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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119(e)
US Provisional Patent Application Nr. 62/328,515 , eingereicht am 27. April 2016, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf Materialverarbeitungssysteme. Insbesondere bezieht sich diese Anmeldung auf Systeme und Verfahren zum Bereitstellen von drahtloser Kommunikation zwischen einem Client-Gerät und einem Materialverarbeitungssystem.
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HINTERGRUND
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Materialverarbeitungssysteme (z.B. Plasmalichtbogenschneidsysteme, Laserschneidsysteme, Wasserstrahlschneidsysteme etc.) können für verschiedene Materialverarbeitungsvorgänge (z.B. Schneiden, Markieren und Fugenhobeln eines Werkstücks) eingesetzt werden. Bei einem Materialverarbeitungsvorgang kann es erforderlich sein, dass ein Materialverarbeitungssystem mit einer Reihe von Steuerungsparametern (z.B. Stromeinstellungen, Gaseinstellungen, Bewegungssteuerungen, Gasgemische, Schnittgeschwindigkeiten etc.) zu programmieren ist. Das Materialverarbeitungssystem wird typischerweise mit diesen Parametern über ein computer-numerisches Steuerungssystem (CNC-System) oder ein Computerterminal programmiert, das mit einem Prozessor des Materialverarbeitungssystems festverdrahtet ist, und zwar unter Verwendung eines proprietären Anschlussschemas und eines Kommunikationsprotokolls (z.B. RS-422), das auf den meisten Client-Geräten, mit denen Zugriff auf ein Materialverarbeitungssystem genommen wird, nicht unterstützt wird.
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Überdies erzeugt ein Materialverarbeitungssystem Datensätze, die sich auf Systemnutzung und Leistung während des Betriebs beziehen. Diese Datensätze können analysiert werden, um daraus wertvolle Messgrößen für das Wartungspersonal, die Geschäftsleitung und die Systembetreiber zu beziehen. Jedoch sind diese Datensätze nur über dieselbe umständliche lokale Schnittstelle zu beschaffen, die für die Bereitstellung der Steuerungsparameter verwendet wird, was für den Benutzerzugriff auf diese nützlichen Daten hinderlich sein kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dementsprechend besteht eine Notwendigkeit für verbesserte Systeme und Verfahren zur Kommunikation, und insbesondere zur drahtlosen Kommunikation zwischen einem Client-Gerät und einem Materialverarbeitungssystem.
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In einem Aspekt wird ein Materialverarbeitungssystem dargestellt, welches einen Schneidkopf und eine mit dem Schneidkopf verbundene Stromquelle enthält. Die Stromquelle enthält einen Steuerungsprozessor, der dazu konfiguriert ist, den Betrieb der Stromquelle zu steuern, und einen Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation, der mit dem Steuerungsprozessor verbunden ist. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation ist dazu konfiguriert, einen Webserver zu hosten für die Verarbeitung von Anfragen von einem Client-Gerät, welches sich in drahtloser Kommunikation mit dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation befindet.
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In einem anderen Aspekt wird ein Materialverarbeitungssystem dargestellt, welches eine Stromquelle in elektrischer Kommunikation mit einem Schneidkopf enthält. Die Stromquelle enthält einen Steuerungsprozessor und einen Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation ist dazu konfiguriert, einen Webserver zu errichten, um mit einem Client-Gerät zu kommunizieren, welches sich in drahtloser Kommunikation mit dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation über eine erste Kommunikationsschnittstelle befindet. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation ist dazu konfiguriert, über die erste Kommunikationsschnittstelle eine Anfrage einer ersten Web-Ressource vom Client-Gerät zu empfangen. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation ist dazu konfiguriert, über eine zweite Kommunikationsschnittstelle einen Satz von Materialverarbeitungssystemparametern vom Steuerungsprozessor anzufordern. Der Satz von Materialverarbeitungssystemparametern basiert auf Inhalt der Anfrage einer ersten Web-Ressource. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation ist dazu konfiguriert, die erste Web-Ressource über den Webserver und über die erste Kommunikationsschnittstelle an das Client-Gerät zu liefern. Die erste Web-Ressource enthält Formatierungsinformationen für die Webseite und den Satz von Materialverarbeitungssystemparametern.
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In einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation zwischen einem Client-Gerät und einem Materialverarbeitungssystem einschließlich eines Schneidkopfs und einer Stromquelle, umfassend einen Steuerungsprozessor und einen Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation, dargestellt. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation errichtet einen Webserver für die Kommunikation mit dem Client-Gerät über eine erste Kommunikationsschnittstelle. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation empfängt über die erste Kommunikationsschnittstelle eine Anfrage einer ersten Web-Ressource vom Client-Gerät. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation fordert über eine zweite Kommunikationsschnittstelle einen Satz von Materialverarbeitungssystemparametern vom Steuerungsprozessor an, wobei der Satz von Materialverarbeitungssystemparametern auf Inhalt der Anfrage einer ersten Web-Ressource basiert. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation liefert die erste Web-Ressource über die erste Kommunikationsschnittstelle an das Client-Gerät. Die erste Web-Ressource enthält Formatierungsinformationen für die Webseite und den Satz von Materialverarbeitungssystemparametern.
