CN106624267B - 通过焊接电力缆线在焊接系统中通信的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的系统和方法涉及具有焊接电源和焊丝送进器的焊接系统，其中该电源和焊丝送进器通过焊接电力缆线进行通信。在示例性实施例中，该焊丝送进器使用由电源产生并识别的电流引出脉冲通过焊接缆线与该电源进行通信。类似地，该电源产生电压脉冲，这些电压脉冲通过焊接电力缆线传送并由焊丝送进器识别。

Description

通过焊接电力缆线在焊接系统中通信的系统和方法

优先权

本申请要求于2015年10月29日提交的美国临时专利申请号62/248,034的优先权，其全部披露内容以引用方式全文并入文本。

发明领域

与本发明一致的装置、系统和方法涉及焊接系统中的数据通信，更具体地涉及通过焊接缆线的数据通信。

背景技术

随着焊接技术和应用的发展，对电源和焊接系统的需求也越来越高。这些需求随着更多地在更恶劣的环境中使用焊接系统而增加。在传统的焊接系统中，焊接电源经由专用通信缆线与焊丝送进器通信。然而，这些通信缆线易受损坏，特别是在这些恶劣的环境中。此外，通信增加了焊接系统的成本和复杂性，并且可能限制焊丝送进器相对于电源的定位。已经做出努力以便允许通过电力缆线进行系统通信，但是这些努力使用复杂的通信协议，可能是复杂的并且容易受到干扰和其他问题的影响。

通过常规、传统和所提出的方法与本申请的其余部分中参照附图阐述的本发明的实施例相比较，这些方法的进一步的局限性和缺点对本领域内的技术人员而言将变得明显。

发明简述

本发明的实施例包括使用便于在焊丝送进器与电源之间的双向数据通信的焊接缆线。包括在焊丝送进器和电源内部的电路允许这类通信在传送焊接电力信号之前、之后和/或同时发生。包括在焊丝送进器和电源中的通信模块允许使用通过焊接信号缆线的电流和电压脉冲进行通信，并且不需要使用复杂的通信协议。

在另外的示例性实施例中，提供了一种方法，包括连续接收在焊接电极处的电压的现场电压测量数据，使用焊接缆线跨电弧(across the arc)传送现场电压测量数据，并且将现场电压测量数据与焊接电源处的焊接输出电压进行连续比较以标识电压差。该方法还包括至少部分地基于电压差使用焊接电源来增加或减少焊接输出电压。

附图的简要说明

通过参考附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和/或其他方面将会更加清晰，在附图中：

图1示出了根据本发明的示例性实施例的整体焊接系统的图示表示；

图2示出了由本发明的示例性实施例使用的示例性电流信号通信波形的图示表示；

图3示出了由本发明的示例性实施例使用的示例性电压信号通信波形的图示表示；

图4示出了本发明的示例性焊丝送进器中的通信模块的示例性实施例的图示表示；并且

图5示出了本发明的示例性焊丝送进器中的通信模块的另一示例性实施例的图示表示。

图6示出了根据本创新的实施例的至少图7的焊接输出电路路径的另一个示例性电路表示的图示表示；

图7示出了包括焊接输出电路路径的焊接系统的另一个示例性实施例的示意性框图的图示表示；

图8示出了包括焊接输出电路路径的焊接系统的另一示例性实施例的另一个示意性框图的图示表示；

图9示出了包括焊接输出电路路径的焊接系统的附加示例性实施例的示意性框图的图示表示；并且

图10示出了用于控制焊接输出电特性的方法的示例性实施例的流程图的图示表示。

示例性实施方式的详细说明

现在将详细参照多个不同的和可替代的实施例并参照附图，其中相似的参考数字表示基本上相同的结构元件。每个示例是通过说明的方式而不是作为限制来提供的。事实上，本领域技术人员将清楚的是，在不脱离本披露内容和权利要求的范围或精神的情况下可以进行各自修改和变化。例如，作为一个实施方案的一部分所图示说明或描述的特征可以被用在另一个实施方案上，以产生更进一步的实施方案。因此，本披露内容旨在包括所附权利要求或其等效物的范围内的修改和改变。

现在转到本申请的附图，图1描绘了根据本发明的实施例的示例性焊接系统100。焊接系统100可以是任何已知类型的焊接系统，其采用焊接电源以及联接到该电源的焊丝送进器。例如，焊接系统可以是MIG型焊接系统。以下讨论的实施例通常被描述为MIG焊接系统，但是这仅仅是示例性的，因为本发明的实施例可以用于其他类型的焊接系统。由于MIG型焊接系统是公知的，为了清楚起见，未示出系统(例如焊丝送进器)与焊炬和工件的联接。本发明的实施例的那方面不改变，因此不需要在本文中详细示出或讨论。在进一步的示例性实施例中，该系统可以包括利用本文讨论的通信方法的远程控制和/或悬垂式(pendant)控制装置(通常是已知的)。也就是说，例如，远程/悬垂式控制可以利用本文所讨论的电弧通信协议，并且以其他方式检测由焊丝送进器或电源中的任何一个发送的信号并将这些信号传送给用户。在其他实施例中，悬垂式/远程控制器代替本文所述的系统中的焊丝送进器，并且使用类似本文所述的通信协议，在焊丝送进器中的功能将存在于悬垂式/远程控制器中。例如，在棒或TIG焊接系统中，将使用远程控制器而不是焊丝送进器，并且远程控制器将被联接到电源并如本文所述的进行通信。还应当注意，虽然本文描述的示例性实施例被描述为焊接系统，但是本发明的实施例也可以用于其他系统，例如等离子切割等，并且作为扩展，可以使用其他部件，代替如本文所述的焊丝送进器和焊接电源。也就是说，该电源可以是切割电源、具有负载的发电机等。该系统在本文中为了简化和有效而被描述为焊接系统，但是本文的实施例不限于此。此外，本领域技术人员可将本文描述的通信电路、系统、方法和协议合并到这些类型的其他系统中。

现在转向系统100，典型地，系统100包含经由焊接缆线130联接到焊丝送进器120上的电源110。电源110可以被配置为类似于已知的焊接电源，具有本文所讨论的附加特征和属性。例如，在本发明的实施例中，电源110可以被配置为类似于由林肯电气有限公司(The Lincoln Electric Co.，克里夫兰，俄亥俄州)制造的

焊接系统。此外，焊丝送进器120可以配置为类似于已知的焊丝送进器，具有本文讨论的附件，其示例是由林肯电气有限公司(The Lincoln Electric Co.，克里夫兰，俄亥俄州)制造的LN-25系列焊丝送进器。当然可以使用其他电源和焊丝送进器，这些参考文献仅仅是示例性的。

如通常已知的，电源110经由缆线130输出被引导到焊丝送进器120的焊接电流，使得焊丝送进器可以将电流继续传送到焊接电极而用于焊接工件。在MIG系统中，电极也是消耗品，并且在例如TIG等其他过程中，电极不是沉积到焊缝中的消耗品。缆线130是将焊接电力/电流从电源110的输出螺柱111/112传递到焊丝送进器120的主焊接电力缆线。如同已知的系统，焊丝送进器120和电源110可以在焊接之前、之后和期间彼此通信。通常这些通信与焊接参数、设定点、反馈等有关。如先前在已知的系统中所解释的，焊接系统在电源110与焊丝送进器120之间使用专用的通信缆线/线路。本发明的实施例消除了对这些附加通信缆线的需要，并且在焊丝送进器与电源之间提供稳健的通信系统/过程。

如以下进一步描述的，除了能够承载焊接电流/电力之外，焊接缆线130被设计为在电源110与焊丝送进器120之间进行数据通信(例如控制命令)。本发明的实施例支持在焊丝送进器120与电源110之间的单向及双向通信。因此，电源和焊丝送进器都通过缆线130相对于彼此发送/接收信号和/或数据。

