CN106797681B - 用于控制工件加热系统的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种加热系统包括构造成相对于工件移动的加热头组件。所述加热系统还可以包括：温度传感器组件，被配置为检测工件的温度；和/或行程传感器组件，被配置为检测加热头组件相对于工件的位置、运动或运动方向，并且将反馈信号传输到控制器，所述控制器被配置成至少部分地基于所述反馈信号来调节由功率源提供给所述加热头组件的功率。此外，可以实施考虑到某些参数的某些控制技术，诸如被加热的工件的物理参数、加热过程参数等。

Description

用于控制工件加热系统的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年7月14日提交的题为“用于控制感应加热系统的系统和方法”的美国临时申请序列号62/024,286的优先权和权益，其全部内容为了所有目的通过引用并入本文中。

背景技术

本公开总体上涉及工件加热领域。更具体地，本公开涉及用于控制传递到工件的热量的系统和方法。

感应加热可以用于在焊接之前预热金属或者在焊接之后对金属进行后加热。公知的是将多块钢(或其它材料)焊接在一起。例如，通常是通过采用扁平的钢件并且轧制钢件来形成管。然后沿轧钢的边缘进行纵向或螺旋缠绕焊接，从而形成管部。可以通过将相邻的管部周向焊接在一起而形成管道。焊接钢(或其它材料)的其它应用包括船舶建造、铁路调车场、油罐卡车或其它焊接。

当焊接钢(或其它材料)时，通常期望沿着焊接路径预热工件。预热用于沿着焊接路径提高工件的温度，因为当预热焊接路径时，特别是当焊接高合金钢时，填充金属更好地结合在工件上。在不进行预热的情况下，填充金属更可能不会正确地与工件结合，并且例如可能形成裂纹。通常，在焊接之前将钢预热至约70°F-600°F。

常规的预热技术使用“rose buds”(燃气火炬)，电阻“chicklets”或感应加热毯来预热钢。例如，燃气火炬可以沿着焊接路径布置，通常每隔3至6英尺，焊接路径的每一侧一个燃气火炬，或者一个燃气火炬覆盖焊接路径的两侧。燃气火炬在相当长的时间内(例如，对于3"厚的钢材，长达两小时)留在原位。在已经预热焊接路径之后，去除燃气火炬，并在焊接路径冷却之前进行焊接。

通过包裹感应毯(例如，热安全材料内的感应电缆)并且在工件内感应电流，感应加热毯用于预热焊缝。感应加热可以是快速且可靠的预热方式，特别是在静止工件上。然而，当与移动的工件一起使用时，感应毯具有某些挑战，并且一些管焊接应用具有固定位置的焊机，该焊机带有移动或旋转经过焊接位置的管。液体冷却电缆提供线圈构造的灵活性，但是存在旋转管卷起电缆或者通过绝缘而磨损的类似问题。

对焊接路径进行预热的其它方法包括将整个工件放入烘箱(只要使用燃气火炬就可以采用)、感应加热或电阻加热丝。当使用这些常规技术进行预热时，加热装置被放置在焊接路径上的一个位置，直到该位置被加热。然后进行焊接并移动加热装置。

通常，用于预热工件的这些常规方法使用各种方法(例如，示温色笔(temperature-sensitive crayon))来监测工件的温度，但不具有用于控制功率源的温度反馈。因此，希望有一种用于预热焊接路径并且将温度和/或行程反馈并入到预热的控制中的系统。此外，还希望有一种用于控制预热量以例如考虑特定预热过程的变化的系统。

发明内容

本文所述的实施例包括具有被构造成相对于工件移动的感应加热头组件的感应加热系统。所述感应加热系统还可以包括：温度传感器组件，被配置为检测工件的温度；和/或行程传感器组件，被配置为检测感应加热头组件相对于工件的位置、运动或运动方向，并且将反馈信号传输到控制器，所述控制器被配置成至少部分地基于所述反馈信号来调节由功率源提供给所述感应加热头组件的功率。此外，可以实施考虑到某些参数的某些控制技术，诸如被加热的工件的物理参数、加热过程参数等。

附图说明

当结合附图阅读以下详细说明时，会更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，在所有附图中相似的附图标记代表相似的部件，其中：

图1是根据本公开的实施例的感应加热系统的透视图；

图2是根据本公开的实施例的感应加热系统的功率源的框图；

图3是根据本公开的实施例的感应加热系统的感应加热头组件的顶部透视图；

图4是根据本公开的实施例的图3的感应加热头组件的底部透视图；

图5是根据本公开的实施例的图3的感应加热头组件的分解透视图，其示出了支架和可调连接机构；

图6是根据本公开的实施例的图3的感应加热头组件的透视图，示出了处于调节位置的可调手柄；

图7A是根据本公开的实施例的感应加热头组件的主壳体和感应头控制组件的局部剖面透视图；

图7B是根据本公开的实施例的感应加热头组件的透视图；

图7C是根据本公开的实施例的感应加热头组件的剖面侧视图；

图8是根据本公开的实施例的感应加热头组件的感应头的分解图；

图9是根据本公开的实施例的图8的感应头的导电线圈的透视图；

图10A至10C是图9的导电线圈的替代实施例的透视图；

图11是根据本公开的实施例的感应加热头组件的实施例的主壳体和温度传感器组件的侧视图；

图12是根据本公开的实施例的温度传感器组件的第一和第二支架、温度传感器组件的可调的连接机构以及感应加热头组件的主壳体的放大透视图；

图13是根据本公开的实施例的温度传感器组件的第一和第二支架、温度传感器组件的可调的连接机构以及感应加热头组件的主壳体的分解透视图；

图14是根据本公开的实施例的感应加热头组件的温度传感器组件和主壳体的前视图；

图15是根据本公开的实施例的温度传感器组件的支架的透视图；

图16是根据本公开的实施例的温度传感器组件的透视图；

图17A是根据本公开的实施例的温度传感器组件的局部剖面侧视图；

图17B是根据本公开的实施例的温度传感器组件的透视图；

图17C是根据本公开的实施例的温度传感器组件的分解透视图；

图18是根据本公开的实施例的感应加热头组件的侧视图，所述感应加热头组件具有与感应加热头组件的前侧附接的第一温度传感器组件以及与感应加热头组件的后侧附接的第二温度传感器组件；

图19是根据本公开的实施例的感应加热头组件的行程传感器组件和主壳体的前底部透视图；

图20是根据本公开的实施例的感应加热头组件的行程传感器组件和主壳体的后底部透视图；

图21是根据本公开的实施例的行程传感器组件的张紧机构的放大透视图；

图22是根据本公开的实施例的包括光学传感器的行程传感器组件的局部剖面侧视图；

图23是根据本公开的实施例的包括转速计的行程传感器组件的局部剖面侧视图；

图24是根据本公开的实施例的包括加速度计的行程传感器组件的局部剖面侧视图；

图25是根据本公开的实施例的被配置为将感应加热头组件保持在相对固定位置的电感器架的侧视图；

图26是图25的电感器架的分解透视图；

图27是根据本公开的实施例的被配置成将感应加热头组件保持在相对固定位置的另一个电感器架的侧视图；

图28是图27的电感器架的主电感器接口主体的局部透视图；

图29是图27的电感器架的主电感器接口主体和可调的管组件的角度对准板的局部剖面透视图；

图30是根据本公开的实施例的包括可移除连接盒和可移除空气过滤器组件的功率源的透视图；

图31是图30的可移除连接盒和可移除空气过滤器组件的局部透视图；

图32是图30的可移除连接盒和可移除空气过滤器组件的另一个局部透视图。

图33A是根据本公开的实施例的可移除连接盒的透视图，其中为了说明的目的去除了连接盒的检修门；

图33B是根据本公开的实施例的连接盒的分解透视图；

图34是图30的功率源的局部透视图，示出了可与可移除连接盒通信地耦接的连接块；

图35是根据本公开的实施例功率源的控制器电路在控制来自功率源的输出功率时可以利用的温度斜坡的曲线图；并且

图36是示出根据本公开的实施例由控制器电路用来控制提供给感应加热头组件的输出功率的某些输入的框图。

具体实施方式

本文所述的实施例包括用于控制感应加热系统以及其它工件加热系统(例如降压变压器和线圈)和各种类型的工件加热系统的系统和方法。如本文所述，在某些实施例中，感应加热系统包括功率源和具有由功率源控制的线圈的感应头系统。功率源被配置为提供用于感应加热的功率，并且感应加热头组件被配置为在诸如管的工件中感应热。感应加热头组件内的线圈被调谐到功率源并且被配置为在功率源的工作输出参数(电压、安培数、频率等)内工作时向工件传送足够量的功率以充分地预热和/或后加热工件，而不使用阻抗匹配变压器。因此，本文所述的感应加热系统消除了对设置在感应加热头组件和功率源之间的变压器的需要。然而，同样，本文所述的感应加热系统仅仅是可受益于本文所述的控制技术的那种类型的工件加热系统的示例。

图1是根据本公开的感应加热系统10的实施例的透视图。如图1所示，感应加热系统10包括功率源12和感应加热头组件14，它们一起用于预热和/或后加热工件16，例如图1所示的管。虽然示出为管，但是其它类型的工件16(例如平板和其它工件)也可以由感应加热头组件14加热。如本文更详细描述的，感应加热头组件14被配置为相对于工件16的表面移动，以使得能够跨越各种工件16有效地执行感应加热。例如，在某些实施例中，感应加热头组件14包括轮子(或一些其它接触特征件)，并且当轮子在工件16的表面上滚动时能够相对于工件16移动(或者可替代地，当工件16相对于其移动时，保持相对静止)。在其它实施例中，可以使感应加热头组件14相对于工件16移动(或者可替代地，当工件16相对于其移动时保持相对静止)而不接触工件16。感应加热头组件14可以相对于工件16以许多不同的方式可移动。例如，当工件16是相对平坦的板时，感应加热头组件14可以沿着大致平行于平板的表面的平面平移，或者可替代地，当平板相对于感应加热头组件14平移时保持相对静止。然而，当工件16是管时，如图1所示，感应加热头组件14可以沿管的外周以大致圆形的图案移动，或者可替代地，当管旋转并且管的外周相对于感应加热头组件14移动时保持相对静止。

如图1所示，功率源12和感应加热头组件14通过电缆22连接在一起，以使得能够将电力从功率源12传输到感应加热头组件14。在某些实施例中，电缆22还便于将反馈从感应加热头组件14发送到功率源12，其中反馈由功率源12使用以调节提供给感应加热头组件14的功率。

如本文更详细描述的，感应加热头组件14通常包括电缆应变消除盖24、主壳体26、温度传感器组件28和行程传感器组件30。虽然在图中示出并且在本文中被描述为感应加热头组件14的一部分，但是在某些实施例中，温度传感器组件28和/或行程传感器组件30可以与感应加热头组件14分离地工作(即，不附接到感应加热头组件14的主壳体26)。一般来说，来自温度传感器组件28和行程传感器组件30的反馈分别经由第一和第二控制电缆18和20被发送到功率源12，并且电缆应变消除盖24经由第三电缆束22接收来自功率源12的电力。具体地，温度传感器组件28包括用于检测工件16上的位置处的温度的温度传感器，并且温度传感器组件28被配置为将与工件16的温度相关的反馈信号发送到功率源12，功率源使用这些温度反馈信号来调节发送到电缆应变消除盖24的功率。另外，行程传感器组件30包括用于检测感应加热头组件14相对于工件16的位置和/或运动(例如，速度、加速度、方向、距离等)的行程传感器，并且行程传感器组件30被配置为将与检测到的感应加热头组件14的位置和/或运动相关的反馈信号发送到功率源12，功率源使用这些位置和/或运动反馈信号来调节发送到电缆应变消除盖24的功率。一般来说，来自温度传感器组件28和行程传感器组件30的反馈可以允许采用功率源12的控制器可实现的多种控制技术，例如保持工件16的某些温度，升高或降低工件16的温度，保持对工件16上的期望目标位置的给定量的热输入，改变在工件16上的各个位置之间的热输入量，基于操作参数(例如，加热参数等)改变热输入量，以及其它控制目标。

在某些实施例中，功率源12经由电缆束22向感应加热头组件14提供交流(AC)功率。向感应加热头组件14提供的AC功率产生AC磁场，该AC磁场使工件16中引起感应电磁场，从而使工件16被加热。如本文更详细描述的，在某些实施例中，感应加热头组件14包括具有安装在外壳中的可选通量集中器的线圈。在某些实施例中，线圈具有紧凑的多匝设计，并且可以适应一定范围的管直径，同时提供宽的、一致的加热区。在某些实施例中，感应加热头组件14可以实现在相对于感应加热头组件14的正交轴(例如，垂直轴32和垂直水平轴34、36)的各个位置增强感应加热。例如，在某些实施例中，感应加热可以在感应加热头组件14的前侧38(即，运动方向的前侧)或后侧40(即，运动方向的后侧)增强更多，和/或在感应加热头组件14的侧面42、44(即，大致平行于运动方向的侧)增强更多。

如上所述，功率源12可以是能够向感应加热头组件14输出足够的电力以产生工件16的感应加热的任何功率源。例如，在某些实施例中，功率源12可以能够输出高达300安培的功率，然而，其它实施例可以能够产生更大的输出电流(例如，高达350安培，或甚至更大)。在某些实施例中，功率源12包括如本文所述的转换器电路，转换器电路提供施加到感应加热头组件14的AC输出。图2示出了根据本公开的示例性开关功率源12的内部组件。如图2所示，功率源12包括整流器电路46、逆变器电路48、控制器电路50和输出电路52。图2中所示的功率源12的实施例仅仅是示例性的，并且不旨在进行限制，因为在其它实施例中可以使用其它拓扑结构和电路。在某些实施例中，输出电路52不包括匹配变压器。此外，在某些实施例中，控制器电路50可以位于功率源12的壳体外部的盒(例如，单独的壳体)中。在其它实施例中，控制器电路50可以位于感应加热头组件14本身的壳体内部。

在某些实施例中，功率源12可以在约700V和约5-30千赫兹(kHz)(每个输出约350安培)提供约35千瓦(kW)的输出功率54。如果达到输出电压或电流极限、功率极限或功率因数极限，则功率源12能够将部分功率输出54输送到工件16。在某些实施例中，输入功率56可以在约400-575V的范围内。应当理解，可以使用更大或更小的功率源12，例如能够产生约50kW或更大，约30kW和约40kW之间、约40kW和约60kW之间等输出功率54的功率源12。类似地，可以使用能够产生低于约20kW，在约10kW和约30kW之间，小于约10kW，小于约5kW或甚至更低的输出功率54的功率源12。通常，在大多数实施例中，由功率源12产生的功率输出54大于1kW。在某些实施例中，功率源12包括用于多个电力输出54的连接，每个电力输出54(例如，经由图1中所示的一个或多个电缆22)耦接到相应的感应加热头组件14。在其它实施例中，可以使用多个功率源12，功率源12的功率源输出54耦接到相应的感应加热头组件14。

