CN107567368A - 用于测量焊接电缆特性的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有焊接电源(12)和处理器(30)的焊接系统。焊接电源被配置为通过焊接电缆(36)提供用于焊接应用的焊接电力。处理器设置在焊接电源内，并且处理器被配置为通过焊接电缆发送和接收与焊接操作参数相关的数据。处理器还被配置为确定与焊接电缆相关的均衡滤波器系数。

Description

用于测量焊接电缆特性的系统和方法
背景技术
本公开总体上涉及焊接系统，且更具体地涉及用于焊接电缆通信的系统和方法。
焊接是在各种行业和应用中变得越来越普遍的过程。尽管对于手工焊接应用继续存在大量应用，但是在某些情况下，此类过程可以是自动化的。在这两种情况下，此类焊接应用依赖于各种类型的设备，以确保在期望的时间以适当的量向焊缝提供焊接消耗品(例如丝、保护气体等)的供应。例如，金属惰性气体(MIG)焊接通常依赖于送丝器，以使焊丝能够到达焊炬。在焊接期间连续送丝以提供填充金属。焊接电源确保电弧加热可用于熔化填充金属和下面的基底金属。
在某些应用中，电力电缆将电力从焊接电源提供给执行焊接应用的焊炬。例如，焊接电源可以提供可以在焊炬和工件之间利用的焊接电压和电流来执行焊接应用。然而，焊接系统内的电力电缆的布置和特性可能导致焊接电缆系统内的各种失真，其影响焊接过程的电压和电流。在一些情况下，焊炬处的电压传感器可用于确定和/或校正失真的焊接电压。在其它情况下，可以确定焊接系统的各种干涉变量(例如，电感、电阻)以补偿这些失真。然而，在焊接系统操作期间测量焊接电压或确定焊接电缆阻抗可能是麻烦且低效的过程。因此，提供有效和准确地补偿焊接电缆系统内的这些失真的系统和方法可能是有益的。
发明内容
与原始要求保护的本公开在范围上相当的某些实施例概述如下。这些实施例不旨在限制所要求保护的本公开的范围，而是这些实施例仅旨在提供本公开的可能形式的简要概述。实际上，本公开可以包括可以与以下阐述的实施例相似或不同的各种形式。
在一个实施例中，提供了具有焊接电源和处理器的焊接系统。焊接电源被配置为通过焊接电缆提供用于焊接应用的焊接电力。处理器设置在焊接电源内，并且处理器被配置为通过焊接电缆发送和接收与焊接操作参数相关的数据。处理器还被配置为确定与焊接电缆相关的信道均衡滤波器系数。
在另一个实施例中，提供了一种方法。该方法包括通过焊接电缆从发射器发送初始调制音调和初始参考音调。该方法还包括在接收器处通过焊接电缆接收调制音调和参考音调。该方法还包括将数字滤波器函数应用于参考音调，以确定用于参考音调的模板与接收的参考音调之间的一个或多个差异。该方法还包括基于模板参考音调和接收的参考音调之间的差异来确定一个或多个信道均衡滤波器系数，以及基于一个或多个信道均衡滤波器系数来补偿焊接电缆的失真特性。
在另一个实施例中，提供了具有焊丝送丝器和处理器的焊接系统。焊接电源被配置为输出用于焊接应用的丝。处理器设置在焊接电源内，并且处理器被配置为通过焊接电缆发送和接收与焊接操作参数相关的数据。处理器还被配置为确定与焊接电缆相关的信道均衡滤波器系数。
附图说明
当参考附图阅读以下具体实施方式时，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中在所有附图中相同的符号表示相同的部件，在附图中：
图1是根据本公开的各方面的带有具有焊接电缆通信(WCC)电路的焊接电源的焊接系统的实施例的框图；
图2是根据本公开的各方面的用于利用信道均衡滤波器系数补偿频率和时间相关幅度和相位失真的方法的实施例的流程图；
图3是根据本公开的各方面的用于计算图2的信道均衡滤波器系数的方法的实施例的流程图；以及
图4是根据本公开的各方面的图1的焊接系统的实施例的框图，其示出了具有WCC电路和电压感测电缆的焊接电源。
具体实施方式
现在转到附图，图1是具有焊接电源12、送丝器14和焊炬16的焊接系统10的实施例的框图。焊接系统10为焊接应用供电、控制和供应消耗品。在某些实施例中，焊接电源12直接向焊炬16提供输入电力。焊炬16可以是基于所需的焊接应用而配置用于棒焊、钨惰性气体(TIG)焊接或气体金属电弧焊接(GMAW)的焊炬。在所示实施例中，焊接电源12被配置为向送丝器14供电，并且送丝器14可以被配置成将输入电力引导到焊炬16。除了提供输入电力之外，送丝器14可以向用于各种焊接应用(例如，GMAW焊接、焊剂芯电弧焊(FCAW))的焊炬14提供填充金属。
