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CN109834367A - 用于焊炬摆动的系统和方法 - Google Patents

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CN109834367A
CN109834367A CN201811432463.XA CN201811432463A CN109834367A CN 109834367 A CN109834367 A CN 109834367A CN 201811432463 A CN201811432463 A CN 201811432463A CN 109834367 A CN109834367 A CN 109834367A
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Lincoln Global Inc
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Abstract

一种机器人电弧焊接系统包括：焊炬；焊接机器人，所述焊接机器人被配置用于在焊接操作期间操纵所述焊炬；机器人控制器，所述机器人控制器操作性地连接至所述焊接机器人，以控制所述焊炬沿着焊缝并且以摆动频率和摆动周期进行摆动移动；以及焊接电源，所述焊接电源操作性地连接至所述焊炬以控制焊接波形、并且操作性地连接至所述机器人控制器以与之通信。所述焊接电源被配置用于在所述焊接操作的采样周期期间采样多个焊接参数并形成分析包、并且处理所述分析包以生成焊接品质评分，其中，所述焊接电源获得所述摆动频率或所述摆动周期、并且基于所述摆动频率或所述摆动周期自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。

Description

用于焊炬摆动的系统和方法
相关申请的交叉引用
特此要求于2017年11月29日提交的美国临时专利申请序列号62/592,072的权益，并且其披露内容通过援引并入本文。
发明背景
技术领域
本发明涉及机器人电弧焊接，并且具体地涉及由焊接机器人执行的摆动焊接。
背景技术
已知在焊接期间计算品质指标，以提供关于所得焊接的可接受度的信息。还已知在机器人摆动焊接期间执行穿弧焊缝跟踪。然而，穿弧焊缝跟踪的准确度可能由于使用具有脉冲部分的焊接波形、因为频繁地改变焊接电流水平而受到负面影响。
发明内容
下面的概述呈现了简化的概述，以提供对本文所讨论的装置、系统和/或方法的一些方面的基本理解。本概述不是对本文所讨论的装置、系统和/或方法的广泛的综述。并不旨在指出关键的元件或划定这类装置、系统和/或方法的范围。其唯一的目的是以简化的形式呈现一些概念，作为稍后呈现的更详细说明的序言。
根据本发明的一个方面，提供了一种机器人电弧焊接系统。所述系统包括：焊炬；焊接机器人，所述焊接机器人被配置用于在焊接操作期间操纵所述焊炬；机器人控制器，所述机器人控制器操作性地连接至所述焊接机器人以控制所述焊炬沿着焊缝并且以摆动频率和摆动周期进行摆动移动；以及焊接电源，所述焊接电源操作性地连接至所述焊炬以控制焊接波形、并且操作性地连接至所述机器人控制器以与之通信。所述焊接电源被配置用于在所述焊接操作的采样周期期间采样多个焊接参数并形成分析包、并且处理所述分析包以生成焊接品质评分，其中，所述焊接电源获得所述摆动频率或所述摆动周期、并且基于所述摆动频率或所述摆动周期自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。
在某些实施例中，用于形成所述分析包的所述采样周期等于所述摆动周期。在某些实施例中，所述焊接电源从所述机器人控制器接收所述摆动频率。在某些实施例中，所述焊接电源从所述机器人控制器接收所述摆动周期。在某些实施例中，所述焊接电源在所述焊接操作期间接收来自所述机器人控制器的焊炬位置信息。在进一步实施例中，所述焊接电源基于所述焊炬位置信息自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。在某些实施例中，所述焊接电源记录与所述焊接品质评分相对应的穿弧焊缝跟踪信息。在某些实施例中，所述系统包括穿弧焊缝跟踪逻辑，所述穿弧焊缝跟踪逻辑跟踪所述焊缝并且根据被分类为与焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分之一相对应的焊接电流数据来计算对焊接路径的校正。
根据本发明的另一方面，提供了一种机器人电弧焊接系统。所述系统包括：焊炬；焊接机器人，所述焊接机器人被配置用于在焊接操作期间操纵所述焊炬；机器人控制器，所述机器人控制器操作性地连接至所述焊接机器人以控制所述焊炬沿着焊缝并且以摆动频率和摆动周期进行摆动移动；以及焊接电源，所述焊接电源操作性地连接至所述焊炬以控制焊接波形、并且操作性地连接至所述机器人控制器以与之通信。所述焊接电源被配置用于在所述焊接操作的采样周期期间采样多个焊接参数并形成分析包、并且处理所述分析包以生成焊接品质评分，其中，所述焊接电源接收焊炬位置信息、并且基于所述焊炬位置信息自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。
在某些实施例中，用于形成所述分析包的所述采样周期等于所述摆动周期。在某些实施例中，所述焊接电源从所述机器人控制器接收所述摆动频率。在某些实施例中，所述焊接电源从所述机器人控制器接收所述摆动周期。在某些实施例中，所述焊接电源记录与所述焊接品质评分相对应的穿弧焊缝跟踪信息。在某些实施例中，所述系统包括穿弧焊缝跟踪逻辑，所述穿弧焊缝跟踪逻辑跟踪所述焊缝并且根据被分类为与焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分之一相对应的焊接电流数据来计算对焊接路径的校正。
根据本发明的另一方面，提供了一种机器人电弧焊接系统。所述系统包括：焊炬；焊接机器人，所述焊接机器人被配置用于在焊接操作期间操纵所述焊炬；机器人控制器，所述机器人控制器操作性地连接至所述焊接机器人以控制所述焊炬沿着跟随焊缝的焊接路径进行摆动移动；以及焊接电源，所述焊接电源操作性地连接至所述焊炬以控制焊接波形、并且操作性地连接至所述机器人控制器以与之通信。所述焊接波形包括脉冲电流部分以及具有比所述脉冲电流部分低的电流水平的低电流部分。所述机器人电弧焊接系统包括穿弧焊缝跟踪逻辑，所述穿弧焊缝跟踪逻辑跟踪所述焊缝并且计算对所述焊接路径的校正。所述穿弧焊缝跟踪逻辑根据被分类为与所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分之一相对应的并且由所述焊接电源提供的焊接电流数据来计算对所述焊接路径的校正。
在某些实施例中，所述焊接电流数据由所述焊接电源分类为与所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分之一相对应。在进一步实施例中，所述焊接电流数据是通过根据所述焊接波形的相应部分来对焊接电流测量值进行过滤而获得的。在某些实施例中，所述焊接电流数据由所述焊接电源分类为与所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分中的任一者相对应。在进一步实施例中，根据所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分中的任一者来将所述焊接电流数据分段。在进一步实施例中，所述焊接电流数据被标记为与所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分中的任一者相对应。在某些实施例中，所述焊接电源被配置用于在所述焊接操作的采样周期期间采样多个焊接参数并形成分析包、并且处理所述分析包以生成焊接品质评分，其中，所述焊接电源获得摆动移动的摆动频率或摆动周期、并且基于所述摆动频率或所述摆动周期自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。