应当理解，在某些实施例中，功率源12的控制器电路50可以包括被配置为执行指令和/或对存储在存储器60中的数据进行操作的处理器58。存储器60可以是任何合适的制品，其包括用于存储指令或数据的有形的非暂时性计算机可读介质，诸如随机存取存储器、只读存储器、可重写闪存、闪存驱动器、硬盘驱动、光盘等等。作为示例，包含这些指令的计算机程序产品可以包括操作系统或应用程序。控制器电路50可以例如包括用于控制输入整流器电路46、逆变器电路48、输出电路52和功率源12的其它电路的指令，以修改功率源12的输出功率54，从而改变传递到感应加热头组件14以便感应加热工件16的功率。如本文更详细描述的，控制器电路50可以至少部分地基于从温度传感器组件28和/或行程传感器组件30接收的反馈信号来修改提供给感应加热头组件14的输出功率54。虽然在图2中示出并且在本文中被描述为功率源12的一部分，但是在其它实施例中，控制器电路50可以是与功率源12通信以控制供应给感应加热头组件14的功率的单独的控制模块(即，具有单独的壳体或外壳)的一部分。尽管这里主要描述为包括被配置为执行和/或存储执行本文所描述的控制技术的软件指令的处理器58和存储器60，在某些实施例中，控制器电路50可以替代地或另外包括被配置为执行本文所描述的控制技术的硬件(例如，现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等)。

图3是感应加热头组件14的实施例的顶部透视图，示出感应加热头组件14的主要部件，即电缆应变消除盖24、主壳体26、温度传感器组件28和行程传感器组件30。图3中还示出了电缆22的功率源线62和功率源回线64。电缆束22的电力线62、64提供用于感应加热头组件14中的感应加热的电力。在某些实施例中，电力线62、64可以是液体冷却的。另外，在某些实施例中，电缆束22包括热电偶电缆65，该热电偶电缆便于热电偶反馈传送到功率源12的控制器电路50。

图3中还示出了连接到行程传感器组件30的连接器66的电缆20。连接器66可以是任何合适的连接器，例如多引脚连接器，用于连接到电缆20，使得来自行程传感器组件30的控制反馈可以被传送回功率源12的控制器电路50。图3还示出了具有连接器68的温度传感器组件28，连接器可以与行程传感器组件30的连接器相同或基本相似。类似地，连接器68可以是用于连接到电缆18的任何合适的连接器，例如多引脚连接器，使得来自温度传感器组件28的控制反馈可以被传送回功率源12的控制器电路50。图3还示出了温度传感器组件28包括用于连接到空气电缆(未示出)的单独的空气电缆连接器70，使得可以将过滤空气供应传递到温度传感器组件28。在某些实施例中，输送到温度传感器组件28的空气可用于冷却温度传感器组件28的一个或多个温度传感器，以及由温度传感器组件28使用以帮助防止由对工件16执行的感应加热操作和/或焊接操作产生的碎片和烟雾进入温度传感器组件28，从而保护和清洁温度传感器组件28的内部部件。在某些实施例中，与温度传感器组件28的连接器68连接的电缆18、连接到空气电缆连接器70的空气电缆(未示出)以及将温度传感器组件28与功率源12的控制器电路50连接的任何其它电缆可以组装在公共电缆盖组件中，在某些实施例中，该公共电缆盖组件包括拉链护套，使得电缆可以合并在公共电缆盖组件内。虽然示出为具有连接器66、68、70，所述连接器有助于利用电缆18、20、22将功率源12连接到组件28、30，但在其它实施例中，将功率源12连接到组件28、30的电缆可以是硬连线的，从而消除对连接器的需要。

图3还示出了耦接到感应加热头组件14的主壳体26的手柄72。通常，手柄72用于使感应加热头组件14相对于工件16移动。更具体地，可以在主壳体26上施加力，以使感应加热头组件14移动穿过工件16。在某些实施例中，手柄72可以由人操纵(例如，握在手中)。然而，在其它实施例中，手柄72可以附接到用于控制感应加热头组件14的运动的机器人系统(未示出)。在这样的实施例中，功率源12可与机器人系统之间传送控制和反馈信号以允许功率源12和机器人系统配合以结合感应加热头组件14的其它参数(例如工件16的温度、由感应加热头组件14产生的感应加热的速率、和对工件16执行的焊接操作的参数(例如电流、电压、频率等)等)来控制感应加热头组件14的运动(例如，位置、速度，加速度等)。

在其它实施例中，感应加热头组件14可以在工件16相对于感应加热头组件14移动时保持相对静止。例如，在某些实施例中，感应加热头组件14可以附接到固定结构，并且机器人系统(未示出)可以用于相对于感应加热头组件14移动工件16。例如，当工件16是平板时，工件16可以在大致平行于并靠近感应加热头组件14的平面中平移，或者当工件16是管时，工件16可以旋转，使得外周保持接近感应加热头组件14。

图4是图3的感应加热头组件14的底部透视图。如图4所示，在某些实施例中，多个轮子74耦接到感应加热头组件14的主壳体26。虽然在图4中示出为包括四个轮子74，但是在其它实施例中，感应加热头组件14可以包括不同数量的轮子74，例如两个、三个、五个、六个等。轮子74相对于感应加热头组件14来设计尺寸和定位，以提供感应加热头组件14相对于被加热的工件16的相对一致的距离。轮子74的尺寸可以设计为适应于宽范围材料直径(包括小到大外径)(例如，当工件16是管时)以及平坦表面。此外，某些实施例可以包括在主壳体26中对应于每个轮子74的多个安装孔位置，使得可以适应不同的轮子位置和工件直径。实际上，在某些实施例中，轮子高度、轮子直径、轮子布置等等都可以是可调的。另外，在某些实施例中，垫片可以设置在感应加热头组件14的主壳体26的底部，其不像轮子74那样旋转，而是滑过工件16的表面，从而提供感应加热头组件14和工件16之间的距离的进一步稳定性。

尽管在附图中示出并且在本文中被描述为包括有助于感应加热头组件14滚过工件16的轮子74，但在感应加热头组件14相对于工件16移动同时保持与工件16接触的其它实施例中，当感应加热头组件14相对于工件16移动时，其它接触特征件(即，代替轮子74)可以用于保持与工件16接触。例如，在某些实施例中，感应加热头组件14可以包括连续轨道，该轨道例如连续地围绕两个或更多个轮子移动。此外，同样，在又一些实施例中，感应加热头组件14可以相对于工件16移动而不接触工件16，工件16可以相对于感应加热头组件14移动而不接触感应加热头组件14，或者感应加热头组件14和工件16两者可以相对于彼此移动而彼此不接触。

如图4所示，在某些实施例中，轮子74设置在感应加热头组件14的主壳体26和支架76之间，该支架附接到主壳体26的侧向外壁(例如，感应加热头组件14的第二侧面44上)。尽管在图4中未完全示出，但是在某些实施例中，第二支架76可以附接到感应加热头组件14的主壳体26的相对侧壁上(例如，感应加热头组件14的第一侧面42上)。如本文更详细描述的，在某些实施例中，行程传感器组件30可以经由一个或多个支架76相对于感应加热头组件14的主壳体26保持在位。

此外，在某些实施例中，行程传感器组件30可以可移除地附接到一个或多个支架76使得行程传感器组件30可以选择性地设置在感应加热头组件14的任一侧面42、44上，从而能够实现更宽范围的感应加热应用和取向。更具体地，如图4所示，在某些实施例中，行程传感器组件30包括配合支架78，该配合支架配置成与附接到感应加热头组件14的主壳体26的一个或多个支架76配合。一旦彼此对准，支架76、78经由可调的连接机构80(例如图4中所示的旋钮组件82)相对于彼此保持在位。在某些实施例中，可调的连接机构80包括偏置构件，例如弹簧，旋钮(或其它连接装置)抵靠该偏置构件起作用以将支架78保持抵靠配合支架76，由此将行程传感器组件30相对于感应加热头组件14的主壳体26保持在位。图5是感应加热头组件14的分解透视图，示出了当支架76、78没有经由可调的连接机构80彼此附接时的支架76、78和可调的连接机构80。

在某些实施例中，行程传感器组件30不仅可以从感应加热头组件14的主壳体26可移除，如关于图4和图5所描述的，而且可以调节行程传感器组件30沿着水平轴线36相对于感应加热头组件14(当附接到感应加热头组件14的任一侧面42、44时)的主壳体26的水平位置，如箭头83所示。更具体地，支架76、78可以共同构成轨道系统，行程传感器组件30可以沿着水平轴线36在轨道系统上滑动，以调节行程传感器组件30沿着水平轴线36相对于感应加热头组件14的主壳体26的水平位置。一旦处于期望的水平位置，可调的连接机构80可以确保行程传感器组件30相对于感应加热头组件14的主壳体26保持在固定位置。

应当注意，尽管在附图中示出并且在本文中被描述为可从感应加热头组件14可移除地拆卸，但是在其它实施例中，行程传感器组件30却可以在行程传感器组件30和感应加热头组件14的操作期间与感应加热头组件14完全分离地(即，不安装在其上)使用。例如，在一个非限制性示例中，行程传感器组件30和感应加热头组件14可以附接到单独的结构，其中行程传感器组件30检测感应加热头组件14相对于工件16的相对位置和/或运动(包括运动方向)，并且感应加热头组件14单独地向工件16提供感应热。

现在返回到图4，如图所示，感应加热头组件14还包括与手柄72附接的可调手柄安装组件84(例如，在所示实施例中的安装支架)。在某些实施例中，可调手柄安装组件84是可调的，使得可以调节手柄72相对于主壳体26，进而相对于感应加热头组件14的取向。例如，图4示出了处于第一取向的可调手柄安装组件84和附接手柄72，由此手柄72的纵向轴线86大致平行于感应加热头组件14的水平轴线36对齐。相比之下，图6示出了处于第二取向的可调手柄安装组件84和附接手柄72，由此手柄72的纵向轴线86相对于感应加热头组件14的垂直轴线32和水平轴线36成一定角度。

尽管可调手柄安装组件84在图4和图6中示出为便于手柄72在大体由感应加热头组件14的垂直轴线32和水平轴线36限定的平面中的不同取向，但是应当理解，在其它实施例中，可调手柄安装组件84可以使得能够调节手柄72相对于感应加热头组件14的所有三个轴线32、34、36的取向。作为非限制性示例，尽管在图4和图6中示出为包括具有通过共同的铰接边缘连接的相对的支架部的安装支架，可调手柄安装组件84的其它实施例可以包括球窝构造(例如，球附接到手柄72上，并且窝附接到感应加热头组件14的主壳体26，或者反之亦然)，这有助于调节手柄72相对于感应加热头组件14的所有三个轴线32、34、36的取向。

还如图6所示，在某些实施例中，感应加热头组件14可以包括从主壳体26的相对侧面42、44延伸的一个或多个横杆88。横杆88可以用于几个功能，例如，便于人在感应加热头组件14的操作期间或当感应加热头组件14被手动地从一个位置传递到另一个位置时手动操纵感应加热头组件14的运动。此外，横杆88还可以用于将电感器安装到外部支架或安装臂，例如在管架下方。

图7A是感应加热头组件14的示例性实施例的主壳体26和电缆应变消除盖24的局部剖面透视图，其中某些部件被移除以便于说明某些特征件。如图7A所示，感应头组件90包括感应头92、绝热层94以及绝缘和磨损表面96，该绝缘和磨损表面通常用作感应加热头组件14的主壳体26的底侧。如图所示，感应头92设置在限定在绝热层94(其设置在绝缘和磨损表面96附近并位于绝缘和磨损表面内部)以及与电缆应变消除盖24附接的主壳体26的内部隔板98之间的内部容积内。绝热层94可以由任何合适的绝缘材料构成。绝缘和磨损表面96可以由云母、陶瓷或任何其它磨损的绝缘材料构成。

在某些实施例中，绝缘和磨损表面96可提供足够的绝热，使得可以省去单独的绝热层94。相反，在某些实施例中，可以根本不使用绝缘和磨损表面96。在这样的实施例中，绝热层94可以是感应加热头组件14的面向外的表面。在其它实施例中，绝缘和磨损表面96可以仅用作由提供相对较少热绝缘的材料构成的磨损表面，其中大部分绝热由绝热层94提供。在某些实施例中，可以使用多个绝热层94。通常，绝缘和磨损表面96保护绝热层94和感应头92的感应线圈免受磨损和可能的热损坏。特别地，绝缘和磨损表面96是面向外的表面，其将感应头的感应线圈以及绝热层94与感应加热头组件14的外部隔离。如本文所述的磨损表面(例如绝缘和磨损表面96)是设计成保护感应头组件90的线圈免于与工件16偶然接触的表面，而不会在与工件16意外接触时作为接触点不适当地磨损表面。在某些实施例中，可以包括多于一个绝缘和磨损表面96，例如用于加热拐角的两个表面。

在某些实施例中，感应头组件90包括附加的磨损表面，以防止与感应线圈不希望的接触。例如，图7B是感应加热头组件14的透视图，其中为了说明的目的去除了绝热层94以及绝缘和磨损表面96。此外，图7C是感应加热头组件14的剖面侧视图。图7B和7C示出了设置在一个或多个绝热层94和感应头组件90的感应头92的导电线圈108之间的陶瓷垫片99。如图7B所示，陶瓷垫片99的形状类似于导电线圈108(例如，Q形，具有大致圆形部分，舌部101从圆形部分径向向外延伸)，以大致与导电线圈108及其连接120(在图8、图9和图10A至图10C中示出)对准，以便为导电线圈108及其连接120提供额外的保护。

图8是感应头92的示例性实施例的分解图，其包括外壳体100、第一层导热灌封料102、通量集中器104、第二层导热灌封料106和导电线圈108。线圈108可以由铜、铝或另一种相对导电的材料构成。在某些实施例中，外壳体100可由铝构成，但也可使用其它材料。在某些实施例中，灌封料102、106的层可包括导热材料，例如聚硅氧烷。在某些实施例中，导热灌封料102、106可以是相对于通量集中器104在空间上固定线圈108的任何其它介质或装置。换句话说，导热灌封料有助于将线圈108保持在相对于通量集中器104的固定位置。在某些实施例中，通量集中器104可以由铁氧体或

材料构成，但是也可以使用其它材料。通常，通量集中器104将磁场从线圈108的顶部和侧面朝着感应头92的磨损表面(即，感应头92与感应头组件90的绝热层94邻接的一侧)重定向。换句话说，通量集中器104将通量集中到绝缘和磨损表面96。在感应加热头组件14的操作期间，线圈108被保持在被加热的工件16附近。在包括两个绝缘和磨损表面96的实施例中，线圈108可以弯曲以靠近两个表面。可替代地，在某些实施例中，平行线圈108可与两个通量集中器104一起使用。

图9是图8的感应头92的导电线圈108的透视图。如图所示，在某些实施例中，线圈108以具有至少两个层110的堆叠的薄片螺旋图案缠绕，每个层110中具有至少四个匝112。然而，在某些实施例中，可以使用每层110更少的匝112(例如，至少两匝112)，使得线圈108消耗更少的功率。如本文所述，线圈108的堆叠的薄片螺旋图案意指线圈108以多个螺旋(即，层110)缠绕，其中每个螺旋在彼此不同的平面中(例如，大致垂直于线圈108的中心轴线114)。例如，匝112的两个层110可以各自被布置在大致平行的相应平面中，匝112的层110彼此邻接。如本文所述，螺旋图案中的匝112的数量是线圈108与从螺旋的中心轴114在一个方向上径向向外延伸的给定线116交叉的次数。如本文所述，螺旋图案是指具有围绕中心轴114缠绕的图案的线圈108，其中沿着从最外匝112到最内匝112截取的匝112的路径118导致从路径118到中心轴114的距离d_匝平均减小。在某些实施例中，线圈108的螺旋图案包括其中存在从减小距离d_匝的局部变化的图案，例如正方形螺旋，椭圆形螺旋，扭曲螺旋等等，这与图9所示的实施例的大致圆形螺旋的大体上不断减小的距离d_匝相反。

