CN111479635B - 智能超声波套件以及控制具有智能超声波套件的超声波系统的方法 - Google Patents

Abstract

超声波系统具有由电力供应装置激励的超声波套件。超声波套件具有多个部件，包括超声波转换器、变幅杆和超声波焊头。利用电力供应装置控制超声波系统的方法包括：在使用替换部件替换超声波套件的部件中的任意部件时，将替换部件的幅度参数输入至电力供应装置中，利用电力供应装置基于包括每个替换部件的幅度参数的部件的幅度参数确定激励超声波转换器所利用的AC激励信号的幅度。然后，电力供应装置将AC激励信号的幅度设置为所确定的幅度。

Description

智能超声波套件以及控制具有智能超声波套件的超声波系统 的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月11日提交的美国临时申请第62/597,064号的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开内容涉及智能超声波套件以及具有智能超声波套件的超声波系统的控制。

背景技术

本部分提供与本公开内容相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。

某些超声波系统具有由超声波电力供应装置激励的超声波套件(ultrasonicstack)，该超声波电力供应装置通常也用于控制超声波系统。这样的超声波系统的示例包括超声波焊接机，例如用于将金属部件焊接在一起的那些超声波焊接机、用于将塑料部件焊接在一起的那些超声波焊接机、以及用于密封金属管或塑料管的端部的那些超声波焊接机(其与用于将金属部件或塑料部件焊接在一起的那些超声波焊接机基本上相同)。超声波焊接机还包括对部件进行切割、熔接、型锻和标记的超声波系统。

超声波套件包括超声波转换器和以声学方式耦合至超声波转换器的任何无源超声波部件，典型地为变幅杆和超声波焊头。应当理解，超声波转换器也称为超声波换能器。还应当理解，无源超声波部件也称为声学超声波部件。还应当理解，超声波转换器通过超声波电力供应装置被电激励，而无源超声波部件被机械激励。应当理解，超声波套件可以具有仅超声波转换器。

当无源超声波部件通过超声波转换器以特定的机械激励幅度驱动时，无源超声波部件各自具有机械增益，该机械增益(如果增益不为1)改变从部件的输入端到输出端的机械激励幅度。也就是说，每个部件的输出端处的输出幅度是输入端处的输入幅度乘以该部件的机械增益。所有无源超声波部件的机械增益乘以超声波转换器的机械激励幅度的乘积得到超声波套件的总体机械激励，并且通常为超声波焊头的输出端处的输出幅度。

超声波转换器使用压电材料来进行超声波激励。机械激励的机械幅度是由在给定的超声波电力供应装置激励超声波转换器所利用的AC激励信号的幅度(电压幅度或电流幅度)下的超声波转换器的机械增益和压电材料的压电耦合系数(Kz)决定的。该幅度是AC电压AC激励的幅度还是AC电流AC激励的幅度，取决于电力供应装置是以恒定电压激励超声波转换器并且改变电流来改变激励的幅度还是以恒定电流激励超声波转换器并且改变电压来改变激励的幅度。对于给定的压电材料，由于制造差异，d33的值从样品到样品可能有略微不同，因此对于给定的使用具有相同幅度的AC激励信号的超声波转换器设计，激励的机械幅度从超声波转换器到超声波转换器可能有略微不同。

在现有技术中，通常利用整个超声波套件在原位使用线性计量器或者在制造时使用激光振动计来执行测量在给定的AC激励电流或电压下超声波套件的机械激励的幅度。然后，改变AC激励电流或电压以获得期望的超声波套件的机械激励的幅度。

在超声波中也通常的实践是具有经认证的超声波套件，其中在制造时测量相对于AC电流或电压激励的幅度的超声波套件的机械激励的幅度。这样就不会分离经认证的超声波套件的部件。

先前在超声波套件上已经使用了电子存储器，以仅针对诸如制造商、产品名称、型号、序列号和谐振频率的事物标识超声波套件。作为示例，Herrmann Ultraschall已经在其套件上引入了RFID，该RFID仅标识超声波套件。

通常，期望更换超声波套件的各种部件。在现有技术中，新的超声波套件组合可以在原位利用线性计量器测量其激励的幅度。然而，通常在原位测量该幅度是不实际的。另外，在现有技术中，如果更换超声波套件的各个部件，则人们无法精确地知道具有新部件的整个超声波套件的实际机械对电比是多少，从而能够微调超声波电力供应装置以得到期望的超声波套件的机械激励的幅度。

另外，因为在超声波转换器中d₃₃的值可能会随时间减小，所以如果不能原位测量超声波套件的激励的幅度，则在现有技术中在使用一段时间之后，超声波套件的端部处的真实幅度是未知的。