附图说明
在参考附图阅读以下描述后，本发明所涉及的领域的技术人员将明白本发明的上述和其他方面，在附图中：
图1是根据一个示例性实施例的组合框图和计算机流程图或程序，展示了电弧焊机的监测器；
图2是根据一个示例性实施例的来自波浪形状发生器的电流命令图形，示出了被分为具有固定和可变持续时间二者的时间分段或状态的命令波浪形状；
图3是根据一个示例性实施例具有以虚线叠加的实际电弧电流参数的、针对电弧电流的实际命令信号的电流图形；
图4是根据一个示例性实施例的、用于监测焊机内部的信号而不是如图2和3中展示的焊接参数的框图；
图5是基于时间的图形，展示了波浪形状、送丝器命令信号、以及在图4中所示的示例性实施例中经历的实际送丝器命令信号；
图6是展示根据一个示例性实施例的水平(level)监测特征的参数曲线的一部分；
图7是根据一个示例性实施例的框图和计算机流程图或程序，展示了针对在图2和3中所示的波浪形状的所选状态期间的稳定性的处理；
图8是用于处理来自图1所示的示例性实施例的水平监测器级的信息的框图和计算机流程图或程序；
图9是根据一个示例性实施例的流程图，展示了用于将采样的焊接数据参数进行加权的加权方法；
图10是机器人焊接系统的示意图；
图11示出了摆动焊接图案；
图12示出了穿弧焊缝跟踪的测量位置；
图13展示了示例脉冲输出电流焊接波形；
图14展示了示例脉冲输出电流焊接波形；并且
图15展示了焊接电源的示例控制器的实施例。
具体实施方式
这些总体创造性概念容易以许多不同的形式实施，但在附图中示出了且在本文详细阐述了其特定实施例，应理解的是本披露应仅被认为是对这些总体创造性概念的原理的例示。相应地，这些总体创造性概念不旨在局限于在此展示的这些特定实施例。此外，2015年3月24日发布的美国专利号8,987,628的披露内容全部通过援引并入本文。
下面是对贯穿本披露所使用的示例性术语的定义。所有术语的单数形式和复数形式均落入各自的含义内：
在此使用的与“电路”同义的“逻辑”包括但不限于用于执行一个或多个功能或一个或多个动作的硬件、固件、软件和/或各自的组合。例如，基于所希望的应用或需要，逻辑可以包括软件控制的微处理器、离散逻辑(例如特定应用集成电路(ASIC))、或其他编程的逻辑装置。在一些例子中，逻辑也可以完全实施为软件。
在此使用的“软件”或“计算机程序”包括但不限于一个或多个计算机可读和/或可执行指令，所述指令致使计算机或其他电子设备以期望方式执行功能、动作和/或行为。这些指令可以实施为各种形式，比如包括来自动态链接库的单独应用程序或代码的例程、算法、模块或程序。软件还可以实施为各种形式，比如独立程序、函数调用、小服务程序(servlet)、小应用程序(applet)、储存在存储器中、操作系统的一部分中的指令、或其他类型的可执行指令。本领域普通技术人员将了解的是，软件的形式取决于例如期望的应用的要求、其运行环境、和/或设计师/程序员的期望等等。
在此使用的“计算机”、“处理单元”和“处理器”包括但不限于可以存储、检索和处理数据的任何已编程的或可编程的电子设备。
在此使用的“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是在操作中既是合取性又是析取性的开放式表达。例如，表达“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”以及“A、B和/或C”中的每一个是指单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A、B和C一起。给出两个或更多个替代性术语的任何析取性词语和/或短语，无论是在实施例、权利要求还是附图的描述中，都应理解为涵盖以下可能性：包括这些术语中的一者、这些术语中的任一者、或两个术语。例如，短语“A或B”应理解为包括以下可能性：“A”、或“B”、或“A和B”。
现在参照附图，图1示出了由电弧焊机10中的标准机载控制器(例如，微处理器、微控制器、计算机等)实施的框图和流程图或程序。例如，焊机10可以是俄亥俄州克利夫兰的林肯电气公司(The Lincoln Electric Company of Cleveland,Ohio)出售的PowerWave——基于逆变器的电弧焊机。根据标准技术，焊机10包括三相电气输入端L1、L2、L3，用于将电流引导到电源12。机载计算机化控制器操作所述基于逆变器的电源从而在端子14处产生正电势并在端子16处产生负电势。
通过将所选的、之前确定的波浪形状引导给实际焊接电路来执行所选的电弧焊接过程，所述实际焊接电路被示出为具有标准平滑电感器18。焊机10在来自卷轴22的推进焊丝20之间执行所述电弧焊接过程，所述卷轴被以马达26的速度运行的给送器24以所希望的速率驱动。电弧的热量将焊丝20和工件30熔化从而将来自所述焊丝的熔化金属沉积到所述工件上。为了监测焊接过程的实际参数，分路器32在线路34a上提供来自框34的输出信号Ia。这个信号代表在任何给定时刻的实际电弧电流。以相似的方式，框36感测焊丝20与工件30之间的电压，因此线路36a上的输出Va是构成第二焊接参数的瞬时电弧电压。图1中展示的焊接参数是实际电弧电流Ia和实际电弧电压Va。
为了实践本发明而控制的另一个参数是通过马达26的旋转而产生的送丝速度(WFS)。因此，焊接过程的三个外部可读焊接参数是线路34a上的电弧电流Ia、线路36a上的电弧电压Va、以及线路46b上的可读取的送丝速度WFS，如后文解释的。线路46b上的WFS被连接至给送器齿轮箱的驱动辊24上的、或替代地在附接至焊丝上的被动轮上的转速计或编码器46c读取。在图1中，所述转速计被示出为由这些给送辊驱动。所述转速计也可以例如被马达26的输出轴驱动。
所述Power Wave电弧焊机包括用于创建一系列快速重复的波浪形状的波浪形状发生器，每个波浪形状(例如，单一序列的电压/电流波形)构成了具有循环时间的焊接循环。在焊接过程中这些焊接循环进行重复从而限定焊接时间。在授予Blankenship的美国专利号5,278,390中示出了Power Wave焊机10的一个实施例，其中所述焊机通过命令线路42控制电源12有待输出的独立波浪形状并且通过命令线路44控制马达26的速度。命令线路44具有信号，所述信号被马达26的焊丝驱动控件46上的微处理器识别以便在线路46a中输出马达电压驱动PWM脉冲。在实践中，线路44上的信息是数字的，并且线路46a上的命令信号是模拟的。波浪形状发生器40在线路42、44中创建数字信号，以便控制有待由焊机10执行的所希望焊接过程。外部参数Ia、Va和WFS可以由适当的监测装置来读取。