某些实施例提供具有约4英寸、约6英寸或约8英寸外径d_外的线圈108。然而，可以使用具有其它外径d_外的线圈108。例如，在某些实施例中，可以使用甚至更大的线圈108。线圈108的多匝设计有助于在施加到工件16的加热区上更均匀地分布热量，并且保持线圈108的设计相对紧凑。特别地，包括堆叠关系的多个层110使得线圈108以及进而感应头组件90的占用空间保持相对紧凑。如本文所述，在某些实施例中，线圈108的匝112可以是中空管，以使冷却剂能够流过匝112，从而提供匝112的内部冷却。

与图8和图9中所示的多层实施例相反，某些实施例提供单个薄片螺旋图案线圈108。其它实施例提供线圈108的其它图案和尺寸，并且线圈108使用除了铜之外的导电材料(例如，铝)。例如，其它实施例的非限制性示例包括具有单层螺旋(即，不堆叠)的线圈108、八匝112双层堆叠线圈108、由与线圈108接触(而不是通过匝112的中空内部)的流体(例如在灌封料102、106中的空间内流动的流体)冷却的线圈108，以及其它图案、尺寸、形状和设计。

图10A至10C示出线圈108的另一实施例。图10A中所示的线圈108是两层堆叠螺旋，每层110具有四匝112。然而，在线圈108的相对端处被配置为连接到电缆应变消除盖24的连接120被布置成与图8和图9中所示的实施例的连接120不同。图10B和10C是图10A的线圈108的底部和顶部透视图，其中通量集中器104设置在线圈108周围。

通常，对层110的数量和尺寸以及线圈108的匝112进行选择，使得线圈108调谐到向线圈108提供电力的特定功率源12。因此，如图7A所示，在某些实施例中，感应头组件90可以是从绝热层94与感应加热头组件14的主壳体26的内部隔板98之间限定的内部容积可拆卸且可替换的，该绝热层设置在绝缘和磨损表面96附近和内部。换句话说，为了确保线圈108适当地调谐到向其提供功率的功率源12，可以根据需要改变在感应加热头组件14中使用的特定的感应头组件90。可替代地，包括特定的感应头组件90的整个感应加热头组件14可以与用于向感应加热头组件14提供电力的功率源12相匹配。当选择线圈设计时，还应考虑待加热的工件16的直径(例如，当工件16是管时)、材料类型、厚度等。

因为线圈108被调谐到功率源12，所以图1中所示的感应加热系统10在感应加热头组件14和功率源12之间不需要降低或升高由功率源12提供的电压的变压器。相反，感应加热头组件14可以直接连接到功率源12，而没有由于使用变压器而产生额外的成本、尺寸和重量。此外，施加到线圈108的电压不小于来自功率源12的输出电路52的电压。

图11是感应加热头组件14的实施例的主壳体26和温度传感器组件28的侧视图，示出了温度传感器组件28如何附接到主壳体26。如图所示，在某些实施例中，温度传感器组件28包括可以经由可调的连接机构126，例如图11所示的旋钮组件128彼此耦接的第一支架122和较小的第二支架124，该可调的连接机构基本上类似于本文关于图4和图5描述的行程传感器组件30的可调的连接机构80和旋钮组件82。在某些实施例中，可调的连接机构126包括偏置构件，例如弹簧，旋钮(或其它连接装置)抵靠该弹簧起作用以将较小支架124相对于较大支架122保持在固定位置，从而将温度传感器组件28相对于感应加热头组件14的主壳体26保持在位。

图12是温度传感器组件28的第一和第二支架122、124、温度传感器组件28的可调的连接机构126和感应加热头组件14的主壳体26的放大透视图，更详细地示出了温度传感器组件28的第一和第二支架122、124如何可附接到主壳体26。如图所示，主壳体26包括配置成与温度传感器组件28的第一和第二支架122、124配合的第一和第二配合支架130、132。特别地，在某些实施例中，主壳体26的第一配合支架130包括配置成与温度传感器组件28的第一支架122的唇缘136配合的第一配合唇缘134，并且主壳体26的第二配合支架132包括配置成与温度传感器组件28的第二支架124的唇缘140配合的第二配合唇缘138。

应当理解，一旦温度传感器组件28的第一支架122的唇缘136相对于主壳体26的第一配合支架130的配合唇缘134被定位，从而使温度传感器组件28的第一支架122与主壳体26的第一配合支架130接合，并且温度传感器组件28的第二支架124的唇缘140相对于主壳体26的第二配合支架132的配合唇缘138被定位，从而使温度传感器组件28的第二支架124与主壳体26的第二配合支架132接合，温度传感器组件28的可调的连接机构126就可以用于使第一和第二支架122、124彼此固定，从而将温度传感器组件28保持在相对于主壳体的固定位置。此外，应当理解，第一和第二支架122、124和可调连接机构126使得温度传感器组件28能够完全从主壳体26可移除，这使得能够维护、修理和更换温度传感器组件28。例如，在某些情况下，对于当前附接到感应加热头组件14的主壳体26的温度传感器组件28可以互换成不同类型的温度传感器组件28(例如，具有更适合于检测某些工件材料上的温度的温度传感器等)。此外，在某些实施例中，在温度传感器组件28和感应加热头组件14的操作期间，温度传感器组件28可以与感应加热头组件14完全分离(即，不安装到感应加热头组件上)。

图13是温度传感器组件28的第一和第二支架122、124，温度传感器组件28的可调连接机构126，和感应加热头组件14的主壳体26的分解透视图，示出了支架122、124、130、132，以及当支架122、124、130、132没有经由可调连接机构126彼此附接时的可调连接机构126。应当理解，支架122、124、130、132和可调的连接机构126的可调性质使得温度传感器组件28能够选择性地从感应加热头组件14的主壳体26的一侧移动到另一侧。

例如，图14是感应加热头组件14的温度传感器组件28和主壳体26的实施例的前视图，示出了温度传感器组件28相对于主壳体26沿着水平轴线34的水平位置是如何可调的。如箭头142所示，温度传感器组件28相对于主壳体26的侧面42、44的固定位置可以通过以下方式进行调节，例如，松开可调的连接机构126的旋钮128，调节温度传感器组件28的第一和第二支架122、124(例如，沿着感应加热头组件14的水平轴线34)相对于主壳体26的固定的第一和第二配合支架130、132的定位，并重新拧紧可调连接机构126的旋钮128。换句话说，支架122、124、130、132可共同构成轨道系统，温度传感器组件28沿着该轨道系统可以沿着感应加热头组件14的水平轴线34滑动。在某些实施例中，轨道系统使得多于一个温度传感器组件28能够安装到感应加热头组件14，例如，使得第一温度传感器组件28可以定位在正在执行的焊接的第一侧面上，并且第二温度传感器组件28可以定位在正在执行的焊接的第二侧面上。

现在回到图11，如图所示，在某些实施例中，温度传感器组件28包括大致圆柱形的主体144，温度传感器设置在该主体内，如本文所述。如图所示，在某些实施例中，主体144大致平行于温度传感器组件28的第一支架122。通常，温度传感器组件28的主体144被定向，使得设置在圆柱形主体144的轴向端处的下空气杯146沿着主体144的中心轴线148指向正在进行感应加热的工件16的区域。在某些实施例中，主体144的下空气杯146相对于感应加热头组件14的主壳体26的位置保持固定。然而，在其它实施例中，包括温度传感器的温度传感器组件28的内圆筒150可以被配置为相对于主体144的中心轴线148平移，使得内圆筒150可以沿着中心轴线148移动更靠近或更远离工件16，如箭头152所示。例如，在某些实施例中，内圆筒150可以沿着中心轴线148轴向移动通过第一和第二缓冲器154、156，第一和第二缓冲器固定到第一支架122并且在感应加热头组件14的移动期间保护内圆筒150免于不希望的接触。因此，内圆筒150沿着感应加热头组件14的垂直轴线32的高度距离(即，垂直位置)是可调的，并且内圆筒150沿着水平轴线36的偏移距离也是可调的，从而改变内圆筒150和设置在其内的部件(例如，温度传感器和相关联的部件)与工件16的总距离。以这种方式沿着中心轴线148调节内圆筒150的位置能够调节设置在内圆筒150中的温度传感器的操作。例如，如果需要增加检测温度的灵敏度，则内圆筒150可以沿着中心轴线148移动更靠近工件16。

如图11所示，在某些实施例中，温度传感器组件28的主体144的中心轴线148(例如，沿着检测路径)可以相对于水平轴线36以角度α_温度设置。所示实施例具有以约50°的角度α_温度设置的温度传感器组件28的主体144。然而，应当理解，温度传感器组件28可以被配置为利用其它角度α_温度，例如约30°、约35°、约40°、约45°、约55°、约60°等等。此外，在某些实施例中，温度传感器组件28可以被配置为使得能够由用户调节主体144的中心轴线148所设置的角度α_温度。

例如，如图12所示，温度传感器组件28的第一和第二支架122、124的唇缘136、140以及主壳体26的第一和第二配合支架130、132的配合唇部134、138的设计可以使得温度传感器组件28的第一支架122和主壳体26的配合第一支架130之间的角度是可调的，并且温度传感器组件28的第二支架124与主壳体26的配合第二支架132之间的角度也是可调的，同时可调的连接机构126不与温度传感器组件28的第一和第二支架122、124接合。一旦温度传感器组件28的第一支架122与主壳体26的配合第一支架130之间以及温度传感器组件28的第二支架124与主壳体26的配合第二支架132之间的角度取向被重新调节，可调的连接机构126可重新接合温度传感器组件28的第一和第二支架122、124。

然而，在某些实施例中，为了便于重新调节温度传感器组件28的第一支架122和主壳体26的配合第一支架130之间以及温度传感器组件28的第二支架124和主壳体26的配合第二支架132之间的角度取向，可调的连接机构126可以与温度传感器组件28的第一支架122和/或第二支架124中的不同配合特征件重新接合。例如，作为非限制性示例，在某些实施例中，可调的连接机构126的旋钮128可以与温度传感器组件28的第二支架124中的唯一配合孔接合，但是在多个不同位置158处与温度传感器组件28的第一支架122中的多个不同的配合孔之一配合，如图15所示的第一支架122的实施例所示。第一支架122中的多个孔位置158便于温度传感器组件28的第一支架122和主壳体26的配合第一支架130之间以及温度传感器组件28的第二支架124和主壳体26的配合第二支架132之间的不同角度取向。

图16是温度传感器组件28的实施例的透视图。如图所示，在某些实施例中，温度传感器组件28的第二支架124包括支架部160，支架部被配置为支撑连接器组件162，连接器组件包括将电缆18从功率源12连接到温度传感器组件28的连接器68。如图所示，在某些实施例中，连接器组件162包括柔性控制电缆164，柔性控制电缆在与下空气杯146相对的轴向端，即在操作期间最靠近工件16的轴向端耦接到温度传感器组件28的主体144的内圆筒150。一般来说，柔性控制电缆164用于将从功率源12接收的控制信号传递到驻留在内圆筒150内的温度传感器组件28的工作部件(例如，温度传感器和相关部件)并且将来自驻留在内圆筒150内的温度传感器组件28的工作部件的反馈信号(例如，与温度数据有关的信号)传送回功率源12。如将理解的，控制电缆164的柔性性质使得温度传感器组件28的主体144的内圆筒150能够朝向或背离工件16平移，而不会在控制电缆164、连接器组件162、内圆筒150或温度传感器组件28的任何其它部件上施加应变。还如图16所示，在某些实施例中，温度传感器组件28的第二支架124还包括支架部166，该支架部通常保护柔性控制电缆164免于在与内圆筒150的连接点附近的不希望的接触。

图17A是温度传感器组件28的局部剖面侧视图。温度传感器组件28的主体144包括第一和第二缓冲器154、156，第一和第二缓冲器被配置为通过分别附接到从第一支架122的主表面172大致垂直地延伸的第一和第二支架部168、170而相对于温度传感器组件28的第一支架122将主体144保持在位，并且还保护内圆筒150免于在运输和/或操作期间的不希望的接触。如本文所述，在某些实施例中，主体144的部件(例如，包括内圆筒150、第一缓冲器154和第二缓冲器156、下空气杯146等)可以沿着主体144的中心轴线148平移，使得主体144的部件更靠近或更远离工件16。

如图17A所示，在某些实施例中，温度传感器174设置在内圆筒150内靠近内圆筒150的远端轴向端(例如，在操作期间更靠近工件16的轴向端)。在某些实施例中，温度传感器174是不接触工件16的红外(IR)传感器。然而，在其它实施例中，温度传感器174可以在检测工件16的温度期间接触工件16，而不是非接触。在某些实施例中，如箭头176所示，温度传感器174可围绕中心轴线148旋转(例如，至少180度或甚至完整的360度)使得温度传感器174可以通过不同的方式集中检测来自工件16的热。

在某些实施例中，可以使用多于一个的温度传感器174来更准确地读取辐射率水平谱上的温度，因为材料表面制备可以导致各部件之间或在给定部件本身内的各种表面辐射率。例如，当工件16的表面辐射率落在第一范围内时，可以使用第一温度传感器174，而当工件16的表面辐射率落在第二范围内时，可以使用第二温度传感器174。因此，第一温度传感器174可以更好地适合于检测来自某些类型的工件材料的温度，而第二温度传感器174可以更适合于检测来自其它类型的工件材料的温度。在一些情况下，第一和第二温度传感器174集中在被加热的工件16的相同位置。然而，在其它情况下，第一和第二温度传感器174可以集中在稍微或完全不同的位置。例如，在某些实施例中，温度传感器174可以具有与在工件16上执行的焊接直接对准的视场“窗口”。多个温度传感器174可以同时设置在温度传感器组件28的主体144内(并且例如在任何给定时间被选择性地使用)或者可以针对不同的操作条件(例如，不同的表面辐射率、不同的预期温度范围等)从温度传感器组件28可互换地移除。

使用多个温度传感器174使得温度传感器组件28能够检测多个波长范围中的温度。例如，在某些实施例中，温度传感器组件28的温度传感器174可以能够使用多个波长(或一个波长范围)来检测工件16的温度。或者，在其它实施例中，温度传感器组件28可以包括多个不同的温度传感器174，每个温度传感器能够检测工件16在不同波长(或波长范围)的温度。在这样的实施例中，不同的温度传感器174可以由温度传感器组件28的用户选择性地使用。例如，在某些实施例中，温度传感器组件28可以允许用户手动选择当前正在使用不同温度传感器174中的哪一个(例如，通过切换在温度传感器组件28的内圆筒150的外表面上的开关，通过使温度传感器组件28的内圆筒150围绕其中心轴线148(例如，沿着温度传感器组件28的检测路径)旋转，使得温度传感器174中的期望的一个光学地对准以检测工件16的温度，等等)。

在某些实施例中，温度传感器组件28的温度传感器174被配置成在与多个表面辐射率相关的多个波长检测工件16的温度，并且将与检测到的工件16的温度有关的反馈信号传递到控制器电路50，而不补偿工件16的特定表面辐射率。换句话说，温度传感器组件28的温度传感器174被具体选择为最佳地用于具有某些预期表面辐射率的某些工件材料，使得温度传感器组件28或控制器电路50不需要对检测到的温度进行额外处理。例如，温度传感器组件28和控制器电路50都不需要补偿正在被加热的工件材料的类型(例如，通过用户的设置输入)。在这样的实施例中，将知道某些温度传感器组件28与某些工件材料一起工作，而不需要额外的校准、设置、工件特性的输入等。在某些实施例中，温度传感器组件28的温度传感器174可以被配置为检测小于约8.0微米、在约1.0微米和约5.0微米的范围内、在约2.0微米和约2.4微米的范围内等等的多个不同波长的温度。这些波长范围仅仅是示例性的并且不旨在限制。其它波长范围可以用于温度传感器组件28的某些实施例。

