KR20190117390A - 용접 및 절단 토치들을 위한 콤포넌트들의 자동 식별 - Google Patents

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KR20190117390A
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디 이에스에이비 그룹 아이엔씨
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Abstract

용접 및 절단 토치들을 위해 소모품들과 같은 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 자동으로 식별하는 것은 하나 이상의 수동 마킹들을 교환 가능한 토치 콤포넌트의 표면에 추가하는 것을 포함한다. 그 다음, 자동 식별은 토치 본체 및 하나 이상의 이미징 디바이스들을 포함하는 토치 어셈블리 또는 토치 어셈블리 및 전원 공급기를 포함하는 시스템에 의해 수행될 수 있다. 토치 본체는 하나 이상의 수동 마킹들을 포함하는 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 제거 가능하게 수용하도록 구성된 작동 단부를 갖는다. 하나 이상의 이미징 디바이스들은 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 포함된 하나 이상의 수동 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 이미지를 광학적으로 획득하도록 위치되어 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 하나 이상의 수동 마킹들에 기초하여 자동으로 식별될 수 있게 한다. 결과적으로, 다양한 콤포넌트들은 신뢰성 있고 일관성 있게 식별될 수 있다.

Description

용접 및 절단 토치들을 위한 콤포넌트들의 자동 식별{AUTOMATIC IDENTIFICATION OF COMPONENTS FOR WELDING AND CUTTING TORCHES}
본 발명은 용접 및 절단 토치들(welding and cutting torches)을 위한 콤포넌트들을 식별하는 것에 관한 것이며, 특히, 용접 및 절단 토치들을 위한, 소모성 콤포넌트들(consumable components)과 같은 교환 가능한 토치 콤포넌트들(interchangeable torch components)을 자동으로 식별하는 것에 관한 것이다.
플라즈마 절단 토치들(plasma cutting torches)과 같은 많은 용접 및 절단 토치들은 이제 다양한 소모품들(consumables)(예를 들어, 용접 팁들(welding tips), 절단 팁들(cutting tips) 및/또는 다양한 전극들(electrodes))뿐만 아니라 다른 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 수용할 수 있는 토치 본체들(torch bodies)을 포함한다. 결과적으로, 단일 토치 본체가 (상이한 팁들, 전극들, 및/또는 상이한 작동들을 위해 설치된 다른 교환 가능한/소모성 콤포넌트들을 구비하여) 다양한 절단 및/또는 용접 작동들을 위해 사용될 수 있다. 불행히도, 상이한 교환 가능한 토치 콤포넌트들(예를 들어, 상이한 토치 팁들 및 상이한 전극들)은 종종 상이한 작동 설정들을 필요로 한다. 따라서, 토치 본체 상에 설치 전 또는 도중에(또는 적어도 토치 작동 이전에) 상이한 교환 가능한 토치 콤포넌트들(예를 들어, 토치 팁들 및/또는 전극들)이 식별되어야 한다. 또한, 토치 본체에 연결된 전원 공급기(power supply)는 일반적으로 토치가 상이한 콤포넌트들과 함께 사용될 때 조정되어야 할 필요가 있다.
종종, 상이한 소모성 토치 콤포넌트들(예를 들어, 토치 팁들, 전극들 등)은 특정 토치 콤포넌트들을 토치 본체 상에/토치 본체 내에 설치하기 전에 작업자에 의해 식별된다. 예를 들어, 작업자는 콤포넌트들에 포함된 바코드(bar code) 또는 콤포넌트의 포장(packaging)을 스캔(scan)할 수 있다. 안타깝게도, 시각적인 식별은 종종 (불가능한 것이 아니라면) 어렵고, 특히 경험이 부족한 사용자에게는 어렵고, 바코드 식별은 최종 사용자가 바코드 리더(bar code reader)를 들고 있을 때만 가능하다. 또한, 위조(counterfeit) 또는 부적합한 소모성 콤포넌트들(예를 들어, 부품이 변형된 형상(altered geometries)을 포함하고 있기 때문에, 특정 토치 본체에 최적의 용접/절단 파라미터들(welding/cutting parameters)을 제공하기에 적합하지 않은 특성을 가진 경쟁사 콤포넌트들(competitor components))을 시각적으로 또는 바코드 식별로 식별하는 것은 어려울 수 있다.
대안적으로, 일부 콤포넌트들은 무선 주파수 식별(RFID: radio-frequency identification) 기술들, 압력 감쇠 측정 기술들(pressure decay measurement techniques) 및/또는 표면 반사율 측정 기술들(surface reflectivity measuring techniques)을 사용하여 식별될 수 있다. 불행하게도, RFID 식별 기술들은 비쌀 수 있고, 오래된 부품들에 RFID 태그(RFID tag)를 구비하여 개장(retrofitted)하지 않는한(기술을 훨씬 비싸게 만듦(rendering)) 오래된 부품들과 호환되지 않을 수 있다. 한편, 토치 본체에 설치되는 교환 가능한 토치 콤포넌트들(즉, 토치 팁들 및/또는 전극들)을 신속하게 식별하기 위해서 압력 감쇠 또는 반사율을 측정하여 콤포넌트들을 식별하는 것이 신뢰할 수 없거나 비실용적 일 수 있다. 예를 들어, 압력 감쇠 측정들은 상당한 시간이 지난 후에 콤포넌트를 식별할 수 있을뿐 아니라, 소모품이 마모된 경우 소모품의 압력 감쇠를 측정하는 것이 부정확 할 수 있다. 한편, 특히 상이한 형상들의 콤포넌트들의 경우, 반사적으로(reflectively) 측정들(measurements)은 일관성이 없을 수 있기 때문에 콤포넌트의 반사율을 측정하는 것은 신뢰할 수 없다.
교환 가능한 토치 콤포넌트들이 어떻게 식별되는지에 관계없이, 새로 설치된 콤포넌트를 구비한 토치가 안전하게 사용될 수 있기 전에, 전원 공급기는 적절한 설정들로 수동 조정되어야 한다. 일부 예시들에서, 사용자는 산업 문학(industry literature)(즉, 매뉴얼(manuals)) 또는 콤포넌트의 포장을 참고하여, 적절한 설정들을 결정해야 하며, 이는 특히 경험이 없는 사용자의 경우, 지루하고 혼란스러울 수 있다. 대신, 사용자가 메모리(memory)에 기초하여 설정들을 조정하거나 소모성 콤포넌트들을 스위치(switching)하는 동안 설정들을 조정하지 않으면, 토치는 작동하기에 안전하지 않을 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 토치는 비 이상적인 조건들 하에서 작동할 수 있으며, 이는 토치의 절단/용접 성능에 부정적 영향을 주거나 및/또는 부품 수명을 감소시킬 수 있으며, 각각은 시간과 비용 측면에서, 용접/절단 작동들에서 비효율을 초래할 수 있다.
전술한 관점에서, 토치에 설치된 토치 콤포넌트(즉, 전극, 토치 팁, 쉴드 컵(shield cup), 가스 분배기(gas distributor) 또는 임의의 다른 교환 가능한/소비성 부품)를 정확성 및 신뢰성 있게 신속하고 자동으로 식별하는 것이 바람직하다. 또한, 자동 식별에 기초하여, 전력 파라미터들(power parameters), 흐름 파라미터들(flow parameters) 및/또는 오류 조건들(fault conditions)과 같은 절단 또는 용접 파라미터들을 자동으로 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 용접 및 절단 토치들을 위한, 소비성 콤포넌트들과 같은 콤포넌트들을 자동으로 식별하는 것에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 용접 또는 절단 작동들(welding or cutting operations)을 위한 토치 어셈블리는 토치 본체 및 하나 이상의 이미징 디바이스들(imaging devices)을 포함한다. 토치 본체는 하나 이상의 마킹들(markings)을 포함하는 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들(interchangeable torch components)을 제거 가능하게 수용(receive)하고, 내부 구멍(internal cavity)을 형성(defining)하는 작동 단부(operative end)를 갖는다. 하나 이상의 이미징 디바이스들은 내부 구멍 내에 배치되고, 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 상기 하나 이상의 마킹들에 기초하여 자동으로 식별될 수 있도록 상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 포함된 상기 하나 이상의 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 상기 하나 이상의 마킹들의 이미지를 광학적으로(optically) 획득(acquire)하도록 위치된다. 결과적으로, 다양한 콤포넌트들은 본 명세서에 제시된 기술들로 신뢰성 있고 일관되게 식별될 수 있다.
또한, 하나 이상의 마킹들(예를 들어, 표시(indicium) 또는 표시들(indicia))은, 특히 RFID 태그들과 같은 다양한 다른 부품 식별 솔루션들(parts identification solutions)과 비교하여, 비교적 저렴한 기술들로 생성될 수 있다; 따라서, 오래된 부품들(parts)은 본 명세서에 제시된 식별 기술들에 적합하도록 쉽고 저렴하게 개장될 수 있다. 또한, 하나 이상의 마킹들이 상표(trademark)일 수 있거나 상표를 포함할 수 있기 때문에, 위조 또는 부적합한 부품은 쉽게 식별될 수 있다(위조 부품들은 상표를 포함하지 않거나 적어도 포함해서는 안되기 때문에). 이는 위조 및/또는 부적합한 부품들과 연관된 안전 위험 및 성능 저하를 감소시킨다. 적어도 일부 실시예들에서, 하나 이상의 마킹들은 수동 기계적 마킹들(passive, mechanical markings)이다.
일부 실시예들에서, 콤포넌트들을 포함하는 토치의 작동 파라미터들(operational parameters)(예를 들어, 토치에 공급되는 전력의 전력 파라미터들)은 자동 식별에 응답하여 자동으로 조정된다. 예를 들어, 전원 공급기는 토치에 공급되는 전류 레벨을 자동으로 조정할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 전원 공급기는 가스 유동 설정들을 자동으로 조정할 수 있다. 또한, 작동 파라미터들(예를 들어, 전류 조절)의 지시(indication) 또는 안전하지 않은 조건들의 경고가 전원 공급기에서 생성될 수 있다. 다른 장점들 중에서도, 자동 식별에 기초하여 토치의 작동 파라미터들을 자동으로 조정함으로써 사용자는 하나의 절단 또는 용접 작동으로부터 다른 절단 또는 용접 작동으로 원활하게 전환(transition)할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 제1 플라즈마 절단 팁(plasma cutting tip)을 구비하여 40암페어(Amps)에서 절단하는 것으로부터 제2 플라즈마 절단 팁을 구비하여 80암페어에서 절단하는 것으로 다양한 소모성 콤포넌트들을 교환(swapping)함으로써 원활하게 전환할 수 있다. 또 다른 예시로서, 사용자는 소모성 콤포넌트들을 교환함으로써 마킹으로부터 절단, 가우징(gouging) 등으로(from marking to cutting to gouging, etc.) 원활하게 전환할 수 있다. 또한, 유리하게도, 작동 파라미터들의 자동 조정은 사용자가 토치에 현재 설치된 소모성 콤포넌트들에 기초하여 의도하지 않게 또는 바람직하지 않게 특정 작동 설정들을 증가 또는 감소시키는 것을 방지(prevent)할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급기는 콤포넌트들의 아이덴티티(identity) 또는 토치 내에/상에(in/on) 현재 설치된 콤포넌트들의 아이덴티티에 기초하여 특정 상한(specific upper limit)으로 공급된 전원의 전류를 제한할 수 있다. 사용자가 특정 작동 설정들을 바람직하지 않게 변경하는 것을 방지하는 것은 안전하지 않은 용접/절단 작동들을 막거나 방지할 수 있으며, 또한 사용자가 차선의 작동 설정들로 절단 또는 용접하는 것을 막거나 방지할 수 있다. 이러한 조정들/제한들은 절단/용접 작동들과 연관된 비용을 감소시키고(즉, 에러들(errors)을 방지하고 및/또는 작동의 지속기간을 단축시킴으로써) 유지 보수 또는 교체 부품 비용과 같이 시간 경과에 따른 절단/용접 작동과 연관된 비용을 감소시킬 수 있다(즉, 토치, 전원 공급기 및/또는 토치 콤포넌트들의 수명을 연장시킴으로써).