如一般理解的，电源110接收AC信号作为其输入(图1中未示出)。AC信号可以作为3相输入或单相AC输入信号而被接收。AC信号可以根据电源和/或操作国家而在电压和频率上变化。例如，AC输入可以来自公用电网，其可以在50或60Hz下在从100到660伏的范围内，或者可以来自便携式发电机，其也可以具有变化的电压和频率。因此，系统100能够正确地操作并且提供焊接或切割信号，而不管输入AC电压幅值、相位类型和频率如何。电源110被设计为以各种模式运行，包括恒定电压(CV)和恒定电流(CC)模式，适合于各种应用。因此，电源110可以包括附加的电气部件，以调节接收的原始AC信号并输出所希望的焊接信号。

在大多数示例性实施例中，来自电源110的电力适于焊接，并且经由焊接缆线130(为大直径电导管)被传送到焊丝送进器120。因此，在本发明的示例性实施例中，焊接信号(即发送到实际用于焊接的触点尖端的电流信号)最初在电源110内产生、控制和修改，然后通过焊接缆线130传送到焊丝送进器120。除了送进焊接电极之外，焊丝送进器120使用缆线(未示出)将接收的焊接信号传递到电弧上。

在传统的焊接系统中，感测引线通常用于感测焊接电弧的电压，以允许对焊接操作的适当控制。感测引线电联接到工件和触点尖端上，以提供关于该电弧的电压的反馈。由电源110使用这种反馈，以控制焊接信号的产生和输出。例如，感测引线将用于检测短路事件，并且电源110将输出允许短路被清除的信号。为了清楚起见，图中未示出感测引线，但是它们的使用是公知的，并且不需要在本文中进一步描述。

例如，应当注意，在一些应用中，焊丝送进器120位于离电源110相当大的距离处，因此需要缆线130和任何其他承载数据的缆线或感测引线缆线相当长。这通常在焊接操作不利于使电源110接近焊接操作、而是使焊丝送进器120靠近地定位以确保正确的焊丝进给时发生。这些长缆线(特别是焊接电力缆线130)可能在焊接操作期间大大增加整体系统电感。这种阻抗的增加可能是对焊接操作的损害，因为它可能不利地影响焊接电源110的整体响应性。这在脉冲焊接操作中尤其成问题。因此，期望尽可能地减小整体系统阻抗。此外，单独的控制缆线通常用以连接电源和焊丝送进器。因为它们的长度，这样容易损坏并受到其他限制。

通过本发明的实施例，电源110和焊丝送进器120可以彼此分开很大的距离，而使用传统的焊接系统，在焊接电源和焊丝送进器之间存在最大有效距离。例如，传统的系统在电源与焊丝送进器之间不应超过100英尺。然而，利用本发明的实施例，可以大大超过该距离。实际上，部件110和120可以彼此分开在100到500英尺范围内的距离。在其他示例性实施例中，该距离在250到500英尺的范围内。

如上简要提到的，已经做出努力以通过在焊接信号上叠加通信信号来通过电力缆线130通信而解决一些问题。然而，这可能具有一些严重的缺点，因为通信信号可能干扰焊接信号或以其他方式包括焊接信号，并且可能需要复杂的通信控制。然而，如以下详细解释的，采用本通信系统的实施例则不存在这些问题。也就是说，本发明的实施例利用受调节/受控制的电力引出协议以在焊丝送进器与电源之间进行通信，而不是覆盖通信信号。这将在下面进一步解释。

如图1所示，电源110包含焊接电力输出模块103，其产生焊接电力信号并将该焊接电力信号输出到该焊丝送进器。焊接输出模块可以与已知系统一致地构造，并且可以包含(例如)整流器、用以产生受调节DC总线的降压、升压或降压-升压电路和输出电路，例如斩波器、PWM、逆变器等，其用于产生焊接信号。当然，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，也可以使用其他已知的输出电路/配置。可以与已知系统一致地控制这个输出模块。电源110还包含控制模块101，其可以用于控制输出模块103和电源110的操作。控制模块可以包含基于处理器的计算系统，其包含存储器、处理器等以与已知系统一致地控制电源110的操作。此外，控制模块101包含接收器105和发送器107，以帮助与本文所讨论的实施例一致地与焊丝送进器120通信。如图所示，接收器105通过电流感测引线104联接到输出模块103的至少一条输出线上，以感测输出模块103的输出电流。此外，控制模块101包含发送器107，其用于帮助将数据信号从电源传输到焊丝送进器120。发送器107经由电压信号引线106联接到输出功率模块103上，其使用将在下面进一步解释。当然，电源110还包含另加的部件和电子器件，例如输入控制、辅助电源等，为了清楚起见未示出。然而，由于电源的这些方面是公知的，因此不需要在这里详细讨论。

此外，如图所示，焊丝送进器120包含控制器模块121，其用于帮助与电源110的通信。控制器模块121包含/联接到用户界面控制板126，该用户界面控制板允许用户向焊丝送进器120输入用户/焊接数据以控制系统100的操作。用户界面126可以被配置为类似任何已知的用户界面，并且可以包括数据屏幕(LED等)用户控制(旋钮、按钮等)和/或触敏输入屏幕。可以使用任何已知的用户界面配置。在一些实施例中，用户界面控制126不需要是通信模块的一部分，但是用户输入至少联接到通信模块上以允许如本文所讨论的那样传送用户输入数据。控制器模块121还包括接收器129，该接收器联接到焊丝送进器螺柱113/114中的一者上，这些接触尖端螺柱经由电压感测引线128联接到焊接电力线130中的一者上。(虽然仅示出了一条感测引线，但是每个螺柱的感测引线都可以用于检测螺柱处的电压)。如以下进一步解释的，电压感测引线128用以感测来自电源110的电压通信信号。控制器模块121还包含具有发送器125和电流吸收电路127的通信模块123，其用于改变焊丝送进器120中的电流引出以帮助与电源110通信。这将在下面进一步解释。当然，焊丝送进器120可以具有其他系统和部件，例如电动机、电动机控制等，这些是已知的并且为了清楚起见不需要示出或描述。控制器模块121还可以具有与已知控制器模块一致的处理器、存储器等，以确保焊丝送进器120的正确操作。

如上所述，已经开发了利用电力缆线130上的复杂的通信信号的一些系统。本发明的实施例不使用这种想法，而是改变电流/功率引出以帮助通信。下面在示例性通信序列的上下文中讨论本发明的实施例。然而，应当注意，在以下示例性序列/实施例中，通信序列在焊丝送进器120处开始，但是实施例不限于这种方式，因为电源110可以发起与本文所描述的实施例一致的通信。

如通常已知的，焊丝送进器120可以经由缆线110从电源110接收其控制和操作电力。该操作电力的形式可以是来自OCV电压为大约60伏(例如)的电源110的输出电压以及(例如)大约50瓦的功率。(注意，虽然电力信号被称为OCV信号，但是由于来自电源110的电力信号正被用于给焊丝送进器中的辅助电路供电，存在一些电流流动)。当焊丝送进器120通电时，其可以经由用户界面控制126接收用户输入。这些用户输入被传送到通信模块123和发送器125，其使得电流吸收电路从来自电源110的电力信号改变由焊丝送进器120引出的电流。也就是说，电流吸收电路127不是使用已知的通信协议发送通信信号，而是改变焊丝送进器120的电流引出，使得电源110经由电流感测引线104和接收器105“看到”或感测到电流引出的变化，并且将电流引出中的这些变化解释为数据通信信号。

