TWI817272B - 無線遠端控制自動化設備之系統及方法 - Google Patents

無線遠端控制自動化設備之系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI817272B
TWI817272B TW110145022A TW110145022A TWI817272B TW I817272 B TWI817272 B TW I817272B TW 110145022 A TW110145022 A TW 110145022A TW 110145022 A TW110145022 A TW 110145022A TW I817272 B TWI817272 B TW I817272B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
cellular
router
video
welding
operator
Prior art date
Application number
TW110145022A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202236039A (zh
Inventor
約翰 Ｓ 海克威
喬瑟夫 Ｐ 阿曼都
Original Assignee
美商西屋電器公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商西屋電器公司 filed Critical 美商西屋電器公司
Publication of TW202236039A publication Critical patent/TW202236039A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI817272B publication Critical patent/TWI817272B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0208—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the configuration of the monitoring system
    • G05B23/0216—Human interface functionality, e.g. monitoring system providing help to the user in the selection of tests or in its configuration
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D3/00—Control of nuclear power plant
    • G21D3/008—Man-machine interface, e.g. control room layout
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/028—Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/30—Definitions, standards or architectural aspects of layered protocol stacks
    • H04L69/32—Architecture of open systems interconnection [OSI] 7-layer type protocol stacks, e.g. the interfaces between the data link level and the physical level
    • H04L69/322—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions
    • H04L69/329—Intralayer communication protocols among peer entities or protocol data unit [PDU] definitions in the application layer [OSI layer 7]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin

Abstract

本發明揭示用來遠端控制自動化設備之系統及方法。該等系統及方法包括自動化設備，該自動化設備經組構以藉由基於預定程式設計執行操作來於受限制地點中執行一過程。在一些具體例中，該過程係焊接過程及該受限制地點係核能圍堵建築。該等系統及方法亦包括蜂巢式路由器，該等蜂巢式路由器經組構成於該自動化設備與人機介面(HMI)之間實現操作參數的通訊。操作員能夠不位在受限制地點內部或不位在受限制地點現場，經由使用HMI改變操作參數來遠端修改自動化設備的操作。

Description

無線遠端控制自動化設備之系統及方法
本發明為關於無線遠端控制自動化設備之系統及方法。
在工業環境中，進入需要維護或修復之設備通常受到限制。舉例來說，人類進入工廠內之某些位置可能由於諸如輻射或其他污染物的危害而受限。類似地，人類進入某些工廠設備並於其上工作可能由於空間或餘隙限制而係不可能的。
核能電廠包含特別限制人類進入的圍堵建築。此係由於圍堵建築容置一般所稱的「核島」組件且係設置核能電廠之危險性放射性元件處。此等組件包括，例如，核反應器。當核反應器中所使用之核燃料已達到其目的壽命時，將其自反應器移除及移動至位於圍堵建築內的廢燃料池。當達到特定容量時，法規及標準實務要求將廢燃料池中所累積的廢核燃料清空。及時移除廢燃料係關鍵的，因其確保在需將核燃料快速地自反應器移除之情況中，廢燃料池具有過高容量。
為了從圍堵建築安全且有效率地移除廢燃料，將其置於經特殊設計的圍堵罐中。且為確保適當地圍堵來自廢燃料之輻射，藉由將蓋焊接至罐頂部來將其密封。然而，此焊接過程係困難的，因為人類之進入圍堵建築受到限制。此外，如以上所論述，廢燃料會發射對電廠人員不安全的輻射。
本揭示之目標係要提供一種系統及方法，其提供更安全、更有效、且更低成本的方式，使用無線通訊，以容許人類輔助控制受限制地點中之自動化設備，包括人類輔助控制核能設施處之自動化焊接過程。
提供以下發明內容來幫助瞭解本文所揭示之態樣之一些獨特創新特徵，且不意圖作為完整描述。從全份說明書、申請專利範圍、及發明摘要的整體可獲得對各種態樣的全面性理解。
在各種態樣中，揭示一種用來遠端控制自動化設備之系統。該系統包括：自動化設備，其經組構以藉由基於預定程式設計執行操作來於受限制地點中執行一過程；第一蜂巢式路由器，其通訊耦接至該自動化設備，其中該第一蜂巢式路由器係定位於該受限制地點外部；第二蜂巢式路由器，其經組構成使用蜂巢式網路與該第一蜂巢式路由器通訊，其中該第二蜂巢式路由器係定位於該第一蜂巢式路由器之遠端；操作員控制台，其通訊耦接至該第二蜂巢式路由器，該操作員控制台包含人機介面(HMI)，其使操作員能夠經由改變該預定程式設計之操作參數來即時修改該自動化設備之該等操作，其中該等操作參數之該改變在該操作員控制台與該自動化設備之間通訊；其中無線信號無法自該受限制地點內部傳輸至該受限制地點外部。
在各種態樣中，揭示一種用來遠端控制機器人焊接頭的系統。該系統包括：機器人焊接頭，其經組構以經由基於預定程式設計進行焊接操作來將蓋焊接於位在核能電廠之圍堵建築內的廢燃料罐上；第一蜂巢式路由器，其通訊耦接至該機器人焊接頭，其中該第一蜂巢式路由器係位於該圍堵建築外部；第二蜂巢式路由器，其經組構成使用蜂巢式網路與該第一蜂巢式路由器通訊，其中該第二蜂巢式路由器係定位於該第一蜂巢式路由器之遠端；操作員控制台，其通訊耦接至該第二蜂巢式路由器，該操作員控制台包含人機介面(HMI)，其使操作員能夠經由改變該預定程式設計之操作參數來即時修改該機器人焊接頭之焊接操作，其中該等操作參數之該改變在該操作員控制台與該機器人焊接頭之間通訊；其中無線信號無法自該圍堵建築內部傳輸至該圍堵建築外部。
在各種態樣中，揭示一種用來遠端控制自動化設備的方法。該方法包括：使用經組構成基於預定程式設計執行操作之自動化設備來於受限制地點中執行一過程；使該預定程式設計之操作參數在操作控制台與該自動化設備之間通訊，該操作控制台包含人機介面(HMI)；其中第一蜂巢式路由器通訊耦接至該自動化設備，該第一蜂巢式路由器係定位於該受限制地點外部；其中第二蜂巢式路由器通訊耦接至該操作控制台，該第二蜂巢式路由器係定位於該第一蜂巢式路由器之遠端；其中無線信號無法自該受限制地點內部傳輸至該受限制地點外部；及其中該第一蜂巢式路由器係經組構成使用蜂巢式網路與該第二蜂巢式路由器通訊；及由操作員使用該HMI，經由改變在該操作員控制台與該自動化設備之間通訊的該等操作參數來即時修改該自動化設備之該等操作。
在各種態樣中，揭示一種用來遠端控制機器人焊接頭的方法。該方法包括：使用經組構以基於預定程式設計進行焊接操作之機器人焊接頭來將蓋焊接於位在核能電廠之圍堵建築內的廢燃料罐上；使該預定程式設計之操作參數在操作控制台與該機器人焊接頭之間通訊，該操作控制台包含HMI；其中第一蜂巢式路由器通訊耦接至該機器人焊接頭，該第一蜂巢式路由器係位於該圍堵建築外部；其中第二蜂巢式路由器通訊耦接至該操作控制台，該第二蜂巢式路由器係定位於該第一蜂巢式路由器之遠端；其中無線信號無法自該圍堵建築內部傳輸至該圍堵建築外部；及其中該第一蜂巢式路由器係經組構成使用蜂巢式網路與該第二蜂巢式路由器通訊；及由操作員使用該HMI，經由改變在該操作員控制台與該機器人焊接頭之間通訊的該等操作參數來即時修改該機器人焊接頭之該等焊接操作。