波浪形状发生器40将这些输出波浪形状中的每一个波浪形状分成或分段成一系列按时间分段的部分或状态。在一个示例性实施例中，监测器M尤其是载入焊机10的计算机中的程序，用于在所述波浪形状的一个所选分段期间读取参数。在不背离这些总体创造性概念的精神和范围的情况下，所述监测器M可以使用软件、硬件、以及其组合来实施。所述波浪形状的被监测的部分是由波浪形状发生器40确定的。确实，监测器M监测由发生器40输出的波浪形状的多个不同时间分段或状态。在实践中，波浪形状发生器40选择形成所述波浪形状的这些时间分段中的若干个时间分段并且将这些不同状态输出到命令接口70。因此，命令接口70致使在由发生器输出的每个波浪形状的所选时间分段期间进行这些参数的测量。命令接口70上的信息或数据包括正在监测的这个或这些状态以及这些不同参数Ia、Va和/或WFS的具体值或水平。
监测器M的接口70包含识别正在处理的具体状态以及正在读取的焊接参数的值的数据。接口70中的数据被水平(level)级81分析，以便在水平基础上确定参数的关系。在来自发生器40的波浪形状的所选状态期间，将这些实际参数与经训练的或所测量的参数进行比较。在所述波浪形状的具体分段或状态期间，水平监测器级81读取线路34a、36a和46b中的这些实际参数。这些实际参数的瞬时值被存储在内部存储器(被标记为报告逻辑82)中。读取这些实际参数如振荡器84所指示地快速发生。在一个示例性实施例中，对于脉冲焊接，读取这些实际参数以120kHz的速率发生。可以调节所述速率；然而，速率越高，水平测量的灵敏度越好。水平监测器81还确定这些实际焊接参数与最小或最大水平的偏差。以此方式，不仅可以存储这些实际值，还存储了代表给定状态的所述参数的实际读数与最小水平或最大水平的偏差的数据。报告存储器或逻辑82对在所述波浪形状的给定状态期间与设定水平的偏差、以及在所述波浪形状的所选状态期间的实际水平加以记录。对于整个焊接循环，将这些读数累计、计数或以其他方式处理，以便确定焊接的品质以及焊接缺陷的任何趋势。
在一个示例性实施例中，基于多个判据将这些读数(例如，这些读数的周期性累计的集合)进行加权。可以例如每隔250ms地累计这些读数。在一个示例性实施例中，将集合基于其与期望值(例如，预定阈值、中值)的偏差量值以及其时间分段对对应波浪形状的时间贡献来进行加权。这样的加权方法(例如，图9中所示且在下文描述的加权方法900)可以例如在水平监测器级81中或任何类似的或相关的数据处理级中实施。
稳定性监测器级91以由振荡器94确定的快速速率来读取线路34a、36a和46b上的这些实际焊接参数。在一个示例性实施例中，对于脉冲焊接，读取这些实际参数以120kHz的速率发生。稳定性监测器级91在这些波浪形状的正在输出的状态期间分析这些实际焊接参数的标准偏差或绝对偏差。报告存储器或逻辑92记录在所述波浪形状的给定状态期间的这个偏差、以及在所述波浪形状的所选状态期间的实际值。对于整个焊接循环，将这些读数累计、计数或以其他方式处理，以便确定焊接的品质以及焊接缺陷的任何趋势。
在一个示例性实施例中，基于多个判据将这些读数(例如，这些读数的周期性累计的集合)进行加权。可以例如每隔250ms地累计这些读数。在一个示例性实施例中，将集合基于其与期望值(例如，预定阈值、中值)的偏差量值以及其时间分段对对应波浪形状的时间贡献来进行加权。这样的加权方法(例如，图9中所示且在下文描述的加权方法900)可以例如在稳定性监测器级91中或任何类似的或相关的数据处理级中实施。
在使用监测器级81或监测器级91时可以跳过几个波浪形状。在一个示例性实施例中，在开始序列之后，监测所有波浪形状以便分析在所述波浪形状的这些不同所选状态期间的这些实际焊接参数。监测焊接过程中的给定波浪形状的若干状态，并且针对每个待分析水平一致性、趋势和稳定性的状态单独记录结果。在测量稳定性时，在监测器M中使用标准偏差算法来评估Ia、Va和/或WFS。这个信息可用于分析形成具有给定循环时间的整个焊接循环的波浪形状的各个分段中的每一个分段。在实践中，监测某些状态，例如脉冲波浪形状期间的峰值电流，以便确定所述脉冲焊接过程的稳定性和水平偏差。在STT焊接过程中，监测器M针对每个波浪形状记录短路时间，因为这些分段根据所述焊接过程的外部条件而发生时间改变。短路时间的改变告诉焊接工程师要实施调节。
将由标准波浪形状发生器40生成的所述系列的快速重复波浪形状分成多个时间状态，如图2和3所示。输出的电流命令波浪形状是具有峰值电流102和背景电流104的脉冲波浪形状100，所述峰值电流具有图3所示的为时间分段A的固定持续时间，并且所述背景电流具有如图3所示的为分段B的可变持续时间。将所述波浪形状分成在时刻t1-t4的多个分段，使得命令接口70接收在任何给定时刻正被发生器40处理的具体状态。如图3用虚线110所示，来自图1的分路器33的实际电弧电流与波浪形状100的命令电流信号存在偏差。
在所选的功能状态例如状态A或状态B期间，以由振荡器84或振荡器94确定的速率读取实际电弧电流Ia。在实践中，这是单一软件振荡器。水平监测器级81记录实际参数110与波浪形状100的命令水平之间在所述坐标方向上的偏差。在所选状态期间，稳定性监测器级91读取所述实际参数的统计标准偏差。通常对脉冲焊接过程监测状态A和B。然而，可以监测t1-t2期间的斜坡上升状态和/或t3-t4期间的斜坡下降状态，以便控制或至少读取在所述波浪形状的这些状态期间所述实际参数的活动。如图所示，背景时间分段B具有可变时间，如时刻t1的可变时刻位置所示。因此，正在监测的状态可以具有固定持续时间或可变持续时间。当为可变持续时间时，监测所述状态直到所述持续时间结束。报告逻辑82将此作为从一个时刻(即，t4)到接下来的时刻(即，t1)的水平来感测。随着时刻t1相对于时刻t4改变，每个波浪形状的这个时刻被记录为将与已知时刻进行比较的水平，所述已知时刻是由接口70通过选择发生器40的焊接模式获得的。
监测器M监测在波浪形状的特定所选状态期间的这些实际焊接参数；然而，所述监测器还编程来运行计算机，以便确定内部信号(例如在线路46a上的给马达26的实际输入)的稳定性和/或水平特性。这种对线路46a上的信号的内部监测在图4中所示的流程图中利用图5所示的信号进行了阐述。
送丝器中的微控制器包括子例程，所述子例程是类似于误差放大器的PID比较网络。这个PID比较器在图4中被示意性地展示为框152、具有为送丝速度WFS的第一输入46b以及在线路44上的命令信号。线路46b上的实际WFS是由连接至给送器齿轮箱的驱动辊24上的、或替代地在附接至焊丝上的被动轮上的用于读取WFS的转速计或编码器来读取。所述PID的输出156是在脉宽调制器158的输入端处的电压水平，所述电压水平在所述给送器的微处理器中被数字化。所述脉宽调制器的输出是线路46a上的给马达26的命令信号，用于控制给送器24的送丝速度。
根据一个示例性实施例，监测器M包括如图4中示意性展示的过程程序，其中线路156上的信号被处理框160读取，并且结果在线路162上被输出至水平监测器级81和/或稳定性监测器级91的输入端，如之前关于图1所示的实施例所讨论的。因此，线路156上的内部信号以超过1kHz的快速速率被读取，以便检查这个内部信号的水平和/或这个信号的稳定性。
如图5所示，脉冲焊接的波浪形状100作为来自发生器40的波浪形状的延续而延伸。关于送丝速度，线路44上的来自发生器40的命令信号采取图5所示的形式。它包括起始斜坡上升部分170和结束斜坡下降部分172。这两个部分造成了线路44上的命令信号的急剧增大或减小。在线路44上的信号的这些异常命令部分之间，出于测试线路156上的这个内部信号的稳定性和/或水平偏差的目的，一般采用送丝速度水平命令。在图5中，维持焊丝加速部分170直到稳定住所述速度。也监测这个时间。可以使用与图4和5中所示相同的概念来监测其他内部信号。所述水平监测器级确定线路156上的信号是否在延长的时间上超过所述最小值或最大值。对于送丝器，这通常指示了给送器系统中的堵塞。
