本發(fā)明概括地涉及監(jiān)視閾值條件，并且更具體地，涉及用于監(jiān)視焊接系統(tǒng)的閾值條件的系統(tǒng)和方法。

金屬制造是一種已在各種工業(yè)和應(yīng)用中越來越多地被使用的工藝。例如，金屬制造可包含焊接、切割、成形等。這些工藝在某些情形下可以是自動化的，但是對手動焊接操作來說，依然存在大量應(yīng)用。在兩種狀況下，焊接系統(tǒng)周圍的環(huán)境的條件可影響焊接的特性。一些焊接工藝必須僅在指定環(huán)境條件下執(zhí)行，例如在焊接過程規(guī)范(WPS)中詳細說明的環(huán)境條件。環(huán)境條件可隨時間而改變。等待條件改變以及不知不覺等待超過必要時間可增加與所述工藝相關(guān)聯(lián)的成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在下文概述就范圍而言與最初要求保護的發(fā)明相當?shù)哪承嵤├?。這些實施例不旨在限制要求保護的發(fā)明的范圍，這些實施例反而僅旨在提供本發(fā)明的可能形式的簡要概述。實際上，本發(fā)明可涵蓋可類似于或不同于下文所闡述的實施例的各種形式。

在一個實施例中，一種金屬制造系統(tǒng)包含：一個或更多個傳感器、處理電路，以及反饋裝置，其中所述一個或更多個傳感器被配置成傳輸與所述金屬制造系統(tǒng)的環(huán)境的第一條件相關(guān)的第一信號；所述處理電路耦接到所述一個或更多個傳感器；所述反饋裝置耦接到所述處理電路。所述處理電路被配置成至少部分地基于所述第一信號來確定所述環(huán)境的第一條件并比較所述第一條件與第一閾值。所述反饋裝置被配置成在所述第一條件滿足所述第一閾值時提供第一通知。

在另一實施例中，一種操作金屬制造系統(tǒng)的方法包含：使用處理電路而接收與所述金屬制造系統(tǒng)的環(huán)境的第一條件相關(guān)的第一信號；使用所述處理電路而至少部分地基于所述第一信號來確定所述環(huán)境的第一條件；使用所述處理電路而比較所述第一條件與第一閾值；以及使用反饋裝置而在所述第一條件滿足所述第一閾值時提供第一通知。

在另一實施例中，一種焊接監(jiān)視系統(tǒng)包含：一個或更多個溫度傳感器、處理電路，以及反饋裝置，其中所述一個或更多個溫度傳感器被配置成確定所述焊接系統(tǒng)的工件的第一溫度；所述處理電路被配置成比較所述第一溫度與第一溫度閾值；所述反饋裝置被配置成在所述第一溫度滿足所述第一溫度閾值時將第一通知提供給所述焊接系統(tǒng)的操作員。所述第一通知包含視覺反饋、聽覺反饋、觸覺反饋或其任何組合。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下具體實施方式時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，在全部附圖中，相同附圖標記表示相同部件，其中：

圖1是具有監(jiān)視系統(tǒng)的焊接系統(tǒng)的實施例的圖示；

圖2是監(jiān)視系統(tǒng)和焊接環(huán)境的實施例的圖示；

圖3是在多道焊接工藝期間工件的溫度與時間之間的關(guān)系的實施例的圖表；

圖4是在焊接工藝期間工件的溫度與時間之間的關(guān)系的實施例的圖表；

圖5是焊接環(huán)境的氧氣濃度與時間之間的關(guān)系的實施例的圖表；以及

圖6是用于確定焊接系統(tǒng)周圍的環(huán)境的條件的過程的實施例的流程圖。

具體實施方式

下文將描述本公開的一個或更多個具體實施例。這些所描述的實施例僅是本公開的實例。此外，為了提供對這些實施例的簡明描述，在本說明書中可能不描述實際實施方案的所有特征。應(yīng)了解，在任何此類實際實施方案的開發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計項目中，必須做出眾多實施方案特定性的決策來實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如，符合系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束條件，所述約束條件可能在實施方案之間有所不同。此外，應(yīng)了解，此類開發(fā)工作可能是復(fù)雜和費時的，但是仍然將是可受益于本公開的一般技術(shù)人員進行設(shè)計、構(gòu)造和制造的例行工作。