通過考慮以下為全部形成本說明書之一部分的實施方式和所附申請專利範圍且參考附圖，將變得更明白本揭示的這些及其他目的、特性和特徵以及結構相關元件的操作方法和功能及部件組合和製造經濟性，其中相同參考數字指示各圖中的對應部件。然而，應明確瞭解，圖式僅為了說明和描述的目的，且無意圖定義本揭示的多個限制。
本申請案主張2020年12月2日申請名稱為「無線遠端控制自動化設備之系統及方法(SYSTEMS AND METHODS FOR WIRELESS REMOTE CONTROL OF AUTOMATED EQUIPMENT)」之美國非臨時申請案序號17/109,252之權益，該申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
闡述許多特定細節以提供對本揭示所說明及附圖中所繪示之態樣之整體結構、功能、製造、及使用的徹底理解。未詳細描述熟知的操作、組件、及元件，以不致模糊說明於說明書中的態樣。讀者將理解文中說明及繪示之態樣係非限制性實例，及因此可明瞭文中揭示的特定結構及功能細節可係代表性及說明性的。可對其作變化及改變而不脫離申請專利範圍之範疇。
在詳細解釋本發明的各種態樣之前，應注意，說明性實例在應用或使用上不限於附圖和實施方式中所說明部件的構造和配置之細節。說明性實例可經實施或併入在其他態樣、變型和修改中，並可用各種方式實踐或實現。此外，除非特別指出，否則本說明書所使用的術語和表達是為了方便讀者來描述說明性實例之目的而選擇，而不是為了對其限制的目的。而且，將明白，以下所描述態樣、態樣的表達及/或實例之一或多者，可與其他以下所描述態樣、態樣的表達及/或實例之任何一或多者組合。
本揭示係關於用於在受限制地點中人類輔助控制自動化設備的系統及方法，包括使用無線通訊人類輔助控制在核能設施處之自動焊接過程。在工業環境中通常使用自動化設備來在歸因於安全性或餘隙限制而限制進入處進行維護或修復操作。舉例來說，進入核能電廠之圍堵建築由於諸如輻射及其他污染物之危害而受到限制。雖然於此等受限制地點內發生之操作可使用執行預定程式之自動化設備來進行，但通常需要人類干預來控制及調整原本為自動化過程的關鍵態樣。此人類控制的實現係困難的，因無線信號之傳輸進出受限制地點可為不可能的。舉例來說，核能圍堵建築之壁可由6英尺厚的水泥構成，藉此阻止無線信號之傳輸。因此，需要使用無線通訊於受限制地點中實現人類輔助控制自動化設備的系統及方法。
此一種需要人類輔助控制的自動化過程係使用自動化機器人焊接頭將蓋焊接於廢核燃料罐上。為進行此過程，將自動化機器人焊接臂安裝至廢燃料罐之蓋以進行焊接過程。舉例來說，圖1繪示廢燃料罐100及罐蓋102。機器人焊接頭104裝置於罐蓋102上，其將罐蓋102焊接至廢燃料罐100之頂部。雖然使用自動化焊接機器人容許在圍堵區域中沒有人的情況下密封罐，但仍需要人類干預來在整個焊接過程中進行關鍵性決策。明確言之，人類操作員需監視焊接熔池特性、側壁熔解、及焊接電弧特性及視需要進行動態改變調整。此等調整可，例如，經由操縱焊接線(操縱填料線(filler wire)進入焊接熔池中)來實施，以達成期望的焊接熔池特性及修改鎢定位以維持期望的電弧穿透及焊接沉積。修改此等焊接操作所需的操作參數變化不可能係預定的，且需要基於人類即時監視來控制及校正以滿足罐蓋焊接需求。
罐蓋焊接過程更為複雜，因人類操作員控制站與機器人焊接壁之間的通訊通常需要硬線連接。此係由於無線通訊信號無法通過圍堵建築的厚水泥牆。
罐蓋焊接過程的另一困難態樣係機器人焊接壁的人類輔助控制必需由熟練操作員來執行。且由於機器人焊接壁與操作員之間的通訊受限於硬線連接，因此負責焊接罐蓋的熟練操作員必需實體出現於電廠地點。由於可用熟練操作員的數目可能有限，因而此產生成本及人員的問題。舉例來說，公司可能不具有足夠的人力來執行在多個電廠地點同時發生的多個廢燃料移除工作。結果，公司面臨與頻繁訓練新操作員相關聯的增加成本。另外，於各個實體電廠地點佈署多位熟練操作員需要額外的移動及居住費用。
經由使用無線通訊於受限制地點中實現自動化設備的人類輔助控制，文中揭示之各種系統及方法有利地改良設備操作的安全性、成本效益、及效率。舉例來說，使用無線通訊實現廢燃料罐焊接操作之人類輔助控制藉由使人類操作員能夠於危險性圍堵區域外部工作而有利地降低其之傷害風險。明確言之，操作員可不暴露至輻射及其他污染物而對需要人類監督的關鍵性焊接參數進行調整。本揭示之具體例亦經由減少與在受限制或危險性地點中工作相關聯的操作員疲勞而改良安全性。
此外，存在與使用無線技術實現遠端控制自動化設備相關聯的許多成本節約效益。舉例來說，由於操作員無需實體位於工作地點，因此其可不在集中地點工作。此有利地使於單一地點中之熟練操作員之團隊能夠在多個工地遠端控制設備。結果，於各工地所需之工人數目減至最少且與移動及居住費用相關聯的費用成本降低。本揭示之態樣亦使操作員能夠居家工作。
容許操作員遠端控制自動化設備亦有利地降低訓練成本。舉例來說，熟練操作員需控制廢核燃料罐焊接過程。文中揭示之系統及方法避免與訓練原本需於多個電廠地點執行同時發生之多個廢燃料移除工作之新熟練操作員相關聯的成本。此外，本揭示之態樣經由避免繁重的移動需求而使經驗豐富的焊工能夠繼續焊接。
本揭示之當前態樣亦在若干方面有利地改良自動化過程的效率。舉例來說，經由使得在受限制地點中發生的自動化過程能夠被遠端控制，操作員可自任何地點「即時」調整及操縱此等過程。另外，操作員可下載操作參數、時程、錯誤記錄、及診斷資訊，其使得能夠進行遠端故障排除。本揭示亦容許於遠端更新及客製化控制自動化過程的軟體，而不需要主題內容專家實體出現在設備地點。由於同組熟練操作員能夠自單一地點監視於多個工地處的操作，因此效率進一步地改良，藉此提升工作品質及一致性。
參照圖1，其描繪根據本揭示之至少一非限制性態樣之廢燃料罐100的透視圖。當核反應器中所使用之核燃料到達其目的壽命之終點時，將其移至廢燃料池。核反應器及廢燃料池皆容置於核電廠的圍堵建築中。當廢燃料池達到其最大容量時，經由將廢核燃料置於廢燃料罐100內而將廢核燃料輸送至圍堵建築之外。
進一步參照圖1，使用罐蓋102來將廢燃料罐100加蓋及安全地阻止由廢核燃料所發射的輻射外洩。經由使用機器人焊接頭104將罐蓋102焊接至廢燃料罐100來產生密封。明確言之，機器人焊接頭104執行各種焊接操作，諸如：定位及移動機械手臂，饋送及定位焊接(填料)線，及定位用來控制焊接電弧的鎢。由機器人焊接頭100所執行的焊接操作可基於由機器人控制器及/或可程式化邏輯控制器執行的預定程式設計來自動化。雖然此等操作係自動化的，但需要人類干預來確保廢燃料罐經安全地密封。舉例來說，需要人類直覺及經驗來監視焊接熔池及側壁熔解及對控制填料線定位及饋送速率的參數進行必要的調整。類似地，需要人類直覺及經驗來監視焊接電弧及對控制鎢定位之參數進行必要的調整，以確保適當的焊接穿透及沉積。然而，人類控制此等操作係困難的，因進入圍堵建築由於其之危險放射性環境而受到限制。
現參照圖2A及圖2B，其描繪根據本揭示之至少一非限制性態樣經組構來無線控制自動化設備之工作站200的方塊圖。圖2A及2B意欲一起觀看。圖2A與圖2B係如由連接點A1所指示來結合。首先參照圖2A，工作站200包括機器人焊接頭104。如前所述，機器人焊接頭104可經組構成基於預定程式設計來執行焊接過程。此預定程式設計可儲存於通訊耦接至機器人焊接頭104之機器人控制器204內及/或由其執行。工作站200進一步包括焊接電源206。焊接電源206可經電腦控制且經組構以調整供應至機器人焊接頭104之功率。
在本揭示之其他具體例中，工作站200可包括自動化設備來替代機器人焊接頭104。舉例來說，文中描述之系統及過程可經應用來控制用於諸如焊接、塗漆、組裝、材料處置、取放、包裝、加標籤、墊板化(palletizing)、產品檢查、測試之工業過程、及其他使用機械手臂來執行自主任務之過程的自動化設備。文中描述之系統及過程有利地當在受限制區域中執行時實現此等過程的人類輔助無線遠端控制。
回到圖2A，工作站200進一步包括可程式化邏輯控制器(PLC)210。PLC 210係經組構來實現機器人焊接頭104、機器人控制器202、及焊接電源206與工作站200之其他組件通過乙太網路的通訊。舉例來說，PLC 210可包括與機器人焊接頭104、機器人控制器204、及焊接電源206之不同組件相關聯的各種輸入及輸出通道。使用此等輸入及輸出通道，PLC 210能夠發送控制機器人焊接頭104之操作的信號以及接收與機器人焊接頭104之操作狀態相關的信號。PLC 210將此等信號轉譯為用於通過乙太網路電纜211與工作站200之其他組件通訊之基於乙太網路的協定。PLC 210亦可耦接至焊接電源206且經組構成向機器人焊接頭104提供功率。
除了在機器人焊接頭104與PLC 210之間通訊的各種輸入及輸出信號外，機器人焊接頭104亦可將一或多個視頻信號通訊至PLC 210。在各種具體例中，機器人焊接頭104可包括一或多個經組構成監視焊接過程並基於捕獲影像產生視頻信號的攝影機。舉例來說，可能希望具有一個監視焊接熔池之前緣的攝影機及一個監視焊接熔池之後緣的攝影機。基於此等攝影機之即時視頻使得熟練操作員能夠，例如，監視焊接熔池、側壁熔解、填料線進入位置及速度、及/或與焊接之穿透及沉積相關之電弧特性。此外，基於即時視頻，熟練操作員可，例如，對控制填料線饋送速率、填料線定位、鎢定位、及/或焊接臂之速度及定位之參數進行關鍵調整，以校正及改良焊接之品質並降低缺陷風險。
