用于确定工件特性的系统和方法技术方案

一种加热系统包含：电源，连接到加热器以经由所述加热器来加热工件；以及控制器。所述控制器被配置成接收第一温度测量信号，所述第一温度测量信号对应于工件的第一温度。控制器开启电源以激活加热器来加热工件，响应于加热工件而接收第二温度测量信号，所述第二温度测量信号对应于工件的第二温度。控制器基于第一温度和第二温度而计算工件的温度改变，并且基于温度改变而确定工件的物理特性。

Systems and methods used to determine the characteristics of the work piece

A heating system includes a power source connected to the heater to heat the workpiece through the heater, and a controller. The controller is configured to receive a first temperature measurement signal corresponding to the first temperature of the workpiece. The controller opens the power to activate the heater to heat the workpiece and receives the second temperature measurement signal in response to the heating work, and the second temperature measurement signal corresponds to the second temperature of the workpiece. The controller calculates the temperature change of the workpiece based on the first and second temperatures, and determines the physical characteristics of the workpiece based on the temperature change.

【技术实现步骤摘要】
用于确定工件特性的系统和方法
本申请公开一种用于确定工件特性的系统和方法。
技术介绍
焊接是已在各种行业和应用(例如，建筑、造船等)中变得普遍存在的工艺，用于将多件较大较厚的钢(或其它材料)焊接在一起。当焊接较厚工件(例如，钢或其它材料)时，通常需要沿着焊接路径预加热工件。例如，在正焊接高合金钢时，预加热会沿着焊接路径升高工件的温度以确保填料金属较全面地结合到工件。在不进行预加热的情况下，很有可能填料金属将不会与工件正确地结合，并且可导致缺陷。
技术实现思路
提供用于工件的特性(例如，工件的大小)的自动检测的方法和系统，实质上如附图中的至少一幅所图示以及结合附图中的至少一幅所描述，如权利要求书中更全面地阐述。附图说明图1图示根据本公开的方面的用于确定工件的特性的系统的实例实施方案。图2是根据本公开的方面的用于确定工件的特性的实例特征的框图。图3是图示用于确定工件的特性的实例方法的流程图。附图未必按比例绘制。适当时，类似或相同附图标记用于表示类似或相同部件。具体实施方式通常，将焊接具有不同性质(例如，厚度、直径等)的两个工件。因此，施加相同量的电力以加热每一工件可能破坏一个工件(例如，较小、较薄的工件)的整体性，相比另一工件(例如，较大、较厚的工件)而言。因此，需要用于检测工件的特性(例如，热质量、大小等)并施加电力以适当地加热所检测的大小的工件的系统。公开用于在焊接型环境中基于温度改变来确定工件的特性的方法和系统。例如，系统可基于特性来确定在焊接之前将工件加热到焊接前温度而不破坏工件的整体性所需的电力的量。所公开的实例系统通过激活一个或更多个加热器(例如，感应加热系统、电阻加热系统或其它适当加热器)来确定特性(例如，诸如热质量、大小等物理特性)。工件的温度由处于正被加热器加热的工件处或附近的一个或更多个温度传感器(例如，热敏电阻、红外线(IR)传感器等)测量。在实例中，系统响应于加热器的激活而计算在一个或更多个传感器处检测的温度改变(例如，激活前温度与激活后温度相比)。基于温度改变，可确定工件的热质量。此外或作为替代，其它变量可增强确定的准确性。例如，被供应到加热器的能量的量、正使用的加热器的类型和大小、与工件的性质相关的信息等可用于基于温度改变来确定工件的热质量。类似于热导率，热质量表示材料吸收且存储热能的能力的度量。在高密度材料(例如，金属、混凝土等)中，需要大量热能以改变材料的温度。因此，高密度材料具有高热质量，并且轻质材料具有低热质量。系统也可包含存储器装置，其中存储器装置包含将温度改变值与工件的对应特性相关联的值的列表。通过参考值的列表，控制器可识别对应于所计算的温度改变的温度改变值。