接收或使用來自針對焊接序列的外部來源的數據的系統和方法
【專利說明】接收或使用來自針對焊接序列的外部來源的數據的系統和方法
[0001]本申請是2006年12月20日遞交的并且題為“焊接作業定序器”的美國申請序號11/613,652的部分繼續申請。前述申請的全部內容通過引用被并入本文。
發明領域
[0002]本發明涉及根據權利要求1和16的焊機系統以及根據權利要求13的焊接的方法。與本發明相一致的裝置、系統和方法涉及焊接工作單元(work cell)。
技術背景
[0003]在相關技術中，工作單元被用來生成焊接(weld)或焊接部件。存在至少兩種廣義的工作單元類別，包括機器人工作單元和半自動工作單元。
[0004]在機器人工作單元中，焊接操作的排程(schedule)和執行大多為自動的，鮮有操作員介入。因此，這些單元一般具有相對低的勞動成本和相對高的生產率。然而，它們的重復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)一般提供相對于機器人工作單元來說較低的自動化，并且相應地具有相對較高的勞動成本和相對較低的生產率。不過，存在很多使用半自動焊接工作單元實際上較之于機器人工作單元有利的情況。例如，半自動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，在相關技術的半自動工作單元中，當焊接較多復雜的組件時，通常針對不同組件部件上不同類型的焊接而需要多個不同的焊接排程。在很多系統中，當必須使用不同的焊接排程時，需要操作員停止焊接操作并根據新的排程手動調整半自動裝備的輸出。在一些其他的系統中，通過在工作單元中儲存特定排程來消除該手動調整。盡管如此，甚至在這樣的系統中，操作員仍舊需要暫停焊接操作并在其可以繼續焊接之前按下按鈕來選擇新的焊接排程。
[0007]用于設定(set)不同焊接排程的這些實踐無一是特別高效的。因此，在實踐中，通常為了消除對持續調整半自動裝備輸出的需要而減少在半自動工作單元中使用的焊接排程數量。盡管焊接排程的減少使得焊工的總體操作更容易，但是對該途徑的強迫簡化可能導致降低的生產率和較低的總體質量。
[0008]此外，當遵守嚴格的質量控制規范時，有時必須按特定序列執行焊接，核實每次焊接是以給定一組條件執行的，并且在焊接操作期間監控該裝備的輸出。在機器人工作單元中，這些要求容易滿足。然而，在半自動工作單元中，這些要求易受人為錯誤的影響，因為操作員必須在自己執行焊接操作之外留意所有這些方面。
[0009]在圖示性呈現于圖1的相關技術的半自動焊接方法中示出了上述問題的說明性示例。在該方法中，各種排程、定序(sequencing)、檢驗(inspect1n)和焊接操作的每一項均是由操作員(即焊工)自己組織和執行的。具體來說，操作員在操作10開始焊接作業。隨后，在操作20，操作員根據排程A設置(set up)焊接裝備。接下來，操作員在操作23、24和26使用焊接排程A執行焊接#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根據排程B設置所述焊接裝備。接下來，在操作32，操作員使用焊接排程B執行焊接#4。隨后，操作員在操作40檢查(check)組件的尺寸，并且在操作50根據排程C設置焊接裝備。接下來，操作員在操作52和54使用焊接排程C執行焊接#5和焊接#6。在焊接操作完成后，操作員在操作60視覺檢驗焊接的組件，并且在操作70完成該焊接作業。
[0010]明顯，圖1中所示方法依賴于操作員正確地遵循預定用于執行焊接的定序和檢驗，以準確地在焊接排程之間進行改變(例如在操作30)，并且自己執行焊接。任何這些職責中的錯誤可能導致返工(如果錯誤在操作60的檢驗期間被發現)或者導致缺陷部件被供應給終端用戶。另外，該示例性的半自動焊接方法束縛生產率，因為操作員必須花時間來配置和重新配置焊接排程。
【發明內容】
[0011]上述問題亟待相關技術系統中的改進。為了該問題，根據權利要求1和16的焊機系統以及根據權利要求13的焊接的方法被描述。本發明的進一步實施方案是從屬權利要求的主題。
[0012]根據本發明的實施方案，焊接系統被提供，所述焊接系統包括第一部件，所述第一部件被配置來識別焊接工作單元內的操作員以在工件上執行第一焊接過程并且在工件上執行第二焊接過程。在實施方案中，焊接系統進一步包括焊接作業定序器部件，所述焊接作業定序器部件被配置來基于操作員的識別選擇一個或更多個焊接序列，其中焊接序列針對第一焊接過程限定至少參數和焊接排程以在工件上創建第一焊接，并且針對第二焊接過程限定至少參數和焊接排程以在工件上創建第二焊接。在實施方案內，焊接作業定序器部件被進一步配置來利用焊接工作單元內的焊接序列，以針對識別的操作員便利執行第一焊接過程和第二焊接過程。