图17B和17C分别是温度传感器组件28的透视图和分解透视图。如图17B和17C所示，在某些实施例中，保护窗口178可沿着温度传感器组件28的中心轴线148(例如，沿着检测路径)设置在下空气杯146的轴向端处，在某些实施例中，可使用保持环177将其在下空气杯146的轴向端处保持在位，例如，该保持环可以被配置成附接到(例如，使用扭转锁定机构旋紧、锁定在位等等)设置在下空气杯146的轴向端处的匹配连接装置179(例如，螺纹、匹配的扭转锁定机构等)。通常，保护窗口178可以在感应加热头组件14的操作期间保护温度传感器174的透镜(如图17A所示)。更具体地，保护窗口178可以保护温度传感器174的透镜(如图17A所示)免受来自在工件16上执行的焊接的飞溅，来自可以被吸入或吹入主体144的下空气杯146的内部的其它碎屑，等等。在某些实施例中，保护窗口178可以由诸如石英的IR透明材料构成。

由温度传感器组件28经由空气电缆连接器70接收的空气经由空气电缆175通过上空气杯173的端口171输送。在某些实施例中，上空气杯173旋到内圆筒150上，并将主体144保持到第一支架122。此外，在某些实施例中，下空气杯146旋到上空气杯173中，并且因此可从上空气杯173移除，以便在需要清洁时接触温度传感器174的透镜。在某些实施例中，流过空气杯146、173(当组装在一起时，可以将其统称为“空气杯”)的空气通过径向延伸穿过下空气杯146的外壁的一个或多个开口181逸出。在其它实施例中，空气可以经由可以轴向延伸穿过保护窗口178的开口(未示出)轴向地通过保护窗口178逸出。因此，从温度传感器组件28内提供正压力以清除碎屑，清洁内部部件等。在不使用保护窗口178的其它实施例中，可以不在下空气杯146中采用开口181，并且空气反而可以通过下空气杯146的敞开的轴向端逸出。

尽管某些实施例包括附接到感应加热头组件14的第一(即，前)侧38的一个温度传感器组件28，但是在其它实施例中，多于一个温度传感器组件28可以附接到感应加热头组件14。例如，图18是感应加热头组件14的实施例的侧视图，感应加热头组件具有附接到感应加热头组件14的第一(即，前)侧38的第一温度传感器组件28以及附接到感应加热头组件14的第二(即，后)侧40的第二温度传感器组件28。例如，在某些实施例中，并非包括附接在主壳体26的后侧40上的可调手柄安装组件84，感应加热头组件14可以包括附接在主壳体26的后侧40上的第一和第二配合支架130、132，该第一和第二配合支架基本上类似于附接到主壳体26的前侧38的第一和第二配合支架130、132(例如，如图12所示)。在这样的实施例中，温度传感器组件28可以在主壳体26的前侧38或后侧上耦接到主壳体26，或第一温度传感器组件28可以在主壳体26的前侧38上耦接到主壳体26，并且第二温度传感器组件28可以在主壳体26的后侧40上耦接到主壳体26。在其它实施例中，可调手柄安装组件84可以从主壳体26的后侧40拆卸，并且第一和第二配合支架130、132可以附接到主壳体26的后侧40以替换可调手柄安装组件84。在这样的实施例中，主壳体26的后侧40将包括适当的特征件，用于选择性地将可调手柄安装组件84或第一和第二配合支架130、132附接到主壳体26的后侧40。在可调手柄安装组件84从主壳体26移除的某些实施例中，感应加热头组件14的运动可以通过在感应加热头组件14的其它替代特征件(例如，主壳体26的横杆88)上施加力来实现。

在主壳体26在主壳体26的前侧38和后侧40包括第一和第二配合支架130、132并且第一和第二温度传感器组件28分别附接到主壳体26的前侧38和后侧40上的第一和第二配合支架130、132的实施例中，第一和第二温度传感器组件28能够实现在由感应加热头组件14产生的感应加热的前方(即，前面)和后方(即，后面)检测来自工件16的温度。

应当注意，尽管在附图中示出并且在本文中被描述为可从感应加热头组件14可移除地拆卸，在其它实施例中，温度传感器组件28却可以在温度传感器组件28和感应加热头组件14的操作期间与感应加热头组件14完全分离(即，不安装)地使用。例如，在一个非限制性示例中，温度传感器组件28和感应加热头组件14可以附接到分离的结构，其中温度传感器组件28检测工件16的温度，并且感应加热头组件14单独向工件16提供感应热。

图19和20是行程传感器组件30和感应加热头组件14的主壳体26的底部透视图，示出了与行程传感器组件30相关的某些特征件。如上文关于图4和图5所述，主壳体26的支架76和行程传感器组件30的配合支架78使得行程传感器组件30能够从主壳体26可移除地拆卸，并且使得能够调节行程传感器组件30沿水平轴线36的水平位置。

如图所示，在某些实施例中，行程传感器组件30包括大致矩形的壳体180，行程传感器组件30的部件可设置在该壳体内。还如图所示，在某些实施例中，行程传感器组件30包括耦接到壳体180并配置成相对于壳体180旋转的检测轮182。当在操作中时，检测轮182沿着工件16的表面滚动，并且至少部分地使行程传感器组件30能够检测行程传感器组件30并因此检测感应加热头组件14相对于工件16的位置和/或运动(包括运动方向)。如图所示，在某些实施例中，检测轮182包括可移除的磨损环184，磨损环例如装配在检测轮182的圆周槽内。磨损环184实际上与工件16对接，并且可以由相对柔软的材料(例如橡胶)制成，其可随时间磨损，但是根据需要是可移除的和可更换的。检测轮182的其它实施例可以不包括磨损环184，而是可以包括用于直接与工件16对接的滚花或光滑检测轮182。

此外，在某些实施例中，检测轮182可包括延伸穿过检测轮182的多个开口186。在某些实施例中，这些开口186便于检测行程传感器组件30并因此检测感应加热头组件14相对于工件16的位置和/或移动(包括移动的方向)。尽管示出为包括三个相对类似的圆形孔，在其它实施例中，开口186可以采取不同的形式，例如具有不同直径的多个圆形孔，各种形状的多个槽等。在其它实施例中，并非包括多个开口186以便于检测行程传感器组件30的位置和/或运动(包括运动的方向)，在其它实施例中，检测轮182可以包括多个标记(例如，在检测轮182的表面上)，以便于检测行程传感器组件30的位置和/或运动(包括运动方向)。应当注意，尽管在附图中示出并在本文中描述为包括检测轮182作为用于确定行程传感器组件30相对于工件16的位置和/或运动(包括运动方向)的接触表面，但在其它实施例中，可以使用其它类型的接触行程传感器组件30。例如，作为非限制性示例，接触工件16的表面的一个或多个刷子可以便于检测位置和/或运动(包括运动方向)。在其它实施例中，行程传感器组件30可以利用非接触检测装置，例如IR传感器、光学传感器、磁性传感器、加速度计和/或陀螺仪等。此外，在某些实施例中，并非包括单独的检测轮182，感应加热头组件14的轮子74可以用来代替检测轮182，以使行程传感器组件30能够检测行程传感器组件30相对于工件16的位置和/或运动(包括运动方向)。

如图20所示，在某些实施例中，行程传感器组件30的张紧机构188可用于调节行程传感器组件30的检测轮182相对于垂直轴线32的垂直位置(以及行程传感器组件30和工件16之间的力)，如箭头190所示。图21是行程传感器组件30的张紧机构188的放大透视图。如图所示，在某些实施例中，张紧机构188可附接到与行程传感器组件30的壳体180附接的支架78。更具体地，支架78的支架部192可以大致垂直于支架78的主部分延伸，并且包括两个大致垂直的支架部194、196。如图所示，在某些实施例中，枢轴销198可以装配穿过支架78的支架部192和行程传感器组件30的壳体180，以将壳体180相对于枢轴销198的轴线保持在相对固定的位置。枢转销198的相对端200在图19中示出。更具体地，枢轴销198一直延伸穿过行程传感器组件30的壳体180，并且在壳体180的与支架部192相对的一侧上延伸穿过支架78的另一个支架部202。

因此，现在回到图21，行程传感器组件30的壳体180的位置相对于枢轴销198的中心轴线204保持固定。然而，可以允许行程传感器组件30的壳体180绕枢轴销198的中心轴线204枢转，以使得检测轮182能够更靠近或更远离工件16移动，如箭头190所示。更具体地，壳体180的设置有检测轮182的一侧可以能够移动更靠近或更远离工件16。一般来说，行程传感器组件30的支架78的支架部192、194、196相对于感应加热头组件14的主壳体26的支架76保持固定在位，而从行程传感器组件30的壳体180延伸的支架部206可以被允许相对于支架76向上或向下移动。

如图所示，在某些实施例中，张紧机构188可包括圆柱形主体208，圆柱形主体具有设置在圆柱形主体208的轴向端处的旋钮210。当旋钮210被拧紧或松开时，如箭头214所示，调节延伸穿过圆柱形主体208的内轴212的垂直位置。因此，外径基本上大于轴212的正常外径的轴212的部分216的垂直位置也被调节。诸如弹簧的偏置构件218围绕轴212径向设置在轴212的部分216和行程传感器组件30的壳体180的支架部206之间。因此，当旋钮210被拧紧时，轴212朝向壳体180的支架部206移动并且抵消偏置构件218的向上的力，从而向下(即，朝向工件16)推动支架部206，并且实际上推动壳体180。因此，检测轮182被类似地朝向工件16推动。相反，当旋钮210被松开时，轴212移动远离壳体180的支架部206，并且减小抵抗偏置构件218的向上力的反作用力，从而迫使支架部206和实际上壳体180向上释放(即，远离工件16)。因此，检测轮182被类似地推离工件16。偏置构件218的弹簧加载特性使得无论使用行程传感器组件30的张紧机构188选择的检测轮182的垂直位置如何，在检测轮182和工件16之间存在一定量的“给出”，使得可以承受不希望的推撞、振动等等，同时保持正常操作。

在行程传感器组件30中可以使用任何类型的传感器来检测检测轮182和行程传感器组件30的壳体180以及感应加热头组件14作为整体相对于工件16的位置、运动或运动方向。例如，如图22所示，在某些实施例中，行程传感器组件30可以包括光学传感器220，例如IR传感器，光学传感器被配置为通过检测光，将检测到的光转换为信号并分析信号来检测检测轮182和行程传感器组件30的壳体180的位置、运动或运动方向。例如，在某些实施例中，光学传感器220可以从行程传感器组件30的壳体180朝向检测轮182上的一个区域被光学定向，如箭头222所示，当检测轮182相对于壳体180旋转时，开口186(例如，参见图19)穿过该区域。因此，当检测轮182旋转时，由光学传感器220检测的光将发生变化(例如，脉冲)。可以分析与检测到的光中的这些变化相关的信号，以确定检测轮182的旋转速度，并因此确定感应加热头组件14相对于工件16的速度，等等。行程传感器组件30可以采用其它类型的光学检测。例如，在某些实施例中，光学传感器220可以被光学引导到工件16，使得从工件16的表面反射的光用于检测工件16相对于光学传感器220(例如，类似于计算机鼠标)并因此检测行程传感器组件30的移动。

在其它实施例中，如图23所示，行程传感器组件30可以包括设置在行程传感器组件30的壳体180中的转速计224。转速计224可以设置成靠近耦接到检测轮182的轴226，当检测轮182旋转时，转速计224可以确定轴226的旋转速度，并且因此确定检测轮182的旋转速度。可以分析与该旋转速度相关的信号，以确定感应加热头组件14相对于工件16的速度和方向，等等。

在另外其它实施例中，如图24所示，行程传感器组件30可以包括设置在行程传感器组件30的壳体180中的加速度计228。加速度计228可以检测壳体180相对于多个轴的加速度，并因此检测感应加热头组件14相对于多个轴的加速度。在某些实施例中，加速度计228可以与陀螺仪结合使用。可以分析与这些加速度和/或陀螺仪信息相关的信号，以确定行程传感器组件30的壳体180相对于工件16的三维位置和/或运动(包括运动方向)，并因此确定感应加热头组件14相对于工件16在三个维度的位置和/或运动(包括运动方向)。

由行程传感器组件30使用的这些示例性类型的传感器220、224、228仅仅是示例性的，而不旨在用于限制。可以使用能够检测感应加热头组件14的位置和/或运动(包括运动方向)的任何其它传感器。此外，行程传感器组件30可以基于由行程传感器组件30的多于一种类型的传感器产生的信号来确定由行程传感器组件30发送到功率源12的与感应加热头组件14的位置和/或运动(包括运动方向)相关的反馈信号。例如，在某些实施例中，行程传感器组件30可以包括光学传感器220和加速度计228，并且分析可以基于由光学传感器220产生的信号和由加速度计228产生的信号。此外，在某些实施例中，行程传感器组件30可以利用相同类型的传感器的多个实例(例如，两个光学传感器220等)来确定感应加热头组件14相对于工件16的位置和/或运动(包括运动方向)。

虽然本文描述为使用一个或多个行程传感器组件30来确定感应加热头组件14相对于工件16的位置和/或运动(包括运动的方向)，但在其它实施例中，控制器电路50却可以从与本文所述的感应加热系统10分离的外部装置接收位置和/或运动(包括运动方向)数据。例如，在某些实施例中，控制器电路50可以从管定位器接收位置和/或运动(包括运动方向)数据，例如图2中所示的机器人定位系统370，其中在某些实施例中，定位的机器人定位系统可包括具有多轴控制的机器人臂。此外，在某些实施例中，控制器电路50可以基于由控制器电路50接收的其它数据推断或以其它方式计算感应加热头组件14相对于工件16的位置和/或运动(包括运动方向)。

如本文所述，在某些实施例中，感应加热头组件14可以保持在位(例如，相对于支撑表面，例如地面或地板)，同时工件16相对于感应加热头组件14移动。例如，如图25所示，在工件16是管的实施例中，感应加热头组件14可以在管旋转的同时保持在位，同时保持管的外圆周接近感应加热头组件14，如箭头230所示。还如图25所示，为了便于将感应加热头组件14相对于支撑结构保持在相对固定的位置，可以使用电感器架232(即，电感器支撑组件)。在某些实施例中，电感器架232可以包括主电感器接口主体234，主电感器接口主体可以包括被配置为附接(例如，牢固地固定)到感应加热头组件14的外壳。

在某些实施例中，主电感器接口主体234包括大致圆柱形的颈部236，该颈部具有稍微大于可调的定位组件240的第一管部238的外径的内径，例如图25所示的可调的管组件，使得颈部236可以与第一管部238的轴向端配合并且被紧固到第一管部段238的轴向端。换句话说，第一管部238的轴向端可以可移除地插入并牢固地固定到主电感器接口主体234的颈部236。如图所示，在某些实施例中，可调的管组件240可以包括第一管部238(即，第一支撑构件)、第二管部242(即，第二支撑构件)以及第一和第二管部238、242之间的接头244，接头使得能够相对于第一和第二管部238、242进行角度调节。例如，尽管在图25中示出为彼此大致同心地设置，接头244可以使第一和第二管部238、242中的一个或两个能够相对于接头244的中心轴线枢转，从而调节第一管部238和第二管部242的轴线之间的角度。