金屬制造(例如，焊接)環(huán)境的條件可隨著時間而改變。操作員可主動改變一些環(huán)境條件，例如，加熱工件、冷卻工件或置換接近焊縫的氣體。附加地或者替代地，一些環(huán)境條件可改變而不需要焊接操作員的直接動作，例如，多道焊接之間的被動冷卻。當一個或更多個環(huán)境條件(例如，工件溫度、接近焊縫的氣體濃度)滿足對應(yīng)閾值時，焊接操作員可執(zhí)行焊接工藝，而當所述一個或更多個環(huán)境條件不滿足對應(yīng)閾值時，焊接操作員可避免執(zhí)行焊接工藝。用于執(zhí)行焊接工藝的閾值可至少部分地基于各種因素，包含但不限于焊接過程規(guī)范(WPS)、工件的材料、焊接操作員的經(jīng)驗水平或其任何組合。如本文所述的焊接系統(tǒng)的實施例可確定一個或更多個環(huán)境條件何時滿足對應(yīng)閾值。當所述一個或更多個環(huán)境條件滿足對應(yīng)閾值時，焊接系統(tǒng)可經(jīng)由監(jiān)視系統(tǒng)而提供通知。附加地或者替代地，當所述一個或更多個環(huán)境條件滿足對應(yīng)閾值時，焊接系統(tǒng)可經(jīng)由監(jiān)視系統(tǒng)而進行記錄。焊接系統(tǒng)可將通知提供給一個或更多個接收者，例如，焊接操作員、主管、耦接到焊接系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)或其任何組合。在一些實施例中，所述通知便于一個或更多個焊接操作員有效地利用焊接系統(tǒng)。附加地或者替代地，通知使焊接操作員能夠減少焊接工藝之間的等待時間。此外，在一些實施例中，當環(huán)境條件處于由一個或更多個閾值定義的期望操作范圍之外時，監(jiān)視系統(tǒng)可中斷工藝的繼續(xù)或阻止工藝開始。因此，監(jiān)視系統(tǒng)可實現(xiàn)四種或更多種操作模式，包含但不限于：僅記錄一個或更多個環(huán)境條件；當一個或更多個環(huán)境條件滿足對應(yīng)閾值(例如，處于期望操作范圍內(nèi))時，提供通知；當一個或更多個環(huán)境條件不滿足對應(yīng)閾值時，阻止工藝的起始；以及當一個或更多個環(huán)境條件不滿足對應(yīng)閾值時，停止或暫停工作進程。在一些實施例中，雖然一個或更多個環(huán)境條件不滿足對應(yīng)閾值，但在操作員或主管確認未滿足的條件之后，監(jiān)視系統(tǒng)可實現(xiàn)工藝的繼續(xù)或起始。

參照附圖，圖1圖示根據(jù)本公開的方面金屬制造系統(tǒng)10(例如，氣體保護金屬極電弧焊(GMAW)系統(tǒng))的實施例，其中焊接電力單元12以及一個或更多個焊接裝置14可被一起利用。應(yīng)了解，雖然本論述可特別著重于圖1所圖示的GMAW系統(tǒng)10，但當前公開的方法可用于使用任何電弧焊工藝(例如、FCAW、FCAW-G、GTAW(即，TIG)、SAW、SMAW、等離子體焊接、激光焊接、摩擦攪拌焊接、作為兩種或更多種焊接工藝的組合的混合焊接工藝)、切割工藝(例如，等離子體切割、氧氣切割、作為兩種或更多種切割工藝的組合的混合切割)、加熱工藝(例如，感應(yīng)加熱、火焰加熱)、成形工藝和任何類似工藝的金屬制造系統(tǒng)中。

如圖示，焊接系統(tǒng)10包含焊接電力單元12、焊接裝置14(例如，送絲機、遠程裝置、懸架式操縱臺、遙控器、焊接傳感器)、供氣系統(tǒng)16、焊炬18和監(jiān)視系統(tǒng)19。焊接電力單元12通常對焊接系統(tǒng)10供應(yīng)焊接電力(例如，電壓、電流等)，并且焊接電力單元12可經(jīng)由電纜束20而耦接到焊接裝置14并且焊接電力單元12可使用具有線夾26的工作電纜24而耦接到工件22。工作電纜24可與電纜束20集成或分開。在一些實施例中，工作電纜24經(jīng)由焊接裝置14而將工件22耦接到焊接電力單元12，如虛線工作電纜24所示。

焊接系統(tǒng)10的通信電路46元件可經(jīng)由有線或無線通信而相互通信。例如，焊接電力單元12的通信電路46可與焊接裝置14、供氣系統(tǒng)16、監(jiān)視系統(tǒng)19或其任何組合的通信電路46通信。在一些實施例中，電纜束20包含處于焊接電力單元12與焊接裝置14之間的有線通信線路。此外，焊接電力單元12可經(jīng)由電力線路通信而與焊接裝置14通信，其中數(shù)據(jù)是在焊接電力上(例如，在同一物理電導(dǎo)體上)提供(例如，傳輸、發(fā)送、傳送、輸送)。應(yīng)了解，焊接電力單元12可使用任何適當?shù)挠芯€協(xié)議(例如，RS-232、RS-485、以太網(wǎng)、專有通信協(xié)議等)或無線協(xié)議(例如，Wi-Fi、藍牙、紫蜂、蜂窩等)而與焊接裝置14通信(例如，接收和/或傳輸信號)。在某些實施例中，焊接電力單元12和焊接裝置14可使用鏈接焊接電力單元12和焊接裝置14的有線通信線路來通信。附加地或者替代地，焊接系統(tǒng)10的通信電路46元件可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)27(例如，因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、云等)而相互通信。因此，焊接電力單元12可經(jīng)由因特網(wǎng)而與焊接裝置14通信。在一些實施例中，焊接電力單元12和焊接裝置14可使用無線通信信道(例如，Wi-Fi、藍牙、紫蜂、蜂窩)而通信(例如，直接通信，或經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)27而間接通信)。例如，蜂窩無線通信信道可經(jīng)由包含但不限于碼分多址(CDMA)標準、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)標準或其任何組合的標準而通信。