图6示出了水平监测器级的概念，其中阈值180是最大参数水平，而阈值182是最小参数水平。当所述参数(被展示为电弧电流)超过如瞬态值184所指示的阈值180，则发生记录的过电流事件。以类似的方式，当电流小于如瞬态值186所示的最小水平182时，就记录电流不足事件。此外，可以基于多个判据将这些事件加权。在一个示例性实施例中，将每个事件基于其与期望值(例如，预定阈值、中值)的偏差量值以及其时间分段对对应波浪形状的时间贡献进行加权。这样的加权方法(例如，图9中所示且在下文描述的加权方法900)可以例如在水平监测器级81、稳定性监测器级91中或任何类似的或相关的数据处理级中实施。
周期性地对这些经加权的事件进行计数或以其他方式累计，以便提供水平监测器级81的输出，如图1所示。可以例如每隔250ms地累计这些经加权的事件。因此，水平监测器级81检测高于预设阈值的偏离184以及低于预设水平的偏离186。这些水平是由接口70中的具体状态设定的。波浪形状的一些状态采用具有阈值的水平监测器级81，并且同一波浪形状的其他状态可以使用稳定性监测器级91。优选地，并且在实践中，对于监测器M正在询问的波浪形状的所选一个或多个状态使用这两个监测器级。
图1所示的实施例在来自发生器40的波浪形状的所选状态期间或在关于图4和5的披露内容所解释的整个焊接期间监测实际参数的水平和/或稳定性以获得内部控制信号。图1中的监测器M(如到现在所解释的)提供了用于在工作时间段上分析焊机的焊接循环或整个运行的加权数据。在确定并存储所述数据之后，使用不同的分析程序来处理数据。根据一个示例性实施例，通过如图7所示的两个程序来分析来自监测器级91的经加权的稳定性数据。在本领域的技能之内的是以多种多样的计算机程序来分析所述稳定性数据以进行记录、显示和过程干预或评估。
如图7所示，分析程序200使用监测器M的监测器级91的结果(即，经加权的稳定性值)。作为实例，在对时刻t2-t3之间的时间状态(这是波浪形状的电流峰值部分，如图2和3所示)的监测期间，运行程序200。分析程序200被示出为计算机流程图，示出了被用来分析在峰值电流状态期间所述稳定性级91的结果的两个系统，其中计算了线路34a中的实际电流的统计标准偏差。在实践中，在监测器级91产生所计算的偏差之前存在轻微延迟。作为样本选择器或滤波器90a展示了用于读取状态t2-t3期间的Ia但忽略其他地方的Ia的样本选择特征。结合在滤波器90a中在时间分段t2-t3开始时的这个程序延迟允许所述监测器忽略在输出波浪形状的各个状态中的每个水平偏离期间所经历的电流波动。
在图7所示的编程的流程图中，来自监测器级91的稳定性输出被示出为框210的计算机程序读取，在通过时刻t3的存在所确定的每个波浪形状结束时，如线路210a上的逻辑所指示地重置所述框。因此，框210捕捉每个波浪形状的稳定性。根据两个分开的分析程序来处理所捕捉的稳定性数据。
第一程序包括通过分析例程212。如果给定波浪形状的稳定性通过了在框212中设定的所希望阈值，则在线路214上输出这个信息。如果具体波浪形状具有的稳定性小于所希望阈值，则在线路216中出现逻辑信号。在这些焊接循环中的每个焊接循环期间，线路224上的逻辑启用计数器220、222。因此，在计数器220或计数器222中将所述焊接循环期间的每个波浪形状的稳定性通过信号进行计数。当然，忽略每个状态t2-t3的第一部分以允许参数Ia稳定。读取、存储或以其他方式保留这两个计数器的结果，如分别由读取框220a、222a所示。在一个示例性实施例中，如果计数器级222累计的不稳定性超过了所希望数量，则如框226所指示地拒绝所述焊接循环。
图7所示的计算机程序200的第二分析实现方式被展示为框230。这是在所述焊接循环期间被启用的程序。将所述焊接循环在所有波浪形状期间累计的总不稳定性作为总数进行分析，其中100是最稳定的电弧。读取、存储或以其他方式保留这个稳定性累计器和分析级的输出，如框236所指示的。如果读取级234低于设定的稳定性，则如框238所指示地拒绝所述焊接循环。本领域技术人员可以设计用于分析监测器M的来自稳定性级91的结果的其他程序。计算机程序200展现了用于分析所获得的经加权的稳定性数据的两个实现方式。这两个实现方式可以取决于所述监测器被配置成用于检测的电弧稳定性或焊接品质问题的性质而选择性地被启用(一个或另一个或两者)。有利的是读取在波浪形状的仅所选状态中的稳定性，因为可变脉冲上的稳定性不是可获得的。
根据另一个示例性实施例，在图8中示出了用于分析监测器M的水平监测器级81的结果(即，经加权的读取值)的计算机程序。在所展示的这个实施例中，水平分析程序250以两个分开的例程(被标识为具有滤波器80c的最小监测器级81a和具有滤波器80d的最大监测器级81b)来处理来自监测器水平级81的输出。可以单独使用这些状态中的任一个状态，或者在实践中将它们组合。子区段81a涉及确定如图6所示的过渡186，这是实际参数低于阈值最小值182的事件。当程序步骤252选择了级81a时，使用线路202a上的来自发生器40的最小水平。对于这些焊接循环中的每一个循环，框254将这些事件计数，如图所示。在焊接循环期间由线路254a上的逻辑来启用所述计数器。计数器254对于焊接循环中使用的所有波浪形状运行。通过对发生器40的输出中时刻t3的出现进行计数来获得波浪形状的数量，如线路258所示。如之前指出的，所述状态的第一部分一般被忽略以便去除任何具体状态开始时的正常不一致性。框260是用于将来自监测器级81a的累计最小值事件186除以来自计数器256的数量N的计算机流程图子例程。这提供了在焊接循环期间最小值过渡值的平均值，所述平均值被提供至子例程262。读取、存储或以其他方式输出这些平均最小值过渡值，如框262a所示。如果所述平均值高于由波发生器或由程序步骤264提供的某个阈值数量，则程序例程266确定所述焊接循环是不可接受的。如果可接受，则不采取动作。然而，如果可接受例程266确定所述平均值仅仅接近数量264，则框266a提供报警信号。总的不可接受度通过例程266b提供焊接拒绝信号。本领域技术人员可以设想用于完成对实际参数的最小电流偏差或过渡的分析的其他计算机程序，因为所述实际参数涉及设定的阈值。
在图8中，最大值监测器级81b与最小值级81a联合操作。最大水平在线路202b上、来自发生器40并且在程序270选择了级81b时被使用。类似的数据信息和编程保留了相同的数量。计数器272对状态t2-t3期间的事件184数量进行计数。子例程280提供在焊接循环期间形成的所述不同波浪形状期间的事件184平均值。读取、存储或以其他方式使用框282中的这个平均值，如框282a所示。在框286中，对接受度子例程进行处理，其中将如框284所示的、从发生器40输出的或以其他方式由计算机程序实现的数量与来自框282的平均值进行比较，以便在所述平均值接近由框284所示的设定数量时提供如框286a所示的报警信号。如果达到所述数量，则实施拒绝子例程，如框286b所示。
在实践中，将级81a和级81b一起实施，并且通过读取的可接受数量对来自框262和282的两个过渡的平均值进行分析，以便给出对给定的焊接循环的报警和/或拒绝。因此，在实践中，分析最小水平偏差，分析最大水平偏差，并且分析总水平偏差。所有这些都是由如图8中示意性示出的计算机程序实现的。水平级81a、81b输出水平条件，这些水平条件被存储和/或显示，如关于报告逻辑82所讨论的。可以对水平级81a、81b输出的水平条件进行加权，如在此讨论的。
