CN107073625B - 在热处理***中配置信号设备 - Google Patents

Abstract

在一些方面中，用于材料处理头的消耗品可以包括：主体，其关于中心纵轴是基本上轴对称的；以及附连到所述主体的环状数据标签，所述数据标签具有与主体的中心纵轴基本上同轴的中心轴，所述数据标签具有绕数据标签的中心轴形成的导体线圈。

Description

在热处理***中配置信号设备

相关申请

本申请是2015年1月5日提交的并且题为“Identifying Components in aMaterial Processing System”的美国序列号14/589,270的部分继续，是2013年12月20日提交的并且题为“Identifying Liquid Jet Cutting System Components”的美国序列号14/135,714的部分继续，是2013年3月15日提交的并且题为“Systems, Methods, andDevices for Transmitting Information to Thermal Processing Systems”的美国序列号13/838,919的部分继续，是2012年7月27日提交的并且题为“Optimization and Controlof Material Processing Using a Thermal Processing Torch”的美国序列号13/560,059的部分继续，并且是2012年4月4日提交的并且题为“Optimization and Control ofMaterial Processing Using a Thermal Processing Torch”的美国序列号13/439,259的部分继续。所有这些申请的内容由此通过引用以其全部被并入本文中。本申请还对2014年7月23日提交的、申请号为62/028,065的美国临时专利申请要求优先权的权益，所述美国临时专利申请的内容由此以其全部被并入本文中。

技术领域

本技术一般涉及热处理***（例如等离子体弧炬***），并且更具体地涉及在热处理***中配置信号设备以及有关***和方法。

背景技术

热处理炬、诸如等离子体弧炬在对材料进行加热、切割、凿挖和制作中被广泛使用。等离子体弧炬一般包括电极、具有被装配在炬主体内的中央出口孔的喷嘴、电连接、用于冷却的通道以及用于弧控制流体（例如等离子体气体）的通道。可选地，涡旋环被采用来在电极和喷嘴之间形成的等离子体腔室中控制流体流型（flow pattern）。在一些炬中，保持帽可以用于将喷嘴和/或涡旋环维持在等离子体弧炬中。在操作中，炬产生等离子体弧，所述等离子体弧是具有高温以及足够的动量以有助于移除熔化的金属的离子化气体的压缩喷射。

通常，等离子体弧炬包括多个消耗品（consumable）。每个消耗品可以被选择以实现最优的性能（例如最优的电流水平、最大的寿命等等），这鉴于特定的处理约束，诸如被切割的材料的类型和/或所期望的切割形状。将不恰当的消耗品安装到炬中可能导致拙劣的切割质量以及降低的切割速度。另外，不恰当的消耗品可能缩减消耗品寿命并且导致过早的消耗品失效。甚至在恰当的消耗品被安装在炬中的时候，对于操作者而言可能难以手动地配置和优化与所选的消耗品集合对应的炬操作参数。此外，对于炬组件制造商而言可能难以在售后市场消耗品被用于炬***中的情况下确保性能。

发明内容

因而，需要用以检测被安装在等离子体弧炬中的消耗品的***和方法（例如检测被安装在等离子体弧炬中的不兼容的消耗品）。另外，需要用以自动调节炬操作参数以增强切割质量并且延长消耗品寿命的***和方法。特别地，需要用以在炬***的各种组件之中高效传达信息以促进操作控制和优化的***和方法。

除了被布置在消耗品上以标识被安装在等离子体弧炬中的消耗品的信号设备（例如数据存储设备）之外，如以下所讨论的被布置在消耗品中或其上的信号设备还可以用于通过与被布置在炬中的接收器（例如数据读取设备（例如RFID读取设备））通信而将信息（例如，涉及炬***操作的信息（例如操作数据/参数））传递到炬***。

在一些方面中，一种用于材料处理头以用于在材料处理头内一致地定向和定位环状数据标签的消耗品，所述消耗品包括：关于中心纵轴基本上轴对称的主体；以及附连到主体的环状数据标签，所述数据标签具有与主体的中心纵轴基本上同轴的中心轴，所述数据标签包括绕数据标签的中心轴形成的导体线圈。

在一些方面中，一种用于材料处理头以用于在材料处理头内一致地定向和定位环状RFID标签的可更换消耗品组件可以包括：主体，所述主体限定纵轴并且包括传输区，所述传输区传送以下中的至少一个：电流、液体、冷却剂、气体、光束或通过主体的切割介质；以及环状RFID标签，其限定中央开口，所述标签相对于主体的纵轴被同轴地布置使得以下各项中的至少一个通过RFID标签的中央开口：通过传输而传送的电流、液体、冷却剂、气体、光束或切割介质。

导体线圈（例如，绕消耗品的中心轴）的形状对于改善与对应数据标签读取器的通信而言可以是有用的，并且在一些情况中，对于限制通信***对材料处理头的功能性的不利影响而言可以是有用的。例如，绕消耗品中心轴形成的环状导体线圈可以帮助更好地对准由线圈中的电流所生成的结果得到的磁通量与行进通过消耗品的操作电流。这样的对准可以降低通信干扰或操作电流问题的可能性。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

导体线圈和/或环状数据标签关于中心纵轴可以是对称的。

消耗品可以包括芯片，所述芯片包含数据。所述芯片可以具有至少256位的数据存储空间。

导体线圈可以包括绕中心纵轴的两个或多个导体匝。导体线圈可以包括导体材料。例如，导体线圈可以包括印刷电路。导体线圈可以绕中心轴基本上对称地形成。导体线圈可以环绕中心轴。

消耗品可以包括消耗品盒，所述消耗品盒包括两个或多个组件主体。例如，所述两个或多个组件主体可以至少包括喷嘴和电极。

RFID标签可以垂直于消耗品的中心轴而被布置。RFID标签可以包括在中央开口周围形成的导体线圈。所述导体线圈可以具有单匝导体材料。所述导体线圈可以包括多匝导体材料。所述导体线圈可以是印刷电路。所述导体线圈可以垂直于传输区而被布置。所述导体线圈可以被形成为绕中心轴基本上对称。在一些情况中，RFID标签的外壳可以旋转非对称地被成形。

RFID标签可以包括具有存储器的芯片。所述芯片可以包括数据。例如，所述芯片可以具有至少256位的存储空间。

在一些方面中，一种方法用于减少在具有被布置在其中的消耗品组件的材料处理炬中的RFID通信***的通信干扰，其通过提供在炬内一致地定向和定位环状RFID标签，所述炬沿着其中心轴而传导操作电流，所述方法可以包括：提供环状RFID标签，所述环状RFID标签相对于消耗品组件被同轴地布置，所述标签限定开放的中央部分并且具有基本上被布置在开放中央部分周围的导体线圈；将消耗品组件定位在炬内使得消耗品组件的中心轴与RFID标签的开放中央部分同轴；沿着延伸通过环状RFID标签的炬的中心轴的一部分而传递电流；并且通过炬内的读取器天线线圈而生成通过导体线圈的标签电流，所述标签电流环绕炬的中心轴的一部分。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

方法还可以包括在炬中提供天线以用于在RFID标签中感生电流。方法还可以包括与RFID标签通信。方法还可以包括在炬内***具有第二导体线圈的第二RFID标签，其中所述第二导体线圈基本上平行于第一标签的导体线圈。

生成标签电流可以包括沿着基本上圆形的路径生成电流。所述基本上圆形的路径可以关于中心轴基本上对称地形成。与RFID标签通信可以包括对RFID标签读取和写入信息。炬内的读取器天线可以包括与炬的中心轴同轴地对准的线圈。

在一些方面中，一种用于在材料处理头内一致地定向和定位环状RFID标签的消耗品可以包括：主体；以及耦合到主体的环状RFID标签，所述RFID标签限定中心轴并且包括：环绕RFID标签的中心轴以用于从RFID标签传输数据的线圈天线，以及与线圈通信的芯片，所述芯片具有至少60位数据的存储容量。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

芯片的存储容量可以在大约256位和大约900位之间。

存储在芯片上的数据可以被划分成两个或多个分段。数据的第一分段可以被锁定并且数据的第二分段可以被解锁。两个或多个分段可以与彼此独立地被锁定。两个或多个分段可以在不同的时间被锁定。数据的第一分段可以包括消耗品标识数据并且数据的第二分段可以包括关于消耗品操作的数据。

在一些方面中，一种用于减少在数据标签和天线之间的通信干扰的材料处理头可以包括：主体；被布置在主体内的天线；第一标签，其相关联于第一消耗品组件，以距天线的第一距离被布置在主体的通量通信区内，所述第一标签具有第一谐振频率；以及第二标签，其相关联于第二消耗品组件，以距天线的第二距离被布置在主体的通量通信区内，所述第二标签具有与第一谐振频率不同的第二谐振频率，其中所述第一和第二谐振频率基于以下中的至少一个而被调谐：i)在第一距离和第二距离之间的差异；或ii)其中布置了第一标签和/或第二标签的通量通信区的特性（例如形状）。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

第二距离可以大于第一距离。第二标签与第一标签相比可以从天线吸收更多可用能量。第二谐振频率与广播频率相比可以在频率上更靠近广播频率。第一标签可以包括具有第一匝数的第一线圈并且第二标签可以包括具有第二匝数的第二线圈，所述第二匝数大于第一匝数。第一距离和第二距离可以各自在1mm和6mm之间。第一标签或第二标签中的至少一个可以被配置成在大约13MHz处谐振。第一消耗品组件或第二消耗品组件中的至少一个可以可移除地耦合到材料处理头。

在一些方面中，一种在材料处理***的材料处理头的RFID标签读取器与相关联于材料处理头内所布置的消耗品组件的两个或多个RFID标签之间促进通信并且减少通信干扰的方法可以包括：以距RFID标签读取器的第一距离来定位第一RFID标签，所述第一RFID标签附连到材料处理头内的第一消耗品组件，所述第一RFID标签具有第一谐振频率；以距RFID标签读取器的大于第一距离的第二距离来定位第二RFID标签，所述第二RFID标签附连到材料处理头内的第二消耗品组件，所述第二RFID标签具有第二谐振频率；从RFID标签读取器向第一和第二RFID标签广播读取器频率，所述读取器频率与距第一谐振频率相比更靠近于第二谐振频率。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

方法还可以包括调谐以下各项中的至少一个：第一谐振频率或第二谐振频率。调谐第一谐振频率或第二谐振频率中的至少一个可以包括i)选择第一RFID标签或第二RFID标签内的导体天线线圈的匝数；ii)选择与第二RFID标签的线圈的直径不同的第一RFID标签的线圈的直径；或iii)选择用于第一RFID标签的IC电容器，其具有与第二RFID标签的电容器不同的电容。

第二RFID标签可以从天线吸收对它可用的更多能量。与第二谐振频率相比，第一谐振频率可以从广播频率偏离得更多。第一RFID标签可以包括具有第一匝数的第一线圈并且第二RFID标签可以包括具有第二匝数的第二线圈，所述第二匝数大于第一匝数。第一消耗品组件或第二消耗品组件中的至少一个可以可移除地耦合到材料处理头。