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Die vorstehenden Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen. In einigen Ausführungsformen enthält das Materialverarbeitungssystem weiterhin mindestens einen Sensor in Kommunikation mit dem Steuerungsprozessor. Der Sensor liefert ein Signal an den Steuerungsprozessor, welches einen Leistungsparameter der Stromquelle anzeigt.
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In einigen Ausführungsformen ist das Materialverarbeitungssystem ein Plasmalichtbogenschneidsystem, und der Schneidkopf ist ein Brenner. In einigen Ausführungsformen wird die Anfrage einer ersten Web-Ressource von einem WebBrowser generiert, der auf dem Client-Gerät ausgeführt wird.
In einigen Ausführungsformen weist der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation eine externe Antenne auf. In einigen Ausführungsformen weist die Antenne einen Leistungsgewinn von weniger als ca. 2,5 dBi auf.
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In einigen Ausführungsformen wird Kommunikation zwischen dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation und dem Client-Gerät in HTTP formatiert. In einigen Ausführungsformen ist die Stromquelle frei von physischen Netzwerksteuerungen.
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In einigen Ausführungsformen wird der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation weiterhin dazu konfiguriert, über die zweite Kommunikationsschnittstelle einen oder mehrere Befehle vom Steuerungsprozessor zu empfangen. Der eine Befehl oder die mehreren Befehle bewirken, dass der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation dazu konfiguriert wird, als Webserver zu fungieren. In einigen Ausführungsformen wird das System gemäß Anspruch 2 realisiert, wobei der Satz von Materialverarbeitungssystemparametern eines oder mehrere der folgenden umfasst: eine Stromabgabeeinstellung für die Stromquelle, eine Gasdruckeinstellung, eine Gasart, Informationen zum Gasgemisch, eine Einstellung für die Bewegung des Schneidkopfs, eine Einstellung für die Geschwindigkeit des Schneidkopfs, einen aktuellen Zustand des Materialverarbeitungssystems oder eine Fehlerhistorie des Materialverarbeitungssystems, Diagnoseinformationen basierend auf dem Betrieb des Materialverarbeitungssystems oder Parameter einer Netzwerkverbindung.
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In einigen Ausführungsformen wird der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation weiterhin dazu konfiguriert, über die erste Kommunikationsschnittstelle eine zweite Anfrage vom Client-Gerät zu empfangen und einen Satz von Materialverarbeitungssystemsteuerungsparametern aus der zweiten Anfrage zu extrahieren. Der Satz von Materialverarbeitungssystemsteuerungsparametern wird zwecks Modifizierung eines Betriebsmodus des Materialverarbeitungssystems über die zweite Kommunikationsschnittstelle an den Steuerungsprozessor gesendet.
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In einigen Ausführungsformen umfasst das Errichten eines Webservers weiterhin das Empfangen eines oder mehrerer Befehle vom Steuerungsprozessor durch den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation über die zweite Kommunikationsschnittstelle. Der eine oder die mehreren Befehle bewirken, dass der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation dazu konfiguriert wird, als Webserver zu fungieren.
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In einigen Ausführungsformen enthält der Satz von Materialverarbeitungssystemparametern eines oder mehrere der folgenden: eine Stromabgabeeinstellung für die Stromquelle, eine Gasdruckeinstellung, eine Gasart, Informationen zum Gasgemisch, eine Einstellung für die Bewegung des Schneidkopfs, eine Einstellung für die Geschwindigkeit des Schneidkopfs, einen aktuellen Zustand des Materialverarbeitungssystems oder eine Fehlerhistorie des Materialverarbeitungssystems, Diagnoseinformationen basierend auf dem Betrieb des Materialverarbeitungssystems oder Parameter einer Netzwerkverbindung.
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In einigen Ausführungsformen ist die erste Kommunikationsschnittstelle eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle. In einigen Ausführungsformen ist die zweite Kommunikationsschnittstelle eine serielle Kommunikationsschnittstelle. In einigen Ausführungsformen umfasst das Empfangen einer Anfrage einer ersten Web-Ressource vom Client-Gerät das Feststellen, dass das Client-Gerät und der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation mit demselben Netzwerk verbunden sind.
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Einige Ausführungsformen umfassen weiterhin das Empfangen einer zweiten Anfrage vom Client-Gerät durch den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation über die erste Kommunikationsschnittstelle und das Extrahieren eines Satzes von Materialverarbeitungssystemsteuerungsparametern aus der zweiten Anfrage durch den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation, wobei der Satz von Materialverarbeitungssystemsteuerungsparametern zum Modifizierung eines Betriebsmodus des Materialverarbeitungssystems über die zweite Kommunikationsschnittstelle an den Steuerungsprozessor gesendet wird.
