的技术人员并入到这些系统和方法中的任何系统和方法中。
如在此使用的“废弃”部分是工件在被执行切割或标记操作之后的剩下的不想要的部分。具体而言，切割操作进行将工件的一部分分离，该部分与包括废弃边缘和非废弃边缘的所希望工件相比产生废弃边缘和废弃边缘。
本文使用的“所希望工件”是工件在被执行切割或标记操作之后的剩余部分。具体而言，切割操作进行将工件的一部分分离，这产生废弃边缘和非废弃边缘，其中该非废弃边缘是所希望工件的边缘。在实施例中，所希望工件的切割在切割操作过程中可以具有开始时间和结束时间，其中在该开始时间与该结束时间之间的切割操作包括切割速率以及一个或多个几何坐标(例如，x轴、y轴、和/或z轴)。在要产生所希望工件的切割操作过程中，该切割操作在工件上产生了非废弃边缘。由此，在该切割操作过程中也产生了废弃边缘、但是是在废弃部分上产生的。在该切割操作开始时，使用了穿入。在该切割操作结束时，使用了穿出。
本文使用的“反馈”是表示与切割操作或与用来执行切割操作的部件或与执行该切割操作(例如，位置部件、气体控制件、电压、电弧启动部件、相机、图像装置、移动传感器、音频传感器、光传感器、电压传感器、电流传感器、温度传感器、气体流动传感器、压力传感器等)相关的状态和参数的数据(例如，信号、部分数据、数据包、模拟信号、数字信号等)。
本文使用的“穿入”是允许器具在对工件执行切割操作以获得所希望工件之前加速到切割速率的额外距离(和时间量)。穿入进一步允许引发电弧并且远离有用部件边缘来将板刺穿以免变形。在实施例中，穿入是在废弃部分上、在要开始所希望工件的位置之前执行的。
本文使用的“穿出”是允许器具在对工件执行切割操作以获得所希望工件之后从该切割速率减速的额外距离(和时间量)。穿出进一步允许远离可用部件边缘来终止电弧以免变形。在实施例中，穿出是在废弃部分上、在要结束所希望工件的位置之后执行的。
本文使用的“x轴”被定义为与支撑工件的切割台的纵向轴线重合的轴线。本文使用的“y轴”被定义为与支撑工件的切割台的横向轴线重合的轴线。本文使用的“z轴”被定义为与焊炬离工件和/或切割台的距离(例如，高度)重合的轴线。
现在将出于展示在递交本专利申请时申请人已知的最佳模式的目的来描述实施本发明的最佳模式。实例和附图仅仅是说明性的而不意味着要限制本发明，本发明通过权利要求书的范围和精神来衡量。现在参照附图，其中，示出的内容仅是出于展示本发明的示例性实施例的目的而不是出于限制其的目的，图1至图3展示了与自动化的或半自动化的系统一起用来切割或标记工件的切割系统。应了解的是，本主题创新可以与切断工件或对工件表面进行标记的任何切割系统一起使用。此外，本主题创新可以与允许器具利用几何坐标进行运动以便控制2D(例如，x和y轴)或3D(x、y、和z轴)空间内的移动的任何系统一起使用，其中该器具执行该切割操作或标记操作。本文使用的术语“切割操作”可以被定义为切断工件或对工件的表面进行标记。
图1展示了用于执行等离子切割或标记操作的切割系统100的一个实例。应了解的是，本主题创新可以用于执行切割、标记、路径形成等的任何适合的切割或标记系统，并且例如仅使用等离子切割。也可将具有不同构型的其他等离子电弧焊炬系统用于本发明。例如，本领域普通技术人员可以在系统100中添加或去除具体部件、同时仍执行切割或标记操作，其中等离子操作和系统100的此类变化旨在被包括在本主题创新的范围内。
系统100可以包括用于等离子处理的焊接部件102和相应的控制器、自动气体控制部件104和相应的控制器、脉冲启动部件和相应的控制器、输入部件110、提供在第一方向上的运动的位置部件和相应的控制器、提供在第二方向上的运动的位置部件和相应的控制器、提供在第三方向上的运动的位置部件和相应的控制器、气体歧管组件和相应的控制器等。
如图所示，系统100包括连接的焊炬114所用的焊接部件102。焊接部件102可以包括壳体，该壳体包括用于控制等离子电弧的多个部件，例如电源、等离子启动电路、空气调节器、输入和输出电与气体连接器、控制器等。焊炬114内包括电连接器或机械连接器以利用电极和喷嘴。针对维弧和工作电弧可以提供多个分开的电通路，其中切换元件被提供在焊接部件102和/或单独部件(未示出)内。气体导管也存在于焊炬114内以用于将变成等离子电弧的气体传递至焊炬焊嘴。系统100可以包括一个或多个输入部件(也称为人机界面(HMI))110和112，这些部件可以被配置成用于至少接收用户输入和/或在用户106与系统100之间传递数据。系统100展示了输入部件110和输入部件112，其中输入部件110可以被利用来在用户106与系统100的一个或多个部件之间传递数据，并且输入部件112可以被利用来在用户106与系统100的一个或多个部件之间传递数据。图1展示了输入部件110和输入部件112，但是应了解的是，可以将任何适合数量的输入部件用于系统100。例如仅展示了每个输入部件110和输入部件112的位置并且该物理位置不是对本主题创新进行限制。在实施例中，输入部件110和/或输入部件112可以被提供在焊接部件102上(如所展示的输入部件110)、被提供在邻近焊接部件102的单独基架上(如所展示的输入部件112)、被提供在系统100的另一个部件上、或被提供在允许用户106与之相互作用的任何其他位置。输入部件110和/或输入部件112可以进一步包括不同的电连接器和气体连接器以便与系统100或与系统100的部件传递数据。例如，输入部件110和/或输入部件112可以是但不限于：一个触摸屏、一个或多个按钮、一个或多个开关、一个或多个触摸屏、麦克风或用于接收一个或多个语音命令的装置、用于音频输入的麦克风、用于姿势控制输入或移动输入的一个或多个相机、操纵杆、智能手机、平板电脑、计算机、监测器、键盘等等。
应了解的是，图1和图3中展示的系统100是可以采用本发明的多个方面以及在此披露的概念的实例。相应地，以上的总体披露和描述不应被理解为以任何方式限制可以采用所披露元件的等离子电弧系统的类型或大小。
在实施例中，切割系统100可以利用支撑件108(也称为切割台或标记台，在图3中展示)，该支撑件有助于该切割操作的自动进行。例如，支撑件108可以是工件所处于其上的结构。在具体实施例中，支撑件108可以是切割台并且可以至少与焊炬114一起使用门架。支撑件108可以包括多个部件，这些部件提供相对于焊炬114围绕工件W或工件W围绕焊炬114的至少一者的运动。在实施例中，可以利用位置部件(以下示出并讨论)来对工件W或焊炬中的至少一者提供运动以执行切割操作从而获得所希望工件。应了解的是，可以提供一个或多个位置部件来提供用于执行切割或标记操作的移动。例如，可以使用位置部件来提供x轴运动、y轴运动、或z轴运动中的至少一者。以举例而非限制的方式，可以使用第一位置部件来提供x和y轴的移动，并且可以使用第二位置部件来提供z轴移动。例如展示了支撑件108和系统100并且在不背离本主题创新的实施例的既定范围的情况下可以根据本领域技术人员的合理工程评价来选择任何适合的支撑件108和系统100。