焊接電力單元12可包含電力轉(zhuǎn)換電路28，該電力轉(zhuǎn)換電路28從電源30(例如，AC電網(wǎng)、發(fā)動機/發(fā)電機組、電池或其組合)接收輸入電力，調(diào)節(jié)所述輸入電力，并經(jīng)由電纜束20而提供DC或AC輸出電力。因此，根據(jù)焊接系統(tǒng)10的需要，焊接電力單元12可為焊接裝置14供電，該焊接裝置14繼而為焊炬18供電。此外，焊接電力單元12可對供氣系統(tǒng)16和/或監(jiān)視系統(tǒng)19供電。端接在線夾26中的工作電纜24將焊接電力單元12耦接到工件22，以閉合在焊接電力單元12、工件22和焊炬18之間的電路。電力轉(zhuǎn)換電路28可包含能夠如焊接系統(tǒng)10的要求所指示而將AC輸入電力轉(zhuǎn)換為直流正接(DCEP)輸出、直流反接(DCEN)輸出、DC變極性、脈沖式DC或可變平衡(例如，平衡或不平衡的)AC輸出的電路元件(例如，變壓器、整流器、開關(guān)、升壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器等)。

所圖示的焊接系統(tǒng)10包含供氣系統(tǒng)16，該供氣系統(tǒng)16將保護氣體或保護氣體混合物從一個或更多個保護氣體源32供應(yīng)到焊炬18。供氣系統(tǒng)16可經(jīng)由氣體線路34而直接耦接到焊接電力單元12、焊接裝置14和/或焊炬18。具有分別與一個或更多個保護氣體源32耦接的一個或更多個閥門的氣體控制系統(tǒng)36可調(diào)節(jié)氣體從供氣系統(tǒng)16到焊炬18的流動。氣體控制系統(tǒng)36可與焊接電力單元12、焊接裝置14、供氣系統(tǒng)16或其任何組合集成。

如本文所使用的保護氣體可表示可被提供到電弧40和/或焊接熔池以便提供特定局部氣氛(例如，用于保護電弧、提高電弧穩(wěn)定性、限制金屬氧化物的形成、改進金屬表面的潤濕、更改焊接沉積物相對于填料金屬和/或底料金屬的化學(xué)性質(zhì)，等等)的任何氣體或氣體混合物。通常，保護氣體是在焊接時提供，并且可在焊接前和/或在焊接后開啟。在某些實施例中，保護氣體流可以是保護氣體或保護氣體混合物(例如，氬氣(Ar)、氦氣(He)、二氧化碳(CO₂)、類似的適當?shù)谋Ｗo氣體或其任何混合物)。例如，保護氣體流(例如，經(jīng)由氣體線路34而輸送)可包含Ar、Ar/CO₂混合物、Ar/CO₂/O₂混合物、Ar/He混合物等。供氣系統(tǒng)16可經(jīng)由第二氣體線路35而將次級保護氣體流(例如，凈化流)供應(yīng)到工件22。例如，供氣系統(tǒng)16可將次級保護氣體流提供到工件22的背側(cè)或內(nèi)部以在工件22的背側(cè)處控制環(huán)境。

在所圖示的實施例中，焊接裝置14經(jīng)由電纜束38而耦接到焊炬18，以便在焊接系統(tǒng)10的操作期間將耗材(例如，保護氣體、焊絲等)和焊接電力供應(yīng)到焊炬18。在另一實施例中，電纜束38可僅將焊接電力提供到焊炬18。在操作期間，可使焊炬18靠近工件22，從而可在焊接電極(例如，離開焊炬18的接觸焊嘴的焊絲)與工件22之間形成電弧40。

焊接系統(tǒng)10的一個或更多個操作員接口42便于操作員輸入設(shè)定(例如，焊接參數(shù)、焊接工藝等)，并且可便于將信息輸出或顯示給操作員?？闪私?，焊接系統(tǒng)10的一個或更多個部件可具有相應(yīng)操作員接口42。例如，焊接電力單元12的操作員接口42可并入到焊接電力單元12的前面板中以允許操作員選擇設(shè)定。所選擇的設(shè)定被傳達到焊接電力單元12內(nèi)的控制電路44。下文更詳細地描述的控制電路44操作以控制從焊接電力單元12輸出的焊接電力的產(chǎn)生，其中焊接電力由電力轉(zhuǎn)換電路28施加到電極以執(zhí)行期望的焊接操作?？刂齐娐?4可至少部分地基于經(jīng)由操作員接口42而接收的設(shè)定、經(jīng)由焊接電力單元12的通信電路46而接收的設(shè)定、監(jiān)視系統(tǒng)19所監(jiān)視的閾值、溫度控制系統(tǒng)51所監(jiān)視的閾值或其任何組合來控制電力轉(zhuǎn)換電路28。

一個或更多個焊接裝置14的裝置控制電路48可控制相應(yīng)焊接裝置14的各種部件。在一些實施例中，裝置控制電路48可從焊接裝置14的操作員接口42接收輸入和/或從焊接裝置14的通信電路46接收輸入。在某些實施例中，一個或更多個焊接裝置14可包含送絲機，所述送絲機具有受裝置控制電路48控制的送絲組件50。送絲組件50可包含但不限于電動機、驅(qū)動輪、卷軸、電力轉(zhuǎn)換電路或其任何組合。在一些實施例中，焊接裝置14的操作員接口42可使操作員能夠選擇一個或更多個焊接參數(shù)，例如，送絲速度、所利用的焊絲的類型、電流、電壓、功率設(shè)定等。