焊接电源12接收主电力18(例如，从交流电网、发动机/发电机组、电池或其它能量生成或存储装置或其组合)，调节主电力，以及根据系统10的需求向一个或多个焊接装置提供输出电力。主电力18可以从非现场位置(例如，主电力可以源自电网)提供。因此，焊接电源12包括可以包括诸如变压器、整流器、开关等的电路元件的电力转换电路20，其能够将AC输入电力转换成AC或DC输出电力，如系统10的需求(例如，特定的焊接过程和方式)所决定的。
在一些实施例中，电力转换电路20可以被配置为将主电力18转换为焊接和辅助电力输出。然而，在其它实施例中，电力转换电路20可以适于仅将主电力转换为焊接电力输出，并且可以提供单独的辅助转换器以将主电力转换成辅助电力。此外，在一些实施例中，焊接电源12可以适于直接从墙壁插座接收转换的辅助电力输出。实际上，焊接电源12可以利用任何合适的电力转换系统或机构来生成和供应焊接和辅助电力二者。
焊接电源12包括用于控制焊接电源12的操作的控制电路22。焊接电源12还包括用户接口24。控制电路22可以从用户接口24接收输入，通过该输入，用户可以选择一个过程并输入所需的参数(例如，电压、电流、特定脉冲或非脉冲焊接方式等)。用户接口24可以使用诸如经由小键盘、键盘、按钮、触摸屏、语音激活系统、无线装置等的任何输入装置接收输入。此外，控制电路22可以基于用户的输入以及基于其它当前操作参数来控制操作参数。具体地，用户接口24可以包括用于向操作者呈现、显示或指示信息的显示器26。控制电路22还可以包括用于将数据传送到系统10中的其它装置(诸如送丝器14)的接口电路。例如，在一些情况下，焊接电源12可以与焊接系统10内的其它焊接装置无线通信。此外，在一些情况下，焊接电源12可以使用有线连接与其它焊接装置通信，诸如通过经由网络(例如，以太网、10baseT、10base100等)使用网络接口控制器(NIC)来传送数据。特别地，控制电路22可以与焊接电缆通信(WCC)电路28进行通信和交互，如下面进一步详细描述的。
控制电路22包括控制焊接电源12的操作的至少一个控制器或处理器30，并且可以被配置为接收和处理关于系统10的性能和需求的多个输入。此外，处理器30可以包括一个或多个微处理器，诸如一个或多个“通用”微处理器、一个或多个专用微处理器和/或ASICS，或其一些组合。例如，在某些实施例中，处理器30可以包括一个或多个数字信号处理器(DSP)。
控制电路22可以包括存储装置32和内存装置34。存储装置32(例如，非易失性存储器件)可以包括ROM、闪速存储器、硬盘驱动器或任何其它合适的光学、磁性或固体状态存储介质或其组合。存储装置32可以存储数据(例如，对应于焊接应用的数据)、指令(例如，用于执行焊接处理的软件或固件)以及任何其它合适的数据。可以理解，与焊接应用对应的数据可以包括焊炬的姿态(例如，取向)、接触尖端和工件之间的距离、电压、电流、焊接装置设定等。
内存装置34可以包括诸如随机存取存储器(RAM)的易失性存储器，和/或诸如只读存储器(ROM)的非易失性存储器。内存装置34可以存储各种信息，并且可以用于各种目的。例如，内存装置34可以存储用于处理器30执行的处理器可执行指令(例如，固件或软件)。此外，用于各种焊接过程的各种控制方式以及相关联的设定和参数可以与被配置为提供操作期间特定输出(例如，启动送丝，启动气体流动，捕捉焊接电流数据，检测短路参数，确定溅出量)的代码一起存储在存储装置32和/或内存装置34中。
在某些实施例中，焊接电力通过焊接电缆36从电力转换电路20流到送丝器14和焊炬16。此外，在某些实施例中，焊接数据可以设置有焊接电缆36，使得焊接电力和焊接数据通过焊接电缆系统一起提供和发送。特别地，WCC电路28可以通信地耦合到焊接电缆36以通过焊接电缆36传送(例如，发送/接收)数据。WCC电路28可以基于各种类型的电力线通信方法和技术来实现。例如，WCC电路28可以利用IEEE标准P1901.2通过焊接电缆36提供数据通信。以这种方式，焊接电缆36可用于将焊接电力从焊接电源12提供给送丝器14和焊炬16。此外，焊接电缆36还可以用于将数据通信发送(和/或接收)给送丝器14和焊炬16。