应了解的是，如图所示的输入部件110和/或输入部件112可以用于构成等离子或标记系统100的这些部件中的至少一个部件。具体而言，输入部件110和/或输入部件112可以是HMI，以便通过数据与焊接部件102、自动气体控制部件104、脉冲启动部件112、手动气体控制部件(未示出)等中的至少一项相互作用。在又一个实施例中，系统100的每个部件(例如，焊接部件102、自动气体控制部件104、脉冲启动部件、手动气体控制部件等)可以具有相应的HMI。应了解的是，这些不同的实施例旨在包括在本主题创新的范围内。
图2展示了系统100(从图1可见)在执行切割或标记操作时的部分视图。图3展示了具有切割或标记台300的切割系统，该桌台可以支撑工件以进行切割操作或标记操作。切割桌台300可以用于切割系统100。本主题创新范围内的切割系统(例如，至少在图1-3中展示)可以是通过机器可读指令来对执行切割操作提供自动化控制的计算机数控(CNC)切割系统。应了解的是，图1中的切割系统100、图2中执行标记或切割操作的展示、或图3中展示的切割系统等都不是对本主题创新进行限制、而是仅仅出于实例目的来提供和讨论的。
在此所描述的切割系统可以通过机器可读指令来执行自动化切割操作，这些指令包括一个或多个几何坐标(例如，x轴、y轴、和z轴)和在所希望工件上产生非废弃边缘时使用的切割速率。这样的指令可以被对工件和/或焊炬提供运动的一个或多个位置部件所利用。例如，位置部件(以下在图10中更详细地讨论)可以是提供在x轴、y轴、或z轴中的至少一者上的运动的驱动器。
图4展示了切割或标记系统400。系统400包括控制器402(例如，集成控制器)，该控制器提供了针对图1-3中所展示的切割或标记系统的切割或标记操作的性能的统一控制。控制器402可以用来控制与切割或标记系统502的电子通信。例如，与图1-3中所描述的焊接部件102一起利用的可以是控制器402而不是针对切割或标记系统的各个方面的多个控制器。系统400可以包括控制402可以附连至其上的门架404。器具406可以经由位置部件在3维(3D)空间内例如围绕z轴、y轴、x轴移动(以下在图10中更详细地讨论)。工件是被切割台408支撑的。如所描绘的，控制器402可以控制器具406的运动(例如，z轴运动、x轴运动、和/或y轴运动)、来自气体源414的气体选择与控制、电源410、和/或通信(例如，控制器402与电源410之间的通信、控制器402与HMI 412之间的通信等等)。控制器402可以进一步无线地、有线地、或以其组合方式与网络、子网络、电源410、HMI 412、控制(例如，z轴，x轴，y轴)运动的驱动器(如，位置部件)、气体选择与控制部件、阀、传感器、开关、外部驱动器接口、器具406等等中的至少一者通信。
以举例而非限制的方式，器具406可以是焊炬、路径形成刀片、工具、切割刀具、刀片、焊机、用于等离子切割或标记操作的器具、用于激光切割或标记操作的器具、用于水射流切割或标记操作的器具等。电源410可以供应用切割或标记技术(例如，等离子、水射流、激光、路径形成等等)执行切割操作所需的电力的一部分。例如，在等离子切割技术中，电源410可以供应电力来进行以下各项中的至少一项：器具406的运动、等离子切割操作的控制、气体供应源的控制、到器具406的电压输出、到器具406的电流输出、到器具406的热源输出等。
控制器402将电流控制、气体选择与控制(针对等离子切割操作)、高度控制、和运动控制进行集成。控制器402可以被配置成用于针对切割或标记操作、基于所希望工件的材料类型、材料厚度、和/或形状/外形(例如，该工件的所希望形状轮廓或者该工件的外形)来设置操作参数。控制器402可以管理与该切割或标记操作相关的参数，例如但不限于：电流、器具406高度(例如，焊炬高度)、电压、等离子气压(针对等离子切割操作)、屏蔽气压(针对等离子切割操作)、水压(针对水射流操作)、水与磨料物质的混合物(针对水射流操作)等等。应了解的是，每个切割或标记操作(例如但不限于等离子、水射流、激光、铣削、研磨等)可以包括可以被控制器402调整的相应参数。
具有针对过程相关的参数和运动相关的参数的集成控制的控制器402可以基于运动利用算法来进一步改善切割或标记性能以及品质，例如在该操作过程中调整电流和/或气体特性。具体而言，基于所希望工件是被切割或标记，可以动态地调整过程相关的参数和运动相关的参数。
控制器402可以附连至门架404上。通过将控制器402紧靠器具406(也被称为焊炬)进行附连，控制器402与器具406之间的气体体积被减小，这改善了产生所希望工件的响应性和/或周期。控制器402可以利用确定性的通信协议，例如但不限于：以太网、串行实时通信系统(Sercos)、控制器局域网络(CAN)、网络、LAN、WLAN、或无线网。例如，控制器402可以利用确定性通信协议来控制给一个或多个电源，例如电源410的电力信号。
可以利用HMI 412来接收用户输入。应了解的是，HMI 412可以是人机界面(HMI)并且还被称为输入部件。HMI 412可以被配置成用于接收与执行该切割或标记操作的参数相关联的用户输入。HMI 412可以与控制器402处于有线或无线通信。HMI 412可以是单机部件(如所描绘的)、并入电源410中、并入控制器402中、或并入其组合中。
例如，HMI 412(例如输入部件)可以接收以下各项中的至少一项：工件的厚度、工件的材料类型或切割速率、所希望工件的形状、所希望工件的几何坐标、所希望工件的外形等等。在实施例中，HMI 412(例如，输入部件)可以接收该用户输入和/或表示该用户输入的电子信号。另外，HMI 412(例如，输入部件)可以传递该用户输入和/或表示该用户输入的电子信号。
HMI 412(例如，输入部件)可以通过有线信号、无线信号、或其组合来将表示用户输入的数据传递至切割系统400。例如，HMI 412(例如，输入部件)可以是但不限于挂件、控制器等。在这样的实例中，该挂件或该控制器可以是无线连接或有线连接来与切割系统400通信的。应了解的是，HMI 412(例如，输入部件)可以经由有线连接、无线连接、或其组合来将数据传输至切割系统400和/或接收来自该切割系统的数据。