在本揭示之各種具體例中，用來監視焊接過程的一或多個攝影機可使用電弧過濾技術以容許清楚觀看焊接熔池而不顯著地受焊接電弧阻礙。為達成此目標，一或多個攝影機可過濾掉頻率與焊接電弧所發射光之頻率相匹配的光。經由產生高解析度的「即時」影像，操作員有利地能夠進行與控制自動化設備之操作參數相關的知情決策。術語「即時」當使用在本揭示中時，一般係描述立即、接近立即、或低度延時地觀看或察覺自動化設備之操作及操作參數的能力。顯示即時視頻對於容許操作員在其實施的同時觀看其對自動化設備之操作所進行的調整係具關鍵性的。舉例來說，經由為操作員顯示此即時視頻，操作員有利地能夠監視焊接熔池、焊接電弧、及/或機械手臂之位置，並進行立即或接近立即的調整。如前所述，在本揭示之其他具體例中，工作站200可包括替代的自動化設備來替代機器人焊接頭104。此替代設備可類似地包括一或多個產生傳輸至PLC 210之信號的攝影機。
再次參照圖2A，PLC 210接收來自一或多個攝影機中之各者的視頻信號，及通過視頻切換器212將視頻信號傳輸至視頻編碼器220。視頻信號可通過電纜213使用串列數位介面(SDI)格式自視頻切換器212傳輸至視頻編碼器220及於SDI輸入224處經視頻編碼器220接收。工作站202可進一步包括耳機208，其捕捉與自動化過程相關的音頻及產生直接傳輸至視頻編碼器220之音頻連接222的音頻信號。另外，耳機208可包括麥克風及揚聲器兩者，其經組構成由位於工作站200地點處的操作員穿帶。視頻編碼器220接收來自視頻切換器212的視頻信號及/或來自耳機208的音頻信號，且無品質損失地轉換此等信號以通過使用基於乙太網路之協定的LAN連接226傳輸至工作站200的其他組件。
工作站200進一步包括LAN路由器230，其通訊耦接至PCL 210及視頻編碼器220兩者。LAN路由器230係經組構成經由偵測各組件之個別IP位址而使通訊於工作站200之不同組件之間路由。LAN路由器230可使用UNMS EdgeRouter或類似的乙太網路路由器技術實施。在圖2中揭示的具體例中，LAN路由器230係經組構成使乙太網路信號自PLC 210及視頻編碼器220路由至光纖接收器240。
現參照圖2B，光纖接受器240係經組構成通過乙太網路連接246自LAN路由器230接收乙太網路信號及將彼等信號自單模連接244通過單模光纖245傳輸至光纖傳輸器260。光纖傳輸器亦可包括視頻輸入262。於光纖接收器240與光纖傳輸器之間的光纖連接有利地實現自工業環境之受限制區域內部至受限制區域外部的通訊，而不需要無線通訊。舉例來說，圖2描繪PLC 210、視頻編碼器220、LAN路由器230、及光纖接收器240容置於核能電廠的圍堵建築內，由其之放置於圍堵結構壁250的左側所指示。此外，圖2描繪單模光纖245跨越圍堵結構壁250及實現與位於圍堵建築外部之光纖傳輸器260的通訊。在此實例中，單模光纖245的長度可延伸直至大約2英里而不喪失信號品質或速度，從而容許光纖傳輸器260及蜂巢式路由器270，視需要，定位在遠離圍堵建築之外。
光纖傳輸器260於單模連接264處自光纖接收器240接收信號，及將該等信號轉換回至乙太網路格式，用於通過乙太網路連接266進一步傳輸至工作站蜂巢式路由器270。結果，工作站蜂巢式路由器270通過LAN連接274接收與機器人焊接頭104(包括來自裝置於機器人焊接頭104上之攝影機的任何資料)、機器人控制器204、焊接電源206、及耳機208相關的資料。此外，使用高增益天線271及273，工作站蜂巢式路由器270係經組構成通過蜂巢式通訊將與機器人焊接頭104、機器人控制器204、焊接電源206、及耳機208相關的資料發送及接收至位於遠端的操作員站蜂巢式路由器370，如圖3B所描繪。
蜂巢式路由器270及370係經組構成使用安全的蜂巢式網路連接實現與機器人焊接頭104之操作相關之資料的無線通訊。在本揭示之各種具體例中，蜂巢式路由器能夠偵測來自多個網路提供者之蜂巢式網路的信號強度。信號強度可顯示於信號強度指示器272及372上。此外，蜂巢式路由器270及370可經程式設計以選擇及利用較佳的蜂巢式網路。或者，蜂巢式路由器270及370可經程式設計以自動選擇具有最強組合信號、或於個別路由器地點之任一者處之最強信號的蜂巢式網路。進一步地，蜂巢式路由器270及370可經組構以容許同時連接至多個蜂巢式網路來改良帶寬可靠性及有效地提高資料轉移通量。
蜂巢式路由器270及370可經進一步組構成將信號損失情況中之蜂巢式網路與起始或較佳網路作自動切換。此有利地容許關鍵操作員控制機器人焊接頭104或其他自動化設備以在信號損失的情況中繼續。此外，蜂巢式路由器270及370可經程式設計成當重新建立與起始或較佳網路之連接時使用替代蜂巢式網路繼續。或者，蜂巢式路由器270及370可經程式設計成切換回至起始或較佳網路。蜂巢式路由器270及370可使用Cradlepoint或類似的蜂巢式路由器技術實施。
在所有可用蜂巢式網路之間完全信號損失的情況中，機器人焊接頭104及/或機器人控制器204可經組構成安全地暫停操作。此可使用監視計時器實施，其偵測信號中斷並觸發機器人焊接頭104以自動地下滑並維持安全狀態。替代地，工作場地地點可設有現場操作員站。在此情況，可使用監視計時器來偵測信號損失，其接著引起控制以自遠端操作員站切換至現場操作員站，在此廠內操作員可繼續焊接操作。若沒有廠內操作員建立現場操作員站之控制，則可實施第二監視計時器，其導致機器人焊接頭104自動下滑並維持安全狀態。
現參照圖3A及圖3B，其描繪根據本揭示之至少一非限制性態樣經組構用於無線控制自動化設備之操作員站300的方塊圖。圖3A及圖3B意欲一起觀看。圖3A與圖3B係如由連接點A2所指示來結合。首先參照圖3B，操作員站300包括操作員站蜂巢式路由器370。如前所述，操作員站蜂巢式路由器370係經組構成與工作站蜂巢式路由器270無線通訊。通過高增益天線371及373，蜂巢式路由器370使用安全的蜂巢式網路連接來傳輸及接收與機器人焊接頭104之操作相關的資料。
操作員站蜂巢式路由器370通過LAN連接374將與機器人焊接頭104、機器人控制器204、焊接電源206、及耳機208相關之資料通訊至光纖傳輸器360。信號使用乙太網路協定在操作站蜂巢式路由器370與光纖傳輸器360之間傳輸。光纖傳輸器360通過乙太網路連接366接收來自蜂巢式路由器370的信號及通過單模光纖345將該等信號自單模連接364傳輸至光纖接收器340。光纖接收器340於單模連接344處接收信號。光纖傳輸器360可包括視頻輸入362及光纖接收器340可包括視頻輸入342。通過單模光纖345的通訊使得光纖傳輸器360及操作員站蜂巢式路由器370能夠位在遠離操作員站300之其他組件的地點處。舉例來說，操作員控制台310可有利地位在辦公室中，而蜂巢式路由器係位在與辦公室內部相比具有較強蜂巢式信號的遠端地點處。在此實例中，單模光纖345的長度可延伸直至大約2英里而不喪失信號品質或速度。
不參照圖3A及圖3B，光纖接收器340將自光纖傳輸器360接收之信號轉換回至乙太網路格式，用於通過乙太網路連接346進一步傳輸至LAN路由器330。LAN路由器330係經組構成經由偵測各組件之個別IP位址而使通訊於操作員站300之不同組件之間路由。LAN路由器330可使用UNMS EdgeRouter或類似的乙太網路路由器技術實施。在圖3A中揭示的具體例中，LAN路由器330係經組構成使乙太網路信號自光纖接收器340路由至視頻解碼器320及操作員控制台310。在其他具體例中，LAN路由器330可經組構成使乙太網路信號自操作員站蜂巢式路由器370直接路由至視頻解碼器320及操作員控制台310。
經路由至視頻解碼器320的乙太網路信號攜載與由包括於機器人焊接頭104中之一或多個攝影機所產生之視頻信號相關的資料。與由耳機208所捕獲之音頻相關的資料亦經路由至視頻解碼器320。如前所述，在其他具體例中，可實施除機器人焊接頭104外的自動化設備。與由包括於此替代自動化設備中之一或多個攝影機所產生之視頻信號相關的資料亦可經路由至視頻解碼器320。視頻解碼器320於乙太網路LAN連接326處接收此等乙太網路信號。由視頻解碼器320接收的視頻資料經轉換成高解析度多媒體介面(HDMI)格式及通過HDMI電纜313自HDMI連接324傳輸至操作員控制台310。由視頻解碼器接收的音頻資料自音頻連接322傳輸至耳機302。
操作員控制台310接收由包括於機器人焊接頭104中之一或多個攝影機所產生之視頻信號。視頻監視器314包括於操作員控制台310中且經組構成基於視頻信號來顯示一或多個視頻影像。此使得視頻監視器314能夠顯示由機器人焊接頭104所執行之焊接過程的即時影像。在當前揭示之其他具體例中，視頻監視器314基於由包括於除機器人焊接頭104外之自動化設備中之攝影機所產生之視頻信號來顯示一或多個視頻影像。舉例來說，視頻監視器314可顯示使用於用來焊接、塗漆、組裝、材料處置、取放、包裝、加標籤、墊板化、產品檢查、測試之工業過程、或其他與自動化設備相關之過程中之自動化設備的即時視頻。