如图25所示，在某些实施例中，可调的管240的第二管部242可以装配到电感器架底座248的大致圆柱形基管246中，该基管用作相对固定的支撑结构。第二管部242的外径可以略微小于大致圆柱形基管246的内径，从而便于第二管部242与基管246配合并紧固到基管上。换句话说，第二管部242可以可移除地插入并牢固地固定到基管246上。如将理解的，可以通过改变第二管部242插入到基管246中的程度来调节主电感器接口主体234和电感器架基座248之间的高度h_架，如箭头250所示。一旦实现了主电感器接口主体234和电感器架基座248之间的期望高度h_架，则可以使用紧固机构252(例如图25中所示的钩)将第二管部242紧固到基管246。应当理解，类似的紧固机构254可以用于将第一管部238紧固到主电感器接口主体234的颈部236。

在某些实施例中，一个或多个支撑腿256可用于向电感器架232提供额外的稳定性。而且，在某些实施例中，三个或更多个脚轮258可以附接到电感器架底座248，以使电感器架232能够从一个位置移动到另一个位置。因为期望将感应加热头组件14保持在相对固定的位置，一个或多个脚轮258可包括地板锁260，以使得一旦电感器架232已移动到期望位置时，相应的脚轮258就被锁定在位。

图26是图25的电感器架232的实施例的分解透视图。在某些实施例中，电感器架232的主电感器接口主体234可以包括耦接机构262，例如图26所示的卡扣安装件，耦接机构被配置为将主电感器接口主体234耦接到感应加热头组件14。更具体地，在图26所示的实施例中，卡扣安装件262被配置为与横杆88耦接，以将感应加热头组件14附接到主电感器接口主体234。在这样的实施例中，卡扣安装件262可以包括c形主体，该c形主体由柔性的材料构成，该材料柔性足以卡扣在横杆88周围，但足够刚性，以便一旦围绕横杆88卡扣就保持感应加热头组件14相对于主电感器接口主体234固定。在某些实施例中，主电感器接口主体234可包括四个卡扣安装件262(例如，两个用于附接到感应加热头组件14的两个横杆88中的每一个)，然而，可以使用任何数量的卡扣安装件262或其它类型的耦接机构。例如，在某些实施例中，耦接机构262可以包括夹子、夹具、用或不用工具附接的支架等等。

如图26所示，在某些实施例中，主电感器接口主体234可以包括附接到颈部236的大致矩形的基板264。根据特定感应加热头组件14所需的紧固机构262的数量和取向，一个或多个可调的耦接带266可选择性地附接到基板264。如图所示，每个耦接机构262可以附接到耦接带266中的一个。在某些实施例中，耦接机构262可以固定地附接到耦接带266，而在其它实施例中，耦接机构262可以从耦接带266可调地拆卸，从而实现更大程度的定制。在某些实施例中，弹簧268(即偏置机构)可以设置在基板264和耦接带266之间，从而在基板264和耦接带266之间提供一定程度的移动性(例如，轻微的移动)。在某些实施例中，耦接带266可使用螺栓270和相关联的螺母272或一些其它紧固机构耦接到基板264。

如图26所示，可以在主电感器接口主体234的颈部236和可调的管组件240的第一管部238之间设置弹簧274(即，偏置机构)，以便于颈部236和第一管部238之间的张紧。还如图所示，在某些实施例中，紧固机构254可以通过主电感器接口主体234的颈部236穿过开口276装配并且装配到可调的管组件240的第一管部238的螺孔278中，以便保持第一管部238在相对于颈部236的固定位置。类似地，在某些实施例中，紧固机构252可以通过基管246穿过开口280装配并装配到可调的管组件240的第二管部242中的螺孔282中，以将第二管部242保持在相对于基管246的固定位置。还如图所示，在某些实施例中，横杆284可与一个或多个支撑腿256相关联，以相对于电感器架底座248和基管246给支撑腿256提供甚至进一步的稳定性。

图27是可用于将感应加热头组件14保持在相对固定位置的电感器架232的另一实施例的透视图。在所示实施例中，主电感器接口主体234包括被配置为彼此对接的顶部286和底部288并且使顶部286和底部288之间能够轻微运动，以减轻振动、推撞等的不利影响。更具体地，如图28所示，在某些实施例中，主电感器接口主体234的顶部和底部286、288可以包括被配置为相对于彼此稍微滑动的相应的侧壁290、292。例如，在某些实施例中，对准销294可以相对于侧壁290、292中的一个(例如，在所示实施例中的顶部286的侧壁290)保持相对固定(并且实际上可以附接到其上)，同时能够相对于对准槽296通过相邻侧壁290、292中的另一个(例如，通过在所示实施例中的底部288的侧壁292)滑动。虽然示出为仅具有相对的侧壁290、292，但是应当理解，在其它实施例中，侧壁290、292可以完全围绕主电感器接口主体234延伸(例如，将主电感器接口主体234的内部部件与周围环境完全隔离)。

如图27和图28所示，在某些实施例中，一个或多个套筒298可以设置在主电感器接口主体234的顶部和底部286、288之间。虽然示出为包括四个套管298(例如，在矩形主电感器接口主体234的四个角中的每一个附近)，但是在其它实施例中，可以使用任何数量的套管298。为了说明的目的，套管298中的一个已经被移除以示出套管298如何与主电感器接口主体234的顶部和底部286、288相互作用。具体地，如图28所示，在某些实施例中，每个套筒298可以与主电感器接口主体234的顶部和底部286、288的相应对准栓300、302相互作用，以保持套筒298在顶部和底部286、288之间的对准。更具体地，在某些实施例中，套筒298可以包括中空内部，使得套筒298的壁装配在对准栓300、302周围。此外，在某些实施例中，套筒298中的一个或多个可以包括设置在套筒298的壁内的弹簧304(即，偏置机构)。在某些实施例中，弹簧304可以在轴向上比套筒298略长，使得弹簧304可以直接与主电感器接口主体234的顶部和底部286、288相互作用，以使得能够相对于顶部和底部286、288具有一定程度的运动，从而在感应加热头组件14横穿工件16时适应工件16中的物理不规则性。应当理解，弹簧304还使感应加热头组件14朝向工件16偏置。在某些实施例中，可以使用其它类型的偏置机构，例如配重等来代替弹簧304。

现在回到图27，在某些实施例中，可调的管组件240可以稍微不同于图25和图26中所示的实施例的可调的管组件240运作。更具体地，在某些实施例中，可调的管组件240可以包括管部306(即，支撑构件)，该管部被配置成装配到电感器架232的基管246(例如，类似于图25和图26的可调的管组件240的第二管部242)中，并且具有被配置成与角度对准板310相互作用(例如，选择性地接合)的相对的轴向端308，角度对准板附接到主电感器接口主体234的底部288，以便于主电感器接口主体234(以及因此感应加热头组件14)相对于电感器架232的角度重新定位，如箭头312所示。在某些实施例中，管部306被配置为围绕管部306和基管246的轴线309旋转，如箭头311所示。特别地，狭槽和管部306的外表面上的一个或多个配合狭槽和基管246的内表面分别可以使得管部306能够相对于基管246在多个固定位置之间选择性地旋转，以便于进一步定制感应加热头组件14相对于基管246的定位。可替代地，可以使用凹槽和管部306的外表面上的一个或多个配合狭槽和基管246的内表面，以相对于基管246选择性地定位管部306。

图29是示出可调的管组件240的管部306的轴向端308如何与主电感器接口主体234的角度对齐板310相互作用的局部剖面透视图。应当理解，为了说明的目的，已经去除了管部306的轴向端308的外表面的一部分。如图所示，在某些实施例中，第一(例如，固定对准)销314可延伸穿过管部306的轴向端308以及主电感器接口主体234的角度对准板310，以保持管部306和角度对准板310沿着对准销314的轴线316相对于彼此相对固定。然而，第二(例如，可调的对准)销318可以实现角度对准板310(以及因此，主电感器接口主体234和感应加热头组件14)相对于管部306(以及因此电感器架232)的角度取向的调节。特别地，在某些实施例中，半圆形角度对准板310可以包括多个开口320，可调的对准销318可以通过多个开口选择性地插入，以调节角度对准板310相对于管部306的角度取向。因此，开口320用作第一对准特征件，并且可调的对准销用作第二对准特征件。在其它实施例中，可以使用其它类型的对准特征件，例如狭槽、摩擦片等。

现在回到图27，如图所示，在某些实施例中，电感器架232可以不包括电感器架底座248，例如图25和图26中所示的实施例。相反，在某些实施例中，基管246可包括细长主体322，细长主体利用多个相应的横杆284附接到多个支撑腿256，多个相应的横杆在基管246和支撑腿256之间提供额外的支撑。尽管在图27中示出为不包括与支撑腿256相关联的脚轮258和地板锁260，但应当理解，在某些实施例中，支撑腿256可以实际上与相应的脚轮258相关联，并且在某些实施例中，与地板锁260相关联。此外，在某些实施例中，可调的管组件240可以不附接到电感器架底座，如图25至图27所示。相反，在某些实施例中，可调的管组件240却可以附接到替代支撑结构，例如保持在相对固定位置的臂或梁。此外，在某些实施例中，可调的管组件240可以附接到相对固定的支撑结构，例如台架系统，该支撑结构能够运动，但是被构造成当需要时将可调的管组件240保持在固定位置。

应当注意，虽然本文描述为既能调节主电感器接口主体234(以及因此感应加热头组件14)距相对固定的支撑结构(例如电感器架底座)的高度，又能调节主电感器接口主体234(以及因此感应加热头组件14)相对于相对固定的支撑结构的角度取向，但在其它实施例中，只有主电感器接口主体234距相对固定的支撑结构的高度或主电感器接口主体234相对于相对固定的支撑结构的角度取向可以是可调的。例如，在某些实施例中，电感器架232可以不包括第一和第二管部238、242之间的公共接头244(参见例如图26)或角度对准板310(参见例如图27)并且，因此，可以不被配置为调节主电感器接口主体234相对于相对固定的支撑结构的角度取向。此外，在其它实施例中，可调的管组件240的管部238、242、306(参见例如图26和27)可以不构造成平移进入和移出基管246，因此，可以不被配置为调节主电感器接口主体234距相对固定的支撑结构的高度。在其它实施例中，主电感器接口主体234距相对固定的支撑结构的高度和主电感器接口主体234相对于相对固定的支撑结构的角度取向可以都不是可调的。将理解，即使在这样的实施例中，偏置构件(例如，图28中所示的元件304)和电感器架232的其它部件可以使得主电感器接口主体234能够相对于电感器架232稍微运动。因此，由于这些部件，可以更容易地适应工件16中的物理不规则性。此外，这些部件使得主电感器接口主体234(以及因此感应加热头组件14)能够偏置抵靠工件16。

图30是被配置为与如本文所述的感应加热头组件14、一个或多个温度传感器组件28和/或行程传感器组件30一起操作的功率源12的示例性实施例的透视图。如图所示，在某些实施例中，可移除连接盒324和/或可移除空气过滤器组件326可以可移除地耦接(例如，在分离的壳体中)到功率源12，以实现促进功率源12与感应加热头组件14、温度传感器组件28和/或行程传感器组件30一起操作的连接。

图31和32是图30的连接盒324和空气过滤器组件326的放大透视图。如图31所示，在某些实施例中，连接盒324包括可以从行程传感器组件30(例如，经由图1所示的电缆20)接收(例如，行程反馈)信号的行程传感器连接328。在某些实施例中，连接盒324还包括输出连接330，输出连接可以将信号从连接盒324传输到功率源12上的其它连接器或者与功率源12分离的系统(例如，用于控制感应加热头组件14的运动或控制工件16相对于感应加热头组件14、外部处理装置等的运动的机器人定位系统)。此外，在某些实施例中，连接盒324包括用于连接到辅助电引线(例如，热电偶引线和其它传感器引线)的第一和第二辅助电引线连接块332、334。另外，在某些实施例中，连接盒324可以包括相对于图2被描述为的功率源的一部分的控制电路中的一些或全部。例如，在某些实施例中，连接盒324可以包括控制器电路50，控制器电路控制功率转换电路46、48、52等以调节由功率源12提供的感应加热功率输出54。

此外，如图32所示，在某些实施例中，连接盒324包括可以接收(例如，经由图1中所示的电缆18和类似的电缆)来自第一和第二温度传感器组件28的(例如，温度反馈)信号的第一和第二温度传感器连接336、338。在某些实施例中，可以使用多于两个温度传感器连接336、338。如图所示，仅一根连接温度传感器组件28的电缆18通过第一温度传感器连接336连接到连接盒324；然而，第二温度传感器组件28也可以经由第二温度传感器连接338连接。另外，在某些实施例中，连接盒324可以包括用于连接到电引线的第一和第二温度引线连接块340、342，例如，传送与一个或多个感应加热头组件14内部的温度相关的信号的热电偶引线。如图所示，仅使用一个温度引线连接块340；然而，第二温度引线连接块342也可以用于从第二感应加热头组件14接收温度信号。另外，在某些实施例中，可以利用附加的温度传感器连接来连接到附加的温度传感器组件28。

如图31和32所示，在某些实施例中，空气过滤器组件326包括油分离器344和/或水分离器346，用于通过单独的连接(未示出)从功率源12接收的车间空气中去除油和/或水。油和水可以分别经由油出口348和水出口350排出。在某些实施例中，空气过滤器组件326还包括用于调节通过空气过滤器组件326的空气流的空气调节器。经处理的空气(例如，在除去油和/或水之后)通过空气出口352被输送到温度传感器组件28(例如，经由空气电缆到达温度传感器组件28的空气电缆连接器70)。在使用多于一个温度传感器组件28的情况下，可以使用分离器(未示出)来分离经处理的空气流以输送到多个温度传感器组件28。

图33A是连接盒324的透视图，其中为了说明的目的移除了连接盒324的检修门354。另外，图33B是连接盒324的分解透视图，其示出了电路板356如何安装在检修门354内部(例如，在某些实施例中经由多个紧固机构355(例如螺钉)附接到检修门354)。如图所示，在某些实施例中，多个紧固机构357(例如螺钉)也可用于将检修门354紧固到连接盒324(例如，代替或除了包括可以经由铰链打开的检修门354等之外)。电路板356包括配置成从行程传感器连接328接收输入信号的电路、第一和第二辅助电引线连接块332、334、第一和第二温度传感器连接336、338以及第一和第二温度引线连接块340、342，以对至少一些输入信号执行特定的信号处理，并且经由输出连接330和在连接盒324的后侧(例如，与检修门354相对的一侧)的多个连接块358来传输输出信号。应当理解，电路板356通信地耦接(例如，经由有线和/或其它电连接)到行程传感器连接328、第一和第二辅助电引线连接块332、334、第一和第二温度传感器连接336、338、第一和第二温度引线连接块340、342、输出连接330，多个连接块358等。可以理解，在某些实施例中，电路板356可以被省去，并且所有信号可以仅仅通过连接盒324，例如直接从连接盒324的输入端输出到输出端。

多个连接块358被配置为通信地耦接到设置在功率源12的外部上的匹配的多个连接块360(如图34所示)。应当理解，功率源12的多个连接块360进而通信地耦接到功率源12的控制器电路50(参见图2)，以使得控制器电路50能够基于连接盒324接收并处理的信号来调节提供给感应加热头组件14的输出功率54。在所示的实施例中，连接盒324包括用于连接到功率源12上的六个匹配连接块360的六个连接块358；然而，可以使用不同数量的连接块358、360。

