CN108057945A - 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

提供了一种系统和方法，用于识别耦合到焊接电源的外围设备以及基于所识别的外围设备来改变所述焊接电源的操作设置。系统和方法允许使用握手通信信号来远程识别外围设备的类型和能力。

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2016年11月8日提交的美国临时申请号62/418910的优先权，其全部公开内容通过引用结合在此。

技术领域

与本发明一致的设备、系统和方法涉及焊接系统中的数据通信，并且更具体地涉及通过焊接缆线进行的数据通信。

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，所述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。

通过将常规、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。

发明内容

本发明的实施例包括使用促进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系统允许这类通信在传递焊接电力信号之前、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，所述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。所述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展示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展示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展示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展示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展示了本发明的示例性焊丝送进器中的通信模块的另外的示例性实施例的图示表示。

图6展示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展示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展示了包括焊接输出电路路径的焊接系统的另外的示例性实施例的另一个示意性框图的图示表示；

图9展示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展示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。

具体实施方式

现在将详细参照多个不同的和可替代的示例性实施例并参照附图，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，可以在不脱离本公开内容和权利要求书的范围或精神的情况下作出修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分所图示说明或描述的特征可以被使用在另一个实施例上，以产生更进一步的实施例。因此，本公开内容旨在包括在所附权利要求书及其等效物范围内的修改和变化。

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耦合到所述电源的焊丝送进器。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)与焊炬和工件的耦合。本发明的实施例的那方面不改变，因此不需要在此详细示出或讨论。在另外的示例性实施例中，所述系统可以包括利用在此讨论的通信方法的远程控制设备和/或悬垂式控制设备(通常是已知的)。也就是说，例如，远程/悬垂式控制设备可以利用在此讨论的跨电弧通信协议，并且以其他方式检测由焊丝送进器或电源中的任何一项发送的信号并将这些信号传送给用户。应当进一步注意的是，虽然在此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(比如等离子切割系统等)，并且作为扩展，可以使用其他部件，代替如在此描述的焊丝送进器和焊接电源。也就是说，所述电源可以是切割电源、具有负载的发电机等。所述系统为了简化和有效在此被描述为焊接系统，但是本文的实施例不限于此。此外，本领域技术人员可将在此描述的通信电路系统、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耦合到焊丝送进器120的电源110。电源110可以被配置为类似于已知的焊接电源，具有在此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俄亥俄州克里夫兰的林肯电气有限公司(The Lincoln Electric Co.)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，具有在此讨论的附件，其示例是由俄亥俄州克里夫兰的林肯电气有限公司制造的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递到焊接电极以用于焊接工件。在MIG系统中，电极也是消耗品，并且在其他过程(比如TIG)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递送到焊丝送进器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、之后和期间与彼此通信。通常这些通信与焊接参数、设置点、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被设计用于在电源110与焊丝送进器120之间承载数据通信(例如，控制命令)。本发明的实施例支持焊丝送进器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相对于彼此传输/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50Hz或60Hz下从100伏到660伏变动，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被设计用于以各种模式运行，包括恒定电压(CV)模式和恒定电流(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，以用于调节接收的原始AC信号并输出期望的焊接信号。

在大多数示例性实施例中，来自电源110的电力适用于焊接，并且经由焊接缆线130(属于大直径电导管)被传输到焊丝送进器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内生成、控制和修改，然后经由焊接缆线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，以允许适当控制焊接操作。感测引线被电耦合到工件和触点尖端，以提供关于所述电弧的电压的反馈。这种反馈被电源110用于控制焊接信号的产生和输出。例如，感测引线将会用于检测短路事件，并且电源110将会输出允许短路被清除的信号。为了清楚起见，附图中未示出感测引线，但是它们的使用是公知的，并且不需要在此进一步描述。

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和任何其他数据承载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)可以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，分开的控制缆线通常用于连接电源和焊丝送进器。所述分开的控制缆线因为其长度而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，焊接电源与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，可以大大超过所述距离。实际上，部件110和120可以彼此分开在100英尺至500英尺范围内的距离。在其他示例性实施例中，所述距离在250英尺至500英尺的范围内。

如以上简要提到的，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通信从而解决一些问题。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经调节的/受控制的电力引出协议而非覆盖通信信号在焊丝送进器与电源之间进行通信。这将在下面进一步解释。