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In einigen Ausführungsformen wird die Anfrage der ersten Web-Ressource von einem Web-Browsing-Tool generiert, das auf dem Client-Gerät ausgeführt wird. In einigen Ausführungsformen ist die zweite Kommunikationsschnittstelle eine RS-232-Schnittstelle, und die Kommunikation zwischen dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation und dem Steuerungsprozessor wird gemäß RS-232-Protokoll formatiert.
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Figurenliste
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Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Systeme und Verfahren sowie weitere Vorteile können durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser verstanden werden. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabgetreu, vielmehr wird die Betonung auf die lediglich beispielhafte Veranschaulichung der Prinzipien der beschriebenen Ausführungsformen gelegt.
- 1 ist ein Blockschaltbild eines beispielhaften Materialverarbeitungssystems und zugehöriger Komponenten, gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen.
- 2 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Stromquelle gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen.
- 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bereitstellung von drahtloser Kommunikation zwischen einem Client-Gerät und einem Materialverarbeitungssystem gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen.
- 4 zeigt eine beispielhafte Webseite gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren beziehen sich auf ein Materialverarbeitungssystem einschließlich einer Stromquelle mit einem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation, der in der Lage ist, anhand verschiedener Protokolle drahtlos mit einem Client-Gerät zu kommunizieren. Auf diese Weise können mehrere unterschiedliche Arten von Client-Geräten verwendet werden, um mit dem Materialverarbeitungssystem zu kommunizieren. Außerdem arbeitet der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation unabhängig vom Steuerungsprozessor der Stromquelle, und daher wird sämtlicher Verarbeitungsaufwand, der mit Kommunikation verbunden ist, vom Steuerungsprozessor abgeladen, wodurch effizientere Materialverarbeitungsvorgänge erzielt werden.
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1 ist ein Blockschaltbild 100 eines beispielhaften Materialverarbeitungssystems 105 und der dazugehörigen Komponenten gemäß Ausführungsformen des hierin beschriebenen Systems und der hierin beschriebenen Verfahren. Das Materialverarbeitungssystem 105 befindet sich über das Kommunikationsnetzwerk 115 in Kommunikation mit dem Client-Gerät 110. Das Kommunikationsnetzwerk 115 kann ein lokales Netzwerk sein, wie z.B. ein Local Area Network („LAN“) oder ein Weitverkehrsnetzwerk („WAN“), wie z.B. das Internet und/oder ein zellulares Mobilfunknetz. Alternativ dazu kann das Kommunikationsnetzwerk 115 Komponenten sowohl eines LAN als auch eines WAN oder irgendeiner anderen Art von Netzwerk enthalten, das aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Kommunikationsnetzwerk 115 ermöglicht drahtlose Kommunikation zwischen dem Materialverarbeitungssystem 105 und dem Client-Gerät 110. In einigen Ausführungsformen ist beispielsweise die Netzwerkverbindung 145 eine drahtlose Verbindung zwischen dem Materialverarbeitungssystem 105 und einem Zugangspunkt oder Router des Kommunikationsnetzwerks 115, und die Netzwerkverbindung 150 ist eine leitungsgebundene oder drahtlose Verbindung zwischen dem Client-Gerät 110 und dem Zugangspunkt oder Router. In einigen Ausführungsformen ist das Materialverarbeitungssystem 105 als Zugangspunkt konfiguriert, und das Client-Gerät 110 verbindet sich über eine drahtlose Verbindung direkt mit dem Materialverarbeitungssystem 105.
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Das Client-Gerät 110 kann beispielsweise umfassen: einen Desktop-Computer und/oder ein Mobilgerät (z.B. Mobiltelefon, Personal Digital Assistant (PDA), Smartphone, Tablet, Laptop, E-Mail-Gerät, etc.).
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Das Materialverarbeitungssystem 105 umfasst die Stromquelle 120, welche über den Anschluss 135 in elektrischer Kommunikation mit einem Schneidkopf 125 ist. Der Anschluss 135 kann beispielsweise aus Drähten oder Stromschienen zur Lieferung von Strom an den Schneidkopf 125 zwecks Durchführung von Materialverarbeitungsvorgängen bestehen.
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Das Materialverarbeitungssystem 105 steht über den Anschluss 140 in elektrischer Kommunikation mit dem Werkstück 130. In einigen Ausführungsformen ist das Materialverarbeitungssystem 105 ein Plasmalichtbogenschneidsystem, und der Anschluss 140 verkörpert einen Lichtbogen, der für die Bearbeitung (z.B. Schneiden, Markieren, Fugenhobeln) des Werkstücks 130 eingesetzt wird, sowie einen gemeinsamen elektrischen Anschluss (z.B. elektrischen Erdanschluss) zwischen dem Werkstück 130 und der Stromquelle 120. In einigen Ausführungsformen ist das Materialverarbeitungssystem 105 ein Wasserstrahlschneidsystem, und der Anschluss 140 verkörpert einen Wasserstrahl, der zur Bearbeitung des Werkstücks 130 eingesetzt wird. In einigen Ausführungsformen ist das Materialverarbeitungssystem 105 ein Laserschneidsystem, und der Anschluss 140 verkörpert einen Laserstrahl, der zur Bearbeitung des Werkstücks 130 eingesetzt wird.