在实施例中，以下各项中的至少一项可以被直接下载至控制器402：程序、嵌套、一组机器可读指令、切割轮廓、穿入轮廓、穿出轮廓、几何坐标、形状外形、所希望工件的外形等。例如，通信端口可以并入控制器402中，以允许进行数据传递。在特定的实施例中，该通信端口可以是允许在控制器402处直接接收数据的USB端口。在另一个实施例中，该通信端口可以是允许控制器402与网络、无线网等等通信的无线接口装置。在又一个实施例中，该通信端口可以是允许与控制器402通信的有线连接端口。例如，控制器402可以下载与所希望工件外形相关的机器可读指令。控制器402进一步可以例如经由该通信端口将数据上传至来源，其中该来源可以是但不限于网络、硬盘驱动器、存储装置、存储器等。
例如，为了获得所希望工件，将以特定的图案、形状或尺寸来执行切割操作，其中所希望工件是通过一个或多个几何坐标来限定的。此外，为了在完成切割操作之后获得所希望工件，限定了在该切割操作过程中(例如从起点到终点)维持的切割速率。针对用于获得所希望工件的切割操作，与该切割操作一起使用穿入与穿出。该切割操作可以包括切割轮廓和用于执行该切割操作的切割速率，该切割轮廓被定义为与所希望工件相关的一个或多个几何坐标。例如，该切割轮廓可以包括从该切割操作开始到该切割操作结束的几何坐标，其中几何坐标限定了切割系统400的第一运动的起始位置、切割系统400的最后移动的结束位置、在该切割操作过程中产生非废弃边缘的起点、产生最后一个非废弃边缘的终点等等。该切割轮廓限定了从该切割操作的起始位置到该切割操作的结束位置的移动。该切割轮廓利用该起点与该终点之间的切割速率来产生所希望工件。以举例而非限制的方式，该切割轮廓可以是机器可读指令、程序的一部分、计算机编码的一部分、一组指令、可以编辑到程序中的一部分数据等。此外，控制器402可以产生并利用该切割轮廓。
控制器402可以接收、产生、并利用一个或多个几何坐标来提供运动以允许产生所希望工件。所希望工件的一个或多个几何坐标可以与x轴、y轴、和/或z轴相关。控制器402可以进一步被配置成用于通过用户、计算机、数据库、网络、服务器等等来接收该一个或多个几何坐标。在实施例中，控制器402可以被配置成用于创建切割轮廓的一部分。在实例中，用户可以创建切割轮廓。在另一个实例中，切割轮廓在完成之后可以被存储并被访问以用于以后执行的切割操作。在又一个实例中，用户可以利用控制器402来访问切割轮廓并且编辑这样的切割轮廓以便定制所希望工件。应了解的是，经由以下各项中的至少一项可以创建、接收、和/或访问这些切割轮廓、几何坐标等等：控制器402、网络、服务器、以太网、数据库、硬盘驱动器、存储器、外部硬盘、计算机等。
控制器402可以进一步控制内部和/或外部驱动器。控制器402可以包括内部驱动器。控制器402可以进一步包括外部驱动器接口。控制器402可以经由确定性的通信协议来控制外部驱动器，这些确定性的通信协议例如但不限于：以太网、串行实时通信系统(Sercos)、控制器局域网络(CAN)、网络、LAN、WLAN、或无线网。
基于至少以上所述，控制器402提供了改善的周期、改善的操作品质(例如，具有复杂形状或外形的所希望工件的改善的切割品质)、和/或具有连接性或连接方式的最小的系统复杂性(例如，多个控制器的联合以及与控制器402的互连)。
图5展示了根据本主题创新的控制器402的实施例。控制器402可以是集成控制器，该集成控制器针对切割系统502或标记系统将过程相关的控制与运动相关的控制进行集成。应了解的是，控制器402仅是示例性的并且不是对本主题创新进行限制。
控制器402可以包括处理器504，该处理器管理运动控制、气体选择、气体控制、高度控制、和过程控制(例如，气体、电流、电压、行进速度等的序列)。控制器402进一步包括多种通信方式506(例如comms)、气体控制件508、内部驱动器510和/或输入/输出512。例如，输入/输出512可以是反馈信号和/或控制信号(例如，以下所讨论的机器可读指令)。
在实施例中，控制器402可以管理一个或多个电源。例如，每个电源可以被配置成用于进行特定的输出并且控制器402可以基于所希望的电力需求来利用这些电源中的一个或多个。在另一个实施例中，控制器402所希望的可能是特定电流输出，其中，利用一个或多个电源来达到该特定电流输出。例如，第一电源可以提供100安培并且第二电源可以提供300安培，其中控制器402针对100安培要求可以利用该第一电源并且针对300安培需求利用该第二电源。控制器402还又可以组合并利用第一电源和第二电源来实现400安培需求。
在实施例中，该操作是激光操作、水射流操作、或铣削操作中的至少一者。在实施例中，该过程是等离子操作。在实施例中，针对该操作的可消耗控制是气体选择，并且该过程控制包括气体、电流、电压中的至少一者的序列。在实施例中，该过程控制包括该高度控制和该运动控制的序列。
在实施例中，提供了以下各项：该高度控制是针对控制在z轴上的运动的驱动器的一组机器可读指令；该可消耗控制是用于与针对该操作的气体选择相关的压力传感器、比例阀、或者电磁阀中的至少一者的一组机器可读指令；该运动控制是针对控制在x轴上围绕该工件的运动、在y轴上围绕该工件的运动、行进速度、穿入、或穿出中的至少一项的驱动器的一组机器可读指令；并且针对该操作的过程控制是用于对该操作所使用的气体、用于该操作的电流、或该操作的电压中的至少一者进行排序的一组机器可读指令。
在实施例中，该参数是该工件的所希望形状轮廓或者是该工件的外形。在实施例中，该参数是该工件的厚度、或该工件的材料类型、或切割速率中的至少一者。在实施例中，该输入部件进一步被配置成用于将用户输入无线地传递给该控制器。在实施例中，该输入部件被并入该电源中。在实施例中，该控制器附连至该门架上。
在实施例中，控制器进一步包括以下各项中的至少一项：第一通信部件，该第一通信部件接收来自以下各项中的至少一项的、用于该控制器的数据：控制在z轴上的运动的驱动器、压力传感器、比例阀、电磁阀、控制在x轴上的运动的驱动器、控制在y轴上的运动的驱动器、或该操作的电源；或第二通信部件，该第二通信部件将数据从该控制器传输至以下各项中的至少一项：控制在z轴上的运动的驱动器、压力传感器、比例阀、电磁阀、控制在x轴上的运动的驱动器、控制在y轴上的运动的驱动器、或该操作的电源。