鉴于上文，使用量值权重和时间贡献权重提供了对参数稳定性、并且因此对总焊接品质的更准确的度量。以此方式，可以计算容易理解的数值或评分来量化焊接的总品质。在一个示例性实施例中，基于监测到的焊接条件或参数、例如通过图1所示的示例性实施例所监测的那些，针对焊接来计算在0-100或0％-100％之间的焊接评分。这样的加权方法(例如，图9中所示且在下文描述的加权方法900)可以例如在水平监测器级81、稳定性监测器级91中或任何类似的或相关的数据处理级中实施。
在图9中示出了根据一个示例性实施例的加权方法900。所述加权方法可以例如在监测器M中实施。在加权方法900的初始步骤902中，将焊接循环的波浪形状分成一系列按时间分段的部分或状态。接着在步骤904中，以给定速率对与这些状态中的至少一个状态相对应的焊接参数(例如，电压、安培数)进行采样。在一个示例性实施例中，采样速率是120kHz。在一个示例性实施例中，采样速率大于或等于120kHz。在一个示例性实施例中，可以使用所述采样速率来为中断服务例程(ISR)处理产生中断。
使用所采样的焊接参数来计算焊接数据。在示例性加权方法900中，所述焊接数据包括执行计数、电压总和、电压平方和、安培数总和、以及安培数平方和。所述执行计数以零开始并且对于每个采样周期增量一(例如，每120kHz)。电压总和以及安培数总和以零开始并且在每个采样周期中分别增大采样电压和采样安培数。类似地，电压平方和以及安培数平方和以零开始并且对于每个采样周期被分别增加采样电压的平方和采样安培数的平方。
在预定义采样周期之后，在步骤906中，传递所采样的焊接数据以用于进一步处理(如下文描述的)，将这些焊接数据值重设为零，并重复所述采样过程(即，步骤904)。在一个示例性实施例中，采样周期是250ms。所采样的焊接数据的每个集合形成了分析包。在进一步处理所述分析包(例如，每隔250ms)之后，代表对应状态的当前焊接品质等级的额外焊接数据就是可用的。可以将此额外焊接数据图形化和/或求平均。这些等级在焊接长度(即，焊接循环)上的平均值提供了所述焊接的总品质指标。
在步骤906中对每个所采样状态进行的对每个分析包的焊接数据的进一步处理得到了对额外焊接数据的计算。所述额外焊接数据包括执行计数、电压平均值、电压均方根(RMS)、电压变化、安培数平均值、安培数RMS、以及安培数变化。所述额外焊接数据的执行计数的值是复制自所述焊接数据的执行计数的值。所述电压平均值被计算为电压总和(来自所述焊接数据)除以所述执行计数。电压RMS被计算为通过将电压平方和(来自所述焊接数据)除以所述执行计数获得的商的平方根。电压变化被计算为电压RMS减去电压平均值。所述安培数平均值被计算为安培数总和(来自所述焊接数据)除以所述执行计数。安培数RMS被计算为通过将安培数平方和(来自所述焊接数据)除以所述执行计数获得的商的平方根。安培数变化被计算为安培数RMS减去安培数平均值。
在步骤906之后，后续处理取决于当前焊接是待用于确定焊接品质参数的训练焊接、还是待针对此类焊接品质参数进行评估的正常焊接。因此在步骤908中，确定当前焊接是训练焊接还是正常焊接。在一个示例性实施例中，默认条件是，焊接是正常焊接，除非另外指明(例如，通过用户输入)。
如果在步骤908中确定当前焊接是训练焊接，则针对所述训练焊接的显著部分(例如，20至30秒)保存以下额外焊接数据值：执行计数、电压平均值、电压变化、安培数平均值、以及安培数变化，而可以放弃其他的焊接数据值和额外焊接数据值。所述训练焊接的显著部分是训练周期。在一个示例性实施例中，所述训练周期对应于至少80个相继的分析包(即，采样周期)。
之后在步骤910中，使用在所述训练周期期间保存的这些额外焊接数据值来计算焊接品质参数。例如，对于所采样状态中的每一个状态计算以下焊接品质参数：品质执行计数平均值、品质执行计数标准偏差、品质电压平均值、品质电压标准偏差、品质安培数平均值、品质安培数标准偏差、品质电压变化平均值、品质电压变化标准偏差、品质安培数变化平均值、以及品质安培数变化标准偏差。
品质执行计数平均值被计算为来自在所述训练周期期间处理的所有分析包的执行计数的平均值。可以将这些执行计数四舍五入为整数。品质执行计数标准偏差被计算为来自在所述训练周期期间处理的每个分析包的执行计数相对于所述品质执行计数平均值的标准偏差。品质电压平均值被计算为来自在所述训练周期期间处理的所有分析包的电压平均值的平均值。品质电压标准偏差被计算为来自在所述训练周期期间处理的每个分析包的电压平均值相对于所述品质电压平均值的标准偏差。品质安培数平均值被计算为来自在所述训练周期期间处理的所有分析包的安培数平均值的平均值。品质安培数标准偏差被计算为来自在所述训练周期期间处理的每个分析包的安培数平均值相对于所述品质安培数平均值的标准偏差。品质电压变化平均值被计算为来自在所述训练周期期间处理的所有分析包的电压变化的平均值。品质电压变化标准偏差被计算为来自在所述训练周期期间处理的每个分析包的电压变化相对于所述品质电压变化的标准偏差。品质安培数变化平均值被计算为来自在所述训练周期期间处理的所有分析包的安培数变化的平均值。品质安培数变化标准偏差被计算为来自在所述训练周期期间处理的每个分析包的安培数变化相对于所述品质安培数变化的标准偏差。如上文指出的，可以将基于交付所确认的良好或可接受焊接品质的这些品质参数用作基准来对后续焊接进行度量或评级。
如果在步骤908中确定当前焊接是不同于训练焊接的评估焊接(即，要求评估其品质的焊接)，则不需要保存任何所述焊接数据或额外焊接数据。而是，获得并保存多个不同品质计算的结果。这些品质计算包括在步骤914中初始地检测多个不同异常值的存在。异常值是以下数据点或值：所述数据点或值离其所导致的中值超过了阈值距离。在一个示例性实施例中，异常值是落在具有关于所述中值的三个标准偏差的极限之外的值。
在加权方法900中，在步骤914搜寻的异常值包括执行异常值、电压异常值、电压变化异常值、安培数异常值、以及安培数变化异常值。对于所监测状态中的每一个状态，评估这些分析包中的每一个分析包来检测这些异常值中任一者的存在。
如果分析包满足以下关系就认为是执行异常值：(执行计数-品质执行计数平均值)的绝对值>(3x品质执行计数标准偏差)。如果分析包满足以下关系就认为是电压异常值：(电压平均值-品质电压平均值)的绝对值>(3x品质电压标准偏差)。如果分析包满足以下关系就认为是电压变化异常值：(电压变化-品质电压变化平均值)的绝对值>(3x品质电压变化标准偏差)。如果分析包满足以下关系就认为是安培数异常值：(安培数平均值-品质安培数平均值)的绝对值>(3x品质安培数标准偏差)。如果分析包满足以下关系就认为是安培数变化异常值：(安培数变化-品质安培数变化平均值)的绝对值>(3x品质安培数变化标准偏差)。
在检测到这些异常值之后，使用每个异常值的两步加权和(即，来自步骤916和918)来计算对应分析包的品质指标。
对这些异常值中的每一个进行加权的第一步骤(即，步骤916)是通过所述异常值相对于三倍标准偏差极限的量值来确定的。一般，这些数据点或值中的大致0.3％可能落在所述三倍标准偏差极限之外、并且因此被认为是异常值。所述异常值的加权随着其值增大到高于所述三倍标准偏差极限而增大。所述异常值在四倍标准偏差值时以完全100％进行加权、并且在五倍标准偏差时以最大值200％进行加权。一般，在正常数据集中出现完全(即，100％)加权的异常值的概率是15,787之1。