由視頻監視器314所顯示的視頻有利地容許駐在操作員控制台310的操作員即時觀看由機器人焊接頭104或其他自動化設備所執行之過程的各種態樣並基於此過程觀點進行決策。舉例來說，機器人焊接頭104可包括一個經組構來監視焊接熔池之前緣的攝影機及另一個經組構來監視焊接熔池之後緣的攝影機。觀察此等攝影機之即時影像的操作員能夠監視焊接熔池、側壁熔解、填料線進入位置及速度、及/或焊接電弧特性。此外，基於即時視頻，操作員能夠識別是否需要對控制填料線饋送速率、填料線定位、鎢定位、及/或焊接臂之速度及定位的關鍵參數進行調整來校正及改良焊接品質。操作員亦可配戴耳機302以接收來自工作站200的音頻。使用耳機302，操作員能夠聽取關於在工作站200執行之過程的關鍵資訊及/或與另一位在工作站200之配戴耳機208的操作員通訊。
再次參照圖3A，操作員控制台310進一步包括人機介面(HMI)312。操作員控制台310接收由LAN路由器330路由之攜載與機器人焊接頭104之操作相關之資訊的乙太網路信號。此可包括，例如，與機器人焊接頭104、機器人控制器204、及焊接電源206相關的資料。此乙太網路信號係通過乙太網路電纜311傳輸。在當前揭示之其他具體例中，操作員控制台310接收由LAN路由器330路由之攜載與除機器人焊接頭104外之自動化設備相關之資訊的乙太網路信號。包括於操作員控制台310中之HMI 312使操作員能夠經由監視及控制操作參數來與系統互動以便修改由機器人焊接頭104或其他自動化設備所執行的操作。
在當前揭示之各種態樣中，HMI 312可包括觸控螢幕及/或搖桿來利於操作員控制。在一例示性的罐焊接過程中，操作員經由選擇待使用HMI 312執行之特定類型的焊接操作而開始。此導致與所選焊接操作相關聯的自動化程式設計經，例如，機器人控制器204及/或操作員控制台310載入。使用HMI 312，操作員亦可基於罐的條件或所要求的焊接規格來調整各種設置參數。接下來，為起始焊接過程，操作員命令機器人焊接頭104移動至起始位置並開始焊接。於焊接期間，裝置於機器人焊接頭104的一或多個攝影機監視機器人焊接頭104之移動並由視頻監視器314即時顯示。使用視頻監視器314，操作員監視焊接熔池特性、側壁熔解、及焊接電弧特性以便視需要對控制填料線饋送速率、填料線定位、鎢定位、及/或焊接臂之速度及定位之操作參數進行動態改變調整。
文中描述的操作員互動對於維持焊接品質具關鍵性。此外，由操作員所控制之操作並非預定的，而係需要人類監視及調整以便達成期望的焊接特性。舉例來說，操作員可調整與填料線饋送速率及/或定位相關的參數，以便控制填料線之進入至焊接熔池中。操作員亦可調整與鎢定位相關的參數，以便控制焊接電弧及維持影響焊接穿透及沉積的某些特性。操作員亦可調整與機器人焊接頭104之位置及移動相關的參數，以便操縱機器人焊接頭104的機械手臂。對控制此等操作之參數的調整可使用包括於HMI 312中之觸控螢幕及/或搖桿來進行。在各種具體例中，HMI 312包括遙控、戰術、手持式搖桿或控制懸架。
操作員控制台310亦可經組構成具有生物特徵監視器或感測器。舉例來說，為使操作員能夠控制HMI 312，其可能需通過臉部識別或指紋識別來解鎖系統。操作員控制台310亦可具有品質保證/品質管制(QA/QC)稽查特徵。舉例來說，操作員的督導可係能夠即時地或基於儲存資料遠端觀看操作員的控制選擇。此有利地容許督導能確保在不同地點的各個操作員維持一致的品質。此外，督導可係能夠下載焊接時程、錯誤記錄、及診斷資訊，以幫助故障排除或效能管理。
應注意文中描述之通訊有時係在傳輸或接收信號的情況中提及。然而，此等術語不意欲限制通訊的方向性。在本揭示全文中，應明瞭經描述為傳輸信號之工作站200及操作員站300的任何組件亦可接收信號。類似地，經描述為接收信號之工作站200及操作員站300的任何組件亦可傳輸信號。舉例來說，與機器人焊接頭104之操作相關的資料既由操作員控制台310傳輸亦由其接收。類似地，與機器人焊接頭104之操作相關的資料既由PLC 210傳輸亦由其接收。
前述各種實例利用經安全蜂巢式網路的無線通訊來於HMI 312、視頻監視器314、PLC 210、機器人焊接頭104、機器人控制器204、及焊接電源206之間傳送資訊。此通訊協定實現可經描述為「人控自動化」或「擴增自動化」的技術 - 將複雜設備操作為人類感測及操縱能力之延伸的能力，從而容許操作員立即或接近立即地觀察基於預定程式設計進行操作之原本為自動化的過程並對其進行立即調整及/或校正。
此外，本揭示之各種態樣使此類型的擴增自動化過程能夠通過無線通訊而於遠端進行。舉例來說，操作員可遠端控制於受限制區域中執行的自動化過程，諸如無需出現於現場而將蓋焊接於核能電廠之圍堵建築中的廢燃料罐上。容許此類型的遠端操作有利地提高安全性、效率，且具有顯著節約成本的潛力。正常的廢燃料罐焊接操作可能需要一位督導、兩位焊接操作員及一位維護技師，其通常將需皆出現於現場。實施本揭示之各種態樣，僅一位或兩位工人需於現場設置及維護設備。其他人可於遠端控制焊接操作，藉此使計劃的活動費加上居住費用節省數千元。此外，本揭示之各種態樣有利地實現自動化過程的遠端控制而不使操作員暴露至危險環境。 實例
在以下實例中闡述本文中所描述之主題的各種態樣。
實例1：  一種用來遠端控制自動化設備之系統，其包括：自動化設備，其經組構以藉由基於預定程式設計執行操作來於受限制地點中執行一過程；第一蜂巢式路由器，其通訊耦接至該自動化設備，其中該第一蜂巢式路由器係定位於該受限制地點外部；第二蜂巢式路由器，其經組構成使用蜂巢式網路與該第一蜂巢式路由器通訊，其中該第二蜂巢式路由器係定位於該第一蜂巢式路由器之遠端；操作員控制台，其通訊耦接至該第二蜂巢式路由器，該操作員控制台包含人機介面(HMI)，其使操作員能夠經由改變該預定程式設計之操作參數來即時修改該自動化設備之該等操作，其中該等操作參數之該改變在該操作員控制台與該自動化設備之間通訊；其中無線信號無法自該受限制地點內部傳輸至該受限制地點外部。
實例2：  如實例1之系統，其中該自動化設備包括至少一個經組構來監視該過程並產生視頻信號的攝影機；及其中該操作員控制台包括基於該視頻信號來顯示該過程之即時影像的視頻監視器，及其中該操作員使用該過程的該即時影像來在改變該等操作參數的同時進行決策時輔助該操作員。
實例3：  如實例1至2中任一項之系統，其進一步包括：通訊耦接至該自動化設備的可程式化邏輯控制器(PLC)，該PLC經組構成通過乙太網路實現該等操作參數的通訊；該PLC進一步包括通訊耦接至該至少一個攝影機的視頻切換器，該視頻切換器經組構成接收由該至少一個攝影機所產生的該視頻信號；通訊耦接至該視頻切換器的視頻編碼器，該視頻編碼器經組構成自該視頻切換器接收該視頻信號並通過乙太網路實現該視頻信號的通訊；通訊耦接至該PLC、該視頻編碼器、及該第一蜂巢式路由器的第一LAN路由器，該第一LAN路由器經組構成於該PLC、該視頻編碼器、及該第一蜂巢式路由器之間路由乙太網路通訊；通訊耦接至該第二蜂巢式路由器、該操作員控制台、及視頻解碼器的第二 LAN路由器，該第二LAN路由器經組構成於該第二蜂巢式路由器、該操作員控制台、及該視頻解碼器之間路由乙太網路通訊；其中該視頻解碼器通訊耦接至該視頻監視器，該視頻解碼器經組構成通過乙太網路自該第二LAN路由器接收該視頻信號之通訊及通過HDMI將該視頻信號傳輸至該視頻監視器。
實例4：如實例1至3中任一項之系統，其進一步包括：通訊耦接至該第一LAN路由器的光纖接收器，該光纖接收器定位於該受限制區域內；及通訊耦接至該第一蜂巢式路由器的光纖傳輸器，該光纖傳輸器定位於該受限制區域外部；其中該光纖接收器及該光纖傳輸器通過光纖電纜實現自該受限制區域內部至該受限制區域外部的通訊。
實例5：  如實例1至4中任一項之系統，其中該自動化設備包括機器人焊接頭；及其中該過程係焊接過程。
實例6：  如實例1至5中任一項之系統，其中該過程的即時影像包括焊接熔池的影像。
實例7：  如實例1至6中任一項之系統，其中由該操作員修改的該等操作包括下列中之至少一者：操縱焊接線之定位以控制焊接熔池；調整該焊接線之饋送速率以控制該焊接熔池；調整鎢定位以控制焊接電弧；或操縱該機器人焊接頭。
實例8：  如實例1至7中任一項之系統，其中該焊接過程係將蓋焊接於廢燃料罐上；及其中該受限制區域係核能電廠的圍堵建築。
實例9：  如實例1至8中任一項之系統，其中該第一蜂巢式路由器及該第二蜂巢式路由器進一步經組構成偵測多個蜂巢式網路；及其中當於該等蜂巢式路由器中之任一者存在信號損失時，該第一蜂巢式路由器及該第二蜂巢式路由器自動使用該多個蜂巢式網路的一替代蜂巢式網路來通訊。
實例10：      如實例1至9中任一項之系統，其中該自動化設備經組構成當該多個蜂巢式網路之全部存在信號損失時進入安全狀態。
實例11：      一種用來遠端控制自動化設備之方法，其包括： 使用經組構成基於預定程式設計執行操作之自動化設備來於受限制地點中執行一過程；使該預定程式設計之操作參數在操作控制台與該自動化設備之間通訊，該操作控制台包含人機介面(HMI)；其中第一蜂巢式路由器通訊耦接至該自動化設備，該第一蜂巢式路由器係定位於該受限制地點外部；其中第二蜂巢式路由器通訊耦接至該操作控制台，該第二蜂巢式路由器係定位於該第一蜂巢式路由器之遠端； 其中無線信號無法自該受限制地點內部傳輸至該受限制地點外部；及其中該第一蜂巢式路由器係經組構成使用蜂巢式網路與該第二蜂巢式路由器通訊；及由操作員使用該HMI，經由改變在該操作員控制台與該自動化設備之間通訊的該等操作參數來即時修改該自動化設備之該等操作。
實例12：      如實例11之方法，其進一步包括：使用包含於該自動化設備中之至少一個攝影機來監視該受限制地點中之該過程及基於該受監視過程產生視頻信號；及基於該視頻信號於該操作員控制台中所包含的視頻監視器上顯示該過程的即時影像；其中該操作員使用該過程的該即時影像來在改變該等操作參數的同時進行決策時輔助該操作員。