在一些方面中，一种材料处理头，其具有消耗品组件，所述消耗品组件带有环状RFID标签，用于减少在环状RFID标签与天线之间的通信干扰，可以包括：处理头主体；位于主体上或其内的天线；可移除地安装在处理头主体中的消耗品；以及环状RFID标签，其与消耗品相关联并且位于与基本上金属的组件相邻处，其中所述标签：a)从处理头主体可移除，b)包括能够通过天线被供能的导体线圈，以及c)位于由以下各项中的至少一个所限定的通量通信区内：（a）在天线和标签之间的不受磁场抑制材料阻碍的区，或（b）磁场放大器的存在。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

通量通信区可以是环形形状的。通量通信区可以包括在RFID标签和天线之间的不受阻碍的通量路径。

材料处理头还包括在通量通信区内的第二标签和消耗品。

RFID标签和天线之间的距离可以在1mm和6mm之间。RFID标签可以在大约13MHz处谐振。不受磁场抑制材料阻碍的区可以包括不存在磁场抑制材料的区。磁场放大器可以包括铁氧体材料。铁氧体材料可以包括通量带材料或铁氧体涂层。

在一些方面中，一种用于在材料处理***的消耗品组件的数据标签与材料处理***的材料处理头的数据标签读取器之间改善RFID通信并且减少通信干扰的方法可以包括在与用于数据标签读取器的天线线圈的位置相邻的材料处理头的区中建立通量通信区，这通过以下各项中的至少一个：减少在与用于天线线圈的位置相邻的区中的磁场抑制材料的体积；或沿着在围绕用于天线线圈的位置的区中的磁场抑制材料的一个或多个表面而布置磁场放大材料，所述通量通信区将由所述位置中布置的天线线圈所产生的磁场重定向成关于天线线圈基本上是环形的。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

方法还可以包括将消耗品组件布置到材料处理头中以将数据标签的导体线圈定位在通量通信区的经重定向的磁场内。通量通信可以限定在数据标签的导体线圈和数据标签读取器的天线线圈之间的通量路径。方法还可以包括将具有第二数据标签的第二消耗品组件布置到材料处理头中以将第二数据标签的第二导体线圈定位在通量通信区的经重定向的磁场内。减小在与用于天线线圈的位置相邻的区中的磁场抑制材料的体积可以包括从与用于天线线圈的位置相邻的材料处理头中移除金属。减小在与用于天线线圈的位置相邻的区中的磁场抑制材料的体积可以包括用非导体材料取代在与用于天线线圈的位置相邻的区中的磁场抑制材料的一部分。磁场放大器可以包括铁氧体材料。铁氧体材料可以包括通量带材料。

除非在本文中明确描述或与权利要求不一致，否则上述***和方法的示例性实施例一般可以单独地被实现和实践，以及与彼此组合地实现和实践。例如，在一些实施例中，本文中所述的方法可以可选地利用本文中所述的***或设备中的一个或多个来被实施。类似地，在一些实施例中，本文中所述的各种设备可以包括本文中所述的其它设备的特征或方面中的一个或多个。

在一些方面中，一种用于执行切割或焊接操作的可更换消耗品组件可以包括：主体；以及耦合到所述主体或者集成在所述主体内的可读数据存储设备，其中所述数据存储设备包含用于切割或焊接设备的操作指令。

在一些方面中，耦合到热处理***的控制器的用于切割或焊接过程的炬可以包括：可更换消耗品组件；位于所述可更换消耗品组件中或其上的可读数据存储设备；在炬中或炬上的用于读所述数据存储设备的数据读取设备；以及使能在数据读取设备和控制器之间的通信的数据传递机制，其中所述数据存储设备包含用于热处理***的操作的数据。

在一些方面中，耦合到控制器的用于切割或焊接过程的炬可以包括：炬内的插座，所述炬被配置成接收更换消耗品组件；在炬中或炬上的数据读取设备；以及提供在炬和控制器之间的通信能力的数据传递机制。

在一些方面中，一种用于至少部分地控制切割或焊接***的过程的方法可以包括：提供消耗品，所述消耗品具有包含操作参数（例如，其可以包括切割程序）的数据标签；将消耗品组装到切割或焊接***的工具中；将操作参数传送到工具的控制设备；以及根据操作参数来控制切割或焊接过程。

实施例可以包括以下特征中的一个或多个。

在一些实施例中，操作指令包括切割程序。例如，切割程序可以包括电流或气体斜坡化分布图（ramping profile）、炬***设置值、工件切割应用。

在一些实施例中，操作指令包括固件更新。

在一些实施例中，可更换消耗品组件包括热处理炬的组件。例如，消耗品组件可以包括喷嘴、屏蔽或电极。

在一些实施例中，可读数据存储设备包括RFID标签。在一些实施例中，可读数据存储设备还是可重写的。在一些情况中，数据传递机制包括无线连接。在一些情况中，可读数据存储设备是可重写的。

在一些实施例中，可读数据存储设备当在服务中时和/或当被布置在炬内时是可写的。

在一些实施例中，数据包括切割程序。在一些实施例中，数据被配置成产生热处理***的经变更的性能特性。例如，经变更的性能特性可以包括相对于通过使用基本上类似的不传递数据的可更换消耗品组件将会可能的原始切割能力的更好的切割质量能力。数据还可以包括用于热处理***的固件更新。

在一些实施例中，数据读取设备可以包括RFID读取设备。在一些情况中，数据读取设备被配置成与被布置在炬中的消耗品组件中或其上的数据存储设备通信。在一些情况中，数据读取设备还是被配置成向数据存储设备写入数据的数据写入设备。

在一些方面中，一种用于通过使用包括可读数据存储设备的可更换消耗品组件来向切割或焊接***提供操作数据的方法可以包括：促进在可读数据存储设备与切割或焊接***的数据读取设备之间的通信；以及从可读数据存储设备向数据读取设备传递操作数据，所述操作数据至少部分地限定操作参数，所述操作数据被配置成影响切割或焊接***的操作。

在一些实施例中，可读数据存储设备包括第一可更换消耗品组件的第一可读数据存储设备并且数据读取设备包括切割或焊接***的至少一个数据读取设备；并且操作数据包括来自第一可读数据存储设备的操作数据的第一集合，还包括：促进在第二可更换消耗品组件的第二可读数据存储设备与切割或焊接***的所述至少一个数据读取设备之一之间的通信；以及从第二可读数据存储设备向所述至少一个数据读取设备中之一传递操作数据的第二集合，所述操作数据的第二集合被配置成调节切割或焊接***的操作。在一些情况中，第一可更换消耗品组件包括电极组件并且第二可更换消耗品组件包括喷嘴组件。在一些情况中，需要操作数据的第一集合与操作数据的第二集合的组合来全面操作切割或焊接***。

在一些实施例中，可更换消耗品组件是第一消耗品组件并且切割或焊接***还被配置成基于第二消耗品组件的物理特征而标识第二消耗品组件。例如，基于第二消耗品组件的物理特征而标识第二消耗品组件可以包括测量通过第二消耗品组件的气体流。在一些情况中，测量气体流可以包括：引导气体流通过与被布置在切割或焊接***内的第二消耗品组件相关联的流约束元件；确定在相对于流约束元件上游的位置处的气体流的第一压力；确定在自所述流约束元件下游的位置处的气体流的第二压力；确定通过流约束元件的气体流的流率；并且使用第一压力、第二压力和流率来标识第二消耗品组件。例如，在一些情况中，确定第一压力可以包括将气体流设置成已知压力；并且确定流率可以包括测量流率。

在一些实施例中，操作数据包括用于切割或焊接***的固件更新。在一些情况中，所述方法还包括确定正由切割或焊接***所使用的固件版本；以及比较正使用的固件版本与固件更新的固件版本。在一些情况中，固件更新可以包括用于确定固件更新是否应当被传递到切割或焊接***的日期代码。在一些情况中，影响包括完全替换控制软件。

在一些方面中，一种用于当可更换消耗品组件处于操作配置中时将信息存储在热处理机器中所使用的可更换消耗品组件上的方法可以包括：配置可更换消耗品组件的可重写数据存储设备以用于与热处理机器的数据写入设备通信；以及通过数据写入设备将信息写入到可重写数据存储设备。

在一些实施例中，信息可以相关联于可更换消耗品组件的先前的使用（例如切割或焊接操作）。例如，信息可以包括涉及可更换消耗品组件的先前使用的持续时间的信息。信息可以包括涉及炬、可更换消耗品组件或热处理机器的故障或误差的信息。可以在消耗品***作性地安装在热处理机器内的时候重写信息。信息可以在处于操作中的时候被重复地重写。信息可以包括涉及热处理机器的使用频率的信息。信息可以包括涉及可更换消耗品组件已经被用于的切割循环的数目的信息。信息可以包括涉及在可更换消耗品组件的先前使用期间的热处理机器的操作参数的信息。

在一些实施例中，操作配置可以包括正在使用中的热处理机器。

操作指令/程序可以包括：（例如切割程序、电流或气体斜坡化分布图、固件更新、***的设置值、切割循环或寿命数据、气体流率、气体类型、穿入延迟时间、定时参数、设定点、误差条件、阈值、多个参数的协调）。

在一些实施例中，作为从可读存储设备向数据读取设备传递信息（例如操作数据、指令或程序）的结果，不需要热处理机器的操作者手动输入如在操作数据没有被传递的情况下将会需要的那么多操作参数。

可更换消耗品可以包括热处理炬的组件（例如喷嘴、屏蔽或电极）。数据读取设备可以是RFID读取设备。操作数据可以包括工件切割应用（例如killer（杀手） app）。

操作数据可以被配置成产生热处理机器的经变更的性能特性。经变更的性能特性可以包括相对于通过使用基本上类似的不传递操作数据的可更换消耗品组件将会可能的原始切割能力的更快的切割能力。

信号设备（例如标签）可以是可重写的（当在服务中时和当在炬中时可写）。

在一个方面中，一种方法被提供用于配置第一热处理***和第二热处理***。所述方法包括提供第一消耗品用于使用在第一热处理炬中以及第二消耗品用于使用在第二热处理炬中。第一消耗品和第二消耗品具有基本上等同的物理特性。第一消耗品相关联于被编码有第一数据的第一信号设备并且第二消耗品相关联于被编码有第二数据的第二信号设备。所述方法包括将具有第一消耗品的第一炬装配在第一热处理***中并且将具有第二消耗品的第二炬装配在第二热处理***中。所述方法还包括通过第一热处理***感测第一信号设备中所存储的第一数据并且通过第二热处理***感测第二信号设备中所存储的第二数据。所述方法还包括通过第一热处理***配置第一热处理***的参数，以用于通过将第一值指派给参数来基于所感测的第一数据而操作第一炬。另外，所述方法包括通过第二热处理***来配置第二热处理***的参数，以用于通过将第二值指派给参数而基于所感测的第二数据而操作第二炬。所述第二值可以不同于所述第一值。