在某些实施例中，WCC电路28包括一个或多个处理器30、数模转换器38(例如可用作发射器的DAC 38)、模数转换器40(例如可用作接收器的ADC 40)以及滤波器函数42(例如，滤波器电路、数字滤波器函数电路、由一个或多个处理器30可执行的滤波器函数软件，或其任何组合)。特别地，WCC电路28可用于确定代表与焊接电缆相关的失真特性和/或失真的信道均衡滤波器系数。具体地，失真特性可以是频率和时间相关的幅度和相位失真(例如，与频率相关和时间相关的幅度和/或相位失真)，如关于图2-3进一步描述的。此外，WCC电路28可以被配置为利用信道均衡滤波器系数来补偿焊接电缆的失真特性。在某些实施例中，WCC电路28可以包括与控制电路22的处理器30分离的一个或多个处理器30。在某些实施例中，WCC电路28可以利用控制电路22的处理器30。在某些实施例中，WCC电路28可以并入控制电路22内，或可以耦合到控制电路22。
DAC 38可以耦合到处理器30，并且被配置为使用一个或多个载波信道或“音调”发送数据通信。具体地，一个或多个音调可以被描述为由DAC 38发送的复数正弦信号。在某些实施例中，DAC 38可以设置在焊接电源12内，并且音调可被发送到焊接系统10的一个或多个部件，诸如焊炬16和/或送丝器14。在其它实施例中，DAC 38可以设置在焊炬16内，并且音调可被发送到焊接电源12和/或送丝器14。同样地，在其它实施例中，WCC电路28的一个或多个部件(例如，DAC 38、ADC 40或滤波器函数42)可以设置在焊接系统10内的任何位置，诸如送丝器14和/或焊炬16内。
在某些实施例中，DAC 38可以发送调制音调和/或未调制音调。调制音调可用于使用用于调制用于数据传输的信号的一种或多种已知技术来传送(例如，发送/接收)数据。例如，DAC 38可以利用混合幅度和相位调制方案，诸如双相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、16进制正交幅度键控(16-QAM)或类似变化。发送的调制音调可以包括可用于焊接过程或操作的任何类型的信息。例如，在一些情况下，由WCC电路28发送的数据可以包括与发送到送丝器14和/或焊炬16用于焊接应用的任何焊接参数(例如，焊接电压、丝速度)相关的信息。
在一些实施例中，DAC 38还可以发送不携载数据的未调制音调(也称为“导频音调”)。具体地，未调制音调可以是具有诸如预定义的幅度、频率和相位的预定义或已知特性的正弦信号。例如，对于给定的过程，DAC 38可以发送具有相同幅度但不同频率的未调制音调，其可以是较低参考频率和相位偏移值的整数倍。特别地，在某些实施例中，调制音调可以基于其分配的频率或其在OFDM帧内的位置而与未调制音调区分开。例如，调制和未调制音调的位置分配可以被预分配，并且该位置在接收器(例如，ADC 40)处可以是已知的。由于未调制音调的特性也是已知的，所以未调制音调可以用作参考音调。在某些实施例中，也可以发送具有已知特征的一组调制音调。例如，具有已知数据调制方案和已知(或预定义的)数据序列的调制音调可以被发送以代替和/或与已知的未调制音调一起。
因此，数据序列可以是OFDM帧内的循环前缀的形式，例如使得OFDM帧的最后N个符号被附加到该帧的开头。在接收器(例如，ADC 40)处，可以执行接收帧的循环卷积，并且该卷积的结果可用于计算焊接电缆36中的等效频率和时间相关的幅度和相位失真，并且可以从该信息确定用于校正信道均衡滤波器的一组系数(例如，测量失真的反函数)。因此，在某些实施例中，可以使用已知的已调制或已知的未调制音调作为参考。在某些实施例中，DAC38可以发送多个音调，其中任何数量的音调可以被调制或未被调制。例如，由DAC 38发送的64个音调中，48个音调可以是用于数据传输的调制音调，并且16个音调可以是用作参考音调(没有任何数据调制)的未调制音调。应当注意，DAC 38可以被配置为发送任何数量的调制音调和未调制音调。
在某些实施例中，DAC 38可以利用正交频分复用(OFDM)方案来在多个载波频率(例如，频分复用)上发送调制和未调制音调。例如，在OFDM方案内，DAC 38可以被配置为以低调制速率通过几个并行数据流或信道发送一个或多个音调，从而保持类似于单载波调制方案的传输特性。特别地，频分复用方案可以将具有特定总带宽的单个传输介质划分成各自被配置为携载特定信号的一系列非重叠频率子带。以这种方式，单个传输介质(例如，焊接电缆36)可以由多个单独的未调制或调制音调共享。