在实施例中，该第一通信部件或该第二通信部件中的至少一者是以下各项中的至少一者：以太网、串行实时通信系统(Sercos)、控制器局域网络(CAN)、网络、LAN、WLAN、或无线网。
在实施例中，该控制器进一步被配置成用于生成更新的机器可读指令以用于以下各项中的至少一项：高度控制、可消耗控制、运动控制、或过程控制，其中更新的机器可读指令是基于对该操作的动态监测。例如，可以监测到与切割或标记操作相关联的设置、参数、和变量，这可以允许对该切割或标记操作进行调整。总体上，可以从控制器可以动态地调整来加以补偿的切割或标记操作中接收反馈(例如，反馈信号、一部分数据等)。例如，该反馈可以是与状态或切割参数相关的，例如但不限于：电压、x轴坐标、y轴坐标、z轴坐标、电流、高度、工件的测量值、行进速度、工件的厚度、温度等等。如在受让人于2013年11月14日提交的美国申请号14/079,799所披露的反馈与监测可以用于切割或标记系统并且通过援引并入本文。
在实施例中，该控制器接收该等离子切割或标记操作的反馈并且动态地调整该等离子切割或标记操作的设置，其中该设置是以下各项中的至少一项：电流、电压、该焊炬的高度、来自该气体供应源的气体流速、或来自该气体供应源的一种或多种气体的序列。
在实施例中，该控制器生成用于控制单一单极高电压脉冲的传输以便引发该等离子切割或标记操作所用的维弧的第五组机器可读指令。在实施例中，该系统可以包括至少一个电源，该至少一个电源供应用于该等离子切割或标记操作的电力的一部分，其中该控制器通过确定性的通信协议与该至少一个电源通信。在实施例中，该输入部件进一步被配置成用于将用户输入无线地传递给该控制器。
鉴于在前所描述的示例性装置和元件，在此参照图6的流程图和/或方法，可以更好地认识到根据所披露的主题可以实现的方法。示出了这些方法和/或流程图并将其描述成一系列框，所要求保护的主题并不受限于这些框的顺序，因为一些框可以以不同的顺序发生和/或与来自本文所描绘和描述的其他框同时发生。而且，实现在下文中所描述的方法和/或流程图可以并不要求所有展示出的框。
图6展示了利用集成控制器来执行切割操作的方法600。随后，以下内容按照在图6的决策树流程图600中所展示地发生，该决策树流程图是采用集成控制器的流程图600。在实施例中，该集成控制器可以用于切割操作或标记操作。
可以加载与所希望工件的几何坐标相关的一部分数据(参考框602)。例如，可以加载部件几何形状或嵌套方式。可以选择材料类型和/或材料厚度(参考框604)。例如，用户可以经由HMI选择该材料厚度和/或材料类型。确定该操作创建的是孔还是外形(参考框606)。如果该操作创建的是外形，则该方法继续参考框608。如果该操作创建的是孔，则该方法继续参考框610。
以下是针对为一种外形的所希望工件。可以设置运动参数(参考框608)。例如，可以使用技术表外形(参考框612)来提供或传送一个或多个运动坐标。可以设置切割参数(参考框614)。例如，可以设置与等离子操作相关的参数。开始切割运动和切割操作参数(参考框616)。基于动态监测，前瞻部件可以被配置成允许对该操作进行动态调整。例如，基于动态监测，可以调整参数(例如，切割参数)(参考框614)，其中该参数可以是与运动和/或切割操作(例如，运动相关的控制和过程相关的控制)相关的。确定是否存在要执行的所希望工件的另外的特征(参考框618)。如果不存在另外的特征，就完成了该部件或所希望工件(参考框620)。如果存在另外的特征，该方法继续确定该操作是孔还是外形(参考框606)。
以下是针对为一种孔的所希望工件。可以设置运动参数(参考框610)。例如，可以使用技术表外形(参考框622)来提供或传送一个或多个运动坐标。可以设置切割参数(参考框624)。例如，可以设置与等离子操作相关的参数。开始切割运动和切割操作参数(参考框626)。基于动态监测，前瞻部件可以被配置成允许对该操作进行动态调整。例如，基于动态监测，可以调整参数(例如，切割参数)(参考框624)，其中该参数可以是与运动和/或切割操作(例如，运动相关的控制和过程相关的控制)相关的。确定是否存在要执行的所希望工件的另外的特征(参考框618)。如果不存在另外的特征，就完成了该部件或所希望工件(参考框620)。如果存在另外的特征，该方法继续确定该操作是孔还是外形(参考框606)。
图7展示了代表与形状切割系统的常规通信和连接的系统700。系统700包括多个控制器，该多个控制器具有彼此之间的多种不同连接性，这对切割或标记操作造成延迟和不准确性。系统700包括：在等离子操作过程中控制焊炬704的高度的高度控制器操纵台702(例如，伊诺操纵台)、控制该等离子操作的等离子操纵台706、用于x轴和y轴运动的CNC控制器708、等离子电源710、脉冲启动操纵台712、自动气体操纵台714(该自动气体操纵台可以使用歧管组件，例如但不限于5口歧管716和/或2口歧管718)、由自动气体操纵台714管理的气体供应源720(例如，氧气、H17、氮气、氩气等等中的至少一种)、控制高度控制器操纵台702的远程部件722(例如，伊诺遥控)、以及控制在x轴、y轴或z轴中的至少一者上的移动的位置部件724(例如，也被称为“定位器”)。应了解的是，实施例可以包括位置部件724和驱动部件725，该位置部件控制在z轴上的移动(例如，朝向或远离工件的高度移动)并且该驱动部件控制在z轴或y轴上的移动(例如，水平和竖直移动)。焊炬704可以包括焊炬手柄726、焊炬基座728、以及焊炬头730，以用于在工件732上执行切割或标记操作，该工件可以包括星形表面734。
图8展示了等离子切割系统的框图800。具体而言，图解800可以表示图7中所展示的系统700。图解800展示了控制架构，该控制架构在多于一个通信线路上利用了多个控制器。图解800包括RS422 802和CAN comm 804。RS422 802是被以下各项使用的：CNC控制器806、CNC HMI 807、高度控制器812(例如，伊诺高度控制器)、高度控制HMI 816(例如，伊诺远程HMI)、等离子控制器818(等离子操纵台)、以及等离子操纵台HMI 819。CAN comm 804是被以下各项使用的：等离子控制器818(等离子操纵台)、等离子操纵台HMI 819、气体控制器803、气体操纵台820(气体操纵台HMI)、电源822、歧管组件(例如但不限于5通气体阀组件824和2通气体阀组件826)。CNC控制器806可以包括CNC HMI 807，其被配置成用于传递数据和/或该CNC控制器806的输入/输出。气体控制器803可以包括气体操纵台HMI 802，该界面被配置成用于对气体控制器803传递数据和/或进行输入/输出。等离子操纵台818可以包括等离子操纵台HMI 819，该界面被配置成用于对等离子操纵台818传递数据和/或进行输入/输出。高度控制器812可以包括高度控制HMI 816，该界面被配置成用于对高度控制812传递数据和/或进行输入/输出。应了解的是，可以将任何适合的其他阀组件或歧管组件用于本主题创新并且5通气体阀组件和2通气体阀组件不是对本主题创新进行限制。例如，CNC控制器806可以控制x轴运动808和y轴运动810。例如，高度控制器812(例如，伊诺高度控制器)可以控制z轴运动814。