또한, 작업자가 위조 또는 그렇지 않으면 부적합한 소모성 콤포넌트들(예를 들어, 특정 토치 본체에 최적 용접/절단 파라미터들을 제공하는데 적합하지 않은 특성을 갖는 콤포넌트들)을 얻은 경우, 본 명세서에 제시된 기술들은 작업자가 토치로 작동들을 개시하지 못하게 방지하거나(즉, 아크 전달(arc transfer)을 방지) 또는 토치의 작동 파라미터들에 대한 제한을 적용할 수 있다. 토치의 작동 파라미터들을 제한하는 것은 위조 또는 부적합한 소모성 콤포넌트의 고장으로 인해 잠재적으로 발생할 수 있는 위험들로부터 작업자 및/또는 토치를 보호할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 시스템은 토치 어셈블리 및 전원 공급기를 포함한다. 토치는 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 갖는 교환 가능한 토치 콤포넌트를 수용하는 작동 단부를 갖는 토치 본체, 및 토치 본체 상에 또는 토치 본체 내에 배치되고, 교환 가능한 토치 콤포넌트에 포함된 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 이미지를 광학적으로 획득하는 이미징 디바이스를 포함한다. 전원 공급기는 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 기반으로 토치의 작동 파라미터들을 자동으로 조정한다.
또 다른 실시예에 따르면, 콤포넌트들의 자동 식별은 토치 본체 내에 또는 토치 본체 상에 배치된 하나 이상의 이미징 디바이스들을 작동시킴으로써 토치 또는 토치 어셈블리 내에 또는 토치 또는 토치 어셈블리 상에 설치된 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들 상에 또는 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들 내에 포함된 하나 이상의 수동 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 이미지를 시가적으로 또는 광학적으로 획득하는 단계(예를 들어, 이미지를 캡처하는 단계)를 포함하는 방법에 의해 수행된다. 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들은 하나 이상의 수동 마킹들에 기초하여 식별된다.
도 1a는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라, 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 자동으로 식별하고 토치 어셈블리의 작동 설정들을 자동으로 조정하도록 구성된 전원 및 토치 어셈블리를 포함하는 절단 시스템의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른, 도 1a의 토치 어셈블리의 사시도이다.
도 1c는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른, 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 수용하고 자동적으로 식별하도록 구성된 도 1b의 토치 어셈블리의 단부의 단면도이다.
도 2는 일 예시적인 실시예에 따른, 교환 가능한 토치 콤포넌트 및 도 1c에 도시된 토치의 일부분을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른, 도 1a의 토치 어셈블리 및 전원 공급기의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른, 도 1c 또는 도 3에 도시된 토치의 작동들을 도시하는 하이 레벨 흐름도(high-level flow chart)이다.
도 5는 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른, 도 3의 전원 공급기의 작동들을 도시하는 하이 레벨 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따른, 도 3의 전원 공급기의 작동들을 도시하는 하이 레벨 흐름도이다.
동일한 도면 부호들은 도면들 전체에 걸쳐 동일한 콤포넌트들을 나타낸다.
용접 및/또는 절단 토치 어셈블리(본 명세서에서 간단히 토치 어셈블리라고 함)를 위한 전극들, 토치 팁들 및 다른 소모품들과 같은 교환 가능한 토치 콤포넌트를 자동으로 식별하기 위한 방법, 장치 및 시스템이 본 명세서에 제시된다. 상기 방법, 장치 및 시스템은 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 포함된 하나 이상의 마킹들(예를 들어, 하나 이상의 수동 기계적 마킹들)을 식별하는 광학 인식 기술들(optical recognition techniques)로 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 식별한다. 예를 들어, 카메라와 같은 이미징 디바이스가 토치 어셈블리 내에 또는 토치 어셈블리 상에 포함될 수 있으며, 이미징 디바이스는 토치 어셈블리의 토치 상에/내에 설치된 콤포넌트들의 어셈블리(상기 콤포넌트들을 포함하는 서비스 가능한 및/또는 서비스 불가능한 카트리지(serviceable and/or nonserviceable cartridge)) 또는 하나 이상의 소모성 콤포넌트들의 표면(surface)(예를 들어, 배면(back surface))을 나타내는 이미지 데이터 및/또는 이미지를 광학적으로 획득하도록 위치될 수 있다. 두 구체적인 예시로서, 카메라는 마킹의 이미지를 획득(예를 들어, 캡처(capture))하거나 레이저 스캐너(laser scanner)는 마킹을 나타내는 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
이미지 및/또는 이미지 데이터가 어떻게 획득되는지에 관계없이, 광학 인식 기술들(예를 들어, 광학 문자 인식(OCR: optical character recognition) 기술)은 이미지 데이터 및/또는 이미지에 포함된 하나 이상의 마킹들을 인식하기 위해 획득된 이미지 및/또는 이미지 데이터에 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 교환 가능한 토치 콤포넌트들 상에 포함된 하나 이상의 마킹들은 콤포넌트들이 정품 콤포넌트(genuine component)(즉, 위조품이 아님)로 인식될 수 있게 하는 제조사(manufacturer)의 상표(예를 들어, ESAB)를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 마킹들은 콤포넌트가 의도되는 작동(들)의 지시를 포함할 수 있다(예를 들어, "60A CUT").
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 적어도 일부 실시예들에서, 토치를 수용하는 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 결합(coupled)된 전원 공급기는 토치에 포함/설치되는 교환 가능한 토치 콤포넌트들 중 하나 이상이 식별될 때 토치의 작동 파라미터들을 자동으로 조정하거나 제어할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 토치는 하나 이상의 마킹들을 포함하는 토치 콤포넌트의 표면을 향해 광을 방출하고, 하나 이상의 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 및/또는 이미지를 광학적으로 획득하고, 이미지를 전원 공급기에 전송하도록 구성될 수 있다. 그러면, 전원 공급기는 콤포넌트를 식별하고, 그에 따라 전원 및 가스 전달 설정들을 자동으로 조정할 수 있다. 이 특정 예시에서 작동의 위임(delegation)은 본 명세서에 제시된 기술들을 기존 토치들에 비교적 쉽게 개장할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 토치가 보다 쉽게 서비스되고, (적어도 증분적으로) 가벼워지고, 및/또는 보다 쉽게 작동될 수 있도록 하는 토치에서 요구되는 처리량(및 콤포넌트들의 수)을 감소시킬 수 있다. 또한, 전원 공급기에서 콤포넌트를 식별하는 것은 전원 공급기가 토치에 설치된 콤포넌트들을 기반으로 토치로 전달되는 전원 및/또는 가스의 파라미터들을 신속하게 조정할 수 있으며, 이는 토치가 안전하지 않거나 바람직하지 않은 전력 파라미터들(즉, 용접/절단 성능 및/또는 토치 및/또는 식별된 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 수명에 바람직하지 않음)로 작동하지 않을 수 있음을 보장할 수 있다. 모두 말해서, 다른 실시예들에서, 토치는 그 내부에 임의의 필요한 콤포넌트들을 포함할 수 있어서, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 토치에서 식별될 수 있도록 한다(그리고 명령어들(instructions)은 동일한 관점에서 전원 공급기로 보내질 수 있다).
도 1a는 본 명세서에 제시된 기술들을 구현할 수 있는 절단 시스템(cutting system)(10)의 일 예시적인 실시예를 도시한다. 하이 레벨(high-leve)에서, 절단 시스템(10)은 토치(22)를 포함하는 토치 어셈블리(20)에 전력 및 가스를 공급하도록(또는 적어도 전력 및 가스의 공급을 제어하도록) 구성된 전원 공급기(40)를 포함한다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 전원 공급기(40)는 토치 어셈블리(20)에 설치된 교환 가능한 콤포넌트들의 아이덴티티에 기초하여 토치 어셈블리(20)에 가스 및/또는 전력을 공급한다. 또한, 절단 시스템(10)은 접지 클램프(grounding clamp)를 구비한 작동 리드(working lead)(50)를 포함한다. 토치 어셈블리(20)에 포함된 리드(lead)(50) 및 리드(lead)(32)가 비교적 짧은 것으로 도시되어 있지만(도 1b 참조), 리드들은 임의의 길이일 수 있다. 도시되지는 않았지만, 본 명세서에 제시된 기술들을 구현하도록 구성된 용접 시스템은 유사한 콤포넌트들을 포함할 수 있다.
도 1b는 외부 관점에서 도 1a에 도시된 토치 어셈블리(20)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 토치 어셈블리(20)는 제1 단부(end)(101)(예를 들어, 연결 단부(connection end)(101))로부터 제2 단부(102)(예를 들어, 작동 또는 작동 단부(operating or operative end)(102))로 연장되는 토치 본체(100)를 구비한 토치(22)를 포함한다. 토치 본체(100)의 연결 단부(101)는 리드(lead)(24)의 일 단부에 결합될 수 있고(현재 공지되어 있거나 이후 개발되는 임의의 방식으로), 리드(24)의 다른 단부는 현재 공지되어 있거나 이후 개발되는 임의의 방식으로(예를 들어, 탈착 가능한 연결) 토치 어셈블리(20)가 전원(40)에 결합되게 하는 커넥터(connector)(26)를 포함하거나 커넥터(26)에 결합될 수 있다. 한편, 토치 본체의 작동 단부(102)는 일반적으로 아이템(item)(200)으로 표시되는 소모성 콤포넌트와 같은 교환 가능한 콤포넌트를 수용할 수 있지만, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 토치 팁들, 전극들, 가스 링들(gas rings) 등과 같은 다양한 콤포넌트들을 포함할 수 있다. 또한, 본체(100)는 사용자가 절단 작동들을 개시할 수 있게 하는 트리거(trigger)(105)를 포함할 수 있다.
도 1c는 토치 본체(100)의 작동 단부(102)에 인접한 토치(22)의 일부분을 도시한다. 단순화를 위해, 도 1c는 용접/절단 토치에 일반적으로 포함되는 동력 또는 가스 전달 콤포넌트들과 같은 다양한 콤포넌트들 또는 부품들이 없는 토치 본체(100)를 도시한다. 대신에, 도 1c는 본 명세서에 제시된 기술들의 명확하고 간결한 도면을 허용하는 선택된 콤포넌트들 또는 부품들만을 도시한다. 그러나, 토치에 전형적으로 포함되는 임의의 도시되지 않은 콤포넌트들(즉, 용접 또는 절단 작동들을 용이하게 하기 위한 콤포넌트들)은 본 발명의 일 예시적인 실시예에 따라 구성된 토치에 포함될 수 있다(실제로, 포함되어야 함).