如图1中所示出的，电源110包含焊接电力输出模块103，其生成焊接电力信号并将所述焊接电力信号输出到焊丝送进器。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、用于生成经调节的DC总线的降压、升压或降压-升压电路、以及用于生成焊接信号的输出电路(比如斩波器、PWM、逆变器等)。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还包含可以用于控制输出模块103和电源110的操作的控制模块101。控制模块可以包含基于处理器的计算系统，所述计算系统包含存储器、处理器等以用于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和发射器107，以促进与在此讨论的实施例一致地与焊丝送进器120通信。如所示出的，接收器105利用电流感测引线104被耦合到输出模块103的至少一条输出线路，以感测输出模块103的输出电流。此外，控制模块101包含用于促进将数据信号从电源传输到焊丝送进器120的发射器107。发射器107经由电压信号引线106被耦合到输出功率模块103，其使用将在下面进一步解释。当然，电源110还包含附加的部件和电子器件，比如输入控制设备、辅助电源等，为了清楚起见并未示出。然而，由于电源的这些方面是公知的，因此不需要在此详细讨论。

此外，如所示出的，焊丝送进器120包含用于促进与电源110通信的控制器模块121。控制器模块121包含/被耦合到用户界面控制板126，所述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可以被配置为类似于任何已知的用户界面，并且可以包括数据屏幕(LED等)、用户控制设备(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，用户界面控制设备126不需要是通信模块的一部分，但是用户输入至少被耦合到通信模块以允许如在此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，所述接收器被耦合到焊丝送进器螺柱113/114中的一个焊丝送进器螺柱，所述接触尖端螺柱经由电压感测引线128被耦合到焊接电力线130中的一条焊接电力线。(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用于感测来自电源110的电压通信信号。控制器模块121还包含具有发射器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中的电流引出以促进与电源110通信。这将在下面进一步解释。当然，焊丝送进器120可以具有已知的且为了清楚起见不需要示出或描述的其他系统和部件，比如电机、电机控制设备等。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/电力引出以促进通信。下面在示例性通信序列的上下文中讨论了本发明的实施例。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。这一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向焊丝送进器中的辅助电路供电，因此存在一些电流流动)。当焊丝送进器120通电时，其可以经由用户界面控制设备126接收用户输入。这些用户输入被传送到通信模块123和发射器125，使得电流吸收电路改变由焊丝送进器120从来自电源110的电力信号引出的电流。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中表示了示例性电流引出通信信号。图2示出了当没有进行通信并且电源110只向焊丝送进器120供电时具有低OCV电流引出(低于0.5安)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来按照如在波形200中所示出的一系列脉冲改变从电力信号的电流引出。如在这个示例性实施例中所示出的，电流吸收电路127使得从电源的电流引出按照一系列脉冲脉动到大约2.5安的峰值水平，所述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将这些电流引出脉冲用作传送数据的手段。因此，不同于已知的通信系统，焊丝送进器120并未生成(使用各种已知的通信协议)传输到电源的通信信号，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。这是更加稳健且稳定的通信协议。

例如，在所示出的示例性实施例中，通信模块123/电流吸收电路127使得消息开始电流脉冲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，所述电流路径使得期望的附加电流从电力信号引出以产生脉冲201。这个信号开始电流引出脉冲201具有预定的脉冲宽度和/或峰值电流，电源110已知其为信号开始脉冲。例如，如所示出的，信号开始脉冲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的控制模块101识别出数据即将从焊丝送进器传输到电源。在信号开始脉冲201之后，一系列电流引出脉冲203/205由电流吸收电路127产生并由电源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来接收来自焊丝送进器120的数据消息。例如，电源110可以使用这个消息为给定的焊接操作提供期望的焊接信号。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，以便提供期望的二进制编码。在所示出的实施例中，所述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)，以用信号通知电源数据传输的结束。例如，信号结束脉冲可以与信号开始脉冲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接收到适当数量的信息(例如，比特)时，控制模块101确定已经发送了完整的包，然后处理所述包，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，在附加的实施例中，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中的每一项都识别出脉冲数据。例如，所述脉冲可以具有在0.25安至5安范围内的峰值电流，并且可以具有在0.05ms至100ms范围内的脉冲宽度，只要各个脉冲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0.5ms至5ms、1ms至3ms的范围内。例如，在示例性实施例中，信号开始脉冲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，对应脉冲的峰值电流可以在1安至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安至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，所述范围可以是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，出于通信的目的，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，并且这个差别被电源110用于识别不同的脉冲。可以使用任何数量的不同脉冲类型来传送数据，其中，所述脉冲具有不同的峰值和/或宽度以区分所述脉冲，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内耗散所引出的电力。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所引出的电力/电流应当是能够被焊丝送进器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瓦至25瓦的范围内。在另外的示例性实施例中，平均功率在7瓦至20瓦的范围内。当然，只要焊丝送进器120能够耗散更多热能/功率，电流引出信号的平均功率可以高于以上讨论的平均功率。