如图所示，在某些实施例中，第一和第二温度传感器连接336、338以及第一和第二温度引线连接块340、342设置在连接盒324的壳体的第一侧面上，第一和第二辅助电引线连接块332、334设置在连接盒324的壳体的与第一侧面相对的第二侧面上，行程传感器连接328和输出连接330设置在连接箱324的壳体的第三侧面上，并且多个连接块358设置在连接盒324的壳体的后侧上。然而，所有这些连接328、330、336、338和连接块332、334、340、342的位置可以在实施例之间变化。

在某些实施例中，六个连接块358被配置为经由第一和第二辅助电引线连接块332、334、第一和第二温度传感器连接336、338以及第一和第二温度引线连接块340、342输出与由连接盒324接收的输入信号相对应的信号。在这样的实施例中，经由第一和第二辅助电引线连接块332、334接收的输入信号可以简单地由连接盒324的电路356传递到两个对应的连接块358。类似地，经由第一温度引线连接块340和第二温度引线连接块342接收的输入信号也可以通过连接盒324的电路356传递到两个对应的连接块358。此外，如上所述，在某些实施例中，可以省去电路356，并且所有输入信号可以仅仅穿过连接盒324。然而，连接盒324的电路356可以在经由两个对应的连接块358将处理的信号作为输出信号发送到功率源12之前对从第一和第二温度传感器连接336、338接收的输入信号执行某些处理。类似地，在某些实施例中，连接盒324的电路356可以在经由输出连接330将处理的信号作为输出信号发送之前对从行程传感器连接328接收的输入信号执行某种处理。

例如，在某些实施例中，电路板356的电路可以被配置为经由第一和第二温度传感器连接336、338接收输入(例如，温度反馈)信号并且处理这些输入信号以生成可以由功率源12的控制器电路50(参见图2)正确解释的输出信号。例如，功率源12可以期望接收与类型K热电偶范围(或其它类型的热电偶范围，例如类型T)中的温度读数相关的信号，其可以是微伏和微安级，而温度传感器组件28例如发送近似4-20毫安的信号。因此，电路板356的电路可以将经由第一和第二温度传感器连接336、338接收的输入信号从4-20毫安的数值范围缩放到功率源12的控制器电路50能够正确解释的更低的安培数或电压范围。另外，在某些实施例中，电路板356的电路可以向经由第一和第二温度传感器连接336、338接收的输入信号增加偏移，以补偿由功率源12的控制器电路50实施的偏移。在某些实施例中，连接盒324的内部温度(例如，在某些实施例中使用经由辅助电引线连接块332、334连接到连接盒324的温度传感器)可被检测并用于确定适当的偏移。在其它实施例中，可以使用电路板356上的芯片来测量温度，并且可以基于该测量的温度来确定适当的偏移。因此，电路板356的电路将经由第一和第二温度传感器连接336、338接收的输入(例如，温度反馈)信号转换成适当的输出信号，以供功率源12的控制器电路50使用(例如，以模拟热电偶)。此外，在某些实施例中，电路板356可以对经由第一和第二温度传感器连接336、338接收的输入(例如，温度反馈)信号执行本地计算，对经由第一和第二温度传感器连接336、338接收的输入(例如，温度反馈)信号进行滤波，等等。

此外，在某些实施例中，电路板356的电路可以类似地将经由行程传感器连接328接收的输入(例如，行程反馈)信号转换(例如，缩放、偏移等)成适当的输出信号，以供功率源12的控制器电路50使用。另外，在某些实施例中，电路板356可以对经由行程传感器连接328接收的输入(例如，行程反馈)信号执行本地计算，对经由行程传感器连接328接收的输入(例如，行程反馈)信号进行滤波，等等。

此外，如图31和32所示，在某些实施例中，连接盒324可以包括一个或多个指示器361，用于指示分别与经由第一和第二温度传感器连接336、338接收的输入信号对应的温度。在某些实施例中，指示器361可以是被配置为照亮对应于某些温度范围的各种颜色的发光二极管(例如，如果对应温度高于最大温度阈值或低于最小温度阈值则为红色，如果对应温度在可接受温度范围内，则为绿色等)。另外，在某些实施例中，连接盒324可以包括控制面板，其被配置为显示或以其它方式指示与连接盒324的操作相关的信息(例如，温度数据、温度范围数据、位置数据、移动数据、某些控制设置等)。

应当理解，连接盒324可以特别用于翻新改装旧功率源而具有与行程传感器组件28和/或行程传感器组件30一起工作的能力。特别地，连接盒324的电路板356可以执行为了向旧功率源提供其期望的类型的信号所必需的所有转换。此外，连接盒324的不同实施例可以特别适用于某些类型的功率源(例如，具有特定类型的连接)。

在某些实施例中，代替设置在具有本文所述的所有物理连接的连接盒324中，电路板356可以用作可以位于许多位置(例如，在功率源12内，在不具有连接盒324的连接的单独的外壳内，在感应加热头组件14内(例如，在电缆应变消除盖24内)等)的单独部件，并且可以包括被配置为向感应加热头组件14、温度传感器组件28、行程传感器组件30、功率源12等的无线通信电路无线地发送并从其接收信号的无线通信电路。在其它实施例中，电路板356仍然可以被封闭在连接盒324内，然而，某些连接可以不设置在连接盒324的外壳上，而是可以由电路板356的无线通信电路代替。在一个非限制性实例中，连接盒324可以不包括第一和第二温度传感器连接336、338，并且电路板356可以通过其无线通信电路无线地接收来自第一和第二温度传感器组件28的输入(例如，温度反馈)信号。在另一非限制性示例中，连接盒324可以包括所有输入连接，但是没有输出连接，并且电路板356反而可以通过其无线通信电路无线地向功率源12发送输出信号。

如本文所述，温度传感器组件28将与工件16的温度相关的反馈信号提供给功率源12的控制器电路50，并且行程传感器组件30将与行程传感器组件30相对于工件16的位置和/或运动相关的反馈信号提供给控制器电路50。控制器电路50使用来自温度传感器组件28和行程传感器组件30的反馈信号来修改提供给感应加热头组件14的输出功率54，以便向工件16提供感应热。回到图2，功率源12的控制器电路50可以包括用于至少部分地基于从温度传感器组件28和/或行程传感器组件30接收的反馈信号修改(例如，调节)提供给感应加热头组件14的输出功率54的指令，用于使工件16感应加热。

在某些实施例中，输出功率54的修改(例如，调节)取决于行程传感器组件30提供的反馈，尽管在其它实施例中，控制器电路50可以能够在通信地耦接到或不耦接到行程传感器组件30的情况下控制输出功率54。在某些实施例中，当行程传感器组件30检测到行程传感器组件30相对于工件16的很少移动或没有移动时，可以减小(例如，节流)或甚至消除输出功率54。特别地，存储在控制器电路50中的指令可以包括用于当从行程传感器组件30发送并由控制器电路50接收表示行程传感器组件30在给定时间段内已经检测到行程传感器组件30相对工件16很少或没有移动的反馈信号时减少或者甚至消除输出功率54的指令。此外，在某些实施例中，当行程传感器组件30没有通信地耦接到控制器电路50(例如，经由图1中所示的电缆20)时，可以减少或甚至消除输出功率54。特别地，存储在控制器电路50中的指令可以包括用于当在给定时间段内未从行程传感器组件30接收到反馈信号时减小或甚至消除输出功率54的指令。此外，在某些实施例中，当由行程传感器组件30检测到的行程数据指示感应加热头组件14在工件16的边缘或开口区域上方(即，接近)行进时可以减小或甚至消除输出功率54。

在某些实施例中，可以至少部分地基于行程传感器组件30相对于工件16的速率(例如，速度)修改输出功率54，或反之亦然。因此，存储在控制器电路50中的指令可以包括用于当反馈信号包括指示行程传感器组件30相对于工件16的速率的数据时至少部分地基于从行程传感器组件30接收的反馈信号修改输出功率54的指令，或反之亦然。在其它实施例中，输出功率54的修改(例如，调节)可以至少部分地基于行程传感器组件30相对于工件16的行进方向，或反之亦然。因此，存储在控制器电路50中的指令可以包括用于当反馈信号包括指示行程传感器组件30相对于工件16的行进方向的数据时至少部分地基于从行程传感器组件30接收的反馈信号修改输出功率54的指令，或反之亦然。行程传感器组件30相对于工件16的速率(例如，速度)和行进方向仅仅是示例性的，并且不旨在限制与行程传感器组件30相对于工件16的位置和/或运动(包括运动方向)相关的参数的类型，所述参数可以供控制器电路50用来修改输出功率54。与其它参数相关的数据，例如行程传感器组件30相对于工件16的绝对位置、行程传感器组件30相对于工件16的加速度、行程传感器组件30相对于工件16的取向差异等可以由控制器电路50从行程传感器组件30接收，并且由控制器电路50使用以控制功率源12输送到感应加热头组件14的输出功率54。

在某些实施例中，控制器电路50可以从温度传感器组件28接收反馈信号并解释经由反馈信号提供的温度读数以找到最佳的读数(例如，将读数与其它温度读数比较以确定相关性等)。一般来说，当控制器电路50连接到温度传感器组件28时，控制器电路50至少部分地基于从温度传感器组件28接收的反馈信号来控制功率源12的输出功率54。特别地，在某些实施例中，控制器电路50可以遵循温度斜坡以达到工件16的设定点温度，其可以例如由用户经由功率源12的控制面板362设置。例如，图35是控制器电路50可以在控制由功率源12传送的输出功率54的同时使用的示例性温度斜坡364的曲线图。如图所示，在某些实施例中，温度斜坡364可以是从初始温度τ₀到目标温度τ_目标的相对线性的两级斜坡。更具体地，可以遵循第一温度梯度阶段366，直到达到温度阈值τ_阈值(例如，目标温度τ_目标的设定百分比)，在该点，可以遵循更平缓的第二温度梯度阶段368以最小化超过目标温度τ_目标的可能性。然而，在其它实施例中，控制器电路50可以利用其它类型的温度斜坡(例如，相对渐近的等等)。应当理解，在遵循温度斜坡364时，如果给定温度读数τ₁低于在温度斜坡364上其相应于给定时间(例如，时间1)的期望值，则控制器电路50可以增加输出功率54，而如果给定温度读数τ₂高于在温度斜坡364上其相应于给定时间(例如，时间2)的期望值，则控制器电路50可以减小输出功率54。在某些实施例中，控制器电路50可以使用闭环控制来达到目标温度τ_目标。

因此，控制器电路50可以至少部分地基于工件16相对于感应加热头组件14的行进速率和/或行进方向(由行程传感器组件30检测)来控制输出功率54。作为这种控制的非限制性示例，随着行驶速率增大，输出功率54可以增大，并且随着行驶速率减小，输出功率54可以减小。此外，在某些实施例中，控制器电路50可以至少部分地基于工件16的温度(由一个或多个温度传感器组件28检测)来控制输出功率54，例如，根据图35所示的温度斜坡364。另外，在某些实施例中，控制器电路50可以至少部分地基于工件16已被加热的时间量来控制输出功率54。应当理解，控制器电路50可以至少部分地基于与输出功率54相关的参数来控制输出功率54(例如，与输出功率54的功率、安培数、频率、占空比等有关的先前或当前输出参数)。这里描述为由控制器电路50使用以修改输出功率54的控制的操作参数仅仅是示例性的，并非旨在限制。在某些实施例中，可以经由功率源12的控制面板362(例如，在显示器上)指示与这些操作参数中的任何一个和所有有关的数据。此外，在某些实施例中，感应加热头组件14还可以包括用于指示与这些操作参数相关的数据的装置(例如，控制面板和/或显示器)。

在某些实施例中，控制器电路50可以至少部分地基于从一个或多个温度传感器组件28、行程传感器组件30、感应加热头组件14等接收的输入信号来确定工件16的特性，包括但不限于工件16相对于行程传感器组件30的行进速率和/或行进方向、工件16的温度、工件16的加热时间、先前输出功率54、电流输出功率54等。

在某些实施例中，输出功率54的控制通常可以至少部分地基于由用户经由功率源12的控制面板362输入的一个或多个操作参数，包括，但不限于，工件16的尺寸，工件16的材料等等。另外，在某些实施例中，输出功率54的控制通常可以至少部分地基于从加热过程(例如，从感应加热头组件14)收集的数据，包括，但不限于，输出功率54的电压、输出功率54的电流、输出功率54的频率、功率因数、一次电流，在功率源12内测量的电流，冷却剂温度，感应加热头组件14的内部温度等。在某些实施例中，输出功率54的控制通常可以至少部分地基于用户加热偏好，其可以例如通过功率源12的控制面板362输入，包括，但不限于，期望的温度斜坡速率，可接受的温度过冲，对温和和激进加热的偏好等。作为非限制性示例，如果用户希望非常仔细地加热管，并且不在乎它花费多长时间，用户可以将感应加热模式设置为“温和”和/或可以将可接受的温度过冲设置为零和/或可以将温度斜坡速率设置为“慢”。

在某些实施例中，功率源12的控制器电路50被配置为经由功率源12的控制面板362显示由一个或多个温度传感器组件28检测的数据(例如，温度，热输入等)和/或由行程传感器组件30检测的数据(行进速率、行进方向等)。另外，在某些实施例中，连接盒324可以包括显示器，并且连接盒324的电路板356的电路可以被配置为经由这种显示器显示由一个或多个温度传感器组件28检测的数据(例如，温度，热输入等)和/或由行程传感器组件30检测的数据(行进速率、行进方向等)。此外，在某些实施例中，功率源12的控制器电路50被配置为在存储器60中存储由一个或多个温度传感器组件28检测的数据(例如，温度，热输入等)和/或由行程传感器组件30检测的数据(行进速率、行进方向等)。另外，在某些实施例中，连接盒324可以包括与控制器电路50的存储器60类似的非暂时性存储器介质，并且连接盒324的电路板356的电路可以被配置为在这种存储介质中存储由一个或多个温度传感器组件28检测的数据(例如，温度，热输入等)和/或由行程传感器组件30检测的数据(行进速率、行进方向等)。此外，在某些实施例中，由一个或多个温度传感器组件28检测的数据(例如，温度，热输入等)和/或由行程传感器组件30检测的数据(行进速率、行进方向等)可以存储在远离功率源12和/或连接盒324的远程位置，例如经由连接到与功率源12和/或连接盒324通信地连接的网络的云存储或服务器。此外，在某些实施例中，由一个或多个温度传感器组件28检测的数据(例如，温度，热输入等)和/或由行程传感器组件30检测的数据(行进速率、行进方向等)可以存储在可移除存储介质中，例如USB闪存驱动器或其它可移除存储介质，其插入到连接盒324和/或功率源12的匹配连接端口中。

在某些实施例中，功率源12的控制器电路50可以被配置为自动检测(例如，没有来自人类操作者的输入)是否一个或多个温度传感器组件28、行程传感器组件30和/或感应加热头组件14连接(例如，通信地耦接)到控制器电路50(例如，直接地或经由连接盒324)，并且基于确定来自动修改(例如，没有来自人类操作者的输入)功率源12的操作(即，调节操作模式的控制、修改控制算法、调节某些操作参数等)(例如，哪些设备被检测为通信地耦接到控制电路50，什么特定类型的设备(例如，在被配置为检测与某些辐射率相关的某些波长处的温度的温度传感器组件28之间，在使用特定类型的传感器的行程传感器组件30之间等)通信地耦接到控制电路50，等等)。作为非限制性示例，当感应加热头组件14被检测为连接到功率源12时，当温度传感器组件28被检测为连接到功率源12时，当行程传感器组件30被检测为连接到功率源12时，当本文所述的某些其它传感器被检测为连接到功率源时，控制器电路50可以自动切换到“感应加热头模式”，等等。