图9展示了根据本主题创新的切割系统900。系统900可以包括控制器402，该控制器传递和/或接收数据来控制等离子切割或标记操作。控制器402可以经由确定性的通信协议902与一个或多个电源通信。例如，确定性的通信协议902可以是以太网、CAN、Sercos等等。另外，控制器402可以管理用来执行切割或标记操作的一个或多个电源。例如，控制器402可以控制电源904和电源906。应了解的是，可以存在任何适合数量的电源，例如，电源904、电源906、和N个电源907，其中N是正整数。HMI 908可以与控制器402通信，该控制器可以提供与该切割或标记操作相关的用户输入。在实施例中，HMI 908可以无线地或通过有线连接与控制器402通信。具体而言，应了解的是，可以用HMI 908来传递数据和/或对以下各项中的一项或多项进行输入/输出：控制x轴运动的位置部件、控制y轴运动的位置部件、控制z轴运动的位置部件、等离子操纵台、控制器402(该控制器被配置成用于对以下各项中的两项或更多项提供控制：CNC、高度控制、等离子控制、气体控制、或电源)、气体阀组件、电源、电弧启用部件等。
控制器402可以包括过程控制和运动控制、而不是利用多个控制器。控制器402可以包括x轴运动910、y轴运动912、z轴运动914、气体控制件916、阀组件或歧管组件(例如但不限于：5通气体阀组件918和2通气体阀组件920)。此外，控制器402可以对用于切割或标记操作的一个或多个电源提供电源控制。
图10展示了生成来自控制器402的用切割系统执行切割操作的机器可读指令的系统1000。系统1000包括输入部件120(例如，也被称为HMI)，该输入部件可以接收与在工件上执行的切割或标记操作相关的用户输入，其中控制器402针对以下各项中的两项或更多项生成机器可读指令：位置部件1006、气体控制件916、电源904、以及电弧启动部件1008。例如，输入部件120被配置成用于接收与执行操作(例如，切割操作、标记操作等)的参数相关联的用户输入。该参数可以是但不限于：工件的所希望形状轮廓、工件的外形、工件的孔形状、工件的厚度、工件的材料类型、切割速率、波形、电压、电流、焊炬高度等。输入部件120可以是独立式部件(如所描绘的)、并入控制器402中、并入电源904中、并入气体控制件916中、并入电弧启动部件1008中、或并入其组合中的。此外，输入部件120可以经由有线连接、无线连接、或其组合方式与控制器402传递数据。应了解的是，电弧启动部件1008可以是独立式部件(如所描绘的)、并入电源904、或其组合中的。换言之，电源904可以包括用于提供电弧启动的多个部件。使用电弧启动部件1008仅是示例性的并且在不背离本主题创新的范围的情况下可以通过合理工程评价和/或由普通技术人员来选择并使用任何适合的电弧启动部件。例如，电弧启动可以以高频率、脉冲启动、高端系统、接触式启动等来完成。
控制器402可以生成一个或多个机器可读指令以用于在工件上执行切割或标记操作。应了解的是，该一个或多个机器可读指令可以是但不限于：程序、一部分数据、数据包、一部分编码、一部分程序、可执行文件等。控制器402可以与位置部件1006、气体控制件916、电源904、电弧启动部件1008等等中的至少一项传递数据。来自控制器402的数据传递可以包括被多个部件(例如位置部件1006、气体控制件916、电源904、电弧启动部件1008等等)使用来执行切割或标记操作的机械可读指令。
如所讨论的，控制器402可以生成被传递以便在该工件上执行切割或标记操作的机械可读指令。控制器402生成用于控制该焊炬藉由位置部件1006的x轴运动的第一组机器可读指令1010。控制器402生成用于控制该焊炬藉由位置部件1006的y轴运动的第二组机器可读指令1012。控制器402生成用于控制该焊炬藉由位置部件1006的z轴运动的第三组机器可读指令1014。控制器402生成用于控制来自该等离子切割或标记操作的气体供应源(例如，经由气体控制件916)的气体流速的第四组机器可读指令1016，其中该气体控制件916包括：管理气体阀组件(例如但不限于：针对屏蔽气体的5通气体阀组件)、管理阀组件(例如但不限于：针对等离子气体的2通气体阀组件)、以及管理该屏蔽气体和该等离子气体的分布与该等离子气体的排出的序列。应了解的是，气体控制件916可以控制任何适合数量的阀组件并且2通阀组件和5通阀组件的控制是作为非限制性实例使用的。控制器402生成用于控制单一单极高电压脉冲的传输以便引发该等离子切割或标记操作所用的维弧(经由电弧启动部件1008)的第五组机器可读指令1020。控制器402生成用于控制一个或多个电源904的第六组机器可读指令1018。虽然展示了一个电源904，但是可以通过控制器402生成的机器可读指令1018来利用并控制任何适合数量的电源。
控制器402传递第一组机器可读指令1010、第二组机器可读指令1012、第三组机器可读指令1014、第四组机器可读指令1016、第五组机器可读指令1020、或第六组机器可读指令1018中的至少一项，以便基于至少该用户输入用焊炬来执行该等离子切割或标记操作。
应了解的是，虽然展示了位置部件1006，但是，可以利用任何适合数量的位置部件来对该切割或标记操作所用的焊炬或器具提供移动。位置部件可以致使焊炬或器具进行运动以执行切割操作从而获得所希望工件。在实施例中，可以存在任何数量的位置部件1006来执行轴线运动和/或多条轴线运动。在特定实施例中，可以存在执行z轴运动的第一位置部件、执行y轴运动的第二位置部件、执行z轴运动的第三位置部件等。在另一个实施例中，位置部件1006可以执行x轴运动和y轴运动并且第二位置部件可以执行z轴运动。在又一个实施例中，位置部件1006可以执行x轴运动、y轴运动、和z轴运动。