在另一方面中，一种方法被提供用于组装第一热处理炬和第二热处理炬。所述方法包括提供第一消耗品和提供第二消耗品，所述第一消耗品具有位于所述第一消耗品的主体上或其内的第一信号设备，所述第二消耗品具有位于所述第二消耗品的主体上或其内的第二信号设备。所述方法包括将第一信号设备编码有与第一消耗品相关联的第一数据。所述第一数据与第一热处理***的参数的第一值相互关联以用于操作第一炬。所述方法还包括将第二信号设备编码有与第二消耗品相关联的第二数据。所述第二数据与第二热处理***的参数的第二值相互关联以用于操作第二炬。所述第二值可以不同于所述第一值。

在其它示例中，以上方面中的任一个可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施例中，第一或第二数据中的至少一个独立于对应第一或第二消耗品的可检测的物理特性。第一或第二数据中的至少一个可以标识对应第一或第二消耗品的类型。对应消耗品的类型可以包括喷嘴、屏蔽、电极、内部保持帽、外部保持帽、涡旋环或焊接端头（tip）。另外，第一或第二数据中的至少一个可以标识对于对应的第一或第二消耗品而言唯一的序列号。第一或第二数据中的至少一个可以被传输到对应的第一或第二热处理***，如气动信号、无线电信号、光信号、磁信号或液压信号。

在一些实施例中，第一信号设备或第二信号设备中的至少一个包括射频标识（RFID）标签。第一信号设备或第二信号设备中的至少一个可以位于对应的第一或第二消耗品的主体上或其内。在一些实施例中，第一或第二信号设备位于对应的第一或第二消耗品的主体的表面处以最小化炬操作期间的热暴露。所述表面可以邻近于冷却机制、远离等离子体弧、或处于对应第一或第二消耗品的o-环通道中、或其组合。

在一些实施例中，参数包括在工件以上的炬高度、等离子体气体的流率、屏蔽气体的流率、等离子体气体或电流的定时、或用于切割工件的处理程序。在一些实施例中，参数被包括在参数集中，所述参数集通过第一或第二热处理***中的至少一个可配置以操作第一炬或第二炬中的至少一个。在这样的情况中，第一和第二热处理***可以将值指派给参数集中的每一个以用于操作相应的第一和第二炬。

在一些实施例中，所述方法还包括提供第一工件和第二工件以用于分别通过第一炬和第二炬处理。第一和第二工件至少基本上是相同的。

在一些实施例中，感测被存储在第一信号设备中的第一数据还包括使用第一热处理***的信号检测器来感测第一数据。所述信号检测器可以是RFID读取器。所述信号检测器可以位于第一炬的外部。

在一些实施例中，第一和第二热处理***是相同的热处理***。

在另一方面中，一种方法被提供用于配置热处理***。所述方法包括提供用于使用在热处理炬中的消耗品。所述消耗品具有便于安装到炬中的一个或多个物理特性。所述方法包括将消耗品装配在炬中、将炬连接到热处理***并且通过热处理***感测与消耗品相关联的数据。所述方法还包括通过热处理***配置热处理***的一个或多个参数以用于基于所感测的数据是否满足准则来操作炬。

在一些实施例中，配置热处理***的一个或多个参数包括防止热处理***在数据不满足准则的情况下操作炬。数据可以标识不匹配经准许的制造商的消耗品制造商。

在一些实施例中，数据被编码在耦合到消耗品的信号设备中。可以通过热处理***的RFID读取器来执行感测。

在一些实施例中，所述方法还包括防止在热处理***所感测的任何数据不存在的情况下的热处理***的一个或多个参数的配置。

在一些方面中，一些实施例可以具有以下优点中的一个或多个。使用本文中所述的***和方法，所述***和方法包括使用热处理***消耗品组件（例如等离子体炬喷嘴、屏蔽、保持帽或其它消耗品），所述热处理***消耗品组件具有被布置在消耗品组件中或其上的数据存储设备（例如可读或可重写的数据存储设备），可以导致更容易设置、使用和/或故障查找的热处理***（例如切割或焊接***）。例如，如在本文中所讨论的，被布置在消耗品组件中或其上的数据存储设备可以用于将信息（例如操作参数）提供到其上使用消耗品组件的热处理***。在一些情况中，信息可以在将消耗品组件组装到***的设备（例如炬）中时至少半自动地（例如自动地）被传输到热处理***。作为信息被传输到***的结果，被需要以便操作机器的操作参数或指令中的一些或全部不需要由操作者使用热处理***来输入（例如编程）到***中。需要来自操作者的较少输入可以导致操作起来更容易并且不太昂贵的处理***。

在一些实施例中，使用本文中所述的***和方法可以使得热处理***能够半自动地（或自动地）再查看和更新***软件（例如固件），这通过在消耗品被安装在处理***的设备（例如炬）中时从数据存储设备向处理***传输软件。作为半自动化软件更新能力的结果，本文中所述的***和方法通常需要较少的维护（例如操作者发起的维护）以及停机时间，所述维护和停机时间否则可能被需要用以测试热处理***以及更新软件。

另外，使用本文中所述的***和方法来传输热处理***设置信息或操作参数可以使得定制的切割或焊接性质能够用于特定的消耗品组件。例如，如以下所讨论的，两个不同的结构上类似的消耗品组件可以各自具有数据存储设备，其中数据存储设备之一包括更好地适于快速、粗略切割过程的操作参数，并且另一个数据存储设备包括更好地适于产生较高质量切割的缓慢切割过程的操作参数。也就是说，消耗品组件可以“预加载”有使得消耗品优选用于任何的各种类型的切割性能特性的信息（例如操作参数）。作为使数据存储设备特制用于相应消耗品的特定使用的结果，消费者（例如机器操作者）可以仅仅根据将执行的切割或焊接的期望类型来选择消耗品并且将所述消耗品安装到处理***中（例如到炬中）。因此，处理***不需要由操作者完全设置和编程，相反，处理***可以在将消耗品安装到炬中时（例如，当信息从数据存储设备被传输到炬时）被自动设置。

还应当理解到，本发明的各种方面和实施例可以以各种方式被组合。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员可以容易地确定如何组合这些各种实施例。例如，在一些实施例中，以上方面中的任一个可以包括以上特征中的一个或多个。本发明的一个实施例可以提供以上特征和优点的全部。

附图说明

图1是示例性等离子体弧炬的横截面视图。

图2是示例性通信网络的示意图。

图3是图示了等离子体弧炬的各种消耗品组件的经变更的几何结构的示例性等离子体弧炬的横截面视图。

图4是使用图2的通信网络来控制热处理炬的操作的示例性热处理***的示意图。

图5是使用图2的通信网络来控制热处理炬的操作的另一示例性热处理***的图解。

图6A和6B是图示了图2的通信网络的示例性操作的流程图。

图7是包括流检测设备用于标识被安装在示例性炬***的炬内的消耗品组件的示例性炬气体递送***的示意图。

图8是图示了等离子体弧炬内的可以用于标识被安装在炬内的消耗品组件的几何特征的示例性等离子体弧炬的横截面视图。

图9是图示了用于使用被布置在热处理***所使用的消耗品组件中或其上的数据存储设备来至少部分地控制热处理***的过程的示例性方法的流程图。

图10是图示了用于使用被布置在热处理***所使用的消耗品组件中或其上的数据存储设备来将信息提供到热处理***的另一示例性方法的流程图。

图11是图示了用于将来自热处理***的信息存储到被布置在热处理***所使用的消耗品组件中或其上的数据存储设备的示例性方法的流程图。

图12是图示了被附到各种炬组件的各种信号设备的示例性热处理炬的横截面视图。

图13是用于具有环状数据标签的材料处理头的示例性消耗品的透视图。

图14是图示了在消耗品周围的导体线圈的消耗品上的示例性环状数据标签的透视剖面视图。

图15是图示了通过环状导体线圈的电流以及从中生成的结果所得的磁通量的示意图。

图16是用于具有环状数据标签的材料处理头的消耗品的另一示例。

图17是图示了具有多匝的导体线圈的示意图。

图18是具有与数据标签读取设备通信的多个数据标签的示例性材料处理头的横截面视图。

图19是从数据标签读取设备所生成的示例性偏移磁通量场的横截面视图。

图20是从在靠近不存在磁场抑制材料的通量通信区内的数据标签读取设备所生成的示例性磁通量场的横截面视图。

图21是从靠近磁场放大器的通量通信区内的数据标签读取设备所生成的示例性磁通量场的横截面视图。

具体实施方式

在一些方面中，材料处理***（例如等离子体切割***或水喷射切割***）可以包括具有数据标签的消耗品组件，所述数据标签具有绕其中心轴形成的导体线圈，这可以改善通信性能并且有助于提供各种通信***增强。

图1是热处理***（例如切割或焊接***）的示例性等离子体弧炬100的横截面视图。炬100通常包括炬主体102和炬端头（torch tip）104。炬端头104包括一个或多个消耗品（例如可更换消耗品组件（例如电极105、喷嘴110、保持帽115、涡旋环120和屏蔽125）），所述消耗品被布置在插座（例如消耗品插座）内，所述插座被配置成接收更换消耗品。各种消耗品中的每一个包括限定各种特征的主体，所述各种特征如在本文中所讨论的可以在炬100的操作期间引导流体（例如气体或液体）。炬主体102，其一般具有圆柱形状，支撑电极105和喷嘴110。喷嘴110从电极105间隔开并且具有被装配在炬主体102内的中央出口孔。涡旋环120被装配到炬主体102并且具有一组径向偏移或弄斜的气体分布孔洞127，其将切向速度分量给予等离子体气体流，使得等离子体气体流涡旋。还包括出口孔的屏蔽125连接（例如螺纹化）到保持帽115。如所示的保持帽115是稳固连接（例如螺纹化）到喷嘴110的内部保持帽。在一些实施例中，外部保持帽（未示出）相对于屏蔽125是稳固的。炬100另外可以包括电连接、用于冷却的通道、用于弧控制流体（例如等离子体气体）的通道以及功率供给。在一些实施例中，消耗品包括焊接端头，所述焊接端头是用于使点火的焊接气体通过的喷嘴。

在操作中，等离子体气体流过气体入口管（未示出）以及涡旋环120中的气体分布孔洞127。从那里，等离子体气体流到等离子体腔室128中并且通过喷嘴110和屏蔽125的出口孔而从炬100流出。导弧首先在电极105和喷嘴110之间被生成。导弧使通过喷嘴出口孔和屏蔽出口孔的气体离子化。弧然后从喷嘴110传递到工件（未示出）以用于热处理（例如切割或焊接）工件。注意到，炬100的图示的细节，包括组件的布置、气体和冷却流体流的方向以及电连接可以采取各种形式。

不同的操作过程通常需要不同的屏蔽和/或等离子体气体流率，其需要不同的消耗品集合。这导致各种消耗品在现场被使用。使用恰当的消耗品并且适当地匹配它们对于实现最优切割性能而言是必要的。消耗品失配（例如，将被制作用于以65安培操作的消耗品使用在正以105安培操作的炬中）可能导致拙劣消耗品寿命和/或等离子体弧炬的拙劣性能。