在某些实施例中，WCC电路28的ADC 40可以被配置为接收若干发送的调制和未调制音调，如关于图2-3所描述的。此外，滤波器函数42可以被配置为处理和分析接收到的调制和未调制音调以表征焊接电缆36。更具体地，WCC电路28的滤波器函数42可以被配置为应用数字滤波器函数，该数字滤波器函数被配置为将DAC 38发送的未调制音调与由ADC 40接收的未调制音调进行比较。特别地，基于发送的未调制信号和接收的未调制信号之间的差异(如果有的话)，滤波器函数42可以被配置为确定一个或多个系数(例如，值、多项式等)。在某些实施例中，一个或多个系数可以对应于焊接电缆36的失真特性。此外，滤波器函数42可以被配置为利用所确定的系数来补偿焊接电缆中可能的频率和时间相关的幅度和相位失真，如关于图2-3进一步描述的。在某些实施例中，WCC电路28被配置为与控制电路22进行通信，该控制电路22可以被配置为基于从滤波器函数42接收的信息来调节提供给焊炬16(和/或送丝器14)的焊接电压。
此外，在某些实施例中，存储装置32或内存装置34可以被配置为存储与WCC电路28相关的数据，诸如由WCC电路28发送或接收的每个未调制音调的特性(例如，相位、幅度、频率)，与WCC电路28发送或接收的每个音调的频率相关的信息，未调制或调制音调的数量和/或分组，焊接电缆36中的一个或多个确定的频率和时间相关幅度以及相位失真，DAC 38和/或ADC 40的位置，由WCC电路28计算或确定的信道均衡滤波器系数，当前、先前、实际或校正的焊接操作参数(例如，焊接电压、丝速度)以及与WCC电路28相关的任何其它信息。此外，在某些实施例中，存储装置32或内存装置34可被配置为存储具有已知特性的未调制(例如，参考)或调制音调的一个或多个模板。例如，一个或多个模板可以包括每个具有已知幅度、已知频率和已知相移的16个未调制音调。当WCC电路28接收到一个或多个未调制音调时，WCC电路28可被配置为将接收到的调制或未调制音调与对应的模板进行比较。
取决于焊接应用，气体供应源44提供保护气体，诸如氩气、氦气、二氧化碳等。保护气体流到控制气体流动的阀46，并且如果需要，可以选择以允许调制或调节供应给焊接应用的气体量。阀46可以由控制电路22打开、关闭或以其它方式操作，以实现、阻止或控制通过阀46的气流(例如，保护气体)。保护气体离开阀46并流过电缆48(其在一些实施方式中可以与焊接电力输出一起封装)到向焊接应用提供保护气体的送丝器14。可以理解，焊接系统10的某些实施例可以不包括气体供应44、阀46和/或电缆48。
在某些实施例中，送丝器14可以使用焊接电力为送丝器14中的各种部件供电，诸如对控制电路50供电。如上所述，焊接电缆36可以被配置为提供或供应焊接电力。焊接电源12还可以使用布置在焊接电源12内的电缆36和WCC电路28与送丝器14通信。在某些实施例中，送丝器14可以包括WCC电路28，该WCC电路28基本上类似于焊接电源12的WCC电路28。实际上，送丝器14的WCC电路28可以以与焊接电源12与控制电路22配合的方式与送丝器14的控制电路50配合。控制电路50控制送丝器14的操作。在某些实施例中，送丝器14可以使用控制电路50来检测送丝器14是否与焊接电源12通信，并且如果送丝器14与焊接电源12通信，则检测焊接电源12的当前焊接过程。
接触器52(例如，高安培继电器)由控制电路50控制，并且被配置为启用或禁用焊接电力以继续流向用于焊接应用的焊接电缆36。在某些实施例中，接触器52可以是机电装置，而在其它实施例中，接触器52可以是任何其它合适的装置，诸如固态装置。送丝器14包括丝驱动器54，该丝驱动器54接收来自控制电路50的控制信号以驱动滚筒56，滚筒56旋转以将丝从丝的线轴58拉出。丝通过丝电缆60提供给焊接应用。同样，送丝器14可以通过电缆48提供保护气体。可以理解，在某些实施例中，电缆36、48和60可以被捆扎在一起或单独提供给焊炬16。
焊炬16输送用于焊接应用的丝、焊接电力和保护气体。焊炬16用于在焊炬16和工件62之间建立焊接电弧。在某些实施例中，焊炬16可以包括WCC电路28，该WCC电路28基本上类似于焊接电源12的WCC电路28。实际上，焊炬16的WCC电路28可以以与焊接电源12与控制电路22配合的相似方式相互作用。可以用夹具66(或另一电力连接装置)终止的工作电缆64将焊接电源12耦合到工件62以完成焊接电力电路。