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2 ist ein Blockschaltbild einer Stromquelle 120 gemäß hierin beschriebener Ausführungsformen. Die Stromquelle 120 umfasst den Steuerungsprozessor 205 in Kommunikation mit der Sensorschnittstelle 210 für den Zugriff auf eine Vielzahl von Sensoren 215. Der Steuerungsprozessor 205 umfasst im Allgemeinen einen Prozessor (z.B. Mikroprozessor, Mikrokontroller, DSP (Digital-Signal-Prozessor), Field-Programmable Gate Array („FPGA“), eine komplexe programmierbare logische Schaltung (Complex Programmable Logic Device („CPLD“), etc.). In einigen Ausführungsformen ist der Steuerungsprozessor 205 ein „STM32 F4 High-Performance MCU2 (Hochleistungs-Mikrocontroller) von STMicroelectronics oder ein ähnlicher Prozessor. In einigen Ausführungsformen enthält der Steuerungsprozessor 205 flüchtige und nicht-flüchtige Speicher, sowie sonstige Logik zur Verwaltung und für die Verknüpfung mit anderen Komponenten und Peripheriegeräten des Materialverarbeitungssystem 105. Der Steuerungsprozessor 205 wird mit Computersoftwarebefehlen programmiert, wodurch er in die Lage versetzt wird, die hierin beschriebenen Berechnungen und Operationen im Zusammenhang mit den anderen Komponenten des Materialverarbeitungssystems 105 durchzuführen. Die Sensorschnittstelle 210 enthält Schaltungstechnik (z.B. Leiterplattenspuren, Drähte, optische Anschlüsse, Schnittstellenlogik etc.), um den Zugriff auf die Sensoren 215 zu erleichtern.
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Die Sensoren 215 können eine Vielzahl von Sensoren für das Detektieren und/oder Messen von Eigenschaften des Materialverarbeitungssystems 105 sowie der Bearbeitungsvorgänge, die mit ihm üblicherweise durchführt werden, umfassen; diese können auch die entsprechenden Ausgabeinformationen liefern (z.B. elektrisches Signal, optisches Signal). Beispielsweise können die Sensoren 215 solche Sensoren umfassen, die auf Temperaturveränderungen reagieren (z.B. Thermistoren, Thermoelemente), zur Ermittlung der Temperatur an verschiedenen Komponenten des Materialverarbeitungssystems 105. Die Sensoren 215 können Sensoren umfassen, die zum Messen der Drehzahl (z.B. Drehzahlmesser) eines oder mehrerer der Lüfter verwendet werden, mit denen Komponenten des Materialverarbeitungssystems 105 zu gekühlt werden.
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Die Sensoren 215 können weiterhin einen oder mehrere Sensoren umfassen, die auf Veränderungen im Fluss des elektrischen Stroms reagieren (z.B. Stromsensoren), um die Stromabgabe der Stromquelle 120 zu messen. Die Stromsensoren können irgendwelche aktiven oder passiven Vorrichtungen sein, die zum Messen oder zum Quantifizieren des Stromflusses verwendet werden. In einigen Ausführungsformen ist der Stromsensor ein Stromerkennungswiderstand oder ein Nebenschlusswiderstand („Shunt“), der auf einer Leiterplatte der Stromquelle 120 montiert ist. In einigen Ausführungsformen ist der Stromsensor eine Hall-Effekt-Stromsensorvorrichtung.
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Die Sensoren 215 können auch Sensoren umfassen, die auf eine Veränderung in der Strömung eines Gases und/oder einer Flüssigkeit reagieren (z.B. Durchflussmessgerät), zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines Gases oder einer Flüssigkeit in Richtung Schneidkopf 125 während eines Materialverarbeitungsvorgangs. Die Sensoren 215 können weiterhin Sensoren umfassen, die auf eine Veränderung der linearen Beschleunigung (z.B. Beschleunigungsmesser) und der Winkelgeschwindigkeit (z.B. Gyroskop) reagieren, zur Messung der Ausrichtung des Schneidkopfes 125, der Stromquelle 120 oder anderer Komponenten des Materialverarbeitungssystems 105. In einigen Ausführungsformen umfassen die Ausgabeinformationen der Sensoren Signale oder Daten, die sich auf eine einzelne Achse oder eine Vielzahl von Achsen beziehen (z.B. 2-Achsen-Sensor, 3-Achsen-Sensor).