图2示出了本发明的示例性通信网络200。通信网络200包括一个或多个信号设备（例如可读数据存储设备）202，每一个都被指派到热处理炬（诸如图1的等离子体弧炬100）的消耗品。在一些实施例中，可读数据存储设备202位于主体上（例如耦合到主体）或位于主体内（例如集成在主体内）。示例性的消耗品包括电极105、喷嘴110、保持帽115、涡旋环120、和屏蔽125。在一些实施例中，信号设备202是被配置成以一个或多个信号的形式传输与消耗品相关的信息的电可写设备。例如，信号设备202可以是射频标识（RFID）标签或卡、条形码标注或标签、集成电路（IC）板等等。在一些实施例中，可读数据存储设备202是可重写的。也就是说，可重写数据存储设备202通常能够在数据的初始写入之后添加新数据（例如，在删除或盖写或者没有删除或盖写数据存储设备上存在的其它数据的情况下）。特别地，可重写数据存储设备202通常能够当被布置在炬100内的时候使新数据被写入。在一些实施例中，可读存储设备202当在炬外（例如在炬或消耗品的服务期间）或被布置在炬内（例如在炬的使用期间）时是可重写的。在一些实施例中，信号设备202是检测器（例如传感器），其用于检测消耗品的物理特性并且以一个或多个信号的形式传输所检测的信息。

通信网络200还包括至少一个接收器（例如被布置在炬中或其上的数据读取设备）204，所述接收器用于（i）接收由信号设备202所传输的信号（例如，读数据存储设备202），（ii）提取通过信号传达的数据，以及（iii）将所提取的数据提供到处理器206以用于分析以及进一步的动作。在一些实施例中，数据读取设备204也是数据写入设备，其被配置成将数据写入到被定位在炬内的可重写存储设备。处理器（例如控制器）206可以是数字信号处理器（DSP）、微处理器、微控制器、计算机、计算机数字控制器（CNC）机器工具、可编程逻辑控制器（PLC）、专用集成电路（ASIC）等等。在一些实施例中，炬100还包括数据传递机制，所述数据传递机制使能在数据读取设备204和控制器206之间的通信。例如，数据传递机制可以包括被配置成将从信号设备202接收的数据或信号传输到控制器206的有线连接或无线连接。可替换地或附加地，数据传递机制可以被配置成经由数据读取设备204将来自控制器206的数据往回传输到被布置在消耗品上的可重写数据存储设备202。

在一些实施例中，每个信号设备202被编码有与信号设备202被指派到的消耗品相关的信息。所编码的信息可以是一般或固定的信息，诸如消耗品的名称、商标、制造商、序列号和/或类型。所编码的信息例如可以包括型号以一般地指示消耗品是喷嘴。在一些实施例中，所编码的信息对于消耗品而言是独有的，诸如消耗品的金属组成、消耗品的重量、消耗品制造的日期、时间和/或位置、负责消耗品的人员等等。作为示例，所编码的信息可以提供序列号，所述序列号对于每个制造的炬组件而言是独有的，以区分例如喷嘴类型A、序列#1与喷嘴类型A、序列#2。

在一些实施例中，在对应消耗品制造的时候将信息编码到信号设备202。信息还可以在消耗品的寿命期间被编码到信号设备202，诸如在每次消耗品使用之后。这样的信息可以包括消耗品使用的日期、时间和位置、在使用期间检测的任何异常、和/或在使用之后的消耗品状况，使得可以创建日志以预测与消耗品相关联的故障事件或寿命终结事件。

在一些实施例中，被编码到信号设备202的信息还可以指定操作参数（例如操作指令或操作数据）。例如，对于与屏蔽125相关联的信号设备202，被编码到信号设备202的数据可以指示用于屏蔽125的屏蔽气体类型和/或适当的气体流率。在一些实施例中，信号设备202的编码的数据提供与其它有关的炬组件相关的信息。例如，所编码的数据可以标识与所指派的消耗品兼容、有助于炬中整个消耗品集合的安装以实现某些性能度量的其它炬组件。在一些实施例中，操作参数包括由热处理***100在使用期间可以利用的各种类型的信息或数据中的一个或多个。操作参数的示例包括切割程序、电流（例如点火或切割电流）或气体（例如等离子体或屏蔽气体）斜坡化分布图、用于热处理***的设置值、消耗品的炬的切割循环或寿命数据、气体流率（例如点火或切割气体流率）、气体类型（例如气体选择指令）、穿入延迟时间、定时参数、设定点、误差条件、阈值或多个参数的协调。在一些情况中，操作数据包括工件切割应用，诸如“Killer（杀手）App”。例如，“Killer（杀手）App”可以被配置成提供期望的操作性能特性、特征或切割应用。

在一些实施例中，从消耗品组件发送的信息可以包括用于热处理***的软件信息。例如，在一些实施例中，消耗品可以包含用于热处理***的固件更新。在一些情况中，控制器可以确定正由热处理***使用的固件版本并且将其与在可读数据存储设备上所包含的固件更新的版本进行比较以便确定驻留在可读数据存储设备上的固件更新是否比正使用的更新。通过比较两个固件版本，控制器可以确定是否应当将固件更新从可读数据存储设备传输到数据读取设备并且随后安装到热处理***上。例如，驻留在可读数据存储设备上的固件更新可以包括数据读取设备可以读取和考虑的标识码（例如日期码、修订标识（例如修订号）、或任何的各种其它合适的标识码）。在一些情况中，信息包括可以被发送到数据读取设备并且通过控制器安装的完整控制软件。

在一些实施例中，被发送到炬的操作参数被配置成产生热处理***的经变更的性能特性。例如，在一些实施例中，经变更的性能特性包括相对于通过使用基本上类似的不传递操作参数的可更换消耗品组件将会可能的原始切割能力更快的切割能力。也就是说，例如，两个不同的基本上类似的（例如，结构上类似的）喷嘴可以各自包括具有不同切割参数的数据存储设备，使得喷嘴之一提供很好地适于快速切割（即沿着工件的等离子体弧的快速移动）的切割参数并且另一喷嘴提供很好地适于缓慢切割和/或较高质量切割边缘的切割参数。也就是说，消耗品组件可以“预加载”有使得消耗品优选用于任何的各种类型的切割性能特性的信息（例如操作参数）。作为使数据存储设备特制用于相应消耗品的特定使用的结果，消费者（例如机器操作者）可以仅仅根据将执行的切割或焊接的期望类型而选择消耗品并且将消耗品安装到处理***中（例如炬中）。优选切割特性的示例包括快速切割、缓慢切割、高质量切割边缘、缩减的切口、缩减的工件飞溅、直线切割、曲线切割、圆形切割、顺时针或逆时针切割、或各种其它切割特性。

因此，在一些方面中，处理***不需要由操作者完全设置和编程，相反，处理***可以在将消耗品安装到炬中时（例如，当信息从数据存储设备被传输到炬时）被自动设置。例如，在一些实施例中，操作者可以将消耗品组件（例如喷嘴）安装到炬中并且喷嘴中或其上的信号设备（例如可读存储设备（例如RFID标签））202可以与炬的接收器（例如数据读取设备）204通信，使得机器设置信息（例如操作参数）可以通过处理器（例如控制器）206被自动编程到热处理***中以供使用。在一些情况中，作为从可读存储设备向数据读取设备传递信息（例如操作参数、指令或程序）的结果，不需要热处理机器的操作者手动输入如在操作数据没有被传递的情况下将会需要的那么多操作参数。

如以上所讨论的，在一些实施例中，热处理***（例如数据读取/写入设备）被配置成将信息（例如数据）传输到可重写数据存储设备。在一些情况中，热处理***被配置成当消耗品被布置（例如操作性地安装）在炬内（例如在炬的使用期间）时周期性地（例如重复地或连续地）将数据写入到可重写存储设备。被传输到可重写存储设备的信息可以相关联于热处理***、其中安装了消耗品的炬、或其中或其上安装了可重写存储设备的可更换消耗品组件的先前的使用（例如切割或焊接操作）。例如，信息可以包括涉及使用频率（例如，在给定时间上可更换消耗品组件已经被使用用于多少切割或焊接操作）、涉及可更换消耗品组件已经被使用用于的切割循环的数目（例如总数目）、或涉及可更换消耗品组件的先前使用的持续时间（即在先前的使用期间有多长时间炬处于操作中）的信息。

在一些实施例中，信息可以涉及在可更换消耗品组件的先前使用期间热处理机器的操作参数。在一些情况中，信息涉及在先前使用期间炬、消耗品或热处理***的故障或误差。

在一些实施例中，信号设备202和/或接收器204被加密以便限制（例如防止）第三方干预（例如欺诈性干预）或变更被存储在信号设备202上的数据。例如，加密可以有助于限制第三方欺诈性地将不正确的使用数据或设置信息（例如操作参数）存储到消耗品上，其可能使得热处理***将使用过的（例如使用到终结寿命的）消耗品误解或曲解为可用消耗品。可替换地或附加地，可以使用加密以便对消耗品进行编码以供仅一种类型（例如制造商或OEM品牌）或热处理***使用。

在一些实施例中，信号设备202包括关于对应消耗品的、独立于消耗品的可检测的物理特性的信息。消耗品的可检测的物理特性的示例包括磁性性质、表面反射率、密度、声学性质以及通过炬中安装的检测器所测量的消耗品的其它触觉特征。因此，独立于消耗品的可检测的物理特性的消耗品数据的示例可以包括消耗品名称、类型、制造商、制造日期、制造位置、序列号、或消耗品的其它非触觉特征。在一些实施例中，信号设备202在它被安装到炬中之前存储消耗品的预收集的信息，包括物理特性，但是信号设备202不被配置成主动测量或检测物理特性。然而，信号设备202可以存储通过另一设备、诸如通过传感器所检测或测量的关于消耗品的物理特性。

在一些实施例中，信号设备202位于炬100内或其上。例如，信号设备202可以被附连到消耗品的表面，所述消耗品最终被安装在炬端头104的内部。信号设备202还可以附连到除了所指派的消耗品之外的炬100内部的组件。例如，虽然信号设备202被指派成存储关于电极105的数据，但是信号设备202可以附到保持帽115的表面。在一些实施例中，信号设备202耦合到不与炬100物理相关联的外部源。例如，信号设备202可以附连到用于存储消耗品的封装并且一旦它被安装在炬100中就远离消耗品。如果信号设备202位于炬100内部，则信号设备202被附连到的表面可以被选择以减少或以其它方式最小化在炬100的操作期间的热暴露。例如，信号设备202可以定位成靠近冷却机制、远离等离子体弧和/或处于炬100的o-环通道中以减少或最小化热暴露。另外，信号设备202可以涂覆有热保护性材料以降低在炬操作期间设备将过热的可能性。一般地，信号设备202可以处于诸如被另一炬组件屏蔽，以最小化对热能量、辐射、有害气体（例如臭氧）和/或高频能量的暴露。