在图2中表示示例性的电流引出通信信号。图2示出了当没有进行通信并且电源110仅仅为焊丝送进器120供电时具有低OCV电流引出(低于0.5amp)的电流信号200。然而，当焊丝送进器120想要与电源110通信以例如传送用户输入设置时，焊丝送进器使用电流吸收电路127从如所示的波形200中的一系列脉冲中的电力信号来改变电流引出。如这个示例性实施例所示，电流吸收电路127使得从电源的电流引出在一系列脉冲中脉动到大约2.5安的峰值水平，这一系列脉冲作为来自焊丝送进器120的数据信号由电源110识别(感测电流引出的变化)。焊丝送进器120使用这些电流引出脉冲作为传送数据的手段。因此，与已知的通信系统不同，焊丝送进器120不产生(使用各种已知的通信协议)传送到电源的通信信号，而是以被电源看作数据信号的预定格式/模式改变电流引出。这是一个更稳健和稳定的通信协议。

例如，在所示的示例性实施例中，通信模块123/电流吸收电路127使得消息起始电流脉冲201被启动。对于这个脉冲(以及随后的脉冲)，电流吸收电路127切换以产生电流路径，该电流路径使得从电力信号引出所希望的附加电流以产生脉冲201。这个信号起始电流引出脉冲201具有预定的脉冲宽度和/或峰值电流，电源110已知其为信号起始脉冲。例如，如所示出的，信号起始脉冲201具有3ms的脉冲宽度和大约2.5安的峰值电流。因此，当电源110感测到这种电流引出时，电源110控制模块101识别出数据即将从焊丝送进器传送到电源。在信号起始脉冲201之后，由电流吸收电路127产生一系列电流引出脉冲203/205，并由电源110感测。脉冲203/205可以表示由电源110的控制模块101识别的二进制编码(“1”和“0”)，使得控制模块101解释/使用这些电流引出脉冲以接收来自焊丝送进器120的数据消息。例如，电源110可以使用这个消息来为给定的焊接操作提供所希望的焊接信号。如所示出的，数据脉冲203/205可以具有不同的脉冲宽度和/或峰值电流，以便提供所需的二进制编码。在所示的实施例中，脉冲具有相同的峰值电流，但是它们的脉冲宽度是变化的，其中一个数据脉冲203具有大于另一个数据脉冲205的脉冲宽度。使用这种二进制脉冲方法，可以仅使用在焊丝送进器处改变的电流引出而将二进制信号从焊丝送进器120发送到电源110。在一些示例性实施例中，可以由电路127创建信号结束电流引出脉冲(未示出)，以向该电源发送数据传输结束的信号。例如，信号结束脉冲可以与信号起始脉冲201相同，但是因为是被第二次接收，它被识别为信号结束脉冲。在其他实施例中，信号结束脉冲可以具有不同的峰值电流和/或脉冲宽度，其在电源处被识别为信号结束脉冲。在另一示例性实施例中，接收器105和/或控制模块101可以具有用于来自焊丝送进器的一个信息包的预定比特大小，并且当从焊丝送进器120接收到适当量的信息(例如比特)时，控制模块101确定已经发送了完整的包，然后处理该包，并等待另一信号开始脉冲201。在这类实施例中，不需要信号结束脉冲。此外，在另外的实施例中，信号开始和/或结束可以不是单个脉冲，而可以是相同类型的两个或更多个脉冲，其用于用信号通知数据包的开始和/或结束。例如，实施例可以使用具有某些脉冲特性的两个完全相同的数据脉冲来表示数据消息的开始。

本发明的实施例所利用的电流引出脉冲201/203/205可以具有任何预定的脉冲宽度/峰值电流，只要电源110和焊丝送进器120中的每一者都识别脉冲数据。例如，脉冲可以具有在0.25至5安范围内的峰值电流，并且可以具有在0.05至100ms范围内的脉冲宽度，只要各种脉冲201/203/205彼此可充分地区分开以便被电源110正确地识别。在另外的示例性实施例中，脉冲宽度可以在0.5至5ms、1至3ms的范围内。例如，在示例性实施例中，信号起始脉冲201可以具有3ms的脉冲宽度，而数据脉冲203和205可以分别具有2ms和1ms的脉冲宽度。这些脉冲可以具有相同的峰值电流，或者在不同的示例性实施例中可以具有不同的峰值电流。在示例性实施例中，各脉冲的峰值电流可以在1至5安的范围内。在另外的示例性实施例中，脉冲的峰值电流可以在2至4安的范围内。在示例性实施例中，电流引出信号可以具有在10Hz至10kHz范围内的频率，而在其他实施例中，该范围可以是100Hz至500Hz。当然，实施例不限于这些参数，并且可以使用其他脉冲宽度、峰值电流和频率，只要通信协议可被电源110识别。在其他示例性实施例中，为了通信的目的，可以改变脉冲的峰值电流的持续时间以在不同的脉冲之间进行区分。也就是说，在这类实施例中，每个脉冲的脉冲宽度都是相同的，但是不同脉冲的峰值的持续时间是不同的，并且电源110使用该差别以识别不同的脉冲。可以使用任何数量的不同脉冲类型来传送数据，其中脉冲具有不同的峰值和/或宽度以区分脉冲，只要它们可被电源识别。此外，脉冲周期或频率可以用于区分用于数据传输的脉冲。

然而，应当注意，因为电流吸收电路127从OCV信号中引出电流，所以需要在焊丝送进器120内耗散所引出的功率。这可以使用电阻器或类似的热量/能量耗散部件/技术来完成。因此，焊丝送进器120引出的功率/电流应当是能够由焊丝送进器120耗散的量。也就是说，在任何给定消息(在消息持续时间内的总电流和电压)中耗散的电量应当是能够耗散而不会使任何部件过热的量。在本发明的示例性实施例中，数据信号的平均功率不超过25瓦。在另外的示例性实施例中，电流引出数据信号的平均功率在5至25瓦的范围内。在另一示例性实施例中，平均功率在7至20瓦的范围内。当然，只要焊丝送进器120能够耗散更多的热能/功率，电流引出信号的平均功率可以高于以上讨论的。

为了帮助在通信模块121中(经由产生的热量)耗散功率，焊丝送进器120可以利用现有的冷却风扇(未示出)来冷却用于耗散能量的任何电阻器部件。在其他示例性实施例中，诸如次级风扇、散热器等(未示出)专用冷却机构可以用于在通信期间冷却电流吸收电路127，以适当地耗散由于功率耗散而产生的任何热量。在另外的示例性实施例中，温度监测电路(未示出)可以用于监测电路127或其一些部件的温度。这种温度监测电路/系统是公知的。通过监测温度，系统控制器可以实施某些协议以控制电路127的热量。例如，在一些示例性实施例中，控制器可以使用检测到的热量(与预定热阈值水平相比)来使辅助冷却风扇打开以帮助冷却所希望的部件。在另外的示例性实施例中，该控制器可以使用检测到的热量来停止通信过程，或者改变通信过程以确保不超过热阈值水平。例如，在一些实施例中，可以将信息包发送到电源以指示通信将停止一段时间，然后焊丝送进器控制器可以监测温度，直到温度可接受并且开始再次通信的时间。在其他示例性实施例中，该控制器可以改变电流引出脉冲以减少所需的能量吸收。例如，该控制器可以使电路127降低脉冲的峰值电流水平，使得吸收更少的能量，直到温度达到可接受的水平，然后可以使用原始的脉冲峰值。当然，电源110应当被配置为也识别这些次级脉冲配置。脉冲参数的改变可以在改变之前从焊丝送进器120传送到电源110，使得电源110被适当地配置为识别改变后的脉冲。在另一示例性实施例中，焊丝送进器120的控制器具有至少两个预定温度阈值水平。当检测到第一热量水平时，该控制器确定必须停止通信，需要额外的冷却，和/或必须改变通信，以便热量水平降低。第二水平低于第一水平，并且当检测到第二水平时，控制器则确定可以恢复正常通信。这样可以允许在正常操作再次开始之前充分减少热量。可能有利的是，使该第二水平足够低，使得一旦恢复正常通信就不能快速达到第一水平。