實例13：      如實例11或12之方法，其進一步包括：使該等操作參數在PLC控制台與第一LAN路由器之間通訊，其中該PLC控制台係通訊耦接至該自動化設備，該PLC經組構成通過乙太網路實現該等操作參數之通訊；藉由包含於該PLC中之視頻切換器接收來自該至少一個攝影機之該視頻信號及藉由該視頻切換器將該視頻信號傳輸至視頻編碼器；藉由該視頻編碼器將該視頻信號傳輸至該第一LAN路由器，該視頻編碼器經組構成通過乙太網路實現該視頻信號之通訊；藉由該第一LAN路由器使乙太網路通訊於該PLC、該視頻編碼器、及該第一蜂巢式路由器之間路由；藉由第二LAN路由器使乙太網路通訊於該第二蜂巢式路由器、該操作員控制台、及視頻解碼器之間路由；藉由該視頻解碼器通過乙太網路接收該視頻信號及藉由該視頻解碼器通過HDMI將該視頻信號傳輸至該視頻監視器。
實例14：      如實例11至13中任一項之方法，其進一步包括：通過光纖電纜自該受限制區域內部通訊至該受限制區域外部；其中光纖接收器通訊耦接至該第一LAN路由器，該光纖接收器定位於該受限制區域內部；及其中光纖傳輸器通訊耦接至該第一蜂巢式路由器，該光纖傳輸器定位於該受限制區域外部。
實例15：      如實例11至14中任一項之方法，其中該自動化設備包含機器人焊接頭；及其中該過程係焊接過程。
實例16：      如實例11至15中任一項之方法，其中該過程的該即時影像包括焊接熔池的影像。
實例17：      如實例11至16中任一項之方法，其中修改該自動化設備之該等操作包括下列中之至少一者：操縱焊接線之定位以控制焊接熔池；調整該焊接線之饋送速率以控制該焊接熔池；調整鎢定位以控制焊接電弧；或操縱該機器人焊接頭。
實例18：      如實例11至17中任一項之方法，其中該焊接過程係將蓋焊接於廢燃料罐上；及其中該受限制區域係核能電廠的圍堵建築。
實例19：      如實例11至18中任一項之方法，其進一步包括：藉由該第一蜂巢式路由器及該第二蜂巢式路由器偵測多個蜂巢式網路；及當於該等蜂巢式路由器中之任一者存在信號損失時，使用該多個蜂巢式路由器的一替代蜂巢式網路來自動通訊。
實例20：      如實例11至19中任一項之方法，其進一步包括：當該多個蜂巢式網路之全部存在信號損失時，使該自動化設備進入安全狀態。
本文中所提及的所有專利、專利申請案、公開案或其他揭示材料皆特此以全文引用之方式併入，如同每一個別參考文獻分別以引用方式明確地併入一般。據稱以引用之方式併入本文中的所有參考文獻及其任何材料或其部分僅在併入之材料不會與本揭示中所闡述之現有定義、陳述或其他揭示材料矛盾之程度上併入本文中。因而且在必要程度上，如本文中所闡述之揭示內容取代以引用方式併入本文中之任何矛盾的材料及在本申請案對照中明確闡述之揭示內容。
已參考各種例示性及說明性態樣描述本揭示。本文中所描述之態樣應理解為提供本揭示之各種態樣之不同細節的說明性特徵；且因此，除非另外指定，否則應理解，在可能之情況下，所揭示態樣之一或多個特徵、元件、組件、組份、成份、結構、模組及/或態樣可與或相對於所揭示態樣之一或多個其他特徵、元件、組件、組份、成份、結構、模組及/或態樣組合、分開、互換及/或重新配置，而不脫離本揭示之範圍。因此，一般熟悉本技藝者將認識到，可在不脫離本揭示範圍之情況下進行例示性態樣中之任一者的各種替代、修改或組合。此外，熟悉本技藝者將認識到或能夠在審閱本說明書後僅使用常規實驗確定本揭示之各種態樣的許多等效物。因此，本揭示不受各種態樣之描述限制，而是受申請專利範圍限制。
熟悉本技藝者將認識到，一般而言，本文中且尤其在隨附申請專利範圍中所使用之術語(例如，隨附申請專利範圍之主體)一般意欲作為「開放式」術語(例如，術語「包括(including)」應解譯為「包括但不限於」，術語「具有(having)」應解譯為「至少具有」，術語「包括(includes)」應解譯為「包括但不限於」等)。熟悉本技藝者應進一步理解，若期望特定數目之所引入申請專利範圍敍述，則此意圖將明確敍述於申請專利範圍中，且在無此敍述之情況下不存在此意圖。舉例而言，作為對理解之輔助，以下隨附申請專利範圍可含有引入片語「至少一個」及「一或多個」之使用以引入申請專利範圍敍述。然而，此類片語之使用不應視為暗示由不定冠詞「一 (a或an)」對申請專利範圍敍述之引入將含有此類所引入申請專利範圍敍述之任何特定申請專利範圍限制於僅含有一個此敍述的申請專利範圍，即使當同一申請專利範圍包括引入性片語「一或多個」或「至少一個」及諸如「一(a或an)」之不定冠詞時(例如，「一(a及/或an)」應通常解譯為意謂「至少一個」或「一或多個」)；此情況同樣適用於用於引入申請專利範圍敍述之定冠詞的使用。
此外，即使明確地敍述特定數目之所引入申請專利範圍敍述，但熟悉本技藝者將認識到，此敍述通常應解譯為意謂至少所敍述之數目(例如，不具有其他修飾語的無修飾敍述「兩個敍述」通常意謂至少兩個敍述或兩個或多於兩個敍述)。此外，在使用類似於「A、B及C中之至少一者等」之公約的彼等情況下，一般而言，此構造意欲為熟悉本技藝者應瞭解公約之意義(例如，「具有A、B及C中之至少一者的系統」將包括但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起、及/或A、B及C一起等的系統)。在使用類似於「A、B或C中之至少一者等」之公約的彼等情況下，一般而言，此構造意欲為熟悉本技藝者應瞭解公約之意義(例如，「具有A、B或C中之至少一者的系統」將包括但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起等的系統)。熟悉本技藝者將進一步理解，除非上下文另外規定，否則無論在描述內容、申請專利範圍或圖式中，通常呈現兩個或多於兩個替代性術語之分離性詞語及/或片語應理解為涵蓋包括該等術語中之一者、該等術語中之任一者或兩種術語之可能性。舉例而言，片語「A或B」應通常理解為包括「A」或「B」或「A及B」之可能性。
關於所附申請專利範圍，熟習該項技藝者應明白，其中所列舉的操作通常可採用任何順序執行。而且，雖然請求項陳述係順序示出，但是應瞭解，可採用所說明者以外的其他順序來執行各種操作；或者，可同時執行各種操作。除非另有特別說明，否則這些替代排序的實例可包括重疊、交錯、中斷、重新排序、遞增、準備、補充、同時、反向或其他變異排序。此外，除非上下文另外規定，否則如「回應於」、「與…相關」之術語或其他過去時態形容詞通常並不意欲排除此類變型。
值得注意，對「一個態樣」、「一態樣」、「一示例」、「一個示例」及類似者之任何參考意謂結合該態樣所描述之特定特徵、結構或特性包括於至少一個態樣中。因此，片語「在一個態樣中，」、「在一態樣中」、「在一示例中」及「在一個示例中」貫穿本說明書在各處之出現未必皆參考同一態樣。此外，在一或多個態樣中可採用任何適當方式組合多個特定特徵、結構或特性。
除非上下文另外清楚地規定，否則如本文中所使用之單數形式「一(a)」、「一個(an)」及「該(the)」包括複數個參考物。
除非另外明確地陳述，否則本文中所使用之方向性片語，諸如但不限於頂部、底部、左、右、下部、上部、前部、背部及其變化形式，應關於附圖中所展示之元件之定向且不對申請專利範圍造成限制。
除非另有特別說明，否則本揭示中使用的用語「約」或「大約」意指一特定值憑藉熟悉技藝人士所確定的可接受誤差，該誤差部分取決於數值的測量或確定方式。在某些態樣中，用語「約」或「大約」意指在1、2、3或4個標準偏差內。在某些態樣中，用語「約」或「大約」意指在一給定值或範圍的50%、200%、105%、100%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%或0.05%內。
在本說明書中，除非特別說明，否則所有數值參數應理解為在所有情況下均通過用語「約」作為開頭和修飾，其中數值參數具有用於確定參數數值的基礎測量技術的固有可變性特徵。最起碼而言，且不試圖將均等論的應用限制於申請專利範圍的範疇，本說明書描述的每個數值參數應至少根據所列舉有效數字的數目並通過應用普通四捨五入技術來詮釋。
本說明書列舉的任何數值範圍包括在列舉範圍內所涵蓋的全部子範圍。例如，範圍「1到100」包括介於(且包括)所列舉最小值1和所列舉最大值100之間(即是，具有等於或大於1的最小值和等於或小於100的最大值)的所有子範圍。而且，本說明書所列舉的全部範圍包含所列舉範圍的端點。例如，範圍「1到100」包括端點1和100。本說明書中列舉的任何最大數值限制旨在包括其中所涵蓋的全部較低數值限制，且本說明書中列舉的任何最小數值限制旨在包括其中所涵蓋的全部較高數值限制。因此，申請人保留修改本說明書(包括申請專利範圍)的權利，以明確列舉涵蓋在明確列舉範圍內的任何子範圍。本說明書本質上描述所有這些範圍。
在本說明書中所參考及/或在任何申請資料表(Application Data Sheet)中所列出的任何專利申請案、專利案、非專利公開案或其他揭露文獻併入本說明書供參考，在某種程度上，併入的文獻與本說明書不相矛盾。因而，且在必需之程度上，如本文中所明確闡述之揭示內容取代以引用的方式併入本文中之任何矛盾材料。據稱以引用之方式併入本文中但與本文中所闡述之現有定義、陳述或其他揭示內容材料相矛盾的任何材料或其部分將僅在彼併入之材料與現有揭示內容材料之間不出現矛盾的程度上併入。