此外，控制器402可以接收反馈信号，该反馈信号可以被控制器402用来动态地调整与在工件上执行切割或标记操作相关的参数或设置。例如，位置部件1006、气体控制件916、电源904、或电弧启动部件1008中的至少一者各自可以传输一个或多个反馈信号。以举例而非限制的方式，可以向控制器402传递针对切割或标记操作所用的部件的反馈信号，其中控制器402使用这样的反馈信号来动态地调整该切割或标记操作(例如，基于参数、设置等等的改变)。应进一步了解的是，控制器402可以要求一个或多个反馈信号。在另一个实施例中，基于切割或标记操作的持续时间或期间发生的事件可以向控制器402定期传递一个或多个反馈信号。总体上，可以向控制器402传递一个或多个反馈信号以允许实时调整与切割或标记操作相关联的参数或设置。
例如，位置控制部件1006可以传递与至少一个运动或位置(例如但不限于：x轴运动、y轴运动、或z轴运动中的至少一项)相关的一个或多个反馈信号1022。在另一个实施例中，位置制部件1006可以针对每个运动轴线来传递反馈信号。一个或多个反馈信号1022可以包括与该切割或标记操作所用的焊炬的位置或方位(例如，在x轴、y轴、或z轴上)相关的数据。控制器402可以接收一个或多个反馈信号1022以便用来动态地控制该切割或标记操作。
在另一个实例中，气体控制件916可以传递与管理用于执行该切割或标记操作的气体供应源相关的一个或多个反馈信号1024。例如，一个或多个反馈信号1024可以是与以下各项相关的：阀组件、气体阀组件、歧管组件、组件、2通阀组件、5通阀组件、气体供应源、气体压力水平、气体流量、压力传感器、电磁阀、比例阀、气体温度、气体传送序列、传送气体的时间量、所传送的气体的量等等。控制器402可以接收一个或多个反馈信号1024以便用来动态地控制该切割或标记操作。
在又一个实例中，电源904可以传递与一个或多个电源相关的一个或多个反馈信号1026。例如，一个或多个反馈信号1026可以是电压、电流、电力输出、瓦数、故障条件、错误代码、警报、通知等等。控制器402可以接收一个或多个反馈信号1026以便用来动态地控制该切割或标记操作。
在还又一个实例中，电弧启动部件1008可以传递与执行该切割或标记操作的电弧点火相关联的参数相关的一个或多个反馈信号1028。例如，一个或多个反馈信号1028可以与以下各项相关：波形、电压、单极高压脉冲、电弧、电弧参数、点火持续时间等等。控制器402可以接收一个或多个反馈信号1028以便用来动态地控制该切割或标记操作。
在接收一个或多个反馈信号1022、1024、1026、1028中的至少一者时，控制器402可以生成另外的机器可读指令以便基于此类一个或多个反馈信号1022、1024、1026、1028的评估来调整该切割操作。例如，一个或多个反馈信号1022、1024、1026、1028可以与相应阈值进行比较并且如果不在相应阈值内，则该额外的机器可读指令可以与位置部件1006、气体控制件916、电源904、电弧启动部件1008等等中的至少一者一起使用以进行相应地补偿。
控制器402可以包括第一通信部件1002和第二通信部件1004，以用于接收和/或传输数据。应了解的是，第一通信部件1002可以并入控制器402(如所描绘的)、独立式部件、或其组合中。还应了解的是，第二通信部件1004可以并入控制器402(如所描绘的)、独立式部件、或其组合中。第一通信部件1002可以被配置成用于接收用于控制器402的数据，其中此类数据可以是反馈信号、控制信号、警报、通知、数据包、用户输入等等。第二通信部件1004可以被配置成用于将数据从控制器402传输至以下各项中的至少一项：位置部件1006、气体控制件916、电源904、电弧启动部件1008等等。应了解的是，虽然第一通信部件1002被描述为处理控制器402的接收数据，并且第二通信部件1004被描述为处理从控制器402进行的发送数据，但是本主题创新可以利用单一的通信部件。总体上，控制器402可以包括任何适合数目的通信部件以用于处理发送数据和/或接收数据，并且这样的实例将不被看作是对本主题创新进行限制。
图11展示了生成用于执行切割或标记操作的机器可读指令的方法1100。如以上所描述的，术语切割操作旨在包括在工件上进行的标记操作。总体上，可以利用方法1100，在该方法中，从工件中去除一部分的废弃部分。随后，以下内容按照在图11的决策树流程图1100中所展示地发生，该决策树流程图是生成机器可读指令的流程图1100，这些指令用于执行从工件中去除废弃部的操作并且具体是对工件进行切割或标记操作。
可以接收工件的厚度、用于切割操作的该工件的材料类型、该切割操作的起始位置、以及该工件的所希望形状(参考框1110)。可以生成包括以下各项中的两项或更多项的机器可读指令：x轴运动控制、y轴运动控制、z轴运动控制、气体控制、电源控制、和电弧点火控制(参考框1120)。
可以将与x轴运动控制、y轴运动控制、和z轴运动控制相关联的机器可读指令传递给位置部件(参考框1130)。如以上所讨论的，位置部件可以致使焊炬或器具进行运动以执行切割操作从而获得所希望工件。在实施例中，可以存在任何数量的位置部件来执行轴线运动和/或多条轴线运动。在特定实施例中，可以存在执行z轴运动的第一位置部件、执行y轴运动的第二位置部件、执行z轴运动的第三位置部件等。在另一个实施例中，位置部件可以执行x轴运动和y轴运动并且第二位置部件可以执行z轴运动。在又一个实施例中，位置部件可以执行x轴运动、y轴运动、和z轴运动。
可以传递与气体控制相关联的机器可读指令以控制阀或气体传送序列中的至少一者(参考框1140)。例如，气体传送可以被用来执行切割或标记操作并且传送序列可以是基于所生产的机器可读指令的。在另一个实施例中，可以将与电源控制相关联的机器可读指令传递给一个或多个电源。在又一个实施例中，可以将与电弧点火控制相关联的机器可读指令传递给电弧启动部件，该部件点燃电弧来执行切割或标记操作。
可以基于所生成的这些机器可读指令来在工件上执行切割操作以获得所希望形状(参考框1150)。在实施例中，这些机器可读指令是由控制器生成的。
应了解的是，方法(例如，方法1100)可以包括接收反馈信号(例如，一部分数据、电子信号、数据包、数字信号、模拟信号)。例如，该反馈信号可以来自以下各项中的至少一项：位置部件、气体控制件、电源、电弧启动部件、阀、组件、阀组件、歧管组件、2通阀组件、5通阀组件、压力传感器等。如以上所讨论的，反馈信号是表示与切割操作或用来执行切割操作或执行该切割操作的部件(例如，位置部件、气体控制件、电压、电弧启动部件、相机、图像装置、移动传感器、音频传感器、光传感器、电压传感器、电流传感器、温度传感器、气体流动传感器、压力传感器等)相关的状态和参数的数据(例如，信号、一部分数据、数据包、模拟信号、数字信号等)。