도시된 실시예에서, 토치 본체(100)는 교환 가능한 전극(interchangeable electrode)(120), 교환 가능한 가스 분배기(interchangeable gas distributor)(130), 교환 가능한 토치 팁(interchangeable torch tip)(140) 및 교환 가능한 쉴드 컵(interchangeable shield cup)(150)을 수용하며, 이들 콤포넌트들의 각각은 다른 유사한 콤포넌트들에 대해 교환 가능할 수 있고, 반드시 그 자체로 교환 가능하거나 재구성 가능할 필요는 없다. 예를 들어, 전극(120)은 다른 전극(또는 다른, 유사한 소모품)으로 교환되거나 교체될 수 있기 때문에 교환 가능하다. 도시된 실시예에서, 가스 분배기(130) 및 전극(120)은 토치 본체(100) 상에 설치될 수 있고, 팁(140)은 그 위에 설치될 수 있다. 대안적으로, 전극(120), 가스 분배기(130) 및 팁(140)은 단일 콤포넌트로서(예를 들어, 카트리지(cartridge)로서) 토치 본체(100) 상에 설치될 수 있다. 전극(120), 가스 분배기(130) 및 팁(140)이 토치 본체(100) 상에/내에 설치되면, 쉴드 컵(150)은 토치 본체(100)의 작동 단부(102)에서 제위치에(in place)(그리고 축 정렬과 함께) 전극(120), 가스 분배기(130) 및 토치 팁(14)을 고정시키기 위하여 토치 팁(140)의 설치 플랜지(installation flange)(142) 주위에 설치된다.
그러나, 다른 실시예들에서, 전극(120), 가스 분배기(130) 및/또는 토치 팁(140)(및 임의의 다른 교환 가능한 토치 콤포넌트들뿐만 아니라)은 콤포넌트들 상에 포함된 대응 나사산들(corresponding threads)과 토치 본체(100)에 포함된 나사형 섹션들(threaded sections)을 맞물리게 하는 것과 같이, 임의의 바람직한 방식으로 토치 본체(100)에 고정되거나 부착될 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 토치 어셈블리(20)(또는 토치(22))는 교환 가능한 전극(120), 교환 가능한 가스 분배기(130), 교환 가능한 토치 팁(140) 및/또는 교환 가능한 쉴드 컵(150)에 추가하여 또는 대신하여 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다.
도 1c를 계속 참조하면, 또한 토치 어셈블리(20)는 도시된 실시예에서 토치 본체(100) 내에 배치된 이미징 디바이스(160)를 포함한다. 보다 구체적으로, 토치 본체(100)는 내부 구멍(104)을 형성하고, 이미징 디바이스(160)는 내부 구멍(104) 내에 위치되어 토치 본체(100)의 작동 단부(102)를 나타내는 하나 이상의 이미지 및/또는 이미지 데이터를 광학적으로 획득할 수 있다. 즉, 이미징 디바이스(160)는 토치 본체(100)의 작동 단부(102) 상에 설치된 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 나타내는 하나 이상의 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 광학적으로 획득하도록 위치된다. 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스(160)는 작동 단부(102)에 대한 직접적인 가시선(direct line of sight)을 가질 필요가 없고, 대신 현재 공지되어 있거나 이후 개발되는 거울들(mirrors), 광섬유들(fiber optics), 광 파이프들(light pipes) 등과 같은 임의의 광학 콤포넌트들을 통해 내부 구멍(104)의 작동 단부(102)를 관측(view)할 수 있다. 달리 말하면, 이미징 디바이스(160)는 현재 공지되어 있거나 이후에 개발되는 임의의 광학 콤포넌트들을 통해 내부 구멍(104)의 작동 단부(102)에 광학적으로 결합될 수 있다. 실제로, 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스(160)는 토치 어셈블리(20) 내에 배치될 필요가 없고, 토치 본체(100)의 외부 표면(outer surface) 상에 또는 그 부근에 배치될 수 있고, 내부 구멍(104)의 작동 단부(102)에 광학적으로 결합될 수 있다. 그런 까닭에, 내부 이미징 디바이스(160)(즉, 내부 구멍(104) 내에 배치된 이미징 디바이스(160))를 갖는 실시예들은 토치 본체(100)의 외부 표면에 결합된 또는 그렇지 않으면 토치 어셈블리(20)의 외부에 배치된 이미징 디바이스(예를 들어, "외부 이미징 디바이스(160)"를 포함하는 실시예들보다 더 매끄럽고, 효율적이며, 오작동을 덜 일으킬 수 있다.
일반적으로, 이미징 디바이스(160)는 2차원 및/또는 3 차원 이미지들 및/또는 이미지를 나타내는 이미지 데이터를 광학적으로 획득할 수 있는 임의의 디바이스 또는 콤포넌트일 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스(160)는 그 시계(field of view)에서 임의의 표면들의 2차원 이미지들(및 그 위에 포함된 하나 이상의 마킹들)을 캡처하는 단일 카메라(single camera)일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 이미징 디바이스(160)는 이미지 데이터(예를 들어, 레이저(laser)를 구비한 광학 스캔(optical scan)으로부터의 이미지를 나타내는 데이터) 및/또는 이미징 디바이스(160)가 2차원 이미지 이미지들, 3차원 이미지들을 획득(예를 들어, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 에칭들(etchings)을 검출)할 수 있게 하는, 카메라들의 어레이(array of cameras), 다중 카메라들(multiple cameras), 레이저들, 라이다(LIDAR), 초음파, 소나(sonar), 레이더, 적외선 이미징 디바이스(infrared imaging device) 등과 같은, 다수의 이미징 콤포넌트들을 포함할 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스(160)는 토치 본체(100)의 작동 단부(102)의 일부분(예를 들어, 절반)에 걸쳐있는(spans) 시계(field of view) "A"를 가질 수 있지만, 다른 실시예들에서, 이미징 디바이스(160)는 전체 토치 본체(100)("A"+"B")에 걸쳐있는 시계를 가질 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 일부 실시예들에서, 교환 가능한 토치 콤포넌트들(예를 들어, 소모성 콤포넌트들)은 토치 본체의 특정 반경 방향 위치(certain radial location)(예를 들어, 토치 본체의 "상부(top)")와 임의의 마킹들을 정렬하도록 키잉될(keyed) 수 있다. 이들 실시예들에서, 이미징 디바이스(160)는 반경 위치를 커버하는 시계 "A"만을 가질 필요가 있을 수 있다(예를 들어, 단지 원통형 토치 본체(100)의 세그먼트(segment)를 커버하는 시계만을 갖는다).
또한, 일부 실시예들에서, 다양한 콤포넌트들은 이미징 디바이스(160)의 시계를 이미징 디바이스(160)에 바로 인접한 콤포넌트들을 넘어 확장시키기 위한 경로들(pathways), 개구들(openings) 또는 다른 이러한 특징들(예를 들어, 내장된 광섬유들)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1c에서, 이미징 디바이스(160)는 전극(120)의 배면(122)과 가스 분배기(130)의 배면(132)에 직접적인 가시선을 가지지만, 이미징 디바이스(160)는 토치 팁(140)의 배면(144)에 직접적인 가시선을 갖지 않을 수 있다. 따라서, 가스 분배기(130)는 토치 팁의 배면(144)의 특정 부분에 대한 가시선을 이미징 디바이스(160)에 제공하는 경로(134)(예를 들어, 광섬유 경로)를 형성한다. 결과적으로, 도시된 실시예에서, 이미징 디바이스는, 이미징 디바이스(160)가 "A"에 의해 형성되거나 "A"+"B"에 의해 형성된 시계를 갖는지의 여부에 관계없이, 전극(120)의 배면(122), 가스 분배기(130)의 배면(132) 및 토치 팁(140)의 배면(144)을 나타내는 하나 이상의 이미지 및/또는 이미지 데이터를 광학적으로 획득하도록 위치된다.
일부 실시예들에서, 또한, 토치 어셈블리(20)는 이미징 디바이스(160)의 시계(예를 들어, "A" 또는 "A"+"B")를 조명(illuminate)하도록 구성된 광원(170)을 포함할 수 있다. 즉, 이미징 디바이스(160)가 시계 "A"를 갖는 경우, 광원(170)은 "A1"에 의해 도시된 바와 같이, 적어도 시계 "A"를 조명할 수 있고, 이미징 디바이스(160)가 시계 "A+B"를 갖는 경우, 광원(170)은 "A1+B1"에 의해 도시된 바와 같이, 적어도 시계 "A+B"를 조명할 수 있다. 광원(170)은 발광 다이오드(LED: light-emitting diode)와 같은 특정 시계에서 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 표면들을 조명할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 토치의 작동들 동안 방출되는 광(즉, 플라즈마 아크(plasma arc)에 의해 방출되는 광)은 토치 본체(100) 상에 또는 토치 본체(100) 내에 포함된 광원(170)으로부터의 광을 보충(supplement) 또는 대체할 수 있으며, 따라서 용접/절단 작동들 또한 광원(170)으로 지칭될 수 있다. 토치 어셈블리(20)가 광원(170)을 포함하는 경우, 광원은 토치 본체(100)의 내부 구멍(104) 내에 위치될 수 있고, 현재 공지되어 있거나 이후 개발되는 거울들, 광섬유들, 광 파이프들 등과 같은 임의의 광학 콤포넌트들을 통해 내부 구멍(104)의 작동 가능한 단부에 광학적으로 결합될 수 있다.
또한, 도 1c는 단일 이미징 디바이스(160) 및 단일 광원(170)을 도시하고, 일부 실시예들에서, 토치(20)는 교환 가능한 토치 콤포넌트(200)의 특정 유형에 각각 전용인 다수의 이미징 디바이스들(160)을 포함할 수 있다(예를 들어, 전극들을 위한 제1 이미징 디바이스, 토치 팁들을 위한 제2 이미징 디바이스 등). 다른 실시예들에서, 단일 이미징 디바이스(160)는 토치 본체(100) 상에 설치된 임의의 콤포넌트들(200)에 포함된 하나 이상의 마킹들(210)(도 2 참조)을 이미징하는데 적합할 수 있다. 또한, 다수의 이미징 디바이스들(160)을 포함하는 실시예들은 다수의 광원들(light sources)(170)을 포함할 수 있다. 광원들(170)은 각각 단일 이미징 디바이스(160), 이미징 디바이스들(160)의 세트 또는 이들의 몇몇 조합에 전용일 수 있다. 대안적으로, 단일 광원(170)은 토치(20)에 포함된 임의의 이미징 디바이스들(160)에 광을 제공할 수 있다.
