接收或使用來(lái)自針對(duì)焊接序列的外部來(lái)源的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】接收或使用來(lái)自針對(duì)焊接序列的外部來(lái)源的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
[0001]本申請(qǐng)是2006年12月20日遞交的并且題為“焊接作業(yè)定序器”的美國(guó)申請(qǐng)序號(hào)11/613,652的部分繼續(xù)申請(qǐng)。前述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和16的焊機(jī)系統(tǒng)以及根據(jù)權(quán)利要求13的焊接的方法。與本發(fā)明相一致的裝置、系統(tǒng)和方法涉及焊接工作單元(work cell)。
技術(shù)背景
[0003]在相關(guān)技術(shù)中，工作單元被用來(lái)生成焊接(weld)或焊接部件。存在至少兩種廣義的工作單元類別，包括機(jī)器人工作單元和半自動(dòng)工作單元。
[0004]在機(jī)器人工作單元中，焊接操作的排程(schedule)和執(zhí)行大多為自動(dòng)的，鮮有操作員介入。因此，這些單元一般具有相對(duì)低的勞動(dòng)成本和相對(duì)高的生產(chǎn)率。然而，它們的重復(fù)操作不能容易地適于變化的焊接條件和/或序列(sequence)。
[0005]相反，半自動(dòng)工作單元(即涉及至少一些操作員的焊接操作的工作單元)一般提供相對(duì)于機(jī)器人工作單元來(lái)說(shuō)較低的自動(dòng)化，并且相應(yīng)地具有相對(duì)較高的勞動(dòng)成本和相對(duì)較低的生產(chǎn)率。不過(guò)，存在很多使用半自動(dòng)焊接工作單元實(shí)際上較之于機(jī)器人工作單元有利的情況。例如，半自動(dòng)焊接工作單元可以更容易地適于變化的焊接條件和/或序列。
[0006]不幸的是，在相關(guān)技術(shù)的半自動(dòng)工作單元中，當(dāng)焊接較多復(fù)雜的組件時(shí)，通常針對(duì)不同組件部件上不同類型的焊接而需要多個(gè)不同的焊接排程。在很多系統(tǒng)中，當(dāng)必須使用不同的焊接排程時(shí)，需要操作員停止焊接操作并根據(jù)新的排程手動(dòng)調(diào)整半自動(dòng)裝備的輸出。在一些其他的系統(tǒng)中，通過(guò)在工作單元中儲(chǔ)存特定排程來(lái)消除該手動(dòng)調(diào)整。盡管如此，甚至在這樣的系統(tǒng)中，操作員仍舊需要暫停焊接操作并在其可以繼續(xù)焊接之前按下按鈕來(lái)選擇新的焊接排程。
[0007]用于設(shè)定(set)不同焊接排程的這些實(shí)踐無(wú)一是特別高效的。因此，在實(shí)踐中，通常為了消除對(duì)持續(xù)調(diào)整半自動(dòng)裝備輸出的需要而減少在半自動(dòng)工作單元中使用的焊接排程數(shù)量。盡管焊接排程的減少使得焊工的總體操作更容易，但是對(duì)該途徑的強(qiáng)迫簡(jiǎn)化可能導(dǎo)致降低的生產(chǎn)率和較低的總體質(zhì)量。
[0008]此外，當(dāng)遵守嚴(yán)格的質(zhì)量控制規(guī)范時(shí)，有時(shí)必須按特定序列執(zhí)行焊接，核實(shí)每次焊接是以給定一組條件執(zhí)行的，并且在焊接操作期間監(jiān)控該裝備的輸出。在機(jī)器人工作單元中，這些要求容易滿足。然而，在半自動(dòng)工作單元中，這些要求易受人為錯(cuò)誤的影響，因?yàn)椴僮鲉T必須在自己執(zhí)行焊接操作之外留意所有這些方面。
[0009]在圖示性呈現(xiàn)于圖1的相關(guān)技術(shù)的半自動(dòng)焊接方法中示出了上述問(wèn)題的說(shuō)明性示例。在該方法中，各種排程、定序(sequencing)、檢驗(yàn)(inspect1n)和焊接操作的每一項(xiàng)均是由操作員(即焊工)自己組織和執(zhí)行的。具體來(lái)說(shuō)，操作員在操作10開(kāi)始焊接作業(yè)。隨后，在操作20，操作員根據(jù)排程A設(shè)置(set up)焊接裝備。接下來(lái)，操作員在操作23、24和26使用焊接排程A執(zhí)行焊接#1、焊接#2和焊接#3。隨后，操作員停止焊接操作并且在操作30根據(jù)排程B設(shè)置所述焊接裝備。接下來(lái)，在操作32，操作員使用焊接排程B執(zhí)行焊接#4。隨后，操作員在操作40檢查(check)組件的尺寸，并且在操作50根據(jù)排程C設(shè)置焊接裝備。接下來(lái)，操作員在操作52和54使用焊接排程C執(zhí)行焊接#5和焊接#6。在焊接操作完成后，操作員在操作60視覺(jué)檢驗(yàn)焊接的組件，并且在操作70完成該焊接作業(yè)。