在某些實施例中，焊接裝置14可包含加熱或冷卻工件22的溫度控制系統(tǒng)51。例如，溫度控制系統(tǒng)51可包含感應(yīng)線圈、火焰或電阻加熱器以使工件22變暖，例如預(yù)加熱或后加熱工件22。此外，溫度控制系統(tǒng)51可經(jīng)由熱交換器、風(fēng)扇或其任何組合而冷卻工件22?？闪私?，工件22和焊接材料的微觀結(jié)構(gòu)可至少部分地基于焊接工藝開始時工件22的溫度、到工件22的總熱輸入、工件22的冷卻速率或其任何組合。

將來自焊接電力單元12的電力施加到電極52(例如，焊絲)以形成電弧40。電力通常經(jīng)由耦接到焊炬18的電纜束38的焊接電纜54而施加。類似地，保護氣體可經(jīng)由氣體線路34穿過電纜束38而送給到焊炬18。在一些實施例中，在焊接操作期間，焊絲52穿過電纜束38朝向焊炬18推進。觸發(fā)器開關(guān)56可啟動氣體流并將所供電的電極52朝向工件22推進以形成電弧40。

監(jiān)視系統(tǒng)19被配置成監(jiān)視工件22周圍的環(huán)境60的條件。如本文所論述，環(huán)境60包含但不限于工件22、焊炬18及其接近工件22和/或焊炬18的周邊環(huán)境62。耦接到監(jiān)視系統(tǒng)19的一個或更多個傳感器64被配置成將與環(huán)境60的條件相關(guān)的信號傳輸?shù)奖O(jiān)視系統(tǒng)19。監(jiān)視系統(tǒng)19所監(jiān)視的環(huán)境60的條件不包含由焊接電力單元12提供到焊炬18的焊接電流或焊接電壓。在一些實施例中，傳感器64可直接或間接地耦接到工件22。附加地或者替代地，傳感器64可設(shè)置在工件22周圍的環(huán)境60中。例如，溫度傳感器可將與工件22的溫度相關(guān)的信號傳輸?shù)奖O(jiān)視系統(tǒng)19。溫度傳感器可包含但不限于熱電偶、電阻溫度檢測器(RTD)、紅外線傳感器和/或熱敏電阻。附加地或者替代地，氣體傳感器可將與工件22周圍的周邊環(huán)境62中的氣體組成相關(guān)的信號傳輸?shù)奖O(jiān)視系統(tǒng)19。氣體傳感器可包含但不限于電化學(xué)傳感器、氧傳感器、紅外線傳感器或半導(dǎo)體傳感器。傳感器64可在執(zhí)行焊接操作之前、執(zhí)行焊接操作期間和執(zhí)行焊接操作之后監(jiān)視環(huán)境60。傳感器64可經(jīng)由有線或無線連接而耦接到監(jiān)視系統(tǒng)19。

傳感器64將信號傳輸?shù)奖O(jiān)視系統(tǒng)19的處理電路66，并且處理電路66確定與所接收的信號相關(guān)的環(huán)境條件。例如，處理電路66的處理器68可執(zhí)行處理電路66的存儲器70中所存儲的指令以從所接收的信號確定環(huán)境條件。存儲器70可存儲相應(yīng)環(huán)境條件的一個或更多個閾值，因此使處理電路66能夠比較所確定的環(huán)境條件與一個或更多個相應(yīng)閾值。每一環(huán)境條件的一個或更多個閾值可由操作員輸入到存儲器70中，在監(jiān)視系統(tǒng)19的組裝期間加載到存儲器70中，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)27而加載到存儲器70中，或其任何組合。例如，焊接系統(tǒng)10的部件的通信電路46可使經(jīng)由焊接系統(tǒng)10的任一個部件的操作員接口42接收的一個或更多個閾值能夠存儲在存儲器70中。雖然處理電路66在圖1中被圖示為設(shè)置在金屬制造系統(tǒng)10(例如，焊接系統(tǒng))的監(jiān)視系統(tǒng)部件19內(nèi)，但處理電路66可設(shè)置在耦接到監(jiān)視系統(tǒng)19的移動裝置76、耦接到監(jiān)視系統(tǒng)19的遠程或本地計算機或金屬制造系統(tǒng)10的另一部件(例如，焊接電力單元12、焊接裝置14)或其任何組合內(nèi)。附加地或者替代地，處理電路66可以是網(wǎng)絡(luò)27的一部分，因此使網(wǎng)絡(luò)(例如，云)能夠確定與所接收的信號相關(guān)的環(huán)境條件和/或比較所確定的環(huán)境條件與相應(yīng)閾值。