如上所述，电源110使用电流感测电路104和接收器105来识别电流引出脉冲201、203和205，并使用这些脉冲来控制与来自焊丝送进器120的指令一致的电源110的操作。电源110使用这个信息来调整其波形、输出设定等以执行所需的焊接操作。

现在转到从电源110到焊丝送进器120的通信，因为使用相似的通信协议，除了使用电压脉冲而不是电流脉冲以外。也就是说，在本发明的示例性实施例中，电源110在所提供的OCV电压内使用电压脉冲来向焊丝送进器120发送确认和/或其他数据。例如，在一些实施例中，控制模块101可以被配置为向焊丝送进器120发送确认信号，以指示已经接收到了焊丝送进器120发送的数据包。在这个实施例中，焊丝送进器120可以(经由电流引出脉冲)发送数据包，并且当被电源110接收时，该电源发送确认脉冲和/或消息，并且当焊丝送进器110接收到确认时可以发送另一个数据包。在一些实施例中，如果焊丝送进器110没有接收到确认，则其再发送数据包。当然，也可以通过以下方法将其他数据发送到焊丝送进器120。在示例性实施例中，电源110使用发送器107向输出功率模块103提供电压脉冲信号。输出功率模块103使用电压脉冲信号来控制其输出，并且经由电力缆线130向焊丝送进器120提供与预定通信协议一致的电压脉冲。输出功率模块的控制是公知的，本文不需要详细描述。

图3中示出了电压通信波形300的示例性实施例。如该图所示，采用与图2所描述的类似的通信方法，除了采用电压脉冲而不是使用电流引出脉冲以外。也就是说，当电源110向焊丝送进器提供OCV电压时(例如在焊接之前或之后)，电源110还提供电压脉冲301、303和305以将信息传送到焊丝送进器。脉冲由电压感测引线128感测，该电压感测引线将焊丝送进器110螺柱113联接到接收器129上。这些电压脉冲被感测并转换为信息信号，以由焊丝送进器的控制器121使用。

现在转到图3，类似于以上讨论的协议，电源110可以输出消息起始电压脉冲301，其向焊丝送进器110指示有消息跟来。第一脉冲301可以具有特定的一组参数，例如具有脉冲宽度、电压水平、电压水平持续时间和/或频率，焊丝送进器120将其识别为数据消息的开始。与图2相似，在消息起始电压脉冲301之后是一系列彼此不同的数据电压脉冲303、305，以便将二进制消息传送到焊丝送进器110。

如图3的示例所示，来自电源110的OCV信号具有60伏的OCV电压。电压脉冲301、303、305各自下降到大约20伏，持续预定的持续时间，并且由接收器129检测这种电压降，并且控制器121使用接收到的脉冲来与接收到的消息/确认一致地控制焊丝送进器110的操作。如图所示，303是具有第一脉冲宽度的第一数据脉冲类型，并且脉冲305是具有第二脉冲宽度的第二数据脉冲类型。在所示的实施例中，每种脉冲类型的电压水平相同(在所示的实施例中，脉冲电压约为20伏)。当然，在其他示例性实施例中，不同的脉冲类型可以具有不同的电压水平和/或频率。例如，脉冲可以具有相同的脉冲宽度，但是具有不同的电压水平，例如脉冲303具有20伏的水平且脉冲305具有40伏的水平，而不是改变脉冲的脉冲宽度(如图3所示)。当然，在其他实施例中，可以改变其他脉冲参数，只要脉冲303/305彼此可区分并且可以由焊丝送进器120识别为不同的脉冲即可。

如图3所示，从电源110到焊丝送进器120的电压脉冲在来自电源110的OCV电压信号中产生，并具有约20伏的电压，而不同脉冲的脉冲宽度不同。当然，这个实施例旨在是示例性的，并且在其他示例性实施例中，脉冲的电压水平可以在1至70伏的范围内，只要脉冲可识别为数据脉冲，而在其他实施例中，电压可以在10至55伏的范围内。当然，当没有进行焊接操作时，脉冲301、303和305的电压水平可以是从电源110提供给焊丝送进器120的电力信号的OCV电压水平的函数。在一些示例性实施例中，脉冲的电压水平在非焊接电力信号的OCV电压水平的20％至95％的范围内。在其他示例性实施例中，电压水平在OCV电压水平的30％至90％的范围内，并且在进一步的实施例中，电压水平在OCV电压水平的33％至75％的范围内。当然，应当注意，脉冲的电压水平可以是适于给定系统的任何水平，只要脉冲的电压水平能够由焊丝送进器中的接收器充分识别，以便确保发送的数据被准确和可靠地接收。在示例性实施例中，OCV电压脉冲信号可以具有在100Hz至10KHz范围内的频率。在另外的示例性实施例中，信号的频率可以在1至5KHz的范围内。在其他示例性实施例中，频率在100Hz至1KHz的范围内。此外，类似于电流引出信号方法，可以使用任何数量的不同电压脉冲类型来传送数据，其中电压脉冲具有不同的峰值和/或宽度以区分脉冲，只要它们可由焊丝送进器识别。此外，脉冲周期或频率可以用于区分用于数据传输的脉冲。

注意，在一些示例性实施例中，用于信号脉冲的电压可以下降到低至0伏。然而，在这类实施例中，信号持续时间不应当太长以至于损害供应到焊丝送进器110的功率而影响其操作。

上述方法描述了焊丝送进器与焊接系统的电源之间的通信的示例性实施例，其中将从电源到焊丝送进器的标准OCV电力信号用作在部件之间通信的手段，而不需要复杂的通信协议。也就是说，在示例性实施例中，该焊丝送进器对OCV信号使用变化的电流引出，而电源在OCV信号内插入电压脉冲以帮助通信。如本文所解释的，本发明的实施例可以使用至少两个不同的电流引出/电压脉冲来在焊接系统部件之间传递数据，其中不同的脉冲具有至少一个不同的特性。也就是说，脉冲可以在脉冲宽度、频率、峰值持续时间和/或峰值幅度中的至少一个方面是不同的，只要该差异足以允许各个接收器在用于精确数据传输的脉冲之间进行区分即可。当然，在其他实施例中，这些脉冲特性的任何组合也可以用于区分数据脉冲。例如，第一数据脉冲可以具有第一脉冲宽度和峰值，并且第二类型的数据脉冲可以具有不同的脉冲宽度和峰值。当然，在不脱离本文所描述的示例性实施例的精神和范围的情况下，可以使用其他组合来区分数据脉冲。这种通信方法是高度稳健和可靠的。

此外，由于通信模式，只要OCV信号的接通时间足够，对从电源110到焊丝送进器120的消息传递的持续时间就没有实际限制。然而，在从焊丝送进器120到电源110的消息的整体持续时间方面可能存在限制。由于焊丝送进器120从作为消息传递协议的OCV信号中引出电流，所以需要耗散该能量，如上所述，这可以经由散热来完成。因此，来自焊丝送进器120的消息应具有一定长度，以确保焊丝送进器120的适当的热量/能量耗散。