图2是根据本公开的方面的用于校正焊接系统10中的焊接电缆36的失真特性的方法66的实施例的流程图。具体地，失真特性可以是焊接电缆36的频率和时间相关的幅度和相位失真。可以通过确定一个或多个信道均衡滤波器系数来确定失真特性。此外，WCC电路28可以通过利用确定的信道均衡滤波器系数来补偿失真特性。
如上关于图1所述，焊接电源12的WCC电路28可以被配置为用一个或多个信道均衡滤波器系数表征焊接电缆36的参数或特性。具体地，一个或多个信道均衡滤波器系数可以是代表焊接电缆36的各种特性的值。例如，信道均衡滤波器系数可以代表焊接电缆36的失真特性。换句话说，信道均衡滤波器系数可以代表焊接电缆36的频率和时间相关的幅度和相位失真。以这种方式，本文所述的系统和方法允许焊接电缆36的表征，并且不需要采取实际的测量来表征焊接电缆36，如下面进一步详细描述的。此外，一个或多个信道均衡滤波器系数可用于补偿焊接电缆36内的频率和时间相关幅度和相位失真，这可能影响正在发送的电力或数据。例如，某些实施例解决了这样的情况，其中如果没有缓解的话，由于焊接电缆36中的频率和时间相关的幅度和相位失真，焊接电源12提供的焊接电压将与由焊炬16接收的焊接电压基本上不同。因此，WCC电路28可以被配置为确定可以代表焊接电缆36的失真特性的一个或多个信道均衡滤波器系数。此外，WCC电路28可以被配置为利用一个或多个信道均衡滤波器系数，该一个或多个信道均衡滤波器系数被确定为补偿焊接电缆36内的任何频率和时间相关的幅度和相位失真，如下面进一步描述的。
方法66开始于WCC电路28从焊接电源12和/或送丝器14发送调制音调和未调制音调(框68)。具体地，(焊接电源12或送丝器14)的WCC电路28的DAC 38可以被配置为发送调制和未调制的音调。如上所述，调制音调可以包括与焊接过程或操作相关的信息，诸如与焊接系统10的操作参数(例如，焊接电压、丝速度等)相关或与焊接系统10的调节的操作参数相关的信息。特别地，由DAC 38发送的未调制音调(例如，导频音调)可能不携载与焊接过程或操作相关的任何信息。相反，未调制音调可以是具有预定义或已知特性的正弦参考信号，诸如预定义的幅度、频率和/或相位。例如，在某些实施例中，发送的所有未调制音调可以具有相同的频率和幅度。在某些实施例中，发送的调制音调也可以具有允许将调制音调用作参考音调的已知特性。此外，在某些实施例中，未调制音调可以各自以已知的相位发送。例如，发送的未调制音调中的每一个可以以音调频率相等间隔开，使得每个后续音调将其对第一音调的相位参考递增90度。例如，如果第一未调制音调处于0度的相位参考，则第二未调制音调可以处于90度相位，第三未调制音调可以处于180度相位，等等。应当注意，只要频率、幅度和相位配置是已知的并且基本上恒定，则未调制音调可以被配置为任何替代的未调制音调配置。例如，在某些实施例中，每个未调制音调的相位不需要相等间隔开，只要相位是已知的。
方法66进一步包括WCC电路28在ADC 40处接收发送的调制和未调制音调(框70)。在某些实施例中，WCC电路28可以将调制音调和未调制音调发送到焊炬16，并且可以从焊炬16接收发送的音调。在这种情况下，WCC电路28可被配置为两次和/或在两个方向上考虑或补偿焊接电缆36的失真(例如，从WCC电路28到焊炬16的第一失真，以及从焊炬16到WCC电路28的第二失真)。在其它实施例中，焊炬16可以包括被配置为发送调制和未调制音调的DAC38。在这种情况下，WCC电路28可以被配置为一次和/或在一个方向上考虑或补偿焊接电缆36的失真。在任一情况下，ADC 40可以被配置为接收调制和未调制音调，并且还可以被配置为接收发送音调的原始位置。
ADC 40可以将接收的音调(例如，调制和未调制的)提供给滤波器函数42用于进一步处理。此外，在某些实施例中，方法66包括采用滤波器函数42将数字滤波器函数应用于接收的调制和未调制音调(框72)。如上所述，数字滤波器函数可用于将发送的未调制音调与接收的未调制音调进行比较。如上所述，发送的未调制音调以已知的幅度、频率和相位发送。因此，在某些实施例中，发送的未调制音调可以用作参考音调，并且与滤波器函数42内的接收的未调制音调进行比较，以确定一个或多个差异，诸如相位、幅度或频率上的差异。基于发送和接收的未调制音调之间的差异，滤波器函数42可以被配置为确定一个或多个信道均衡滤波器系数。具体地，信道均衡滤波器系数可以代表焊接电缆36的失真特性，如关于图3进一步描述的。