도 1c를 계속 참조하면, 또한, 토치 어셈블리(20)는 프로세서(processor)(190)를 포함한다. 토치 본체(100)에 포함된 프로세서(190)는 이미징 디바이스들(160) 및 광원들(170)의 임의의 조합을 작동시킬 수 있다. 또한, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 프로세서(190)는 콤포넌트들의 하나 이상의 마킹들에 기초하여 콤포넌트들을 식별하거나, 전원 공급기가 콤포넌트들의 하나 이상의 마킹들에 기초하여 콤포넌트들을 식별하게 하는 데이터를 전원 공급기로 전송할 수 있다. 따라서, 교환 가능한 전극(120), 교환 가능한 가스 분배기(130), 교환 가능한 토치 팁(140) 및/또는 교환 가능한 쉴드 컵(150)이 토치 본체(100)의 작동 단부(102)에 부착되는 방법에 관계없이, 이들 교환 가능한 토치 콤포넌트들 중 임의의 콤포넌트(토치 본체(100) 상에 또는 토치 본체(100) 내에 포함된 임의의 다른 교환 가능한 토치 콤포넌트뿐만 아니라)가 하나 이상의 마킹들(210)을 포함하고(도 2 참조), 콤포넌트는 이미징 디바이스(160)에 의해 획득된 하나 이상의 마킹들(210)을 나타내는 이미지 데이터 및/또는 하나 이상의 이미지들에 기초하여 식별될 수 있다(광원(170)으로부터의 조명에 의해 잠재적으로 촉진되는 이미지 데이터 및/또는 이미지들의 획득과 함께).
도 2는 도 1c의 토치의 블록도를 제공한다. 따라서, 도 1c와 동일한 부품은 도 2에서 동일한 부품 번호들로 표기되어 있다(그리고 이들 부품들에 대한 설명은 도 2에 도시된 동일 부품들에 적용될 수 있다). 예를 들어, 위에 포함된 토치 본체(100)의 설명은 도 2에 도시된 토치 본체(100)에 적용될 수 있으며, 따라서 토치 본체(100)는 하나 이상의 마킹(210)을 구비한 (전극(120), 가스 분배기(130), 토치 팁(140) 또는 쉴드 컵(150)을 나타낼 수 있는)교환 가능한 소비품 콤포넌트(200)를 수용할 수 있다. 또한, 단순화를 위해, 마킹(210)은 본 명세서에서 표시들(210)로 지칭될 수 있는데, 이는 "표시들"이라는 용어가 복수형인 표시들임에도 불구하고 하나 이상의 마킹들을 지칭하는 것으로 이해할 수 있다. 도 2에서, 표시들(210)은 콤포넌트(200)의 배면(202)에 포함된다; 그러나, 이 위치는 단지 일 예시일 뿐이라는 것을 이해해야 한다. 다른 실시예들에서, 토치 본체(100) 상에 설치 가능한 임의의 교환 가능한 토치 콤포넌트(200)(도 1c에 도시된 교환 가능한 토치 콤포넌트들뿐만 아니라 다양한 소모품들과 같이 도 1c에 도시되지 않은 임의의 다른 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 포함함)는 (직접적으로 또는 광학 콤포넌트들을 통해) 이미징 디바이스(160)에 의해 관측 가능한(viewable) 임의의 위치 상의 표시들(210)을 포함할 수 있다.
일반적으로, 교환 가능한 토치 콤포넌트(200)는 그 위에 포함된 표시들(210)을 구비하여 제조될 수 있거나, 표시들(210)은 현재 공지되어 있거나 이후에 개발되는 임의의 방식으로 콤포넌트의 표면에 추가될 수 있다. 예를 들어, 표시들(210)은 문자들(characters) 및/또는 기호들(symbols)로 토치 콤포넌트를 영구적으로 마킹함으로써(예컨대, 레이저, 에칭, 인쇄, 스탬핑 등) 교환 가능한 토치 콤포넌트(예를 들어, 소모품)에 영구적으로 추가될 수 있다. 대안적으로, 표시들은 레이블(label), 스티커(sticker) 또는 다른 이러한 아이템/방법으로 교환 가능한 토치 콤포넌트(예를 들어, 소모품)에 영구적으로 또는 일시적으로 추가될 수 있다. 표시들(210)의 문자들 및/또는 기호들은 콤포넌트의 제조사 및 애플리케이션(예를 들면, 목적, 사용 및 특성들)에 대응한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 교환 가능한 콤포넌트(200)(전극(120), 가스 분배기(130), 토치 팁(140) 또는 쉴드 컵(150)으로서 제시된)은 "ESAB 60A GOUGE"를 나타내는 표시들(210)을 포함한다. 이는 ESAB에 의해 제조되었고(그리고, 따라서 ESAB 토치 본체에 적합할 수 있음), 60암페어의 플라즈마 가우징에 적합하다는 것을 나타낸다. 그러나, 이 예시에도 불구하고, 이미징 디바이스(160)가 표시들(210)을 나타내는 이미지 데이터 및/또는 표시들(210)의 하나 이상의 이미지들을 광학적으로 획득할 수 있고, 광학 인식 기술들이 문자들, 기호들 또는 임의의 다른 식별자/표시들에 제공될 수 있다면, 표시들(210)에 포함된 문자들 및/또는 기호들은 사람-판독가능(human-readable) 할 필요가 없다(사람-판독가능하지 않은 마킹들은 기계-판독가능(machine-readable)한 것으로 본 명세서에서 지칭될 수 있음).
표시들(210)은 2 차원일 필요는 없고, 대신에 표시들(210)은 3 차원 특징들일 수 있거나 3 차원 특징들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시들(210)은 돌출된 또는 조각된 부분을 포함할 수 있다. 3 차원 특징들은 프로파일(profile) 및 깊이(depth)뿐만 아니라 기호들 및 문자들에 대해 스캔될 수 있고(예를 들어, 레이저, 소나, 레이더 등으로), 프로파일 및 깊이는 표시들이 광학 인식 기술들로 처리될 때, 고려될 수 있다. 그러나, 표시들이 임의의 신호들을 방출하지 않거나, 전자 데이터를 저장하거나 전송하지 않거나, 그렇지 않으면 임의의 동작들을 수행하지 않는다는 것을 "수동"이 나타내는 한, 표시들은 수동 기계적 표시들이다. 다른 말로 하면, 표시들/마킹들은 (컴퓨팅 디바이스(computing device)와 상호 작용할 수 있는 스마트 표시들(smart indicia)이 되는 것과는 달리) 덤(dumb)이다. 한편, "기계적"은 마킹들/표시들이 교환 가능한 콤포넌트에 적용된 물리적인 첨가 또는 감산 프로세스들에서 형성되거나 생성된 물리적 마킹들임을 나타낸다. 일부 예시들로서, 기계적 마킹들은 드릴(drills)로 형성된 구멍들, 재료로 에칭된 글자들(letters), 재료 상에 인쇄된 기호들, 재료 상에 에칭된 형상들 등을 포함할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 또한, 마킹들이 부착 점(attachment point), 냉각 특징(cooling feature) 및/또는 교환 가능한 콤포넌트의 다른 기능적 측면을 제공하는 한 마킹들은 기능적이지 않으며, 대신 기능적 특징들 이외에 교환 가능 콤포넌트에 제공된다.
표시들의 물리적 특성들에 관계없이(예를 들어, 표시들이 2 차원 또는 3 차원인지 여부, 구멍 또는 에칭된 형상들을 포함하는 등에 관계없이), 표시들(210)(예를 들어, 하나 이상의 마킹들)은 토치 어셈블리에 포함된 아나 이상의 이미징 디바이스들의 시계(예를 들어, 도 1c의 시계 A) 내에 있을 교환 가능한 콤포넌트(200)의 일부분에 포함된다. 즉, 표시(210)는 토치(22)의 작동 단부(102)의 위치 내부로부터 광학적으로 관측 가능한 위치에 제공된다(도 1c 참조). 예를 들어, 적어도 일부 실시예들에서, 표시들(210)은 소모성 콤포넌트의 후면(rear surface)(예를 들어, 측벽(side wall)과 반대되는 단부 벽(end wall))상의 방사상 외부 위치(radially exterior position)에 포함될 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 이 위치는 방해받지 않고(예를 들어, 다른 콤포넌트들에 의해 커버되지 않거나 차단되지 않음), 따라서 토치 어셈블리에 포함된 하나 이상의 이미징 디바이스들(160)에 의해 광학적으로 관측 가능하다.
그에 비해, 일반적으로 교환 가능한 콤포넌트들(예를 들어, 소모성 콤포넌트들)은 콤포넌트의 더 큰 표면(예를 들어, 측벽)에 브랜딩 정보(branding information)(또는 다른 이러한 마킹들)가 포함되어 있어, 브랜딩 정보를 포함하는 것이 더 쉽다(예를 들어, 정보를 포함할 수 있는 표면적이 더 크기 때문에). 또한, 일반적으로, 교환 가능한 콤포넌트들(예를 들어, 소모성 콤포넌트들)은 후단 벽(rear end wall)에 기계적 결합 특징들(예를 들어, 나사산, 냉매 통로들/연결부들 등)을 포함하고, 따라서 후단 벽(또는 콤포넌트의 광학적으로 관측 가능한 다른 부분들)에 마킹을 포함하기가 어렵다. 여기서, 하나 이상의 교환 가능한 콤포넌트들은 광학적으로 관측 가능한 표면 상에 마킹되어 토치 어셈블리에 포함된 하나 이상의 이미징 디바이스들이 하나 이상의 교환 가능한 콤포넌트들에 포함된 하나 이상의 마킹들의 이미지 및/또는 이미지 데이터를 획득할 수 있음을 보장한다. 예를 들어, 도 1c에 도시된 바와 같이, 전극(120)은 하나 이상의 마킹들을 그 후면(122)에 포함할 수 있으며, 이는 표면이 (토치(22)의) 토치 본체(100)의 작동 단부(102)로부터 관측 가능할 수 있는 한, 광학적으로 관측 가능한 표면일 수 있다.
또한, 적어도 일부 실시예들에서, 표시들의 물리적 특성에 관계없이, 콤포넌트(200)는 표시들(210)을 토치 본체(100)의 특정 부분과 정렬시키는 특징들을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 정렬은 표시들(210)이 토치 본체(100)에 포함된 이미징 디바이스(160)에 의해 관측 가능함을 보장한다. 예를 들어, 콤포넌트(200) 및 토치 본체(100)는 토치 본체(100) 상에서 콤포넌트(200)의 설치 중에 토치 본체(100)와 콤포넌트(200)를 정렬하는 방법을 나타내는 마킹들(또는 임의의 다른 유형의 기계적 키잉(mechanical keying))을 포함하여, 표시들(210)이 이미징 디바이스(160)와 광학적으로 정렬될 수 있도록 보장할 수 있다.