超声波套件及其部件具有有限的寿命。在现有技术中，通常没有追踪和预测超声波套件及其部件的服务寿命。因此，用户通常不知道何时替换部件，并且保修不是基于服务寿命，而是基于销售日期。此外，超声波转换器如果暴露于太高的温度下则会经受故障。在现有技术中，通常没有追踪超声波转换器的温度，并且如果超声波转换器发生故障，则不知道故障是否是由于过温引起的。

在现有技术中，已经将序列号、部件号、产品名称和标称值例如无源超声波部件的标称增益与超声波套件的部件一起记录，但是没有追踪驻留在部件本身上或存储并链接至部件本身的部件的操作信息。如本文所使用的，操作信息是指量化超声波系统中的部件的操作特性或限定超声波系统中的部件的操作的信息，如下面更详细地讨论的。

在现有技术中，通常根本不记录有裂纹的超声波套件部件或部件之间的松动接头的发生率，或者仅利用电力供应装置来记录。因此，未被丢弃的裂纹部件可能会被错误地再返回进行服务。

在现有技术中，对于给定的超声波套件和超声波处理，超声波处理配方被存储在超声波电力供应装置中。然而，如果将超声波套件移动至另一电力供应装置，则超声波处理配方不会与超声波套件一起移动，而需要输入至另一电力供应装置中。

图1示出了典型的现有技术超声波系统100的模型，其具有超声波套件102和超声波电力供应装置104。应当理解，超声波系统100可以是具有由超声波电力供应装置激励的超声波套件的任何类型的超声波系统。超声波套件102的典型部件包括超声波转换器106、变幅杆108和超声波焊头110。应当理解，并非每个超声波套件102都包括变幅杆108。还应当理解，并非每个超声波套件102都包括超声波焊头110。超声波焊头110通常将具有一个或更多个超声波焊头尖端(未示出)。变幅杆108和超声波焊头110以超声波方式(直接地或经由另一部件)连接至超声波转换器106。在图1的示例中，变幅杆108安装至超声波转换器106使变幅杆108以超声波方式连接至超声波转换器106，并且超声波焊头110安装至变幅杆108使超声波焊头110以超声波方式连接至变幅杆108，从而使超声波焊头110经由变幅杆108以超声波方式连接至超声波转换器106。

电力供应装置104由包括存储器116的控制器114控制。应当理解，控制器114可以包括在电力供应装置104中或者与电力供应装置104分开。

超声波系统100通常将包括砧122，在砧122上待处理的工件在被处理时将由超声波焊头尖端112支承并接触。例如，如果将两个金属部件或塑料部件124焊接在一起，则它们被支承在砧122上，并且在焊接过程期间通过超声波焊头尖端按压在一起，当致动器120使超声波套件102相对于两个部件124移动时，其中焊头尖端也相对于部件之一超声波振动以将两个部件124以超声波方式焊接在一起。致动器120由控制器126控制，该控制器126可以是与超声波电力供应装置104的控制器114分开的控制器，或者超声波电力供应装置104的控制器114可以控制致动器120。

发明内容

本部分提供了本公开内容的总体概述，而不是其全部范围或所有特征的全面公开。

根据本公开内容的一个方面，一种超声波系统具有由超声波电力供应装置供电的超声波套件，其中，超声波套件具有一个或更多个智能超声波部件，其中，智能超声波部件之一是由超声波电力供应装置激励的超声波转换器。当超声波套件具有多于一个智能超声波部件时，智能超声波部件包括超声波转换器和一个或更多个无源超声波部件，在一方面，无源超声波部件包括超声波焊头，并且在另一方面，无源超声波部件包括超声波变幅杆和超声波焊头。智能超声波套件具有关于与智能超声波套件部件静态地或动态地相关联的智能超声波套件中的每个智能超声波套件部件的操作信息。

前述内容可以可选地包括以下方面中的一个或更多个方面，以下方面中的每一个方面可以与前述内容单独地组合，或者它们可以和前述内容以任何组合与彼此进行组合。

根据本公开内容的一个方面，除了前述方面之外，使激励超声波转换器的超声波电力供应装置读取与每个智能超声波套件部件相关联的操作信息，并且使超声波电力供应装置基于所读取的操作信息操作超声波系统。

根据本公开内容的一个方面，关于智能超声波套件的智能超声波套件部件的操作信息包括用于超声波电力供应装置生成以激励超声波转换器的激励信号的精确幅度控制以及与每个智能超声波套件部件相关联的一个或更多个超声波处理配方中的任意的信息。在一方面，每个智能超声波套件部件具有与该智能超声波套件部件相关联的标识信息，例如序列号。