为了帮助在通信模块121中(经由生成的热量)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生成的任何热量。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(与预定热量阈值水平相比)来使辅助冷却风扇打开以帮助冷却期望的部件。在另外的示例性实施例中，所述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量阈值水平。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，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，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水平，然后可以使用原始的脉冲峰值。当然，电源110应当也被配置用于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被适当地配置用于识别改变后的脉冲。在另外的示例性实施例中，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，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，使得热量水平降低。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，使所述第二水平足够低，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、输出设置等以执行期望的焊接操作。

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在所供应的OCV电压内使用电压脉冲将确认和/或其他数据发送到焊丝送进器120。例如，在一些实施例中，控制模块101可以被配置用于将确认信号发送到焊丝送进器120，以指示已接收到焊丝送进器120发送的数据包。在这类实施例中，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，所述电源发送确认脉冲和/或消息，并且当焊丝送进器110接收到所述确认时，其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使用发射器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，并且不需要在此详细描述。

图3中示出了电压通信波形300的示例性实施例。如所述附图中所示出的，采用与关于图2所描述的通信方法类似的通信方法，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。所述脉冲由将焊丝送进器110的螺柱113耦合到接收器129的电压感测引线128感测。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可以输出消息开始电压脉冲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，比如具有脉冲宽度、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。类似于图2，在消息开始电压脉冲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的示例中所示出的，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120的操作。如所示出的，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。在所示出的实施例中，每种脉冲类型的电压水平是相同的(在所示出的实施例中，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伏的水平并且脉冲305具有40伏的水平)，而不是改变脉冲的脉冲宽度(如图3中所示出的)。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中所示出的，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，并且具有约20伏的电压，而不同脉冲的脉冲宽度是不同的。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伏至70伏的范围内，只要脉冲可识别为数据脉冲即可，而在其他实施例中，电压可以在10伏至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，并且在另外的实施例中，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可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1KHz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的功率从而影响其操作。

上述方法描述了焊接系统的焊丝送进器与电源之间的通信的示例性实施例，其中在不需要复杂的通信协议的情况下，从电源到焊丝送进器的标准OCV电力信号被用作在部件之间通信的手段。也就是说，在示例性实施例中，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促进通信。如在此解释的，本发明的实施例可以使用至少两个不同的电流引出/电压脉冲在焊接系统部件之间传送数据，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，只要所述差异足以允许对应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，在不脱离在此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的消息传送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从作为消息传送协议的OCV信号中引出电流，因此需要耗散所述能量，如以上所解释的，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，即使以上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以上描述的通信协议类似的通信协议(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用于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)的电流也应被考虑用于促进稳健通信，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当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20Hz至100Hz的范围内。也就是说，在消息包含多个频率的情况下(如以上所解释的)，这些频率中的每个频率都应当在所述范围内。在其他示例性实施例中，频率应在30Hz至70Hz的范围内。这些相对较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，只要不发生干扰即可，并且可以由焊接操作中所使用的频率来规定所述频率。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，只要通信信号可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，并且用于帮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，电源可以使用在此讨论的方法耦合到多于一个焊丝送进器并且能够与所述焊丝送进器通信。

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以及电流分路调节器401，以用于在如以上描述的消息传送期间调节和吸收电流引出脉冲。电流分路调节器401可以是任何已知的调节器，只要能够根据期望执行即可。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，在附加实施例中，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以便根据需要改善性能。在图4和图5中所示出的电路中，在焊丝送进器中生成电流引出脉冲期间，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，以便添加到电源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的正极性端子和负极性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以上描述的功能相同的功能，并且可以在不脱离在此描述的本发明的精神或范围的情况下使用这些电路。