[0013]根據本發明的實施方案，方法被提供，所述方法包括至少如下步驟:接收來自操作員的輸入，所述輸入是操作員的生物特征數據的一部分；通過將輸入與針對使用者的系統認證的輸入相比較核實操作員的身份；識別操作員被授權執行的焊接序列，其中焊接序列限定第一焊接過程和第二焊接過程，所述第一焊接過程包括第一參數以在工件上創建第一焊接，所述第二焊接過程包括第二參數以在工件上創建第二焊接；監測焊接工作單元內針對工件的至少一個固定裝置；基于焊接序列中指示的位置核實針對工件的至少一個固定裝置的位置；以及在沒有來自操作員的介入的情況下利用焊接序列自動地更改焊接工作單元內的焊接裝備，創建第一焊接或者第二焊接中的至少一個。
[0014]根據本發明的實施方案，焊接系統被提供，所述焊接系統包括至少如下內容:用于接收來自操作員的輸入的裝置，所述輸入是操作員的生物特征數據的一部分；用于通過將輸入與針對使用者的系統認證的輸入相比較核實操作員的身份的裝置；用于從被附著到工件的射頻識別(RFID)標簽接收無線信號的裝置，其中無線信號包括一部分數據，所述一部分數據被用來識別針對工件的焊接序列；用于基于無線信號識別操作員要執行的焊接序列的裝置，其中焊接序列限定一個或更多個焊接過程，所述一個或更多個焊接過程包括一個或更多個參數以在工件上創建一個或更多個焊接；用于監測焊接工作單元內針對工件的至少一個固定裝置的裝置；用于基于焊接序列中指示的位置核實針對工件的至少一個固定裝置的位置的裝置；以及用于采用針對焊接工作單元的焊接序列的裝置，以通過自動地調整焊接工作單元內的焊接裝備上的設置來執行一個或更多個焊接以裝配工件。
[0015]當根據附圖、詳細的說明書以及所附的權利要求書來閱讀時，本發明的這些和其他目的將是明晰的。
_6] 附圖的簡要說明
[0017]本發明在特定部分和各部分的布置方面可以具有具體形式，本發明的優選實施方案將在說明書中被詳細描述并且在附圖中被圖示說明，附圖構成本發明的一部分，并且在附圖中:
[0018]圖1圖示說明使用半自動焊接工作單元的相關技術的焊接操作；
[0019]圖2圖示說明根據本發明使用半自動焊接工作單元的焊接操作；
[0020]圖3是圖示說明焊接系統的框圖，所述焊接系統利用焊接作業定序器部件來針對兩個或更多個焊接操作配置焊接裝備以裝配工件；
[0021]圖4是圖示說明利用焊接作業定序器部件的焊接系統的框圖；
[0022]圖5是圖示說明具有多個焊接工作單元的分布式焊接環境的框圖，所述多個焊接工作單元經由本地、遠程或者云端數據庫與焊接作業定序器部件連接；
[0023]圖6是圖示說明包括多個焊接工作單元的焊接系統的框圖，其中焊接工作單元由基于云端的焊接作業定序器部件管理；
[0024]圖7是圖示說明識別要利用焊接序列執行焊接過程的操作員的系統的框圖；
[0025]圖8是圖示說明在利用焊接序列執行焊接過程之前監測針對焊接過程的固定裝置設置的系統的框圖；
[0026]圖9是圖示說明給操作員生成并且提供關于要在工件上的哪里執行焊接過程的數據的系統的框圖；
[0027]圖10是圖示說明采用射頻識別(RFID)選擇焊接序列來驅動關于工件的焊接過程的系統的框圖；
[0028]圖11是利用焊接序列注冊操作員以在工件上執行焊接的流程圖；以及
[0029]圖12是針對焊接過程和焊接序列核實針對工件的固定裝置設置的流程圖。
[0030]發明的詳細說明
[0031]本發明的實施方案涉及這樣的方法和系統，所述方法和系統涉及評估一個或更多個條件或者初始焊接條件(例如，預焊接的條件)，所述一個或更多個條件或者初始焊接條件與利用焊接序列來以各自的焊接排程執行兩個或更多個焊接的焊接系統和/或方法相關。在實施方案中，操作員注冊被提供，所述操作員注冊核實所述操作員并且識別操作員被授權(例如，訓練、經歷等)執行的焊接序列。在另一個實施方案中，一個或更多個固定裝置的位置被監測來確定工件是否在焊接操作之前被精確地配置。在又另一個實施方案中，工件上的位置可以被顯示來幫助操作員利用焊接序列執行兩個或更多個焊接。而且，無線系統將數據信號傳遞到焊接工作單元，其中這樣的數據被用來識別焊接序列。
[0032]根據本發明的一方面，提供了一種半自動焊接工作單元，包括焊接作業定序器，所述焊接作業定序器自動選擇焊接排程以供所述半自動焊接工作單元中的操作員使用。
[0033]根據本發明的另一方面，提供了一種半自動工作單元中的焊接方法，包括自動選擇焊接排程以供所述半自動焊接工作單元中的操作員使用。