當環(huán)境條件滿足相應(yīng)閾值時，耦接到處理電路66的反饋裝置72將通知提供給一個或更多個接收者(例如，操作員、管理員、網(wǎng)絡(luò)27等)。例如，當工件22冷卻到低于第一閾值溫度時，當工件22預(yù)加熱到高于第二閾值溫度時，當環(huán)境62的氧氣濃度小于第一閾值濃度時，當環(huán)境62的濕度小于第二閾值濃度時，或其任何組合，反饋裝置72可通知操作員。反饋裝置72所提供的通知可以是視覺反饋(例如，燈光、文字等)、聽覺反饋(例如，音調(diào))、觸覺反饋(例如，振動)或其任何組合。在一些實施例中，當通知被提供時，監(jiān)視系統(tǒng)19可實現(xiàn)焊接系統(tǒng)10的部件(例如，送絲機、焊炬)的操作。也就是說，在一些實施例中，僅當滿足一個或更多個條件并且通知被提供時，監(jiān)視系統(tǒng)19可實現(xiàn)焊接系統(tǒng)10的部件的操作。附加地或者替代地，當一個或更多個所監(jiān)視的環(huán)境條件不滿足對應(yīng)閾值時(即，當通知被提供時)，監(jiān)視系統(tǒng)19可停止(例如，閉鎖)焊接系統(tǒng)10的部件的操作。在一些實施例中，當監(jiān)視系統(tǒng)19由于一個或更多個未滿足的條件而閉鎖(例如，暫停、阻止)焊接系統(tǒng)10的部件的操作時，操作員或主管可超控閉鎖。例如，操作員或主管可將輸入提供到監(jiān)視系統(tǒng)19以在針對工藝而操作部件之前確認所述一個或更多個未滿足的條件。監(jiān)視系統(tǒng)19可記錄關(guān)于所述超控的數(shù)據(jù)，例如，操作員或主管的身份、超控的時間、所超控的閾值和所監(jiān)視的條件以及其它。

在一些實施例中，反饋裝置72與焊接系統(tǒng)10的操作員接口42(例如，焊接電力單元12、焊接裝置14、供氣系統(tǒng)16、焊炬18或其任何組合的操作員接口42)合并。也就是說，操作員接口42可將通知作為視覺、聽覺或觸覺反饋提供給操作員。雖然監(jiān)視系統(tǒng)19可以是焊接系統(tǒng)10的獨立部件，如圖1所圖示，但在一些實施例中，監(jiān)視系統(tǒng)19并入到焊接系統(tǒng)10的部件(例如，焊接電力單元12、焊接裝置14、供氣系統(tǒng)16等)中。

監(jiān)視系統(tǒng)19可耦接到網(wǎng)絡(luò)27，該網(wǎng)絡(luò)27自身可耦接到數(shù)據(jù)庫74和/或移動裝置76。附加地或者替代地，監(jiān)視系統(tǒng)19可與移動裝置76合并。例如，在某些實施例中，移動裝置76可包含監(jiān)視系統(tǒng)19的處理電路66和/或反饋裝置72。在一些實施例中，移動裝置76與監(jiān)視系統(tǒng)19直接通信，監(jiān)視系統(tǒng)19經(jīng)由本地網(wǎng)絡(luò)而與焊接系統(tǒng)10通信，焊接系統(tǒng)10的一個或更多個部件可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)27而在本地網(wǎng)絡(luò)之外(例如，與數(shù)據(jù)庫74)通信。數(shù)據(jù)庫74可被配置成存儲所監(jiān)視的環(huán)境條件、相應(yīng)環(huán)境條件的閾值和各種類型的焊縫的焊接過程規(guī)范以及與焊接系統(tǒng)10相關(guān)的其它數(shù)據(jù)。移動裝置76(例如，用戶接口、人機接口)可包含但不限于尋呼機、蜂窩電話、智能電話、平板計算機、膝上型計算機、臺式計算機、腕表等。在一些實施例中，具有反饋裝置72的焊接面罩78經(jīng)由有線或無線連接而耦接到監(jiān)視系統(tǒng)19。焊接面罩78的一些實施例被配置成在環(huán)境條件滿足相應(yīng)閾值時將通知提供給操作員。

圖2是具有傳感器64的監(jiān)視系統(tǒng)19的實施例的圖示，該傳感器64被配置成提供關(guān)于工件22周圍的環(huán)境62的環(huán)境條件的反饋。工件22包含介于工件22的第一部件102(例如，第一管段)與第二部件104(例如，第二管段)之間的接頭100。如上文所述，耦接到監(jiān)視系統(tǒng)19的一個或更多個傳感器64設(shè)置在接頭100周圍的環(huán)境62中。例如，傳感器64可在接近接頭100處耦接到工件22，在接近接頭100處定位在工件22(例如，管)內(nèi)或布置在接頭100周圍。被設(shè)計成將傳感器64耦接到工件22或環(huán)境62中的固定件的示范性系統(tǒng)例如描述在第14/258,987號美國專利申請中，該美國專利由Blundell等人于2013年11月10日提交申請且名為“溫度傳感器帶(Temperature Sensor Belt)”，并且該美國專利申請以引用方式并入本文中。傳感器64在沿著接頭100的焊縫形成之前、在沿著接頭100的焊縫形成期間、在沿著接頭100的焊縫形成之后或其任何組合提供關(guān)于工件22周圍的環(huán)境62的環(huán)境條件(例如，溫度、氣體組成、濕度等)的反饋。