因此在步骤916中，按照此途径对这些异常值中的每一者进行加权。对每个执行异常值应用的权重被计算为(三倍标准偏差极限以上的量/品质执行计数标准偏差)的绝对值，其中最大权重值是2.0。对每个电压异常值应用的权重被计算为(三倍标准偏差极限以上的量/品质电压标准偏差)的绝对值，其中最大权重值是2.0。对每个电压变化异常值应用的权重被计算为(三倍标准偏差极限以上的量/品质电压变化标准偏差)的绝对值，其中最大权重值是2.0。对每个安培数异常值应用的权重被计算为(三倍标准偏差极限以上的量/品质安培数标准偏差)的绝对值，其中最大权重值是2.0。对每个安培数变化异常值应用的权重被计算为(三倍标准偏差极限以上的量/品质安培数变化标准偏差)的绝对值，其中最大权重值是2.0。
对这些异常值中的每一者进行加权的第二步骤(即，步骤918)是通过所述异常值的状态的执行计数来确定的。具体地，将每个异常值的值乘以所述异常值的状态的执行计数，由此考虑所述状态相对于总波浪形状的时间贡献。以此方式，具有较大执行计数(即，执行次数)的状态产生具有相对更重权重的异常值。因此，随着具体异常值的执行次数增大，所述异常值的权重也将增大。
在步骤916和918中这些异常值的加权产生了一组最终经加权异常值，包括最终经加权执行异常值、最终经加权电压异常值、最终经加权电压变化异常值、最终经加权安培数异常值、以及最终经加权安培数变化异常值。在步骤920中将这些最终经加权异常值求和，以产生每个分析包的最终经加权异常值总和。之后，在步骤922中作为通过将完美品质值减去最终经加权异常值总和除以所述完美品质值而获得的商来计算这些分析包中的每一者的品质指标。所述完美品质值等于分析包的执行计数乘以异常值类别数量(即，在此情况下为五)。
因此，可以在焊接过程中确定瞬时品质指标(即，来自当前完成的分析包的焊接评分或焊接品质评分)并可以将其传送至焊机或另外加以利用。以此方式，可以在潜在问题发生时、即在焊接过程期间检测这些潜在问题，而不同于仅在焊接完成之后，此时对于采取任何校正动作而言都有可能太晚。
此外，可以对在焊接过程期间直到任何时间点所累计的品质指标的平均值求平均以便确定直到所述时间点的焊接的品质指标(例如，焊接评分或焊接品质评分)。例如，在焊接过程完成之后，可以将所有独立的品质指标求平均以便获得所完成焊接的总品质指标、评分、等级、评级等等。可以将所述焊接的总品质指标与反映可接受焊接的最小品质指标值的预定品质指标(例如，从训练焊接获得)进行比较。
以此方式，可以准确地、有效地、一致地、和/或自动地、实时地或接近实时地确定焊接的品质。这是特别有利的，因为对焊接的视觉检查并不总是足以衡量其品质，并且因为操作员可能没有检测或了解在焊接过程中可能影响总焊接品质的偏差或其他问题。
在一些示例性实施例中，焊接的品质指标(即，焊接评分、或焊接品质评分)是评估在基本上相同条件下并且根据基本上相同的电弧焊接过程、例如在自动化(例如，机器人)焊接过程中重复性产生的多个焊接的有效工具。通过计算每个焊接的瞬时的、周期性的、和/或总的焊接评分，可以针对电弧焊接过程来适配自动化品质控制过程。具体地，初始地根据焊接条件和电弧焊接过程将最小可接受焊接评分或可接受焊接评分范围标识为阈值。之后，每次焊接将其(瞬时的、周期性的和/或总的)焊接评分与所述阈值进行比较，以便快速且准确地确定所述焊接是应被接受还是被拒绝。此外，通过评估一个生产道次或一组道次的焊接评分上的趋势，可以更容易鉴别生产过程中的问题，和/或可以更容易地优化生产过程。以上所讨论的品质指标或焊接评分是基于反映品质的经加权统计测量值。可以随时间评估这些焊接评分来判定是否存在远离可接受焊接评分(例如，由焊接评分的继续减小所证明)移动的任何趋势。
在焊接过程(诸如机器人焊接过程)期间，周期性地计算焊接评分(基于一个或多个采样的或以其他方式测量的参数)来反映焊接的当前状态。可以将焊接评分计算为反映焊接的当前状态的瞬时测量值、或作为反映在焊接过程期间的某个时间段(对应于这些测量)上所述焊接的状态的若干测量值的平均值。在一个示例性实施例中，通过将从所述焊接过程开始时获取的所有测量值求平均来计算焊接评分，这反映了所述焊接的当前总状态。可以将焊接评分与预定阈值焊接评分进行比较。阈值焊接评分是良好的或可接受的焊接状态的最小焊接评分。如果焊接评分大于或等于所述阈值焊接评分，则确定焊接的当前状态为良好。否则，确定焊接的当前状态为差。
图10展示了机器人焊接系统300的示意图。机器人焊接系统300包括焊接机器人302(例如，6轴机器人臂)，用于操纵焊炬304以对工件306执行电弧焊接。电弧焊接可以是气体保护金属电弧焊接(GMAW)、药芯焊丝电弧焊接(FCAW)、气体保护钨极电弧焊接(GTAW)、埋弧焊接(SAW)等。焊接机器人302接收来自机器人控制器308的定位命令，以在焊接期间控制机器人的移动。在某些实施例中，机器人控制器308可以包括用于对焊接路径进行校正的穿弧焊缝跟踪逻辑309。以下进一步详细地讨论穿弧焊缝跟踪。机器人控制器308与焊接电源310通信以在焊接期间交换信息。这种交换的信息可以包括诸如焊接电压和电流等焊接参数、焊接状态信息和焊炬位置信息。焊接电源310包括用于控制诸如焊接波形、焊接电压、焊接电流、送丝速度等焊接参数的基于处理器的控制器80。机器人焊接系统可以包括用于将可消耗型焊接电极给送至焊炬304的送丝器312、并且可以包括向焊炬304递送保护气体的保护气体供应源314。
图11示出了可以由机器人焊接系统在将第一工件306a焊接至第二工件306b时执行的示例摆动图案。当机器人在焊接期间沿着焊缝的方向316上移动焊炬304时，所述机器人跨焊接接头左右摆动焊炬。在图11中指示了右侧R、左侧L、和中心C摆动位置。机器人可以跨焊缝以总体上恒定频率来回摆动焊炬304，所述恒定频率可以取决于诸如焊炬304在焊缝方向316上的行进速度和焊接电极的送丝速度等变量。示例摆动频率在1到5Hz的范围内，但其他摆动频率是可能的。
当针对摆动焊接过程计算品质指标(例如，焊接评分或焊接品质评分)时，可以通过在沿着摆动图案的一致位置(例如，L、R和/或C)处进行计算来提高焊接评分的准确度。这可以允许用于计算焊接评分的分析包包含相似的数据(例如，在一个摆动周期上的数据)。机器人控制器可以向焊接电源提供焊炬位置信息和/或关于摆动速度的信息(例如，摆动频率或周期)，使得焊接电源可以在沿着摆动图案的一致位置处进行焊接评分计算。例如，机器人控制器告知焊接电源焊炬在焊接图案内的位置，并且焊接电源可以基于焊炬的位置计算焊接评分。每当焊炬到达摆动图案的左侧位置L(或某个其他预定位置)，焊接电源可以处理如上文描述的分析包，以计算一个摆动周期的焊接评分。在这种情境下，取代具有用于收集分析包的预定或固定持续时间的采样周期，根据由机器人控制器提供给焊接电源的焊炬位置信息，通过摆动周期或频率确定采样周期。因此，焊接电源可以使用焊炬位置信息作为用于计算焊接评分的同步信息。机器人控制器还可以告知焊接电源摆动频率或摆动周期，并且焊接电源可以基于所述摆动频率/周期来调节分析包的采样周期。例如，焊接电源可以将分析包的采样周期设定成等于摆动周期。对于2Hz摆动频率，摆动周期为500ms，并且焊接评分分析包的采样周期可以由焊接电源设定成或调节成500ms(由此允许焊接电源在沿着摆动图案的一致位置处计算焊接评分)。在焊接评分分析包的采样周期被设定为摆动周期的情况下，如果需要的话，则焊接电源还可以参考由机器人控制器提供的焊炬位置信息来自动地调节采样周期，以获得在一致摆动位置处的焊接评分。如果机器人控制器正在执行穿弧焊缝跟踪(TAST)以自动跟随焊缝的方向变化，则焊接电源可以使用TAST信息来增强焊接评分。例如，焊缝中的偏差可以与焊接评分一起被记录、或者在计算焊接评分时在加权过程中使用。与焊接评分一起记录的TAST信息可以与所述焊接评分相对应。