[0010]明顯，圖1中所示方法依賴于操作員正確地遵循預(yù)定用于執(zhí)行焊接的定序和檢驗(yàn)，以準(zhǔn)確地在焊接排程之間進(jìn)行改變(例如在操作30)，并且自己執(zhí)行焊接。任何這些職責(zé)中的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致返工(如果錯(cuò)誤在操作60的檢驗(yàn)期間被發(fā)現(xiàn))或者導(dǎo)致缺陷部件被供應(yīng)給終端用戶。另外，該示例性的半自動(dòng)焊接方法束縛生產(chǎn)率，因?yàn)椴僮鲉T必須花時(shí)間來(lái)配置和重新配置焊接排程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]上述問(wèn)題亟待相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)中的改進(jìn)。為了該問(wèn)題，根據(jù)權(quán)利要求1和16的焊機(jī)系統(tǒng)以及根據(jù)權(quán)利要求13的焊接的方法被描述。本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，焊接系統(tǒng)被提供，所述焊接系統(tǒng)包括第一部件，所述第一部件被配置來(lái)識(shí)別焊接工作單元內(nèi)的操作員以在工件上執(zhí)行第一焊接過(guò)程并且在工件上執(zhí)行第二焊接過(guò)程。在實(shí)施方案中，焊接系統(tǒng)進(jìn)一步包括焊接作業(yè)定序器部件，所述焊接作業(yè)定序器部件被配置來(lái)基于操作員的識(shí)別選擇一個(gè)或更多個(gè)焊接序列，其中焊接序列針對(duì)第一焊接過(guò)程限定至少參數(shù)和焊接排程以在工件上創(chuàng)建第一焊接，并且針對(duì)第二焊接過(guò)程限定至少參數(shù)和焊接排程以在工件上創(chuàng)建第二焊接。在實(shí)施方案內(nèi)，焊接作業(yè)定序器部件被進(jìn)一步配置來(lái)利用焊接工作單元內(nèi)的焊接序列，以針對(duì)識(shí)別的操作員便利執(zhí)行第一焊接過(guò)程和第二焊接過(guò)程。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，方法被提供，所述方法包括至少如下步驟:接收來(lái)自操作員的輸入，所述輸入是操作員的生物特征數(shù)據(jù)的一部分；通過(guò)將輸入與針對(duì)使用者的系統(tǒng)認(rèn)證的輸入相比較核實(shí)操作員的身份；識(shí)別操作員被授權(quán)執(zhí)行的焊接序列，其中焊接序列限定第一焊接過(guò)程和第二焊接過(guò)程，所述第一焊接過(guò)程包括第一參數(shù)以在工件上創(chuàng)建第一焊接，所述第二焊接過(guò)程包括第二參數(shù)以在工件上創(chuàng)建第二焊接；監(jiān)測(cè)焊接工作單元內(nèi)針對(duì)工件的至少一個(gè)固定裝置；基于焊接序列中指示的位置核實(shí)針對(duì)工件的至少一個(gè)固定裝置的位置；以及在沒(méi)有來(lái)自操作員的介入的情況下利用焊接序列自動(dòng)地更改焊接工作單元內(nèi)的焊接裝備，創(chuàng)建第一焊接或者第二焊接中的至少一個(gè)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，焊接系統(tǒng)被提供，所述焊接系統(tǒng)包括至少如下內(nèi)容:用于接收來(lái)自操作員的輸入的裝置，所述輸入是操作員的生物特征數(shù)據(jù)的一部分；用于通過(guò)將輸入與針對(duì)使用者的系統(tǒng)認(rèn)證的輸入相比較核實(shí)操作員的身份的裝置；用于從被附著到工件的射