MX2014012464A

MX2014012464A - Sistema y metodo para monitorear calidad de soldadura.

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Publication number: MX2014012464A
Application number: MX2014012464A
Authority: MX
Inventors: Joseph A Daniel
Original assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2015-01-12
Also published as: MX346755B; KR20150007293A; CA2870409A1; CN104379291B; CN106964874A; KR101986400B1; CN104379291A; JP3197100U; MX365258B; CN107020436A; DE202013012002U1; WO2013160745A1; CN106964874B; MX369794B

Abstract

Un sistema y métodos de soldadura de arco. El sistema es capaz de monitorear variables durante un proceso de soldadura, de acuerdo con estados de forma de onda, y ponderar las variables por consiguiente, detectar defectos de una soldadura, diagnosticar posibles causas de los defectos, cuantificar la calidad general de una soldadura, obtener y utilizar datos indicativos de una buena soldadura, mejorar la producción y control de calidad para un proceso de soldadura automatizado, enseñar técnicas de soldadura adecuadas, identificar ahorros de costos para un proceso de soldadura, y derivar ajustes de soldadura óptimos para que se utilicen como pre-ajustes para diferentes procesos de soldadura o aplicaciones.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA MONITOREAR CALIDAD DE SOLDADURA SOLICITUDES RELACIONADAS La presente solicitud se presenta como una solicitud de patente de continuación en parte (CIP) que reclama la prioridad del beneficio de la Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 12/775,729 presentada el 7 de mayo de 2010, la cual reclama la prioridad de y el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional de los Estados Unidos No. 61/261, 079 presentada el 13 de noviembre de 2009, de las cuales toda la descripción se incorpora en la presente para referencia .

CAMPO TÉCNICO Los conceptos inventivos generales se relacionan con soldadura de arco eléctrico y, más particularmente, con sistemas, métodos, y aparatos para monitorear variables durante un proceso de soldadura y ponderar las variables por consiguiente, cuantificar la calidad de soldadura, obtener y utilizar datos indicativos de una buena soldadura, mejorar la producción y el control de calidad para un proceso de soldadura automatizado, enseñar técnicas de soldadura adecuadas, identificar ahorros de costos para un proceso de soldadura, y derivar ajustes de soldadura óptimos para que se utilicen como pre-ajustes para diferentes procesos de soldadura o aplicaciones.

ANTECEDENTES Muchas diferentes condiciones y parámetros contribuyen a la calidad general de una soldadura resultante. Por consiguiente, los fabricantes de soldaduras de arco eléctrico han intentado monitorear la operación de la soldadora para determinar la calidad de la soldadura y la eficiencia de la soldadora durante la operación en una instalación de fabricación. Un intento por monitorear una soldadora de arco eléctrico se ilustra en la Patente de los Estados Unidos No. 6,051,805 para Vaidya (en adelante "Vaidya") donde una computadora u otro instrumento programado se emplea para monitorear la corriente promedio y la eficiencia de la operación de soldadura, cuya eficiencia se expresa como una relación del tiempo en que se realiza la soldadura con el tiempo total del cambio de trabajo. De acuerdo con la tecnología estándar, este sistema de monitoreo descrito incluye un primer circuito de control el cual tiene la forma de una unidad de procesamiento central con accesorios estándar tales como RAM y EPROM. Un segundo circuito de control se conecta al primer circuito para ingresar y producir información durante el procedimiento de monitoreo. El monitor reúne información durante un periodo de tiempo el cual se describe como extendiéndose por más de algunas horas hasta 999 horas. El monitor determina la eficiencia de soldadura y monitorea el tiempo para determinar la corriente promedio y el tiempo de soldadura de arco acumulado para una eficiencia general.

Vaidya describe una capacidad de monitorear la corriente y la velocidad de alimentación de alambre, asi como el flujo de gas durante el procedimiento de soldadura. Toda esta información se almacena en dispositivos de memoria adecuados para recuperación subsiguiente de las características de operación de la soldadora durante el proceso de soldadura. De esta manera, la productividad de la soldadora puede medirse para calcular la eficiencia de costos y otros parámetros. El monitoreo de la soldadora de arco eléctrico, como se sugiere en Vaidya, se ha intentado por otros fabricantes para medir la corriente promedio durante un proceso de soldadura. Sin embargo, medir la corriente promedio, el voltaje, la velocidad de alimentación de alambre u otros parámetros durante un proceso de soldadura y utilizar estos datos para registrar el rendimiento de la operación de soldadura no ha sido satisfactorio. En el pasado, los dispositivos de monitoreo no habían tenido conocimiento previo de los parámetros que se monitoreaban .

Por consiguiente, el monitoreo de los parámetros tales como corriente, voltaje e incluso velocidad de alimentación de alambre en el pasado aunque se utilice la tecnología establecida en Vaidya, ha sido caótico en respuesta e incapaz de determinar la estabilidad real del arco eléctrico o si el proceso de soldadura se encuentra por encima o por debajo de los valores de parámetro deseados. Esta información debe conocerse para el propósito de rechazar un ciclo de soldadura y/o determinar la calidad de la soldadura realizada durante el ciclo de soldadura con precisión deseada. En resumen, el monitoreo de la operación de una soldadora de arco eléctrico cuando se utiliza para una variedad de procesos de soldadura no ha sido satisfactorio debido a que no existe conocimiento previo que pueda utilizarse para propósitos de evaluar el proceso de soldadura durante su implementación.

Superando estas desventajas, la Patente de los Estados Unidos No. 6,441,342 para Hsu (en adelante "Hsu") describe un monitor y método para monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza un proceso de soldadura de arco seleccionado que crea información sobre la operación de la soldadora. Por consiguiente, el uso estándar de una tecnología de computadora de alta potencia puede utilizarse sobre datos igualmente precisos e inteligentes generados por el monitor. El monitor y el sistema de monitoreo de Hsu emplea información conocida durante el proceso de soldadura. La información es fija y no varía. El monitor se concentra en aspectos específicos del proceso de soldadura para emplear conocimiento previo que se compara con rendimiento real. De esta manera, la estabilidad y magnitudes aceptables o niveles de un parámetro seleccionado se determinan durante un aspecto específico del proceso de soldadura. El proceso de soldadura se separa en segmentos de tiempo fijos con parámetros deseados conocidos antes del monitoreo. Después, estos datos pueden procesarse por técnicas de computadora conocidas para evaluar aspectos de los ciclos de soldadura.

Hsu describe que el proceso de soldadura se lleva a cabo por una soldadora de arco eléctrico que genera una serie de formas de onda que se repiten rápidamente. Cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo. Cada ciclo de soldadura (es decir, forma de onda) se crea por un generador de forma de onda conocido utilizado para controlar la operación de la soldadora. Estas formas de onda se dividen en estados, tales como en un proceso de soldadura por pulsos, un estado de corriente de fondo, elevación en rampa, corriente de pico, descenso de rampa, y después nuevamente a la corriente de fondo. Al dividir la forma de onda de excitación conocida en estados definidos como segmentos de tiempo de las características de arco generadas, cualquier seleccionado de los estados puede monitorearse . De hecho, muchos estados pueden multiplexarse . Por ejemplo, en el proceso de soldadura por pulsos, el estado relacionado con la corriente pico puede monitorearse. Hsu describe que el estado del proceso de soldadura se monitorea al leerse a una alta proporción de preferencia excediendo 1.0 kHz. Cada uno de los parámetros de soldadura actuales, tales como la corriente, voltaje o incluso la velocidad de alimentación de alambre se detecta muchas veces durante cada estado de corriente pico de la forma de onda utilizada en el proceso de soldadura por pulsos. De esta manera, el ascenso de rampa, descenso de rampa, y corriente de fondo se ignoran durante el proceso de monitoreo del estado de corriente pico.

Por consiguiente, la corriente pico se compara con una corriente pico conocida. Una función de la corriente pico puede utilizarse para detectar variaciones en la corriente pico real producida a partir de la soldadora de arco eléctrico. En Hsu, un nivel mínimo y un nivel máximo sobre el lado inferior y superior de la corriente pico de comando se utilizan para determinar el nivel de la corriente pico muchas veces durante cada estado de corriente pico de la forma de onda de soldadura por pulso. Sin embargo, la corriente excede el máximo, o es menor que el mínimo, este evento se cuenta durante cada forma de onda. Las desviaciones totales o eventos se contabilizan por un tiempo de soldadura (es decir, un tiempo durante el cual se lleva a cabo un proceso de soldadura o cierta porción significativa del mismo) . Si este conteo se encuentra más allá de un número establecido por forma de onda o durante el tiempo de soldadura, una advertencia puede proporcionarse de que este proceso de soldadura particular experimentó condiciones de soldadura indeseadas. De hecho, si el conteo excede un nivel máximo, la soldadura se rechaza. Esta misma capacidad se utiliza con un programa de desviación estándar estadístico para leer la corriente pico muchas veces durante cada estado de corriente pico de la forma de onda para detectar la magnitud de la desviación estándar. En la práctica, la desviación estándar es el cálculo de desviación de la media cuadrática (RMS) por el programa de computadora. En Hsu, la corriente pico promedio se calcula y se registra así como las condiciones de nivel y las características de estabilidad. La RMS de la corriente o voltaje también se determina para cada uno de los estados que se monitorea, por ejemplo, el estado de corriente pico de una forma de onda de pulso. Aunque el nivel de corriente pico o la elevación estándar se monitorea, la fase de corriente de fondo puede monitorearse por el nivel de corriente y duración.

Hsu describe seleccionar un estado en la forma de onda y comparar las señales de comando deseadas y conocidas para ese estado para los parámetros reales del proceso de soldadura durante ese estado monitoreado. La selección se basa en conocimiento previo del generador de formas de onda. Por ejemplo, a una velocidad de alimentación de alambre específica WFSl, el generador de formas de onda se programa para ajustar la corriente pico para controlar la longitud de arco. El monitor "informado" entonces selecciona el segmento de corriente pico como el estado monitoreado, cuando la soldadura a esta velocidad de alimentación de alambre WFS1. A otra velocidad de alimentación de alambre WFS2, sin embargo, el generador de formas de onda se programa para ajustar el tiempo de fondo para controlar la longitud de arco (y no la corriente pico) . El monitor "informado" entonces selecciona el tiempo de fondo como el estado monitoreado y el parámetro, cuando se suelda a esta velocidad de alimentación de alambre WFS2. En contraste, un monitor posterior no tiene idea de que a velocidades de alimentación de alambre diferentes, diferentes aspectos de la forma de onda deben monitorearse para detectar la estabilidad de arco. Monitorear el tiempo de fondo a la velocidad de alimentación de alambre WFS1 o monitorear corriente pico a la velocidad de alimentación de alambre WFS2, en este ejemplo, puede ser muy inefectivo. De esta manera, Hsu describe utilizar un segmento de tiempo de la forma de onda para monitorear este segmento de la forma de onda utilizando conocimiento previo de los valores deseados. Esto permite monitoreo real del proceso de soldadura de arco eléctrico y no solamente un promedio sobre la forma de onda total .

En Hsu, el monitor se caracteriza por el uso de conocimiento previo, en comparación con el proceso normal de leer solamente los parámetros producidos experimentados durante el proceso de soldadura. Por consiguiente, el monitoreo simplifica en gran medida la tarea de detectar comportamiento normal de una soldadora cuando el comportamiento normal es una función de tiempo y difiere solamente durante un aspecto del proceso de soldadura. Las enseñanzas de Hsu no son tan aplicables al monitoreo de voltaje en un proceso de voltaje constante, debido a que el nivel deseado de voltaje es una característica conocida durante el ciclo de soldadura total. Sin embargo, en otros procesos de soldadura cuando el voltaje y la corriente varían durante diferentes segmentos de la forma de onda, el método de Hsu proporciona lecturas precisas de estabilidad, RMS, desviación estándar, promedio, por debajo del mínimo y por encima del máximo antes de que el parámetro real se monitoree durante segmentos seleccionados de la forma de onda.

De acuerdo con Hsu, los procesos de soldadura de variación de tiempo, tales como soldadura por pulsos y soldadura de corto circuito, se monitorean con exactitud precisa y no al leer información general producida. El monitor se activa en un tiempo seleccionado en cada forma de onda que es el estado seleccionado o segmento de la forma de onda. El monitor compara parámetros reales con los parámetros deseados en forma de señales de comando dirigidas a un suministro de energía de la soldadora. En Hsu, el monitoreo puede producirse durante sólo segmentos específicos de la forma de onda; sin embargo, en eventos excepcionales, tal como cuando el arco se extingue o cuando existe un corto circuito, una subrutina computarizada se implementa ya sea al detectar el voltaje o detectar la corriente para reiniciar el arco eléctrico y/o corregir el corto circuito. Las subrutinas para estos eventos se ejecutan en paralelo al programa de monitoreo. Por consiguiente, estas excepciones no afectan la operación general del monitor. Estas subrutinas se construyen como estados excepcionales o segmentos de tiempo. Los parámetros o señales dentro de estos estados excepcionales se monitorean en una forma similar como se describe en lo anterior .

En Hsu, la información de producción sobre un tiempo de calendario, cambio o incluso por el operador pueden acumularse para propósitos de evaluar la operación o eficiencia de una soldadora. El monitoreo de cada ciclo de soldadura al monitorear un segmento especifico o estado de forma de onda permite la acumulación de eventos indeseados experimentados con el paso del tiempo. Esto también permite un análisis de tendencias de modo que el operador pueda tomar medidas correctivas antes de que el proceso de soldadura realmente produzca soldaduras de producción defectuosas. El análisis de tendencias, análisis de defectos, defectos acumulados, registro de todos estos puntos y monitoreo en tiempo real relacionado de la soldadora de arco eléctrico permite una intervención directa en una forma puntual para tomar medidas preventivas en comparación con acciones correctivas .

Los conceptos inventivos generales contemplan sistemas, métodos, y aparatos para monitorear variables durante un proceso de soldadura y ponderar las variables por consiguiente, cuantificar la calidad de soldadura, obtener y utilizar datos indicativos de una buena soldadura, detectar defectos de soldadura, y diagnosticar posibles causas de los defectos de soldadura. Los datos de calidad de soldadura permiten mejoras en la producción y el control de calidad para un proceso de soldadura automatizado, enseña técnicas de soldadura adecuadas, identifica ahorros de costos para un proceso de soldadura, y deriva ajustes de soldadura óptimos para que se utilicen como pre-ajustes para diferentes procesos de soldadura o aplicaciones. A manera de ejemplo para ilustrar varios aspectos de los conceptos inventivos generales, se describen varios sistemas ejemplares, métodos, etc .

Un método para monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza un proceso de soldadura de arco seleccionado al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo, el proceso seleccionado controlado por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se describe. El método incluye (a) generar una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo; (b) dividir las formas de onda en estados; (c) medir un parámetro de soldadura seleccionado que se produce en uno de los estados de forma de onda en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo para obtener un conjunto de datos para el parámetro de soldadura seleccionado; (d) para cada periodo de tiempo, calcular un valor de estabilidad para el parámetro de soldadura seleccionado a partir del conjunto de datos; (e) comparar cada valor de estabilidad con un valor de estabilidad esperado para determinar si una diferencia entre el valor de estabilidad y el valor de estabilidad esperado excede un umbral predeterminado; y (f) si la diferencia excede el umbral, ponderar el valor de estabilidad con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el valor de estabilidad con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo estado de forma de onda con su forma de onda. De esta manera, el método puede asignar múltiples pesos (por ejemplo, basándose en un grado/magnitud de desviación y una contribución de tiempo de su estado) con un parámetro medido (es decir, un punto en el conjunto de datos) que constituye un valor atipico. En una modalidad ejemplar, un valor atipico se define como un valor medido para un parámetro de soldadura que cae fuera del limite de tres (3) desviaciones estándar lejos del valor promedio del parámetro de soldadura. Un monitor, integrado con una soldadora de arco, para realizar este método ejemplar también se contempla.

Un método para cuantificar la calidad de una soldadora al monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza un proceso de soldadura de arco seleccionado al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo, el proceso seleccionado controlado por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se describe. El método incluye: (a) generar una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo; (b) dividir las formas de onda en estados; (c) medir una pluralidad de parámetros de soldadura seleccionados que se producen en uno o más de los estados en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo de manera repetida durante un tiempo de soldadura; y (d) calcular una pluralidad de parámetros de calidad para cada uno de los estados basándose en las mediciones de los parámetros de soldadura seleccionados durante los periodos de tiempo, en donde los parámetros de calidad representan una medición de calidad general de la soldadura. Un monitor, integrado con una soldadora de arco, para realizar este método ejemplar también se contempla.

En una modalidad ejemplar, el método también incluye: (e) comparar un valor de cada uno de los parámetros de calidad calculados para cada periodo de tiempo con un valor de parámetro de calidad esperado correspondiente para determinar si una diferencia entre el valor de parámetro de calidad calculado y el valor de parámetro de calidad esperado excede un umbral predeterminado; y (f) si la diferencia excede el umbral, ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo de su estado con la forma de onda incluyendo el estado. Un monitor, integrado con una soldadora de arco, para realizar el método ejemplar también se contempla.

En una modalidad ejemplar, la proporción de interrogación es de 120 kHz. En una modalidad ejemplar, el periodo de tiempo es de aproximadamente 250 ms .

En una modalidad ejemplar, los parámetros de soldadura seleccionados incluyen, para cada uno de los estados, un conteo de las mediciones tomadas para cada uno de los parámetros de soldadura seleccionados en el periodo de tiempo, un voltaje promedio en el periodo de tiempo, un voltaje de media cuadrática RMSV en el periodo de tiempo, una variación de voltaje Vvar en el periodo de tiempo, una corriente promedio en el periodo de tiempo, una corriente de media cuadrática RMSI en el periodo de tiempo, y una variación de corriente Ivar en el periodo de tiempo, en donde voltaje= una suma de voltajes medidos en el periodo de tiempo/el conteo de mediciones de voltaje, en donde en donde Vvar=RMSV-voltaj e, en donde la corriente= una suma de corrientes medidas en el periodo de tiempo/el conteo de mediciones actuales, en donde y en donde Ivar=RMSI-corriente .