根据本公开内容的一个方面，向超声波套件供电的超声波电力供应装置自动地检索关于套件中的每个部件的信息。根据本公开内容的一个方面，当信息与部件动态地相关联时，电力供应装置自动地将信息存储在期望位置处，无论是在部件处还是远离部件。

根据本公开内容的一个方面，关于超声波套件部件的信息包括关于它们各自的超声波激励幅度的信息。

根据本公开内容的一个方面，超声波电力供应装置被配置有控制逻辑，该控制逻辑使用关于超声波电力供应装置正在向其供电的超声波套件的单独超声波套件部件的信息，并且自动地调整AC激励电压的幅度或激励电流的幅度，以在超声波套件的端部处获得期望的机械激励幅度。

根据本公开内容的一个方面，关于超声波套件部件的信息包括超声波处理配方信息。超声波处理配方信息由超声波电力供应装置自动地写入和读取，以通过超声波处理配方来控制超声波处理。

根据本公开内容的一个方面，将超声波套件的每个部件的幅度参数输入至超声波电力供应装置中。然后，超声波电力供应装置计算总体机械对电激励比，总体机械对电激励比是所有幅度参数的乘积。然后，超声波电力供应装置使用总体机械对电激励比来确定激励超声波转换器以实现期望的超声波套件的总体机械激励幅度所利用的AC激励信号的幅度，并且将AC激励信号的幅度设置为所确定的幅度。

在一个方面，将期望的总体机械激励幅度输入至超声波电力供应装置中。

在一个方面，每次用替换智能超声波部件替换智能超声波套件部件时，在前面提及的控制的方面中的任一方面中使用的关于智能超声波套件部件的操作信息是通过使用关于替换智能超声波部件的操作信息而不是已被替换的智能超声波部件的操作信息来更新的。

根据本文提供的描述，其他适用范围将变得明显。本发明内容中的描述和特定示例旨在仅用于说明的目的，而不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

本文中描述的附图用于所选择的实施方式的说明性目的而并非所有可能的实现方式，并且不旨在限制本公开内容的范围。

图1是典型的现有技术超声波系统的简化图；

图2是根据本公开内容的一个方面的超声波系统的简化图；

图3是根据本公开内容的一个方面的用于确定超声波系统的电力供应装置激励超声波系统的超声波套件的超声波转换器所利用的AC激励信号的幅度的控制例程的流程图；

图4是根据本公开内容的一个方面的用于仅在确定智能超声波套件对于该给定的超声波处理配方有效之后使用给定的超声波处理配方来控制超声波处理的控制例程的流程图；以及

图5是用于向用户报警智能超声波套件部件为裂纹的以及在智能超声波套件部件之间存在反复松动的连接的控制例程的控制逻辑的简化流程图。

贯穿附图的若干视图，对应的附图标记指示对应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。

将参照图2的超声波系统200进行以下讨论，但是应当理解，以下内容适用于具有智能超声波套件的任何超声波系统。在这方面，利用来自图1的对应附图标记标识图2中的某些部件并不意味着将操作信息与智能超声波套件的智能超声波套件部件相关联，并且根据本公开内容的各个方面的在超声波系统200的操作中使用该信息的各种方法并不意味着该主题是现有技术。

根据本公开内容的一个方面，超声波系统200的智能超声波套件202具有关于与智能超声波套件部件201静态地或动态地相关联的智能超声波套件202的每个智能超声波套件部件201的操作信息。如本文所使用的，智能超声波套件是不附接至具有与智能超声波套件相关联的操作信息的无源超声波部件或附接至具有与智能超声波套件相关联的操作信息的多个无源超声波部件的一个或更多个转换器，并且智能超声波套件部件是具有针对每个部件的相关联的操作信息的转换器、变幅杆、焊头或任何其他无源驱动的超声波部件。如本文所使用的，将关于特定智能超声波套件部件201的操作信息与该智能超声波套件部件201相关联意味着将所述操作信息与智能超声波套件部件201链接，使得当智能超声波套件部件201被安装在智能超声波套件202中时，可以检索关于特定智能超声波套件部件201的操作信息，并且将所述操作信息输入至超声波电力供应装置104中，例如输入至控制超声波电力供应装置104的控制器114中。