術語「包含(comprise)」 (及包含之任何形式，諸如「包含(comprises)」及「包含(comprising)」)、「具有(have)」 (及具有之任何形式，諸如「具有(has)」及「具有(having)」)、「包括(include)」 (及包括之任何形式，諸如「包括(includes)」及「包括(including)」)以及「含有(contain)」 (及含有之任何形式，諸如「含有(contains)」及「含有(containing)」)為開放式連繫動詞。因此，「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個元件之系統具有彼等一或多個元件，但不限於僅擁有彼等一或多個元件。同樣地，一種「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個特徵的系統、裝置或設備的元件擁有這類一或多個特徵，但不限於僅擁有這類一或多個特徵。
100:廢燃料罐 102:罐蓋 104:機器人焊接頭 200:工作站 204:機器人控制器 206:焊接電源 208:耳機 210:可程式化邏輯控制器(PLC) 211:乙太網路電纜 212:視頻切換器 213:電纜 220:視頻編碼器 222:音頻連接 224:SDI輸入 226:LAN連接 230:LAN路由器 240:光纖接收器 244:單模連接 245:單模光纖 246:乙太網路連接 250:圍堵結構壁 260:光纖傳輸器 262:視頻輸入 264:單模連接 266:乙太網路連接 270:工作站蜂巢式路由器 271:高增益天線 272:信號強度指示器 273:高增益天線 274:LAN連接 300:操作員站 302:耳機 310:操作員控制台 311:乙太網路電纜 312:人機介面 313:HDMI電纜 314:視頻監視器 320:視頻解碼器 322:音頻連接 324:HDMI連接 326:乙太網路LAN連接 330:LAN路由器 340:光纖接收器 342:視頻輸入 344:單模連接 345:單模光纖 346:乙太網路連接 360:光纖傳輸器 362:視頻輸入 364:單模連接 366:乙太網路連接 370:蜂巢式路由器 371:高增益天線 372:信號強度指示器 373:高增益天線 374:LAN連接 A1:連接點 A2:連接點
隨後所附申請專利範圍中特別闡述本說明書所描述態樣的各種特徵。然而，根據以下結合如下附圖的實施方式可瞭解組織和操作方法的各種態樣、以及其優點：
圖1繪示根據本揭示之至少一非限制性態樣之廢燃料罐及附接至燃料罐蓋之機器人焊接頭的透視圖。
圖2A及圖2B繪示根據本揭示之至少一非限制性態樣經組構來無線控制自動化設備之工作站的方塊圖。
圖3A及圖3B繪示根據本揭示之至少一非限制性態樣經組構來無線控制自動化設備之操作員站的方塊圖。
貫穿若干視圖，對應參考字符指示對應部件。本文中所陳述之例證以一種形式說明本揭示之各種態樣，且此類例證並不被視為以任何方式限制本揭示之範圍。
100:廢燃料罐
102:罐蓋
104:機器人焊接頭

Claims (20)

  1. 一種用來遠端控制自動化設備之系統，其包括：自動化設備，其經組構以藉由基於預定程式設計執行操作來於一核能圍堵建築中執行一過程；第一蜂巢式路由器，其通訊耦接至該自動化設備，其中該第一蜂巢式路由器係定位於該核能圍堵建築外部；第二蜂巢式路由器，其經組構成使用蜂巢式網路與該第一蜂巢式路由器通訊，其中該第二蜂巢式路由器係定位於該第一蜂巢式路由器之遠端；及操作員控制台，其通訊耦接至該第二蜂巢式路由器，該操作員控制台包含人機介面(HMI)，其使操作員能夠經由改變該預定程式設計之操作參數來即時修改該自動化設備之該等操作，其中該等操作參數之該改變在該操作員控制台與該自動化設備之間通訊；其中該核能圍堵建築包括一結構，該結構可防止自該核能圍堵建築內部至該核能圍堵建築外部之一無線信號之傳輸。
  2. 如請求項1之系統，其中該自動化設備包括至少一個經組構來監視該過程並產生視頻信號的攝影機；及其中該操作員控制台包括基於該視頻信號來顯示該過程之即時影像的視頻監視器，及其中該操作員使用該過程的該即時影像來在改變該等操作參數的同時進行決策時輔助該操作員。
  3. 如請求項2之系統，其進一步包含：通訊耦接至該自動化設備的可程式化邏輯控制器(PLC)，該PLC經組構成通過乙太網路實現該等操作參數的通訊；該PLC進一步包括通訊耦接至該至少一個攝影機的視頻切換器，該視頻切換器經組構成接收由 該至少一個攝影機所產生的該視頻信號；通訊耦接至該視頻切換器的視頻編碼器，該視頻編碼器經組構成自該視頻切換器接收該視頻信號並通過乙太網路實現該視頻信號的通訊；通訊耦接至該PLC、該視頻編碼器、及該第一蜂巢式路由器的第一LAN路由器，該第一LAN路由器經組構成於該PLC、該視頻編碼器、及該第一蜂巢式路由器之間路由乙太網路通訊；通訊耦接至該第二蜂巢式路由器、該操作員控制台、及視頻解碼器的第二LAN路由器，該第二LAN路由器經組構成於該第二蜂巢式路由器、該操作員控制台、及該視頻解碼器之間路由乙太網路通訊；其中該視頻解碼器通訊耦接至該視頻監視器，該視頻解碼器經組構成通過乙太網路自該第二LAN路由器接收該視頻信號之通訊及通過HDMI將該視頻信號傳輸至該視頻監視器。
  4. 如請求項3之系統，其進一步包含：通訊耦接至該第一LAN路由器的光纖接收器，該光纖接收器定位於該核能圍堵建築內；及通訊耦接至該第一蜂巢式路由器的光纖傳輸器，該光纖傳輸器定位於該核能圍堵建築外部；其中該光纖接收器及該光纖傳輸器通過光纖電纜實現自該核能圍堵建築內部至該核能圍堵建築外部的通訊。
  5. 如請求項2之系統，其中該自動化設備包括機器人焊接頭；及其中該過程係焊接過程。
  6. 如請求項5之系統，其中該過程的該即時影像包括焊接熔池的影像。
  7. 如請求項6之系統，其中由該操作員修改的該等操作 包括下列中之至少一者：操縱焊接線之定位以控制焊接熔池；調整該焊接線之饋送速率以控制該焊接熔池；調整鎢定位以控制焊接電弧；或操縱該機器人焊接頭。
  8. 如請求項5之系統，其中該焊接過程係將蓋焊接於廢燃料罐上。
  9. 如請求項2之系統，其中該第一蜂巢式路由器及該第二蜂巢式路由器進一步經組構成偵測多個蜂巢式網路；及其中當於該等蜂巢式路由器中之任一者存在信號損失時，該第一蜂巢式路由器及該第二蜂巢式路由器使用該多個蜂巢式網路的一替代蜂巢式網路來自動通訊。
  10. 如請求項9之系統，其中該自動化設備經組構成當該多個蜂巢式網路之全部存在信號損失時進入安全狀態。
  11. 一種用來遠端控制自動化設備之方法，其包括：使用經組構成基於預定程式設計執行操作之自動化設備來於一核能圍堵建築中執行一過程；使該預定程式設計之操作參數在操作控制台與該自動化設備之間通訊，該操作控制台包含人機介面(HMI)；其中第一蜂巢式路由器通訊耦接至該自動化設備，該第一蜂巢式路由器係定位於該核能圍堵建築外部；其中第二蜂巢式路由器通訊耦接至該操作控制台，該第二蜂巢式路由器係定位於該第一蜂巢式路由器之遠端；其中該核能圍堵建築包括一結構，該結構可防止自該核能圍堵建築 內部至該核能圍堵建築外部之一無線信號之傳輸；及其中該第一蜂巢式路由器係經組構成使用蜂巢式網路與該第二蜂巢式路由器通訊；及由操作員使用該HMI，經由改變在該操作員控制台與該自動化設備之間通訊的該等操作參數來即時修改該自動化設備之該等操作。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括：使用包含於該自動化設備中之至少一個攝影機來監視該核能圍堵建築中之該過程及基於該受監視過程產生視頻信號；及基於該視頻信號於該操作員控制台中所包含的視頻監視器上顯示該過程的即時影像；其中該操作員使用該過程的該即時影像來在改變該等操作參數的同時進行決策時輔助該操作員。
  13. 如請求項12之方法，其進一步包括：使該等操作參數在PLC控制台與第一LAN路由器之間通訊，其中該PLC控制台係通訊耦接至該自動化設備，該PLC經組構成通過乙太網路實現該等操作參數之通訊；藉由包含於該PLC中之視頻切換器接收來自該至少一個攝影機之該視頻信號及藉由該視頻切換器將該視頻信號傳輸至視頻編碼器；藉由該視頻編碼器將該視頻信號傳輸至該第一LAN路由器，該視頻編碼器經組構成通過乙太網路實現該視頻信號之通訊；藉由該第一LAN路由器使乙太網路通訊於該PLC、該視頻編碼器、及該第一蜂巢式路由器之間路由；藉由第二LAN路由器使乙太網路通訊於該第二蜂巢式路由器、該操作員控制台、及視頻解碼器之間路由； 藉由該視頻解碼器通過乙太網路接收該視頻信號及藉由該視頻解碼器通過HDMI將該視頻信號傳輸至該視頻監視器。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括通過光纖電纜自該核能圍堵建築內部通訊至該核能圍堵建築外部；其中光纖接收器通訊耦接至該第一LAN路由器，該光纖接收器定位於該核能圍堵建築內部；及其中光纖傳輸器通訊耦接至該第一蜂巢式路由器，該光纖傳輸器定位於該核能圍堵建築外部。
  15. 如請求項12之方法，其中該自動化設備包含機器人焊接頭；及其中該過程係焊接過程。
  16. 如請求項15之方法，其中該過程的該即時影像包括焊接熔池的影像。
  17. 如請求項16之方法，其中修改該自動化設備之該等操作包括下列中之至少一者：操縱焊接線之定位以控制焊接熔池；調整該焊接線之饋送速率以控制該焊接熔池；調整鎢定位以控制焊接電弧；或操縱該機器人焊接頭。
  18. 如請求項15之方法，其中該焊接過程係將蓋焊接於廢燃料罐上。
  19. 如請求項12之方法，其進一步包括：藉由該第一蜂巢式路由器及該第二蜂巢式路由器偵測多個蜂巢式網路；及當於該等蜂巢式路由器中之任一者存在信號損失時，使用該多個蜂 巢式網路的一替代蜂巢式網路來自動通訊。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包含：當該多個蜂巢式網路之全部存在信號損失時，使該自動化設備進入安全狀態。