En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen un promedio de conteo de calidad QCA para cada estado calculado como: oov&oi QCA= ft en donde N es el número total de ciclos de soldadura en un periodo de tiempo, y en donde conteo. sub. i se refiere a un conteo de las mediciones para el especifico de los ciclos de soldadura en el periodo de tiempo.

En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de conteo de calidad QCSD para cada estado calculado como: En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen a desviación estándar de conteo de calidad QCSD para cada estado calculado como: En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen un promedio de voltaje de calidad QVA para cada estado calculado como: QVA = N en donde N es el número total de ciclos de soldadura en el periodo de tiempo, y en donde voltaje, se refiere a una medición de voltaje para el especifico de los ciclos de soldadura en el periodo de tiempo.

En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de voltaje de calidad QVSD para cada estado calculado como: QVSD = W-l En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de voltaje de calidad QVSD para cada estado calculado como: F?? QVSD = N En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen un promedio de corriente de calidad QIA para cada estado calculado como en donde N es el número total de ciclos de soldadura en el periodo de tiempo, y en donde la corriente se refiere a una medición de corriente para el especifico de los ciclos de soldadura en el periodo de tiempo.

En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de corriente de calidad QISD para cada estado calculado como: En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de corriente de calidad QISD para cada estado calculado como: En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen un promedio de variación de voltaje de calidad QVVA para cada estado calculado como: en donde N es el número total de ciclos de soldadura en el periodo de tiempo.

En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de variación de voltaje de calidad QVVSD para cada estado calculado como: ?£¾(P»«¾ - QVVÁ)3 QVVSD = N-l En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de variación de voltaje de calidad QWSD para cada estado calculado como: En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen un promedio de variación de corriente de calidad QIVA para cada estado calculado como: QIVA = N en donde N es el número total de ciclos de soldadura en el periodo de tiempo.

En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de variación de corriente de calidad QIVSD para cada estado calculado como: QIVSD = N-l En una modalidad ejemplar, los parámetros de calidad incluyen una desviación estándar de variación de corriente de calidad QIVSD para cada estado calculado como: Parámetros de calidad similares basados en la velocidad de alimentación de alambre monitoreada (WFS) también pueden calcularse en una forma similar tal como por ejemplo, un promedio de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWA) , una desviación estándar de velocidad de alimentación de alambre de calidad (Q SD) , un promedio de variación de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWVA) , y una desviación estándar de variación de velocidad de alimentación de alambre de calidad (Q VSD) .

En una modalidad ejemplar, el método además incluye: (e) utilizar los parámetros de calidad en una métrica para evaluar las soldaduras subsiguientes. Un monitor, integrado con una soldadora de arco, para realizar este método ejemplar también se contempla.

Un método para evaluar una pluralidad de soldaduras realizadas bajo sustancialmente las mismas condiciones y de acuerdo con sustancialmente el mismo proceso de soldadura de arco al monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza las soldaduras de acuerdo con el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo, el proceso seleccionado controlado por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se describe. El método incluye, durante cada soldadura: (a) generar una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo; (b) dividir las formas de onda en estados; (c) medir un parámetro de soldadura seleccionado que se produce en uno de los estados en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo para obtener un conjunto de datos para el parámetro de soldadura seleccionado; (d) para cada periodo de tiempo, calcular un valor de calidad para el parámetro de soldadura seleccionado a partir del conjunto de datos; (e) comparar cada valor de calidad con un valor de calidad esperado para determinar si una diferencia entre el valor de calidad y el valor de calidad esperado excede un umbral predeterminado; (f) si la diferencia excede el umbral, ponderar el valor de calidad con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el valor de calidad con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo del estado con su forma de onda; y (g) utilizar todos los valores de calidad, incluyendo cualesquier valores de calidad ponderados, obtenidos durante el tiempo de soldadura para determinar una puntuación de calidad para la soldadura.

En una modalidad ejemplar, el método además incluye: (h) rechazar la soldadura si su puntuación de calidad se encuentra dentro de un primer margen predefinido de puntuaciones de calidad; y (i) aceptar la soldadura si su puntuación de calidad se encuentra dentro de un segundo margen predefinido de puntuaciones de calidad.

En una modalidad ejemplar, el método además incluye: (h) asociar de manera permanente cada soldadura con su puntuación de calidad correspondiente.

En una modalidad ejemplar, el parámetro de soldadura seleccionado es corriente de arco. En una modalidad ejemplar, el parámetro de soldadura seleccionado es voltaje de arco.

Un método para proporcionar instrucción a un individuo (es decir, un operador) que realiza manualmente un proceso de soldadura de arco que utiliza una soldadora de arco eléctrico incluyendo un monitor integrado, la soldadora realiza el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo, el monitor es capaz de monitorear los parámetros de soldadura reales, y el proceso de soldadura de arco controlado por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se describe. El método incluye: (a) generar una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo; (b) dividir las formas de onda en estados; (c) medir un parámetro de soldadura seleccionado que se produce en uno de los estados en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo para obtener un conjunto de datos para el parámetro de soldadura seleccionado; (d) para cada periodo de tiempo, calcular un valor de calidad para el parámetro de soldadura seleccionado a partir del conjunto de datos; (e) comparar cada valor de calidad con un valor de calidad esperado para determinar si una diferencia entre el valor de calidad y el valor de calidad esperado excede un umbral predeterminado; (f) si la diferencia excede el umbral, ponderar el valor de calidad con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el valor de calidad con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo del estado con su forma de onda; (g) utilizar el valor de calidad, incluyendo cualesquier pesos, para actualizar una puntuación de calidad de agregado de corriente para la soldadura; (h) determinar si la puntuación de calidad de agregado de corriente se encuentra dentro de un margen predefinido de puntuaciones de calidad aceptables durante el proceso de soldadura; y (i) si la puntuación de calidad de agregado de corriente se encuentra fuera del margen predefinido de puntuaciones de calidad aceptables, proporcionar información sobre la acción correctiva al operador.

En una modalidad ejemplar, la información se proporciona visualmente. En una modalidad ejemplar, la información se proporciona de manera audible.

En una modalidad ejemplar, la información incluye un cambio sugerido en una posición del alambre con respecto a la pieza de trabajo. En una modalidad ejemplar, la información incluye un cambio sugerido en una proporción de movimiento del alambre con respecto a la pieza de trabajo.

En una modalidad ejemplar, la información se proporciona al operador a una proporción de información predeterminada. En una modalidad ejemplar, la proporción de información es menor a 30 segundos. En una modalidad ejemplar, la proporción de información es mayor a o igual a 30 segundos.

En una modalidad ejemplar, la información se proporciona si cambios recientes en la puntuación de calidad de agregado de corriente indican que la puntuación de calidad de agregado de corriente probablemente saldrá del margen predefinido de puntuaciones de calidad aceptables.

En una modalidad ejemplar, el método además incluye: (j) si la puntuación de calidad de agregado de corriente se encuentra dentro del margen predefinido de puntuaciones de calidad aceptables, proporcionar confirmación al operador de que no es necesaria ninguna acción correctiva.

Un método para evaluar una pluralidad de operadores que realizan un proceso de soldadura de arco al monitorear una soldadora de arco eléctrico asociada con cada uno de los operadores, a medida que cada soldadora se utiliza por su operador respectivo para realizar el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo con el proceso de soldadura de arco controlado por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, se describe. El método incluye, para cada operador: (a) generar una puntuación numérica que indica una medición de calidad de una soldadura formada de acuerdo con el proceso de soldadura de arco con respecto a una soldadura de linea base predeterminada; (b) medir una cantidad de tiempo que el operador pasa realizando el proceso de soldadura de arco; y (c) asociar la puntuación numérica y el tiempo de soldadura con el operador.

En una modalidad ejemplar, la puntuación numérica se genera al: (al) generar una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo; (a2) dividir tales formas de onda en estados; (a3) medir un parámetro de soldadura seleccionado que se produce en uno de los estados en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo para obtener un conjunto de datos para el parámetro de soldadura seleccionado; (a4) para cada periodo de tiempo, calcular un valor de calidad para el parámetro de soldadura seleccionado a partir del conjunto de datos; (a5) comparar cada valor de calidad con un valor de calidad esperado para determinar si una diferencia entre el valor de calidad y el valor de calidad esperado excede un umbral predeterminado; (a6) si la diferencia excede el umbral, ponderar el valor de calidad con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el valor de calidad con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo del estado con su forma de onda; y (a7) utilizar todos los valores de calidad, incluyendo cualesquier valores de calidad ponderados, obtenidos durante el proceso de soldadura de arco para determinar la puntuación numérica.

Un método para realizar un análisis de rentabilidad para un proceso de soldadura de arco seleccionado, en donde una soldadora de arco eléctrico realiza el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo, el proceso seleccionado controlado por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se describe. El método incluye: (a) identificar una pluralidad de condiciones de soldadura capaces de afectar la calidad de soldadura general; (b) variar una de las condiciones de soldadura a través de una pluralidad de soldaduras y fijar todas las condiciones de soldadura restantes a través de las soldaduras; (c) para cada una de las soldaduras: (i) generar una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo; (ii) dividir las formas de onda en estados; (iii) medir un parámetro de soldadura seleccionado que se produce en uno de los estados en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo para obtener un conjunto de datos para el parámetro de soldadura seleccionado; (iv) para cada periodo de tiempo, calcular un valor de estabilidad para el parámetro de soldadura seleccionado a partir del conjunto de datos; (v) comparar cada valor de estabilidad con un valor de estabilidad esperado para determinar si una diferencia entre el valor de estabilidad y el valor de estabilidad esperado excede un umbral predeterminado; (vi) si la diferencia excede el umbral, ponderar el valor de estabilidad con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el valor de estabilidad con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo del estado de forma de onda con su forma de onda; (vii) utilizar los valores de estabilidad obtenidos durante el tiempo de soldadura, incluyendo cualesquier valores de estabilidad ponderados, para calcular una puntuación de calidad general para la soldadura; (viii) determinar un costo para soldadura; y (ix) asociar la puntuación de calidad y el costo con la soldadura.

En una modalidad ejemplar, las condiciones de soldadura incluyen una o más de las características de alambre, características de pieza de trabajo, una proporción de flujo de gas de protección, una composición de gas de protección, y una temperatura de pre-calentamiento de pieza de trabajo.

En una modalidad ejemplar, el costo incluye gastos monetarios relacionados con producir la soldadura. En una modalidad ejemplar, el costo incluye un tiempo total requerido para completar la soldadura.

En una modalidad ejemplar, el valor de estabilidad es una desviación estadística estándar para el parámetro de soldadura seleccionado.

En una modalidad ejemplar, el método además incluye: (d) producir la puntuación de calidad y el costo (o promedios respectivos del mismo) asociados con cada una de las soldaduras.

Un método para utilizar parámetros de soldadura pre-establecidos para obtener una soldadura que tenga una calidad deseada, la soldadura producida por una soldadora de arco eléctrico que realiza un proceso de soldadura de arco seleccionado al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo, el proceso de soldadura controlado por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se describe. El método incluye: (a) presentar una pluralidad de conjuntos de parámetros de soldadura seleccionados a un usuario junto con una puntuación de calidad que corresponde a cada conjunto, en donde la puntuación de calidad cuantifica una calidad general de una soldadura previamente obtenida utilizando el conjunto de parámetros de soldadura seleccionados; (b) recibir la entrada del usuario en cuanto a cuál de los conjuntos de parámetros de soldadura seleccionados utilizar para realizar el proceso de soldadura; y (c) realizar el proceso de soldadura utilizando el conjunto de parámetros de soldadura seleccionado que corresponde a la entrada.

En una modalidad ejemplar, un costo asociado con realizar el proceso de soldadura utilizando cada uno de los conjuntos de parámetros de soldadura seleccionados se presenta al usuario.

En una modalidad ejemplar, el método además incluye: (d) recibir la entrada del usuario que identifica una puntuación de calidad aceptable mínima; y (e) filtrar todos los conjuntos de parámetros de soldadura seleccionados que correspondan con una puntuación de calidad asociada por debajo de la puntuación de calidad aceptable mínima.

En una modalidad ejemplar, el método además incluye: (d) recibir la entrada del usuario que identifica un margen de puntuaciones de calidad aceptables; y (e) filtrar todos los conjuntos de parámetros de soldadura seleccionados que correspondan con una puntuación de calidad asociada fuera del margen de puntuaciones de calidad de soldadura aceptables .

En una modalidad ejemplar, un método para diagnosticar un proceso de soldadura de arco al monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo para crear una soldadura, se describe. El proceso de soldadura se controla por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora. El método incluye generar una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo, y divide las formas de onda en estados. El método además incluye medir una pluralidad de parámetros de soldadura que se produce en uno o más de los estados en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo repetidamente durante el proceso de soldadura. El método también incluye calcular una pluralidad de parámetros de calidad para cada uno de uno o más estados basados en las mediciones de los parámetros de soldadura durante el proceso de soldadura. El método además incluye analizar al menos uno de la pluralidad de parámetros de calidad y la pluralidad de parámetros de soldadura para diagnosticar el proceso de soldadura de arco al determinar una o más causas posibles de uno o más defectos localizados o continuos de la soldadura.

El método además puede incluir comparar un valor de cada uno de los parámetros de calidad calculados para cada periodo de tiempo con un valor de parámetro de calidad esperado correspondiente para determinar si una diferencia entre el valor de parámetro de calidad calculado y el valor de parámetro de calidad esperado excede un umbral predeterminado. Si la diferencia excede el umbral, el método también incluye ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el parámetro de calidad calculado con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo de su estado con la forma de onda incluyendo el estado.

En una modalidad ejemplar, un sistema para diagnosticar un proceso de soldadura de arco al monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo para crear una soldadura, se describe. El proceso de soldadura se define por una serie de formas de onda que se repiten rápidamente controladas por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora. El sistema incluye un controlador de estado lógico para segmentar las formas de onda en una serie de estados segmentados de tiempo y un circuito para seleccionar un estado de forma de onda específico. El sistema además incluye dispositivos de monitoreo para monitorear una pluralidad de parámetros de soldadura que se produce en uno o más de los estados en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo repetido durante el proceso de soldadura para obtener un conjunto de datos para la pluralidad de parámetros de soldadura. El sistema también incluye un circuito para calcular una pluralidad de parámetros de calidad para cada uno de los estados basándose en la pluralidad monitoreada de parámetros de soldadura. El sistema además incluye un circuito lógico de diagnóstico para analizar al menos uno de la pluralidad de parámetros de calidad y la pluralidad de parámetros de soldadura para diagnosticar el proceso de soldadura de arco al determinar una o más causas posibles de uno o más defectos localizados o continuos de la soldadura.

El sistema además puede incluir un circuito para comparar un valor de cada uno de los parámetros de calidad calculados durante cada periodo de tiempo con un valor de parámetro de calidad esperado correspondiente para determinar si una diferencia entre el valor de parámetro de calidad calculado y el valor de parámetro de calidad esperado excede un umbral predeterminado. El sistema también puede incluir un circuito para ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo de su estado con la forma de onda incluyendo el estado, si la diferencia excede el umbral.

Numerosos aspectos de los conceptos inventivos generales así como modalidades adicionales, se volverán fácilmente aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de modalidades ejemplares, a partir de las reivindicaciones y a partir de los dibujos anexos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los conceptos inventivos generales así como modalidades y ventajas de los mismos se describen a continuación en mayor detalle, a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos en los cuales: La FIGURA 1 es una combinación de diagrama de bloque y diagrama de flujo de computadora o programa que ilustra un monitor de soldadora de arco, de acuerdo con una modalidad ejemplar; la FIGURA 2 es una gráfica de comando de corriente a partir de un generador de ondas que muestra la forma de onda de comando dividida en segmentos de tiempo o estados de duraciones fijas y variables, de acuerdo con una modalidad ej emplar la FIGURA 3 es una gráfica de corriente de las señales de comando reales para la corriente de arco con el parámetro de corriente de arco real superpuesto en líneas discontinuas, de acuerdo con una modalidad ejemplar; la FIGURA 4 es un diagrama de bloque de un aspecto de la invención para monitorear señales internas de la soldadora en lugar de parámetros de soldadura como se ilustra en las FIGURAS 2 y 3, de acuerdo con una modalidad ejemplar; la FIGURA 5 es una gráfica basada en tiempos que ilustra la forma de onda, la señal de comando de alimentación de alambre y la señal de comando de alimentación de alambre real como se experimenta en la modalidad ejemplar mostrada en la FIGURA 4; la FIGURA 6 es una porción de una curva de parámetros que ilustra una característica de monitoreo de nivel, de acuerdo con una modalidad ejemplar; la FIGURA 7 es un diagrama de bloque y diagrama de flujo de computadora o programa que ilustra el procesamiento para estabilidad durante un estado seleccionado de la forma de onda mostrada en las FIGURAS 2 y 3, de acuerdo con una modalidad ejemplar; la FIGURA 8 es un diagrama de bloque y diagrama de flujo de computadora o programa para procesar información a partir de las fases de monitoreo de nivel de la modalidad ejemplar mostrada en la FIGURA 1; la FIGURA 9 es un diagrama de flujo que ilustra un método de ponderación para ponderar parámetros de datos de soldadura muestreados , de acuerdo con una modalidad ejemplar; la FIGURA 10 es un diagrama de una linea de producción conceptual, de acuerdo con una modalidad ej emplar ; la FIGURA 11 es un diagrama de flujo que ilustra un método de instrucción, de acuerdo con una modalidad ej emplar ; la FIGURA 12 es un diagrama de bloque que ilustra un sistema para monitorear estudiantes, de acuerdo con una modalidad ejemplar. la FIGURA 13 es un diagrama de flujo que ilustra un método para monitorear estudiantes, de acuerdo con una modalidad ejemplar.