该关联包括但不限于利用关于智能超声波套件部件201的信息标记智能超声波套件部件201，将信息存储在与智能超声波部件201包装在一起的存储设备(例如USB记忆棒)中或者存储在粘贴或嵌入在智能超声波部件201中的存储设备(例如微芯片)中，或者使用粘贴至智能超声波部件201或与智能超声波部件201包装在一起的唯一标识码(例如序列号)来标识智能超声波部件201并且将唯一标识码和信息存储在具有链接至唯一标识码的信息的数据库中。该数据库可以存储在超声波电力供应装置104的控制器114的存储器116中，或者远程存储，例如存储在远程服务器上。利用关于智能超声波套件部件201的操作信息来标记智能超声波套件部件201包括但不限于：标记智能超声波套件部件201、标记用于智能超声波部件201的包装和/或将操作信息包括在包装中的包装插入物中，例如在用户指南中或以其他方式。标签可以包括人类可读形式、机器可读形式(例如条形码、QR码或RF ID标签)、或者人类可读形式和机器可读形式两者的操作信息。标记可以包括在智能超声波套件部件201上蚀刻操作信息(或针对信息的代码)、在智能超声波套件部件201上印刷操作信息、或者将在其上具有信息(或针对信息的代码)的标签粘贴至智能超声波套件部件201。

如本文所使用的，当操作信息一旦与智能超声波套件部件201相关联就保持相同并且此后不改变时，操作信息与智能超声波套件部件201静态地相关联。示例是智能超声波套件部件的标称增益。当操作信息不时地更新时，操作信息与智能超声波套件部件201动态地相关联。示例包括与智能超声波套件部件相关联的一个或更多个超声波处理配方例如在超声波配方改变为与智能超声波套件部件相关联的另一超声波配方时。

根据本公开内容的一个方面，关于智能超声波套件202的智能超声波套件部件201的操作信息包括用于超声波电力供应装置104生成以激励超声波转换器206的激励信号的精确幅度控制以及每个智能超声波套件部件201与其相关联的一个或更多个超声波处理配方的信息。在一方面，每个智能超声波套件部件201具有与该智能超声波套件部件201相关联的标识信息例如序列号，例如上面在本申请的背景技术中所描述的。

根据本公开内容的一个方面，向智能超声波套件102供电的超声波电力供应装置104自动地检索关于智能超声波套件部件201中的每个智能超声波套件部件的操作信息。根据本公开内容的一个方面，当操作信息与智能超声波套件部件201动态地相关联时，超声波电力供应装置104自动地将操作信息存储在期望的位置处，无论是在智能超声波套件部件201处还是远离智能超声波套件部件201。

根据本公开内容的一个方面，关于智能超声波套件部件201的操作信息包括关于它们各自的超声波激励幅度的信息。在超声波转换器的情况下，关于超声波激励幅度的信息是超声波转换器的机械对电激励比，并且在其他超声波套件部件的情况下，关于它们的激励幅度的信息是它们各自的机械增益，也被称为声学增益。

根据本公开内容的一个方面，超声波电力供应装置104被配置有控制逻辑，该控制逻辑使用与超声波电力供应装置104正在向其供电的智能超声波套件202的单独智能超声波套件部件201相关联的操作信息并且自动地调整AC激励电压的幅度或激励电流的幅度以在智能超声波套件202的端部处获得期望的机械激励幅度。

根据本公开内容的一个方面，在适用时，追踪智能超声波套件部件201和智能超声波套件202的温度、使用周期、过电压、过电流、时间和电力使用，并且在适用时与智能超声波套件部件201和智能超声波套件202相关联。

根据本公开内容的一个方面，关于每个超声波套件部件201的操作信息包括关于质量、长度、机械激励增益(对于每个无源智能超声波套件部件201)以及制造智能超声波套件部件201的材料的物理信息。

根据本公开内容的一个方面，关于智能超声波套件部件201的操作信息包括关于智能超声波套件部件201的服务信息。

根据本公开内容的一个方面，关于智能超声波套件部件的操作信息包括裂纹的部件和松动的接头信息。在一方面，当智能超声波部件201为裂纹的时，例如通过超声波电力供应装置104向用户报警不要使用该裂纹的部件。在一方面，如果在任何智能超声波套件部件201之间存在反复松动的接头，则例如通过超声波电力供应装置104向用户报警检查对于可能磨损的接头。

根据本公开内容的一个方面，关于智能超声波套件部件201的操作信息包括超声波处理配方信息(以下更详细地描述的与具有与该超声波处理配方信息相关联的智能超声波套件部件的智能超声波套件202相关联的超声波处理配方信息)。在适用时，由超声波电力供应装置104或控制器212自动地写入和读取超声波处理配方信息，以通过超声波处理配方控制致动器120和超声波电力供应装置104。具有与智能超声波套件202而不是超声波电力供应装置104相关联的超声波处理配方信息的优势是，当将智能超声波套件202移动至不同的超声波系统时，超声波处理配方将与智能超声波套件202一起移动。