TW110145022A 2020-12-02 2021-12-02 無線遠端控制自動化設備之系統及方法 TWI817272B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/109,252 US11774954B2 (en) 2020-12-02 2020-12-02 Systems and methods for wireless remote control of automated equipment
US17/109,252 2020-12-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202236039A TW202236039A (zh) 2022-09-16
TWI817272B true TWI817272B (zh) 2023-10-01

Family

ID=80050737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110145022A TWI817272B (zh) 2020-12-02 2021-12-02 無線遠端控制自動化設備之系統及方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11774954B2 (zh)
EP (1) EP4256592A1 (zh)
JP (1) JP2024500301A (zh)
KR (1) KR20230116890A (zh)
CA (1) CA3200899A1 (zh)
MX (1) MX2023006527A (zh)
TW (1) TWI817272B (zh)
WO (1) WO2022120368A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2622622A (en) * 2022-09-23 2024-03-27 Rolls Royce Plc Robot control

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020063799A1 (en) * 2000-10-26 2002-05-30 Ortiz Luis M. Providing multiple perspectives of a venue activity to electronic wireless hand held devices
US20050035717A1 (en) * 2003-07-30 2005-02-17 Adamson Hugh P. Lighting control systems and methods
US20160189811A1 (en) * 2014-12-31 2016-06-30 Nuscale Power, Llc Remote monitoring of critical reactor parameters
US20160260261A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-08 Illinois Tool Works Inc. Sensor assisted head mounted displays for welding
US20170232615A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 Darryl Hammock Teleoperated robot for flood-welding operations
US20200192320A1 (en) * 2017-10-18 2020-06-18 Cattron North America, Inc. Devices, Systems, And Methods Related To Controlling Machines Using Operator Control Units And Programmable Logic Controllers

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3364419B2 (ja) * 1997-10-29 2003-01-08 新キャタピラー三菱株式会社 遠隔無線操縦システム並びに遠隔操縦装置，移動式中継局及び無線移動式作業機械
JP2002113675A (ja) * 2000-10-11 2002-04-16 Sony Corp ロボット制御システム並びにロボット制御用ソフトウェアの導入方法
US7224801B2 (en) * 2000-12-27 2007-05-29 Logitech Europe S.A. Wireless secure device
US7058358B2 (en) * 2001-01-16 2006-06-06 Agere Systems Inc. Enhanced wireless network security using GPS
US20020104833A1 (en) * 2001-02-08 2002-08-08 Automated Welding Systems Inc. Welding head mount for robotic welding apparatus with micro adjustment capability
SE0203908D0 (sv) 2002-12-30 2002-12-30 Abb Research Ltd An augmented reality system and method
JP4899029B2 (ja) * 2004-11-01 2012-03-21 ストライカー コーポレイション 医療機器を安全な無線接続により制御するシステムおよび方法
US8115138B2 (en) 2005-03-15 2012-02-14 Lincoln Global, Inc. Comprehensive identification and designation of welding procedures
DE102005023344A1 (de) * 2005-05-17 2006-11-23 Wolfgang Kessel Abschirmung gegen HF-Strahlung
WO2007075860A2 (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Mundell Bret M Gas wellhead extraction system and method
US20070293208A1 (en) * 2006-06-15 2007-12-20 Newict (M) Sdn. Bhd. Wireles switching control system for building automation, lighting, security and appliances
US9180544B2 (en) 2006-11-16 2015-11-10 Illinois Tool Works Inc. Method and apparatus for wireless remote control communication of a welder
US20090113516A1 (en) * 2007-10-30 2009-04-30 Aruba Networks, Inc. Setting Policy Based on Access Node Location
US8718561B2 (en) * 2007-11-20 2014-05-06 Aruba Networks, Inc. Method and apparatus for detecting and avoiding interference in a communications network
US9001958B2 (en) * 2010-04-21 2015-04-07 Holtec International, Inc. System and method for reclaiming energy from heat emanating from spent nuclear fuel
US8747116B2 (en) * 2008-08-21 2014-06-10 Lincoln Global, Inc. System and method providing arc welding training in a real-time simulated virtual reality environment using real-time weld puddle feedback
US8958823B2 (en) * 2011-10-27 2015-02-17 Verizon Patent And Licensing Inc. Location-based network switching
US9505130B2 (en) 2012-07-13 2016-11-29 General Electric Company System and method for performing remote welding operations on an apparatus