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽接收無(wú)線信號(hào)的裝置，其中無(wú)線信號(hào)包括一部分?jǐn)?shù)據(jù)，所述一部分?jǐn)?shù)據(jù)被用來(lái)識(shí)別針對(duì)工件的焊接序列；用于基于無(wú)線信號(hào)識(shí)別操作員要執(zhí)行的焊接序列的裝置，其中焊接序列限定一個(gè)或更多個(gè)焊接過(guò)程，所述一個(gè)或更多個(gè)焊接過(guò)程包括一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)以在工件上創(chuàng)建一個(gè)或更多個(gè)焊接；用于監(jiān)測(cè)焊接工作單元內(nèi)針對(duì)工件的至少一個(gè)固定裝置的裝置；用于基于焊接序列中指示的位置核實(shí)針對(duì)工件的至少一個(gè)固定裝置的位置的裝置；以及用于采用針對(duì)焊接工作單元的焊接序列的裝置，以通過(guò)自動(dòng)地調(diào)整焊接工作單元內(nèi)的焊接裝備上的設(shè)置來(lái)執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)焊接以裝配工件。
[0015]當(dāng)根據(jù)附圖、詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)以及所附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)閱讀時(shí)，本發(fā)明的這些和其他目的將是明晰的。
_6] 附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0017]本發(fā)明在特定部分和各部分的布置方面可以具有具體形式，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案將在說(shuō)明書(shū)中被詳細(xì)描述并且在附圖中被圖示說(shuō)明，附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分，并且在附圖中:
[0018]圖1圖示說(shuō)明使用半自動(dòng)焊接工作單元的相關(guān)技術(shù)的焊接操作；
[0019]圖2圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明使用半自動(dòng)焊接工作單元的焊接操作；
[0020]圖3是圖示說(shuō)明焊接系統(tǒng)的框圖，所述焊接系統(tǒng)利用焊接作業(yè)定序器部件來(lái)針對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)焊接操作配置焊接裝備以裝配工件；
[0021]圖4是圖示說(shuō)明利用焊接作業(yè)定序器部件的焊接系統(tǒng)的框圖；
[0022]圖5是圖示說(shuō)明具有多個(gè)焊接工作單元的分布式焊接環(huán)境的框圖，所述多個(gè)焊接工作單元經(jīng)由本地、遠(yuǎn)程或者云端數(shù)據(jù)庫(kù)與焊接作業(yè)定序器部件連接；
[0023]圖6是圖示說(shuō)明包括多個(gè)焊接工作單元的焊接系統(tǒng)的框圖，其中焊接工作單元由基于云端的焊接作業(yè)定序器部件管理；
[0024]圖7是圖示說(shuō)明識(shí)別要利用焊接序列執(zhí)行焊接過(guò)程的操作員的系統(tǒng)的框圖；
[0025]圖8是圖示說(shuō)明在利用焊接序列執(zhí)行焊接過(guò)程之前監(jiān)測(cè)針對(duì)焊接過(guò)程的固定裝置設(shè)置的系統(tǒng)的框圖；
[0026]圖9是圖示說(shuō)明給操作員生成并且提供關(guān)于要在工件上的哪里執(zhí)行焊接過(guò)程的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的框圖；
[0027]圖10是圖示說(shuō)明采用射頻識(shí)別(RFID)選擇焊接序列來(lái)驅(qū)動(dòng)關(guān)于工件的焊接過(guò)程的系統(tǒng)的框圖；
[0028]圖11是利用焊接序列注冊(cè)操作員以在工件上執(zhí)行焊接的流程圖；以及