Las FIGURAS 14A y 14B son tablas que muestran datos ejemplares utilizados en un análisis de costos para un proceso de soldadura, de acuerdo con una modalidad ejemplar; la FIGURA 15 es una tabla que muestra datos preestablecidos que asocian condiciones de soldadura, soldadoras, y procesos de soldadura, de acuerdo con una modalidad ejemplar; la FIGURA 16 ilustra un diagrama de bloque esquemático de una modalidad de un sistema para diagnosticar un proceso de soldadura de arco; y la FIGURA 17 es un diagrama de flujo de un método para diagnosticar un proceso de soldadura de arco que utiliza el sistema de la FIGURA 16 al monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo para crear una soldadura.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Aunque los conceptos inventivos generales son susceptibles de modalidad en muchas formas diferentes, se muestran en los dibujos y se describirán en la presente en detalle modalidades especificas de la misma con el entendimiento que la presente descripción se considerará solamente como una ej emplificación de los principios de los conceptos inventivos generales. Por consiguiente, los conceptos inventivos generales no se pretenden para limitarse a las modalidades especificas ilustradas en la presente. Además, las descripciones de las Patentes de los Estados Unidos Nos. 5,278,390 y 6,441,342 se incorporan en la presente para referencia en su totalidad, ya que pueden proporcionar antecedentes que facilitan una mejor comprensión de los aspectos particulares y/o avances de los conceptos inventivos generales.

Lo siguiente son definiciones de términos ejemplares utilizados durante la descripción. Ambas formas en singular y en plural de todos los términos caen dentro de cada significado: "Lógica", sinónimo de "circuito" como se utiliza en la presente incluye, pero no se limita a, hardware, firmware, software y/o combinaciones de cada uno para realizar una función o funciones o una acción o acciones. Por ejemplo, basándose en una aplicación deseada o necesidades, la lógica puede incluir un microprocesador controlado por software, lógica discreta tal como un circuito integrado de aplicación especifica (ASIC) , u otro dispositivo lógico programado. En algunos casos, la lógica también podría representarse completamente como software.

"Software" o "programa de computadora" como se utiliza en la presente incluye, pero no se limita a, una o más instrucciones legibles y/o ejecutables por computadora que provocan que una computadora u otro dispositivo electrónico realicen funciones, acciones, y/o se comporten en una forma deseada. Las instrucciones pueden representarse en varias formas tales como rutinas, algoritmos, módulos o programas que incluyen aplicaciones separadas o código de bibliotecas dinámicamente enlazadas. El software también puede implementarse de varias formas tales como programa autónomo, una solicitud de función, un mini servicio, una mini aplicación, instrucciones almacenadas en una memoria, parte de un sistema operativo u otro tipo de instrucciones ejecutables. Se apreciará por alguien de experiencia ordinaria en la técnica que la forma del software depende de por ejemplo, requerimientos de una aplicación deseada, el ambiente en que se ejecuta, y/o los deseos de un diseñador/programador o similares.

"Computadora" o "unidad de procesamiento" como se utiliza en la presente incluye, pero no se limita a, cualquier dispositivo electrónico programado o programable que pueda almacenar, recuperar y procesar datos.

Con referencia ahora a los dibujos que ilustran varias modalidades ejemplares de los conceptos inventivos generales y aplicaciones que emplean los conceptos inventivos generales, la FIGURA 1 muestra un diagrama de bloque y diagrama de flujo o programa implementados por una computadora a bordo estándar en la soldadora de arco eléctrico 10. Por ejemplo, la soldadora 10 puede ser una Onda de Energía, soldadora de arco eléctrico basada en inversor vendida por The Lincoln Electric Company of Cleveland, Ohio. De acuerdo con tecnología estándar, la soldadora 10 incluye una entrada eléctrica trifásica Ll, L2, L3 gue dirige la corriente eléctrica al suministro de energía 12. Un controlador computarizado a bordo opera el suministro de energía basado en inversor para crear un potencial positivo en la terminal 14 y un potencial negativo en la terminal 16.

Los procesos de soldadura de arco seleccionados se realizan al dirigir una forma de onda previamente determinada seleccionada al circuito de soldadura actual, mostrado para tener un inductor de suavizado estándar 18. La soldadora 10 realiza el proceso de soldadura de arco eléctrico entre un alambre de soldadura de avance 20 desde el carrete 22 excitado a una proporción deseada por el alimentador 24 operado a la velocidad del motor 26. El calor del arco funde el alambre 20 y la pieza de trabajo 30 para depositar el metal fundido del alambre sobre la pieza de trabajo. Para monitorear los parámetros reales del proceso de soldadura, un derivador 32 (un dispositivo de monitoreo) proporciona señal de salida Ia desde el bloque 34 en la linea 34a. Esta señal es representativa de la corriente de arco real en cualquier tiempo dado. En una forma similar, el voltaje entre el alambre 20 y la pieza de trabajo 30 se detecta por el bloque 36 (un dispositivo de monitoreo) de modo que la salida Va en la linea 36a es el voltaje de arco instantáneo para constituir un segundo parámetro de soldadura. Los parámetros de soldadura ilustrados en la FIGURA 1 son la corriente de arco real Ia y el voltaje de arco real Va.

Otro parámetro controlado para practicar la invención es la velocidad de alimentación de alambre (WFS), provocada por la rotación del motor 26. Por consiguiente, tres parámetros de soldadura externamente legibles del proceso de soldadura son la corriente de arco Ia en la linea 34a, el voltaje de arco Va en la linea 36a y la velocidad de alimentación de alambre WFS legible en la linea 46b, como se explica posteriormente. La WFS en la linea 46b se lee por el tacómetro o codificador 46c (un dispositivo de monitoreo) conectado a los rodillos de transmisión 24 de la caja de engranajes del alimentador o, alternativamente, en una rueda pasiva conectada al alambre. En la FIGURA 1, el tacómetro se muestra como impulsado por los rodillos de alimentación.

También podrían impulsarse, por ejemplo, por el eje de salida del motor 26.

La soldadora de arco eléctrico de Onda de Potencia incluye un generador de formas de onda para crear una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda (por ejemplo, una secuencia simple de una forma de onda de voltaje/corriente) que constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo. Estos ciclos de soldadura se repiten durante el proceso de soldadura para definir un tiempo de soldadura. Una modalidad de la soldadora 10 de Onda de Potencia se muestra en la Patente de los Estados Unidos No. 5,278,390 para Blankenship en donde la soldadora controla la forma de onda individual para que se produzca por el suministro de energía 12 a través de la línea de comando 42 y la velocidad de motor 26 a través de la línea de comando 44. La línea de comando 44 tiene una señal la cual se reconoce por el microprocesador en el control de transmisión de alambre 46 del motor 26 para producir los pulsos PWM de impulsión de voltaje de motor en la línea 46a. En la práctica, la información sobre la línea 44 es digital y la señal de comando en la línea 46a es análoga. El generador de formas de onda 40 crea señales digitales en las líneas 42, 44 para controlar el proceso de soldadura deseado para que se realice por la soldadora 10. Los parámetros externos Ia, Va y WFS pueden leerse por dispositivos de monitoreo adecuados.

El generador de formas de onda 40 divide o segmenta cada una de las formas de onda producidas en una serie de porciones segmentadas de tiempo o estados. En una modalidad ejemplar, el monitor M es un programa cargado en la computadora de la soldadora 10, entre otras cosas, para leer parámetros durante un segmento seleccionado de la forma de onda. El monitor M puede implementarse utilizando software, hardware, y combinaciones de los mismos, sin apartarse del espíritu y alcance de los conceptos inventivos generales. La porción de la forma de onda que se monitorea se determina por el generador de formas de onda 40. De hecho, el monitor M monitorea los segmentos de tiempo diversos o estados de la forma de onda producida por el generador 40. En la práctica, el generador de formas de onda 40 selecciona varios de los segmentos de tiempo que forman la forma de onda y producen los diversos estados en una interfaz de comando 70. Por consiguiente, la interfaz de comando 70 provoca una medición de los parámetros durante los segmentos de tiempo seleccionados de cada forma de onda producida por el generador. La información o datos sobre la interfaz de comando 70 incluye el estado o estados que se monitorean y el valor particular o nivel de los diversos parámetros Ia, Va, y/o WFS.

La interfaz 70 del monitor M contiene los datos que reconocen el estado particular que se procesa junto con los valores para los parámetros de soldadura que se leen. Los datos en la interfaz 70 se analizan por la fase de nivel 81 para determinar la relación de un parámetro en una base de nivel. Los parámetros reales se comparan con parámetros entrenados o medidos durante los estados seleccionados de la forma de onda del generador 40. Durante un segmento particular o estado de la forma de onda, fase de monitor de nivel 81 lee los parámetros reales en las lineas 34a, 36a y 46b. Estos valores instantáneos de los parámetros reales se almacenan en la memoria interna, identificada como la lógica de informes 82. La lectura de los parámetros reales se produce rápidamente como se indica por el oscilador 84. En una modalidad ejemplar, la lectura de los parámetros reales se produce a una proporción de 120 kHz para soldadura por pulsos. La proporción puede ajustarse; sin embargo, cuanto mayor sea la proporción, mejor será la sensibilidad de la medición de nivel. El monitor de nivel 81 también determina una desviación de los parámetros de soldadura reales de cualquiera de un nivel mínimo o máximo. De esta manera, no sólo los valores reales pueden almacenarse, sino los datos se almacenan representando la desviación de la lectura real del parámetro para un estado dado en comparación con un nivel mínimo o con un nivel máximo. La memoria o lógica de reportes 82 registra la desviación de un nivel establecido durante un estado determinado de la forma de onda, así como el nivel real durante el estado seleccionado de la forma de onda. Para un ciclo de soldadura total, estas lecturas se acumulan, cuentan, o de otra manera procesan para determinar la calidad de la soldadura y cualesquier tendencias hacia defectos de soldadura .

En una modalidad ejemplar, las lecturas (por ejemplo, conjuntos periódicamente acumulados de lecturas) se ponderan basándose en una pluralidad de criterios. Las lecturas pueden acumularse, por ejemplo, cada 250 ms . En una modalidad ejemplar, un conjunto se pondera basándose en una magnitud de su desviación a partir de un valor esperado (por ejemplo, umbral predeterminado, valor promedio) y una contribución de tiempo de su segmento de tiempo a la forma de onda correspondiente. Tal método de ponderación (por ejemplo, el método de ponderación 900 mostrado en la FIGURA 9 y descrito a continuación) puede implementarse , por ejemplo, en la fase de monitor de nivel 81 o cualquier fase de procesamiento de datos similar o relacionada.

La fase de monitor de estabilidad 91 los parámetros de soldadura reales en las lineas 34a, 36a y 46b a una proporción rápida determinada por el oscilador 94. En una modalidad ejemplar, la lectura de los parámetros reales se produce a una proporción de 120 kHz para soldadura por pulsos. La fase de monitor de estabilidad 91 analiza los parámetros de soldadura reales para desviación estándar o desviación absoluta durante un estado de la forma de onda que se producen. La memoria o lógica de reportes 92 registra la desviación durante un estado determinado de la forma de onda, asi como el valor real durante el estado seleccionado de la de forma de onda. Para un ciclo de soldadura total, estas lecturas se acumulan, cuentan o de otra manera procesan para determinar la calidad de la soldadura y cualesquier tendencias hacia defectos de soldadura.

En una modalidad ejemplar, las lecturas (por ejemplo, conjuntos periódicamente acumulados de las lecturas) se ponderan basándose en una pluralidad de criterios. Las lecturas pueden acumularse, por ejemplo, cada 250 ms . En una modalidad ejemplar, un conjunto se pondera basándose en una magnitud de su desviación a partir de un valor esperado (por ejemplo, umbral predeterminado, valor promedio) y una contribución de tiempo de su segmento de tiempo a la forma de onda correspondiente. Tal método de ponderación (por ejemplo, el método de ponderación 900 mostrado en la FIGURA 9 y descrito a continuación) podría implementarse, por ejemplo, en la fase de monitor de estabilidad 91 o cualquier fase de procesamiento de datos similar o relacionada.

Algunas formas de onda pueden saltarse cuando se utiliza cualquier fase de monitor 81 o fase de monitor 91. En una modalidad ejemplar, después de una secuencia de inicio, todas las formas de onda se monitorean para analizar los parámetros de soldadura reales durante los diversos estados seleccionados de la forma de onda. Varios estados de una forma de onda determinada en un proceso de soldadura se monitorean y los resultados se registran por separado para que cada estado se analice para conformidad de nivel, tendencia y estabilidad. Cuando se mide la estabilidad, un algoritmo de desviación estándar se utiliza en el monitor M para evaluar Ia, Va y/o WFS. Esta información se encuentra disponible para analizar cada uno de los diversos segmentos de la forma de onda que forma un ciclo de soldadura total con un tiempo de ciclo determinado. En la práctica, ciertos estados, tales como la corriente pico durante una forma de onda de pulso se monitorean para determinar la estabilidad y las desviaciones de nivel del proceso de soldadura por pulsos. En un proceso de soldadura de STT, el monitor M registra los tiempos de corto circuito para cada forma de onda, puesto que estos segmentos varían en tiempo de acuerdo con las condiciones externas del proceso de soldadura. La variación en el tiempo de corto circuito informa al ingeniero de soldadura de ajustes que se implementan.

La serie de formas de onda que se repiten rápidamente generadas por el generador de formas de onda estándar 40 se dividen en estados de tiempo, como se muestra en las FIGURAS 2 y 3. La forma de onda de comando actual producida es la forma de onda de pulso 100 con una corriente pico 102 que tiene una duración fija de segmento de tiempo A mostrada en la FIGURA 3 y una corriente de fondo 104 con una duración de tiempo variable para el segmento B mostrado en la FIGURA 3. La forma de onda se divide en segmentos en tiempos ti-t4, de modo que la interfaz de comando 70 reciba estado particular que se procesa por el generador 40 en cualquier momento dado. Como se muestra en la FIGURA 3 mediante la linea discontinua 110, la corriente de arco real del derivador 33 en la FIGURA 1 se desvia de la señal de corriente de comando de la forma de onda 100.

Durante los estados funcionales seleccionados, tal como el estado A o el estado B, la corriente de arco real Ia se lee a una proporción determinada por el oscilador 84 o el oscilador 94. En la práctica, éste es un oscilador de software simple. La fas de monitor de nivel 81 registra la desviación en la dirección ordinal entre el parámetro real 110 y el nivel de comando de la forma de onda 100. Durante el estado seleccionado, la fase de monitor de estabilidad 91 lee la desviación estándar estadística del parámetro real. Los estados A y B se monitorean normalmente para un proceso de soldadura por pulsos. Sin embargo, el estado de rampa ascendente entre ti-t2 y/o el estado de rampa descendente durante t3-t4 puede monitorearse para controlar o al menos leer la actividad del parámetro real durante estos estados de la forma de onda. Como se ilustra, el segmento de tiempo de fondo B tiene un tiempo variable, como se muestra por las posiciones de tiempo variable del tiempo ti. Por consiguiente, el estado que se monitorea puede tener una duración de tiempo fija o una duración variable. Cuando es una duración variable, el estado se monitorea hasta el final de la duración. La lógica de reporte 82 detecta esto como un nivel de un tiempo, es decir, t,j, en el tiempo sucesivo, es decir, ti. En el tiempo ti, los cambios con respecto al tiempo t4, este tiempo de cada forma de onda se registra como un nivel que se compara con un tiempo conocido, obtenido a partir de la interfaz 70 por selección del modo de soldadura del generador 40.

El monitor M monitorea los parámetros de soldadura reales durante estados seleccionados específicos de las formas de onda; sin embargo, el monitor también tiene programación para operar la computadora para determinar las características de estabilidad y/o nivel de una señal interna, tal como la entrada real al motor 26 en la línea 46a. Tal monitoreo interno de la señal en la línea 46a se establece en el diagrama de flujo mostrado en la FIGURA 4 utilizando las señales mostradas en la FIGURA 5.

El microprocesador en el alimentador de alambre incluye una subrutina que es una red de comparación de PID similar a un amplificador de errores. Este comparador de PID se ilustra de manera esquemática como bloque 152 en la FIGURA 4 que tiene una primera entrada 46b que es una velocidad de alimentación de alambre FS y una señal de comando en la linea 44. El WFS real en la linea 46b se lee por un tacómetro o codificador conectado a los rodillos de transmisión 24 de la caja de engranajes del alimentador o alternativamente, en una rueda pasiva conectada al alambre para leer WFS. La salida 156 del PID es el nivel de voltaje en la entrada del modulador de amplitud de impulsos 158 el cual se digitaliza en el microprocesador del alimentador. La salida del modulador de amplitud de impulsos es la señal de comando en la linea 46a al motor 26 para controlar la velocidad de alimentación de alambre del alimentador 24.

De acuerdo con una modalidad ejemplar, el monitor M incluye el programa de proceso como se ilustra de manera esquemática en la FIGURA 4 en donde la señal en la linea 156 se lee por el bloque de procesamiento 160 y los resultados se producen en la línea 162 en la entrada de la fase de monitor de nivel 81 y/o la fase de monitor de estabilidad 91, como se discute previamente con respecto a la modalidad mostrada en la FIGURA 1. Por consiguiente, una señal interna en la linea 156 se lee en una proporción rápida, excediendo 1 kHz, para comprobar el nivel de esta señal interna y/o la estabilidad de esta señal.

Como se ilustra en la FIGURA 5, la forma de onda 100 para la soldadura por pulsos se extiende como sucesión de formas de onda del generador 40. Con respecto a la velocidad de alimentación de alambre, la señal de comando del generador 40 en la linea 44 adopta la forma mostrada en la FIGURA 5. Incluye una porción de inicio de rampa ascendente 170 y una porción de finalización de rampa ascendente 172. Estas dos porciones provocan un incremento o disminución drásticos en la señal de comando en la linea 44. Entre estas porciones de comando anormales de la señal en la linea 44, existe un comando de velocidad de alimentación de alambre generalmente de nivel que se emplea para propósitos de probar la estabilidad y/o la desviación de nivel de esta señal interna en la linea 156. En la FIGURA 5, la porción de aceleración de alambre 170 se mantiene hasta que se estabiliza la velocidad. Este tiempo también se monitorea. Otras señales internas pueden monitorearse utilizando el mismo concepto como se muestra en las FIGURAS 4 y 5. La fase de monitor de nivel determina si la señal en la linea 156 excede el mínimo o máximo para un tiempo prolongado. Para el alimentador de alambre, esto normalmente indica un atasco en el sistema de alimentador .