在实施例中，控制器可以接收反馈信号，其中该控制器生成如以上所讨论的这两个或更多个机器可读指令。
虽然本文中讨论的实施例与以上讨论的系统和方法相关，但这些实施例旨在为示例性的并且不旨在限制这些实施例对本文中所阐述的那些讨论内容的适用性。本文中所讨论的控制系统和方法论相等地应用于同电弧焊接、激光焊接、钎焊、锡焊、等离子体切割、水射流切割、激光切割相关的系统和方法、以及使用类似控制方法论的任何其他系统或方法中，并且可以用于其中，而不脱离以上讨论的发明的精神或范围。本文的实施例和讨论可以容易地由本领域的技术人员并入到这些系统和方法中的任何系统和方法中。
以上示例仅仅是说明本发明的各个方面的若干个可能的实施例，其中，本领域技术人员在阅读并理解本说明书和附图时将想到等效的变更和/或修改。特别地，关于由以上描述的部件(组件、设备、系统、电路等)执行的各种功能，除非以其他方式指出，用来描述这样的部件(例如，HMI、位置部件、控制器、气体控制件、电源、电弧启动部件、输入部件等)的术语(包括涉及参考“器件(means)”)旨在与执行所描述部件(例如，功能上是等效的部件)的具体功能的任何部件(如硬件、软件或其组合)相对应，即使结构上不等效于执行本发明所展示的实现方式中的功能的披露结构也是如此。此外，尽管可能已经根据若干实施例中的仅一个实施例披露了本发明的某个具体特征，但此类特征可以如所希望地和针对任何给定的或具体的应用而言有利地与其他实现方式的一个或多个其他特征相组合。另外，在术语“包括(including)”、“包括了(includes)”、“具有(having)”、“有(has)”、“带有(with)”或其变体被用于详细描述和/或权利要求书的范围内，此类术语以类似于术语“包括(comprising)”的方式旨在是开放性的。
所写的本说明书使用示例来披露本发明，包括最佳模式，并且还能够使本领域的普通技术人员实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统、和执行任何结合的方法。本发明的可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的文字语言没有差别的结构性元件，或者如果它们包括与权利要求书中的文字语言有非实质性差别的等效结构元件，则此类其他示例意在包括在权利要求的范围之内。
当时出于展示申请人已知的最佳模式的目的已经描述了实施本发明的最佳模式。如通过权利要求的范围和精神所衡量的，实例仅仅是说明性的而不意味着要限制本发明。已经参照优选和替代的实施例描述了本发明。显然，依据对本说明书的阅读和理解，其他技术人员将会认识到多种修改和变更。旨在包括落在所附权利要求书或其等效物范围内的所有此类修改和变更。
参考号
100 切割系统 510 驱动器接口
102 焊接部件 512 输入/输出
104 自动气体控制部件 600 方法
106 用户 602 参考框
108 支撑件 604 参考框
110 输入部件 606 参考框
112 输入部件 608 参考框
114 焊炬 610 参考框
120 部件 612 参考框
300 桌台 614 参考框
400 系统 616 操作参数
402 控制器 618 参考框
404 门架 620 参考框
406 器具 622 参考框
408 桌台 624 参考框
410 电源 626 参考框
412 HMI 700 系统
414 气体源 702 控制器操纵台
502 系统 704 焊炬
504 处理器 706 等离子操纵台
506 通信方式 708 CNC控制器
508 气体控制 710 电源
712 脉冲启动操纵台 822 电源
714 自动气体操纵台 824 5通气体阀组件
716 歧管 826 2通气体阀组件
718 歧管 900 系统
720 气体供应源 902 协议
722 远程部件 904 电源
724 位置部件 906 电源
725 驱动部件 907 电源
726 焊炬手柄 908 HMI
728 焊炬基座 910 x轴运动
732 工件 912 y轴运动
734 星形地 914 z轴运动
800 图解 916 气体控制
802 RS422 918 阀组件
803 控制器 920 阀组件
804 CAN 1000 系统
806 CNC控制器 1006 位置部件
807 CNC HMI 1008 电弧启动部件
808 x轴运动 1010 指令
810 y轴运动 1012 指令
812 高度控制器 1014 指令
816 HMI 1016 指令
818 等离子控制器 1018 指令
819 HMI 1020 指令
1022 信号 1130 参考框
1024 信号 1140 参考框
1026 信号 1150 参考框
1028 信号 x 轴
1100 方法 y 轴
1110 参考框 z 轴
1120 参考框

Claims (16)

1.一种用于切割或标记工件的系统(100，400，700，900，1000)，包括：
工件；
执行操作的器具，其中该操作是切割该工件或标记该工件中的至少一者；
门架(404)；
支撑该工件的桌台(300，408)；
电源(410，710，904，906)；
输入部件，该输入部件被配置成用于接收与执行该操作的参数相关联的用户输入；
控制器(402)，该控制器被配置成用于提供以下控制：
针对该器具的、管理朝向该工件或远离该工件的运动的高度控制；
针对该操作的可消耗物控制；
针对该操作的给该电源的电力控制；
针对该器具的、管理围绕该工件的运动的运动控制；以及
针对该操作的过程控制。
2.如权利要求1所述的系统(100，400，700，900，1000)，其中，该操作是激光操作、水射流操作、或铣削操作中的至少一者。
3.如权利要求1或2所述的系统(100，400，700，900，1000)，其中，该过程是等离子操作。
4.如权利要求1至3中任一项所述的系统(100，400，700，900，1000)，其中，针对该操作的可消耗物控制是气体选择，并且该过程控制包括气体、电流、电压中的至少一者的序列。
5.如权利要求1至4中任一项所述的系统(100，400，700，900，1000)，其中，该过程控制包括该高度控制和该运动控制的序列。
6.如权利要求1至5中任一项所述的系统(100，400，700，900，1000)，进一步包括：