在一些实施例中，信号设备202被设计成是耐久的，即在一个或多个炬点火期间和之后是功能性的。在一些实施例中，信号设备202在每次炬使用之后或在若干使用之后是用完可丢弃的。在一些实施例中，信号设备202可写一次，例如用以在最初制造消耗品时编码关于消耗品的信息。在一些实施例中，信号设备202可写多次，诸如贯穿对应消耗品的寿命。

在通信网络200中，信号设备202可以以一个或多个信号的形式将其存储的信息无线传输到接收器204。接收器204被适配成处理这些信号以提取关于消耗品的相关数据并且将所述数据转发到处理器206以供分析。在一些实施例中，接收器204位于等离子体弧炬100中或其上。例如，接收器204可以位于炬主体102中。在一些实施例中，接收器204处于炬100外部的位置，诸如附连到功率供给模块、气体控制台、处理器206等等。

在一些实施例中，信号设备202中的至少一个是RFID标签并且接收器204是用于询问RFID标签的读取器。在这样的实施例中，RFID标签包括用于存储信息的微芯片以及用于接收和传送RF信号的天线。读取器可以包括（1）用于将RF信号传送到RFID标签以询问标签的天线以及（2）用于在将RFID标签所传送的响应转发到处理器206之前对所述响应进行解码的组件。RFID标签可以是有源或无源的。有源RFID标签包括电池用以产生到读取器的更强的电磁返回信号，从而增加在RFID标签和读取器之间的可能的传输距离。在RFID标签和读取器之间的距离可以从小于1英寸到100英尺或更多，这取决于功率输出、所使用的射频以及RF信号需要行进通过的材料的类型。在一个示例中，在RFID标签和对应读取器的天线之间的距离可以是大约2-4cm。读取器天线和其余的读取器组件不需要处于相同的封装中。例如，读取器天线可以位于炬主体102上或其内部，而其余的读取器组件在炬100外部。使用RFID标签是有利的，因为它不需要直接接触（例如经由导线）或与读取器的直接视线（例如经由光学信号）并且很好地适于使用在严苛环境中。

在一些实施例中，信号设备202是检测器（例如传感器）以用于检测消耗品的至少一个物理标记，用于唯一地通过其类型或单独地标识消耗品。物理标记可以例如是消耗品的物理变更。如图3中所示，通过以下来实现消耗品的标识：变更消耗品的几何结构，使得当它被安装在炬100中时，它影响相邻冷却剂通路402的壁，这进而变更流过其中的冷却剂的速率。特别地，冷却剂通路402的经变更的区段可以限制冷却剂流的速率。信号设备202可以用于根据冷却剂流率而测量压力改变。因此，所测量的冷却剂压力改变充当消耗品的标识。在如图3中所示的另一示例中，辅助通风线路404连接到阀并且流量计附连到喷嘴110以标识喷嘴110。阀在等离子体弧点火之前是打开的并且通过信号设备202根据在净化循环期间的等离子体压力而测量辅助通风线路流率。因此，所测量的流率充当喷嘴110的标识。在另一示例中，一个或多个唯一地定大小的计量孔洞（未示出）可以被钻到外部保持帽中以一旦帽被安装在炬100中就标识所述帽。每个计量孔洞的大小被配置成唯一地影响离阀压力和/或屏蔽气体的流率。因此，在导弧点火之前的预流例程中由信号设备202所进行的这些测量用于标识外部保持帽。

在又一示例中，屏蔽125可以通过测量消耗品相对于参考炬数据的长度来被标识。在示例性的测量过程中，炬高度控制器用于确定已知炬点火并且开始切割工件所按的高度。该高度可以用作参考炬数据。然后，在将未经标识的消耗品安装到炬中之后，确定相对于参考数据的高度。因此，涉及两个高度的简单计算可以用于确定未经标识的消耗品的相对长度。进而，相对消耗品长度可以用于标识消耗品，这例如通过参考查找表，所述查找表将相对消耗品长度与消耗品部件相互关联。

在一些实施例中，信号设备202是条形码，其提供关于对应消耗品的数据的光学机器表示。条形码可以通过以条形码读取器的形式的接收器204来被读取。一般地，信号设备202可以传送关于消耗品的数据，所述数据以任何机器可读信号的形式，包括无线电信号、光学或其它基于光的信号（例如红外信号或紫外信号）、磁信号、气动信号或液压信号。

在一些实施例中，单个信号设备202被指派到炬的每个消耗品以传输关于对应消耗品的相关信息。在一些实施例中，两个或多个信号设备202被指派到相同的消耗品以传输关于该消耗品的不同信息。例如，一个信号设备202可以传输对于消耗品类型而言独有的信息，诸如对于消耗品类型的型号和操作参数，而另一信号设备202可以传输对于消耗品本身而言独有的信息，诸如消耗品的重量和使用历史。在一些实施例中，通信网络200中的信号设备202采用不同的数据传输模式。例如，虽然一个信号设备202将数据传输作为RF信号，但是另一信号设备202将数据传输作为光学信号。在一些实施例中，网络200包括多个接收器204。每个接收器204被配置（例如调谐）以从一个或多个信号设备202读取信号并且向处理器206传输所提取的数据。在一些实施例中，单个接收器204用于从通信网络200中的所有信号设备202读取信号。处理器206因而可以同时处理与多个消耗品相关联的数据。

图4是示例性的热处理***300，其使用图2的通信网络来控制热处理炬、诸如图1的等离子体弧炬100的操作。等离子体弧炬100可以包括一个或多个消耗品，所述消耗品包括喷嘴110、电极105、屏蔽125、内部保持帽115以及外部保持帽302。至少一个信号设备202被指派到消耗品中的至少一个以用于经由接收器204将关于对应消耗品的信息传输到处理器206。***300还包括功率供给304以用于提供对于在炬100中生成等离子体弧而言所必要的电流。从信号设备202收集的关于相应消耗品的数据可以由处理器206用于控制和优化以下各项中至少一个的操作：等离子体功率供给304、电动机和驱动器306、气体控制台308、高度控制器310以及嵌套软件312。

处理器206可以位于等离子体弧炬100的内部或外部。在一些实施例中，处理器206被收容在功率供给304中。在一些实施例中，等离子体功率供给304、电动机和驱动器306、气体控制台308、高度控制器310以及嵌套软件312中的每一个收容至少一个处理器以用于处理来自信号设备202的数据从而控制相应模块304、306、308或310的功能。

基于从信号设备202所收集的信息，处理器206可以同时地或几近同时地以及实时地或几近实时地调控许多等离子体***功能。这些***功能包括但不限于起始序列、CNC接口功能、气体和操作参数、以及关断序列。在一些实施例中，处理器206使用消耗品信息来自动设置***300的各种参数。在一些实施例中，处理器206使用消耗品信息来验证***300的某些预设参数是否与炬100内部的消耗品兼容。作为示例，基于所收集的关于炬100的多个消耗品的数据，处理器206可以控制并且验证以下***组件中的一个或多个：（i）设置功率供给304以用于调控到炬100的功率，（ii）设置嵌套软件312以用于处理工件，（iii）设置气体控制台308以用于控制屏蔽和/或被供给到炬100的等离子体气体，（iv）设置高度控制器310以用于调节在炬100和工件之间的高度，以及（v）设置各种电动机和驱动器306。

在一些实施例中，基于从一个或多个信号设备202所收集的数据，处理器206与嵌套软件312交互以自动选择切割程序，所述切割程序设置用于处理工件的参数，诸如切割速度、方向、路径、嵌套序列等等。切割程序还可以鉴于所收集的消耗品数据而限定用于炬的气体类型、气体压力和/或流设置以及高度控制设置。传统上，当消耗品集合被组装到炬中时，操作者需要手动配置嵌套软件312以创建用于炬的切割程序，这通过将信息供给到软件，包括正处理的工件材料的类型和厚度、正使用的气体的类型、以及消耗品集合的额定电流。特别地，操作者需要手动将消耗品集合的额定电流输入到处理器206中。在本发明中，由于针对每个消耗品的额定电流信息被存储在至少一个信号设备202中，所以处理器206可以电子地从所述一个或多个信号设备202收集这样的信息并且在没有用户输入的情况下自动确定适当的电流设置。

在一些实施例中，基于所收集的消耗品数据，处理器206从嵌套软件312中选择合适的切割程序，这通过考虑来自信号设备202的消耗品数据以及用户输入的操作参数，包括正切割的工件的特性以及期望的切割形状。例如，操作者可以首先将通用程序文件发送到嵌套软件312。通用程序文件为每个工件厚度指定可变的切割速度、气体流、切口补偿、炬高度等等，其随不同的消耗品部件而改变。因而，在使用信号设备202标识了消耗品之后，处理器206与通用程序文件交互以配置用于炬的切割程序。在一些实施例中，在创建了切割程序之后，处理器206使用从信号设备202所收集的消耗品数据来验证是否将恰当的消耗品安装到炬中，适用于所述程序。另外，处理器206可以指示嵌套软件312自动设置或校正程序的参数以增强与加载到炬中的消耗品的兼容性。例如，需要400A电流的消耗品与需要130A电流的消耗品相比具有较大的切口以及引入。因此，嵌套软件312可以选择较少的部件来装在程序嵌套上，如果400A消耗品被加载到炬中的话。

在一些实施例中，基于从一个或多个信号设备202所收集的数据，处理器206可以操纵气体控制台308来控制到炬100的等离子体和屏蔽气体的流，这通过验证并且调节气体控制台设置。气体控制台308收容螺线管阀、流量计、压力计量器、以及开关，其用于等离子体和屏蔽气体流控制。例如，流量计用于设置等离子体和屏蔽气体的预流率和切割流率。气体控制台308还可以具有多入口气体供给区域，其中连接了等离子体和屏蔽气体。拨动开关可以用于选择期望的气体。等离子体和屏蔽气体通过气体压力传感器来监控。在一个示例中，与等离子体弧炬100的屏蔽125相关联的信号设备202可以存储与适合用于供屏蔽125使用的一个或多个屏蔽气体的类型和组成相关的信息，连同屏蔽气体的最优流率设置。基于该数据，处理器206可以与气体控制台308交互以向等离子体弧炬100提供以最优流率的适当屏蔽气体。

在一些实施例中，基于从一个或多个信号设备202所收集的数据，处理器206操纵炬高度控制器310，所述炬高度控制器310设置相对于工件的炬100的高度。炬高度控制器310可以包括控制模块以控制切割期间的弧电压，这通过调节隔开（standoff）（即在炬100和工件之间的距离）来维持预定的弧电压值。炬高度控制器310还可以包括外部控制模块来控制隔开。炬高度控制器310还可以包括升降器，所述升降器由控制模块通过电动机或驱动器306来控制，用以在相对于工件的竖直方向上滑动炬100，从而维持在切割期间的期望电压。在一个示例中，基于从炬的消耗品所收集的数据，炬高度控制器310可以自动确定高度以相对于工件的顶部来定位炬。因此，炬高度控制器310不需要在开始弧电压控制之前执行高度感测以便设置适当的穿入高度和切割高度。在一些实施例中，基于从一个或多个信号设备202所收集的数据，处理器206操纵电动机和驱动器306以相对于工件的表面而横向移动炬100。处理器206还可以操纵高度控制器310以相对于工件的表面而竖直地移动炬100。