La FIGURA 6 muestra el concepto de una fase de monitor de nivel en donde el umbral 180 es el nivel de parámetro máximo y el umbral 182 es el nivel de parámetro mínimo. Cuando el parámetro, ilustrado como la corriente de arco, excede el umbral 180 como se indica por la respuesta transitoria 184, es un evento registrado de exceso de corriente. En una forma similar, cuando la corriente es menor que el nivel mínimo 182, como se muestra por la respuesta transitoria 186, se registra un evento de corriente infra. Adicionalmente, estos eventos pueden ponderarse basándose en una pluralidad de criterios. En una modalidad ejemplar, cada evento se pondera basándose en una magnitud de su desviación a partir de un valor esperado (por ejemplo, umbral predeterminado, valor promedio) y una contribución de tiempo de su segmento de tiempo a la forma de onda correspondiente. Tal método de ponderación (por ejemplo, el método de ponderación 900 mostrado en la FIGURA 9 y descrito a continuación) podría implementarse, por ejemplo, en la fase de monitor de nivel 81, la fase de monitor de estabilidad 91, o cualquier fase de procesamiento de datos similar o relacionada .

Los eventos ponderados se cuentan o de otra manera se acumulan periódicamente para proporcionar la salida de la fase de monitor de nivel 81 como se muestra en la FIGURA 1. Los eventos ponderados pueden acumularse, por ejemplo, cada 250 ms . Por consiguiente, la fase de monitor de nivel 81 detecta las excursiones 184 por encima de un umbral prestablecido y las excursiones 186 por debajo de un nivel prestablecido . Estos niveles se establecen por el estado particular en la interfaz 70. Algunos estados de una forma de onda emplean la fase de monitor de nivel 81 con umbrales y otros estados de la misma forma de onda pueden utilizar la fase de monitor de estabilidad 91. De preferencia, y en la práctica, ambas fases de monitor se utilizan para el estado o estados seleccionados de la forma de onda que se interroga por el monitor M.

La modalidad mostrada en la FIGURA 1 monitorea el nivel y/o estabilidad de los parámetros reales para señales de control interna durante un estado seleccionado de la forma de onda del generador 40 o durante la soldadura total como se explica con respecto a la descripción en las FIGURAS 4 y 5. El monitor M en la FIGURA 1, en cuanto a lo ya explicado, proporciona datos ponderados para su uso en analizar el ciclo de soldadura o la operación total de la soldadora durante un periodo de tiempo de trabajo. Varios programas de análisis se utilizan para procesar datos después de que los datos se han determinado y almacenado. De acuerdo con una modalidad ejemplar, los datos de estabilidad ponderados a partir de la fase de monitor 91 se analizan por dos programas como se muestra en la FIGURA 7. Se encuentra dentro de la capacidad de la técnica analizar los datos de estabilidad en una variedad de programas de computadora para intervención o evaluación de registro, despliegue y proceso.

Como se muestra en la FIGURA 7, el programa de análisis 200 utiliza los resultados de la fase de monitor 91 del monitor M (es decir, los valores de estabilidad ponderados) . Como ejemplo, el programa 200 se opera durante el monitoreo del estado del tiempo entre los tiempos t2-t3, los cuales son la porción de pico de corriente de la forma de onda como se muestra en la FIGURAS 2 y 3. El programa de análisis 200 se muestra como diagrama de flujo de computadora que muestra los dos sistemas empleados para analizar los resultados de la fase de estabilidad 91 durante el estado de corriente pico donde la desviación estándar estadística de la corriente actual en la línea 34a se calcula. En la práctica, existe un retardo ligero antes de que la fase de monitor 91 haga desviaciones calculadas. La característica de selección de muestra para leer Ia durante el estado t2-t3 pero ignora Ia de otra manera se ilustra como selector ejemplar o filtro 90a. Este retardo de programa en el inicio del segmento de tiempo t2-t3 incorporado en el filtro 90a permite al monitor ignorar las fluctuaciones en la corriente que se experimentan durante cada desplazamiento de nivel en las diversas fases de la forma de onda producida.

En el diagrama de flujo programado mostrado en la FIGURA 7, la estabilidad producida a partir de la fase de monitor 91 se lee por el programa de computadora mostrado como el bloque 210 el cual se reestablece como se indica por la lógica en la línea 210a al final de cada forma de onda determinada por la existencia de tiempo t3. Por consiguiente, la estabilidad de cada forma de onda se captura por el bloque 210. Estos datos de estabilidad capturados se procesan de acuerdo con dos programas de análisis separados.

El primer programa incluye la rutina de análisis de paso 212. Si la estabilidad para una forma de onda dada pasa el umbral deseado establecido en el bloque 212, esta información se produce en la linea 214. Si la forma de onda particular tiene una estabilidad menor que aquella de un umbral deseado, una señal lógica aparece en la linea 216. Contadores 220, 222 se habilitan por la lógica en la linea 224 durante cada uno de los ciclos de soldadura. Por consiguiente, las señales de paso de estabilidad para cada una de las formas de onda durante el ciclo de soldadura se cuentan en el contador 220 o el contador 222. Desde luego, la primera porción de cada estado t2~t3 se ignora para permitir que el parámetro se establezca Ia. Los resultados de los dos contadores se leen, almacenan o de otra manera retienen como se indica por el bloque de lectura 220a, 222a, respectivamente. En una modalidad ejemplar, si la inestabilidad acumulada por la fase de contador 222 se encuentra más allá de un número deseado, el ciclo de soldadura se rechaza como se indica por el bloque 226.

Una segunda implementación de análisis del programa de computadora 200 mostrado en la FIGURA 7 se ilustra como el bloque 230. Éste es un programa habilitado durante el ciclo de soldadura. La inestabilidad total del ciclo de soldadura que se acumula durante todas las formas de onda se analiza como número total en donde 100 es el arco más estable. El resultado de este acumulador de estabilidad y fase de análisis se lee, almacena o de otra manera retiene como se indica por el bloque 236. Si la fase de lectura 234 se encuentra por debajo de una estabilidad establecida, entonces el ciclo de soldadura se rechaza como se indica por el bloque 238. Una persona con experiencia en la técnica puede diseñar otros programas para analizar los resultados del monitor M a partir de la fase de estabilidad 91. El programa de computadora 200 muestra dos implementaciones para analizar los datos de estabilidad ponderada obtenidos. Las dos implementaciones pueden habilitarse selectivamente (cualquiera de una o la otra o ambas) dependiendo de la naturaleza de la estabilidad del arco o el problema de calidad de soldadura, el monitor se configura para detectar. Es ventajoso leer la estabilidad en estados únicamente seleccionados de las formas de onda, debido a que la estabilidad durante un pulso variable no se puede obtener.

De acuerdo con otra modalidad ejemplar, el programa de computadora para analizar los resultados de la fase de monitor de nivel 81 del monitor M (es decir, los valores de lectura ponderados) se muestra en la FIGURA 8. En esta modalidad ilustrada, el programa de análisis de nivel 250 procesa el resultado de la fase de nivel de monitor 81 en dos rutinas separadas, identificadas como fase de monitor mínimo 81a con el filtro 80c y una fase de monitor máxima 81b con el filtro 80d. Cualquiera de una de estas fases puede utilizarse por separado o, en la práctica, se combinan. La subsección 81a se relaciona con la determinación de las transiciones 186 mostradas en la FIGURA 6 el cual es un evento donde el parámetro real se encuentra por debajo del umbral mínimo 182. El nivel mínimo en la línea 202a del generador 40 se utiliza cuando la fase 81a se selecciona por la etapa de programa 252. Estos eventos se cuentan por el bloque 254 para cada uno de los ciclos de soldadura como se indica. El contador se habilita durante el ciclo de soldadura por la lógica en la línea 254a. El contador 254 es un funcionamiento total de las formas de onda utilizadas en un ciclo de soldadura. El número de formas de onda se obtiene al contar las apariciones de tiempo t3 de la salida del generador 40 como se indica por la línea 258. Como se indica en lo anterior, la primera parte del estado generalmente se ignora para eliminar las inconsistencias normales al inicio de cualquier estado particular. El bloque 260 es la subrutina del diagrama de flujo de computadora para dividir los eventos mínimos acumulados 186 de la fase de monitor 81a dividida por el número N del contador 256. Esto proporciona un promedio de transiciones mínimas durante el ciclo de soldadura, el cual se proporciona a la subrutina 262. Las transiciones mínimas promedio se leen, almacenan o de otra manera producen como se indica por el bloque 262a. Si el promedio se encuentra por encima de un cierto número de umbral proporcionado por el generador de ondas o por la etapa de programa 264, la rutina de programa 266 determina que el ciclo de soldadura es inaceptable. Si es aceptable, ninguna acción se toma. Sin embargo, si la rutina aceptable 266 determina que el promedio es meramente la aproximación del número 264, una señal de advertencia se proporciona por el bloque 266a. Una inaceptabilidad total proporciona una señal de rechazo de soldadura por la rutina 266b. Una persona con experiencia en la técnica puede concebir otros programas de computadora para efectuar el análisis de desviación de corriente mínima o transición del parámetro real ya que se relaciona con un umbral establecido.

En la FIGURA 8, la fase de monitor máxima 81b opera junto con la fase mínima 81a. El nivel máximo se encuentra en la línea 202b del generador 40 y se utiliza cuando la fase 81b se selecciona por el programa 270. Información de datos similares y programación retienen los mismos números. El contador 272 cuenta el número de eventos 184 durante el estado t2-t3. La subrutina 280 proporciona el promedio de los eventos 184 durante las diversas formas de onda formadas durante el ciclo de soldadura. El promedio en el bloque 282 se lee, almacena o de otra manera se utiliza como se indica por el bloque 282a. En el bloque 286, la subrutina de aceptabilidad se procesa en donde el número indicado por el bloque 284 producido a partir del generador 40 o de otra manera implementado por el programa de computadora se compara con el promedio del bloque 282 para proporcionar una señal de advertencia como se indica por el bloque 286a cuando el promedio se aproxima al número establecido indicado por el bloque 284. Si se alcanza el número, se implementa una subrutina de rechazo como se indica por el bloque 286b.

En la práctica, la fase 81a y la fase 81b se implementan juntas y el promedio de las transiciones délos bloques 262 y 282 se analizan por una lectura, el número aceptable para proporcionar una advertencia y/o un rechazo del ciclo de soldadura determinado. Por consiguiente, en la práctica, las desviaciones de nivel mínimo se analizan, las desviaciones de nivel máximo se analizan, y desviaciones de nivel total se analizan. Todo esto se logra mediante el programa de computadora como se ilustra de manera esquemática en la FIGURA 8. Las fases de nivel 81a, 81b producen condiciones de nivel que se almacenan y/o despliegan como se discute con la lógica de reporte 82. Las condiciones de nivel producidas por las fases de nivel 81a, 81b pueden ponderarse, como se discute en la presente.

En vista de lo anterior, el uso de las ponderaciones de magnitud y contribución de tiempo proporciona una medición más precise de la estabilidad de parámetro y, de esta manera, una calidad de soldadura general. De esta manera, un valor numérico fácil de entender o puntuación puede calcularse para cuantificar la calidad general de una soldadura. En una modalidad ejemplar, una puntuación de soldadura entre 0-100 ó 0%-100% se calcula para una soldadura basándose en las condiciones de soldadura monitoreadas o parámetros, tales como aquellos monitoreados por la modalidad ejemplar mostrada en la FIGURA 1. Tal método de ponderación (por ejemplo, el método de ponderación 900 mostrado en la FIGURA 9 y descrito a continuación) podría implementarse, por ejemplo, en la fase de monitor de nivel 81, la fase de monitor de estabilidad 91, o cualquier fase de procesamiento de datos similar o relacionada.

Un método de ponderación 900, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se muestra en la FIGURA 9. El método de ponderación puede implementarse, por ejemplo, en el monitor M. En una etapa inicial 902 del método de ponderación 900, formas de onda de un ciclo de soldadura se dividen en una serie de porciones segmentadas en tiempo o estados. Después, en la etapa 904, los parámetros de soldadura (por ejemplo, voltaje, amperaje) que corresponden a al menos uno de los estados se muestrean en una proporción dada. En una modalidad ejemplar, la proporción de muestreo es de 120 kHz. En una modalidad ejemplar, la proporción de muestreo es mayor que o igual a 120 kHz. En una modalidad ejemplar, la proporción de muestreo puede utilizarse para generar una interrupción para procesamiento de rutina de servicio de interrupción (ISR) .

Los parámetros de soldadura muestreados se utilizan para calcular datos de soldadura. En el método de ponderación ejemplar 900, los datos de soldadura incluyen un conteo de ejecución, una suma de voltaje, una suma de raíz cuadrada de voltaje, una suma de amperaje, y una suma de raíz cuadrada de amperaje. El conteo de ejecución inicia en cero y se incrementa por uno en cada periodo de muestreo (por ejemplo, cada 120 kHz) . La suma de voltaje y la suma de amperaje inician en cero y se incrementan por el voltaje muestreado y el amperaje muestreado, respectivamente, en cada periodo de muestreo. Similarmente , la suma de raíz cuadrada de voltaje y la suma de raíz cuadrada de amperaje inician en cero y se incrementan por la raíz cuadrada del voltaje muestreado y la raíz cuadrada del amperaje muestreado, respectivamente, en cada periodo de muestreo.

Después de un periodo de muestreo predefinido, en la etapa 906, los datos de soldadura muestreados se pasan para procesamiento adicional (como se describe en lo siguiente) , los valores de datos de soldadura se restablecen en cero, y el proceso de muestreo (es decir, la etapa 904) se repite. En una modalidad ejemplar, el periodo de muestreo es 250 ms. Cada colección de datos de soldadura muestreados forma un paquete de análisis. Después del procesamiento adicional del paquete de análisis (por ejemplo, cada 250 ms), datos de soldadura adicionales se encuentran disponibles representando un valor nominal de calidad de soldadura actual para el estado correspondiente. Estos datos de soldadura adicionales podrían ponerse en una gráfica y/o promediarse. El promedio de estos valores nominales durante la duración de la soldadura (es decir, el ciclo de soldadura) proporciona un indicador de calidad general para la soldadura.

El procesamiento adicional de los datos de soldadura de cada paquete de análisis que se produce en la etapa 906, para cada uno de los estados muestreados, resulta en el cálculo de datos de soldadura adicionales. Los datos de soldadura adicionales incluyen un conteo de ejecución, un promedio de voltaje, una media cuadrática de voltaje (RMS) , una variación de voltaje, un promedio de amperaje, una RMS de amperaje, y una variación de amperaje. El valor del conteo de ejecución de los datos de soldadura adicionales se copia del valor del conteo de ejecución de los datos de soldadura. El promedio de voltaje se calcula como la suma de voltaje (a partir de los datos de soldadura) dividida por el conteo de ejecución. La RMS de voltaje se calcula como la raíz del cociente obtenido al dividir la suma de raíz cuadrada de voltaje (a partir de los datos de soldadura) por el conteo de ejecución. La variación de voltaje se calcula como la RMS de voltaje menos el promedio de voltaje. El promedio de amperaje se calcula como la suma de amperaje (a partir de los datos de soldadura) dividida por el conteo de ejecución. La RMS de amperaje se calcula como la raíz cuadrada del cociente obtenido al dividir la suma de raíz cuadrada de amperaje (a partir de los datos de soldadura) por el conteo de ejecución. La variación de amperaje se calcula como la RMS de amperaje menos el promedio de amperaje.

Después de la etapa 906, el procesamiento subsiguiente depende de si la soldadura actual es una soldadura de entrenamiento que se utiliza para determinar parámetros de calidad de soldadura o una soldadura normal que se evalúa contra parámetros de calidad de soldadura. De esta manera, en la etapa 908, se determina si la soldadura actual es una soldadura de entrenamiento o una soldadura normal. En una modalidad ejemplar, la condición por defecto es aquella en que una soldadura es una soldadura normal a menos que se indique lo contrario (por ejemplo, por la entrada del usuario) .

Si se determina que la soldadura actual en la etapa 908 es una soldadura de entrenamiento, los siguientes valores de datos de soldadura adicional se guardan para una porción significativa de la soldadura de entrenamiento (por ejemplo, 20-30 segundos) : el conteo de ejecución, el promedio de voltaje, la variación de voltaje, el promedio de amperaje, y la variación de amperaje, mientras los otros valores de datos de soldadura y los valores de datos de soldadura adicionales pueden desatenderse. La porción significativa de la soldadura de entrenamiento es el periodo de entrenamiento. En una modalidad ejemplar, el periodo de entrenamiento corresponde a al menos 80 paquetes de análisis consecutivos (es decir, periodos de muestreo) .

Después de estos, en la etapa 910, los parámetros de calidad de soldadura se calculan utilizando los valores de datos de soldadura adicional guardados durante el periodo de entrenamiento. Por ejemplo, los siguientes parámetros de calidad de soldadura se calculan para cada uno de los estados muestreados: un promedio de conteo de ejecución de calidad, una desviación estándar de conteo de ejecución de calidad, un promedio de voltaje de calidad, una desviación estándar de voltaje de calidad, un promedio de amperaje de calidad, una desviación estándar de amperaje de calidad, un promedio de variación de voltaje de calidad, una desviación estándar de variación de voltaje de calidad, un promedio de variación de amperaje de calidad y una desviación estándar de variación de amperaje de calidad.

El promedio de conteo de ejecución de calidad se calcula como el promedio de los conteos de ejecución de todos los paquetes de análisis procesados durante el periodo de entrenamiento. Los conteos de ejecución podrían redondearse a números enteros. La desviación estándar de conteo de ejecución de calidad se calcula como la desviación estándar del conteo de ejecución de cada paquete de análisis procesado durante el periodo de entrenamiento con respecto al promedio de conteo de ejecución de calidad. El promedio de voltaje de calidad se calcula como el promedio de los promedios de voltaje de todos los paquetes de análisis procesados durante el período de entrenamiento. La desviación estándar de voltaje de calidad se calcula como la desviación estándar del promedio de voltaje de cada paquete de análisis procesado durante el periodo de entrenamiento con respecto al promedio de voltaje de calidad. El promedio de amperaje de calidad se calcula como el promedio de los promedios de amperaje de todos los paquetes de análisis procesados durante el periodo de entrenamiento. La desviación estándar de amperaje de calidad se calcula como la desviación estándar del promedio de amperaje de cada paquete de análisis procesado durante el periodo de entrenamiento con respecto al promedio de amperaje de calidad. El promedio de variación de voltaje de calidad se calcula como el promedio de las variaciones de voltaje de todos los paquetes de análisis procesados durante el periodo de entrenamiento. La desviación estándar de variación de voltaje de calidad se calcula como la desviación estándar de la variación de voltaje de cada paquete de análisis procesado durante el periodo de entrenamiento con respecto a la variación de voltaje de calidad. El promedio de variación de amperaje de calidad se calcula como el promedio de las variaciones de amperaje de todos los paquetes de análisis procesados durante el periodo de entrenamiento. La desviación estándar de variación de amperaje de calidad se calcula como la desviación estándar de la variación de amperaje de cada paquete de análisis procesado durante el periodo de entrenamiento con respecto a la variación de amperaje de calidad. Como se indica en lo anterior, estos parámetros de calidad, cuando se basan en la distribución de una soldadura buena confirmada o de otra manera aceptable, pueden utilizarse como puntos de referencia para medir o de otra manera valorar las soldaduras subsiguientes.