溫度控制系統(tǒng)51可經(jīng)由耦接到工件的熱力裝置106的控制而提高或降低工件22的溫度。熱力裝置106可以是感應(yīng)線圈和/或電阻加熱線圈以將加熱工件22。在一些實施例中，熱力裝置106可使流體循環(huán)以將熱傳遞到工件22或從工件22傳遞熱。因此，在一些實施例中，熱力裝置106可例如經(jīng)由穿過熱力裝置106的冷卻流體的循環(huán)而冷卻工件22。

監(jiān)視系統(tǒng)19的反饋裝置72可包含但不限于：揚聲器108，被配置成提供聽覺指示(例如，音調(diào)、記錄消息等)；一個或更多個燈110，被配置成提供視覺指示(例如，燈開啟，燈關(guān)斷，燈閃爍，燈改變顏色，等等)；或顯示器112，被配置成提供視覺指示(例如，圖示相對于閾值的傳感器歷史的圖形、傳感器64所感測的值的數(shù)字表示、文字消息等)。附加地或者替代地，反饋裝置72或其一部分可被配置成例如通過偏置電動機來提供觸覺指示(例如，振動)，如線114所指示。

圖3是在多道焊接工藝期間的工件22的溫度曲線140、142的實施例的圖表138。溫度曲線140、142設(shè)置到溫度軸線144和時間軸線146上。在所描繪的實施例中，第一溫度曲線140與來自第一溫度傳感器64的信號相關(guān)，而第二溫度曲線142與來自第二溫度傳感器64的信號相關(guān)。如圖示，第一道焊接148是在時間范圍T₁發(fā)生，并且第二道焊接150是在時間范圍T₂發(fā)生。在第一溫度傳感器64的位置處的工件22的溫度可大致上在焊炬18最接近第一溫度傳感器64時達到第一峰值152，并且在第二溫度傳感器64的位置處的工件22的溫度可大致上在焊炬18最接近第二溫度傳感器64時達到第二峰值154。

在完成第一道焊接148之后，操作員可在開始第二道焊接150之前暫停，如時間范圍T₁與T₂之間的暫停間隔156所指示。暫停間隔156使工件22能夠在開始第二道焊接150之前冷卻到低于最大初始溫度閾值158。工件22可在暫停間隔156期間主動或被動冷卻。可了解，將工件22冷卻到最大初始溫度閾值158或低于最大初始溫度閾值158可使第一峰值152和第二峰值154能夠在第二道焊接150期間保持低于最大工藝溫度閾值160。最大初始溫度閾值158可存儲在監(jiān)視系統(tǒng)19的存儲器70中。在一些實施例中，最大初始溫度閾值158至少部分地基于諸道焊接148、150的WPS。在一些實施例中，監(jiān)視系統(tǒng)19可禁止焊炬、焊接電力單元或焊接裝置的操作，直到工件22的溫度低于最大初始溫度閾值158為止。也就是說，當經(jīng)由反饋裝置72而提供通知時，監(jiān)視系統(tǒng)19可啟用焊炬、焊接電力單元或焊接裝置的操作。

當溫度曲線140、142中的一條或兩條小于最大初始溫度閾值158時，上文所述的監(jiān)視系統(tǒng)19可提供通知。例如，監(jiān)視系統(tǒng)19的第一通知(例如，第一音調(diào)、第一燈光等)可在第一曲線140小于最大初始溫度閾值158時的第一時間162通知操作員，并且監(jiān)視系統(tǒng)19的第二通知(例如，第二音調(diào)、第二燈光)可在第二曲線142小于最大初始溫度閾值158時的第二時間164通知操作員。附加地或者替代地，監(jiān)視系統(tǒng)19可在第一溫度曲線140與第二溫度曲線142兩者已在期望的持續(xù)時間168持續(xù)小于最大初始溫度閾值158時的第三時間166提供通知。條件(例如，工件溫度)滿足閾值(例如，小于最大初始溫度閾值158)的通知使操作員能夠減少暫停間隔156的持續(xù)時間，因此減少操作員完成第一道焊接148和第二道焊接150的總時間。

圖4是在預(yù)加熱工藝期間的工件22的溫度曲線192的實施例的圖表190。溫度曲線192設(shè)置到溫度軸線144和時間軸線146上。如上所述，溫度曲線192是來自溫度傳感器64的相關(guān)信號。在執(zhí)行焊接工藝之前的時間196，工件22可大致上處于周圍環(huán)境的溫度198。溫度控制系統(tǒng)51可在時間200開始預(yù)加熱工件22。在一些實施例中，溫度控制系統(tǒng)51以大致上均一的速率202將工件22變暖。當溫度曲線192在第一時間206約等于第一控制溫度204時，溫度控制系統(tǒng)51可降低向工件22提供熱的速率，因此使溫度控制系統(tǒng)51減小超出期望的預(yù)加熱溫度208。上文所述的監(jiān)視系統(tǒng)19可在溫度曲線192大于最小預(yù)加熱閾值212時的時間210提供通知。在一些實施例中，監(jiān)視系統(tǒng)19可禁止焊炬、焊接電力單元或焊接裝置的操作，直到溫度曲線192大于最小預(yù)加熱閾值212為止。最小預(yù)加熱閾值212可存儲在監(jiān)視系統(tǒng)19的存儲器70中。在一些實施例中，最小預(yù)加熱閾值212至少部分地基于后續(xù)焊接工藝的WPS。傳統(tǒng)上，操作員手動應(yīng)用一個或更多個標記指示符以估計工件溫度。然而，傳統(tǒng)的標記指示符不會隨著所述標記指示符將被操作員在工件22處在視覺上觀測到而主動地通知遠程操作員。