图12展示了摆动焊接期间的TAST。TAST使用机器人的焊接电流和电压反馈以及摆动函数来确定焊炬在焊接接头中的横向位置。在接头的中心处，电弧电流处于最小值并且电弧长度或电压处于其最大值。当焊炬到达其摆动循环的边缘(L和R位置)，电弧电流到达峰值并且电压下降。如果在摆动循环的边缘处峰值电流的值增大，则焊炬正远离焊接接头移动，并且TAST对机器人焊接路径进行必要的校正以跟随焊缝。TAST还可以确定焊炬的竖直位置。当接触尖端到工件距离增大时，电流变小，并且当接触尖端到工件距离缩短时，电流量增大。TAST可以校正焊炬竖直位置的变化，以维持恒定的干伸长度。TAST计算可以利用焊接电压和电流两者来确定焊缝的边缘(例如，TAST可以根据电压和电流测量值来计算阻抗或阻抗变化)。图12示出了用于执行TAST计算的左侧L、中心C和右侧R摆动位置。
图13展示了可以在摆动焊接期间以及在执行TAST计算时使用的示例脉冲输出电流焊接波形。图13中的波形仅是示例性的并且是为了便于解释而提供的。应当了解的是，许多不同的焊接波形(例如，表面张力过渡STT)可以适用于本披露。图13中的波形700包括峰值脉冲710。在发出峰值脉冲710之后，可能发生短接，所述短接在例如时刻720处开始，持续直到例如时刻730，此时短接被清除。时刻720和730限定了短接间隔740。峰值脉冲710是在焊接过程的多个脉冲周期或循环期间以规则间隔发出的。波形700还包括用于帮助防止紧接在刚清除的短接之后发生另一个短接的等离子体增强脉冲750。波形700的示例频率范围为100到200Hz，但其他频率是可能的。
图14展示了可以在摆动焊接期间以及在执行TAST计算时使用的另一示例脉冲输出电流焊接波形。图14中的波形760是STT焊接波形。背景电流762(例如，在50和100安培之间)维持电弧并有助于基质金属加热。在焊接电极初始短接到焊池之后，电流迅速降低到最小水平764以确保固态短接。然后施加斜坡上升的捏缩电流以将电极末端上的熔融金属向下挤到焊池中，同时监测电极的液体桥接部分的颈状收缩。当液体桥接即将断裂时，焊接电源通过将焊接电流减小到最小水平来作出反应。紧接着电弧重建之后，施加峰值电流766或等离子体增强脉冲以产生向下推动焊池的等离子体力，以防止电极与焊池之间的意外短接、并加热焊接熔池和接头。然后调节指数收尾段768以调整总热量输入。收尾段768将焊接电流返回到背景电流762水平。STT波形的示例频率范围为100到200Hz，但其他频率是可能的。
在常规TAST中，可以包括专用TAST控制器(例如，TAST控制板或TAST逻辑)的机器人控制器监测与焊接接头中的焊炬位置相关的焊接电流和电压。机器人控制器知道焊炬何时接近摆动循环的边缘或中心、并且基于焊炬的位置捕获数据以及执行TAST计算。如果使用专用TAST控制器，则主机器人控制处理器可以将焊炬位置信息传达给TAST控制器。可以非常靠近摆动的边缘或中心进行TAST数据捕获和计算，例如在摆动的边缘或中心的1/100英寸至1/10,000英寸内。
根据以上所讨论的脉冲焊接波形，电流和电压在峰值、低电流水平、背景水平等之间不断变化。当进行TAST电流/电压测量并执行TAST计算时，相继的TAST计算可能受到焊接波形的哪个部分占主导地位所影响。例如，一种TAST计算可以主要基于电流脉冲，而另一种主要基于背景电流部分。这可能导致TAST计算的不准确，所述不准确可能导致对焊缝跟踪调节的过度校正或校正不足。为了解决这个问题，在一个实施例中，焊接电源可以在焊接期间进行焊接电压和电流测量、并且将过滤的或标记的焊接电压和电流数据提供给机器人控制器或TAST控制器。根据数据所对应的焊接波形部分(例如峰值或背景)对数据进行过滤或标记。焊接电源可以接收来自机器人控制器的焊炬位置信息、并在焊炬接近摆动的边缘或中心时传输过滤的或标记的焊接电压和电流数据。过滤的数据的示例是从仅在峰值脉冲期间或仅在波形的背景部分(或者焊接波形的某个其他部分，如所期望的)期间进行的测量中获得的电压和电流数据。然后可以使用过滤的数据执行TAST计算，使得在相继的TAST计算中使用焊接波形的一致部分。也可以向机器人控制器或TAST控制器提供关于焊接波形的多个不同部分的电压和电流数据(如果所述数据被标记或分段的话)，使得来自焊接波形的一个部分的数据可以与对应于焊接波形的另一个部分的数据区分开(例如，分段成可微分数据块)。标记的数据不需要被分段成可微分数据块，因为标记的数据将包括由TAST控制器识别的适当标识符。可以使用焊接波形的所选部分进行TAST计算。过滤的或标记的数据根据它们所对应的焊接波形部分被分类或标识，诸如在焊接波形的脉冲电流部分期间进行的电流测量、以及在波形的低电流部分(例如，背景部分)期间进行的电流测量。
在某些实施例中，焊接电源可以执行TAST计算并且向机器人控制器提供路径校正指令。在这样的实施例中，焊接电源将包括TAST逻辑。
在另一示例实施例中，所述焊接电源接收来自所述机器人控制器的焊炬位置信息。当焊炬在摆动边缘附近时，焊接电源将焊接波形调节到用于TAST测量的预限定水平。例如，当焊炬在摆动边缘附近时，可以施加背景电流水平或脉冲。机器人控制器或TAST控制器于是可以基于焊接波形的一致部分进行TAST测量。
图15展示了焊接电源的示例控制器80的实施例。控制器80包括至少一个处理器814，所述至少一个处理器经由总线子系统812与多个外围设备通信。这些外围设备可以包括存储子系统824(包括例如存储器子系统828和文件存储子系统826)、用户接口输入装置822、用户接口输出装置820、以及网络接口子系统816。这些输入装置和输出装置允许与控制器80进行用户交互。网络接口子系统816提供到外网的接口并且联接到其他计算机系统中的对应接口装置上。
用户接口输入装置822可以包括键盘、定点装置(诸如鼠标、追踪球、触摸板、或图形输入板)、扫描仪、并入显示器中的触摸屏、音频输入装置(诸如声音识别系统、麦克风和/或其他类型的输入装置)。总体上，使用术语“输入装置”旨在包括将信息输入到控制器80中或到通信网络上的所有可能类型的装置和方式。
用户接口输出装置820可以包括显示子系统、打印机、传真机、或非视觉显示器(例如，音频输出装置)。显示子系统可以包括阴极射线管(CRT)、平板装置(例如，液晶显示器(LCD))、投影装置，或者用于创建可见图像的某种其他机构。显示子系统还可以例如经由音频输出装置来提供非视觉显示。总体上，使用的术语“输出装置”旨在包括将来自控制器80的信息输出到用户或到另一个机器或计算机系统的所有可能类型的装置和方式。
存储子系统824存储了提供在此所描述的一些或所有模块的功能的编程和数据构造。这些软件模块一般是由处理器814单独地或与其他处理器组合地执行的。存储子系统中使用的存储器828可以包括多个存储器，包括：在程序执行过程中用于存储指令和数据的主随机存取存储器(RAM)830和存储有固定指令的只读存储器(ROM)832。文件存储子系统826可以对程序和数据文件提供永久存储并且可以包括硬盘驱动器、与相关联的可去除介质一起的软盘驱动器、CD-ROM驱动器、光盘驱动器，或者可去除介质盒。实现某些实施例的功能的这些模块可以通过文件存储子系统826存储在存储子系统824中、或者存储在一个或多个处理器814可访问的其他机器中。
总线子系统812提供了让控制器80的这些不同部件和子系统按预期彼此通信的机构。虽然总线子系统812被示意性地示为单一总线，但是所述总线子系统的替代性实施例可以使用多条总线。