应当注意，即使上述实施例被描述为当没有焊接信号通过缆线130发送到焊丝送进器120时进行通信，在本发明的其他示例性实施例中，焊丝送进器120可以在焊接期间使用与上述类似的通信协议(电流引出脉冲)与电源110通信。当然，从焊丝送进器120到电源110的电流引出脉冲消息将被配置为不干扰焊接操作和焊接波形，可以在焊接期间进行通信。来自焊丝送进器电机(用于送进焊丝消耗品)的电流也应被考虑为帮助稳健的通信，因为电机所需的电流可能由于焊丝送进的转矩要求的变化而改变。因此，在本发明的示例性实施例中，其中焊丝送进器120在焊接期间与电源通信，电流引出脉冲消息的频率应该相对较低以便不发生干扰。例如，在示例性实施例中，数据信号的频率应在20至100Hz的范围内。也就是说，在消息包含多个频率的情况下(如上所述)，这些频率中的每一个都应当在所述范围内。在其他示例性实施例中，频率应在30至70Hz的范围内。这些相对低的频率可以用于确保在通信期间不干扰焊接操作。当然，在其他实施例中，可以使用其他频率，只要不发生干扰，并且可以由在焊接操作中使用的频率来规定。本发明的实施例可以在所有类型的焊接(包括CC、CV、脉冲、短弧、STT等)期间使用，只要通信信号能够与焊接信号充分区分开并且不会干扰焊接信号即可。

应当注意，在另外的示例性实施例中，多于一个焊丝送进器(负载)可以连接到电源上。在这类实施例中，来自焊丝送进器的数据信号包括由电源识别的焊丝送进器标识，并且用于辅助确保电源向适当的焊丝送进器提供适当的输出。因此，在一些实施例中，电源可以使用本文所讨论的方法联接到多于一个焊丝送进器上并且能够与这些焊丝送进器通信。

图4和图5提供了关于电流吸收电路127的示例性实施例的附加细节。所描绘的示例性实施例包含开关403和405、电阻器407、409和411以及电流分流调节器401以在如上所述的消息传递期间调节和吸收电流引出脉冲。电流分流调节器401可以是任何已知的调节器，只要能够根据希望执行即可。这种调节器的一个示例是德州仪器公司(TexasInstruments)的TL431三端子可调分路调节器。当然，可以使用其他类似功能的部件。例如，在一些示例性实施例中，可以使用运算放大器、MOSFET组合来代替分路调节器401。此外，在另外的实施例中，可以(使用已知的开关电路)基于输入电压来接通或断开负载电阻器409以根据需要改善性能。在图4和图5所示的电路中，在焊丝送进器中产生电流引出脉冲的过程中，电阻器409提供了大量的能量耗散。

在图5的实施例中，全桥整流器500被添加到电路，以便增加到电源110的输出螺柱的连接灵活性。也就是说，通过使用整流器500，增加了到电源110的正极端子和负极端子的连接的灵活性。当然，应当理解，可以使用其他示例性电路来实现与上述相同的功能，并且可以使用这些电路而不脱离本文所描述的本发明的精神或范围。

由于以上讨论的属性和构造，本发明的示例性系统可以提供优于已知焊接系统的显著优点。也就是说，使用本发明的实施例，焊丝送进器和电源可以彼此通信而没有分开的通信缆线，并且这样做使焊接系统具有增强的稳健性和实用性。此外，即使通过与焊接信号相同的焊接缆线来传输数据，也在并未不利地影响焊接信号或焊接操作的情况下发生这种通信和数据传输。

如上所述，焊丝送进器120和电源110中的每一者使用可以采用计算机或微处理器型系统的控制器，该控制器执行各种程序以帮助本文所述的通信协议。计算机程序(例如，计算机程序系统)可以用任何形式的编程语言来书写，包括编译语言或解释语言，并且它可以按任何形式来部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程、或适合用在计算环境中的其他单元。计算机程序可以被部署成将在一台计算机或一个场所中的或跨多个场所分布且通过通信网络互联的多台计算机上执行。

现在转向提供包括连续地接收在焊接电极处的电压的现场电压测量数据的系统和方法的其他示例性实施例，其中使用焊接缆线跨越电弧来传送现场电压测量数据，并且对现场电压测量数据与焊接电源处的焊接输出电压进行连续比较以标识电压差。通信方法可以是以上描述的那些通信方法。该方法还包括至少部分地基于电压差使用焊接电源来增加或减少焊接输出电压。

进一步的实施例提供了一种焊接系统，包括具有工件引线连接和焊接缆线连接的焊丝送进器，该焊接缆线连接被配置为将焊丝送进器可操作地连接到电源上，该工件引线连接被配置为完成焊丝送进器与工件之间的电路。该系统还包括与焊丝送进器可操作地联接的现场电压测量部件，该现场电压测量部件连续地确定现场电压测量值。在这种实施例中，该焊丝送进器被配置为接收现场电压测量值，并且该焊丝送进器被配置为通过焊接缆线连接和工件引线连接中的至少一者来传送现场电压测量数据。

如上所述，在系统部件之间可以发生各种类型的通信，包括与焊接操作相关的中继信息，例如跨电弧的电压和电流检测，以及焊接操作的其他方面，包括缆线阻抗变化等。

如上所述，本发明的实施例可以用于“跨电弧”焊接安排。与以上描述的实施例类似，跨电弧安排使得一对缆线从电源延伸到工件以提供功率和通信两者，其中一条缆线连接到工件，并且另一条缆线未附接而等待焊丝送进器。插入焊丝送进器，其自身的引线夹紧到工件上，并且在不使用另加的控制缆线的情况下通过工作引线与远离的电源通信。跨越这些电弧安排降低了焊接系统的复杂性、重量、附件费用以及可能的故障点。

焊接系统的各种实际特性可以影响焊接系统的性能以及这些特性和数据，并且可以经由本文描述的通信协议来发送。当寻求以特定方式焊接或改善焊接质量时，可以选择和传送与特定焊接波形相关联的焊接设定。根据这类波形以及其他焊接参数，焊接电源为焊接操作供电。然而，这些参数是基于预期的或理想的条件。

在某些情况下，在“跨电弧”和其他焊接系统安排中与预期的或理想的条件的偏差是，缆线阻抗可能导致电源与焊丝送进器之间的电压降，使得电源输出电压被设定为焊丝送进器的要求，但是焊丝送进器功率输入实际上没有接收到规定的电压。由于阻抗引起的电压降取决于这条或这些条缆线的长度和组成、缆线的几何形状(卷绕的对展开的)、供应的焊接电流、焊接波形和焊接参数以及其他因素而变化。因此，电源处的简单电压偏移将并不一致地补偿焊接工具处的与预期输出的偏差，因为这种偏差在本质上可以是动态的。

为了监测这种变量差异，可以将电测量装置(包括但不限于电压表、万用表或其他装置或部件)放置在焊丝送进器处或集成到焊丝送进器中，以确定焊丝送进器处的电压。可以将此电压跨电弧传送回电源(或与电源通信的另一个设备)，并且与预期/焊接电压或经由本文所述的通信协议进行比较。这种比较可以连续地并实时地进行。然后可以调整电源操作参数以确保向焊丝送进器提供精确的适当电压(或其他参数)。在一些实施例中，这是一种反复的反馈过程，其确定在一段时间内的平均电压降，直到平均下降是基于充足的数据以基本上(在幅度上)等于平均电压降，而不是根据瞬时或最近检测到的电压降进行连续调整。

本文披露的实施例中的通信可以经由本文描述的方法发生。这提供了简单的通信，因为附加的控制线在许多环境中可能是麻烦的，并且无线通信并不总是可行的(例如在视线成问题的造船厂中，或者可能存在需要在使用之前在不同的无线装置之间配对的多个电源)。这种安排使有线连接的数量减到最少，同时为焊丝送进器提供即插即用的能力。