另外，根据什么设备被通信地耦接到控制器电路50，本文描述的控制器电路50被配置为以各种模式工作。在某些实施例中，控制器电路50可以仅在感应加热头组件14通信地耦接到控制器电路50时控制功率源12。然而，当温度传感器组件28通信地耦接到控制器电路50，但是行程传感器组件30未通信地耦接到控制器电路50时，当行程传感器组件30通信地耦接到控制器电路50，但是温度传感器组件28未通信地耦接到控制器电路50时，当温度传感器组件28和行程传感器组件30两者通信地耦接到控制器电路50时，控制器电路50可以控制功率源12，等等。

此外，虽然本文描述为被配置为向控制器电路50发送反馈信号以用于控制功率源12，但是在某些实施例中，本文所述的温度传感器组件和/或行程传感器组件30可以(除此之外或可替代地)被配置为指示与相应设备(例如，经由LED，显示器等)上检测到的参数(例如，对于温度传感器组件28而言工件16的温度以及对于行程传感器组件30而言感应加热头组件14相对于工件16的位置，运动或运动方向)相关的信息以记录与检测到的参数相关的信息(例如，本地存储在存储器中或传输到单独的存储设备或云以进行存储)，至少部分地基于与检测到的参数有关的信息来执行本地计算，等等。

现在回到图2，在某些实施例中，功率源12的控制器电路50可以被配置为向机器人定位系统370发送(例如，通过有线连接或无线地)指令，其被配置成至少部分地基于从一个或多个温度传感器组件28、行程传感器组件30、感应加热头组件14接收的信号，和/或用户经由功率源12的控制面板362设置的用户偏好，和/或由控制器电路50接收的任何和所有其它信息来控制感应加热头组件14相对于工件16的运动，或者控制工件16相对于感应加热头组件14的运动。然而，在其它实施例中，当感应加热头组件14由人类操作者握持时，也可以实施本文所述的控制技术。还如图2所示，在某些实施例中，提供给感应加热头组件14的输出功率54可以使用遥控器372至少部分地进行控制，其可以通过有线连接或使用任何合适的通信协议无线地与功率源12的控制器电路50通信，例如IEEE 802.15.1

具有或不具有

堆栈的IEEE 802.15.4、IEEE 802.11x Wi-Fi、诸如IEEE 802.3以太网、RS-232、RS-485的有线通信服务，或诸如V.32等的任何电信MODEM标准。

在某些实施例中，控制器电路50可以利用常规的比例积分微分(PID)控制回路来控制提供给感应加热头组件14以加热工件16的输出功率54。通常，这种常规PID控制技术对于加热小管相对不稳定，并且对于加热大管较慢。例如，在示例情景中，用户可能希望加热在处于相对固定的位置的感应加热头组件14下方正在缓慢旋转的较小的管。在该示例情况下，工件16可以是具有8"直径和1/2”壁厚度的管。较小的管对输出功率54的变化相对敏感，而较大的管需要输出功率54的较大的变化。

考虑到这些不同的应用，常规的PID控制回路可能存在某些困难。在较小的管(例如示例性8”管)上保持400°F的温度可能需要2kW的输出功率54，其可以仅为功率源12的最大输出功率的10％。对于较小的管，如果由温度传感器组件28检测的温度比期望的低几度，则理想的回路可以使输出功率54增大0.1kW(例如，经由功率源12的控制面板362设置为目标工件温度)。然而，对于较大的管，理想的回路可能在相同的情况下增加1.0kW。使用常规PID控制回路不会考虑不同管的温度控制回路的期望行为的这种差异。例如，如果使用这种常规PID控制回路，则可以根据需要加热较小的管，而较大的管可能加热起来过慢。

然而，过慢的旋转速度可能在工件16中产生麻烦的热点。感应加热头组件14施加热量和温度传感器组件28测量温度之间的延迟可以高达20秒，或者甚至更长。这是由于感应加热头组件14相对于温度传感器组件28的位置。如果控制器电路50没有适当地考虑到，则该延迟可以使得温度传感器组件28测量冷点，而感应加热头组件14正在产生热点，这可以导致更多数量的热点，特别是在具有较小的热质量的较薄的管上。另外，如果控制器电路50没有适当地考虑到，则较小管的较小的周长和测量延迟可能导致在某些旋转速度下的相长干涉。当管的区域在一个行程上被过度加热，然后在下一行程中再次被过度加热时，可以看到相长干涉。由于测量延迟，温度传感器组件28可以测量相对冷的区域，同时加强相对热的区域的加热。

图36是示出控制器电路50利用某些输入来控制提供给感应加热头组件14的输出功率54使得以相对稳定和响应的方式考虑到工件16之间的差异以及加热应用之间的其它操作差异的框图。特别地，本文所述的闭环控制技术提供了较小的管所需的稳定性，以及通过例如基于可能在加热应用之间变化的某些参数来控制提供给感应加热头组件14的输出功率54的变化速率来快速加热较大的管所需的响应性。应当理解，虽然这里主要提出的涉及管的加热，但是本文所述的控制技术也可以在各种不同类型的工件16上实现。另外，应当理解，这里描述的控制技术表示控制器电路50的自动控制。换句话说，例如，控制器电路50采取的控制步骤不需要用户输入，而是由控制器电路50例如经由存储在控制器电路50的存储器60中并由控制器电路50(参见图2)的处理器58执行的指令自动实现。

如图36所示，在某些实施例中，由控制器电路50实现的控制回路可以至少部分地基于由控制器电路50产生的与工件16相关的模型374来适配。在某些实施例中，模型374可以包括由工件16和/或在工件16上执行的特定加热过程的各种参数确定的工件16的三维表示。在某些实施例中，模型374可以包括工件16的物理特性，其例如可以经由功率源12(参见图2)的控制面板362作为用户输入376来输入。工件16的物理参数可以包括例如工件16的材料类型，工件16的直径(例如，如果工件16是管)，工件16的长度(例如，如果工件16是平板)，工件16的厚度等。另外，模型374可以包括加热过程的参数378，其例如也可以经由功率源12(参见图2)的控制面板362输入，或者可以由温度传感器组件28、行程传感器组件30和连接到控制器电路50的其它传感器测量。过程参数378可以包括例如感应加热头组件14相对于工件16的行进速度(或反之亦然)、感应加热头组件14相对于工件16的运动路径(或反之亦然)、感应加热头组件14相对于工件16的绝对和/或相对位置(反之亦然)、感应加热头组件14和工件16之间的感应耦合、输出功率因数、输出功率频率、输出电流等。

另外，在某些实施例中，模型374可以包括在如本文所述的被加热的工件16上执行的焊接应用的焊接设置参数379。例如，焊接设置参数379可以包括由焊接功率源传送到焊接应用的电压和/或电流，与由焊接功率源传送的电压和/或电流相关联的波形，由焊接应用执行的焊接过程(例如，GMAW、TIG、SMAW等)的类型，传送到焊接应用(例如，从焊接功率源或相关焊丝送进器)的焊丝的送丝速度等。此外，在某些实施例中，焊接设置参数379可以实际上包括其它焊接型应用的参数，例如等离子切割和其它金属加工应用。

除了使用户能够输入本文所述的任何或所有物理参数、过程参数和/或焊接设置参数(例如，经由控制面板362、372)，在某些实施例中，不是仅仅能够输入物理参数、过程参数和/或焊接设置参数以影响模型374的创建和/或执行，用户可以操纵图形用户界面(例如，在控制面板362、372上)以例如绘制和/或调节图形用户界面上可能与工件16相关的形状的虚拟表示。例如，用户可以拉伸在图形用户界面上显示的工件16的虚拟表示(例如，经由触摸屏)，以例如调节作为模型374的一部分存储的工件厚度。

在某些实施例中，与工件16的物理参数、过程参数378和/或焊接设置参数379相关的数据可以存储在控制器电路50的存储器60(参见图2)中和/或从控制器电路的存储器取回。在某些实施例中，工件16的物理参数、过程参数378和/或焊接设置参数379可以从外部数据源下载到控制器电路50的存储器60中作为下载数据380，在外部数据源中存储和/或取回这些参数，例如控制器电路50通信地连接到的云存储器，直接插入功率源12的可移除存储介质，遥控器372，智能手机，悬架控制装置等。作为非限制性示例，在某些实施例中，工件16的三维表示(例如，AutoCAD文件)可以被下载到存储器60中。此外，在某些实施例中，工件16的物理参数、过程参数378和/或焊接设置参数379可以作为来自工件16上的工件标识符382的数据而输入到控制器电路50的存储器60中，例如由通信地连接到功率源12的设备(例如，条形码读取器，RFID读取器等)光学地(例如，条形码)或电磁地(例如，射频识别(RFID)标签)读取的代码。

在某些实施例中，控制器电路50可以生成指示在沿着工件16的各个位置处的工件16的厚度的模型374，并且由控制器电路50实现的加热算法可以在较大的厚度处更激进地加热工件16，或者在较小的厚度处更小心地加热工件16。在某些实施例中，模型374可以通过生成工件16的三维表征来创建。

在某些实施例中，可以通过测试来自工件16的阶跃响应384的数据来创建模型374。例如，可以通过用已知量的输出功率54加热工件16并测量响应(例如，由温度传感器组件28检测的工件16的温度变化)来执行阶跃响应384。然后可以使用阶跃响应来创建与工件16相关的模型374。可替代地或另外地，在某些实施例中，可以基于工件16的进行中的加热进度来生成(和更新)模型374。换句话说，在某些实施例中，可以在工件16的加热过程的执行期间连续地调节(例如，更新)模型374。例如，在某些实施例中，可以最初在加热过程开始时生成模型374，然后在加热过程期间以某些间隔更新(例如，在每次新通过开始时，以给定时间间隔，当检测到给定温度变化时等)。此外，在某些实施例中，可以至少部分地基于来自感应加热头组件14的先前使用386的数据来生成(和调节)与工件16相关的模型374，例如，这些数据存储在控制器电路50的存储器60中。另外，在某些实施例中，可以至少部分地基于与工件16附近的环境温度相关的数据来生成(和调节)与工件16相关的模型374，其可以例如由位于工件16周围的环境中的温度传感器检测到。

应当理解，在某些实施例中，模型374可以存储在控制器电路50的存储器60中和/或可移除存储介质中，例如USB闪存驱动器或其它可移除存储介质，其插入到功率源12的匹配连接端口中。可替代地，或除此之外，模型374可以无线地通过无线通信电路或通过有线连接和适当的通信电路(其中，在任一种情况下，通信电路在某些实施例中可以是控制器电路50的一部分)被发送到并存储在外部存储设备(例如，云存储器、智能电话、悬架控制设备，等等)中。此外，应当理解，在某些实施例中，行程传感器组件30检测的行程数据(例如，位置，移动，或移动方向)也可以用于创建和/或调节(例如更新)与工件16相关的模型374。

在某些实施例中，控制器电路50所利用的控制算法可以仅基于与工件16相关的生成的(以及可能是周期性更新的)模型374。然而，在其它实施例中，与工件16相关的模型374可以用于修改常规PID控制算法。在这样的实施例中，可以由PID控制回路实现的输出功率54相对于时间的变化可以由模型374限制。在某些实施例中，输出功率54的变化可以被限制为当前输出功率54的百分比。例如，模型374可以不允许输出功率54每秒改变大于1％。在某些实施例中，输出功率54的最大允许变化也可以由用户(例如，通过图2中所示的功率源12的控制面板362)来设置。在这样的实施例中，可以同时实现两个限制，或者用户输入的限制可以覆盖模型374(如果由用户输入)。

以这种方式从单个PID控制回路分支将有助于在加热较小的工件16时保持稳定性并且消除热点。例如，理想的控制回路可以允许在小工件16上每秒0.1kW的变化，并允许在大工件16上每秒变化1.0kW。对于小工件16，由于输出功率54较小，所以输出功率54的相应变化类似地较小。对输出功率54的这种依赖性产生了与给定工件16的理想回路近似的控制回路。常规的PID控制回路考虑到系统中的任何误差，但不将输出功率54的变化限制为其电流值的一小部分。

一般来说，输出功率54的最大变化可能受到工件16或感应加热头组件14的当前状态或先前状态的影响。例如，在某些实施例中，功率变化极限可能受到感应加热头组件14相对于工件16的相对位置(即，耦接距离)的影响，其可以由行程传感器组件30检测的行程数据指示。在某些实施例中，功率变化极限可以受到由温度传感器组件28检测到的工件16的温度的影响。此外，在某些实施例中，功率变化极限可受施加到工件16的总能量的影响。在某些实施例中，功率变化极限可能受用户偏好设置的影响，这可以指示用户对“温和”加热(例如，实现较低的功率变化极限)与“激进”加热(例如，实现较高的功率变化极限)的偏好，并且其可以由用户经由控制面板(例如，图2中所示的控制面板362、372)输入。另外，在某些实施例中，输出功率54的变化可以通过例如对控制回路中使用的变量进行限额来间接地限制，例如PID控制回路的比例项、积分项或微分项。应当理解，尽管这里主要提出的涉及PID控制回路，但在其它实施例中，可以替代地实施其它类型的控制回路，例如比例积分(PI)控制回路，比例控制回路，积分控制回路等，并且在某些实施例中，由与工件16相关的模型374限制。在某些实施例中，不使用PID控制回路，可以使用状态变量控制方法，并且可以类似地限制状态变量控制方法。状态变量参数可以是预定的，或者可以由与工件16相关的模型374确定(并且可能在操作期间调节)。

在某些实施例中，由控制器电路50实现的控制算法可以基于已经记录(例如，存储在控制器电路50的存储器60中)的系统的一个或多个先前输出来影响系统的后续输出。例如，在某些实施例中，提供给感应加热头组件14的输出功率54可以在执行加热过程时记录。然后可以使用与输出功率54有关的记录数据，例如，与从温度传感器组件28和/或行程传感器组件30接收的数据相关联，以预测在无法直接测量工件16的温度(例如，由于空间限制等)的位置处的工件16的当前温度状态。该信息然后可以用于影响当前和未来的输出功率54。换句话说，所记录的数据可以由控制器电路50使用以确定并且适当地调节这里提到的传输延迟。如本文所使用的，传输延迟旨在表示接收反馈数据(例如，来自温度传感器组件28，行程传感器组件30，或提供反馈数据的任何其它传感器)与影响由感应加热头组件14提供的温度的变化所花费的时间量之间的差异。

在某些实施例中，由控制器电路50实现的控制算法可以基于感应加热头组件14相对于工件16的行进速率(或反之亦然)改变输出功率54。行程信息可以直接由行程传感器组件30测量。然而，在其它实施例中，行程信息可以使用其它技术来推断。在某些实施例中，行进速率可以用于改变控制回路的参数，例如PID控制回路的比例项，积分项或微分项。这种控制方法允许控制回路基于本文提及的传输延迟而改变。如本文所讨论的，传输延迟不利地影响控制回路适当地调节热输入的能力，并且知道行进速率允许预测(和调节)传输延迟。例如，当传输延迟较小时，可以使用更激进的控制回路。尽管被描述为使用行进速率，但是将理解，诸如行进的方向或路径的其它信息也可以影响由控制电路50实现的控制。此外，感应加热头组件14相对于工件16的确切位置可影响控制算法。例如，用户可以期望在工件16上的特定位置处引入更多或更少的热量，并且控制回路可以相应地进行调节。