由于以上讨论的属性和配置，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在没有独立的通信缆线的情况下与彼此通信，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中的每一项使用可以采用执行各种程序的计算机或微处理器型系统的控制器，以促进在此描述的通信协议。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，并且其可以按任何形式来部署，包括作为独立程序或作为模块、部件、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用于在一台计算机上或者在一个场所中的或跨多个场所分布且通过通信网络互连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。所述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。

另外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，所述焊接缆线连接被配置用于将焊丝送进器操作性地连接到电源，所述工件引线连接被配置用于完成焊丝送进器与工件之间的电路。所述系统进一步包括与焊丝送进器操作性地耦合的现场电压测量部件，所述现场电压测量部件连续地确定现场电压测量值。在这类实施例中，焊丝送进器被配置用于接收现场电压测量值，并且焊丝送进器被配置用于通过焊接缆线连接和工件引线连接中的至少一个连接来传输现场电压测量数据。

如以上所解释的，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(比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)相关的中继信息。

如上所述，本发明的实施例可以用于“跨电弧”焊接安排。类似于以上描述的实施例，跨电弧安排为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，并且在不使用附加控制缆线的情况下通过工作引线与远离的电源通信。跨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，并且可以经由在此描述的通信协议来发送。当寻求以特定方式进行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置。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，所述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，缆线阻抗可能在电源与焊丝送进器之间造成电压降，使得电源输出电压被设置为焊丝送进器的要求，而焊丝送进器功率输入端实际上并未接收到规定的电压。由于阻抗而造成的电压降根据(多条)缆线的长度和构成、缆线的几何形状(卷绕的还是展开的)、供应的焊接电流、焊接波形和焊接参数以及其他因素而改变。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差异，因为这种差异在本质上可以是动态的。

为了监测这种变量差异，可以将电测量设备(包括但不限于电压表、万用表或其他设备或部件)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输回电源(或与电源通信的另一个设备)，并且与预期/焊接电压或经由在此描述的通信协议进行比较。这种比较可以连续地且实时地进行。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(在幅值上)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。

在此公开的实施例中的通信可以经由在此描述的方法发生。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设备之间配对的多个电源中)。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，比如在图7及其他附图的1205处所展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Lc1110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Lm 1130、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，并且工件可以位于焊接输出端子1191和1192附近。

当电流(I)1180流过焊接输出电路路径1205时，在节点1160与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无法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)不同缆线可以与相同的焊接电源1210一起使用。因此，系统的总阻抗基于缆线随时间而变化。

变化的阻抗可能导致系统的各点处的电压差异，以包括焊接电极或工件处的预期电压与实际电压之间的差异。在此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、工具或独立电反馈设备可以基于电源设置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，焊丝送进器包括用于确定由焊接缆线阻抗引起的电压误差或差异的电压反馈能力，从而确定测量位置处的预期电压(例如，工件处的预期电压、来自电源的预期电压、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、焊丝送进器检测到的实际电压等)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)可以跨电弧传输，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，包括除了焊接缆线之外的可以可选地使用分开的传感器和/或控制引线的那些焊接安排(比如表面张力传递)。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展示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、比较器部件1216以及可选的显示器1214的的焊接电源1210。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的引线。

在操作期间，根据实施例，焊丝1280经由焊丝送进器1270从焊丝卷轴1260送进到焊接工具1230中。根据另一个实施例，焊接系统1200不包括焊丝卷轴1260、焊丝送进器1270或者焊丝1280，反而包括焊接工具，所述焊接工具包括可消耗电极，比如在例如焊条焊接中所使用的电极。根据本创新的各个实施例，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项。

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传输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可以现场测量可选工件1240处或所述可选工件上的、焊丝送进器1270处或附近的、或其他地方的电变量值。在实施例中，电测量部件1290进行一次或多次电压测量(例如，在工件处、在另一个位置处)，并通过由焊接缆线1220传输而将电压值传输回焊接电源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个其他部件中(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处的输出预期的值进行比较。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。在实施例中，所述差异是电压差。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造成的电压差。