图6是根据本创新的实施例的焊接输出电路路径的示例电路表示1100，如图7及其他附图的1205处所示的焊接输出电路路径。电路表示1100包括焊接输出电路路径1205的焊接缆线1220侧的电感Lc 1110和电阻Rc 1120。这些值可以(但无需排他地)由焊接缆线1220的特性限定。电路表示1100还包括焊接输出电路路径1205的焊接电源1210侧的电感Lm1130、内部电阻Ri 1140和二极管D1 1150。这些值可以(但无需排他地)由焊接电源1210的特性单独地限定或者与焊丝送进器1270(例如机器侧)结合来限定。焊接缆线1220在具有电节点1160和1170的焊接输出1212处连接到焊接电源1210上，并且工件可以位于焊接输出端子1191和1192的附近。

当电流(I)1180流过焊接输出电路路径1205时，在节点1160和1170之间产生输出电压(V)1165。来自电源的阻抗可以是预定的(例如由于机器输出扼流器并且取决于电流)，但是在所有情况下在电源处都不能知道或预测来自电源外部的外部阻抗(或其他外部效应)。因为至少焊接缆线1220的特性不是静态的，焊接缆线1220的取向和/或可维修性随时间改变，并且此外，(具有不同的例如长度、直径、磨损和撕裂以及其他质量的)不同的缆线与相同的焊接电源1210一起使用。因此，系统的总阻抗基于缆线随时间而变化。

变化的阻抗可以导致该系统中各点处的电压差异，以包括该焊接电极或工件处的预期电压与实际电压之间的差异。本文描述了确定电压差异的各种技术。在一些(但不一定是所有)实施例中，电源、焊丝送进器、工具或独立的电反馈装置可以基于电源设定和整体焊接系统来确定实际电特性与预期特性之间的差异。在一个或多个具体实施例中，焊丝送进器包括电压反馈能力，用于确定由焊接缆线阻抗引起的电压误差或差异，确定测量位置处的预期电压(例如在工件处、来自电源的其他值)与测量位置处的实际电压(例如工件处的实际电压、焊接工具中的实际电压、焊丝送进器检测的实际电压等)之间的差异。

电测量(例如焊丝送进器或焊接工具处的电压测量)可以跨电弧发送，由此消除对分开的控制线或复杂的无线通信技术的需要。将焊接缆线连接到系统中将使得能够使用这种焊接缆线进行通信并且实现至少与电测量相关的反馈。这在许多焊接安排中是有利的，包括那些除了焊接缆线之外可以可选地使用分开的传感器和/或控制引线的焊接安排(例如表面张力转移)。跨电弧技术允许性能的改进，同时降低总系统复杂性以及消除误差源和故障点。

转到这种实施例，图7示出了根据本创新的各个方面的包括焊接输出电路路径1205的焊接系统1200的示例实施例的示意性框图。焊接系统1200包括具有焊接输出1212的焊接电源1210、比较器部件1216以及可选的显示器1214。焊接输出电路路径1205在焊接输出1212处连接到焊接电源1210。

根据一个实施例，焊接输出电路路径1205包括焊接缆线1220、焊接工具1230、工件连接器1250、焊丝卷轴1260、焊丝送进器1270、焊丝1280、焊接电测量部件1290以及可选工件1240。焊接缆线1220包括用于连接到焊接工具和/或可选工件1240上的引线。

在操作期间，根据一个实施例，焊丝1280从焊丝卷轴1260经由焊丝送进器1270送进到焊接工具1230中。根据另一实施例，焊接系统1200不包括焊丝卷轴1260、焊丝送进器1270或者焊丝1280，而取而代之的是，包括焊接工具，该焊接工具包括可消耗的电极，例如被用在例如焊条焊接中。根据本创新的各种实施例，焊接工具1230可以包括焊炬、焊枪、电极保持器以及焊接消耗品中的至少一者。

焊接输出电路路径1205从焊接电源1210的焊接输出1212穿过焊接缆线1220延伸到焊接工具1230，穿过工件1240和/或到工件连接器1250，并且穿过焊接缆线1220回到焊接电源1210。在操作期间，焊接电源1210可以向焊接输出电路路径1205施加焊接输出波形，导致时变电流流过焊接输出电路路径1205，并且在焊丝(或电极)与工件1240之间产生电弧。根据本创新的实施例，焊接缆线1220包括同轴缆线组件。根据本创新的另一个实施例，焊接缆线1220包括从焊接电源1210延伸到焊接工具1230的第一缆线长度、以及从工件连接器1250延伸到焊接电源1210的第二缆线长度。

能够通过焊接缆线1220发送的数据的一部分是来自电测量部件1290的电测量值。电测量部件1290可以在焊丝送进器1270处或附近或其他地方现场测量可选工件1240处或可选工件1240上的电变量值。在一个实施例中，电测量部件1290进行一次或多次电压测量(例如在工件处、在另一位置处)，并通过由焊接缆线1220传送而将电压值传送回焊接电源1210。虽然电测量部件1290被示出为在焊接工具1230附近，但是电测量部件1290可以是独立的或集成到各种其他部件中(例如在焊丝送进器1270内)。

比较器部件1216(或焊接电源1210的其他部件)可以将由电测量部件1290测量的值与基于焊接输出1212处的输出的预期值进行比较。基于这种比较，比较器部件1216可以计算预期电测量值与实际电测量值之间的电信号差异。在一个实施例中，该差异是电压差。基于电压差，焊接电源1210可以增加或减少焊接输出电压，以补偿由于例如缆线电感和其他系统特性导致的电压差。

图8描绘了使用本文所描述的技术的焊接系统1500的替代实施例。焊接系统1500包括焊丝送进器1570、焊接缆线1520、焊接工具引线1521以及工件引线1522。焊接系统1500也可以可选地包括焊接电源1530、焊接工具1510和/或焊接工件1540。电源1530包括比较器部件1516，并且至少经由焊接缆线1520与电测量部件1590通信地联接。在这方面，通信可以跨电弧发生。

电测量部件1590记录焊接电路内的实际电测量值，并将电测量值传送回比较器部件1516，该比较器部件鉴于期望的电值来分析实际电测量值。基于实际值与期望值的差异，可以修改焊接参数。这可以包括向电源1530发送信号，以基于电压差异增加或减少通过焊丝送进器1570提供的焊接电压。

尽管焊接系统1500将焊丝送进器1570描绘为系统的中心部件而其他元件是可选的，但是在不脱离本创新的范围或精神的情况下，可以利用所描绘的元件的各种组合。例如，焊接焊丝送进器1570和焊接电源1530可以是组合单元。此外，尽管比较器部件1516被示出为集成在焊丝送进器内，但是在替代实施例中这个部件可以存在于其他元件中，包括电源1530、焊接工具1510或电测量部件1590。在至少一个实施例中，使用焊接缆线1520发送预期电压值，以允许比较器部件1516在焊丝送进器1570(和/或焊接电源1530)之外的位置处完成测量值的比较。此外，焊丝送进器和/或电源中的每一者可以具有用户界面，以允许用户与系统和部件交互，并且输入数据和参数以及读取信息和参数。

图9示出了类似于图8的另一个实施例，其中焊接系统1600包括电特性信号处理器1692。在实施例中，电特性信号处理器1692可以是电压信号处理器。电特性信号处理器1692可以将测量的电特性(例如来自电测量部件1590)转换为另一种格式。在实施例中，电特性信号处理器1692将测量的电特性转换成压缩尺寸信号，以减少其传输所需的带宽。在一个实施例中，电特性信号处理器1692创建压缩尺寸的电压数据以传送用于比较的电压值。在替代或补充实施例中，电特性信号处理器1692可以改变测量的电特性的格式，以包括编码、加密或重新格式化。