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Der Steuerungsprozessor 205 steht auch in Kommunikation mit mindestens einer Stromwandlerschaltung 230 zur Lieferung von Strom an den Schneidkopf 125 über den Anschluss 135, wie vorstehend erläutert. In einigen Ausführungsformen ist z.B. die Stromwandlerschaltung 230 ein Schaltnetzteil, das in einer Chopper- oder Buck-Konfiguration (Gleichstromsteller- oder Abwärtswandlerkonfiguration) angeordnet ist, zur Wandlung von gleichgerichteter DC-Eingangsspannung in abgeregelte Ausgangsspannung, die für die Materialverarbeitungsvorgänge am Schneidkopf 125 angelegt wird.
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Der Steuerungsprozessor 205 steht weiterhin über die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240 in Kommunikation mit dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220. In einigen Ausführungsformen ist die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240 eine leitungsgebundene parallele oder serielle Kommunikationsschnittstelle zwischen dem Steuerungsprozessor 205 und dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220. In einigen Ausführungsformen ist die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240 eine RS-232 Schnittstelle, die mit ca. 115200 Baud arbeitet und von dem Steuerungsprozessor 205 für das Aussenden von Befehlen (z.B. AT-Befehlen) eingesetzt wird, um den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 zu konfigurieren und dessen Zustand abzufragen, und um auf asynchrone Anfragen des Steuerschaltkreises für drahtlose Kommunikation zu antworten, wie nachfolgend näher beschrieben. In einigen Ausführungsformen sendet z.B. der Steuerungsprozessor 205 Befehle über die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240, um den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 so zu konfigurieren, dass er den Webserver 225 für die Verarbeitung von Anfragen des Client-Client-Geräts 110 hostet, wie nachfolgend näher beschrieben. In einigen Ausführungsformen ist der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 ein Gainspan GS2011 oder ein ähnliches drahtloses Modul.
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Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 umfasst einen Anschluss zur Netzwerkverbindung 145 über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235. In einigen Ausführungsformen ist die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235 eine solche drahtlose Kommunikationsschnittstelle, die eine drahtlose Netzwerkverbindung zwischen dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 und dem Client-Gerät 110 oder einem anderen Netzwerkgerät (z.B. Zugangspunkt, Router) bereitstellt. In einigen Ausführungsformen umfasst die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235 eine Antenne in elektrischer Kommunikation mit dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220. In einigen Ausführungsformen weist die Antenne einen Leistungsgewinn zwischen ca. 2dBi und 2,5 dBi auf und ermöglicht es dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220, über den Luftweg in einer Produktionsstätte oder einer Schneidumgebung innerhalb eines Radius von ca. 200 Fuß (ca. 60 Metern) drahtlos mit anderen Netzwerkgeräten zu kommunizieren.
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In einigen Ausführungsformen befinden sich die Komponenten für die Stromquelle 120 auf einer Leiterplatte, die innerhalb eines Gehäuses der Stromquelle 120 montiert ist. In einigen Ausführungsformen befinden sich verschiedene Sensoren 215 und Peripheriekomponenten außerhalb der Leiterplatte und stehen über flexible Schaltungen oder Verdrahtungen in Kommunikation mit dem Steuerungsprozessor 205.
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Zusätzliche Merkmale und Komponenten der Technologie werden mit Bezug auf 3 beschrieben, in der ein Flussdiagramm für ein Verfahren 300 gezeigt wird, bei dem drahtlose Kommunikation zwischen einem Client-Gerät und einem Materialverarbeitungssystem bereitgestellt wird. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 errichtet (305) den Webserver 225, um über eine erste Kommunikationsschnittstelle (z.B. drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235) mit dem Client-Gerät 110 zu kommunizieren. Beispielsweise empfängt (310) der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 über eine zweite Kommunikationsschnittstelle (z.B. die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240) einen oder mehrere Befehle vom Steuerungsprozessor 205, wobei der eine oder die mehreren Befehle bewirken, dass der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 dazu konfiguriert wird, als Webserver 225 zu fungieren. Wie vorstehend beschrieben, ist die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240 in einigen Ausführungsformen eine RS-232-Schnittstelle, und der Steuerungsprozessor 205 konfiguriert den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220, indem er einen oder mehrere Befehle über die Schnittstelle sendet. In einigen Ausführungsformen ist der Steuerungsprozessor 205 dazu konfiguriert, nach dem ersten Einschalten der Stromquelle 120 oder in Reaktion auf eine Aufhebung des Rückstellungszustands den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 zu konfigurieren.