根据本公开内容的一个方面，操作信息包括智能超声波套件201的每个智能超声波套件部件201的幅度参数，该幅度参数被输入至超声波电力供应装置104中，示例性地输入至超声波电力供应装置104的控制器114。然后，超声波电力供应装置104计算总体机械对电激励比，总体机械对电激励比是所有幅度参数的乘积。然后，超声波电力供应装置104使用总体机械对电激励比来确定激励超声波转换器206以实现期望的智能超声波套件202的总体机械激励幅度所利用的AC激励信号的幅度并且将AC激励信号的幅度设置为所确定的幅度。应当理解，如果超声波电力供应装置104是电流控制的超声波电力供应装置，则设置的AC激励信号的幅度是AC激励信号的电流的幅度，并且如果超声波电力供应装置104是电压控制的超声波电力供应装置，则设置的AC激励信号的幅度是AC激励信号的电压的幅度。

在一方面，期望的总体机械激励幅度例如由用户输入至超声波电力供应装置104中。然后，可以作为超声波系统200的操作者的用户可以通过向超声波电力供应装置104输入所期望的机械激励幅度来请求期望的智能超声波套件202的机械激励幅度，其也是超声波焊头210的输出端处的机械激励幅度。

用于任何单独的智能超声波套件部件201的幅度参数可以是测量值或标称值，并且智能超声波套件202的智能超声波套件部件201可以全部具有针对其幅度参数的测量值，可以全部具有针对其幅度参数的标称值，或者幅度参数可以是测量值和标称值的组合，其中一个或更多个智能超声波套件部件201具有针对其幅度参数的测量值，并且每个其他智能超声波套件部件201具有针对其幅度参数的标称值。

当智能套件超声波部件201被部署在智能超声波套件202中时，将智能超声波套件部件201的幅度参数输入至向智能超声波套件202供电的超声波电力供应装置104中，该智能超声波套件部件201的幅度参数也具有智能超声波套件202的其他智能超声波套件部件201的幅度参数。然后，超声波电力供应装置104使用针对然后构成智能超声波套件202的智能超声波套件部件201的幅度参数包括针对任何新部署的智能超声波套件部件201的幅度参数来计算总体机械对电激励比。示例性地，幅度参数被存储在与超声波电力供应装置104的控制器114相关联的存储器118中。然后，超声波电力供应装置104使用新计算的总体机械对电激励比来确定激励超声波转换器206以实现期望的智能超声波套件202的总体机械激励幅度所利用的AC激励信号(电压或电流)的幅度并且将AC激励信号的幅度设置为所确定的幅度。在一方面，由用户将期望的总体机械激励幅度输入至超声波电力供应装置104中。

图3是用于在电力供应装置104中例如在电力供应装置104的控制器114中实现的电力供应装置104的上述控制的控制例程的控制逻辑的简化流程图。当智能超声波部件201被部署在智能超声波套件202中时，控制例程在300处开始。在这方面，智能超声波部件201可以被部署为智能超声波套件202的初始组件的一部分，或者被部署为现有的智能超声波套件202的智能超声波套件部件201的替换。在302处，将被部署的智能超声波部件201的幅度参数输入至超声波电力供应装置104中。在304处，超声波电力供应装置104使用智能超声波套件202的智能超声波套件部件201的幅度参数包括被部署在智能超声波套件部件202中的智能超声波套件部件的幅度参数来计算智能超声波套件202的总体机械对电激励比。在306处，超声波电力供应装置104然后使用新计算的总体机械对电激励比来确定激励超声波转换器206以实现期望的智能超声波套件202的总体机械激励幅度所利用的AC激励信号的幅度。在308处，超声波电力供应装置104将AC激励信号的幅度设置为所确定的幅度。在310处，控制例程结束。应当理解，如果智能超声波套件部件是替换部件，则使用与替换部件相关联的操作信息，而不是与被替换的智能超声波套件部件相关联的操作信息。

在一方面，当制造超声波转换器206时，对超声波转换器206的机械对电激励比(机械对电激励比是其如上面讨论的幅度参数)进行测量。超声波转换器206利用具有已知幅度的AC激励信号(电压或电流)来激励，并且通常利用激光振动计来测量超声波转换器206的机械激励幅度。然后通过将所测量的机械激励幅度除以已知的AC激励信号幅度来计算机械对电激励比。由于该比率是使用所测量的机械激励幅度和已知的AC激励信号幅度确定的，因此如本文所使用的，该比率是所测量的机械对电激励比。然后，如上所述，将所测量的机械对电激励比与超声波转换器206相关联。