通过此比较，控制器能够通过查找存储器装置中所列出的对应温度改变而识别特性(例如，工件的热质量和/或大小)。通往加热器(例如，感应线圈)的输出电力因此响应于所确定的工件特性而受到控制。通常，针对较大和/或大块的工件，需要较多电力。控制器可响应于直接和/或间接温度测量(例如，以热电偶来进行直接接触，使用IR传感器等)而自动地调整电力。所公开的实例使用加热系统来检测工件的特性。例如，加热器通过来自连接到加热器的电源的电力来加热工件。控制器被配置成接收第一温度测量信号(例如，从温度传感器接收)，第一温度测量信号对应于工件的第一温度。控制器开启电源以激活加热器来加热工件，并且响应于加热工件而接收第二温度测量信号，第二温度测量信号对应于工件的第二温度。控制器基于第一温度和第二温度而计算工件的温度改变，并且基于温度改变而确定工件的热质量。在一些实例中，开启加热器包含控制电力供应器以激活加热器，以使得完全量的电力被提供到加热器。在其它实例中，热质量包括工件的热质量。在一些实例中，控制器被配置成访问存储器装置，其中存储器装置包含将温度改变值与工件的对应热质量相关联的值的列表。控制器还被配置成识别对应于所计算的温度改变的温度改变值，并且通过在存储器装置中查找温度改变而识别热质量。在其它实例中，控制器被配置成基于与存储器装置中所存储的对应热质量相关联的多个温度改变值而内插计算温度改变值，并且基于所内插计算的温度改变值而选择对应热质量。在一些实例中，控制器包含用于经由通信网络而访问存储器装置的网络接口。在其它实例中，控制器被配置成基于大致对应于工件的加热分布的中心的工件位置处测量的第一温度测量信号和第二温度测量信号而计算工件的温度改变。在一些实例中，温度传感器被配置成测量第一温度测量值和第二温度测量值，温度传感器包含与工件热接触的热电偶或热敏电阻。在其它实例中，温度传感器包括用于感测工件的温度改变的红外线传感器。在一些实例中，温度传感器包括两个或更多个热电偶或热敏电阻，工件的温度改变是基于来自两个或更多个热电偶或热敏电阻的温度测量值。在一些实例中，控制器还被配置成从不同热电偶或热敏电阻接收对应测量值，并且选择最高温度以确定热质量。在一些实例中，控制器被配置成经由有线连接而从温度传感器接收信息。在一些实例中，控制器被配置成经由无线连接而从温度传感器接收信息。在一些实例中，电源将具有预定量的能量的波形传输到加热器以加热工件。所公开的实例使用另一方法以确定工件的物理特性。所述方法包含在焊接型电源的控制器处从与工件热接触的温度传感器接收第一温度测量值，第一温度测量信号对应于工件的第一温度。所述方法还包含通过控制器来开启电源以激活加热器来加热工件；响应于加热工件在控制器处从温度传感器接收第二温度测量值，第二温度测量信号对应于工件的第二温度；以及通过控制器来基于第一温度测量值和第二温度测量值计算工件的温度改变。此外，通过控制器基于温度改变而确定工件的物理特性。实例方法还包含：访问存储器装置，其中存储器装置包含将温度改变值与工件的对应物理特性相关联的值的列表；识别对应于所计算的温度改变的温度改变值；以及通过查找存储器装置中的温度改变而识别物理特性。如本文所使用，术语“感应加热电力供应器”表示能够将电力提供到感应线圈以在金属工件中诱发热的电源。如本文所使用，术语“感应线圈”表示电流在其中流动的导体，所述导体通过感应来加热工件。如本文所提供，焊接型电力供应器可被配置成产生感应加热电力并对其它工具(例如，焊接型焊炬)供电。焊接型电力供应器可包含用于从传感器测量温度并激活加热器的控制器。如本文所使用，焊接型电力表示适用于焊接、等离子体切割、感应加热、空气碳弧切割和/或刨削(CAC-A)、熔覆和/或热丝焊接/预加热(包含激光焊接和激光熔覆)的电力，包含逆变器、转换器、斩波器、谐振电力供应器、准谐振电力供应器等以及控制电路以及与其相关联的其它辅助电路。在一些实例系统中，可另外使用或替代地使用专用加热电力供应器(例如，感应加热电源)。如参照若干附图所述，本公开提供确定将被加热的工件的特性的系统和方法，并且基于特性来确定工件的适当的预加热。因此，如参照附图详细地描述，系统能够避免使工件过热。图1图示适用于对焊接型加热器和/或焊接操作供电的实例加热系统100。加热系统100包含焊接型电力供应器106、通过电力电缆103连接到电力供应器106的加热器102(例如，感应加热毯)以及控制器110。加热器102的实例实施方案包含感应加热毯、被配置成磁性耦接到工件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热系统，包括：电源，被配置成将电力提供到加热器以经由所述加热器来加热工件；控制器，被配置成：接收第一温度测量信号，所述第一温度测量信号对应于所述工件的第一温度；开启所述电源以激活所述加热器来加热所述工件；响应于加热所述工件而接收第二温度测量信号，所述第二温度测量信号对应于所述工件的第二温度；基于所述第一温度和所述第二温度而计算所述工件的温度改变；并且基于所述温度改变而确定所述工件的热质量。