控制器80可以为各种不同的类型，包括工作站、服务器、计算集群、刀片式服务器、服务器群、或任何其他数据处理系统或计算装置。由于计算装置和网络的性质不断变化，对图15所描绘的控制器80的描述仅旨在作为具体实例用于说明一些实施例。控制器80的具有比图15所描述的控制器更多或更少部件的许多其他构型是可能的。
应该明显的是，本披露内容是以举例的方式，并且在不脱离本披露内容中所包含的教导的合理范围的情况下，可以通过添加、更改或去除细节来作出多种不同的改变。因此，本发明不限于本披露内容的具体细节，除非以下权利要求必须被如此限定。

Claims (21)

1.一种机器人电弧焊接系统，包括：
焊炬；
焊接机器人，所述焊接机器人被配置用于在焊接操作期间操纵所述焊炬；
机器人控制器，所述机器人控制器操作性地连接至所述焊接机器人，以控制所述焊炬沿着焊缝并且以摆动频率和摆动周期进行摆动移动；以及
焊接电源，所述焊接电源操作性地连接至所述焊炬以控制焊接波形、并且操作性地连接至所述机器人控制器以与之通信，其中，所述焊接电源被配置用于在所述焊接操作的采样周期期间采样多个焊接参数并形成分析包、并且处理所述分析包以生成焊接品质评分，
其中，所述焊接电源获得所述摆动频率或所述摆动周期、并且基于所述摆动频率或所述摆动周期自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。
2.如权利要求1所述的机器人电弧焊接系统，其中，用于形成所述分析包的所述采样周期等于所述摆动周期。
3.如权利要求1所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源从所述机器人控制器接收所述摆动频率。
4.如权利要求1所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源从所述机器人控制器接收所述摆动周期。
5.如权利要求1所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源在焊接操作期间接收来自所述机器人控制器的焊炬位置信息。
6.如权利要求5所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源基于所述焊炬位置信息自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。
7.如权利要求1所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源记录与所述焊接品质评分相对应的穿弧焊缝跟踪信息。
8.如权利要求1所述的机器人电弧焊接系统，进一步包括穿弧焊缝跟踪逻辑，所述穿弧焊缝跟踪逻辑跟踪所述焊缝、并且根据被分类为与焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分之一相对应的焊接电流数据来计算对焊接路径的校正。
9.一种机器人电弧焊接系统，包括：
焊炬；
焊接机器人，所述焊接机器人被配置用于在焊接操作期间操纵所述焊炬；
机器人控制器，所述机器人控制器操作性地连接至所述焊接机器人，以控制所述焊炬沿着焊缝并且以摆动频率和摆动周期进行摆动移动；
焊接电源，所述焊接电源操作性地连接至所述焊炬以控制焊接波形、并且操作性地连接至所述机器人控制器以与之通信，其中，所述焊接电源被配置用于在所述焊接操作的采样周期期间采样多个焊接参数并形成分析包、并且处理所述分析包以生成焊接品质评分，
其中，所述焊接电源接收焊炬位置信息并且基于所述焊炬位置信息自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。
10.如权利要求9所述的机器人电弧焊接系统，其中，用于形成所述分析包的所述采样周期等于所述摆动周期。
11.如权利要求9所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源从所述机器人控制器接收所述摆动频率。
12.如权利要求9所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源从所述机器人控制器接收所述摆动周期。
13.如权利要求9所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源记录与所述焊接品质评分相对应的穿弧焊缝跟踪信息。
14.如权利要求9所述的机器人电弧焊接系统，进一步包括穿弧焊缝跟踪逻辑，所述穿弧焊缝跟踪逻辑跟踪所述焊缝、并且根据被分类为与焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分之一相对应的焊接电流数据来计算对焊接路径的校正。
15.一种机器人电弧焊接系统，包括：
焊炬；
焊接机器人，所述焊接机器人被配置用于在焊接操作期间操纵所述焊炬；
机器人控制器，所述机器人控制器操作性地连接至所述焊接机器人，以控制所述焊炬沿着跟随焊缝的焊接路径进行摆动移动；以及
焊接电源，所述焊接电源操作性地连接至所述焊炬以控制焊接波形、并且操作性地连接至所述机器人控制器以与之通信，其中，所述焊接波形包括脉冲电流部分以及具有比所述脉冲电流部分低的电流水平的低电流部分，
其中，所述机器人电弧焊接系统包括穿弧焊缝跟踪逻辑，所述穿弧焊缝跟踪逻辑跟踪所述焊缝并且计算对所述焊接路径的校正，并且
其中，所述穿弧焊缝跟踪逻辑根据被分类为与所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分之一相对应的并且由所述焊接电源提供的焊接电流数据来计算对所述焊接路径的校正。
16.如权利要求15所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电流数据由所述焊接电源分类为与所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分之一相对应。
17.如权利要求16所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电流数据是通过根据所述焊接波形的相应部分来对焊接电流测量值进行过滤而获得的。
18.如权利要求15所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电流数据由所述焊接电源分类为与所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分中的任一者相对应。
19.如权利要求18所述的机器人电弧焊接系统，其中，根据所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分中的任一者来将所述焊接电流数据分段。
20.如权利要求18所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电流数据被标记为与所述焊接波形的脉冲电流部分和低电流部分中的任一者相对应。
21.如权利要求15所述的机器人电弧焊接系统，其中，所述焊接电源被配置用于在所述焊接操作的采样周期期间采样多个焊接参数并形成分析包、并且处理所述分析包以生成焊接品质评分，其中，所述焊接电源获得所述摆动移动的摆动频率或摆动周期并且基于所述摆动频率或所述摆动周期自动地调节用于形成所述分析包的所述采样周期。
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