测量的电特性的修改可以使跨电弧通信的扩展使用成为可能。在一个示例中，表面张力传递和其他短弧焊接过程可以包括感测引线，以将信息提供回电源以执行用于这些操作的控制的快速计算。依赖焊接缆线1520以代替感测引线有时可能导致带宽不足以提供控制复杂过程所需的实时反馈。用于在例如焊丝送进器1570(和/或其他部件)处测量参数并执行计算的附加电路的结合可以允许在其中接收、处理和分析较大的数据部分，其中符合使用焊接缆线1520的可用带宽的较小的控制信号被发送回根据这些较小信号进行调整的电源1530(和/或其他部件)。这允许在每个决策或控制步骤的较低带宽下执行更多的决策或控制步骤，从而增加控制的速度。这可以包括在使用电力缆线提供给电源之前将诸如电压的模拟参数信号转换为数字信号。

在具体实施例中，可以在焊丝送进器1570处实时测量电压随时间的变化。焊丝送进器可以包括比较器部件1516，并且包括或可操作地联接于电测量部件1590和电特性信号处理器1692。这些部件中的一者或多者可以执行计算，以产生包括压缩尺寸信号的触发，该压缩尺寸信号包括比在焊丝送进器1570或(可选的)工件1540处测量所有参数本将需要的更小的信息部分。触发被发送到电源1530而用于计算或调整。在实施例中，该触发可以被发送到用于计算或调整的替代的或附加的部件(例如焊丝送进器1570、比较器部件1516等)。在另一个这样的实施例中，瞬时电压或电压差通过焊接缆线1520被实时提供给焊丝送进器1570和/或电源1530。在诸如上述那些的实施例中，在焊丝送进器中具有比较器可以允许焊丝送进器进行焊接信号的比较，然后将设定点(经由本文所述的通信)发送回焊丝送进器。例如，该比较器可以用于将检测到的焊接电压与(先前传送到焊丝送进器或在焊丝送进器处设定的)所希望的电压设定点进行比较，并且随后焊丝送进器进行比较并发送电源的新的电压设定点，而不是将检测到的电压发送到电源。然后电源基于新的设定点改变其输出功率。当然，也可以用这种方式改变如电流等其他焊接参数。

在一个实施例中，控制可以二分成“内环”和“外环”，其中内环控制在焊丝送进器1570处发生，并且外环控制在电源1530处发生。对于必须实时执行的控制，例如控制表面张力传递过程的定时，通过焊丝送进器1570完成高速控制。时间重要性较低的过程控制将由电源1530完成。电源控制利用参数，并且其他数据被发送回电源1530，电源1530使用板载控制电路来处理和响应其中的数据。在这类实施例中，可以经由焊接缆线1520发送焊丝送进器1570与电源1530之间的信息。

在一个实施例中，用于电源的控制电路的至少一部分被移到焊丝送进器，并且通过电力缆线与电源通信。在替代或补充实施例中，可以包括另一个高速通信链路。例如，焊丝送进器和电源可以使用缆线进行配对，并且此后至少部分地进行无线通信。也可以使用替代的高速通信链路。

根据其他可替换的实施方案，确定焊接输出电路路径的电特性和基于电特性选择焊接输出波形的各种功能方面可以以各种方式分布于焊接电源和焊接输出分析器之间，这取决于稳健的设计判断、成本限制和/或其他考虑因素和权衡。

图10是用于修改焊接电源处的输出电特性的方法1700的示例实施例的流程图。方法1700在1710开始并进行到1720，其中(通过例如焊丝送进器、电源或包括用于处理信息的部件的其他部件)接收焊接电极(或附近部件)处的现场电压测量数据。方法1700然后进行到1730，以将现场电压测量数据与焊接电源处的焊接输出电压进行比较，以标识电压差。此后，在1740，使用焊接电源至少部分地基于电压差来施加焊接输出电压的增加或减少。

在本发明的另外的示例性实施例中，焊丝送进器能够响应于在送进器处检测到事件而向电源发送触发信号(例如使用以上讨论的通信协议)。该触发是在电源馈线处识别为指示已发生这种预定事件的快速/短信号。例如，在诸如STT的某些焊接应用中，期望在短路中检测到电压的导数或变化率(dv/dt)何时超过预定值。这个预定值可以表示焊接波形中的关键事件，需要来自电源对焊接波形的响应。在已知的系统中，为了检测这种类型的电压变化，需要远程感测引线。然而，在本发明的示例性实施例中，去除了远程感测引线。也就是说，在示例性实施例中，焊丝送进器包含检测电路(如已知的电压导数检测电路)，其检测要监视的预定事件的类型(例如以上讨论的电压导数)。这类检测电路是已知的。当经由检测电路检测到事件时，经由通过焊接缆线的“触发”信号传送对该事件的检测。在示例性实施例中，焊丝送进器使用上述电流引出调制技术。触发事件在电源处被识别为指示该事件已经发生，并且在示例性实施例中，电源不向回发送响应，而是基于正在传送的触发事件响应或以其他方式改变其输出信号/功率。因此，与本文所描述的一些其他实施例不同，不是经由电流引出脉冲发送全数字信号，而是经由触发通信来发信号通知单个预定事件，并且电源对该触发信号作出反应。在示例性实施例中，触发信号是具有预定特性的单个电流脉冲，看起来像到电源的电流的阶跃变化。例如，在一些示例性实施例中，触发电流引出脉冲可以具有在2至10安范围内的峰值电流，并且在其他实施例中可以具有在3至7安范围内的峰值电流。此外，电流脉冲可以具有在0.25至3ms范围内的脉冲宽度，并且在其他实施例中，脉冲宽度在0.5至1.5ms的范围内。在这类实施例中，电源识别触发电流脉冲(而不是例如等待看到导数电压的变化)以改变其输出。在其他示例性实施例中，可以使用多个脉冲而不是单个脉冲，但是整体信号也是短的，以便通过电源使反应时间减到最少。

在示例性实施例中，触发脉冲可以根据正在执行的焊接操作来指示不同的事件。也就是说，当选择特定类型的焊接操作(例如STT)时，电源就识别表示特定类型的dv/dt检测的触发事件。然而，在其他焊接操作中，触发事件可以表示不同类型的事件，诸如测量的电压超过峰值等。因此，当在焊丝送进器处检测到触发事件时，触发脉冲被发送到被识别并且与预定协议一致地反应的电源。当然，在这类实施例中，焊丝送进器包括如比较器等检测电路，其能够对期望的检测事件所需的电压、电压导数、电流和/或电流导数进行检测和比较。这种检测和比较电路是已知的，并且在这里不需要详细描述。

总之，披露了用于在焊接输出电路路径中基于测量的电特性选择焊接输出的系统和方法。可以跨电弧识别和传送在预期的和测量的电气值之间的差异或差别，以允许至少调整焊接电源以补偿该差异或差别。

方法步骤可以由一个或多个可编程处理器来执行，该处理器执行计算机程序从而通过在输入数据时运行并产生输出而执行本发明的功能。方法步骤也可以通过专用逻辑电路来执行，并且设备可以被实施为专用逻辑电路，例如FPGA(场可编程门阵列)或ASIC(应用专用集成电路)。模块可以是指计算机程序的一部分和/或处理器/实施该功能性的特殊电路。

适合执行计算机程序的处理器，包括本文讨论的通信协议，举例而言可以包括通用和专用微处理器、以及任何数字计算机种类的任何一个或多个处理器。总体上，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或二者接收指令和数据。计算机的必要元件是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。总体上，计算机还将包括用于存储指令的一个或多个大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘、或光盘)、或操作性联接到其上以便从其接收数据或向其传递数据、或二者。数据传输和指令也可以在通信网络上进行。适合于实施计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，举例而言包括半导体存储器装置，例如EPROM、EEPROM、以及闪存装置；磁盘，例如内部硬盘或可移动硬盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以用特殊用途逻辑电路来补充或被结合在其中。