또한, 도 2는 표시들(210)이 있는 단일 콤포넌트(200)만을 도시하고, 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들(200)은 토치 본체(100) 상에 설치될 수 있으며, 토치(20)는 이들 콤포넌트들(200)의 각각을 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 콤포넌트들은 단일 마킹 또는 마킹들(210)의 세트(예를 들어, 다수의 콤포넌트들이 카트리지에 조합되는 경우)와 연관될 수 있고, 하나 이상의 마킹들(210)은 콤포넌트들의 조합에 특정될 수 있다. 예를 들어, 다수의 콤포넌트들은 전체 표시 패턴(overall indicia pattern)의 일부분을 포함할 수 있고, 전체 표시 패턴은 모든 구성들이 서로 연결될 때만 완료될 수 있다. 다른 예시로서, 카트리지 본체는 하나 이상의 마킹들을 포함할 수 있으며, 특정 소모성 콤포넌트들만을 수용하도록 구성될 수 있다(그리고 하나 이상의 마킹들은 카트리지 본체 내의 모든 콤포넌트들을 제시할 수 있다). 선택적으로, 다수의 콤포넌트들은 각각 자신의 표시들(210)을 포함할 수 있다. 다양한 콤포넌트들이 자신의 표시들(210)을 포함하는 실시예들에서, 표시들(210)은 콤포넌트들 간 호환성(cross-component compatibility)을 결정하기 위해 콤포넌트들을 통해 비교될 수 있다. 전술한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 토치(20)는 각각 특정 유형의 교환 가능한 토치 콤포넌트(200)(예를 들어, 전극들을 위한 제1 이미징 디바이스, 토치 팁들을 위한 제2 이미징 디바이스 등)에 전용인, 다수의 이미징 디바이스들을 포함할 수 있지만, 다른 실시예들에서, 단일 이미징 디바이스(160)는 토치 본체(100) 상에 설치된 임의의 콤포넌트들(200) 상에 포함된 표시들(210)을 이미징하는데 적합할 수 있다.
전술한 바와 같이(그리고 아래에서 상세히 설명되는), 프로세서(190)는 (하나 이상의 광원(170) 및 하나 이상의 이미징 디바이스(160)를 작동시키도록 간단히 구성되는 것과는 대조적으로) 이미징 디바이스(160)에 의해 획득된 이미지(162)(또는 이미지 데이터)를 처리하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에서, 프로세서는 이미지(162)("ESAB 60A GOUGE."를 제공하는 문자를 포함함)에 OCR 기술을 적용할 수 있다. 그러나, 다양한 실시예에서, 현재 공지되어 있거나 이후 개발되는 임의의 광학 인식 기술은 이미징 디바이스(160)에 의해 획득된 이미지(162)에 적용될 수 있다. 유사하게는, 현재 공지되어 있거나 이후 개발되는 임의의 광학 기술은 획득된 이미지 데이터에 적용되어 데이터로부터 마킹을 식별할 수 있다(예를 들어, 광학 스캔으로 데이터를 결합하고 그 후 광학 인식 기술로 마킹을 식별). 일반적으로, 광학 인식 기술은 획득된 이미지 및/또는 이미지 데이터를 이미지 및/또는 데이터의 라이브러리(library)와 비교하여 매칭(match)을 찾으려고 할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 이 도면은 본 발명에 따라 구성된 시스템(300)(예컨대, 절단 시스템(10))의 하이 레벨 블록도를 도시한다. 시스템(300)은 (도 1a 내지 도 1c에 도시된 토치 어셈블리(20)와 같은) 토치 어셈블리(301) 및 용접 또는 절단 작동의, 전력 파라미터들 또는 가스 흐름 설정들과 같은 작동 파라미터들을 조정하도록 구성된 (도 1a에 도시된 전원 공급기(40)와 같은) 전원 공급기(350)를 포함한다. 도 1c과 관련하여 전술한 바와 같이, 토치 어셈블리(301)는 다른 교환 가능한 토치 콤포넌트들 사이에서 교환 가능한 토치 팁들 및 전극들을 선택적으로 수용할 수 있다. 결과적으로, 팁들(1-3) 및 전극들(1-3)은 토치(30)의 작동 단부(102) 상에 가능하면 설치될 수 있는 것처럼 점선으로 도시된다. 전술한 바와 같이, 또한, 토치 어셈블리(301)는 프로세서(190)를 포함할 수 있다. 또한, 토치 어셈블리(301)는 메모리(310), 및 전원 공급기(350)에 포함된 인터페이스(370)에 연결을 제공하는 인터페이스(330)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 토치 어셈블리(301)에 포함된 인터페이스(330)는 전원 공급기(350)에 전력 및 데이터 연결을 제공할 수 있다(즉, 별도의 전송 케이블들(transmission cables)을 통해). 예를 들어, 각각의 인터페이스(330)는 무선 인터페이스 유닛(wireless interface unit) 및 전력 인터페이스 유닛(power interface unit)을 포함할 수 있으며, 무선 인터페이스 유닛은 토치 어셈블리(301)와 전력 공급기(350) 사이에서 무선 데이터 전송을 가능하게 하고, 전력 인터페이스 유닛은 전력 공급기(350)로부터 토치(30)로 무선 전력 전송을 가능하게 한다.
일반적으로, 프로세서(190)(예를 들어, 마이크로프로세서(microprocessor))는 하나 이상의 이미징 디바이스들(160) 및 하나 이상의 광원들(170)과 같이, 포함되거나 결합된 다양한 콤포넌트들을 작동시키기 위해 메모리(310)에 포함된 명령어들(즉, 이미징 로직(imaging logic)(312))을 실행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 또한, 프로세서(190)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 요구된/필요한 부품들이 토치 어셈블리(301) 내에/상에 제위치에 있는지 결정하기 위해 이미징 로직(312)을 실행할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 프로세서(190)는 앞서 간략히 설명된 바와 같이, 설치된 콤포넌트(즉, 전극 1-3 또는 팁 1-3)를 식별하기 위해 식별 (ID) 로직(Identification (ID) logic)(314)을 실행할 수 있다. 또한, 프로세서(190)는 전원 공급기(350)에 데이터 및/또는 명령어들을 보내기 위해 메모리(310)에 포함된 명령어들(즉, 이미징 로직(312))을 실행할 수 있다. 이미징 로직을 실행할 때 프로세서의 작동들은 도 4와 관련하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
한편, 또한, 전원 공급기(350)는 그 메모리(360)에 저장된 명령어(즉, 작동 로직(operational logic)(362) 및 ID 로직(ID logic)(314))를 실행하도록 구성된 프로세서(354)를 포함할 수 있다. 또한, 토치 어셈블리(301)로부터 수신된 데이터를 콤포넌트 아이덴티티 및/또는 하나 이상의 작동 파라미터와 상관(correlates)시키는 이미지 ID 데이터 구조(image ID data structure)(364)(즉, 표)는 전원 공급기(350)의 메모리(360)에 저장될 수 있다. 대안적으로, 이미지 ID 데이터 구조(364)는 전원 공급기(350) 및/또는 토치 어셈블리(301)에 의해(즉, 각각 인터페이스(interface)(370) 및/또는 인터페이스(330)에 포함된 네트워크 인터페이스 유닛(network interface unit)을 통해) 액세스 될 수 있는 외부 ID 데이터베이스(external ID database)(380)에 저장될 수 있다. 도 5 및 도 6과 관련하여 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 적어도 일부 실시예에서, 전원 공급기 프로세서(power supply processor)(354)는 ID 로직(314)을 실행하여, 설치된 콤포넌트를 식별하기 위해 (이미지 ID(364)로부터의) 콤포넌트 아이덴티티와 토치 어셈블리(301)로부터 수신된 데이터를 상관시킨다.
부가적으로 또는 대안적으로, 전원 공급기 프로세서(354)는 식별된 콤포넌트가 토치에 배치되는 동안 용접 또는 절단 작동의 작동 파라미터들을 조정하기 위해 작동 로직(362)을 실행할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 작동 파라미터들은 자동화된 절단/용접 설정들(예를 들어, 컴퓨터 수치 제어(CNC: computer numerical control) 제어기에 의해 제어되는 설정들), 전력/전류 설정들 및/또는 가스 흐름 설정들을 포함할 수 있다. 일부 예시들로서, 자동화된 절단/용접 설정들은 이동 속도(travel speed), 피어싱 높이(pierce height), 분리 높이(standoff height)/절단 높이(cut height) 및/또는 피어싱 드웰 시간(pierce dwell time)을 포함한다. 그에 비해, 적어도 일부 실시예들에서, 가스 흐름 설정들은 사용되는 가스의 유형(예를 들어, 산소, 질소, 아르곤, 공기 등), 압력 또는 유속, 가스 기능(예를 들어, 사전-흐름(pre-flow) 및 후속-흐름(post-flow), 절단 가스(cut gas), 쉴드 가스(shield gas) 등), 및/또는 가스 시퀀싱(gas sequencing)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 또한 전원 공급기 프로세서(354)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 요구된/필요한 부품들이 토치 어셈블리(301) 내의/상의 제위치에 있는지 결정하기 위해 작동 로직(362)을 실행할 수 있다(예를 들어, 결정을 내리기 위해 이미징 로직(312)을 실행하는 프로세서(190) 대신에).
또한, 도시되지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 전원 공급기(350)의 인터페이스(370) 및/또는 토치 어셈블리(301)의 인터페이스(330)는 하나 이상의 외부 컴퓨팅 디바이스들(external computing devices)에 연결 가능할 수 있으며(무선 또는 유선), 및 외부 컴퓨팅 디바이스(들)은 ID 로직(314) 및/또는 작동 로직(362)을 포함할 수 있어서, 외부 컴퓨팅 디바이스가 이미지 또는 이미지 데이터를 분석하고 전원 공급기(350) 및/또는 토치 어셈블리(301)와 통신하거나, 전원 공급기(350)의 작동 설정들을 조정하거나, 또는 그렇지 않으면 본 명세서에 제시된 기술들의 적어도 일부분과 연관된 로직을 실행할 수 있다.
일반적으로, 토치 어셈블리(301) 및 전원 공급기(350)에 각각 포함된 메모리(310) 및 메모리(360)는 다양한 콤포넌트들 또는 임의의 다른 데이터를 작동하는 것과 관련된 명령어들을 포함하는 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 또한, 메모리(310) 및 메모리(360)는 판독 전용 메모리(ROM: read only memory), 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory), 자기 디스크 저장 매체 디바이스들(magnetic disk storage media devices), 광학 저장 매체 디바이스들(optical storage media devices), 플래시 메모리 디바이스들(flash memory devices), 전기, 광학 또는 다른 물리적/유형의(비-일시적) 메모리 저장 디바이스들을 포함할 수 있다. 따라서, 일반적으로, 메모리(310) 및 메모리(360)는 컴퓨터 실행 가능한 명령어들을 포함하는 소프트웨어로 인코딩된 하나 이상의 유형(비-일시적) 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예를 들어, 메모리 디바이스)일 수 있거나 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(310) 및/또는 메모리(360)는 본 명세서에 설명된 바와 같이, 토치 어셈블리(301)의 토치 내에/상에 설치된 콤포넌트를 자동으로 식별하기 위해 및/또는 자동 식별에 응답하여 작동 파라미터들을 자동으로 조정하기 위해 그와 연관된 프로세서(각각, 프로세서(190) 및 프로세서(354))에 의해 실행될 수 있는 명령어들을 저장할 수 있다. 다시 말하면, 메모리(310) 및/또는 메모리(360)는 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서들이 본 명세서에 설명된 작동들을 수행하게 하는 명령어들을 포함할 수 있다.