图8描绘了使用在此描述的技术的焊接系统1500的替代性实施例。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还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通信地耦合。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，并将电测量值传输回比较器部件1516，所述比较器部件鉴于预期的电值来分析实际电测量值。基于实际值与预期值的差异，可以修改焊接参数。这可以包括将信号传输到电源1530，以便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被示出为集成在电源内，但是在替代性实施例中，这个部件可以存在于其他元件中，包括焊丝送进器1570、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来传输预期电压值，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/或电源中的每一项都可以具有用户界面，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展示了类似于图8的实施例的另外的实施例，其中焊接系统1500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可以将测得的电特性(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将测得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输用于比较的电压值。在替代性或补充实施例中，电特性信号处理器1692可以改变测得的电特性的格式，以包括编码、加密或重新格式化。

对测得的电特性的修改可以使得跨电弧通信的扩展使用成为可能。在示例中，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从而执行用于这些操作的控制的快速计算。依赖代替感测引线的焊接缆线1520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系统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模拟参数信号(比如电压)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，并且包括或操作性地耦合于电测量部件1590和电特性信号处理器1692。这些部件中的一项或多项可以执行计算，以产生包括压缩尺寸信号的触发，所述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。所述触发被发送到电源1530以用于计算或调整。在实施例中，所述触发可以被发送到用于计算或调整的替代性或附加部件(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，并且然后将设置点(经由在此描述的通信)发送回焊丝送进器。例如，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置的)期望的电压设置点进行比较，并且随后焊丝送进器进行比较并发送电源的新的电压设置点，而不是将检测到的电压发送到电源。然后电源基于新的设置点改变其输出功率。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(比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，所述电源使用板载控制电路系统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。

在实施例中，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。在替代性或补充实施例中，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。也可以使用替代性高速通信链路。

根据其他替代性实施例，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个功能方面可以以各种方式分布在焊接电源与焊接输出分析器之间，这取决于谨慎的设计判断、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，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处，至少部分地基于电压差使用焊接电源来施加焊接输出电压的增大或减小。

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)。所述触发是在电源馈线处被识别为指示已发生这种预定事件的快速/短信号。例如，在某些焊接应用(比如STT)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要监视的预定事件的类型(例如，以上讨论的电压导数)的检测电路(比如已知的电压导数检测电路)。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”信号传送对所述事件的检测。在示例性实施例中，焊丝送进器使用以上描述的电流引出调制技术。触发事件在电源处被识别为指示所述事件已经发生，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来响应或以其他方式改变其输出信号/功率。因此，不同于在此描述的一些其他的实施例，不是经由电流引出脉冲来发送全数字信号，而是经由触发通信来发信号通知单个预定事件，并且电源对所述触发信号作出反应。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，其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安至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安至7安范围内的峰值电流。此外，电流脉冲可以具有在0.25ms至3ms范围内的脉冲宽度，并且在其他实施例中，脉冲宽度在0.5ms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，电源则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，比如测得的电压超过峰值等。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的检测电路，比如比较器等。这种检测和比较电路是已知的并且不需要在此进行详细描述。

在附加示例性实施例中，当在能够使用已知通信协议进行通信的系统部件之间建立连接时，所述系统部件能够识别彼此。也就是说，本发明的实施例允许焊接系统(或切割、发电系统)的部件将彼此识别为具有相同的通信协议能力并且然后可以基于经由相同的协议进行通信的能力来通信、控制彼此和/或修改另一个部件的对应部件设置。例如，在焊接系统中，已知的是，用户可以结合来自一个制造商的焊丝送进器与来自另一个制造商的电源以进行焊接操作。然而，在这样做时，可能导致所述系统的性能能力受限。此外，本发明的实施例可以如下文所解释的那样用于增强系统的操作灵活性。为了易于解释，以下讨论将针对焊丝送进器/电源系统，但是实施例不限于这种组合，因为在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以使用其他组合。