在一方面，当制造无源部件时，对每个无源超声波部件例如变幅杆和超声波焊头的机械增益(是其如上面讨论的幅度参数)进行测量。例如，将具有已知的机械对电激励比的超声波转换器附接至无源超声波部件，并且利用已知的AC激励信号(电压或电流)进行激励，并且通常利用激光振动计来测量总体机械激励幅度。然后，通过将超声波转换器的总体机械激励幅度除以已知的机械对电激励比来计算无源部件的机械增益。然后，该机械增益与无源超声波部件相关联。由于该机械增益是使用所测量的超声波转换器的总体机械激励幅度和已知的机械对电激励比来确定的，因此如本文所使用的，该机械增益是所测量的机械增益。

众所周知，超声波转换器基于其设计具有标称机械对电激励比。在一方面，当根据超声波转换器206的幅度参数制造超声波转换器206时，将标称机械对电激励比与超声波转换器206(超声波转换器206则是智能超声波套件部件)相关联。同样众所周知，无源超声波部件基于其设计具有标称机械增益。在一方面，当根据无源超声波部件的幅度参数制造无源超声波部件时，将标称机械增益与无源超声波部件(无源超声波部件则是智能超声波套件部件)相关联。

为了控制超声波处理，操作信息包括与每个智能超声波套件部件201相关联的一个或更多个超声波处理配方。给定的超声波处理配方将仅针对给定的智能超声波套件202有效，其中智能超声波套件202的所有智能超声波套件部件201与给定的超声波处理配方相关联。在一方面，超声波电力供应装置104读取针对要使用的智能超声波套件202的智能超声波套件部件201的标识符，以检查每个智能超声波套件部件201是否与给定的超声波处理配方相关联。当要使用的智能超声波套件202的所有智能超声波套件部件201与给定的超声波处理配方相关联时，超声波电力供应装置104然后验证具有这些特定的单独智能超声波套件部件201的智能超声波套件202是对于给定的超声波处理配方有效的智能超声波套件202。如本领域中已知的，超声波处理配方包括控制超声波处理所需的所有信息，并且包括但不限于用于超声波电力供应装置104的控制的自动致动控制指令。超声波电力供应装置104在确定智能超声波套件202对于给定的超声波处理配方是有效的时则使用该超声波处理配方来控制超声波处理。在一方面，如果给定的超声波配方未存储在超声波电力供应装置104中，则超声波电力供应装置104从给定的超声波配方存储的位置读取给定的超声波配方。

图4是用于在将给定的超声波处理配方用于超声波处理的控制中之前验证智能超声波套件对于给定的超声处理配方是有效的控制例程的控制逻辑的简化流程图。控制例程在400处开始，并且在402处选择给定的超声波处理配方用于使用。在404处，控制例程确定要使用的智能超声波套件202的每个智能超声波部件201是否与给定的超声波处理配方相关联。然后，控制例程进行至406，在406处检查要使用的智能超声波套件202的所有智能超声波套件部件201是否与给定的超声波配方相关联。如果不是，则要使用的智能超声波套件202对于超声波配方不是有效，并且控制例程分支至408，在408处向用户报警要使用的智能超声波套件202是无效的，并且控制例程进行至401，在401处控制例程结束而无需使用给定的超声波配方来控制超声波处理。如果在406处发现要使用的智能超声波套件202的所有智能超声波套件部件201与给定的超声波处理配方相关联，则要使用的超声波套件202对于给定的超声波处理配方是有效的，并且控制例程进行至410，在410处超声波电力供应装置104使用给定的超声波处理配方来控制超声波处理。

在一方面，智能超声波套件部件201中的任意之间的松动的接头连接、裂纹的智能超声波套件部件201和超声波转换器206的裂纹的压电材料作为操作信息与每个智能超声波套件部件201(当适用时)相关联。在一方面，当智能超声波部件201有裂纹时，例如通过超声波电力供应装置104向用户报警不要使用裂纹的部件。在一方面，如果在智能超声波套件部件201中的任意之间存在反复松动的接头，则例如通过超声波电力供应装置104向用户报警检查对于可能磨损的接头。