此外，方法66包括利用信道均衡滤波器系数来补偿频率和时间相关的幅度和相位失真(例如，焊接电缆36的失真特性)(框74)。在某些实施例中，WCC电路28可以被配置为基于一个或多个确定的系数并且基于焊接电缆36的特性来调节一个或多个焊接参数。例如，在某些情况下，WCC电路28可以基于所计算的信道均衡滤波器系数，增加或者减少由焊接电源12提供到送丝器14和/或焊炬16的焊接电压。作为另一示例，WCC电路28可以被配置为基于所计算的信道均衡滤波器系数来增加或减少由送丝器14提供的丝速度。在一些实施例中，WCC电路28将该信息提供给控制电路22，使得控制电路22可以对焊接参数进行适当的调节和/或将信息提供给焊接系统10的其它部件。简而言之，WCC电路28可以被配置为向焊接系统10提供焊接电缆36的确定和/或计算的失真特性和/或系数。因此，计算或确定的失真特性和/或系数可以由控制电路22提供作为对焊接系统10的其它部件的实际反馈。
特别地，方法66可以用作连续反馈回路75，该反馈回路75允许基于所计算和确定的信息在随后的时间内校正经由焊接电缆36发送的电力和数据。以这种方式，WCC电路28可以被配置为在焊炬16的操作期间的动态过程中调节和校正焊接电缆36中的任何频率和时间相关的幅度和相位失真。因此，更精确的焊接操作参数可以在焊接过程期间使用。例如，采用连续反馈回路75，WCC电路28可以在焊接过程期间动态地调节提供给焊炬16和工件62的焊接电压。
图3是根据本公开的方面用于计算图2的一个或多个信道均衡滤波器系数的方法76的实施例的流程图。如上所述，WCC电路28的滤波器函数42可以被配置为将数字滤波器函数应用于由ADC 40接收并由DAC 38发送的调制和未调制音调。特别地，滤波器函数42可以被配置为基于由ADC 40接收的调制和未调制音调来计算或确定一个或多个信道均衡滤波器系数，如下面进一步描述的。
在某些实施例中，方法76从未调制的音调与由ADC 40接收的调制音调分离开始(框78)。例如，在某些实施例中，ADC 40可以接收64个音调，其中48个音调是用于数据传输的调制音调，并且16个音调是未调制音调。因此，未调制音调可以通过滤波器函数42与调制音调分离，用于进一步处理以确定一个或多个系数。
在某些实施例中，该方法进一步包括补偿未调制音调的定时和定相(方框80)。例如，在一些情况下，DAC 38和ADC 40之间可能存在一个或多个时钟变化。因此，滤波器函数42可被配置为采用一个或多个频率和/或相位控制回路来补偿DAC 38与ADC 40之间的频率误差。特别地，ADC 40可以被配置为将每个发送的音调与相应的接收音调相关联。例如，DAC38可以以已知的幅度、已知的频率和已知的相移发送16个未调制音调。因此，16个发送的未调制音调中的每一个可以对应于16个接收的未调制音调中的每一个。在某些实施例中，对频率和相位的补偿可以包括将发送的音调与其对应的接收音调相关联。在某些实施例中，方法76可以被配置为在将调制音调与未调制音调分离之前补偿和校正DAC 38与ADC 40之间的频率变化。
此外，方法76可以包括测量接收的未调制音调的特性(例如，相位、幅度和/或频率)。因此，在某些实施例中，滤波器函数42可被配置为测量接收的未调制音调的实际幅度和实际相位(方框82)。如上所述，发送的未调制音调可以以已知的频率、已知的幅度和已知的相位发送，并且因此可以用作参考音调。因此，一旦确定了接收的未调制音调的实际特性，方法76可以包括将接收的未调制音调的特性与发送(参考)未调制音调的特性进行比较(方框84)。可以以任何合适的方式对接收的未调制音调和发送的(参考)未调制音调进行比较。
例如，在某些实施例中，接收的未调制音调被原始发送(参考)未调制音调的复共轭相乘。矢量乘以其复共轭的预期结果是具有幅度而不是虚部的矢量。在这种情况下，期望的答案将是“1+j0”。由接收到的未调制音调的复共轭和原始发送(参考)音调相乘产生的误差矢量用于执行内插。采用具有内插幅度和内插相位的相量，在每个索引频率处内插填充该组音调的丢失成员。然而，在某些实施例中，矢量乘以其复共轭的实际结果指示每个音调的幅度和相位失真。例如，实际答案是针对每个导频音调频率的一系列矢量，每个矢量具有幅度和相位。因此，如果对于为64的OFDM符号长度接收到16个未调制音调，则数字滤波器函数处理的实际结果可以是具有频率、幅度和相位的3×64矩阵作为列向量，并且64个值中的每一个假定一行位置。16个测量的误差矢量填充分配给参考音调的3×64矩阵中的位置，并且分配给数据音调的48个“丢失”音调用内插值填充。然后将所得到的3×64矩阵用作数据以计算信道均衡滤波器以及信道均衡滤波器的反向。其它参考音调与数据音调配置、FFT长度和OFDM符号配置也是可能的。