在一些实施例中，处理器206被配置成阻止热处理***300开始对工件的操作，如果它确定了炬100中所安装的消耗品与彼此失配、与热处理***300不兼容或者与操作者输入的其它预选的操作参数不一致的话。如果做出了这样的确定，则处理器206可以触发音频或可视警报，其向操作者指示：所连接的消耗品中的一个或多个不被支持并且消耗品应当被更换或者应当修订操作者输入。另外，处理器206可以阻止发起操作，如果触发了警报的话。例如，处理器206可以停止炬操作，如果由被指派到屏蔽125的信号设备202传送到处理器206的屏蔽125的电流设置不同于由对应于喷嘴110的不同或相同的信号设备202传送到处理器206的喷嘴110的电流设置的话。

在一些实施例中，处理器206被配置成阻止热处理***300操作，如果它确定了炬100中所安装的消耗品中的至少一个没有被所接受的制造商制造或以其它方式支持的话。例如，处理器206可以停止炬操作，如果它没有识别由消耗品的信号设备所传送的制造商标识、序列号和/或部件号的话。因此，热处理***300可以用于检测和防止使用低劣或伪造的消耗品。

在一些实施例中，处理器206向操作者推荐一个或多个补救动作以解决警报情形。例如，处理器206可以建议将安装在炬100中的一个或多个消耗品，从而避免与热处理***300的其它组件的潜在失配。处理器206可以基于所安装的消耗品集合的等级来建议用于处理的工件的合适类型。处理器206可以推荐对所安装的消耗品的设置与操作者所提供的设置进行调解的切割序列。

一般地，信号设备202可以存储与除了消耗品之外的炬组件相关的信息。例如，信号设备202可以存储关于炬主体102或关于一个或多个引线的信息。因此，如本领域人员将充分领会到的，图2的示例性通信网络200和图3的配置可以容易地被适配成存储关于任何炬组件的信息。

图5是另一示例性热处理***500，其使用图2的通信网络200来影响、控制或以其它方式作用于热处理炬、诸如图1的等离子体弧炬100的操作。热处理***500包括计算机化的数字控制器（CNC）502、功率供给504、自动过程控制器508、炬高度控制器512以及驱动器***516，其分别类似于操作***400的处理器206、功率供给304、气体控制台308、高度控制器310以及电动机和驱动器306。另外，热处理***500包括切割台520。

为了操作热处理***500，操作者将工件置于切割台520上并且将炬100装配到炬高度控制器512中，所述炬高度控制器512附连到台架522。驱动器***516和高度控制器512提供在炬100的端头和工件之间的相对运动，而炬100沿着工件上的处理路径来引导等离子体弧。在一些实施例中，至少一个接收器204被附连到热处理***500的组件以接收由与炬100的一个或多个消耗品相关联的至少一个信号设备202所发射的信号。例如，接收器204可以耦合到台架522以在炬100被安装到***500中之后从炬100读取信号。接收器204还可以附连到其它***组件，包括例如CNC 502、高度控制器512、驱动器***516或切割台520。在一些实施例中，接收器204被装配在炬100的内部或炬100的表面上。在一些实施例中，多个接收器204遍及炬100外部的***500而分布，每个接收器204被调谐以读取涉及炬100的一个或多个特定消耗品的数据。例如，虽然一个接收器204用于从被指派到喷嘴的信号设备202接收数据，但是另一接收器204用于从被指派到屏蔽的信号设备202读取数据。在从信号设备202获得了信息之后，接收器204可以将信息传输到CNC 502，所述CNC 502使用所述信息来配置热处理***500以供处理。

在一些实施例中，与两组物理上等同（或至少基本上等同）的消耗品相关联的信号设备202被编码有不同的消耗品信息并且被安装到两个不同的炬中。例如，用于一个炬的喷嘴的信号设备可以被编码有序列号A，而用于第二炬的喷嘴的另一信号设备可以被编码有序列号B，尽管两个喷嘴对着等同的设计规范而被制造。喷嘴被安装到相应的炬中。所述两个炬被安装到其相应的热处理***中，并且每个热处理***的接收器204可以从每个炬的信号设备202接收消耗品数据。在一些实施例中，基于不同的消耗品数据，热处理***被适配成适当地调节***的一个或多个操作参数以便不同地操作炬，甚至在两个炬的消耗品彼此物理上等同并且所有外部因素相同（例如，由两个炬处理的工件的材料类型和厚度相同）的时候。例如，基于不同的消耗品数据，消耗品数据可以使得热处理***与相应的嵌套软件312交互以使能用于两个炬的不同切割程序和/或与相应的高度控制器512交互以设置用于两个炬的不同高度。一般地，基于不同的消耗品数据，对应于一个炬的一个热处理***可以被配置成包括特征A、B或C，而对应于另一炬的第二热处理***可以被配置成包括特征X、Y或Z。在一些实施例中，相同的热处理***可以以不同的方式被配置，这取决于在两个炬中编码的消耗品数据。通过热处理***可定制的示例性特征包括：等离子体气体流和定时、屏蔽气体流和定时、切割电流和定时、导弧发起和定时、在工件表面以上的炬高度和/或与工件的表面平行的炬横向运动。

在一些实施例中，热处理***被适配成激活专有过程以用于仅仅在确定了关于炬中一个或多个消耗品的信息满足某个准则、诸如被特定制造商制造之后操作炬。该信息被存储在耦合到消耗品的一个或多个信号设备202上，并且可以被热处理***访问。因此如果消耗品被不同的制造商生产并且没有被编码在其信号设备202中的正确（或任何）信息，则热处理***不发起专有过程，即使“不正确”的消耗品在物理上等同于由期望的制造商所生产的消耗品。在一些实施例中，当热处理***没有感测到来自炬消耗品的任何数据时，所述***不发起专有过程。这可以发生在例如消耗品不相关联于信号设备202或信号设备有缺陷的情况下。因此，由热处理***执行的配置过程可以简单地涉及***检测消耗品是否相关联于正确的数据和/或如果从消耗品检测到不正确的信息或没有检测到任何信息则警告操作者。示例性的警告包括警报、可视指示符或其组合。另外，***可以响应于从消耗品检测到不正确的信息或没有检测到任何信息而阻止炬的操作。

本文中所述的各种类型的信号设备和接收器可以被布置并且封装在等离子体炬组件（例如消耗品组件或炬主体）内，其以能够提供足够的结构性和热流体保护以及使能在信号设备和接收器之间的必要通信的任何各种配置。例如，参考图12，在一些实施例中，热处理炬1200可以包括多个接收器（例如RIFD读取设备，例如，如以上所讨论的），所述多个接收器被布置在沿着炬主体1021的不同位置处。每个接收器被配置成与一个或多个信号设备（例如可读或可重写RFID设备，例如，如以上所讨论的）通信（例如读取数据）。

如所图示的，在一些实施例中，第一接收器（例如炬主体RFID读取器）1024a被布置在炬主体1021内并且被配置成与附到不同炬组件（例如消耗品组件）的各种信号设备通信。特别地，接收器1024a可以与以下各项中的一个或多个通信（例如标识或写入到）：布置在炬主体1021上的炬主体信号设备1202a、布置在电极1205上的电极信号设备1202b、布置在等离子体气体涡旋1220上的涡旋环信号设备1202c、和/或布置在喷嘴1210上的喷嘴信号设备1202d。

另外，第二接收器（例如保持帽RFID读取器）1204b沿着炬的保持帽1215的结构元件被布置以便与以下各项中的一个或多个通信（例如标识）：布置在外部保持帽（例如屏蔽保持帽）1215上的外部保持帽信号设备1202e、布置在内部保持帽（例如喷嘴保持帽）1217上的内部保持帽信号设备1202f、和/或沿着屏蔽1225布置的屏蔽信号设备1202g。

如图12中所图示的，信号设备一般被布置在相应的组件内以便帮助有助于在信号设备和接收器之间的通信。例如，每个信号设备通常被定位成相对靠近于它意图与之通信的接收器。虽然在接收器和信号设备之间所准许的间隔可以基于正使用的设备的类型以及围绕设备或以其它方式在设备附近的材料的类型和量而变化，但是本文中所述的信号设备通常按大约0mm到大约10mm（例如大约3mm到大约6mm）的间隔而与接收器分离。另外，如关于炬主体RFID读取器1204a所图示的，在接收器和接收器与之通信的各种信号设备之间的间隔通常不受其它组件阻碍（即很少或没有材料（例如没有金属材料）被布置在间隔中）以使能或改善在炬主体RFID读取器1204a与它与之通信的信号设备之间的通信能力。也就是说，在接收器和信号设备中间的阻碍（例如金属件）可能抑制（例如阻止）设备之间的有效通信，因此这样的阻碍通常被避免。为了有助于使能在信号设备和接收器之间的有效通信，被布置在信号设备和接收器之间的组件（例如屏蔽保持帽1215的隔板）可以由非金属材料、诸如各种塑料材料中的一种或多种形成。

信号设备1202a-g可以以适合于与接收器1204a、1204b通信的各种形式和配置。例如，在一些实施例中，信号设备由圆形、环状的组件形成，所述圆形、环状的组件包含或围封了一个或多个RFID标签，所述RFID标签存储了涉及它们被安装在其上的各种炬组件的信息。环状信号设备可以通过任何的各种连接技术、包括螺纹化连接、黏合或焊接连接、或者按压或摩擦配合而附到相应的炬组件。可替换地或附加地，在一些实施例中，环状信号设备可以集成地形成为炬消耗品的特征。然而，其它布置和配置是可能的。

如本文中所讨论的，各种信号设备可以向炬（例如炬上的接收器）提供与它们被安装在其上的消耗品相关联的信息，其可以用于炬***设置和使用。例如，在一些实施例中，通过使用信号设备，炬***可以标识被附连到炬的消耗品的特定组合以便自动编程炬操作参数以供使用。信号设备还可以用于向炬***提供各种的其它类型的信息。

上述信号设备可以用于执行一个或多个过程以向和自热处理***传递信息。

例如，在一些方面中，具有与被布置在炬内所布置的消耗品组件中或其上的信号设备（例如数据存储设备或数据标签）202（或信号设备1202a-g）通信的接收器（例如数据读取和/或数据写入设备）204（或接收器1204a、1204b）的热处理***（例如热处理***炬100）可以用于在被安装在炬内的消耗品和***的控制器（例如处理器）206之间传输信息（例如关于炬使用的操作指令或信息）。