图5是用于向用户报警智能超声波套件部件是裂纹的以及在智能超声波套件部件之间存在反复松动的连接的控制例程的控制逻辑的简化流程图。控制例程在500处开始并且进行至502，在502处检查与正在被考虑进行使用的智能超声波套件部件相关联的操作信息是否是裂纹的。如果操作信息指示在考虑中的智能超声波套件部件是裂纹的，则控制例程分支至504，在504处向用户报警智能超声波套件部件是裂纹的，并且然后控制例程进行至506。如果在502处，操作信息指示在考虑中的智能超声波套件部件是未裂纹的，则控制例程进行至506。在506处，控制例程检查与智能超声波套件中的智能超声波套件部件相关联的操作信息是否指示智能超声波套件部件中的任意之间存在反复松动的接头连接。如果是这样，则控制例程进行至508，在508处向用户报警对于松动的接头进行检查并且分支返回至502。如果在506处，操作信息未指示超声波智能套件部件之间的反复松动的接头连接，则控制例程分支返回至502。

在一方面，操作信息包括服务信息，该服务信息包括当适用时与智能超声波套件部件201相关联的构建位置和日期、服务历史、保修状态、剩余单元寿命以及服务通知。

在一方面，与本申请的背景技术中描述的关于超声波套件部件的信息类似，关于每个超声波智能套件部件201的信息识别包括但不限于：与该超声波智能套件部件相关联的其部件名称、目录号、序列号、构建日期和构建位置。

应当理解，可以使用已知方法例如用户接口设备(例如键盘或触摸屏)、语音输入、扫描设备、RF ID读取器、USB端口或者访问存储有智能超声波套件部件的唯一标识代码和相关联的信息的数据库并且从该数据库中检索相关联的信息的超声波电力供应装置将关于智能超声波套件部件201的信息输入至超声波电力供应装置104中。所使用的方法取决于其中将信息与智能超声波套件部件相关联的方式。

前述的优点是，当更换智能超声波套件部件201而无需在原位测量机械对电激励幅度时，可以对智能超声波套件200的机械激励幅度进行微调以解决压电材料中的变化和制造差异。原位测量通常是不实际的。

另一优点是，可以容易地更换智能超声波套件部件，并且可以精确地控制机械激励的幅度。

在一方面，容纳的转换器具有压电套件、电极、前驱动器、后驱动器和固定装置(螺栓)。微米级位移传感器位于所容纳的转换器的壳体中。该传感器可以是例如共焦纤维位移传感器ZW-7000系列，其可从日本京都市下京区盐小路欧姆龙株式会社(OMRONCorporation,Shiokoji Horikawa,Shimogyo-ku,Kyoto 600-8530,Japan)获得。该传感器可以安装在转换器的内部以监测后驱动器的位移，该后驱动器的位移与前驱动器的位移相同，因为换能器是半波谐振设备。来自该传感器的信号可以反馈至典型的控制，该控制知道运动电压与位移之间的关系。知道了这种关系，就可以精确地控制转换器的幅度。如果输入套件的其余部分(变幅杆、焊头)的增益，则可以实现焊头的面的精确控制。该传感器也可以放置在超声波焊机的基座上，以监测与待焊接的部件接触的焊头的位移。本领域技术人员将理解，存在可替选的安装方法和位置以完成该任务，这可由本领域技术人员容易地确定。

在另一方面，转换器壳体包含热传感器，以监测压电的温度。可以基于套件的温度来修改转换器的幅度控制。如果套件超过了与可能引起压电材料永久损坏的去极化条件(depolling conditions)有关的临界温度，该设备也可以向用户报警。同样，热传感器可以用于监测焊头温度，并且因此根据焊头温度来修改幅度。

如本文所使用的，术语控制器、控制模块、控制系统等可以指代以下内容、可以为以下内容的一部分或可以包括以下内容：专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享的、专用的或成组的)；可编程逻辑控制器、可编程控制系统，例如基于处理器的控制系统，包括基于计算机的控制系统；过程控制器，例如PID控制器；或者提供所描述的功能或如本文描述的在利用软件编程时提供上述功能的其他合适的硬件组件；或上述的一些或全部的组合，例如芯片上系统。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享的、专用的或成组的)。当陈述这样的设备执行功能时，应当理解，该设备被配置成通过适当的逻辑例如软件、硬件或它们的组合来执行该功能。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，例如“内部”、“外部”、“下方”、“之下”、“下部”，“之上”、“上部”等来描述如在附图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。空间相对术语可以旨在涵盖除了在附图中描绘的取向之外的设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果在附图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件将被定向成在其他元件或特征“之上”。因此，示例术语“下方”可以涵盖之上和之下两个取向。该设备可以以其他方式定向(旋转90度或以其他取向)，并且本文所使用的空间相对描述符被相应地解释。

Claims (12)