如在此所描述的，电源110和焊丝送进器120中的每一项都具有相同的通信协议，使得它们能够与彼此通信。在这类实施例中，可以是焊丝送进器、远程控制设备、悬垂式控制设备等的外围设备能够与电源通信，并且反之亦然。在这类实施例中，当外围设备被耦合到电源时，外围设备通过通信连接(例如，焊接缆线)发出可以是预定信号的通信握手信号。通信握手信号可以是类似于在此讨论的电流脉冲的多个电流脉冲。外围设备可以响应于感测到其被连接到某个其他设备(例如，电源)或响应于接收来自电源或另一个外部源的控制功率来发出握手信号。电源接收这个握手信号并且将其识别为与自己的通信协议相匹配的通信信号(例如，识别出外围设备由与电源相同的制造商制造)，使得两个部件能够与彼此通信。响应于接收握手信号，电源110发送响应握手信号，向外围设备指示连接已建立并且所述部件可以利用通信协议与彼此通信。这个能力允许用户增强给定系统100的操作效率。

例如，已知的是，在一些焊接操作中，在焊接之后进行刨削操作可能是必要的，也许是因为所述焊接有缺陷。在已知的系统中，用户将有必要或者转到电源来改变功率设置或者改变外围设备上的设置，并且然后在刨削操作之后改回所述设置。这可能导致延迟和/或造成设置误差。本发明的实施例使这个过程对用户而言更加简单。

具体地，在本发明的实施例中，电源110可以具有第一组设置(例如，刨削)并且当识别的外围设备连接具有识别的通信协议时，电源控制器覆写电源上的本地设置(上述刨削)并且将其输出设置改变为由所连接的外围设备传送的那些设置。同样地，当外围设备断开连接时，电源识别所述断开连接并且返回到电源的本地设置。下面在示例性系统的上下文中进一步讨论了这一功能性和灵活性。

在给定的焊接系统之前，用户可以输入电源110的预期用于给定操作的本地设置。例如，其可以是刨削电流/电压设置或切割设置等。用户然后可以利用与电源兼容的通信协议而连接外围设备(比如焊丝送进器)。当外围设备已被连接，并且检测到电源的连接和/已接通时，其经由通信线路所连接之物来发出通信信号。这个通信(握手)信号由电源来识别，所述电源发送回指示通信连接已建立的确认信号。这个连接可以在外围设备和电源处各自视觉地显示(经由例如指示器)以向连接的用户提供视觉指示。用户然后可以经由外围设备上的用户输入设备来输入外围设备和电源的操作设置，并且电源110的控制器覆写其本地设置，使得其输出设备将与外围设备中的那些输入相匹配。应当注意，设置和数据的通信可以是根据在此描述的实施例。用户然后使用外围设备处设置的设置来进行期望的操作，并且当用户确定其需要使用电源上的本地设置(例如，刨削)时，所述设置可以使外围设备(焊丝送进器)断开连接，并且当这个断开连接被电源识别时，电源控制器将电源输出设置返回为本地设置。由此，可以通过使外围设备连接/断开连接来简单地改变电源的输出。在用户并未连续改变电源处或外围设备处的输入设置的情况下，这增强了系统100的操作灵活性。

在示例性实施例中，电源110通过在一段时间上监听来自外围设备的信号来识别外围设备的断开连接，并且如果并未接收到信号，则电源控制器推测外围设备已断开连接并且自动返回为其本地设置。例如，当没有正在进行中的操作(比如焊接)时，外围设备可以以预定间隔发出信号。在示例性实施例中，这个间隔可以在1秒至20秒的范围内，而在其他实施例中，所述间隔在5秒至10秒的范围内。这个信号向电源110指示：外围设备仍是连接的并且因此所要使用的输出设置是在外围设备处设置的那些设置。只要电源接收这些信号，就可忽略本地设置。当外围设备断开连接时，信号将停止。在电源控制器确定断开连接已发生之前，电源控制器将识别出连接信号已停止并且将等待预定时间段和/或预定数量的漏失信号。一旦确定断开连接已发生，电源控制器就针对任何随后的操作将输出设置改为本地设置，直到电源检测到与之前的外围设备或另一个外围设备的连接，这将再次覆写本地设置的使用。

如以上所指示的，在一些示例性实施例中，电源控制器在利用本地设置之前将等待预定时间段。通常，所述时间段比待从外围设备发射的信号之间的单个时间间隔要长。例如，在示例性实施例中，所述时间段可以在20秒至2分钟的范围内。这确保，如果单个信号漏失而外围设备仍是连接的，则将不采用本地设置。在其他示例性实施例中，电源可以使用多个漏失信号而非时间限制来确定返回为本地设置。例如，电源控制器可以确定已漏失n个连续的混合信号并且因此外围设备并不再连接并返回为本地设置。在示例性实施例中，漏失信号的数量n可以在4个信号至25个信号的范围内。在其他示例性实施例中，n在6个信号至15个信号的范围内。