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Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 wird dementsprechend dazu konfiguriert, den Webserver 225 zu hosten, der errichtet werden kann, um eine Webseite zu speichern und an ein Client-Gerät 110 zu liefern. Die Webseite verwendet ein reaktionsfähiges Design, welches sich ordnungsgemäß an unterschiedliche Bildschirmgrößen (z.B. Bildschirmdimensionen, Auflösungsvermögen etc.) verschiedener Client-Geräte 110 anpasst, um ein großes Spektrum von Client-Geräten 110 zu unterstützen. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, da viele verschiedene Arten von Client-Geräten 110 sich mit der Stromquelle 120 verbinden und mit ihr drahtlos über den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 kommunizieren können, ohne dass irgendwelche zusätzliche Software oder ,Apps' zu entwickeln oder zu kaufen und auf das Client-Gerät 110 zu laden wären. Die Technologie verbessert auch die Benutzerfreundlichkeit des Materialverarbeitungssystems 105, da die Interaktion mit den Webseiten im Wesentlichen eine Fertigkeit ist, die praktisch alle Benutzer von Client-Geräten beherrschen. Dementsprechend nutzt die hierin beschriebene Technologie die standardmäßigen, ,integrierten‘ Funktionen verschiedener Computergeräte, indem sie Kommunikation mithilfe des Webbrowsers des Client-Geräts ermöglicht.
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Ein weiterer Vorteil der Technologie ist, dass die Stromquelle 120 so ausgestaltet werden kann, dass sie frei von physischen Netzwerksteuerungen (z.B. Drehknöpfen, Tasten, Displays, Touchpanels etc.) ist. Dadurch kann auch das Gehäuse der Stromquelle weniger komplex ausgestaltet werden, indem sich Komponenten wie z.B. Schutzschaltungen gegen elektrostatische Entladung und Schaltungen für das Management von elektromagnetischen Störungen und Hochfrequenzstörungen („EMI“ und „RFI“) erübrigen, die anderenfalls erforderlich sind, wenn physische Netzwerksteuerungen im Gehäuse der Stromquelle montiert sind. Die Technologie eliminiert weiterhin Komponenten, welche aufgrund ihrer mechanischen Beschaffenheit (z.B. Verschleiß eines Drehknopfs oder Schaltkontakts im Laufe der Zeit, Ausfall von Anzeigeelementen, Ausfall von EMI- und RFI-Abschirmdichtungen etc.) die störanfälligsten Bauteile in der Konstruktion einer Stromquelle sein können.
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Die vom Webserver 225 gehostete Webseite dient als Benutzeroberfläche, die für einen Endbenutzer, einen Betreiber, ein Unternehmen und/oder einen Dienstleister unter Einsatz standardmäßiger Programmierungstechniken updatefähig und individualisierbar ist. 4 zeigt eine beispielhafte Webseite 400 gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen. Die auf der Webseite 400 angezeigten Informationen können vom Steuerungsprozessor 205 auf der Basis von Signalen, die von den Sensoren 215 empfangen wurden, empfangen werden. Die auf der Webseite 400 angezeigten Informationen können auch auf den Konfigurationen des Steuerungsprozessors 205 und des Steuerschaltkreises für drahtlose Kommunikation 220 basieren.
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Die Webseite 400 umfasst den Kommunikationszustand 405, der Informationen über die Verbindung zwischen dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 und dem Client-Gerät 110 vermittelt, auf dem die Webseite angezeigt wird. Die Webseite 400 umfasst die Unterseitenauswahl 410, die verwendet wird, um eine von mehreren möglichen Webseiten zur Anzeige auszuwählen, wobei jede Webseite Informationen über verschiedene Komponenten des Materialverarbeitungssystems 105 enthält. In einigen Ausführungsformen wird die aktuell ausgewählte Webseite 400 durch einen hervorgehobenen oder fett dargestellten Indikator 435 angezeigt, welcher die Auswahl umgibt. Die Webseite 400 umfasst auch den Systemzustand 415, der statische Informationen über die Stromquelle 120 liefert, wie zum Beispiel ihre Modellnummer, sowie auch Zustandsinformationen in Echtzeit, wie zum Beispiel den aktuellen Betriebszustand, die Anzahl der Lichtbogenstunden, in denen die Stromquelle aktiv war (bei einem Plasmalichtbogenschneidsystem), und den aktuellen Kühlmittelstand. Die Webseite 400 umfasst weiterhin die Lüftergeschwindigkeit 420, wobei die Drehzahl eines oder mehrerer Lüfter innerhalb des Materialverarbeitungssystems 105 angezeigt wird, und die Temperatur 425, wobei die Temperatur an einer oder an mehreren Komponenten des Materialverarbeitungssystems 105 angezeigt wird. Die Webseite 400 kann auch die System-I/O 430 umfassen, wobei der Zustand verschiedener I/O des Steuerungsprozessors 205 und des Steuerschaltkreises für drahtlose Kommunikation 220 angezeigt wird. In einigen Ausführungsformen kann der Zustand verschiedener I/O durch eine auf der Webseite 400 getroffene Auswahl eingestellt werden.