例如，参考图9，在一些方面中，用于至少部分地控制切割或焊接***的过程的示例性方法（900）包括提供消耗品组件（例如电极105、喷嘴110、涡旋环120、屏蔽125、或其它消耗品组件），所述消耗品组件具有包含信息（例如操作参数）的可读数据标签（902）。例如，数据标签可以包括信号设备202（或信号设备1202a-g）以及如以上所讨论的可以以具有可视特性以传达关于消耗品组件的信息的RFID标签或光学标签的形式。在一些情况中，数据标签是可重写的，例如当数据标签被布置在炬中的时候。

消耗品组件然后被组装到处理***中（904）。例如，消耗品组件可以被安装到切割或焊接***的工具（例如炬）中。在一些情况中，消耗品组件被***到炬内指定的凹处中并且经由任何的各种保持机制、诸如螺纹化连接（例如螺纹化保持帽）被保持在适当的位置。

在消耗品组件在炬内处于适当位置的情况下，操作参数可以被传送（例如发送）到处理***的控制设备（906）。例如，在一些实施例中，信号设备（例如可读数据标签）被置于与炬内所布置的接收器（例如数据读取设备）通信（例如有线或无线通信）。在一些示例中，数据标签是RFID标签并且被置于无线通信（例如近场通信），通过所述无线通信，数据读取设备可以从数据标签读取操作参数并且向热处理***传输信息（例如操作参数）。

一旦数据读取设备已经读取了操作参数并且将操作参数传输到热处理***，热处理***就可以根据从数据标签所传送的操作参数而控制过程（例如切割或焊接过程）（908）。如本文中所讨论的，被包含在消耗品组件的数据标签上的操作参数可以包括任何的各种参数，包括切割程序、切割应用、电流（例如点火或切割电流）或气体（例如等离子体或屏蔽气体）斜坡化分布图、用于热处理***的设置值、消耗品的炬的切割循环或寿命数据、气体流率（例如点火或切割气体流率）、气体类型（例如气体选择指令）、穿入延迟时间、定时参数、设定点、误差条件、阈值、或多个参数的协调。

在一些情况中，作为从可读存储设备向数据读取设备传递信息（例如操作参数、指令或程序）的结果，不需要热处理机器的操作者手动输入如在操作数据没有被传递的情况下将会需要的那么多操作参数。也就是说，在一些方面中，通过使用方法900，其使用具有可读数据标签的消耗品组件，可以准许热处理机器的自动化或半自动化的设置和操作。

在一些实施例中，从消耗品的信号设备向处理***传递信息的方法可以结合用于基于消耗品的物理特征而标识消耗品的方法来被执行。例如，在一些情况中，被安装到炬中的一个消耗品可以包括信号设备，所述信号设备被配置成向炬***传递信息，并且被安装到炬中的另一消耗品可以通过使用消耗品的物理特征而被标识。例如，如参考图7-8所讨论的，在各种消耗品中或周围的流体流中的改变可以被监控和使用以便标识炬中所安装的消耗品。

在一些方面中，参考图10，用于通过使用具有可读数据存储设备（例如信号设备202或信号设备1202a-g）的可更换消耗品组件来向热处理***（例如切割或焊接***）提供信息（例如操作参数）的示例性方法（1000）包括首先促进在可读数据存储设备和切割或焊接***的数据读取设备（例如接收器204或接收器1204a-b）之间的通信（例如有线或无线通信）（1002）。例如，如本文中所讨论的，可读数据存储设备可以以RFID标签的形式并且可以被置于与可读数据存储设备的无线通信（例如近场通信）。

一旦在可读数据存储设备和数据读取设备之间建立了通信，信息（例如至少部分地限定操作参数的操作数据）就从可读数据存储设备传递到数据读取设备（1004）。例如，操作数据通常被配置成影响切割或焊接***的操作。如本文中所讨论的，被包含在消耗品组件的数据标签上的操作数据可以被配置成影响任何的各种操作特性，包括切割程序、切割应用、电流（例如点火或切割电流）或气体（例如屏蔽或等离子体气体）斜坡化分布图、用于热处理***的设置值、消耗品的炬的切割循环或寿命数据、气体流率（例如点火或切割气体流率）、气体类型（例如气体选择指令）、穿入延迟时间、定时参数、设定点、误差条件、阈值或多个参数的协调。在一些情况中，如以上所讨论的，从存储设备发送的信息可以包括用于热处理***的软件信息。例如，在一些示例中，消耗品可以包含用于热处理***的固件更新。在一些情况中，控制器可以确定正被热处理***所使用的固件版本并且比较它与可读数据存储设备上所包含的固件更新的版本以便确定驻留在可读数据存储设备上的固件更新是否比正使用的更新。

在一些情况中，操作参数可以被划分并且分布到可以被安装到炬中的两个或多个可更换消耗品组件（例如喷嘴和电极、喷嘴和屏蔽、或消耗品的任何其它组合）上所布置的两个或多个数据存储设备上。例如，在一些实施例中，所述方法（1000）还包括促进在第二可读数据存储设备和切割或焊接***的数据读取设备（例如接收器204或接收器1204a-b）之间的通信（例如有线或无线通信）（1006）。例如，如本文中所讨论的，可读数据存储设备可以以RFID标签的形式并且可以被置于与可读数据存储设备的无线通信（例如近场通信）。第二可读数据存储设备可以被置于与第一可读数据存储设备与之通信的相同数据读取设备或被布置在炬内的不同数据读取设备（同与第一读取设备公共的控制器通信）通信。一旦在可读数据存储设备和数据读取设备之间建立了通信，至少部分地限定操作参数的操作数据就从可读数据存储设备被传递到数据读取设备（1004）。

通过将数据划分或分布到不同的消耗品组件上，通常要求较少的数据被存储在单个信号设备上，这可以导致更易于配置、编程和管理信号设备。另外，预期将数据划分到不同的消耗品组件上创建更通用且可定制的热处理***，这作为不同的消耗品组件能够以各种不同的配置被混合和匹配而同时恰当地向炬***提供适当的操作参数的结果。

在一些方面中，信息可以从热处理***被传输并且存储到消耗品组件中或其上所布置的数据存储设备上，而同时可更换消耗品组件处于操作配置中。例如，参考图11，用于将信息存储在热处理机器中所使用的可更换消耗品组件上的示例性方法（1100）包括配置数据存储设备（例如信号设备202或信号设备1202a-g）用于与数据写入设备（例如接收器204或接收器1204a-b）通信（1102）。例如，在一些实施例中，数据存储设备是可重写数据存储设备（例如可重写RFID标签）。也就是说，可重写数据存储设备通常能够在数据的初始写入之后添加新数据（例如在有或没有删除或盖写数据存储设备上存在的其它数据的情况下）。特别地，可重写数据存储设备通常能够当被布置在炬内时使新数据被写入。在一些实施例中，操作配置包括消耗品组件被安装在准备供使用的热处理***的炬内。在一些情况中，操作配置包括热处理***被开启以供操作（例如被使用）。例如，操作配置可以包括炬正在使用中（例如正在现场经历处理（例如切割）操作）。

一旦被配置，信息就可以被写入到数据存储设备（1104）。例如，在一些实施例中，数据写入设备将信息传输（写入）到数据存储设备。被传输到可重写存储设备的信息可以相关联于热处理***、其中安装了消耗品的炬、或者其中或其上安装了可重写存储设备的可更换消耗品组件的先前的使用（例如切割或焊接操作）。例如，如以上所讨论的，信息可以包括涉及使用频率（例如，在给定时间上可更换消耗品组件已经被使用用于多少切割或焊接操作）、涉及可更换消耗品组件已经被使用用于的切割循环的数目（例如总数目）、或涉及可更换消耗品组件的先前使用的持续时间（即在先前使用期间有多长时间炬处于操作中）的信息。

在一些实施例中，信息可以涉及在可更换消耗品组件的先前的使用期间的热处理机器的操作参数。在一些情况中，信息涉及在先前的使用期间炬、消耗品或热处理***的故障或误差。在一些情况中，热处理***被配置成周期性地（例如重复地或连续地）将数据写入到可重写存储设备，当消耗品被布置（例如操作性地安装在）炬内的时候（例如在炬的使用期间）。这样的被写入到数据存储设备的信息可以潜在地用于各种目的。例如，信息可以用于追踪使用以便对机器进行故障查找、以便再查看并且处置保单问题（例如，通过能够在调查关于保单之前观察操作者先前如何使用消耗品和热处理***），或以便预测消耗品的寿命终结。

在一些实施例中，作为在消耗品被使用时将使用数据写入到数据存储设备的结果，在随后安装到炬中期间从数据存储设备传递到炬控制器的操作参数可以基于消耗品的先前使用而被变更或更新。也就是说，随着特定的消耗品被使用了较长的时间段，优选的操作参数可以改变，使得被传递到炬以设置特定消耗品使用的操作参数可以相应地被改变。例如，随着电极更接近其寿命终结以及电极的发射器磨损，优选的炬高度设置（例如在使用期间离开工件的高度）可能需要被调节以补偿与在未经使用的电极的情况下发生的相比从电极中距电极面更深的点发射的弧。

信号设备（例如数据标签（例如RFID数据标签））可以被设计和布置在材料处理头（例如等离子体炬）内，其以有助于提供更好的RFID通信并且在一些情况中的更好的炬性能的某些配置。在一些方面中，信号设备可以包括一般绕消耗品（例如绕消耗品的中心轴）所形成的天线线圈。例如，参考图13，消耗品1300可以包括消耗品主体（例如单一主体）1302以及环状（例如圆形、球状、环形、圆环状、环绕）的信号设备1304。如本文中所讨论的，信号设备可以是被配置成与材料处理头的读取设备通信的数据标签（例如RFID数据标签）。如所图示的，数据标签1304可以具有中心轴1305（图14中所示），所述中心轴1305与主体1302的中心纵轴1301基本上同轴。在一些示例中，数据标签可以被布置成基本上垂直于主体的中心纵轴1301。

主体1302可以限定传输区1303，所述传输区1303通过主体传送（例如递送、传输）物质或能量，例如以用于材料处理（例如切割或焊接）。例如，传输区1303可以传送电流（例如当消耗品是电极时）、液体（例如，用于水喷射切割的水）、冷却剂、气体（例如通过喷嘴或屏蔽）、光（例如激光切割中的光束）、或通过主体的切割介质材料（例如在水喷射切割中）。

消耗品（例如主体）可以被成形以及配置用于使用在任何的各种材料处理***中。例如，如本文中所讨论的，消耗品可以是一个或多个等离子体炬组件、诸如电极、喷嘴、保持帽、涡旋环以及屏蔽。

在一些实施例中，消耗品可以包括盒式消耗品设备，所述盒式消耗品设备被配置成取代一个或多个其它的消耗品组件。盒式消耗品设备是这样一种组件：其通常包括外壳、用于将盒耦合到等离子体弧炬的连接机制、以及多个部件，包括至少弧压缩器（例如喷嘴）和弧发射器（例如电极）、以及可选地包括涡旋环或涡旋特征、屏蔽和/或保持帽。