【技术特征摘要】
2017.01.31 US 15/420,7821.一种加热系统，包括：电源，被配置成将电力提供到加热器以经由所述加热器来加热工件；控制器，被配置成：接收第一温度测量信号，所述第一温度测量信号对应于所述工件的第一温度；开启所述电源以激活所述加热器来加热所述工件；响应于加热所述工件而接收第二温度测量信号，所述第二温度测量信号对应于所述工件的第二温度；基于所述第一温度和所述第二温度而计算所述工件的温度改变；并且基于所述温度改变而确定所述工件的热质量。2.根据权利要求1所述的加热系统，所述控制器还被配置成基于所述温度改变而确定所述工件的大小。3.根据权利要求1所述的加热系统，其中所述控制器被配置成：访问存储器装置，其中所述存储器装置包含将温度改变值与所述工件的对应热质量相关联的值的列表；识别对应于所述所计算的温度改变的温度改变值；并且通过查找所述存储器装置中的所述温度改变而识别所述热质量。4.根据权利要求3所述的加热系统，其中所述控制器被配置成：基于与所述存储器装置中所存储的对应热质量相关联的多个温度改变值而内插计算所述温度改变值；并且基于所述所内插计算的温度改变值而选择对应热质量。5.根据权利要求3所述的加热系统，其中所述控制器包括用于经由通信网络而访问所述存储器装置的网络接口。6.根据权利要求1所述的加热系统，其中所述控制器被配置成基于大致对应于所述工件的加热分布的中心的工件的位置处测量的所述第一温度测量信号和所述第二温度测量信号而计算所述工件的所述温度改变。7.根据权利要求1所述的加热系统，还包括用于传输温度测量信号的至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器包含用于感测所述工件的温度改变的红外线传感器。8.根据权利要求1所述的加热系统，还包括用于传输温度测量信号的至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器包含与所述工件热接触的热电偶或热敏电阻。9.根据权利要求1所述的加热系统，还包括用于传输温度测量信号的至少一个温度传感器，所述至少一个温度传感器包括两个或更多个热电偶或热敏电阻，所述工件的所述温度改变是基于来自所述两个或更多个热电偶或热敏电阻的温度测量值。10.根据权利要求9所述的加热系统，其中所述控制器还被配置成：从不同热电偶或热敏电阻接收对应测量值；并且选择用于确定所述热质量的最高温度。11.根据权利要求1所述的加热系统，其中所述控制器被配置成经由有线连接而从至少一个温度传感器接收信息。12.根据权利要求1所述的加热系统，其中所述控制器被配置成经由无线连接而从至少一个温度传感器接收信息。13.根据权利要求1所述的加热系统，其中所述电源将具有预定量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·麦克维瑟，保罗·沃哈根，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US