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Nun zurück zur 3; der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 empfängt (315) über die erste Kommunikationsschnittstelle (z.B. drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235) eine Anfrage einer ersten Web-Ressource vom Client-Gerät 110. Beispielsweise kann das Client-Gerät 110 eine Hypertext Transfer Protocol („HTTP“)-Anfrage eines Webseiteninhalts drahtlos über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235 an den Webserver 225 senden, der auf dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 arbeitet. In einigen Ausführungsformen wird die Anfrage in einer oder in mehreren Nachrichten versendet. In einigen Ausführungsformen werden die Daten der Anfrage gemäß einem Protokoll verpackt, welches JSON zur Formatierung der Nachrichten verwendet.
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Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 fordert (320) über die zweite Kommunikationsschnittstelle (z.B. die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240) einen Satz von Materialverarbeitungssystemparametern vom Steuerungsprozessor 205 an, wobei der Satz von Materialverarbeitungssystemparametern auf Inhalt der Anfrage einer ersten Web-Ressource basiert. Zum Beispiel wird die Anfrage durch den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 verarbeitet und in einer oder in mehreren Nachrichten verpackt, und zwar in einem Format, das mit der leitungsgebundenen Kommunikationsschnittstelle 240 kompatibel ist, und die Nachrichten werden zur weiteren Verarbeitung der Anfrage an den Steuerungsprozessor 205 übertragen. Der vom Client-Gerät 110 angeforderte Inhalt der Webseite kann aus Daten bestehen, die alle oder einige der Informationen umfassen, die auf der Webseite 400 angezeigt werden. Der Steuerungsprozessor 205 erhält die angeforderten Informationen basierend auf seinen Konfigurationsinformationen und Messwerten von verschiedenen Sensoren 215 und liefert diese Daten über Nachrichten, die über die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240 übersandt werden, an den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220.
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Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 liefert (325) über die erste Kommunikationsschnittstelle (z.B. die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235) die erste Web-Ressource an das Client-Gerät 110, wobei die erste Web-Ressource Formatierungsinformationen für die Webseite und den Satz von Materialverarbeitungssystemparametern enthält. Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 antwortet beispielsweise auf die Anfrage vom Client-Gerät 110 mit einer oder mit mehreren drahtlos übertragenen Nachrichten, unter anderem mit den Webseiten-Informationen mitsamt den Systemparametern für das Materialverarbeitungssystem 105, wie vorstehend erläutert.
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In einigen Ausführungsformen unterstützt der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 eine HTTP API, die es denjenigen Benutzern, die nicht die vom Webserver 225 bereitgestellte standardmäßige/OEM-Webseite verwenden möchten, ermöglicht, eine individualisierte Webseiten-Oberfläche einzurichten, die auf ihre Wünsche und Bedürfnisse und/oder auf ihre stilistischen Präferenzen zugeschnitten ist. Bei dieser Konfiguration sendet beispielsweise das Client-Gerät 110 HTTP-Befehle an den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 und erstellt dann seine eigene Webseite basierend auf den Daten, die es als Antwort darauf erhalten hat. Die HTTP API kann für sämtliche Kommunikation ausgehend von der Webseite und hin zur Webseite verwendet werden. In einigen Ausführungsformen wird die HTTP API dazu verwendet, Informationen vom Materialverarbeitungssystem 105 an ein CNC-System weiterzuleiten, welches das Materialverarbeitungssystem 105 steuert. In dieser Ausführungsform handhabt der Webserver 225 die Lieferung von Informationen, und die Webseite ist resident auf dem System (z.B. auf dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220), und der Benutzer kann die API konfigurieren, um sowohl die Webseite als auch die Daten oder nur die Daten zu empfangen. Die API ermöglicht es dem Benutzer, auch seine eigenen Logos und sonstige Merkmale oder stilistische Elemente für seine individualisierte Webseite zu wählen.
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In einigen Ausführungsformen ist die HTTP API nicht nur in der Lage, Daten über die Komponenten des Materialverarbeitungssystems 105 zu empfangen, sondern auch in der Lage, Parameter eines Materialverarbeitungsvorgangs auf dem System zu programmieren, und ebenfalls das System zu veranlassen, in Testmodi zu gehen (z.B. Test Vorströmung und Test Schneidströmung). Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 empfängt (330) über die erste Kommunikationsschnittstelle (z.B. drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235) eine zweite Anfrage vom Client-Gerät 110. Die zweite Anfrage kann einen Satz von Materialverarbeitungssystemsteuerungsparametern (z.B. Stromeinstellungen, Gaseinstellungen, Bewegungssteuerungen, Gasgemische, Schnittgeschwindigkeiten etc.) umfassen, so dass das Materialverarbeitungssystem 105 einen Materialverarbeitungsvorgang durchführen kann.
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Der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 extrahiert (335) den Satz von Materialverarbeitungssystemsteuerungsparametern aus der zweiten Anfrage, wobei der Satz von Materialverarbeitungssystemsteuerungsparametern über die zweite Kommunikationsschnittstelle (z.B. die leitungsgebundene Kommunikationsschnittstelle 240) an den Steuerungsprozessor 205 gesendet wird, zur Modifizierung eines Betriebsmodus des Materialverarbeitungssystems 105.