圖5圖示工件22周圍的焊接環(huán)境62的環(huán)境條件曲線222的實施例的圖表220。環(huán)境條件曲線222設(shè)置到條件軸線224和時間軸線146上。環(huán)境條件曲線222與來自與監(jiān)視系統(tǒng)19耦接的傳感器64的信號相關(guān)。在一些實施例中，環(huán)境條件曲線222與焊接環(huán)境62的氣體組成(例如，氧氣)、焊接環(huán)境62的濕度或其任何組合相關(guān)。在一些實施例中，環(huán)境條件曲線222與焊接環(huán)境62的溫度相關(guān)。雖然下文的論述將條件曲線222標識為氧氣濃度，但條件曲線222以及基于條件曲線222的通知不應(yīng)限于焊接環(huán)境62的氧氣濃度。

在執(zhí)行焊接工藝之前的時間226，焊接環(huán)境62的氧氣濃度222可大致上是周圍環(huán)境的氧氣濃度(例如，約21％)。供氣系統(tǒng)16可在時間228將保護氣體提供到焊接環(huán)境62，以降低焊接環(huán)境62的氧氣濃度222。例如，供氣系統(tǒng)16可在焊接管接頭之前將保護氣體提供到管的內(nèi)部。如上文所論述，保護氣體可包含但不限于氬氣、氦氣、二氧化碳或其任何組合。在一些實施例中，保護氣體可降低焊接環(huán)境62的濕度。上文所述的監(jiān)視系統(tǒng)19可在氧氣濃度222小于最大濃度閾值232時的時間230提供通知。附加地或者替代地，當氧氣濃度222小于最大濃度閾值232時，監(jiān)視系統(tǒng)19可實現(xiàn)焊炬、焊接裝置或電力供應(yīng)單元的操作。最大濃度閾值232可存儲在監(jiān)視系統(tǒng)19的存儲器70中。在一些實施例中，最大濃度閾值232至少部分地基于焊接工藝的WPS?？闪私猓附迎h(huán)境62的氧氣濃度222可影響其中所形成的焊縫的組成，并因此影響所述焊縫的強度。此外，WPS可指定最大濃度閾值232以使操作員所形成的焊縫能夠滿足設(shè)計準則，例如，強度、穿透率、外觀等。

當條件(例如，工件溫度、氣體組成)滿足閾值(例如，大于最小預(yù)加熱閾值212，小于最大濃度閾值232，等等)時，監(jiān)視系統(tǒng)19實現(xiàn)操作員的主動通知，因此使操作員免于非條件監(jiān)視活動，直到條件被滿足為止。此外，監(jiān)視系統(tǒng)19所進行的主動通知使操作員能夠減小介于條件被滿足時與操作員啟動后續(xù)焊接工藝時之間的閑置持續(xù)時間，因此提高操作員和焊接系統(tǒng)的效率。也就是說，監(jiān)視系統(tǒng)19所進行的主動通知可使操作員能夠避免比改變條件以滿足閾值所需更長的等待。此外，監(jiān)視系統(tǒng)19能夠使遠離焊接環(huán)境62的人(例如，操作員、主管、技術(shù)員)能夠在條件被滿足時得到通知。

在一些實施例中，當條件不再滿足期望閾值時，監(jiān)視系統(tǒng)19可重置或撤銷通知。例如，當溫度曲線140、142不再小于上文關(guān)于圖3所論述的最大初始溫度閾值158時，監(jiān)視系統(tǒng)19可重置通知。如果當條件滿足期望閾值時，監(jiān)視系統(tǒng)19經(jīng)由開啟燈110或從揚聲器108啟動音調(diào)而通知操作員，那么當條件不再滿足期望閾值時，監(jiān)視系統(tǒng)可關(guān)斷燈110或從揚聲器108停止音調(diào)。例如，當?shù)谝粶囟惹€140超過最大初始溫度閾值158時，監(jiān)視系統(tǒng)19可關(guān)斷燈110，并且當溫度曲線192小于最小預(yù)加熱閾值212時，監(jiān)視系統(tǒng)19可停止從揚聲器108發(fā)射的音調(diào)。附加地或者替代地，如果監(jiān)視系統(tǒng)19在監(jiān)視系統(tǒng)19的顯示器112上經(jīng)由文字而向操作員通知條件被滿足，那么當條件不再被滿足時，監(jiān)視系統(tǒng)19可從顯示器112移除文字。此外，如果當條件滿足適當閾值時，監(jiān)視系統(tǒng)19經(jīng)由將第一消息(例如，文字消息)發(fā)送到移動裝置76或焊接系統(tǒng)10的面罩78而通知操作員，那么監(jiān)視系統(tǒng)19可經(jīng)由將第二消息發(fā)送到移動裝置76或面罩78以撤銷第一消息而通知操作員。