Si se determina que la soldadura actual en la etapa 908 es una soldadura de evaluación (es decir, una soldadura que requiere una evaluación de su calidad) , en contraposición con la soldadura de entrenamiento, ninguno de los datos de soldadura o datos de soldadura adicionales necesitan guardarse. De hecho, los resultados de varios cálculos de calidad se obtienen y guardan. Estos cálculos de calidad incluyen detectar inicialmente, en la etapa 914, la presencia de varios valores atipicos. Un valor atipico es un punto de datos o valor que es más de una distancia de umbral de un valor promedio al cual el punto de datos o valor contribuye. En una modalidad ejemplar, un valor atipico es un valor que cae fuera del limite de tres desviaciones estándar a partir del valor promedio.

En el método de ponderación 900, los valores atipicos buscados en la etapa 914 incluyen valores atipicos de ejecución, valores atipicos de voltaje, valores atipicos de variación de voltaje, valores atipicos de amperaje, y valores atipicos de variación de amperaje. Para cada uno de los estados monitoreados , cada uno de los paquetes de análisis se evalúa para detectar la presencia de cualquiera de estos valores atipicos.

Si un paquete de análisis satisface la siguiente relación, se considera un valor atipico de ejecución: valor absoluto de (conteo de ejecución-promedio de conteo de ejecución de calidad) >( 3xdesviación estándar de conteo de ejecución de calidad) . Si un paquete de análisis cumple con la siguiente relación, se considera un valor atipico de voltaje: valor absoluto de (promedio de voltaje-promedio de voltaje de calidad) >( 3xdesviación de estándar de voltaje de calidad) . Si un paquete de análisis cumple con la siguiente relación, se considera un valor atipico de variación de voltaje: valor absoluto de (variación de voltaje-promedio de variación de voltaje de calidad) >( 3xdesviación estándar de variación de voltaje de calidad) . Si un paquete de análisis cumple con la siguiente relación, se considera un valor atipico de amperaje: valor absoluto de (promedio de amperaje-promedio de amperaje de calidad) >( 3xdesviación estándar de amperaje de calidad) . Si un paquete de análisis cumple con la siguiente relación, se considera un valor atipico de variación de amperaje: valor absoluto de (variación de amperaje-promedio de variación de amperaje de calidad) >( 3xdesviación estándar de variación de amperaje de calidad) .

Después de la detección de estos valores atipicos, una suma ponderada de dos etapas (es decir, a partir de las etapas 916 y 918) de cada valor atipico se utiliza para calcular un indicador de calidad para los paquetes de análisis correspondientes.

La primera etapa (es decir, etapa 916) en la ponderación de cada uno de los valores atipicos se determina por la magnitud del valor atipico con respecto a un limite de tres desviaciones estándar. En general, aproximadamente 0.3% de los puntos de datos o valores podría caer fuera del límite de tres desviaciones estándar y, de esta manera, se considera un valor atipico. La ponderación del valor atipico incrementa a medida que su valor incrementa por encima del límite de tres desviaciones estándar. El valor atipico se pondera al 100% completo en cuatro desviaciones estándar y se pondera a máximo 200% en cinco desviaciones estándar. En general, la probabilidad de un valor atipico completamente ponderado (es decir, 100%) que se produzca en un conjunto de datos normal es de 1 en 15,787.

De esta amanera, en la etapa 916, cada uno de los valores atipicos se pondera de acuerdo con este procedimiento. La ponderación que se aplica a cada valor atipico de ejecución se calcula como el valor absoluto de (cantidad por encima de limite de tres desviaciones estándar/desviación estándar de conteo de ejecución de calidad), con un valor de ponderación máximo siendo 2.0. El peso que se aplica a cada valor atípico de voltaje se calcula como el valor absoluto de (cantidad por encima de limite de tres desviaciones estándar/desviación estándar de voltaje de calidad), con un valor de ponderación máximo siendo 2.0. El peso que se aplica a cada valor atípico de variación de voltaje se calcula como el valor absoluto de (cantidad por encima del límite de tres desviaciones estándar/desviación estándar de variación de voltaje de calidad) , con un valor de ponderación máximo siendo 2.0. El peso que se aplica a cada valor atípico de amperaje se calcula como el valor absoluto de (cantidad por encima del límite de tres desviaciones estándar/desviación estándar de amperaje de calidad), con un valor de ponderación máximo siendo 2.0. El peso que se aplica a cada valor atípico de variación de amperaje se calcula como el valor absoluto de (cantidad por encima del límite de tres desviaciones estándar/desviación estándar de variación de amperaje de calidad), con un valor de ponderación máximo siendo 2.0.

La segunda etapa (es decir, etapa 918) en la ponderación de cada uno de los valores atípicos se determina por el conteo de ejecución délo estado del valor atípico. En particular, el valor de cada valor atípico se multiplica por el conteo de ejecución de estado del valor atípico, por lo cual, se justifica la contribución de tiempo del estado con respecto a la forma de onda general. De esta manera, estados que tienen mayores conteos de ejecución, es decir (es decir, tiempos de ejecución) producen valores atípicos con ponderación correspondientes más pesadas. Por consiguiente, a medida que incrementa el tiempo de ejecución para un valor atípico particular, la ponderación del valor atípico también aumentará .

La ponderación de los valores atípicos, en las etapas 916 y 918, producen un conjunto de valores atípicos ponderados finales que incluyen valores atípicos de ejecución ponderados finales, valores atípicos de voltaje ponderados finales, valores atípicos de variación de voltaje ponderados finales, valores atípicos de amperaje ponderados finales y valores atípicos de variación de amperaje ponderados finales. Estos valores atípicos ponderados finales se suman en la etapa 920 para producir una suma de valor atípico ponderado final por cada paquete de análisis. Después de esto, se calcula la determinación de un indicador de calidad para cada uno de los paquetes de análisis, en la etapa 922, como el cociente obtenido al dividir un valor de calidad perfecto menos la suma de valor atipico ponderado final por el valor de calidad perfecto. El valor de calidad perfecto es igual al conteo de ejecución para el paquete de análisis multiplicado por el número de categorías del valor atipico (es decir, en este caso cinco) .

De esta manera, un indicador de calidad instantánea (es decir, para el paquete de análisis completo actual) puede determinarse durante el proceso de soldadura y comunicada a la soldadora o de otra manera utilizarse. De esta manera, los problemas potenciales pueden detectarse a medida que ocurren, es decir, durante el proceso de soldadura, en comparación con sólo después de que se completa la soldadura, cuando es probable tomar cualquier acción correctiva demasiado tarde.

Además, el promedio de los indicadores de calidad agregados hasta cualquier punto de tiempo durante el proceso de soldadura pueden promediarse para determinar un indicador de calidad de la soldadura hasta ese punto del tiempo. Por ejemplo, después de que se completa el proceso de soldadura, todos los indicadores de calidad individuales pueden promediarse para obtener un indicador de calidad general, puntuación, grado, valor nominal o similar para la soldadura completada. El indicador de calidad general para la soldadura puede compararse con un indicador de calidad predeterminado (por ejemplo, derivado a partir de una soldadura de entrenamiento) que refleja el valor de indicador de calidad mínimo para una soldadura aceptable.

De esta manera, una calidad de una soldadura puede determinarse de manera precisa, eficiente, consistente, y/o automáticamente, en tiempo real, o casi en tiempo real. Esto es particularmente ventajoso, puesto que una inspección visible de una soldadura no siempre es suficiente para medir su calidad y puesto que un operador podría no detectar o de otra manera apreciar desviaciones u otros problemas durante el proceso de soldadura que puedan afectar la calidad de soldadura general.

En algunas modalidades ejemplares, un indicador de calidad (es decir, una puntuación de soldadura) para una soldadura es una herramienta efectiva para evaluar las soldaduras que se producen repetidamente bajo sustancialmente las mismas condiciones y de acuerdo con sustancialmente el mismo proceso de soldadura de arco, tal como durante un proceso de soldadura automatizado (por ejemplo, robótica) . Al calcular puntuaciones de soldadura instantánea, periódica, y/o generales para cada soldadura, un proceso de control de calidad automatizado puede adaptarse para el proceso de soldadura de arco. En particular, una puntuación de soldadura aceptable mínima o margen de puntuaciones de soldadura aceptables se identificaron inicialmente como un umbral, de acuerdo con las condiciones de soldadura y el proceso de soldadura de arco. Después de esto, cada soldadura tiene su puntuación de soldadura (instantánea, periódica, y/o general) comparada con el umbral para determinar rápidamente y con precisión si la soldadura debe aceptarse o rechazarse. Además, al evaluar tendencias a través de las puntuaciones de soldadura para una corrida de producción o conjunto de corridas, los problemas en el proceso de producción pueden identificarse más fácilmente, y/o el proceso de producción puede optimizarse más fácilmente.

Una línea de producción conceptual 1000 se muestra en la FIGURA 10, en donde una primera puntuación de soldaduras SI 1002, una segunda puntuación de soldadura S2 1004, y una tercera puntuación de soldadura S3 1006 se asocian con soldaduras realizadas en una primera pieza de Trabajo WP1 1008, una segunda pieza de Trabajo WP2 1010, y una tercera pieza de trabajo P3 1012, respectivamente, por una soldadora o estación de soldadura 1014 que incluye un monitor integrado M 1016. Alguien de experiencia ordinaria en la técnica apreciará que diferentes soldaduras podrían realizarse en la misma pieza de trabajo.

Las puntuaciones de soldadura entonces se comparan contra un umbral de puntuación de soldadura aceptable predeterminado para determinar si cada una de las soldaduras debe aceptarse o rechazarse. Esta comparación puede realizarse por la soldadora/estación de soldadura o por un dispositivo separado o en una ubicación separada (por ejemplo, una estación de evaluación 1018). En una modalidad ejemplar, la comparación entre la puntuación de soldadura y el umbral se realiza manualmente. En una modalidad ejemplar, una comparación automatizada y manual se realiza. En una modalidad ejemplar, la puntuación de soldadura se utiliza para determinar si se garantiza una inspección manual de la soldadura correspondiente. En una modalidad ejemplar, las puntuaciones de soldadura se utilizan al menos en parte, para determinar una eficiencia general de la línea de producción.

En una modalidad ejemplar, una o más estaciones de evaluación 1018 se sitúan a lo largo de la linea de producción 1000 para medir las soldaduras en fases especificas del proceso de producción. Si una estación de evaluación 1018 determina que una puntuación de soldadura para una soldadura cumple o excede un umbral de puntuación de soldadura aceptable predeterminado, la estación de evaluación 1018 acepta la soldadura al emitir un comando de aceptar soldadura 1020. En respuesta al comando de aceptar soldadura 1020, la pieza de trabajo que incluye la soldadura aceptable se deja continuar a lo largo de la linea de producción 1000 para procesamiento adicional.

Inversamente, si la estación de evaluación 1018 determina que la puntuación de soldadura para la soldadura cae por debajo de un umbral de puntuación de soldadura aceptable predeterminado, la estación de evaluación 1018 rechaza la soldadura al emitir un comando de rechazar soldadura 1022. En respuesta al comando de rechazar soldadura 1022, la pieza de trabajo que incluye la soldadura no aceptable se enruta fuera de la linea de producción 1000 o de otra manera se retira de la linea de producción 1000 (por ejemplo, se retira manualmente) . Después de esto, la pieza de trabajo que tiene la soldadura rechazada puede someterse a un procesamiento adicional, por ejemplo, rehabilitación o de otra manera reparando la soldadura rechazada o reciclando la pieza de trabajo totalmente.

En una modalidad ejemplar, cada comando de aceptar soldadura 1020 y/o comando de rechazar soldadura 1022 se registra o de otra manera se almacena para revisión o análisis posterior. De esta manera, las tendencias con respecto al proceso de soldadura y/o el proceso de producción pueden identificarse más fácilmente, lo cual a su vez, puede hacer más fácil incrementar la eficiencia general de la linea de producción utilizando el proceso de soldadura.

En algunas modalidades ejemplares, los indicadores de calidad (es decir, puntuaciones de soldadura) calculados para soldaduras pueden utilizarse en procedimiento innovador para proporcionar instrucción o de otra manera enseñar a un operador a que realice manualmente un proceso de soldadura de arco. En particular, a medida que el operador utiliza una soldadora (por ejemplo, la soldadora de arco eléctrico 10) para crear la soldadura, puntuaciones de soldadura instantáneas y/o periódicas se determinan para la soldadura por la soldadora (por ejemplo, mediante un monitor M de la soldadora) y se utilizan para proporcionar alimentación directa al operador con respecto a la calidad actual de la soldadura. Como se indica en lo anterior, estas puntuaciones de soldaduras se basan en mediciones ponderadas, estadísticas que reflejan de manera más precisa la calidad de soldadura en comparación con una inspección meramente visual de la soldadura. En particular, las puntuaciones de soldadura se comparan con una puntuación de soldadura aceptable predeterminada o margen de puntuaciones de soldadura aceptables para determinar si es necesaria alguna acción correctiva por el operador. Además, las puntuaciones de soldadura se evalúan con el paso del tiempo para determinar si alguna tendencia en un movimiento lejos de una puntuación de soldadura aceptable (por ejemplo, como es evidente para una reducción continua de la puntuación de soldadura) se presenta .

Un método de instrucción 1100, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se muestra en la FIGURA 11. El método 1100 comienza con un operador que comienza a realizar un proceso de soldadura en la etapa 1102.

Durante el proceso de soldadura, una puntuación de soldadura se calcula periódicamente (basándose en uno o más parámetros muestreados o de otra manera medidos) , en la etapa 1104, para reflejar un estado actual de la soldadura. La puntuación de soldadura puede calcularse como una medición instantánea que refleja el estado actual de la soldadura o como promedio de varias mediciones que reflejan el estado de la soldadura durante un periodo de tiempo (que corresponde con las mediciones) durante el proceso de soldadura. En una modalidad ejemplar, la puntuación de soldadura se calcula el promediar todas las mediciones tomadas desde que se inició el proceso de soldadura, lo cual refleja un estado general actual de la soldadura.

A continuación, la puntuación de soldadura se compara con una puntuación de soldadura de umbral predeterminado en la etapa 1106. La puntuación de soldadura de umbral es una puntuación de soldadura mínima para un estado de soldadura buena o de otra manera aceptable. Si la puntuación de soldadura es mayor que o igual a la puntuación de soldadura de umbral, el estado actual de la soldadura se determina que es bueno en la etapa 1108. De otra manera, el estado actual de la soldadura se determina como malo en la etapa 1108.

Si el estado actual de la soldadura es bueno, se proporciona al operador una indicación de que la soldadura es buena, en la etapa 1110, lo cual sugiere que el proceso de soldadura se realiza adecuadamente. Después de esto, el estado actual de la soldadura se registra, en la etapa 1112, para su posterior revisión, análisis, y/o otro uso. El método de instrucción 1100 entonces continúa monitoreando el proceso de soldadura que se realiza por el operador, como se describe en lo anterior.

Si el estado actual de la soldadura es malo, se proporciona al operador una indicación de que la soldadura es mala, en la etapa 1114, lo cual sugiere que el proceso de soldadura se realiza inadecuadamente. Después de esto, el estado actual de la soldadura se registra, en la etapa 1118, para su posterior revisión, análisis, y/u otro uso. El método de instrucción 1100 entonces continúa monitoreando el proceso de soldadura que se realiza por el operador, como se describe en lo anterior.

Las indicaciones antes mencionadas pueden proporcionarse al operador en cualquier forma suficiente para informar al operador durante el proceso de soldadura. En una modalidad ejemplar, la indicación se proporciona al operador visualmente, tal como en un dispositivo de visualización integrado con o cercano a la soldadora. En una modalidad ejemplar, la instrucción se despliega visualmente en un visor de protector o dispositivo para la cabeza usado por el operador. En una modalidad ejemplar, se proporciona la instrucción al operador de manera audible, tal como a través de un altavoz integrado con o cercano a la soldadora. En una modalidad ejemplar, la instrucción se reproduce de manera audible en el dispositivo para la cabeza protector usado por el operador.

En una modalidad ejemplar, si el estado actual de la soldadura es malo, el operador recibe instrucciones de que debe llevarse a cabo una acción o acciones correctivas en la etapa 1116. En una modalidad ejemplar, se proporciona la instrucción en tiempo real durante el proceso de soldadura. La instrucción, por ejemplo, podría implicar un cambio sugerido en una posición de un electrodo (es decir, alambre) con respecto a la pieza de trabajo o un cambio sugerido en una proporción de movimiento del alambre con respecto a la pieza de trabajo.

Varios dispositivos y técnicas podrían utilizarse para determinar acciones correctivas posibles para que se lleven a cabo, tal como modelo de operador y/o condiciones de soldadura durante un proceso de soldadura que resulta en una buena soldadura verificada y utilizar los datos de modelo resultante para evaluar otros operadores que llevan a cabo procesos de soldadura similares bajo condiciones similares. También podría utilizarse inteligencia artificial y simulaciones relacionadas para formar tal modelo. Además, podrían utilizarse sensores para formar tal modelo.