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In einigen Ausführungsformen stellt die hierin beschriebene Technologie ein Verfahren mit der Bezeichnung OTAFU („over the air firmware update“ - Aktualisierung der Firmware auf dem Luftweg) bereit, welches ermöglicht, dass die Firmware auf dem Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 und die darauf gespeicherte Webseite über HTTP Anfragen aktualisiert werden können, die über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 235 empfangen werden. Dementsprechend ermöglicht dieses Merkmal in vorteilhafter Weise eine Neukonfiguration und ein Update des Steuerschaltkreises für drahtlose Kommunikation 220 aus der Entfernung, ohne dass dazu eine physische Intervention von Servicetechnikern erforderlich ist.
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In einigen Ausführungsformen kann der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 in zwei Modi errichtet werden. Im ersten Modus (z.B. Modus mit eingeschränktem Zugangspunkt) fungiert der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 als sein eigener Zugangspunkt und hostet ein drahtloses Netzwerk, mit dem sich ein oder mehrere Client-Geräte 110 verbinden können. Im zweiten Modus (z.B. dem Client-Modus) verbindet sich der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 zuerst mit einem nahegelegenen Zugangspunkt, und als Sicherheitsmerkmal sind nur Client-Geräte 110, die mit demselben Zugangspunkt verbunden sind, in der Lage, auf den Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 zuzugreifen. Beispielsweise kann der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 die Internet-Protokoll-Adresse („IP-Adresse“) und weitere Informationen analysieren, die in der Anfrage vom Client-Gerät 110 enthalten sind, und die Anfrage nur dann verarbeiten, wenn festgestellt wurde, dass das Client-Gerät 110 mit demselben Zugangspunkt verbunden ist wie der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220.
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In einigen Ausführungsformen ist der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 dazu konfiguriert, einen Namensauflösungsdienst mit der Bezeichnung „multicast Domain Name System“ („mDNS“) zu verwenden, welcher das Client-Gerät 110 in die Lage versetzt, auf die von dem Webserver 225 gehostete Webseite zuzugreifen und dafür eine URL zu benutzen, die nicht die genaue IP-Adresse des Steuerschaltkreises für drahtlose Kommunikation 220 erfordert. Beispielsweise kann auf die Webseite auf dem Webserver 225 zugegriffen werden, indem man einen Deskriptor, einen Namen oder einen benutzerdefinierbaren Identifikator (z.B. Maschine vorne rechts, Schneidanlage auf dem ersten Stock etc.) oder mehrere davon verwendet. Dieses ist vorteilhaft gegenüber derzeitigen webbasierten Zusatzmodulen für das System, bei denen der Benutzer die genaue IP-Adresse des Geräts kennen muss, bevor er dann mithilfe einer URL, in der eine IP-Adresse enthalten ist, darauf zugreift. Im Wesentlichen erübrigt die hierin beschriebene Konfiguration der Technologie die Abfrage eines Routers oder Zugangspunkts bevor man in der Lage ist, auf den Webserver zuzugreifen, dank der Fähigkeit dieser Technologie, die mit dem Netzwerk verbundenen Komponenten des Systems zu benennen.
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In einigen Ausführungsformen kommuniziert der Steuerschaltkreis für drahtlose Kommunikation 220 über das Internet mit Datenspeicher-Servern wie zum Beispiel Amazon® und Thingworx®, indem kontinuierlich Daten an die Server geschickt werden, um eine Historie der Systemnutzungsdaten im Laufe der Zeit zu pflegen. Damit werden in vorteilhafter Weise Echtzeit-Updates zur Systemnutzung bereitgestellt, die wiederum für Aufgaben wie Analyse der Systemnutzung, Nachbestellung von Verschleißkomponenten, Bedarfsvorhersagen und andere Dinge verwendet werden.
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Obwohl die Konfiguration und die Arbeitsweise der Komponenten des Materialverarbeitungssystems 105 im Hinblick auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben wurden, ist davon auszugehen, dass auch andere Topologien und Konfigurationen implementiert werden können, ohne vom Erfindungsgedanken der hierin beschriebenen Technologie abzuweichen.
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Die Verbformen „umfasst“, „enthält“ und/oder deren Pluralformen sind vollkommen offen, sie umfassen die aufgeführten Teile, sie können aber auch zusätzliche Teile umfassen, die nicht im Text aufgeführt sind. Die Konjunktion „und/oder“ ist vollkommen offen und umfasst eines oder mehrere der aufgeführten Teile und Kombinationen der aufgeführten Teile.
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Der Fachmann wird erkennen, dass der Gegenstand in anderen spezifischen Formen ausgebildet werden kann, ohne vom Geist der Erfindung oder von deren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Die vorstehenden Ausführungsformen sind daher in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht als den hierin beschriebenen Gegenstand begrenzend zu betrachten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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