[0029]圖12是針對(duì)焊接過(guò)程和焊接序列核實(shí)針對(duì)工件的固定裝置設(shè)置的流程圖。
[0030]發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明
[0031]本發(fā)明的實(shí)施方案涉及這樣的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)涉及評(píng)估一個(gè)或更多個(gè)條件或者初始焊接條件(例如，預(yù)焊接的條件)，所述一個(gè)或更多個(gè)條件或者初始焊接條件與利用焊接序列來(lái)以各自的焊接排程執(zhí)行兩個(gè)或更多個(gè)焊接的焊接系統(tǒng)和/或方法相關(guān)。在實(shí)施方案中，操作員注冊(cè)被提供，所述操作員注冊(cè)核實(shí)所述操作員并且識(shí)別操作員被授權(quán)(例如，訓(xùn)練、經(jīng)歷等)執(zhí)行的焊接序列。在另一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)或更多個(gè)固定裝置的位置被監(jiān)測(cè)來(lái)確定工件是否在焊接操作之前被精確地配置。在又另一個(gè)實(shí)施方案中，工件上的位置可以被顯示來(lái)幫助操作員利用焊接序列執(zhí)行兩個(gè)或更多個(gè)焊接。而且，無(wú)線系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞到焊接工作單元，其中這樣的數(shù)據(jù)被用來(lái)識(shí)別焊接序列。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半自動(dòng)焊接工作單元，包括焊接作業(yè)定序器，所述焊接作業(yè)定序器自動(dòng)選擇焊接排程以供所述半自動(dòng)焊接工作單元中的操作員使用。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半自動(dòng)工作單元中的焊接方法，包括自動(dòng)選擇焊接排程以供所述半自動(dòng)焊接工作單元中的操作員使用。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種焊接生產(chǎn)線，包括至少一個(gè)半自動(dòng)焊接工作單元，其中所述半自動(dòng)工作單元包括焊接作業(yè)定序器，所述焊接作業(yè)定序器自動(dòng)選擇焊接排程以供其中的操作員使用。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種監(jiān)控焊接生產(chǎn)線的方法，包括自動(dòng)選擇焊接排程以供半自動(dòng)焊接工作單元中的操作員使用。
[0036]如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“部件”可以被限定為硬件的一部分、軟件的一部分或者它們的組合。硬件的一部分可以包括至少處理器和一部分存儲(chǔ)器，其中存儲(chǔ)器包括要執(zhí)行的指令。
[0037]現(xiàn)在將出于圖示說(shuō)明在遞交本專利申請(qǐng)時(shí)申請(qǐng)人已知的最佳模式的目的，描述實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。實(shí)施例和附圖僅僅是示例性的而不意味著要限制本發(fā)明，本發(fā)明通過(guò)權(quán)利要求的范圍和精神來(lái)衡量。現(xiàn)在參照附圖，其中示出的內(nèi)容僅是出于圖示說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的目的而不是出于限制本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的目的，參照?qǐng)D2。在圖2所圖示說(shuō)明的本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，提供了焊接作業(yè)定序器(sequencer)。該焊接作業(yè)定序器通過(guò)在無(wú)需累及其中可用焊接排程數(shù)量的情況下提高半自動(dòng)工作單元的生產(chǎn)率來(lái)改進(jìn)相關(guān)技術(shù)的半自動(dòng)工作單元。該焊接作業(yè)定序器通過(guò)在半自動(dòng)工作單元中實(shí)施自動(dòng)的改變并且通過(guò)為操作員提供大量命令和指令陣列來(lái)達(dá)到該改進(jìn)。