CN103906168A (zh) * 2014-04-11 2014-07-02 中广核工程有限公司 核电站复合式移动通信方法、终端及系统
US9967832B2 (en) * 2014-10-01 2018-05-08 China Nuclear Power Engineering Co., Ltd. Special purpose mobile communication terminal, system and method
FR3044855B1 (fr) * 2015-12-07 2018-08-10 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif et procede de communication sans-fil dans un reseau ip
US11116154B2 (en) * 2016-09-09 2021-09-14 Donald Danforth Plant Science Center Integrated field phenotyping and management platform for crop development and precision agriculture
US10828716B2 (en) 2017-06-19 2020-11-10 Lincoln Global, Inc. Systems and methods for real time, long distance, remote welding
US20210046569A1 (en) 2019-08-16 2021-02-18 Holtec International Portable robotic welder for nuclear waste handling
US11395211B2 (en) * 2020-04-20 2022-07-19 Verizon Patent And Licensing Inc. Systems and methods for restricting network traffic based on geographic information

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020063799A1 (en) * 2000-10-26 2002-05-30 Ortiz Luis M. Providing multiple perspectives of a venue activity to electronic wireless hand held devices
US20050035717A1 (en) * 2003-07-30 2005-02-17 Adamson Hugh P. Lighting control systems and methods
US20160189811A1 (en) * 2014-12-31 2016-06-30 Nuscale Power, Llc Remote monitoring of critical reactor parameters
US20160260261A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-08 Illinois Tool Works Inc. Sensor assisted head mounted displays for welding
US20170232615A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 Darryl Hammock Teleoperated robot for flood-welding operations
US20200192320A1 (en) * 2017-10-18 2020-06-18 Cattron North America, Inc. Devices, Systems, And Methods Related To Controlling Machines Using Operator Control Units And Programmable Logic Controllers

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022120368A1 (en) 2022-06-09
US11774954B2 (en) 2023-10-03
JP2024500301A (ja) 2024-01-09
EP4256592A1 (en) 2023-10-11
MX2023006527A (es) 2023-08-29
TW202236039A (zh) 2022-09-16
US20220171378A1 (en) 2022-06-02
KR20230116890A (ko) 2023-08-04
CA3200899A1 (en) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101898318B (zh) 包含机器人和机床的加工系统中的机器人控制系统
US10980606B2 (en) Remote-control manipulator system and method of operating the same
US11045954B2 (en) Robot system and method of controlling the same
EP1207977B1 (de) Schweissgerät mit kommunikationsschnittstelle und verfahren zum betreiben des schweissgerätes
TWI817272B (zh) 無線遠端控制自動化設備之系統及方法
US20030023333A1 (en) Control method and industrial production installation with web control system
JP2013521137A (ja) 輻輳した環境におけるロボット型機械の操縦を支援する方法及びシステム
EP3276568A1 (en) Production manager with location and inspection data
DE102014103383A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für nahtlose Zustandsübertragung zwischen Benutzeroberflächengeräten in einer mobilen Schaltzentrale
DE102014103377A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für die nahtlose Zustandsübertragung zwischen UI-Geräten in einer mobilen Schaltzentrale
DE102014103511A1 (de) Verfahren und Gerät zum Bestimmen der Position eines mobilen Steuerungsgeräts in einer Prozessanlage
Wang Cyber manufacturing: research and applications
CN203732959U (zh) 总线型集控式金属焊/熔接控制系统
CN109986323B (zh) 一种柔性的螺钉自动上料装置及方法
CN115937415A (zh) 一种基于3d建模技术的连铸机器人数字孪生系统
WO2018168537A1 (en) Learning target apparatus and operating method
KR100952472B1 (ko) 선체 소조립 용접로봇의 실시간 모니터링 제어시스템 및제어방법
CN114101850B (zh) 一种基于ros平台的智能化焊接系统及其工作方法
DE102014103415A1 (de) Verfahren zum Initiieren oder Wiederaufnehmen einer mobilen Steuerungssitzung in einer verfahrenstechnischen Anlage
CN117485929B (zh) 一种基于智能控制的无人化堆取料控制系统及方法
JP7154514B1 (ja) マシニングセンタの自動運転システム
EP4068020A1 (en) Display control system
Azizpour et al. Enhancing Manufacturing Flexibility Through Automation Packaged Solution (APS): A Case Study Approach
Mutka et al. Control system for reactor vessel inspection manipulator
CN114721299A (zh) 一种全自动装船流程控制系统与方法