도 3을 계속 참조하면, 또한, 전원 공급기는 표시기(indicator) 또는 표시기들(indicators)(352)을 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 표시기(들)(352)은 전류 게이지(current gauge), 압력 게이지(pressure gauge), 오류 게이지(fault gauge) 및/또는 다른 작동 제어 신호를 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 표시기(들)(352)은 사용자가 전원 설정을 안전하지 않은 설정으로 변경하려고 시도할 때 경고를 디스플레이하거나 및/또는 현재 식별된 콤포넌트의 아이덴티티를 디스플레이할 수 있는 디스플레이(display)를 포함할 수 있다.
언급된 바와 같이, 도 4는 일 예시적인 실시예에 따라 구성된 도 3(이는, 도 1a 내지 도 1c로부터 토치 어셈블리(20)를 나타낼 수도 있음)의 토치 어셈블리(301)에 의해 수행되는 작동들의 하이 레벨 흐름도를 도시한다. 처음에, 단계(410)에서, 하나 이상의 이미징 디바이스들(예를 들어, 이미징 디바이스들(160))은 토치 어셈블리(301) 내에/상에 설치된 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들(예를 들어, 소모성 콤포넌트들)(즉, 토치 어셈블리(301)의 토치에 포함된 소모성 콤포넌트들)을 나타내는 이미지 데이터 및/또는 하나 이상의 이미지들을 광학적으로 획득한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 이미징 디바이스들은 토치 본체의 작동 단부 및 그 내부에 설치된 임의의 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 나타내는 하나 이상의 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 일정하게 광학적으로 획득한다. 대안적으로, 하나 이상의 이미징 디바이스들은 미리 결정된 간격들(predetermined intervals)로 내부에 설치된 임의의 교환 가능한 토치 콤포넌트들 및 토치 본체의 작동 단부를 나타내는 하나 이상의 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 광학적으로 획득할 수 있다. 미리 결정된 간격들은 시간-기반(time-based)(예를 들어, 30 초마다) 또는 동작-기반(action-based)일 수 있다. 미리 결정된 동작 기반 간격들의 예시는 전원 공급기의 전원 켜기(powering-on); 전원 공급기의 사이클링(cycling); 기계화된 토치에서 수신되는 "화재(fire)" 신호; 토치에 포함된 트리거의 작동; 및/또는 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 토치 본체상의 제위치로 로킹(locking)에 응답하여 시작하는 간격들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 토치 본체에 포함된 광원은 미리 결정된 간격들로 교환 가능한 토치 콤포넌트들(및 그 위에 포함된 임의의 표시들)만을 조명할 수 있다.
일부 실시예들에서, 토치 어셈블리는 단계(420)에서 획득된 이미지 및/또는 이미지 데이터를 분석하지 않고, 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 전원 공급기에 전송한다. 예를 들어, 토치 어셈블리는 이미지들 및/또는 이미지 데이터가 획득될 때 및/또는 여러 묶음으로 또는 세트로, 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 전원 공급기로 전달할 수 있다. 대안적으로, 단계(430)에서, 토치 어셈블리(예를 들어, 프로세서(190))에서의 프로세서는 광학 인식 기술들로 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 분석하여 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 포함된 하나 이상의 마킹들을 식별할 수 있다. 예를 들어, 이미징 디바이스가 지속적으로 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 획득하는 경우, 프로세서는 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터의 변화를 검출한 다음, 변화가 검출될 때(예를 들어, 하나 이상의 마킹들을 이미지들의 라이브러리(library of images)와 비교) 이미지들 및/또는 이미지 데이터에 광학 인식 기술들을 적용할 수 있다. 대안적으로, 이미징 디바이스가 미리 결정된 간격들로 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 획득하는 경우, 프로세서는 광학 인식 기술들로 각각의 획득된 이미지 및/또는 이미지 데이터를 분석할 수 있다.
토치 어셈블리가 단계(430)에서 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터에 광학 인식 기술들을 적용하면, 단계(440)에서 토치 어셈블리는 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터의 하나 이상의 마킹들이 인식되는지를 결정할 수 있다. 하나 이상의 마킹들이 단계(440)에서 인식되면, 단계(450)에서 마킹(들) 또는 마킹(들)을 나타내는 데이터는 전원 공급기에 전송된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 단계(450)에서 전송하기 전에, 단계(445)에서 토치 어셈블리는 작동에 필요한 부품이 제 위치에 있는지를 결정할 수 있다(이 결정은 항상 발생할 필요는 없으므로, 단계(445)가 점선으로 도시됨). 예를 들어, 특정 플라즈마 절단 작동을 위해 적절하게 기능하도록 특정 토치 어셈블리가 전극, 가스 분배기, 토치 팁 및 쉴드 컵을 필요로 하는 경우, 토치 어셈블리는 작동을 개시하기 전에 이러한 모든 콤포넌트가 현재 토치 어셈블리에 설치되어 있다고 판단할 수 있다.
토치 어셈블리(또는 더 구체적으로, 토치 어셈블리의 프로세서)가 필요한 콤포넌트가 설치되지 않았다고(또는 제대로 설치되지 않았다고) 결정하면, 토치 어셈블리는 단계(445)에서 부품이 제 위치에 있지 않고, 단계(460)에서 전원 공급기가 작동하는 것을 방지한다(즉, 전원 공급기가 전원을 공급하는 것을 방지하는 신호를 전원 공급기로 보냄으로써). 예를 들어, 토치 팁이 제위치에 있기 전에 토치 상에 쉴드 캡이 설치되면, 프로세서는 부품이 단계(445)에서 제위치에 있지 않다고 결정하고 단계(460)에서 플라즈마 절단 작동을 방지할 수 있다. 이 결정은 임의의 수의 미리 결정된 요구된 카테고리들의 각각으로부터 마킹들을 식별함으로써, 하나 이상의 이미징 디바이스들에 의해 식별된 마킹들의 수를 카운트하고 그 수를 미리 결정된 수(예를 들어, 부품이 제위치에 있는지를 결정하기 위해 4 개의 마킹들)와 비교함으로써 이루어질 수 있다(예를 들어, 전극 카테고리, 가스 분배기 카테고리, 토치 팁 카테고리 및 쉴드 컵 카테고리로부터의 마킹들이 식별되면 부품이 제위치에 있음). 부가적으로 또는 대안적으로, 부품 제위치 결정(parts in place determination)은 특정 초점 범위(particular focus range)에서 마킹이 보여지는지의 여부에 따를 수 있다. 예를 들어, 획득된 이미지에서 마킹들이 초점이 맞지 않으면, 연관된 부품이 제대로 설치되지 않았다고 결정될 수 있으며, 따라서 연관된 부품이 제위치에 있지 않은 것으로 간주될 수 있다.
단계(445)에서 토치가 부품 제위치 분석(parts in place analysis)을 수행하지 않으면, 단계(450)에서 마킹(들) 또는 마킹(들)을 나타내는 데이터는 전원 공급기로 전송된다. 일 예시로서, "ESAB 60A GOUGE" 마킹들이 이미징 디바이스에 의해 식별되면, 일부 실시예에서, 프로세서는 단순히 이들 마킹들을 전원 공급기에 전송할 수 있다. 대안적으로, 프로세서는 식별된 하나 이상의 마킹들에 기초하여 작동 설정들을 결정하고, 작동 설정들에 연관된 명령어들을 전원 공급기에 전송할 수 있다. 예를 들어, "ESAB 60A GOUGE" 마킹들을 인식할 때, 프로세서는 전원 공급기에 60Am의 전력을 공급하고, 가우징에 적합한 압력으로 플라즈마 가스를 공급하고, 60Am에서 가우징에 필요한 임의의 다른 작동 파라미터를 설정하도록 명령할 수 있다. 전송된 명령어들은 "검출된 표시들을 나타내는 데이터"로 간주될 수 있다. 그러나, 이는 검출된 표시들을 나타내는 유일한 데이터는 아니다. 다른 예시들은 표시들(예를 들어, "유효(valid)" 및 "60A 가우징")을 나타내는 디지털 데이터(digital data) 및 표시들(예를 들어, 유효 및 60A 가우징에 할당된 값들)을 나타내는 아날로그 데이터(analog data)를 포함한다. 보다 구체적인 일 예시로서, 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터의 표시들이 라이브러리(예를 들어, 이미지 ID들(364))에 저장된 표시들과 매칭하는지를 결정할 때, 토치 어셈블리는 이미지 및/또는 이미지 데이터 및 "유효" 결정을 전원 공급기에 전송할 수 있으며, 이는 유효하고 식별된 콤포넌트들에 대해 토치 어셈블리를 자동으로 구성하는 것과 연관된 작동들의 나머지를 처리할 수 있다.
단계(450)에서 정확하게 전송되는 것에 관계없이, 표시들이 식별되면, 토치 어셈블리는 적어도 결국 토치 작동으로 진행할 수 있다. 한편, 단계(440)에서, 토치 어셈블리의 프로세서가 단계(410)에서 표시들을 인식하지 않으면, 프로세서는 단계(460)에서 토치 어셈블리가 작동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 토치 어셈블리가 절단 또는 용접 관련 프로세스를 개시하는 것이 방지될 수 있다.
도 4를 계속 참조하면, 본 명세서에서 설명된 실시예들이 대부분의 경우 내부 이미징 디바이스들을 구비한 설명된 토치 어셈블리들을 갖지만, 일부 실시예들에서, 이미징 디바이스는 전원 공급기에 실제로 포함될 수 있고, 토치 어셈블리와 전원 공급기 사이의 케이블링(cabling)은 토치 본체의 작동 단부와 전원 공급기를 광학적으로 연결하는 광학 콤포넌트들을 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 전원 공급기는 도 4에 도시된 작동들을 수행할 수 있다. 대안적으로, 토치 어셈블리는 토치의 작동 단부(및 그 내부에 설치된 임의의 콤포넌트들)의 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 획득하는 전원 공급기(또는 전원 공급기와 토치 사이에서 연장되는 토치 어셈블리의 리드 상에 배치된 이미징 디바이스와 같은 또 다른 외부 이미징 디바이스)로부터 정보를 수집(gather)할 수 있다.
도 5는 일 예시적인 실시예에 따라 구성된 전원 공급기의 작동들의 하이 레벨 흐름도를 도시한다. 초기에, 단계(510) 또는 단계(515)에서, 전원 공급기는 토치 어셈블리로부터 데이터를 수신한다. 보다 상세하게는, 단계(510)에서, 전원 공급기는 토치에 포함된 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 하나 이상의 이미지들 및/또는 이미지 데이터 또는 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 나타내는 데이터를 수신한다. 전술한 바와 같이, 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 나타내는 데이터는 표시들(예를 들어, "유효" 및 "60A 가우징")를 나타내는 디지털 데이터, 표시들을 나타내는 아날로그 데이터, 및 작동 파라미터들을 조정하기위한 명령어들을 포함할 수 있다. 데이터가 명령어들이거나 명령어들을 포함하면, 전원 공급기는 단계(530)에서 토치 어셈블리에 제공된 작동 파라미터들을 단순히 조정할 수 있다(따라서, 단계(520)은 점선으로 도시됨). 그러나, 데이터가 명령어들을 포함하지 않거나 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 식별하지 않는다면(단계(515)에서이 데이터가 수신됨), 전원 공급기는 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터의 표시들로 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 아이덴티티를 결정해야 한다. 예를 들어, 전원 공급기가 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 수신하면, 전원 공급기의 프로세서는 이미지들 및/또는 이미지 데이터에 광학 인식 기술들을 적용할 수 있다. 다른 예시로서, 전원 공급기가 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터에서 식별된 표시들을 나타내는 아날로그 또는 디지털 데이터를 수신하는 경우, 전원 공급기는 이 데이터로 조회 테이블(lookup table)을 쿼리(query)하여, 수신된 데이터에 의해 표현된 표시들과 연관된 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 식별할 수 있다. 특히, 전원 공급기에서 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 조합들을 식별하는 실시예들에서, 하나 이상의 이미징 디바이스들은 단계(510)(또는 단계(515))에서 전원 공급기가 다수의 소스들(sources)로부터 데이터를 수신할 수 있도록 전원 공급기에 데이터를 보낼 수 있다.