[0034]根據本發明的另一方面，提供了一種焊接生產線，包括至少一個半自動焊接工作單元，其中所述半自動工作單元包括焊接作業定序器，所述焊接作業定序器自動選擇焊接排程以供其中的操作員使用。
[0035]根據本發明的另一方面，提供了一種監控焊接生產線的方法，包括自動選擇焊接排程以供半自動焊接工作單元中的操作員使用。
[0036]如本文所使用的術語“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器，其中存儲器包括要執行的指令。
[0037]現在將出于圖示說明在遞交本專利申請時申請人已知的最佳模式的目的，描述實施本發明的最佳模式。實施例和附圖僅僅是示例性的而不意味著要限制本發明，本發明通過權利要求的范圍和精神來衡量。現在參照附圖，其中示出的內容僅是出于圖示說明本發明的示例性實施方案的目的而不是出于限制本發明的示例性實施方案的目的，參照圖2。在圖2所圖示說明的本發明的示例性實施方案中，提供了焊接作業定序器(sequencer)。該焊接作業定序器通過在無需累及其中可用焊接排程數量的情況下提高半自動工作單元的生產率來改進相關技術的半自動工作單元。該焊接作業定序器通過在半自動工作單元中實施自動的改變并且通過為操作員提供大量命令和指令陣列來達到該改進。
[0038]更具體地，在示例性實施方案中，焊接作業定序器自動地選擇和實施焊接工作單元的功能。這樣的功能的實施例包括要與半自動工作單元一起使用的特定焊接排程。換言之，焊接作業定序器可以為特定的焊接選擇焊接排程，并且自動為操作員(即無需操作員特別干涉)根據所選擇的焊接排程修改半自動工作單元的設置。
[0039]另外，在示例性實施方案中，焊接作業定序器可以自動指示操作序列，操作員應當遵循該序列以制作(create)最終的焊接組件。連同對焊接排程的自動選擇，該指示的序列允許操作員遵循該序列來制作最終的焊接部件，而并非必須花費時間來調整、選擇或者復查每個單獨的焊接排程和/或序列。
[0040]因此，因為焊接作業定序器設置焊接裝備并組織工作流程，并且因為操作員僅僅執行焊接操作本身，所以焊接操作中出錯的機會大大減小，而生產率和質量提高。
[0041]示例性實施方案在圖2中圖示性給出。在圖2中，在操作110，焊接作業定序器開始操作，并且立即設定焊接裝備使用焊接排程A(操作120)且指導操作員執行焊接#1、#2和#3。隨后，操作員使用焊接排程A執行焊接#1、#2和#3 (操作122、124和126)。接下里，焊接作業定序器將焊接裝備設定為使用焊接排程B (操作130)，并且指導操作員執行焊接#4。隨后操作員使用焊接排程B執行焊接#4(操作132)。在完成焊接排程B之后，焊接作業定序器將焊接裝備設定為使用焊接排程C (操作150)，并且指導操作員執行焊接#5和焊接#6，并且檢驗部件。隨后，操作員使用焊接排程C執行焊接#5和焊接#6 (操作152和154)，并且檢驗完成的部件以確認其正確(操作160)。該檢驗可以包括尺寸核實、視覺缺陷確認，或者可能需要的任何其他類型的檢查。進一步地，操作160可以包括這樣的要求，即操作員例如通過按下“0K”按鈕來在可能進展到下一操作之前肯定地指示所述檢驗完成。最后，焊接作業定序器指示焊接操作到其終點(操作170)，并且為下一操作進行重新設定。
[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指令來執行焊接。
[0043]焊接作業定序器可以基于各種變量或輸入來選擇和實施新的功能，例如圖2中所示的焊接排程A、B和C的選擇和實施。例如，焊接作業定序器簡單地基于對自焊接操作開始起或者自焊接暫停起耗用的時間(elapsed time)(例如上面圖2中焊接#3之后的時間)的監控來選擇新的焊接排程。可替換地，焊接作業定序器可以監控操作員的動作，將所述動作與識別的焊接序列進行比較，并且適當地選擇新的焊接排程。再進一步地，可以實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功能(例如焊接排程)的自動選擇和實施，以供操作員使用。
[0044]所選擇的焊接排程的參數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)、使用哪個焊絲饋送裝置(feeder)，或者使用哪個饋送頭(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選擇和實施的功能的焊接排程選擇，但是焊接作業定序器不限于僅使用該功能。
[0046]例如，可以由焊接作業定序器選擇和實施的另一可能功能是根據焊接排程選擇單個電源上的多個焊絲饋送裝置之一。該功能提供半自動