滤波器函数42可以被配置为利用在接收的未调制音调和发送的(参考)未调制音调之间确定的差来确定信道均衡滤波器系数(方框86)。如上所述，信道均衡滤波器系数定义了具有由OFDM系统中使用的音调数确定的长度的有限脉冲响应(FIR)或无限脉冲响应(IIR)滤波器，否则指定为OFDM帧中的符号，排除任何循环前缀，以及哪个滤波器向焊接电缆36的频率相关幅度和相位失真提供反函数。作为进一步的信息，信道均衡滤波器的反向是对作为传输线的焊接电缆的两端口传输函数的解析描述。例如，可以使用数学算法来变换信道均衡滤波器系数的反向，以描述可能对焊接电缆36发送的电力或数据有影响的焊接电缆36的任何特性或物理性质。传递函数(反向信道均衡滤波器)可以代表焊接电缆36的长度、电阻、电感等。然而，应当注意，反向信道均衡滤波器(传递函数)不是本身的特征，而是仅仅是在采样时间参考系中定义的特征的抽象表示。
在某些实施例中，方法76进一步包括利用从未调制音调确定的信道均衡滤波器系数，预失真由在功能的下一次迭代中将由DAC 38发送的调制和未调制音调中的每一个(框88)。例如，未调制音调可以通过信道均衡(FIR)滤波器与调制音调相乘，以校正焊接电缆36的频率和时间相关幅度和相位失真(例如，焊接电缆36的失真特性)。因此，以这种方式，利用信道均衡滤波器系数来补偿焊接电缆系统中的频率和时间相关的幅度和相位失真可能是有益的(框90)。
在某些实施例中，方法76计算信道均衡滤波器及其反函数。信道均衡滤波器的反函数提供焊接电缆的等效两端口传递功能，并且可用作焊接电源12控制系统内的反馈回路中的元件，有效地替代了电压感测电缆92。
图4是根据本公开的方面的图1的焊接系统10的实施例的框图，示出了具有WCC电路28和电压感测电缆92的焊接电源12。在某些实施例中，使用感测夹具94(或另一种电力连接机构)将电压感测电缆92从焊接电源12的控制电路22耦合到工件62。在其它实施例中，电压感测电缆92也可以连接到送丝器14。
在某些实施例中，电压感测电缆92可以被配置为确定焊炬16和工件62之间的实际焊接电压。具体地，电压感测电缆92可以被配置为在焊接系统10的操作期间向焊接电源12的控制电路22提供实际的焊接电压。在某些实施例中，从WCC电路28接收的关于补偿和/或校正焊接电缆36中的频率和时间相关幅度和相位失真的信息可以与由电压感测电缆92提供的实际焊接电压测量进行比较。因此，基于实际焊接电压与焊接电缆36中的估计和补偿的频率和时间相关幅度和相位失真的比较，控制电路22可以监视数字滤波器函数的精度以及焊接电缆36中的频率和时间相关的幅度以及相位失真的精度。
虽然在本文中仅示出和描述了本公开的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，应当理解，所附权利要求书旨在覆盖落入本公开的真实精神内的所有这样的修改和变化。

Claims (25)

1.一种焊接系统，其包括：
焊接电源，其被配置为通过焊接电缆提供用于焊接应用的焊接电力；以及
设置在所述焊接电源内的处理器，其中所述处理器被配置为通过所述焊接电缆发送和接收与焊接操作参数相关的数据，并且确定与所述焊接电缆相关的均衡滤波器系数。
2.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述均衡滤波器系数部分地与所述焊接电缆的失真特性相关，其中所述失真特性是所述焊接电缆的频率和时间相关的幅度和相位失真。
3.根据权利要求1所述的焊接系统，其包括焊炬，所述焊炬耦合到所述焊接电源并被配置为通过所述焊接电缆接收所述焊接电力和与所述焊接操作参数相关的数据。
4.根据权利要求1所述的焊接系统，其中所述处理器耦合到发射器，所述发射器被配置为通过所述焊接电缆发送一个或多个调制或未调制音调。
5.根据权利要求4所述的焊接系统，其中发送的调制音调是用于发送或接收与所述焊接操作参数相关的数据的复数信号。