En una modalidad ejemplar, uno o más sensores se utilizan para determinar aspectos del proceso de soldadura, por ejemplo, una temperatura actual de la pieza de trabajo, un nivel de gas de protección que se distribuye, y/o una composición del gas de protección. En una modalidad ejemplar, uno o más sensores se utilizan para determinar condiciones ambientales que podrían afectar el proceso de soldadura, por ejemplo, condiciones del viento y/o condiciones de humedad. En una modalidad ejemplar, uno o más sensores se utilizan para determinar condiciones del operador que podrían afectar el proceso de soldadura, por ejemplo, la distancia de la mano del operador desde la pieza de trabajo y/o el ángulo de la mano del operador desde la pieza de trabajo. Los datos de estos u otros sensores se comparan con datos de modelo para identificar la instrucción sobre la cual debe tomarse la acción o acciones correctivas por el operador.

En una modalidad ejemplar, la instrucción de acción correctiva se proporciona al operador visualmente, tal como en un dispositivo de visualización integrado con o cercano a la soldadora. En una modalidad ejemplar, la instrucción se despliega visualmente en un visor de protección o dispositivo para la cabeza usado por el operador. En una modalidad ejemplar, la instrucción se proporciona al operador de manera audible, tal como a través de un altavoz integrado con o cercano con la soldadora. En una modalidad ejemplar, la instrucción se reproduce de manera audible en el dispositivo para la cabeza de protección usado por el operador.

De esta manera, el método de instrucción 1100 proporciona realimentación en tiempo real al operador durante el proceso de soldadura, de modo que el operador conozca fácilmente cuando la soldadura se mueve de una condición buena hacia una condición mala y cuando la soldadura se mueve de una condición mala hacia una condición buena. Además, el método de instrucción 1100 puede sugerir una acción correctiva pretendida para mejorar la condición actual (y de esta manera general) de la soldadura. Ya que cambios en la condición de soldadura entonces se pueden atribuir a las acciones del operador, la realimentación proporcionada por el método de instrucción de 1100 (incluye cualquier acción correctiva sugerida) enseña el operador buenas técnicas de soldadura. Además, buenas técnicas de soldadura del operador se refuerzan por la confirmación continua de un estado de buena soldadura.

El método de instrucción 1100, o aspectos del mismo, también pueden adaptarse fácilmente o de otra manera aplicarse a un proceso de soldadura simulado. En una modalidad ejemplar, el método de instrucción 1100 se aplica al simulador de soldadura que utiliza tecnología de realidad virtual .

En algunas modalidades ejemplares, un indicador de calidad (es decir, una puntuación de soldadura) calculados para una soldadura realizada por un operador puede utilizarse en un procedimiento innovador para certificar al operador con respecto a una soldadora particular, proceso de soldadura, o curso de soldadura, similar a cómo se utilizan los grados en educación general. Por ejemplo, las puntuaciones de soldadura (por ejemplo, una puntuación de soldadura general) , calculada de acuerdo con el método de instrucción 1100, o aspectos del mismo, proporcionan una plataforma conveniente para certificar al operador. El operador deberá obtener una puntuación o puntuaciones de soldadura que excedan las puntuaciones de soldadura de umbral predefinido para que se certifique con respecto a la soldadora, proceso de soldadura, o curso de soldadura. Si el operador no se certifica, el método de instrucción 1100 puede identificar áreas que necesitan mejoras en el operador. Como se describe en la presente, una funcionalidad adicional (por ejemplo, proporcionada por el software que se ejecuta en o es externo a la soldadora) pueden utilizarse para medir otros parámetros que pueden ser útiles para certificar al operador. Por ejemplo, el método de instrucción 1100 podría modificarse para incluir el rastreo de cuánto tiempo el operador pasa realmente soldando durante el proceso de soldadura o curso. Como otro ejemplo, el método de instrucción 1100 podría modificarse para incluir rastreo de la cantidad de consumibles (por ejemplo, alambres) utilizados por el operador durante el proceso o curso de soldadura.

Además de utilizarse para certificar a un operador, las puntuaciones de soldadura (y otros parámetros) también pueden utilizarse para diferenciar un operador de otro. Por ejemplo, sin importar que dos operadores puedan lograr puntuaciones de paso y se certifiquen con respecto a una soldadora particular, proceso de soldadura, o curso de soldadura, las puntuaciones de los dos operadores podrían ser muy diferentes. Por consiguiente, un operador certificado con una puntuación mucho mayor podría seleccionarse sobre otra operación certificada que tenga una puntuación menor.

En algunas modalidades ejemplares, indicadores de calidad (es decir, puntuaciones de soldadura) calculados para soldaduras y otros parámetros relacionados e información pueden utilizarse para ayudar a un instructor a enseñar a varios estudiantes una técnica de soldadura, proceso, programa, curso o similares. Una clase de soldadura con frecuencia incluye un componente teórico y un componente práctico. El componente teórico generalmente se enseña en forma de una lectura, discusión o demostración en un salón de clases, o establecimiento similar. Típicamente, una escuela de soldadura u otro entorno para enseñar a estudiantes el componente práctico de la clase incluirán ubicaciones individuales, tales como cubículos, similares a estaciones de soldadura en una fábrica. A cada estudiante se le asigna su propio cubículo para realizar el componente práctico del curso .

Además es fácil que el instructor se aproxime a cuánto tiempo cada estudiante pasa en el componente teórico de la clase por ejemplo, al rastrear cada asistencia a clase del estudiante y/o la participación en discusiones con respecto al componente teórico. Sin embargo, es difícil que el instructor mida cuanto tiempo cada estudiante realmente pasa en el componente práctico de la clase debido a que el instructor no puede estar en todos los cubículos todo el tiempo. Por ejemplo, los cubículos pueden construirse y/o disponerse de manera que la línea de visualización del instructor sólo se extienda hacia un solo cubículo en un tiempo, es decir, el cubículo en el cual se encuentra actualmente el instructor. Los estudiantes en los otros cubículos podrían hacer algo distinto a soldadura (por ejemplo, comer, dormir, hablar por teléfono) sin que el instructor lo sepa. También es difícil que el instructor determine fácilmente cuál de los estudiantes probablemente se beneficiará más de la atención personal del instructor, en cualquier momento dado. De esta manera, el instructor puede terminar el tiempo de desarrollo de un estudiante sin importar que otro estudiante tenga una mayor necesidad de atención personal del instructor.

Un sistema 1200 para monitorear estudiantes que aprenden una técnica de soldadura, proceso, programa, curso o similares, tal como un proceso de soldadura de arco, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se muestra en la FIGURA 12. El sistema 1200 incluye un área de instrucción 1202, tal como un salón de clase o taller, en el cual, ocho cubículos 1204, 1206, 1208, 1210, 1212, 1214, 1216, y 1218 se sitúan. Cada uno de los cubículos incluye una soldadora. En particular, una primera soldadora Wl 1220 se ubica en el primer cubículo 1204, una segunda soldadora W2 1222 se ubica en el segundo cubículo 1206, una tercera soldadora W3 1224 se ubica en el tercer cubículo 1208, una cuarta soldadora 4 1226 se ubica en el cuarto cubículo 1210, una quinta soldadora W5 1228 se ubica en el quinto cubículo 1212, una sexta soldadora W6 1230 se ubica en el sexto cubículo 1214, una séptima soldadora 7 1232 se ubica en el séptimo cubículo 1216, y una octava soldadora 8 1234 se ubica en el octavo cubículo 1218. Además, a un estudiante se le asigna cada cubículo. En particular, a un primer estudiante SI 1236 se le asigna trabajar en el primer cubículo 1204, a un segundo estudiante S2 1238 se asigna trabajar en el segundo cubículo 1206, a un tercer estudiante S3 1240 se le asigna trabajar en el tercer cubículo 1208, a un cuarto estudiante S4 1242 se le asigna trabajar en el cuarto cubículo 1210, a un quinto estudiante S5 1244 se le asigna trabajar en un quinto cubículo 1212, a un sexto estudiante S6 1246 se le asigna trabajar en el sexto cubículo 1214, a un séptimo estudiante S7 1248 se le asigna trabajar en el séptimo cubículo 1216, y a un octavo estudiante S8 1250 se le asigna trabajar en el octavo cubículo 1218.

El área de instrucción 1202 se sitúa de modo que un instructor 1252 pueda moverse libremente de un cubículo a otro para interactuar con los estudiantes.

En una modalidad ejemplar, cada una de las soldadoras Wl, W2, W3, W4, W5, W6, W7 y W8 incluye un monitor M integrado, similar a la soldadora 10 mostrada en la FIGURA 1. Cuando un estudiante utiliza una soldadora para crear una soldadura, puntuaciones de soldadura instantáneas y/o periódicas se determinan para la soldadura por la soldadora (mediante el monitor M) y se utilizan para proporcionar realimentación directa a los estudiantes con respecto a la calidad actual de la soldadura. Como se describe en la presente, estas puntuaciones de soldadura se basan en mediciones estadísticas ponderadas, que reflejan de manera más precisa la calidad de soldadura en comparación con una inspección meramente visual de la soldadura. En particular, las puntuaciones de soldadura se comparan con una puntuación de soldadura aceptable predeterminada o margen de puntuaciones de soldadura aceptables (por ejemplo, asegurados a partir de una soldadura de linea de base previa) para determinar si es necesaria alguna acción correctiva por el estudiante. Tradicionalmente, se evalúan puntuaciones de soldadura con el paso del tiempo para determinar si alguna tendencia en el movimiento lejos de una puntuación de soldadura aceptable (por ejemplo, como es evidente por una reducción continua en la puntuación de soldadura) se encuentra presente.

Cada una de las soldaduras, l, W2, W3, W4, W5, W6, W7 y W8 se encuentran en comunicación con un sistema de monitoreo de producción (PMS) 1254 sobre una red 1256. La red 1256 puede ser una red alámbrica o inalámbrica. En una modalidad ejemplar, la red 1256 es una red de Ethernet.

El PMS 1254 puede implementarse utilizando software, hardware y combinaciones de los mismos, sin apartarse del espíritu y el alcance de los conceptos inventivos generales. En una modalidad ejemplar, el PMS 1254 se implementa como software que se ejecuta en una computadora de propósito general (por ejemplo, una PC) con periféricos tales como un dispositivo de visualización 1258 y un almacén de datos 1260 conectado al mismo. En una modalidad ejemplar, el PMS 1254 podría incluir lógica integrada con cada una de las soldadoras, como en el caso de los monitores M. Como se indica en lo anterior, el PMS 1254 se encuentra en comunicación de datos con las soldadoras l, W2, W3, W4 , W5, W6, W7 y W8 sobre la red 1256.

El PMS 1254 es una colección de datos de soldadura y herramienta de monitoreo que es operable, por ejemplo, para reunir registros a corto plazo y largo plazo de soldadura completos con estadísticas para cada soldadura registrada. El PMS 1254 también puede rastrear otros parámetros relacionados con la producción y condiciones, tal como consumo de alambre. En el sistema 1200, el PMS 1254 reúne datos de cada una de las soldadoras Wl, W2 , W3, W4 , W5, W6, W7 y W8 para determinar una cantidad de tiempo pasado por los estudiantes respectivos SI, S2, S3, S4, S5, S6, S7 y S8 para crear la soldadura. La cantidad de tiempo pasada por cada uno de los estudiantes SI, S2, S3, S4, S5, S6, S7 y S8 (es decir, los tiempos de soldadura) pueden guardarse por el PMS 1254 en el almacén de datos 1260 para recuperación y uso posteriores.

Adicionalmente, el PMS 1254 recibe las puntuaciones de soldadura de cada una de las soldadoras Wl, W2, W3, W4, W5, W6, W7 y W8 sobre la red 1256, la cual entonces puede guardarse por el PMS 1254 en el almacén de datos 1260 para recuperación y usos posteriores. De esta manera, el PMS 1254 es capaz de generar y almacenar registros de tiempos de soldadura y puntuaciones de soldadura para varios estudiantes durante varios periodos de evaluación, los cuales pueden ser un gran recurso para el instructor 1252 para enseñar y evaluar a los estudiantes.

Además, el PMS 1254 puede desplegar, en tiempo real, los tiempos de soldadura actuales para cada uno de los estudiantes SI, S2, S3, S4, S5, S6, S7 y S8, en combinación con las puntuaciones de soldadura actuales para cada uno de los estudiantes SI, S2, S3, S4, S5, S6, S7 y S8, en el dispositivo de visualización 1258. De esta manera, el instructor 1252, al observar el dispositivo de visualización 1258, puede obtener una evaluación instantánea precisa del estado actual de cada uno de los estudiantes y sus soldaduras respectivas. Esto permite al instructor 1252 proporcionar mejor su tiempo con respecto a esos estudiantes que muestran la mayor necesidad.

En el sistema 1200, los tiempos de soldadura y las puntuaciones de soldadura pueden desplegarse de cualquier manera, por ejemplo, como datos numéricos y/o como datos gráficos. En una modalidad ejemplar, el PMS 1254 proporciona una interfaz de usuario basada en la web que soporta datos de acceso, datos de visualización, generación de informes, etc., mediante un explorador web.

El sistema 1200 se puede escalar fácilmente para acomodar cualquier número de estudiantes, asi como varios instructores .

Un método 1300 para monitorear estudiantes que aprenden una técnica de soldadura, proceso, programa, curso o similares, tal como un proceso de soldadura de arco, de acuerdo con una modalidad ejemplar, se muestra en la FIGURA 13. El método 1300 implica varios estudiantes que realizan el proceso de soldadura de arco en la etapa 1302. En una modalidad ejemplar, los estudiantes realizan sustancialmente el mismo proceso de soldadura de arco bajo sustancialmente las mismas condiciones y sustancialmente al mismo tiempo.

Durante el proceso de soldadura de arco, una puntuación de soldadura se calcula periódicamente (basándose en uno o más parámetros muestreados o de otra manera medidos) para cada estudiante, en la etapa 1304, para reflejar un estado actual de la soldadura del estudiante. La puntuación de soldadura puede calcularse como medición instantánea que refleja el estado actual de la soldadura del estudiante o como promedio de mediciones diversas que refleja el estado de la soldadura del estudiante durante un periodo de tiempo (que corresponde a las mediciones) durante el proceso de soldadura de arco. En una modalidad ejemplar, la puntuación de soldadura del estudiante se calcula al promediar todas las mediciones tomadas desde que inició el proceso de soldadura de arco, las cuales reflejan un estado general actual de la soldadura del estudiante.

Durante el período de evaluación del método 1300, una cantidad de tiempo que cada estudiante pasa realizando el proceso de soldadura de arco (es decir, realmente soldando) se determina en la etapa 1306. Datos operacionales reunidos de las soldadoras de cada estudiante pueden utilizarse para determinar los tiempos de soldadura de los estudiantes.

Cada puntuación de soldadura se asocia con su estudiante correspondiente en la etapa 1308. De manera similar, cada tiempo de soldadura se asocia con su estudiante correspondiente en la etapa 1308. Identificar información (por ejemplo, un número de serie) a partir de la soldadora asignada a cada estudiante puede utilizarse para asociar datos reunidos a partir de y/o generados por las soldadoras (por ejemplo, la puntuación de soldadura, el tiempo de soldadura) con los estudiantes respectivos.

Una vez que las puntuaciones de soldadura y los tiempos de soldadura se asocian con los estudiantes respectivos, esta información puede producirse de cualquier manera en la etapa 1310. Por ejemplo, un informe de todos los estudiantes y sus puntuaciones de soldadura respectivas y tiempos de soldadura puede producirse en un dispositivo de visualización, tal como un monitor. Como otro ejemplo, la información sobre los estudiantes y sus puntuaciones de soldadura respectivas y tiempos de soldadura pueden registrarse y almacenarse en un almacén de datos, tal como una unidad de disco o una unidad flash, para recuperación y usos posteriores. En una modalidad ejemplar, la información se produce periódicamente. En una modalidad ejemplar, la información se produce al final del periodo de evaluación.

Las puntuaciones de soldadura y/o los tiempos de soldadura también pueden utilizarse para generar información de identificación adicional para los estudiantes. Por ejemplo, la puntuación de soldadura y/o el tiempo de soldadura para un estudiante pueden compararse con umbrales predeterminados. De esta manera, basándose en la puntuación de soldadura y/o el tiempo de soldadura para un estudiante, una determinación de paso o falla puede determinarse para la soldadura del estudiante.

En algunas modalidades ejemplares, las puntuaciones de soldadura calculadas para soldaduras pueden utilizarse en un procedimiento innovador para la identificación de ahorros de costos potenciales para un proceso de soldadura. En una modalidad ejemplar, un análisis de costo (por ejemplo, análisis de rentabilidad, análisis de costo-beneficio) se realiza para un proceso de soldadura basado en una serie de soldaduras realizadas de acuerdo con el proceso de soldadura. Los datos 1400 que corresponden a soldaduras ejemplares, como se muestra en las FIGURAS 14A-14B, pueden utilizarse para realizar el análisis de costos.

En primer lugar, una pluralidad de condiciones de soldadura 1402 que afectan la calidad de soldadura general se selecciona. Por ejemplo, en las FIGURAS 14A y 14B, las condiciones de soldadura 1402 incluyen características de alambre (por ejemplo, composición de alambre 1404, diámetro de' alambre, revestimiento) , características de la pieza de trabajo '(por ejemplo, composición de la pieza de trabajo 1406, espesor de la pieza de trabajo), una proporción de flujo de gas de protección 1408, una composición de gas de protección 1410, y/o una temperatura de precalentamiento de pieza de trabajo 1412. A continuación, una de estas condiciones de soldadura 1402 se varía, como se indica en 1414, a través de la serie de soldaduras, mientras todas las condiciones de soldadura restantes 1402 se fijan, como se indica en 1414, a través de la serie de soldaduras.

Para cada una de las soldaduras en la serie, una puntuación de soldadura 1416 también se calcula basándose en las condiciones de soldadura actuales 1402, 1414. La puntuación de soldadura 1416 representa una medición de la calidad general de la soldadura creada bajo las condiciones de soldadura. Como se indica en lo anterior, estas puntuaciones de soldadura se basan en mediciones de estadísticas ponderadas que reflejan de manera más precisa la calidad de soldadura en comparación con una inspección meramente visual de la soldadura.