另外，如本文所述，对于温度传感器组件28的数量和位置存在许多选择。在某些实施例中(例如，关于图18)，多个温度传感器组件28可以位于感应加热头组件14的多个不同侧面。来自这些多个温度传感器组件28的温度读数便于更精确地预测(例如推断)沿着工件16的表面的多个位置处的温度，从而实现更精细调谐的控制回路。可替代地或另外地，感应加热头组件14的中间附近的温度可以由例如位于感应加热头组件14的感应头组件90的绝缘和磨损表面96(参见图7A)上的传感器检测，并且该检测到的温度可以用于更准确地预测(例如推断)沿着工件16的表面的多个位置处的温度。

在某些实施例中，由控制器电路50实现的控制算法可以影响工件16相对于加热工件16的感应加热头组件14的位置和/或取向。例如，控制回路可以适于控制图2所示的机器人定位系统370的操作。在某些实施例中，控制回路可命令机器人定位系统370以不同旋转速度旋转正在加热的管。例如，可以控制管以特定速度旋转以辅助加热或温度测量。换句话说，虽然本文描述的一些控制技术对应于工件16相对于感应加热头组件14的位置或运动，该特定控制技术例如基于与工件16相关的模型374来控制工件16的位置或运动。

本文描述的控制技术提供优于常规控制技术的几个优点。例如，较大的工件16能够更快地被加热。此外，由于增强的控制精度，可以比当前能力加热甚至更小的工件16。此外，将增强对较大的工件16的感知加热。例如，异常大的工件16可能仍需要相当长的时间来加热(例如，在一些情况下高达2小时)，然而，可以相对快速地实现全输出功率54。此外，控制回路可以在更宽范围的工件16(例如，从较小的工件16到较大的工件16)和在更多种不可预见的条件下相对稳定。此外，用户将通常使用本文所述的控制技术来更多地控制加热过程。

尽管这里描述为包括感应加热头组件14，应当理解，这里描述的温度传感器组件28、行程传感器组件30、控制器电路50、连接盒324、电感器架232、控制技术等可以与在使用其它类型的工件加热装置时基本上类似地工作。例如，在某些实施例中，代替感应加热头组件14，工件加热装置可以是被配置为在工件16上产生红外热的红外加热装置。实际上，能够产生用于制造的工件的接触或非接触局部加热的任何工件加热装置可以受益于本文所述的系统和方法。

尽管本文中已经图示并描述了本公开的仅仅某些特征，但是本领域的技术人员将想到许多修改和变化。因此，应当理解的是，附加权利要求旨在涵盖落入本公开的真正精神范围内的所有这种修改和变化。

Claims (91)

1.一种加热系统，包括：

功率源，被配置为产生输出功率且将所述输出功率传递至加热装置，所述加热装置被配置为使用所述输出功率产生热量以加热工件；以及

控制电路，被配置为：

在开始加热操作之前，取回存储在存储介质中的所述工件的模型，所述模型包括：

所述工件的物理参数，包括材料类型、直径、长度或厚度；以及

所述工件的三维虚拟表示；以及

至少部分地基于被包括在与所述工件相关的所述模型中的所述工件的所述物理参数以及所述三维虚拟表示来自动控制从所述功率源传递到所述加热装置的所述输出功率的变化率；

所述控制电路被配置为基于所述模型来预测所述工件的不可直接测量温度的位置处的温度，并且至少部分地基于所预测的温度来考虑传输延迟。

2.根据权利要求1所述的加热系统，其中，与所述工件的所述物理参数相关的数据存储在外部数据源中或从外部数据源取回。

3.根据权利要求2所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。

4.根据权利要求2所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质。

5.根据权利要求2所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述工件的所述物理参数相关的数据。

6.根据权利要求1所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的光学读取器设备而从所述工件光学地读取与所述工件的所述物理参数相关的数据。

7.根据权利要求1所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的电磁读取器设备而从所述工件电磁地读取与所述工件的所述物理参数相关的数据。

8.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述模型包括与输送所述输出功率到所述加热装置或与由所述加热装置产生热量有关的过程参数，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述过程参数来自动控制所述输出功率的变化率。

9.根据权利要求8所述的加热系统，其中，所述过程参数包括所述加热装置相对于所述工件的行进速率、所述加热装置相对于所述工件的行进路径、所述加热装置相对于所述工件的绝对或相对位置、所述加热装置与所述工件之间的感应耦合、所述输出功率的输出功率因数、所述输出功率的输出功率频率或所述输出功率的输出电流。

10.根据权利要求8所述的加热系统，其中，与所述过程参数相关的数据被存储在所述控制电路的所述存储介质中或从所述存储介质中取回。

11.根据权利要求8所述的加热系统，其中，与所述过程参数相关的数据被存储在外部数据源中或从所述外部数据源取回。

12.根据权利要求11所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。

13.根据权利要求11所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质。

14.根据权利要求11所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述过程参数相关的数据。

15.根据权利要求8所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的光学读取器设备而从所述工件光学地读取与所述过程参数相关的数据。

16.根据权利要求8所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的电磁读取器设备而从所述工件电磁地读取与所述过程参数相关的数据。

17.根据权利要求8所述的加热系统，其中，所述模型包括焊接设置参数，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述焊接设置参数来自动控制所述输出功率的变化率。

18.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述模型指示所述工件在沿着所述工件的各个位置的厚度，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述工件在所述各个位置的厚度来自动控制所述输出功率的变化率。

19.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为从外部数据源接收所述工件的所述三维虚拟表示。

20.根据权利要求19所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。

21.根据权利要求19所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质。

22.根据权利要求19所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述三维虚拟表示相关的数据。

23.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为生成所述工件的所述三维虚拟表示。

24.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为在通过所述加热装置产生热量期间生成或更新所述工件的所述三维虚拟表示。

25.根据权利要求1所述的加热系统，其中，基于输出功率的已知变化和所得到的所述工件的温度变化之间的阶跃响应关系来生成或更新所述模型。

26.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为在所述加热装置产生热量期间自动更新所述模型。

27.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为通过至少部分地基于所述模型来限制比例积分微分控制回路或比例积分控制回路来自动控制所述输出功率的变化率。

28.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为通过限制状态变量控制方法来自动控制所述输出功率的变化率。

29.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为基于所述模型至少部分地基于从一个或多个温度传感器组件接收的温度数据来预测所述温度。

30.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于从一个或多个温度传感器组件接收的温度数据来生成或更新所述模型。

31.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于从一个或多个行程传感器组件接收的行程数据来生成或更新所述模型。

32.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为使得用户能够通过经由图形用户界面操纵所述工件的所述三维虚拟表示来调节所述模型的参数。

33.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为将所述模型存储在所述控制电路的所述存储介质中。

34.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为将所述模型存储在与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质中。

35.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为将所述模型存储在外部数据源中。

36.根据权利要求35所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。

37.根据权利要求35所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质。

38.根据权利要求35所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述模型相关的数据。

39.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为通过自动控制所述工件相对于所述加热装置的位置或取向来自动控制所述输出功率的变化率。

40.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置成至少部分地基于用户加热偏好来自动控制所述输出功率的变化率。

41.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为当所述加热装置在所述工件的边缘或开口区域上方行进时减小或消除所述输出功率。

42.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于环境温度来自动控制所述输出功率的变化率。

43.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述加热装置是感应加热装置。

44.根据权利要求1所述的加热系统，其中，所述加热装置是红外加热装置，

其中，所述控制电路进一步被配置为控制所述功率源以相对于行进速率的变化来调节所述输出功率。

45.一种加热系统，包括：

功率源和加热装置，所述功率源被配置为产生输出功率且将所述输出功率传递至所述加热装置，所述加热装置被配置为使用所述输出功率产生热量以加热工件；

控制电路，所述控制电路被配置为自动控制从所述功率源传递到所述加热装置的所述输出功率的变化率，

其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于与所述工件相关的模型来自动控制所述输出功率的变化率，

其中，所述模型包括与输送所述输出功率到所述加热装置或与由所述加热装置产生热量有关的过程参数，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述过程参数来自动控制所述输出功率的变化率；

其中，所述过程参数包括所述加热装置相对于所述工件的行进速率、所述加热装置相对于所述工件的行进路径、所述加热装置相对于所述工件的绝对或相对位置、所述加热装置与所述工件之间的感应耦合、所述输出功率的输出功率因数、所述输出功率的输出功率频率或所述输出功率的输出电流；

其中，所述模型包括三维虚拟表示，并且

其中，所述控制电路被配置为使得用户能够通过经由图形用户界面操纵所述工件的所述三维虚拟表示来调节所述模型的参数；

其中，所述模型被配置为预测所述工件的不可直接测量温度的位置处的温度；以及

其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于所预测的温度来考虑传输延迟。

46.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述模型包括所述工件的物理参数，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述工件的所述物理参数来自动控制所述输出功率的变化率。

47.根据权利要求46所述的加热系统，其中，所述工件的所述物理参数包括所述工件的材料类型、所述工件的直径、所述工件的长度或所述工件的厚度。

48.根据权利要求46所述的加热系统，其中，与所述工件的所述物理参数或过程参数相关的数据被存储在所述控制电路的存储介质中或从所述存储介质中取回。

49.根据权利要求46所述的加热系统，其中，与所述工件的所述物理参数或过程参数相关的数据存储在外部数据源中或从外部数据源取回。

50.根据权利要求49所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。

51.根据权利要求49所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质。

52.根据权利要求49所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述工件的所述物理参数或过程参数相关的数据。

53.根据权利要求46所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的光学读取器设备而从所述工件光学地读取与所述工件的所述物理参数相关的数据。

54.根据权利要求46所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的电磁读取器设备而从所述工件电磁地读取与所述工件的所述物理参数相关的数据。

55.根据权利要求45所述的加热系统，其中，与所述过程参数相关的数据被存储在所述控制电路的存储介质中或从所述存储介质中取回。

56.根据权利要求45所述的加热系统，其中，与所述过程参数相关的数据被存储在外部数据源中或从所述外部数据源取回。

57.根据权利要求56所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。

58.根据权利要求56所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质。

59.根据权利要求56所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述过程参数相关的数据。

60.根据权利要求45所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的光学读取器设备而从所述工件光学地读取与所述过程参数相关的数据。

61.根据权利要求45所述的加热系统，其中，通过与所述控制电路通信地连接的电磁读取器设备而从所述工件电磁地读取与所述过程参数相关的数据。

62.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述模型包括焊接设置参数，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述焊接设置参数来自动控制所述输出功率的变化率。

63.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述模型指示所述工件在沿着所述工件的各个位置处的厚度，并且所述控制电路被配置为至少部分地基于所述工件在所述各个位置处的厚度来自动控制所述输出功率的变化率。

64.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为从外部数据源接收所述工件的所述三维虚拟表示。

65.根据权利要求64所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。

66.根据权利要求64所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质。

67.根据权利要求64所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述三维虚拟表示相关的数据。

68.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为生成所述工件的所述三维虚拟表示。

69.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为在通过所述加热装置产生热量期间生成或更新所述工件的所述三维虚拟表示。

70.根据权利要求45所述的加热系统，其中，基于输出功率的已知变化和所得到的所述工件的温度变化之间的阶跃响应关系来生成或更新所述模型。

71.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为在所述加热装置产生热量期间自动更新所述模型。

72.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为通过至少部分地基于所述模型来限制比例积分微分控制回路来自动控制所述输出功率的变化率。

73.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为通过限制状态变量控制方法来自动控制所述输出功率的变化率。

74.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述模型被配置为至少部分地基于从一个或多个温度传感器组件接收的温度数据来预测所述温度。

75.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于从一个或多个温度传感器组件接收的温度数据来生成或更新所述模型。

76.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于从一个或多个行程传感器组件接收的行程数据来生成或更新所述模型。

77.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为将所述模型存储在所述控制电路的存储介质中。

78.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为将所述模型存储在与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质中。

79.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为将所述模型存储在外部数据源中。

80.根据权利要求79所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的云存储器。

81.根据权利要求79所述的加热系统，其中，所述外部数据源是与所述控制电路通信地连接的可移除存储介质。

82.根据权利要求79所述的加热系统，其中，通过与所述外部数据源的无线连接来取回与所述模型相关的数据。

83.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为通过自动控制所述工件相对于所述加热装置的位置或取向来自动控制所述输出功率的变化率。

84.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置成至少部分地基于用户加热偏好来自动控制所述输出功率的变化率。

85.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为当所述加热装置接近所述工件的边缘或开口区域时减小或消除所述输出功率。

86.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于环境温度来自动控制所述输出功率的变化率。

87.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述加热装置是感应加热装置。

88.根据权利要求45所述的加热系统，其中，所述加热装置是红外加热装置。

89.一种加热方法，包括：

自动控制从功率源传递到加热装置的输出功率的变化率，所述加热装置被配置为使用所述输出功率产生热量以加热工件，其中至少部分地基于与所述工件相关的模型来自动控制所述输出功率的变化率；

其中，所述模型包括与所述输出功率到所述加热装置的输送或与由所述加热装置产生热量有关的过程参数，并且控制电路被配置为至少部分地基于所述过程参数来自动控制所述输出功率的变化率；

其中，所述过程参数包括所述加热装置相对于所述工件的行进速率、所述加热装置相对于所述工件的行进路径、所述加热装置相对于所述工件的绝对或相对位置、所述加热装置与所述工件之间的感应耦合、所述输出功率的输出功率因数、所述输出功率的输出功率频率或所述输出功率的输出电流；

其中，所述模型包括三维虚拟表示，并且

其中，用户通过经由图形用户界面操纵所述工件的所述三维虚拟表示来调节所述模型的参数；

其中，所述模型被配置为预测所述工件的不可直接测量温度的位置处的温度；以及

其中，所述控制电路被配置为至少部分地基于所预测的温度来考虑传输延迟。

90.一种加热系统，包括：

功率源，所述功率源被配置为向加热装置输出功率，所述加热装置被配置为加热工件；

图形用户界面，通过所述图形用户界面，用户可以提供输入；以及

控制电路，所述控制电路被配置为：

在开始加热操作之前，访问存储在存储介质中的所述工件的模型，所述模型包括：

所述工件的物理参数，包括材料类型、直径、长度或厚度；以及

所述工件的三维虚拟表示；

从行程传感器接收与所述加热装置相对于所述工件的位置相对应的反馈信号；以及

基于所述加热装置相对于所述工件的位置、所述工件的所述物理参数和所述工件的所述三维虚拟表示来控制从所述功率源传递到所述加热装置的所述输出功率的变化率；

其中，所述控制电路被配置为基于所述模型预测所述工件的不可直接测量温度的位置处的温度，以及至少部分地基于所预测的温度来考虑传输延迟。

91.一种感应加热系统，包括：

功率源，所述功率源被配置为向感应加热装置输出功率，所述感应加热装置被配置为加热工件；以及

控制电路，所述控制电路被配置为：

在开始加热操作之前，访问存储在存储介质中的所述工件的模型，所述模型包括：

所述工件的物理参数，包括材料类型、直径、长度或厚度；以及

所述工件的三维虚拟表示；

通过操纵所述工件的所述三维虚拟表示来接收用户输入，从而调节所述模型的参数；

基于所述模型控制所述加热装置加热所述工件；

响应于所述加热操作，从温度传感器接收与所述工件的温度相关联的反馈信号；

从行程传感器接收与所述加热装置的位置相关联的反馈信号；

基于来自所述温度传感器和所述行程传感器的所述反馈信号以及基于包含在所述模型中的所述工件的所述物理参数和所述三维虚拟表示来控制从所述功率源传递到所述加热装置的所述输出功率的变化率；以及

基于所述反馈信号来更新所述模型；

其中，所述控制电路被配置为基于所述模型预测所述工件的不可直接测量温度的位置处的温度，以及至少部分地基于所预测的温度来考虑传输延迟。

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