6.根据权利要求5所述的焊接系统，其中发送的调制音调序列是包括参考数据序列的复数信号，并且其中所述调制音调被用作参考信号。
7.根据权利要求4所述的焊接系统，其中发送的未调制音调是包括参考幅度、参考相位和参考频率的正弦信号，并且其中所述发送的未调制音调被用作参考信号。
8.根据权利要求4所述的焊接系统，其中所述处理器耦合到接收器，所述接收器被配置为通过所述焊接电缆接收所述一个或多个发送的调制或未调制音调。
9.根据权利要求8所述的焊接系统，其中所述处理器被配置为将数字滤波器函数应用于所述一个或多个接收的未调制音调，并且其中所述数字滤波器函数被配置为确定与所述焊接电缆相关的所述均衡滤波器系数。
10.根据权利要求9所述的焊接系统，其中接收的未调制音调包括接收的幅度、接收的频率和接收的相位，并且其中所述数字滤波器函数被配置为将所述接收的幅度、所述接收的频率和所述接收的相位与所述参考幅度、所述参考频率和所述参考相位进行比较，以确定与所述焊接电缆相关的所述均衡滤波器系数。
11.根据权利要求4所述的焊接系统，其中发送的调制音调是用于发送或接收与所述焊接操作参数相关的数据的复数信号，并且其中发送的未调制音调包括参考幅度、参考相位、参考频率、参考调制方案或其组合。
12.一种方法，其包括：
通过焊接电缆从发射器发送初始调制音调和初始参考音调；
在接收器处通过所述焊接电缆接收调制音调和接收的参考音调；
将数字滤波器函数应用于所述参考音调以确定用于所述初始参考音调的模板与所述接收的参考音调之间的一个或多个差异；
基于所述模板参考音调和所述接收的参考音调之间的差异来确定一个或多个信道均衡滤波器系数；以及
基于所述一个或多个信道均衡滤波器系数补偿所述焊接电缆的失真特性。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发射器、所述接收器和被配置为执行所述数字滤波器函数的处理器设置在焊接电源内。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述发射器、所述接收器和被配置为执行所述数字滤波器函数的处理器设置在焊丝送丝器内。
15.根据权利要求12所述的方法，其包括：
通过所述焊接电缆将所述初始调制音调和所述初始参考音调发送到焊炬；以及
通过所述焊接电缆从所述焊炬接收所述调制音调和所述参考音调。
16.根据权利要求12所述的方法，其中所述参考音调是未调制音调。
17.根据权利要求12所述的方法，其中应用所述数字滤波器函数包括测量所述参考音调的实际幅度、实际相位或实际频率。
18.根据权利要求17所述的方法，其中应用所述数字滤波器函数包括将所述参考音调的所述实际幅度、所述实际相位和所述实际频率与所述初始参考音调的参考幅度、参考相位和参考频率进行比较以确定所述一个或多个差异。
19.一种焊接系统，其包括：
焊丝送丝器，其被配置为输出用于焊接应用的焊丝；以及
设置在所述焊丝送丝器内的处理器，其中所述处理器被配置为通过焊接电缆发送和接收与焊接操作参数相关的数据，并且确定与所述焊接电缆相关的均衡滤波器系数。
20.根据权利要求19所述的焊接系统，其中所述均衡滤波器系数部分地与所述焊接电缆的失真特性相关，并且其中所述失真特性是所述焊接电缆的频率和时间相关的幅度和相位失真。
21.根据权利要求19所述的焊接系统，其包括焊炬，所述焊炬耦合到所述焊丝送丝器并且被配置为通过所述焊接电缆接收所述焊丝和与所述焊接操作参数相关的所述数据。
22.根据权利要求19所述的焊接系统，其中所述处理器耦合到被配置为发送参考未调制音调的发射器，其中所述参考未调制音调包括参考幅度、参考相位、参考频率或其组合。
23.根据权利要求22所述的焊接系统，其中所述处理器耦合到被配置为接收未调制音调的接收器，其中所述接收的未调制音调包括接收的幅度、接收的相位、接收的频率或其组合。
24.根据权利要求23所述的焊接系统，其中所述处理器被配置为应用滤波器函数，该滤波器函数被配置为将所述参考未调制音调与所述接收的未调制音调进行比较，以确定幅度、相位、频率或其组合上的一个或多个差异。
25.根据权利要求24所述的焊接系统，其中所述滤波器函数被配置为基于所述一个或多个差异来确定一个或多个信道均衡滤波器系数。
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