该高度控制是针对控制在z轴上的运动的驱动器的一组机器可读指令；
该可消耗物控制是用于与针对该操作的气体选择相关的压力传感器、比例阀、或者电磁阀中的至少一者的一组机器可读指令；
该电力控制是针对该电源的一组机器可读指令；
该运动控制是针对控制在x轴上围绕该工件的运动、在y轴上围绕该工件的运动、行进速度、穿入、或穿出中的至少一项的驱动器的一组机器可读指令；
针对该操作的过程控制是用于对该操作所使用的气体、用于该操作的电流、或该操作的电压中的至少一者进行排列的一组机器可读指令；并且
该控制器与以下各项通信：控制在z轴上的运动的该驱动器、控制在x轴上的运动的该驱动器、控制在y轴上的运动的该驱动器，以及与该气体选择相关的该压力传感器、该比例阀、或该电磁阀中的至少一者，其中该控制器不用RS422Comm进行通信。
7.如权利要求1至6中任一项所述的系统(100，400，700，900，1000)，其中，该参数是该工件的所希望形状轮廓或者是该工件的外形，和/或其中该参数是该工件的厚度、或该工件的材料类型、或切割速率中的至少一者。
8.如权利要求1至7中任一项所述的系统(100，400，700，900，1000)，该输入部件进一步被配置成用于将该用户输入无线地传递给该控制器，和/或其中该输入部件被并入该电源(410，710，904，906)中。
9.如权利要求1至8中任一项所述的系统(100，400，700，900，1000)，该控制器(402)进一步包括以下各项中的至少一项：
第一通信部件，该第一通信部件接收来自以下各项中的至少一项的、用于该控制器的数据：控制在z轴上的运动的驱动器、压力传感器、比例阀、电磁阀、控制在x轴上的运动的驱动器、控制在y轴上的运动的驱动器、或该操作的电源；或者
第二通信部件，该第二通信部件将数据从该控制器传输至以下各项中的至少一项：控制在z轴上的运动的驱动器、压力传感器、比例阀、电磁阀、控制在x轴上的运动的驱动器、控制在y轴上的运动的驱动器、或该操作的电源。
10.如权利要求9所述的系统(100，400，700，900，1000)，该第一通信部件或该第二通信部件中的至少一者是以下各项中的至少一者：以太网、串行实时通信系统(Sercos)、控制器局域网络(CAN)、网络、LAN、WLAN、或无线网。
11.如权利要求1至10中任一项所述的系统(100，400，700，900，1000)，该控制器进一步被配置成用于生成更新的机器可读指令以用于以下各项中的至少一项：该高度控制、该可消耗物控制、该运动控制、该电力控制、或该过程控制，其中该更新的机器可读指令是基于对该操作的动态监测的，和/或
该控制器(402)附连至该门架(404)上。
12.一种用于在工件上执行等离子切割或标记操作的系统(100，400，700，900，1000)，包括：
工件；
门架(404)；
焊炬(114，704)；
支撑该工件的桌台(300，400)；
输入部件，该输入部件被配置成用于接收与执行该等离子切割或标记操作的参数相关联的用户输入，其中该参数是以下各项中的至少一项：该工件的所希望形状轮廓、该工件的厚度、该工件的材料类型、或切割速率；
包括了控制器(402)的壳体；
该控制器(402)生成用于通过位置部件来控制该焊炬(114，704)的x轴运动的第一组机器可读指令；
该控制器(402)生成用于通过该位置部件来控制该焊炬的y轴运动的第二组机器可读指令；
该控制器(402)生成用于通过该位置部件来控制该焊炬的z轴运动的第三组机器可读指令；
该控制器(402)生成用于控制来自该等离子切割或标记操作的气体供应源的气体流速的第四组机器可读指令，其中该气体控制包括：管理用于屏蔽气体的气体阀组件、管理用于等离子气体的气体阀组件、以及管理该屏蔽气体和该等离子气体的分布与该等离子气体的排出的序列；并且
该控制器(402)传递该第一组机器可读指令、该第一组机器可读指令、该第二组机器可读指令、该第三组机器可读指令、或该第四组机器可读指令中的至少一项来基于该参数用该焊炬(114，704)来执行该等离子切割或标记操作。
13.如权利要求12所述的系统(100，400，700，900，1000)，
其中该控制器(402)接收该等离子切割或标记操作的反馈信号并且动态地调整该等离子切割或标记操作的设置，其中该设置是以下各项中的至少一项：电流、电压、该焊炬的高度、来自该气体供应源的气体流速、或来自该气体供应源的一种或多种气体的序列，和/或
其中该控制器(402)生成用于控制单一单极高电压脉冲的传输以便引发该等离子切割或标记操作所用的维弧的第五组机器可读指令。
14.如权利要求12或13所述的系统(100，400，700，900，1000)，进一步包括：
至少一个电源，该至少一个电源供应用于该等离子切割或标记操作的电力的一部分，其中该控制器通过确定性的通信协议与该至少一个电源通信；并且
该控制器(402)生成用于控制来自该至少一个电源的供应的额外一组机器可读指令。
15.如权利要求12至14中任一项所述的系统(100，400，700，900，1000)，其中，该输入部件进一步被配置成用于将用户输入无线地传递给该控制器。
16.一种用于在工件上执行等离子切割或标记操作的系统(100，400，700，900，1000)，包括：
工件；
门架(404)；
焊炬(114，704)；
支撑该工件的桌台(300，408)；
用于接收与执行该等离子切割或标记操作的参数相关联的用户输入的器件，其中该参数是以下各项中的至少一项：该工件的所希望形状轮廓、该工件的厚度、该工件的材料类型、或切割速率；
包括了控制器(402)的壳体；
该控制器(402)生成用于通过位置部件来控制该焊炬的x轴运动的第一组机器可读指令；
该控制器(402)生成用于通过该位置部件来控制该焊炬的y轴运动的第二组机器可读指令；
该控制器(402)生成用于通过该位置部件来控制该焊炬的z轴运动的第三组机器可读指令；
该控制器(402)生成用于控制来自该等离子切割或标记操作的气体供应源的气体流速的第四组机器可读指令，其中该气体控制包括：管理用于屏蔽气体的气体阀组件、管理用于等离子气体的气体阀组件、以及管理该屏蔽气体和该等离子气体的分布与该等离子气体的排出的序列；以及
用于传递该第一组机器可读指令、该第一组机器可读指令、该第二组机器可读指令、该第三组机器可读指令、或该第四组机器可读指令中的至少一项的器件，以便基于该参数用该焊炬来执行该等离子切割或标记操作。
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