각각 단계(515) 또는 단계(520)에서 전원 공급기가 아이덴티티를 수신하지 못하거나 아이덴티티를 결정할 수 없는 경우, 전원 공급기는 교환 가능한 토치 콤포넌트가 플라즈마 절단 토치 어셈블리, 용접 토치 어셈블리 또는 임의의 다른 토치 어셈블리와 같은, 특정 토치 어셈블리와 호환되지 않는다고 결정할 수 있다(본 명세서에서 언급된 플라즈마 콤포넌트들은 단지 예시들일 뿐이며, 본 명세서에 제시된 기술들은 임의의 토치 어셈블리 유형에 대한 임의의 콤포넌트들을 식별할 수 있다). 예를 들어, 단계(510)에서 수신된 데이터가 콤포넌트가 표시들을 포함하지 않음을 나타내는 경우, 전원 공급기는 교환 가능한 토치 콤포넌트가 토치 어셈블리와 호환되지 않는다고 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 또한, 단계(525)에서 전원 공급기는 부품들이 제위치에 있는지 여부를 결정할 수 있다(그러나, 일부 실시예들에서, 전원 공급기는 부품들이 제위치에 있는지 결정하지 않고, 따라서 단계(525)가 점선으로 도시됨). 전원 공급기는 전술한 단계(445)의 설명에 따라 이 결정을 내리고, 간결성을 위해 여기서 반복하지 않는다. 즉, 일부 실시예들에서, 전원 공급기는 부품들이 제자리에 있는지 여부를 결정하고, 따라서 위에 포함된 단계(445)의 설명은 단계(525)에 적용 가능할 수 있다. 이들 실시예들 중 일부에서, 전원 공급기는 이 결정을 내리는 토치 어셈블리 대신에 부품들이 제자리에 있는지 결정한다. 대안적으로 전원 공급기와 토치 어셈블리는 부품들이 제자리에 있는지 결정하기 위해 함께 작동할 수 있다. 즉, 전원 공급기 및 토치 어셈블리는 단계(445)와 관련하여 전술한 작동들을 동시에(in tandem) 또는 일제히(unison) 완료할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 토치 어셈블리는 부품들 제위치 결정을 독립적으로 수행할 수 있다(그리고, 전원 공급기는 이 단계를 무시할 수 있다). 전원 공급기가 부품들이 제자리에 있는지 여부를 결정하기 위해 표시들을 분석하는 경우, 전원 공급기는 부품들이 제자리에 없을 때, 단계(527)에서, 용접 또는 절단 프로세스를 개시하지 않을 수 있다. 부품들이 제위치에 있을 때, 전원 공급기는 단계(530)으로 진행될 수 있다.
단계(530)에서, 전원 공급기는 단계(520)에서 결정된 아이덴티티에 기초하여 토치 어셈블리의 작동 파라미터들을 조정한다. 예를 들어, 교환 가능한 토치 콤포넌트가 플라즈마 절단 토치 어셈블리를 위한 60암페어 또는 40암페어 절단 팁으로 식별되면, 전력 공급기는 60암페어 또는 40암페어의 전류가 각각 토치 어셈블리로 전달되도록 전력 전달을 조정할 수 있다. 또한, 전원 공급기가 60암페어 또는 40암페어 토치 팁이 토치 본체에 설치되어 있다고 결정할 때, 사용자가 전류를 100암페어로 변경하려고 시도하는 것을 전원 공급기가 검출하면, 전원 공급기는 자동으로 안전한 레벨로(즉, 60 또는 40 암페어로) 전류를 롤백(roll the current back)할 수 있다. 즉, 일부 경우들에, 기술들은 아크 개시(arc initiation)를 방지하지 못할 수도 있지만, 아크 전송이 최적의 작동 파라미터들(안전성 및 고품질 작동들을 보장하도록)로 실시(effectuated)되도록 보장할 것이다. 대안적으로, 토치 팁이 가우징 팁으로 식별되면, 전원 공급기는 가우징 모드로 설정될 수 있다. 또한, 토치 팁이 식별되지 않으면, 전원 공급기는 제품(work piece)으로의 아크 전달을 방지하거나 작동 설정들을 매우 낮은 레벨로 제한하여, 미식별된 콤포넌트가 고장나지 않고 다른 토치 콤포넌트들을 손상 시키거나 최종 사용자를 위험에 빠뜨리지 않도록 보장할 수 있다 . 이는 위조품 또는 부적합한/바람직하지 않은 콤포넌트들이 토치 본체와 함께 사용되거나 토치 본체를 손상시키는 것을 방지할 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 이 도면은 또 다른 예시적인 실시예에 따라 구성된 전원 공급기의 작동들에 대한 다른 하이 레벨 흐름도를 도시한다. 도 6에서, 전원 공급기는 초기에 단계(610)에서 토치 어셈블리로부터 교환 가능한 토치 콤포넌트들 또는 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 조합의 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터를 수신한다. 단계(620)에서, 전원 공급기는 획득된 이미지들 및/또는 이미지 데이터에 포함된 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 임의의 식별 가능한 표시들을 포함하는지 결정한다. 이 결정은 부품들이 정품(genuine)인지(즉, 토치 어셈블리에 적합하고 위조품이 아닌지)를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 표시들을 식별하는데 사용되는 이미지들의 라이브러리는 표시들이 정품인지 여부를 나타내는 태그들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이미지들의 라이브러리는 정품 표시들만을 포함할 수 있어, 정품 표시들만이 식별되도록 한다.
단계(620)에서 식별 가능한 표시들이 발견되면(따라서, 부품들이 단계(620)에서 진짜로 결정되면), 단계(630)에서 전원 공급기는 현재 토치 어셈블리 내에 또는 토치 어셈블리 상에 설치된 식별 가능한 교환 가능한 토치 콤포넌트에 대한 아이덴티티들을 결정할 수 있다. 단계(640)에서, 전원 공급기는 식별된 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 특정 절단/용접 작동에 대해 일관성이 있는지 또는 호환 가능한지를 결정한다. 이러한 결정을 내리기 위해, 전원 공급기는 다수의 식별된 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 함께 사용될 수 있는지 또는 함께 사용되어야 하는지 및/또는 하나 이상의 식별된 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 선택된 용접/절단 작동들에 적합한지 결정할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급기는 토치 어셈블리 내/상에 현재 설치되어 있는 전극, 토치 팁, 가스 분배기 및 쉴드 컵이 모두 100 암페어 공기/공기 절단 작동(100 Amp air/air cutting operation)에 적합한지 여부를 결정할 수 있다.
그 대신에, 단계(620)에서, 하나 이상의 부품들이 특정 토치 어셈블리에 대해 정품 및/또는 부적합하지 않다고 결정되면(즉, 하나 이상의 부품들이 위조품인 경우), 전원 공급기는 단계(625)에서 오류 모드(fault mode)에 진입할 수 있다. 유사하게는, 단계(640)에서, 식별된 교환 가능한 토치 콤포넌트들 중 적어도 하나가 다른 식별된 교환 가능한 토치 콤포넌트들과 호환 가능하지 않다고 전원 공급기가 결정하면(즉, 하나의 교환 가능한 토치 콤포넌트가 100암페어 공기/공기 절단에 적합하지 않음), 전원 공급기는 단계(645)에서 오류 모드로 진입할 수 있다. 전원 공급기가 오류 모드에서 작동할 때, 토치 어셈블리의 작동들을 방지할 수 있다. 대안적으로, 오류 모드에서, 식별된 교환 가능한 토치 콤포넌트들로 작동될 때, 전원 공급기는 품질이 저하되거나 안전하지 않을 토치의 작동들을 제한할 수 있다. 그에 비해, 식별된 교환 가능 토치 콤포넌트들이 서로 호환 가능하고 및/또는 특정 절단/용접 작동에 적합하다고 전원 공급기가 결정하면, 단계(650)에서 전원 공급기는 콤포넌트 또는 콤포넌트들의 아이덴티티에 기초하여 토치 어셈블리에 전달되도록 프로세스 파라미터들(process parameters)(즉, 작동 파마리터들)을 자동으로 조정할 수 있다. 즉, 전원 공급기(또는 토치 어셈블리)는 식별된 콤포넌트들이 모두 특정 작동을 위해 사용되도록 의도되고 전원 공급기가 특정 작동을 지원하도록 토치 어셈블리의 작동 파라미터들을 조정할 수 있다고 결정할 수 있다.
다른 장점들 중에서, 본 명세서에 설명되고 도시된 기술들은 사용자가 다양한 절단 및 용접 작동들 사이를 신속하고 원활하게 전환할 수 있게 한다. 또한, 본 명세서에 제시된 기술들은 토치 어셈블리에 현재 설치된/포함된 특정 콤포넌트들에 대한 작동 파라미터들(예를 들어, 전력 및 가스 전달 파라미터들)을 자동으로 구성함으로써 용접 및 절단 작동들에 대한 향상된 안전성 및 더 나은 작동 조건들을 제공한다. 결과적으로, 경험이 부족하고 경험이 있는 사용자들은 모든 콤포넌트에 대한 특정 설정들을 알 필요가 없으며(심지어 검색하려고 시도할 필요도 없으며) 콤포넌트를 설치할 때 콤포넌트들을 식별할 필요가 없다. 즉, 본 명세서에 제시된 기술들은 최종 사용자가 이상적인 설정들 및/또는 위조 부품들에 대해 잘 알 필요가 없게 한다. 또한, 사용자가 안전하지 않거나 차선의 설정을 사용하려고 해도, 본 명세서에 제시된 기술들은 사용자가 그렇게 하지 못하게 할 수 있다(본 명세서에 제시된 기술들이 정품 부품들을 사용한 특정 작동들에 이상적인 설정들이 적용되는 것을 보장하기 때문에). 이렇게 하면 성능이 향상되고 일관성있게 유지되며 사용 편의성이 향상되고 안전성이 향상될 것이다.
또 다른 예시들로서, 본 명세서에 제시된 기술들은 저렴하고 신뢰성 있게 콤포넌트들을 식별할 수 있다. 즉, 적어도 전기 콤포넌트들을 토치 콤포넌트들에 추가하는 것과 비교할 때, 콤포넌트에 마킹을 추가하는 것은 상당히 저렴하고 적어도 신뢰할 만하다. 더욱이, 기술들은 (통상적인 용접/절단 작동들과 비교하여) 전원 공급기와 토치 어셈블리 사이에 추가적인 전기 연결을 필요로 하지 않는다.