Además, para cada una de las soldaduras en la serie, un costo para crear la soldadura se determina. En una modalidad ejemplar, el costo incluye gastos monetarios relacionados con producir la soldadura, representados como un costo monetario 1418. En una modalidad ejemplar, el costo incluye un tiempo total requerido para completar la soldadura, representado como un costo tiempo 1420 para la soldadura. Cada soldadura en la serie se asocia con su puntuación y costo de soldadura correspondientes.

Las FIGURAS 14A y 14B incluyen, respectivamente, datos 1400 para dos soldaduras en una serie de soldaduras en donde entre las condiciones de soldadura 1402, la composición del alambre 1404, la composición de pieza de trabajo 1406, la composición de gas de protección 1410, y la temperatura de precalentamiento de pieza de trabajo 1412 se fijan, como se muestra en 1414, a través de la serie de soldaduras, mientras que la proporción de flujo de gas de protección 1408 se varia (por ejemplo, se incrementa o disminuye por incrementos) , como se muestra en 1414, a través de la serie de soldaduras.

Para la soldadura que corresponde a la FIGURA 14A, un costo monetario 1418, un costó de tiempo 1420 de b, y una puntuación de soldadura 1416 de c se calculan o de otra manera se determinan. Para la soldadura que corresponde a la FIGURA 14B, un costo monetario 1418 de d, un costo de tiempo 1420 de e, y una puntuación de soldadura 1416 de f se calculan o de otra manera se determinan. De este modo, si se determina que a <d, b <e, y c = f, puede deducirse que la proporción de flujo de gas de protección 1408 de la FIGURA 14A es superior a la proporción de flujo de gas de protección 1408 de la FIGURA 14B, puesto que se realizan ambos ahorros de costo y tiempo sin ninguna reducción en la calidad de soldadura general por la proporción de flujo de gas de protección 1408 de la FIGURA 14A, en comparación con la proporción de flujo de gas de protección 1408 de la FIGURA 14B. Si se determina de hecho que a <d, b»e, y c = f, puede deducirse que la proporción de flujo de gas de protección 1408 de la FIGURA 14A proporciona un ahorro de costos sin ninguna reducción en calidad de soldadura general, pero en un costo de tiempo sustancialmente incrementado, como en comparación con la proporción de flujo de gas de protección 1408 de la FIGURA 14B.

De esta manera, un usuario será capaz de identificar fácilmente el impacto que la condición de soldadura variada tiene sobre una calidad de soldadura general en la serie y, de esta manera, en el proceso de soldadura correspondiente. De este modo, el usuario puede determinar si varia la condición de soldadura (y en qué forma) permitirá al usuario obtener una calidad de soldadura más deseada, un costo más deseado, o ambos. Por consiguiente, a medida que se realicen más soldaduras y se analicen más datos correspondientes, el impacto de cualquiera de una o más condiciones de soldadura en el proceso de soldadura general pueden determinarse y evaluarse fácilmente, de modo que decisiones de ahorro de costos más informados (por ejemplo, con respecto al dinero, tiempo, y cambios de calidad) puedan hacerse.

El análisis de costos podría expandirse para incluir series adicionales de soldaduras, en donde diferentes condiciones de soldadura se varían en las diferentes series. De esta manera, el usuario puede identificar un valor deseado o ajuste para una pluralidad de condiciones de soldadura para lograr un resultado deseado (por ejemplo, calidad de soldadura aceptable y costo aceptable) . Estos valores deseados o ajustes para las condiciones de soldadura entonces podrían guardarse en un perfil asociado con la soldadora y el proceso de soldadura para recuperación y usos subsiguientes para la misma soldadora y proceso de soldadura, con lo cual se crea la probabilidad de que el usuario nuevamente logre el resultado deseado.

En una modalidad ejemplar, una pluralidad de tales perfiles (es decir, conjuntos de parámetros de soldadura seleccionados y/o condiciones de soldadura) se guardan, es decir, como pre-ajustes, de modo que los perfiles puedan accederse por un usuario que comienza un proceso de soldadura. En una modalidad ejemplar, una pluralidad de pre-ajuste se presenta a un usuario junto con una puntuación de soldadura que corresponde a cada pre-ajuste. Cada puntuación de soldadura cuantifica una calidad general de una soldadura previamente obtenida utilizando los parámetros de soldadura y las condiciones de soldadura asociadas con el pre-ajuste. Como se indica en lo anterior, estas puntuaciones de soldadura se basan en mediciones de estadísticas ponderadas que reflejan de manera más precisa la calidad de soldadura en comparación con una inspección meramente visual de la soldadura. El usuario entonces puede seleccionar uno de los pre-ajustes para realizar el proceso de soldadura, con lo cual incrementa la probabilidad de que el usuario logre la misma soldadura o sustancialmente similar que aquella previamente producida utilizando los parámetros de soldadura y las condiciones de soldadura asociadas con el pre-ajuste.

En una modalidad ejemplar, una interfaz de usuario se proporciona para permitir que el usuario filtre pre-ajustes que no coinciden con los criterios ingresados por el usuario, por ejemplo, filtre aquellos pre-ajustes que tienen una puntuación de soldadura asociada por debajo de un umbral de entrada .

La FIGURA 15 muestra pre-ajustes 1500, de acuerdo con una modalidad ejemplar. Cada uno de los pre-ajustes 1500 incluye un número de pre-ajuste de identificación 1502, un conjunto de condiciones de soldadura 1504, información de soldadora 1506, información de proceso de soldadura 1508, un costo monetario 1510, un costo de tiempo 1512, y una puntuación de soldadura asociada 1514. Un primer pre-ajuste 1516, que tiene número pre-establecido 01, se asocia con la condiciones de soldadura 1504 que tienen valores a, b, c, d, y e, y una a soldadora M. El primer pre-ajuste 1516 corresponde a un proceso de soldadura O. Si un usuario selecciona el primer pre-ajuste 1516 (es decir, pre-ajuste 01) para realizar el proceso de soldadura 0 con la soldadora M bajo las condiciones de soldadura a, b, c, d, y e, el usuario puede esperar que una soldadura resulte del proceso de soldadura 0 para tener un costo monetario de aproximadamente t, un costo de tiempo de aproximadamente v, y una puntuación de soldadura de aproximadamente x. Los pre-ajustes 1500 pueden incluir pre-ajustes adiciones, tal como un segundo pre-ajuste 1518, asociado con combinaciones diferentes de condiciones de soldadura 1504, soldadoras 1506, y/o procesos de soldadura 1508.

Además de los parámetros de soldaduras monitoreados ya descritos en la presente, parámetros de soldadura adicionales pueden monitorearse para uno o más estados de una forma de onda, y parámetros de calidad adicionales pueden calcularse a partir de los mismos para detectar de manera más precisa e identificar defectos de soldadura. Parámetros de soldadura adicionales pueden incluir un soplete de soldadura o posición de pistola, un nivel de sonido producido por el proceso de soldadura de arco, al menos una frecuencia de sonido producida por el proceso de soldadura de arco, y una proporción de pulsación de sonido producido por el proceso de soldadura de arco. Más parámetros de soldadura adicionales incluyen un nivel de luz visible producida por el proceso de soldadura de arco, al menos una frecuencia de luz visible producida por el proceso de soldadura de arco, y una proporción de pulsación de luz visible producida por el proceso de soldadura de arco. Además parámetros de soldadura adicionales incluyen un nivel de luz infrarroja producido por el proceso de soldadura de arco, al menos una frecuencia de luz infrarroja producida por el proceso de soldadura de arco, una proporción de pulsación de luz infrarroja producida por el proceso de soldadura de arco, y un nivel de corriente del motor de alimentación de alambre.

De acuerdo con una modalidad, los parámetros de soldadura adicionales se detectan por sensores o dispositivos de monitoreo que son adecuados para detectar tales parámetro de soldaduras. Por ejemplo, el sonido puede detectarse por un micrófono, la luz visible puede detectarse por un fotodetector, la luz infrarroja puede detectarse por un detector de infrarrojos, el motor de alimentación de alambre puede detectarse por un derivador de corriente. La posición del soplete puede detectarse utilizando uno o más tipos de tecnologías de detección, que incluyen, por ejemplo, sensores de formación de imágenes o sensores magnéticos. Los sensores pueden ubicarse en varios lugares, incluyendo, por ejemplo, en un soplete de soldadura, en un casco de soldadura, o en el área de soldadura general. Los parámetros de soldadura detectados adicionalmente pueden ingresarse y procesarse por el monitor M, en una forma similar a cómo los otros parámetros de soldaduras se ingresan y procesan como se describe previamente en la presente. Otros parámetros de soldadura que pueden monitorearse y procesarse incluyen una temperatura de la pieza de trabajo, un nivel de un gas de protección, una composición de un gas de protección, una velocidad de viento cercana a la pieza de trabajo, un nivel de humedad cercano a la pieza de trabajo, y una posición de operador .

El monitor M puede configurarse (por ejemplo, como monitor mejorado M mostrado en la FIGURA 16) para calcular una pluralidad de estadísticas de parámetros de calidad basadas en los parámetros de soldadura adicionalmente monitoreados . Las diversas estadísticas de parámetros de calidad de "promedio", "desviación estándar", "promedio de variación", y "desviación estándar de variación" pueden calcularse para los diversos parámetro de soldadura adicionales para uno o más estados de una forma de onda en una forma similar a cómo esas estadísticas de parámetros de calidad se calculan para voltaje y corriente como se ha descrito previamente en la presente. Es decir, parámetros de calidad basados en los parámetros de soldadura monitoreados adicionales pueden calcularse en una forma similar a cómo QVA, QVSD, QVVA y QVVSD se calculan para voltaje monitoreado, y cómo QIA, QISD, QIVA, y QIVSD se calculan para corriente monitoreada .

Por ejemplo, el monitor M puede configurarse para calcular parámetros de calidad de nivel de sonido durante el proceso de soldadura para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como un promedio de nivel de sonido de calidad (QSLA) , una desviación estándar del nivel de sonido de calidad (QSLSD) , un promedio de variación de nivel de sonido de calidad (QSLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de sonido de calidad (QSLVSD) . El monitor M también puede configurarse para calcular los parámetros de calidad de frecuencia de sonido para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como un promedio de frecuencia de sonido de calidad (QSFA) , una desviación estándar de frecuencia de sonido de calidad (QSFSD) , un promedio de variación de frecuencia de sonido de calidad (QSFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de sonido de calidad (QSFVSD) . Además, el monitor M también puede configurarse para calcular los parámetros de calidad de proporción de impulsos de sonido para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como promedio de proporción de impulsos de sonido de calidad (QSPRA) , una desviación estándar de proporción de pulso de sonido de calidad (QSPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulso de sonido de calidad (QSPRVA) , y una desviación estándar de variación de pulso de sonido de calidad (QSPRVSD) . El sonido del proceso de soldadura se produce por el arco entre el electrodo de alambre y la pieza de trabajo. Características de sonido específicas tienden a producirse durante estados específicos de forma de onda de soldadura.

El monitor M puede configurarse para calcular parámetros de calidad de nivel de luz visible durante el proceso de soldadura para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como un promedio de nivel de luz visible de calidad (QVLLA) , una desviación estándar de nivel de luz visible de calidad (QVLLSD) , un promedio de variación de nivel de luz visible de calidad (QVLLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de luz visible de calidad (QVLLVSD) . El monitor M también puede configurarse para calcular parámetros de calidad de frecuencia de luz visible de calidad para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como promedio de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFA) , desviación estándar de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFSD) , promedio de variación de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFVSD) . Además, el monitor M también puede configurarse para calcular parámetros de calidad de proporción de pulsos de luz visible para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como un promedio de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRA) , una desviación estándar de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRVA) , y una desviación estándar de variación de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRVSD) . La luz visible del proceso de soldadura se produce por el arco entre el electrodo de alambre y la pieza de trabajo.

El monitor M puede configurarse para calcular parámetros de calidad de nivel de luz infrarroja durante el proceso de soldadura para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como un promedio de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLA) , una desviación estándar de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLSD) , un promedio de variación de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLVSD) . El monitor M también puede configurarse para calcular los parámetros de calidad de frecuencia de luz infrarroja para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como un promedio de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFA) , una desviación estándar de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFSD) , un promedio de variación de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFVSD) . Además, el monitor M también puede configurarse para calcular los parámetros de calidad de proporción de impulsos de luz infrarroja para uno o más estados durante un periodo de tiempo tal como un promedio de proporción de pulso de luz infrarroja de calidad (QIRLPRA) , una desviación estándar de proporción de pulso de luz infrarroja de calidad (QIRLPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulso de luz infrarroja de calidad (QIRLPRVA) , y una desviación estándar de variación de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRVSD) . La luz infrarroja del proceso de soldadura se produce por el arco entre el electrodo de alambre y la pieza de trabajo.

El monitor M puede configurarse para calcular los parámetros de calidad de corriente de motor de alimentación de alambre durante el proceso de soldadura para uno o más estados durante un periodo de tiempo, tal como un promedio de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMIA) , una desviación estándar de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMISD) , un promedio de variación de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMIVA) , y una desviación estándar de variación de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMIVSD) . La corriente de motor de alimentación de alambre se produce por el motor del alimentador de alambre durante el proceso de soldadura. Cuando se desgasta una punta de contacto o se utiliza una punta de contacto errónea, desplazamientos o picos en la corriente de motor pueden observarse durante ciertos estados.

Nuevamente, las diversas estadísticas de parámetros de calidad de "promedio", "desviación estándar", "promedio de variación", y "desviación estándar de variación" pueden calcularse para los diferentes parámetros de soldaduras adicionales en una forma similar a cómo estas estadísticas de parámetros de calidad se calculan para voltaje y corriente como se describe previamente en la presente. Además, de acuerdo con una modalidad, un valor de cada uno de los parámetros de calidad calculado para cada periodo de tiempo puede compararse con un valor de parámetro de calidad correspondiente esperado para determinar si una diferencia entre el valor de parámetro de calidad calculado y el valor de parámetro de calidad esperado excede un umbral predeterminado. Si la diferencia excede el umbral, el valor de parámetro de calidad calculado puede ponderarse con un peso de magnitud basado en la diferencia, y/o ponderarse con un peso de distribución de tiempo basado en una contribución de tiempo del estado a la forma de onda que incluye el estado .

De acuerdo con una modalidad de la presente invención, los parámetros de calidad (ponderados o no ponderados) y/o los parámetros de soldadura pueden utilizarse para diagnosticar el proceso de soldadura de arco. La FIGURA 16 ilustra un diagrama de bloque esquemático de una modalidad de un sistema 1600 para diagnosticar un proceso de soldadura de arco. El sistema 1600 corresponde a una porción de un sistema de soldadura por arco e incluye un monitor M mejorado 1610 que es similar al monitor M' , pero se configura para monitorear adicionalmente los parámetro de soldadura adicionales discutidos en la presente y además calcular los parámetros de calidad adicionales correspondientes. El sistema 1600 también incluye un circuito lógico de diagnóstico (DLC) 1620 en comunicación operativa con el monitor mejorado M'1610.

Como se ilustra en la FIGURA 16, los parámetros de calidad calculados y/o los parámetros de soldadura monitoreados, o cierto subconjunto de los mismos, se pasa al DLC 1620 que opera sobre Los parámetros para generar resultados de diagnóstico. De acuerdo con una modalidad, el DLC 1620 primero identifica los defectos localizados o continuos de la soldadura al analizar los parámetros de calidad. Un defecto localizado es un defecto que se produce durante un periodo relativamente corto de tiempo durante el proceso de soldadura (por ejemplo, 2 segundos). Un defecto continuo es un defecto que se produce esencialmente durante todo el tiempo del proceso de soldadura (por ejemplo, 20 segundos) . Algunos ejemplos de defectos incluyen inclusiones de gas en la soldadura (por ejemplo, porosidad, agujeros soplados, agujeros desgastados), quemadura de la pieza de trabajo, falta de penetración en la pieza de trabajo, salpicadura, una junta llenada muy poco, un corte sesgado, agrietamiento de la soldadura, cavidad en la soldadura, y falta de fusión. Tales tipos de defectos se conocen bien en la técnica. Otros tipos de defectos pueden ser posibles también .

Algunos ejemplos de causas posibles de defectos incluyen una falta de gas de protección, una punta de contacto corta para distancia de trabajo, una punta de contacto larga para distancia de trabajo, una boquilla obturada, contaminación de la superficie de la pieza de trabajo, una velocidad de viaje demasiado lenta, una velocidad de viaje demasiado rápida, una velocidad de alimentación de alambre demasiado lenta, una velocidad de alimentación de alambre demasiado rápida, contenido de azufre en la pieza de trabajo o electrodo, humedad excesiva del electrodo o pieza de trabajo, y ángulo de electrodo demasiado pequeño. Otros tipos de causas de defectos son posibles también .

Durante los procedimientos de soldadura de entrenamiento, los defectos se correlacionan con causas de los defectos y el DLC 1620 se programa por consiguiente para asociar adecuadamente defectos con una o más causas posibles. Por lo tanto, durante un procedimiento de soldadura normal (sin entrenamiento) el DLC 1620 es capaz de sugerir una o más causas posibles de uno o más defectos detectados. Los defectos y una o más causas pueden informarse al operador, permitiendo al operador corregir el problema. El DLC 1620 puede programarse como árbol de decisión, por ejemplo, para aislar una causa de un defecto.

Como ejemplo, el sistema 1600 puede detectar porosidad, que se produce en ciertos estados y salpicaduras, que se produce en otros ciertos estados, ya que dos defectos continuos se producen durante un proceso de soldadura al analizar los parámetros de calidad. El DLC 1620 puede correlacionar la aparición de los dos defectos continuos en los estados respectivos con una falta de gas de protección a través del proceso de soldadura. El operador puede encontrar por consiguiente que la válvula del tanque de gas se apagó durante el proceso de soldadura.

La FIGURA 17 es un diagrama de flujo de un método 1700 para diagnosticar un proceso de soldadura de arco utilizando el sistema 1600 de la FIGURA 16 al monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo para crear una soldadura. El proceso de soldadura se controla por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora. En la etapa 1710 del método 1700, una serie de formas de onda que se repiten rápidamente se genera, cada forma de onda que constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo. En la etapa 1720, las formas de onda se dividen en estados. En la etapa 1730, una pluralidad de parámetros de soldadura que se produce en uno o más de los estados se mide en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo repetidamente durante el proceso de soldadura .