在另外的示例性实施例中，当电源110确定断开连接已发生时，电源110发起信号到外围设备来查看是否返回了响应，而不是主动切换到本地设置。如果并未返回响应，则电源返回为其本地设置。

在其他示例性实施例中，当电源110确定其与能够经由相同的通信协议进行通信的外围设备(例如，馈送送进器进行通信时，所述电源可以解锁性能和/或操作能力。当进行所述识别时，电源控制器确定外围设备(例如，焊丝送进器)具有搭配电源能力的功能/能力并且由此电源将允许使用操作，当使用未被电源识别的外围设备时，所述操作以其他方式被锁定。例如，电源可以限制其峰值电流输出，或者可以不允许用户访问高性能焊接操作/波形。也就是说，电源的某些功能或能力被锁定，除非电源识别出连接至其的外围设备。

在另外的示例性实施例中，除了握手信号之外，外围设备发送数据信号以向电源标识其自己。电源控制器例如经由查找表或其他类似的数据采集方法来标识外围设备，以确定外围设备的能力和限制。例如，焊丝送进器可以利用其特定模型和/特定单位标识来标识其自己。电源接收这一标识信息并意识到焊丝送进器具有多个电流/电压和/或速度限制。因此，使用超过参数的设置(无论是在电源还是在外围设备处本地输入的)的任何尝试都将被锁定。此外，这些限制的视觉指示可以显示在外围设备和/或电源上。在另一个示例中，电源可以识别出，电源不能够利用不同高性能焊接波形有效地进行操作并因此将那些波形锁定为焊接选项。

在替代性示例性实施例中，电源向外围设备查询其能力和操作限制，而非外围设备发送标识信息。也就是，当电源接收初始握手时，电源发送一系列查询到外围设备以标识其操作限制。这种查询可以包括峰值电流限制、峰值电压限制、峰值功率限制以及其他性能限制。电源然后使用这一信息来判定哪些操作设置和/或性能选项应被锁定和/或可用。此数据然后用于限制输出性能，无论其是经由外围设备输入的还是被本地输入到电源上的。当然，这个数据交换可以利用在此描述的通信方法。在其他实施例中，使用以上讨论的相同通信协议，外围设备可以向电源发送查询以确定电源的操作限制，并且外围设备可以显示这些限制或以其他方式防止用户输入超过电源的操作限制的任何操作参数。

总之，公开了用于在焊接输出电路路径中基于测得的电特性来选择焊接输出的系统和方法。可以跨电弧识别和传送预期电气值与测得的电气值之间的差异或差别，以允许至少调整焊接电源从而补偿所述差异或差别。

方法步骤可以由一个或多个可编程处理器来执行，所述处理器执行计算机程序从而通过在输入数据时运行并生成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系统来执行，并且装置可以被实施为所述专用逻辑电路系统，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/或实施所述功能性的处理器/特殊电路。

适用于执行计算机程序的处理器，包括在此讨论的通信协议，举例而言可以包括通用和专用微处理器、以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或二者中接收指令和数据。计算机的必要元件为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设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备(例如，磁盘、磁光盘或光盘)、或被操作性地耦合用于从其中接收数据或向其传递数据、或二者皆有。数据传输和指令也可以通过通信网络进行。适用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，举例来讲，包括半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM、以及闪存存储器设备)；磁盘(例如，内置硬盘或可移除盘)；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系统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具有用于向用户显示信息的显示设备(例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监视器)以及键盘和指点设备(例如，鼠标或轨迹球)的CNC或计算机上实施，用户可以通过所述键盘和指点设备来向计算机提供输入(例如，与用户界面元件交互)。还可以使用其他类型的设备来提供与用户的交互；例如，提供给用户反馈可以是任何形式的感觉反馈，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被接收，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。所述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)进行互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)(例如，因特网)，并且包括有线网络和无线网络二者。