1.一种控制超声波系统的方法，包括：

向所述超声波系统提供具有多个智能超声波套件部件的智能超声波套件，所述多个智能超声波套件部件包括至少智能超声波转换器和作为无源超声波部件的至少一个智能超声波套件部件，其中每个智能超声波套件部件具有：(i)幅度参数，所述智能超声波套件部件通过使所述幅度参数存储在所述智能超声波套件部件处或存储在具有标识所述幅度参数与其相关联的所述智能超声波套件部件的标识符的数据库中而与所述幅度参数相关联，所述幅度参数是机械对电激励耦合比；以及(ii)与所述智能超声波套件部件相关联的一个或更多个超声波处理配方；

使激励所述超声波转换器的超声波电力供应装置读取与每个智能超声波套件部件相关联的幅度参数并且基于与每个智能超声波套件部件相关联的幅度参数确定激励所述智能超声波转换器所利用的AC激励信号并且通过使所述超声波电力供应装置读取对于所述智能超声波套件的所述智能超声波套件部件中的每一个的标识符使所述超声波电力供应装置验证所述智能超声波套件对于给定的超声波处理配方是否是有效的，以及每个这样的智能超声波套件部件是否与所述给定的超声波处理配方相关联；当所有智能超声波套件部件与所述给定的超声波处理配方相关联时，所述超声波电力供应装置确定所述智能超声波套件对于所述给定的超声波处理配方是有效的，并且在确定所述智能超声波套件对于所述给定的超声波处理配方是有效的时；以及

使所述超声波电力供应装置通过利用所确定的AC激励信号激励所述智能超声波转换器并且通过使用所述给定的超声波处理配方来控制所述超声波系统来操作所述超声波系统。

2.根据权利要求1所述的方法，包括：每次用替换智能超声波部件替换智能超声波套件部件时，利用所述超声波电力供应装置读取与所述替换智能超声波部件相关联的幅度参数，并且使所述超声波供应装置通过使用关于所述替换智能超声波部件的幅度参数而不是已被替换的智能超声波部件的幅度参数来更新确定所述AC激励信号所基于的幅度参数。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：测量所述智能超声波套件部件中的每一个的幅度参数，并且将所测量的幅度参数与所述智能超声波套件部件相关联。

4.根据权利要求3所述的方法，包括：在将智能超声波部件安装在所述智能超声波套件中之前，对所述智能超声波套件部件的幅度参数进行测量并且将所测量的幅度参数与所述智能超声波套件部件相关联，并且当所述智能超声波部件安装在所述超声波套件中时，将所测量的幅度参数作为针对所述智能超声波部件的幅度参数输入至所述超声波电力供应装置中。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，对所述智能超声波套件部件中的任意的幅度参数进行测量并且将所述幅度参数与所述智能超声波套件部件相关联包括在制造所述智能超声波套件部件时对所述智能超声波套件部件中的任意的幅度参数进行测量并且将所述幅度参数与所述智能超声波套件部件相关联。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述智能超声波套件部件中的任意的幅度参数与所述智能超声波套件部件相关联包括利用所述智能超声波套件部件的幅度参数对所述智能超声波套件部件进行标记，并且使所述超声波电力供应装置读取所述幅度参数包括使所述超声波电力供应装置读取标记在所述智能超声波套件部件上的所述幅度参数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述智能超声波套件部件中的任意的幅度参数与所述智能超声波套件部件相关联包括将所述智能超声波套件部件的幅度参数存储在数据库中，并且使所述超声波电力供应装置读取所述幅度参数包括使所述超声波电力供应装置从所述数据库中读取所述幅度参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述智能超声波套件部件中的任意的幅度参数存储在数据库中包括将所述幅度参数存储在由所述超声波电力供应装置能够访问的远程系统上的数据库中。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，每个智能超声波套件部件附加地具有操作信息，所述操作信息包括关于所述智能超声波套件的所述智能超声波套件部件中的任意之间的松动的接头连接的和裂纹的智能超声波套件部件的信息，并且所述方法还包括：在与所述智能超声波套件部件相关联的操作信息指示所述智能超声波套件部件为裂纹的时，向用户报警不要使用所述智能超声波套件中的所述智能超声波套件部件，并且如果与所述智能超声波套件部件相关联的操作信息指示在所述智能超声波套件部件中的任意之间存在反复松动的接头，也向用户报警。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述机械对电激励耦合比对应于以下(i)与(ii)的比率：(i)当利用AC激励信号来激励所述智能超声波转换器时的与所述幅度参数相关联的所述智能超声波套件部件的所测量的机械激励幅度，(ii)用于激励所述超声波转换器的所述AC激励信号的幅度。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述AC激励信号的幅度基于所述AC激励信号的电压的幅度。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述AC激励信号的幅度基于所述AC激励信号的电流的幅度。

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