为了在焊丝送进器和/或电源上提供与用户的交互，以上描述的技术可以在CNC或具有用于向用户显示信息的显示装置例如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器、以及键盘和指点装置(例如鼠标或轨迹球)的计算机上实施，用户可以通过该键盘和指点装置来向计算机提供输入(例如，与用户界面元件交互)。也可以使用其他种类的装置来提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感知反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入可以以任何形式接收，包括声音、语音、或触觉输入。

以上描述的技术可以在包括后端部件(例如作为数据服务器)、和/或中间部件(例如应用服务器)、和/或前端部件(例如，具有图形用户界面和/或Web浏览器的客户端计算机，用户可以通过其来与示例性实施方式进行交互)、和/或此类后端、中间或前端部件的任意组合的分布式计算系统中实施。该系统的这些部件可以通过任何形式或介质的数字数据通信(例如通信网络)来互联。通信网络的实例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)，例如英特网，并且包括有线和无线网络二者。

包括、包含和/或各自的复数形式是开放式的并且包括所列的部分并且可以包括未列出的额外部分。和/或是开放式的并且包括所列部分中的一个或多个以及所列部分的组合。

如上所述，虽然在焊接电源和焊丝送进器的上下文中已经讨论了本申请中的大多数讨论，但是这些讨论是示例性的。换言之，尽管已参考本发明示例性实施例具体地展示并描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员应理解的是，可以做出形式上和细节上的多种不同改变而并不背离本文所限定的本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种焊接系统，包括：

焊接电源，该焊接电源包括具有第一接收器、第一发送器和电流感测电路的控制器；

焊丝送进器，包括具有第二接收器、第二发送器、电流吸收电路和电压感测电路的通信电路，所述电流吸收电路具有电流分流调节器和开关；以及

联接到所述焊接电源和所述焊丝送进器中的每一者的至少一条焊接电力缆线，该焊接电力缆线在焊接操作期间将焊接功率从所述焊接电源传送到所述焊丝送进器；

其中，通过所述电流吸收电路产生由所述焊接电源中的所述电流感测电路检测到的电流引出信号，所述焊丝送进器通过所述至少一条焊接电力缆线而与所述焊接电源进行通信；

其中，通过产生由所述焊丝送进器中的所述电压感测电路检测到的电压脉冲信号，所述焊接电源通过所述至少一条焊接电力缆线而与所述焊丝送进器进行通信；

其中，所述电流引出信号包括由所述焊丝送进器产生的多个电流引出脉冲，并且所述电压脉冲信号包括多个电压脉冲；并且

其中，所述电流引出信号具有在10Hz至10kHz范围内的频率。

2.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号包括至少第一脉冲类型和第二脉冲类型，并且所述电压脉冲信号响应于所述电流引出信号而被发送到所述焊丝送进器。

3.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号包括具有预定峰值和持续时间的信号起始电流引出脉冲，该信号起始电流引出脉冲被所述控制器识别为通信信号的开始；并且所述电压脉冲信号具有消息起始电压脉冲。

4.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号包括第一类型的电流引出脉冲和第二类型的电流引出脉冲，其中所述第一类型不同于所述第二类型；并且所述电压脉冲信号具有第一类型的所述电压脉冲和第二类型的所述电压脉冲。

5.如权利要求4所述的焊接系统，其中，所述第一类型的所述电流引出脉冲和所述第二类型的所述电流引出脉冲具有相同的峰值电流水平，并且所述第一类型的所述电压脉冲和所述第二类型的所述电压脉冲具有相同的电压水平。

6.如权利要求4所述的焊接系统，其中，所述第一类型的所述电流引出脉冲和所述第二类型的所述电流引出脉冲具有不同的脉冲宽度，并且所述第一类型的所述电压脉冲和所述第二类型的所述电压脉冲具有不同的脉冲宽度。

7.如权利要求3所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号包括与所述信号起始电流引出脉冲相同的信号结束电流引出脉冲，并且在所述焊接电源接收到所述信号结束电流引出脉冲之后，所述电压脉冲信号被发送到所述焊丝送进器。

8.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述电流引出脉冲中的至少一些具有在0.25至5安范围内的峰值电流和在0.05至100ms范围内的脉冲宽度，并且其中，所述电压脉冲中的至少一些具有在1至70伏范围内的峰值电压。

9.如权利要求1所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号在所述焊接操作期间具有在20至100Hz范围内的频率，并且不在所述焊接操作期间时具有在100至500Hz范围内的频率。

10.一种焊接系统，包括：

焊接电源，该焊接电源包括具有第一接收器、第一发送器和电流感测电路的控制器；

焊丝送进器，该焊丝送进器包括具有第二接收器、第二发送器、电流吸收电路和电压感测电路的通信电路，所述电流吸收电路具有电流分流调节器和开关；以及

联接到所述焊接电源和所述焊丝送进器中的每一者的至少一条焊接电力缆线，该焊接电力缆线在焊接操作期间将焊接功率从所述焊接电源传送到所述焊丝送进器；

其中，通过所述电流吸收电路产生由所述焊接电源中的所述电流感测电路检测到的电流引出信号，所述焊丝送进器通过所述至少一条焊接电力缆线而与所述焊接电源进行通信；

其中，通过产生由所述焊丝送进器中的所述电压感测电路检测到的电压脉冲信号，所述焊接电源通过所述至少一条焊接电力缆线而与所述焊丝送进器进行通信；

其中，所述电流引出信号包括由所述焊丝送进器产生的多个电流引出脉冲，并且所述电压脉冲信号包括多个电压脉冲；并且

其中，所述焊丝送进器被配置为监测所述电流吸收电路的温度并且基于所述电流吸收电路的所述温度来控制所述电流引出信号。

11.如权利要求10所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号包括至少第一脉冲类型和第二脉冲类型，并且所述电压脉冲信号响应于所述电流引出信号而被发送到所述焊丝送进器。

12.如权利要求10所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号包括具有预定峰值和持续时间的信号起始电流引出脉冲，该信号起始电流引出脉冲被所述控制器识别为通信信号的开始；并且所述电压脉冲信号具有信号起始电压脉冲。

13.如权利要求10所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号包括第一类型的电流引出脉冲和第二类型的电流引出脉冲，其中所述第一类型不同于所述第二类型；并且所述电压脉冲信号具有第一类型的所述电压脉冲和第二类型的所述电压脉冲。

14.如权利要求13所述的焊接系统，其中，所述第一类型的所述电流引出脉冲和所述第二类型的所述电流引出脉冲具有相同的峰值电流水平，并且所述第一类型的所述电压脉冲和所述第二类型的所述电压脉冲具有相同的电压水平。

15.如权利要求13所述的焊接系统，其中，所述第一类型的所述电流引出脉冲和所述第二类型的所述电流引出脉冲具有不同的脉冲宽度，并且所述第一类型的所述电压脉冲和所述第二类型的电压脉冲具有不同的脉冲宽度。

16.如权利要求12所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号包括与所述信号起始电流引出脉冲相同的信号结束电流引出脉冲，并且在所述焊接电源接收到所述信号结束电流引出脉冲之后，所述电压脉冲信号被发送到所述焊丝送进器。

17.如权利要求10所述的焊接系统，其中，所述电流引出脉冲中的至少一些具有在0.25至5安范围内的峰值电流和在0.05至100ms范围内的脉冲宽度，并且其中，所述电压脉冲中的至少一些具有在20至55伏范围内的峰值电压。

18.如权利要求10所述的焊接系统，其中，所述电流引出信号在所述焊接操作期间具有在20至100Hz范围内的频率，并且不在所述焊接操作期间时具有在100至500Hz范围内的频率。

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