En la etapa 1740 del método 1700, una pluralidad de parámetros de calidad se calcula para cada uno de los estados basándose en las mediciones de los parámetros de soldadura durante el proceso de soldadura. En la etapa 1750, al menos uno de la pluralidad de parámetros de calidad y la pluralidad de parámetros de soldadura se analizan para diagnosticar el proceso de soldadura de arco al determinar una o más causas posibles de uno o más defectos localizados o continuos de la soldadura .

En resumen, un sistema de soldadura de arco y métodos se describen. El sistema es capaz de monitorear variables durante un proceso de soldadura, de acuerdo con estados de forma de onda, y ponderar las variables por consiguiente, detectar defectos de una soldadura, diagnosticar causas posibles de los defectos, cuantificar la calidad general de una soldadura, obtener y utilizar datos indicativos de una buena soldadura, mejorar la producción y control de calidad para un proceso de soldadura automatizado, enseñar técnicas de soldadura adecuadas, identificar ahorros de costos para un proceso de soldadura, y derivar ajustes de soldadura óptimos que se utilizan como pre-ajustes para diferentes procesos de soldadura o aplicaciones.

La descripción anterior de modalidades especificas se ha proporcionado a manera de ejemplo. A partir de la descripción dada, aquellos con experiencia en la técnica no sólo entenderán los conceptos inventivos generales y ventajas pretendidas, sino también encontrarán varios cambios aparentes y modificaciones en las estructuras y métodos descritos. Por ejemplo, los conceptos inventivos generales no se limitan típicamente a uno de un proceso de soldadura manual o un proceso de soldadura automatizado (por ejemplo, robótico) sino de hecho se pueden adaptar fácilmente a cualquiera. Además, los conceptos inventivos generales son fácilmente adaptables a diferentes procesos de soldadura y técnicas (por ejemplo, todas las variaciones de soldadura de arco tal como soldadura con barra y TIG) . Por lo tanto, se busca cubrir todos los cambios y modificaciones que caigan dentro del espíritu y alcance de los conceptos inventivos generales, como se define por las reivindicaciones anexas, y equivalentes de las mismas.

NUMEROS DE REFERENCIA 10 soldadura de arco 81a subsección 12 suministro de energía 81b fase 14 terminal 82 lógica 16 terminal 84 oscilador 18 inductor 90a filtro 20 alambre 91 fase 22 carrete 92 lógica 24 alimentador 94 oscilador 26 motor 100 forma 30 pieza de trabajo 102 corriente pico 32 derivador 104 corriente de fondo 34 bloque 110 línea 34a línea 152 bloque 36 bloque 156 salida 36a línea 158 modulador 40 generador 160 bloque 42 líneas 162 línea 44 línea 170 porción ascendente 46 control de transmisión 172 porción descendente 46a línea 180 umbral 46b línea 182 nivel mínimo 46c codificador 184 respuesta transitoria 70 interfaz 186 respuesta transitoria 80c filtro 200 programa de análisis 80d filtro 202a línea 81 fase 202b línea bloque 270 programa a línea 272 contador rutina 280 sub-rutina línea 282 bloque línea 282a bloque contadores 284 bloque a bloque 286 bloque contadores 286a bloque a bloque 286b bloque línea 900 método bloque 902 etapa inicial bloque 904 etapa fase 906 etapa bloque 908 etapa bloque 910 etapa programa de análisis 914 etapa etapa de programa 916 etapa bloque 918 etapa a línea 920 etapa contador 1000 línea de producción línea 1002 puntuación de soldadura bloque 1004 puntuación de soldadura sub-rutina 1006 puntuación de soldadura a bloque 1010 WP2 etapa de programa 1012 WP3 rutina 1014 estación de soldadura a bloque 1016 monitor b rutina 1018 estación de evaluación comando de soldadura 1232 W7 comando de soldadura 1234 W8 método 1236 SI etapa 1238 S2 etapa 1240 S3 etapa 1242 S4 etapa 1244 S5 etapa 1246 S6 etapa 1248 S7 etapa 1250 S8 etapa 1252 instructor etapa 1254 PMS sistema 1256 red área de instrucción 1258 dispositivo de visualización cubículos 1260 almacén de datos cubículos 1300 método cubículos 1302 etapa cubículos 1304 etapa cubículos 1306 etapa cubículos 1308 etapa cubículos 1310 etapa cubículos 1400 datos l 1402 condiciones de soldadura 2 1404 composición de alambre W3 1406 composición de pieza de trabajo 4 1408 proporción de flujo de gas 5 1410 composición de gas W6 1412 temperatura indicado 1514 puntuación de soldadura puntuación de soldadura 1516 pre-aj usté costo monetario 1600 sistema costo de tiempo 1610 monitor mejorado pre-ajustes 1620 DLC número de pre-ajuste 1700 método condiciones de soldadura 1710 etapa información de soldadora 1720 etapa información de proceso 1730 etapa costo monetario 1740 etapa costo de tiempo

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para diagnosticar un proceso de soldadura de arco al monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo para crear una soldadura, el proceso de soldadura controlado por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, el método comprende: generar una serie de formas de onda que se repiten rápidamente, cada forma de onda constituye un ciclo de soldadura con un tiempo de ciclo; dividir las formas de onda en estados; medir una pluralidad de parámetros de soldadura que se producen en uno o más de los estados en una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo repetidamente durante el proceso de soldadura; calcular una pluralidad de parámetros de calidad para cada uno de uno o más estados basados en las mediciones de los parámetros de soldadura durante el proceso de soldadura; y analizar al menos uno de la pluralidad de parámetros de calidad y la pluralidad de parámetros de soldadura para diagnosticar el proceso de soldadura de arco al determinar una o más causas posibles de uno o más efectos localizados o continuos de la soldadura.

2. El método de la reivindicación 1, que además comprende : comparar un valor de cada uno de los parámetros de calidad calculados para cada periodo de tiempo con un valor de parámetro de calidad esperado correspondiente para determinar si una diferencia entre el valor de parámetro de calidad calculado y el valor de parámetro de calidad esperado excede un umbral predeterminado; y si la diferencia excede el umbral, ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de magnitud basado en la diferencia, y ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo de su estado en la forma de onda incluyendo el estado.

3. El método de la reivindicación 1 ó 2, en donde la pluralidad de parámetros de soldadura incluye, para uno o más estados, dos o más de una corriente de arco, un voltaje de arco, una velocidad de alimentación de alambre, una temperatura de la pieza de trabajo, un nivel de un gas de protección, una composición de un gas de protección, una velocidad de viento cerca de la pieza de trabajo, un nivel de humedad cerca de la pieza de trabajo, y una posición de operador.

4. El método de una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la pluralidad de parámetros de soldadura incluye, para uno o más de los estados, dos o más de una posición de soplete, un nivel de sonido producido por el proceso de soldadura de arco, al menos una frecuencia de sonido producida por el proceso de soldadura de arco, una proporción de pulsación del sonido producido por el proceso de soldadura de arco, un nivel de luz visible producida por el proceso de soldadura de arco, al menos una frecuencia de luz visible producida por el proceso de soldadura de arco, una proporción de pulsación de luz visible producida por el proceso de soldadura de arco, un nivel de luz infrarroja producida por el proceso de soldadura de arco, al menos una frecuencia de luz infrarroja producida por el proceso de soldadura de arco, una proporción de pulsación de luz infrarroja producida por el proceso de soldadura de arco, y un nivel de corriente de motor de alimentación de alambre.

5. El método de una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, dos o más de un promedio de conteo de calidad (QCA) , una desviación estándar de conteo de calidad (QCSD) , un promedio de voltaje de calidad (QVA) , una desviación estándar de voltaje de calidad (QVSD) , un promedio de corriente de calidad (QIA) , una desviación estándar de corriente de calidad (QISD) , un promedio de variación de voltaje de calidad (QVVA) , una desviación estándar de variación de voltaje de calidad (QVVSD) , un promedio de variación de corriente de calidad (QIVA) , y una desviación estándar de variación de corriente de calidad (QIVSD) .

6. El método de una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWA) , una desviación estándar de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWSD) , un promedio de variación de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWVA) , y una desviación estándar de variación de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWVSD) .

7. El método de una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de nivel de sonido de calidad (QSLA) , una desviación estándar de nivel de sonido de calidad (QSLSD) , un promedio de variación de nivel de sonido de calidad (QSLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de sonido de calidad (QSLVSD) .

8. El método de una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de frecuencia de sonido de calidad (QSFA) , una desviación estándar de frecuencia de sonido de calidad (QSFSD) , un promedio de variación de frecuencia de sonido de calidad (QSFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de sonido de calidad (QSFVSD) .

9. El método de una de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de proporción de pulsos de sonido de calidad (QSPRA) , una desviación estándar de proporción de pulsos de sonido de calidad (QSPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulsos de sonido de calidad (QSPRVA) , y una desviación estándar de variación de proporción de pulsos de sonido de calidad (QSPRVSD) .

10. El método de una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de nivel de luz visible de calidad (QVLLA) , una desviación estándar de nivel de luz visible de calidad (QVLLSD) , un promedio de variación de nivel de luz visible de calidad (QVLLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de luz visible de calidad (QVLLVSD) .

11. El método de una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFA) , una desviación estándar de frecuencia de la luz visible de calidad (QVLFSD) , un promedio de variación de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFVSD) .

12. El método de una de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRA) , una desviación estándar de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRVA) , y una desviación estándar de variación de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRVSD) .

13. El método de una de las reivindicaciones 1 a 12, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLA) , una desviación estándar de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLSD) , un promedio de variación de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLVSD) .

14. El método de una de las reivindicaciones 1 a 13, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFA) , una desviación estándar de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFSD) , un promedio de variación de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFVSD) .

15. El método de una de las reivindicaciones 1 a 14, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRA) , una desviación estándar de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRVA) , y una desviación estándar de variación de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRVSD) .

16. El método de una de las reivindicaciones 1 a 15, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMIA) , una desviación estándar de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMISD) , un promedio de variación de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (Q FMIVA) , y una desviación estándar de variación de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMIVSD) .

17. El método de una de las reivindicaciones 1 a 16, en donde uno o más defectos incluyen uno o más de inclusiones de gas en la soldadura (porosidad, agujeros soplados, agujeros desgastados), quemadura de la pieza de trabajo, falta de penetración en la pieza de trabajo, salpicadura, una junta no llena, corte sesgado, agrietamiento de la soldadura, cavidades en la soldadura, y falta de fusión .

18. El método de una de las reivindicaciones 1 a 17, en donde una o más causas posibles incluyen una o más de una falta de gas de protección, una punta de contacto corta para distancia de trabajo, una punta de contacto larga para distancia de trabajo, una boquilla obturada, contaminación de la superficie de pieza de trabajo, una velocidad de viaje demasiado lenta, una velocidad de viaje demasiado rápida, una velocidad de alimentación de alambre demasiado lenta, una velocidad de alimentación de alambre demasiado rápida, contenido de azufre en la pieza de trabajo o electrodo, humedad excesiva del electrodo o pieza de trabajo, y un ángulo de electrodo demasiado pequeño.

19. Un sistema para diagnosticar un proceso de soldadura de arco al monitorear una soldadora de arco eléctrico a medida que la soldadora realiza el proceso de soldadura de arco al crear parámetros de soldadura reales entre un alambre de avance y una pieza de trabajo para formar una soldadura, el proceso de soldadura definido por una serie de formas de onda que se repiten rápidamente controladas por señales de comando en un suministro de energía de la soldadora, el sistema comprende: un controlador de estado lógico para segmentar cada una de las formas de onda en una serie de estados segmentados de tiempo; un circuito para seleccionar un estado de forma de onda específico; dispositivos de monitoreo para monitorear una pluralidad de parámetros de soldadura que se producen en uno o más estados de una proporción de interrogación durante un periodo de tiempo repetido durante el proceso de soldadura para obtener un conjunto de datos para la pluralidad de parámetros de soldadura; un circuito para calcular una pluralidad de parámetros de calidad para cada uno de los estados basados en la pluralidad monitoreada de parámetros de soldadura; y un circuito lógico de diagnóstico para analizar al menos uno de la pluralidad de parámetros de calidad y la pluralidad de parámetros de soldadura para diagnosticar el proceso de soldadura de arco al determinar una o más causas posibles de uno o más defectos localizados o continuos de la soldadura .

20. El sistema de la reivindicación 19, que además comprende : un circuito para comparar un valor de cada uno de los parámetros de calidad calculados para cada periodo de tiempo con un valor de parámetro de calidad esperado correspondiente para determinar si una diferencia entre el valor de parámetro de calidad calculado y el valor de parámetro de calidad esperado excede un umbral predeterminado; y un circuito para ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de magnitud basado en una diferencia, y ponderar el valor de parámetro de calidad calculado con un peso de contribución de tiempo basado en una contribución de tiempo de su estado a la forma de onda incluyendo el estado, si la diferencia excede el umbral.

21. El sistema de la reivindicación 19 ó 20, en donde la pluralidad de parámetros de soldadura incluye, para uno o más de los estados, dos o más de una corriente de arco, un voltaje de arco, una velocidad de alimentación de alambre, una temperatura de la pieza de trabajo, un nivel de un gas de protección, una composición de un gas de protección, una velocidad de viento cerca de la pieza de trabajo, un nivel de humedad cerca de la pieza de trabajo, y una posición de operador; y/o en donde la pluralidad de parámetros de soldadura incluye, para uno o más de los estados, dos o más de una posición de soplete, un nivel de sonido producido por el proceso de soldadura, una frecuencia de sonido producido por el proceso de soldadura, una proporción de pulsación de sonido producido por el proceso de soldadura de arco, un nivel de luz visible producida por el proceso de soldadura de arco, una frecuencia de la luz visible producida por el proceso de soldadura de arco, una proporción de pulsación de la luz visible producida por el proceso de soldadura de arco, un nivel de luz infrarroja producida por el proceso de soldadura de arco, una frecuencia de luz infrarroja producida por el proceso de soldadura de arco, una proporción de pulsación de luz infrarroja producida por el proceso de soldadura de arco, y un nivel de corriente del motor de alimentación de alambre; y/o en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, dos o más de un promedio de conteo de calidad (QCA) , una desviación estándar de conteo de calidad (QCSD) , un promedio de voltaje de calidad (QVA) , una desviación estándar de voltaje de calidad (QVSD) , un promedio de corriente de calidad (QIA) , una desviación estándar de corriente de calidad (QISD) , un promedio de variación de voltaje de calidad (QVVA) , una desviación estándar de variación de voltaje de calidad (Q SD) , un promedio de variación de corriente de calidad (QIVA) , y una desviación estándar de variación de corriente de calidad (QIVSD) ; y/o en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWA) , una desviación estándar de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWSD) , un promedio de variación de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWVA) , y una desviación estándar de variación de velocidad de alimentación de alambre de calidad (QWVSD) .

22. El sistema de una de las reivindicaciones 19 a 21, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de nivel de sonido de calidad (QSLA) , una desviación estándar de nivel de sonido de calidad (QSLSD) , un promedio de variación de nivel de sonido de calidad (QSLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de sonido de calidad (QSLVSD) ; y/o en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de frecuencia de sonido de calidad (QSFA) , una desviación estándar de frecuencia de sonido de calidad (QSFSD) , un promedio de variación de frecuencia de sonido de calidad (QSFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de sonido de calidad (QSFVSD) ; y/o en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de proporción de pulsos de sonido de calidad (QSPRA) , una desviación estándar de proporción de pulsos de sonido de calidad (QSPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulsos de sonidos de calidad (QSPRVA) , y una desviación estándar de variación de proporción de pulsos de sonido de calidad (QSPRVSD) .

23. El sistema de una de las reivindicaciones 19 a 22, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de nivel de luz visible de calidad (QVLLA) , una desviación estándar de nivel de luz visible de calidad (QVLLSD) , un promedio de variación de nivel de luz visible de calidad (QVLLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de luz visible de calidad (QVLLVSD) ; y/o en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFA) , una desviación estándar de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFSD) , un promedio de variación de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de luz visible de calidad (QVLFVSD) ; y/o en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRA) , una desviación estándar de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRVA) , y una desviación estándar de variación de proporción de pulsos de luz visible de calidad (QVLPRVSD) .

24. El sistema de una de las reivindicaciones 19 a 23, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLA) , una desviación estándar de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLSD) , un promedio de variación de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLVA) , y una desviación estándar de variación de nivel de luz infrarroja de calidad (QIRLLVSD) ; y/o en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFA) , una desviación estándar de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFSD) , un promedio de variación de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFVA) , y una desviación estándar de variación de frecuencia de luz infrarroja de calidad (QIRLFVSD) ; y/o en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRA) , una desviación estándar de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRSD) , un promedio de variación de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRVA) , y una desviación estándar de variación de proporción de pulsos de luz infrarroja de calidad (QIRLPRVSD) .

25. El sistema de una de las reivindicaciones 19 a 24, en donde la pluralidad de parámetros de calidad incluye, para uno o más de los estados durante el periodo de tiempo, un promedio de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (Q FMIA) , una desviación estándar de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMISD) , un promedio de variación de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (Q FMIVA) , y una desviación estándar de variación de corriente de motor de alimentación de alambre de calidad (QWFMIVSD) .

26. El sistema de una de las reivindicaciones 19 a 25, en donde uno o más defectos incluyen una o más de inclusiones de gas en la soldadura, quemadura de la pieza de trabajo, falta de penetración en la pieza de trabajo, salpicadura, una punta no llena, corte sesgado, agrietamiento de la soldadura, cavidades en la soldadura, y falta de fusión .

27. El sistema de una de las reivindicaciones 19 a 26, en donde una o más causas posibles incluyen una o más de una falta de gas de protección, una punta de contacto corta para distancia de trabajo, una punta de contacto larga para distancia de trabajo, una boquilla obturada, una contaminación de superficie de pieza de trabajo, una velocidad de viaje demasiado lenta, una velocidad de viaje demasiado rápida, una velocidad de alimentación de alambre demasiado lenta, una velocidad de alimentación de alambre demasiado rápida, contenido de azufre en la pieza de trabajo o electrodo, humedad excesiva del electrodo o pieza de trabajo, y un ángulo de electrodo demasiado pequeño.