[0038]更具體地，在示例性實(shí)施方案中，焊接作業(yè)定序器自動(dòng)地選擇和實(shí)施焊接工作單元的功能。這樣的功能的實(shí)施例包括要與半自動(dòng)工作單元一起使用的特定焊接排程。換言之，焊接作業(yè)定序器可以為特定的焊接選擇焊接排程，并且自動(dòng)為操作員(即無(wú)需操作員特別干涉)根據(jù)所選擇的焊接排程修改半自動(dòng)工作單元的設(shè)置。
[0039]另外，在示例性實(shí)施方案中，焊接作業(yè)定序器可以自動(dòng)指示操作序列，操作員應(yīng)當(dāng)遵循該序列以制作(create)最終的焊接組件。連同對(duì)焊接排程的自動(dòng)選擇，該指示的序列允許操作員遵循該序列來(lái)制作最終的焊接部件，而并非必須花費(fèi)時(shí)間來(lái)調(diào)整、選擇或者復(fù)查每個(gè)單獨(dú)的焊接排程和/或序列。
[0040]因此，因?yàn)楹附幼鳂I(yè)定序器設(shè)置焊接裝備并組織工作流程，并且因?yàn)椴僮鲉T僅僅執(zhí)行焊接操作本身，所以焊接操作中出錯(cuò)的機(jī)會(huì)大大減小，而生產(chǎn)率和質(zhì)量提高。
[0041]示例性實(shí)施方案在圖2中圖示性給出。在圖2中，在操作110，焊接作業(yè)定序器開(kāi)始操作，并且立即設(shè)定焊接裝備使用焊接排程A(操作120)且指導(dǎo)操作員執(zhí)行焊接#1、#2和#3。隨后，操作員使用焊接排程A執(zhí)行焊接#1、#2和#3 (操作122、124和126)。接下里，焊接作業(yè)定序器將焊接裝備設(shè)定為使用焊接排程B (操作130)，并且指導(dǎo)操作員執(zhí)行焊接#4。隨后操作員使用焊接排程B執(zhí)行焊接#4(操作132)。在完成焊接排程B之后，焊接作業(yè)定序器將焊接裝備設(shè)定為使用焊接排程C (操作150)，并且指導(dǎo)操作員執(zhí)行焊接#5和焊接#6，并且檢驗(yàn)部件。隨后，操作員使用焊接排程C執(zhí)行焊接#5和焊接#6 (操作152和154)，并且檢驗(yàn)完成的部件以確認(rèn)其正確(操作160)。該檢驗(yàn)可以包括尺寸核實(shí)、視覺(jué)缺陷確認(rèn)，或者可能需要的任何其他類型的檢查。進(jìn)一步地，操作160可以包括這樣的要求，即操作員例如通過(guò)按下“0K”按鈕來(lái)在可能進(jìn)展到下一操作之前肯定地指示所述檢驗(yàn)完成。最后，焊接作業(yè)定序器指示焊接操作到其終點(diǎn)(操作170)，并且為下一操作進(jìn)行重新設(shè)定。
[0042]因此，如上面注意到的，焊接操作的定序和排程是由定序器完成的，并且使操作員解放而集中注意力于根據(jù)指令來(lái)執(zhí)行焊接。
[0043]焊接作業(yè)定序器可以基于各種變量或輸入來(lái)選擇和實(shí)施新的功能，例如圖2中所示的焊接排程A、B和C的選擇和實(shí)施。例如，焊接作業(yè)定序器簡(jiǎn)單地基于對(duì)自焊接操作開(kāi)始起或者自焊接暫停起耗用的時(shí)間(elapsed time)(例如上面圖2中焊接#3之后的時(shí)間)的監(jiān)控來(lái)選擇新的焊接排程?？商鎿Q地，焊接作業(yè)定序器可以監(jiān)控操作員的動(dòng)作，將所述動(dòng)作與識(shí)別的焊接序列進(jìn)行比較，并且適當(dāng)?shù)剡x擇新的焊接排程。再進(jìn)一步地，可以實(shí)施這些方法或者任何其他有效方法的各種組合，只要最終效果是提供對(duì)功能(例如焊接排程)的自動(dòng)選擇和實(shí)施，以供操作員使用。
[0044]所選擇的焊接排程的參數(shù)可以包括如焊接工藝、焊絲類型、焊絲尺寸、WFS、伏特值(volt)、修整(trim)、使用哪個(gè)焊絲饋送裝置(feeder)，或者使用哪個(gè)饋送頭(feed head)的變量，但不限于此。
[0045]盡管上面的描述集中于作為自動(dòng)選擇和實(shí)施的功能的焊接排程選擇，但是焊接作業(yè)定序器不限于僅使用該功能。
[0046]例如，可以由焊接作業(yè)定序器選擇和實(shí)施的另一可能功能是根據(jù)焊接排程選擇單個(gè)電源上的多個(gè)焊絲饋送裝置之一。該功能提供半自動(dòng)