可了解，當條件被滿足時以及當條件不再被滿足時，監(jiān)視系統(tǒng)19可在存儲器70中進行記錄。例如，監(jiān)視系統(tǒng)19可記錄介于第一道焊接148與第二道焊接150之間條件被滿足(例如，工件溫度小于最大初始溫度閾值158)的持續(xù)時間。條件被滿足之后和操作員采取后續(xù)措施之前的持續(xù)時間在本文中被定義為閑置持續(xù)時間?？蓪Υ笥诳山邮艿拈g隔的閑置持續(xù)時間進行標記。可接受的間隔可由操作員、操作員的主管或系統(tǒng)管理員定義。標記的閑置持續(xù)時間可被追蹤以標識操作員模式和/或評估操作員效率。此外，監(jiān)視系統(tǒng)19可將閑置持續(xù)時間與操作員的身份、特定焊接系統(tǒng)、焊縫類型、針對組件的一組焊縫中的特定焊縫或其任何組合相關(guān)聯(lián)。在一些實施例中，監(jiān)視系統(tǒng)19至少部分地基于在工作周期內(nèi)閑置持續(xù)時間以及操作員和/或焊接系統(tǒng)所執(zhí)行的其它活動的持續(xù)時間來確定操作員和/或焊接系統(tǒng)的效率。例如，監(jiān)視系統(tǒng)19可將焊接系統(tǒng)的效率作為工作周期期間閑置持續(xù)時間的總和與焊接系統(tǒng)被供電的總持續(xù)時間之間的比率來確定。

圖6是用于確定焊接系統(tǒng)10周圍的環(huán)境的條件的過程的實施例的流程圖240。監(jiān)視系統(tǒng)19從耦接到監(jiān)視系統(tǒng)19的傳感器64接收信號(框242)。傳感器64可包含但不限于溫度傳感器、氣體組成傳感器或其任何組合。來自傳感器64的信號與焊接環(huán)境60的條件(例如，溫度、氣體組成、濕度等)相關(guān)。在一些實施例中，監(jiān)視系統(tǒng)19從多個傳感器64接收信號。監(jiān)視系統(tǒng)19確定與所接收的信號相關(guān)的環(huán)境條件(框244)。監(jiān)視系統(tǒng)19可實質(zhì)上連續(xù)地或以規(guī)則間隔(例如，大約每0.1秒、每0.5秒、每1秒、每5秒、每15秒或每30秒或更多)確定環(huán)境條件。

一經(jīng)確定環(huán)境條件，監(jiān)視系統(tǒng)19比較環(huán)境條件與一個或更多個閾值(節(jié)點246)。所述一個或更多個閾值可存儲在監(jiān)視系統(tǒng)19的存儲器70或耦接到監(jiān)視系統(tǒng)19的數(shù)據(jù)庫74中。如上文所論述，閾值可包含但不限于最大初始溫度閾值、最小預(yù)加熱閾值和最大濃度閾值。附加地或者替代地，閾值可包含環(huán)境條件的峰值、環(huán)境條件的改變速率(例如，斜率)、環(huán)境條件的平均值、環(huán)境條件的RMS值。環(huán)境條件是否滿足閾值取決于閾值的類型。例如，小于最大初始溫度閾值的溫度可滿足最大初始溫度閾值，而大于最小預(yù)加熱閾值的溫度可滿足最小預(yù)加熱閾值。在一些實施例中，閾值的滿足至少部分地基于環(huán)境條件大于或小于適當閾值的持續(xù)時間。

如果所確定的環(huán)境條件滿足閾值，那么監(jiān)視系統(tǒng)19提供通知(框248)。監(jiān)視系統(tǒng)19可經(jīng)由反饋裝置72例如燈、顯示器、揚聲器或振動控制器來提供視覺、聽覺、觸覺通知。可將通知提供給焊接環(huán)境處的操作員和/或例如經(jīng)由移動裝置76或數(shù)據(jù)庫74而提供給位于遠處的操作員、主管或技術(shù)員。在一些實施例中，監(jiān)視系統(tǒng)19可已在前一樣本間隔中提供通知，從而監(jiān)視系統(tǒng)19一經(jīng)確定條件仍滿足閾值，就維持通知(框248)。當環(huán)境條件滿足閾值時，通知使操作員能夠任意執(zhí)行焊接操作。如果所確定的環(huán)境條件不滿足閾值，那么監(jiān)視系統(tǒng)19重置通知(框250)。也就是說，如果監(jiān)視系統(tǒng)19先前在前一樣本間隔中提供通知，那么監(jiān)視系統(tǒng)19重置或撤銷該通知。如上文所論述，重置通知可包含但不限于關(guān)斷燈或停止音調(diào)或移除文字通知。當監(jiān)視系統(tǒng)19在前一樣本間隔中尚未提供通知時，過程240返回到框242以在下一樣本間隔中從傳感器64接收信號。

雖然在本文中僅說明和描述本發(fā)明的某些特征，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到許多修改和改變。因此，應(yīng)理解，隨附權(quán)利要求書旨在涵蓋落入本發(fā)明的真實精神內(nèi)的所有此類修改和改變。