요약하면, 하나의 형태로 토치 어셈블리가 본 명세서에 제시되며, 토치 어셈블리는 하나 이상의 마킹들을 포함하는 하나 이상의 상호 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 제거 가능하게 수용하도록 구성된 작동 단부를 구비한 토치 본체 - 상기 토치 본체는 내부 구멍을 형성함 -; 및 내부 구멍 내에 배치되고, 하나 이상의 교환 가능 토치 콤포넌트들이 하나 이상의 마킹들에 기초하여 자동으로 식별될 수 있도록 하나 이상의 교환 가능 토치 콤포넌트들에 포함된 하나 이상의 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 하나 이상의 마킹들의 이미지를 광학적으로 획득하도록 위치되는 하나 이상의 이미징 디바이스들을 포함한다.
다른 형태에서, 본 명세서에 시스템이 제시되고, 상기 시스템은 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 갖는 교환 가능한 토치 콤포넌트를 수용하는 작동 단부를 갖는 토치 본체; 및 토치 본체 내에 또는 토치 본체 상에 배치된 이미징 디바이스, 토치 본체에 제거 가능하게 결합될 수 있는 토치 콤포넌트 - 상기 토치 콤포넌트는 토치 콤포넌트가 토치 본체에 제거 가능하게 결합될 때 이미징 디바이스에 의해 광학적으로 관측 가능한 표면 상에 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 포함하여, 이미징 디바이스는 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들의 이미지를 광학적으로 획득할 수 있음 -을 포함하는 토치 어셈블리; 및, 하나 이상의 수동 기계적 마킹들에 기초하여 작동 파라미터들을 자동으로 조정하는 전원 공급기를 포함한다.
또 다른 형태에서, 본 명세서에 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 식별하는 방법이 제시되며, 상기 방법은 토치 본체 내에 또는 토치 본체 상에 배치된 하나 이상의 이미징 디바이스들을 작동시킴으로써 토치 본체 상에 또는 토치 본체 내에 설치된 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 포함된 하나 이상의 수동 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 하나 이상의 수동 마킹들의 이미지를 광학적으로 획득하는 단계; 및 하나 이상의 수동 마킹들에 기초하여 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 식별하는 단계를 포함한다
또 다른 형태에서, 본 명세서에 내부에 설치된 소모성 콤포넌트들의 아이덴티티에 기초하여 작동 파라미터들을 자동으로 조정하도록 구성된 토치에 제거 가능하게 결합 가능한 소모성 콤포넌트(consumable component)이 제시되며, 상기 소모성 콤포넌트는 토치의 작동 단부에서 광학적으로 관측 가능한 표면; 및 표면 상에 배치된 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 포함하고, 상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들은 소모성 콤포넌트의 아이덴티티; 소모성 콤포넌트와 연관된 작동 파라미터; 및 토치 내의 필수 위치(requisite location)에 소모성 콤포넌트의 존재(presence) 중 적어도 하나와 관련된 정보를 제공한다.
본 기술들이 하나 이상의 특정 예시들로 구체화된 것으로 도시되고 설명되었지만, 예시들의 특정 세부 사항들은, 본 발명의 범위 및 범주 내에서 다양한 수정 및 구조적 변경이 이루어질 수 있기 때문에, 본 명세서에 제시된 기술들의 범위를 제한하려고 의도되지 않는다. 또한, 본 명세서에서 설명된 예시들 중 하나로부터의 다양한 특징들은 임의의 다른 예시들에 포함될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구 범위는 광범위하게 그리고 본 발명의 범위와 일치하는 방식으로 해석되어야 한다.

Claims (25)

  1. 용접 또는 절단 작동들을 위한 토치 어셈블리에 있어서,
    하나 이상의 마킹들을 포함하는 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 제거 가능하게 수용하도록 구성된 작동 단부를 갖는 토치 본체 - 상기 토치 본체는 내부 구멍을 형성함 -; 및
    상기 내부 구멍 내에 배치되고, 상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 상기 하나 이상의 마킹들에 기초하여 자동으로 식별될 수 있도록 상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 포함된 상기 하나 이상의 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 상기 하나 이상의 마킹들의 이미지를 광학적으로 획득하도록 위치되는 하나 이상의 이미징 디바이스들
    을 포함하는 토치 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 포함된 상기 하나 이상의 마킹들을 조명하도록 구성된 하나 이상의 광원들
    을 더 포함하는 토치 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 명령어들을 실행하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 하나 이상의 광원들 및 상기 하나 이상의 이미징 디바이스들을 작동시키는
    토치 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들이 상기 하나 이상의 마킹들에 기초하여 자동으로 식별될 수 있도록, 상기 이미지 또는 상기 이미지 데이터를 전원 공급기로 더 전송하는
    토치 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    시간-기반 간격들 및 동작-기반 간격들 중 적어도 하나인 미리 결정된 간격들로 상기 하나 이상의 이미징 디바이스들 및 상기 하나 이상의 광원들을 작동시키는
    토치 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미징 디바이스는,
    적어도 단일 카메라
    를 포함하고,
    상기 하나 이상의 마킹들은,
    상기 단일 카메라에 의해 광학적으로 관측 가능한 상기 하나 이상의 교환 가능한 콤포넌트들의 부분들에 배치되는
    토치 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 명령어들을 실행하는 프로세서
    를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 하나 이상의 이미징 디바이스들을 작동시키고,
    광학 인식 기술들로 상기 이미지 또는 상기 이미지 데이터를 분석하여 상기 하나 이상의 마킹들에 기초하여 상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 자동으로 식별하는
    토치 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 자동 식별에 의해 결정된 상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 아이덴티티에 기초하여 상기 토치에 대한 작동 파라미터들을 조정하기 위해 전원 공급기에 명령어들을 더 전달하는
    토치 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트는,
    소모성 콤포넌트들이고,
    상기 하나 이상의 마킹들은,
    상기 소비품 콤포넌트들의 광학적으로 관측 가능한 위치들에 포함되는
    토치 어셈블리.
  10. 시스템에 있어서,
    토치 어셈블리; 및
    전원 공급기
    를 포함하고,
    상기 토치 어셈블리는,
    하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 갖는 교환 가능한 토치 콤포넌트를 수용하는 작동 단부를 갖는 토치 본체;
    상기 토치 본체 내에 또는 상기 토치 본체 상에 배치된 이미징 디바이스; 및
    상기 토치 본체에 제거 가능하게 결합될 수 있는 토치 콤포넌트 - 상기 토치 콤포넌트는 상기 토치 콤포넌트가 상기 토치 본체에 제거 가능하게 결합될 때 상기 이미징 디바이스에 의해 광학적으로 관측 가능한 표면 상에 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 포함하며, 상기 이미징 디바이스는 상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들의 이미지를 광학적으로 획득할 수 있음 -
    을 포함하고,
    상기 전원 공급기는,
    상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들에 기초하여 작동 파라미터들을 자동으로 조정하는
    시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 토치 어셈블리는,
    상기 전원 공급기에 상기 이미지 또는 상기 이미지 데이터를 전송하고,
    상기 전원 디바이스는,
    광학 인식 기술로 상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 식별하여, 상기 전원 디바이스가 상기 작동 파라미터들을 자동으로 조정할 수 있는
    시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공급 디바이스는,
    상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들에 기초하여 상기 토치 콤포넌트의 아이덴티티를 결정하고,
    상기 아이덴티티에 기초하여 상기 토치에 전달되는 동력의 상기 작동 파라미터를 조정하는
    시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 토치 어셈블리는,
    상기 토치 콤포넌트에 포함된 상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹을 조명하도록 구성된 광원
    을 더 포함하는 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 토치 어셈블리는,
    메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 명령어들을 실행하는 프로세서
    를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    미리 결정된 간격들로 상기 이미징 디바이스 및 상기 광원을 작동시키는
    시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 이미징 디바이스는,
    적어도 단일 카메라
    를 포함하는 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들은,
    3 차원 수동 기계적 마킹들이고,
    상기 이미징 디바이스는,
    상기 3 차원 수동 기계적 마킹들의 깊이 및 상기 3 차원 수동 기계적 마킹들의 프로파일 중 적어도 하나를 검출하도록 구성되는
    시스템.
  17. 교환 가능한 토치 콤포넌트를 식별하는 방법에 있어서,
    토치 본체에 또는 상기 토치 내에 배치된 하나 이상의 이미징 디바이스들을 작동시킴으로써, 상기 토치 본체 내에 또는 상기 토치 본체에 설치된 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들에 포함된 하나 이상의 수동 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 상기 수동 마킹들의 이미지를 자동으로 획득하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 수동 마킹들에 기초하여 상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 식별하는 단계
    를 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 이미지는,
    원시 이미지(raw image) 또는 처리된 이미지이고,
    상기 방법은,
    상기 하나 이상의 교환 가능 토치 콤포넌트들이 상기 하나 이상의 수동 마킹들에 기초하여 자동으로 식별될 수 있도록, 전원 공급기에 상기 이미지 또는 상기 이미지 데이터를 전송하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 하나 이상의 수동 마킹들에 기초하여 상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들을 자동으로 식별하기 위해 광학 인식 기술로 상기 이미지 또는 상기 이미지 데이터를 분석하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 분석하는 단계는,
    상기 토치에 포함된 프로세서에 의해 수행되고,
    상기 방법은,
    상기 자동 식별에 의해 결정된 상기 하나 이상의 교환 가능한 토치 콤포넌트들의 아이덴티티에 기초하여 작동 파라미터들을 조정하기 위해 전원 공급기에 명령어들을 전송하는 단계
    를 포함하는 방법.
  21. 내부에 설치된 소모성 콤포넌트들의 아이덴티티에 기초하여 작동 파라미터들을 자동으로 조정하도록 구성된 토치에 제거 가능하게 결합 가능한 소모성 콤포넌트에 있어서,
    상기 토치의 작동 단부에서 광학적으로 관측 가능한 표면; 및
    상기 표면 상에 배치된 하나 이상의 수동 기계적 마킹들
    을 포함하고,
    상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들은,
    상기 소모성 콤포넌트의 아이덴티티;
    상기 소모성 콤포넌트와 연관된 작동 파라미터; 및
    상기 토치 내의 필수 위치에 상기 소모성 콤포넌트의 존재
    중 적어도 하나와 관련된 정보를 제공하는
    소모성 콤포넌트.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 표면은,
    소모성 콤포넌트의 후단 벽인
    소모성 콤포넌트.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들은,
    상기 소모성 콤포넌트의 제조사를 식별하는 상표
    를 포함하는 소모성 콤포넌트.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들은,
    기계 판독 가능한 마킹들
    을 포함하는 소모성 콤포넌트.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 표면은,
    상기 토치를 포함하는 토치 어셈블리에 포함된 이미징 디바이스에 의해 관측 가능하고,
    상기 이미징 디바이스는,
    상기 표면에 포함된 상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들을 나타내는 이미지 데이터 또는 상기 하나 이상의 수동 기계적 마킹들의 이미지를 획득하도록 구성되어, 상기 콤포넌트와 연관된 상기 작동 파라미터가 결정될 수 있는
    소모성 콤포넌트.
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