包括(comprise)、包含(contain)和/或各自的复数形式是开放式的并且包括列出的部分并且可以包括未列出的附加部分。和/或(and/or)是开放式的并且包括列出的部分中的一个或多个部分以及列出部分的组合。

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，尽管已参考本发明的示例性实施例具体地示出并描述了本发明，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，在不脱离如在此限定的本发明的精神和范围的情况下可以做出形式上和细节上的各种改变。

Claims (22)

1.一种焊接系统，包括：

焊接电源，所述焊接电源包括具有第一接收器、第一发射器和电力输出模块的控制器，并且其中，所述焊接电源至少具有第一组操作设置和第二组操作设置；

外围设备，所述外围设备包括具有第二接收器和第二发射器的通信电路；以及

至少一条缆线，被耦合到所述焊接电源和所述外围设备中的每一个，所述至少一条缆线能够在所述焊接电源与所述外围设备之间承载握手通信信号；

其中，所述外围设备在耦合到所述焊接电源时将所述握手信号传输到所述焊接电源，并且

其中，所述焊接电源在接收并识别来自所述外围设备的所述握手信号之后从所述第一组操作设置变到所述第二组操作设置。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述外围设备为焊丝送进器。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述握手通信信号包括多个电流脉冲。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述焊接电源和所述外围设备中的至少一项包括用户界面，所述用户界面指示所述焊接电源接收到并识别出所述握手通信信号。

5.如权利要求1所述的系统，其中，在所述系统的操作期间在所述外围设备与所述焊接电源之间多次传输所述握手通信信号。

6.如权利要求1所述的系统，其中，在所述外围设备与所述焊接电源解耦合之后，所述焊接电源从所述第二操作设置返回为所述第一操作设置。

7.如权利要求5所述的系统，其中，所述握手通信信号具有在1秒至20秒范围内的间隔。

8.如权利要求1所述的系统，其中，在所述系统的操作期间在所述外围设备与所述焊接电源之间传输多个握手信号，并且当在一段时间内所述焊接电源无法接收到所述握手通信信号中的一个握手通信信号时，所述焊接电源返回为所述第一操作参数。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述时间段在20秒至2分钟的范围内。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述握手通信信号包括所述外围设备的标识信息。

11.如权利要求1所述的系统，其中，所述外围设备在所述握手通信信号之后将查询信号传输到所述电源，其中，所述查询信号请求关于所述电源的操作限制的信息。

12.一种用于操作焊接系统的方法，所述方法包括：

为焊接电源提供具有第一接收器、第一发射器和电力输出模块的控制器，并且其中，所述焊接电源至少具有第一组操作设置和第二组操作设置；

将外围设备耦合到所述焊接电源，所述外围设备包括具有第二接收器和第二发射器的通信电路；以及

在所述焊接电源与所述外围设备之间传输握手通信信号；

由所述焊接电源使用所述握手通信信号来识别所述外围设备；以及

在由所述焊接电源识别所述外围设备时从所述第一操作设置自动变为所述第二操作设置。

13.如权利要求12所述的方法，其中，所述外围设备为焊丝送进器。

14.如权利要求12所述的方法，其中，所述握手通信信号包括多个电流脉冲。

15.如权利要求12所述的方法，进一步包括向用户指示所述焊接电源接收到并识别出所述握手通信信号。

16.如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述系统的操作期间在所述外围设备与所述焊接电源之间多次传输所述握手通信信号。

17.如权利要求12所述的方法，进一步包括在所述外围设备与所述焊接电源解耦合之后从所述第二操作设置返回为所述第一操作设置。

18.如权利要求16所述的方法，其中，所述握手通信信号具有在1秒至20秒范围内的间隔。

19.如权利要求12所述的方法，进一步包括：在所述系统的操作期间在所述外围设备与所述焊接电源之间传输多个所述握手通信信号，并且当在一段时间内所述焊接电源无法接收到所述握手通信信号中的一个握手通信信号时，所述焊接电源返回为所述第一操作参数。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述时间段在20秒至2分钟的范围内。

21.如权利要求12所述的方法，其中，所述握手通信信号包括针对所述外围设备的标识信息。

22.如权利要求12所述的方法，进一步包括，在所述握手通信信号之后将查询信号传输到所述电源，其中，所述查询信号请求关于所述电源的操作限制的信息。