在一些实施例中，盒可以包括一个或多个消耗品组件，诸如具有一个或多个区段的框架或主体；弧发射器（例如电极）；弧压缩器或弧压缩构件（例如喷嘴）；向等离子体炬内的气体给予涡旋的特征（例如构建到喷嘴中的涡旋特征、涡旋环、或另一涡旋特征）；屏蔽（例如通过使用铝、阳极化的铝和/或塑料材料而电绝缘的喷嘴屏蔽）；发射元件（例如铪发射器）；和/或端帽。在一些实施例中，盒可以包括基本上铜的部分（例如由80%以上、优选地90%以上、纯铜或基本上纯铜或铜合金制成的内部核心）以及基本上非铜部分（例如在内部核心外部的非铜部分）。在一些实施例中，盒可以使用在手持式等离子体切割***和/或机械化的等离子体切割***上。

在一些实施例中，盒可以具有增强的冷却和绝缘能力、降低的制造和材料成本和/或改善的可再循环性、耐久性和性能。在一些实施例中，盒提供在一个集成件中的消耗品组件。在一些实施例中，盒提供显著减少的组装时间（例如5-10分之一）。在一些实施例中，盒可以提供更好配对和/或互补的部件使得部件可以被恰当地选择用于给定的切割任务，这通过减少用户在现场选择和组装部件的需要，其可以提供针对给定切割任务的适当消耗品组件的更容易的识别并且减少操作者误差。在一些实施例中，盒增强消耗品对准和/或间隔，因为盒部件在制造环境中被组装，从而实现在现场可能的更紧的容差。在一些实施例中，盒改善热耗散和/或传导能力。在一些实施例中，热被移动得基本上远离炬，但是不是这么远使得不能加热或熔化塑料组件。

示例性的盒组件在申请人于2013年11月13日提交的并且题为“Automatedcartridge detection for a plasma arc cutting system”的共同待决的、公布号为US2014/0069895的美国专利中以及在申请人的共同待决的申请序列号为14/708,972的美国专利中被描述，这二者的内容通过引用以其全部被并入本文中。在其中消耗品包括盒的实施例中，数据标签可以被布置在盒（例如盒主体）周围（例如环绕），使得如本文中所讨论的，数据标签的导体线圈可以与盒同轴地被布置。

参考图14，数据标签1304可以包括外壳1306、导体天线线圈1308和电子芯片1310。外壳1306可以是被配置成收容并且保护数据标签的其它组件、诸如导体线圈1308和芯片1310的围封。如所图示的，外壳1306可以一般是环状的以限定中央开口1312，所述中央开口1312可以限定传输区，通过所述传输区可以传递任何数量的材料处理物质（例如其可以类似于主体的传输区）。虽然数据标签一般地限定了中央开口，但是外壳1306关于其中心轴1305可以是基本上非对称的。例如，外壳可以具有非圆形、诸如多边形（例如三角形、方形、六边形）或其它非圆形形状的外部形状。外壳1306可以由任何结构上合适的（并且在一些情况中化学上耐抗的）材料、诸如各种塑料形成。

导体线圈1308通常绕数据标签1304的中心轴1305形成。例如，导体线圈1308可以环绕（例如对称地围绕）中心轴1305。导体线圈1308可以包括基本上单匝（例如以形成环）或可以包括多匝并且可以沿着基本上螺旋形的路径形成。例如，图17图示了示例性的螺旋形线圈，其具有半径R、高度H和匝数N（例如线圈的绕转的数目）。如以下所讨论的，线圈的匝数N可以被调节以改善通信，例如以调谐数据标签的谐振频率。

导体线圈1308可以由任何的各种材料形成。例如，导体线圈1308可以由金属材料形成（例如螺旋形线圈）。在一些示例中，导体线圈1308可以包括导线绕组（例如裸露的金属导线（例如铜导线））。在一些情况中，导体线圈可以是印刷电路。例如，印刷电路可以包括导体材料（例如导体墨材料）的印刷线圈。

在使用期间，导体线圈可以通过材料处理头内的数据标签读取设备的广播天线供能。例如，发源于广播天线（例如在读取设备内）的磁场可以与数据标签导体线圈耦合。如果耦合的场具有足够的强度，则数据标签从耦合的场接收能量，所述耦合的场为数据标签的内部IC芯片供能并且等待来自读取设备的指令以用于处理和应答。

导体线圈的形状（例如绕消耗品的中心轴）对于改善与对应的数据标签读取器的通信而言可以是有用的，并且在一些情况中限制通信***对材料处理头的功能性的不利影响。例如，图15描绘了线圈电流1502的示例性路径（例如电流行进通过环状导体线圈（例如线圈1308））。如以上所讨论的，线圈1308可以关于消耗品的中心轴1301基本上对称地被布置，所述中心轴1301可以与数据标签的中心轴1305同轴。由于线圈电流1502遵循关于中心轴1301、1305的一般圆形的路径，所以由线圈所产生的结果得到的磁通量1504绕圆形线圈（例如以环形形状）通过，并且在主体的中央部分中，与中心轴1301、1305同轴（与安培右手定则一致）。也就是说，通过将导体线圈1308定位成使得消耗品主体1302基本上通过线圈1308，结果得到的磁通量1504可以基本上在中心通过其中。

在一些情况中，通过消耗品主体1302中心地对准磁通量1504可以有助于限制对材料处理头操作或对数据标签通信的不利影响。例如，在其中操作电流行进通过主体1302的等离子体弧炬中，对准操作电流与磁通量1502可以减小通量将会不利地影响操作电流的可能性。附加地或可替换地，这样的对准可以减小操作电流可能使磁通量1504畸变或以其它方式影响磁通量1504（这可能影响标签电流以及标签恰当运转的能力）的可能性。

芯片1310包括集成电路，所述集成电路用于存储和处理信息。例如，芯片1310调制和解调射频（RF）信号、从来自入射读取器（例如材料处理头中的数据标签读取设备）的信号收集DC功率以及执行各种其它功能。芯片1310可以包括存储器以存储数据用于本文中讨论的任何的各种使用。例如，芯片1310可以具有至少60位数据（例如在大约256位和大约1.9020千位（例如大约256位和大约900位）之间）的存储容量。

数据标签可以被配置成以任何的各种频率谐振，所述任何的各种频率可以与通过材料处理头的读取设备广播的频率重合。例如，读取设备可以以大约12MHz到大约14MHz（例如大约13MHz）的频率广播信号。因此，数据标签可以被设计和配置成具有以或大约12MHz到大约14MHz（例如大约13MHz（例如大约13.56MHz））的谐振频率。

在一些实施例中，存储器可以具有可读和可写（RW）配置，使得数据标签可以被读取和写入以重复。在一些示例中，存储器可以被写入许多次（例如多次）并且然后被锁定（例如永久锁定）以限制（例如阻止）进一步的写操作。在一些情况中，存储器不需要被全部一次锁定，而是相反可以在不同的时间被锁定并且包括总锁定数据空间的不同百分比。

也就是说，在一些实施例中，芯片上存储的数据被划分成两个或多个分段。例如，数据的第一分段可以被锁定并且数据的第二分段可以被解锁。在一些情况中，第一分段和第二分段可以二者都被锁定，例如与彼此独立地被锁定。作为结果，第一分段和第二分段通常可以在不同的时间并且出于不同的目的被锁定和解锁，诸如在***使用期间或在消耗品设置期间。

在一些情况中，数据的第一分段可以包括消耗品标识数据（例如序列号、制造商信息、消耗品类型等等）并且数据的第二分段可以包括关于消耗品操作的数据（例如操作中使用的小时数、操作期间使用的操作条件、所估计的直到故障为止的时间、期望的将与消耗品一起使用的操作指令等等）。

潜在的数据锁定配置的其它示例可以包括：i）在数据标签被制造的时候锁定唯一的标识号（例如序列号）；ii）当数据标签在被制造的时候在不同的时间和步骤（例如转折点）锁定一些数据；iii）当数据标签被分发（例如通过其分发渠道）的时候在不同的时间锁定一些数据；iv）在数据标签的使用或服务寿命期间在不同的时间锁定一些数据；和/或v）从不锁定数据空间的某些部分。

存储器还可以通过在数据标签或消耗品制造和分发中涉及的某些商业合作伙伴部分化（例如分区、划分等等）并且潜在地被锁定，所述商业合作伙伴诸如制造商、批发分发者、零售商、设备服务者或其它涉及方。潜在数据部分化配置的示例可以包括：i）存储器的一部分可以被数据标签制造商控制，包括数据内容和锁定；ii）存储器的一部分可以被预留用于渠道合作伙伴以确定存储器内容（例如要存储的数据）和锁定过程；和/或iii）存储器的一部分可以被预留用于标签的终端用户以确定存储器内容（例如要存储的数据）和锁定过程。存储器部分化技术可以附加于以上所述的数据锁定配置中的一个或多个或者与其组合地被实现。

存储器部分化和数据存储的其它使用或实现方式是可能的。

使用具有环状数据通信信号设备的消耗品可以有助于配置材料处理***（例如等离子体弧***）以在与消耗品相关联的信号设备与材料处理***的读取设备之间具有更好的通信。在一些示例中，环状数据标签（例如环状导体线圈）可以有助于限制在通信***（例如数据标签和读取设备）与材料处理***的其它部分、诸如用于操作材料处理***的电***之间的不期望的干扰。

例如，用于减少具有被布置在其中的消耗品组件的等离子体弧或焊接炬中的RFID通信***的通信干扰的方法可以包括提供相对于消耗品组件（例如消耗品主体1302）同轴布置的环状RFID标签（例如数据标签1304）。如本文中所讨论的，数据标签可以限定开放的中央部分（例如中央开口1312）并且具有基本上绕开放的中央部分布置的导体线圈（例如线圈1308）。例如，如以上所讨论的，导体线圈可以包括以圆形形状缠绕以绕开放中央部分而布置的磁性材料（例如导线）。

消耗品组件可以定位在炬中使得消耗品组件的中心轴沿着与RFID标签的开放中央部分基本上类似或公共的轴（例如与其同轴）而布置。例如，数据标签可以绕消耗品主体而耦合或耦合在主体的端部使得数据标签的导体线圈基本上以主体的中心轴为中心。

电流可以沿着延伸通过环状RFID标签的炬的中心轴的一部分（例如沿着消耗品的部分）而传递。也就是说，炬电流可以通过炬（例如沿着消耗品）以生成切割介质、诸如等离子体切割电流。在一些情况中，切割电流可以通过消耗品的中央区。

可以通过导体线圈而生成标签电流。标签电流可以绕（例如环绕）炬的中心轴的至少一部分而流动。标签电流可以通过炬内的数据标签读取器天线（例如导体线圈）生成。例如，数据标签读取器天线可以被激励（例如供能）以广播频率（例如广播频率）。在一些示例中，生成标签电流可以包括沿着螺旋形路径生成电流。在一些示例中，螺旋形路径关于中心轴基本上对称地形成。例如，标签的导体线圈中的电流通过如由法拉第感应定律以及更一般地由麦克斯韦-法拉第方程所描述的电磁感应而生成。通过读取器天线产生的时变磁通量在标签的导体线圈中感生电动势（EMF），其驱动标签的导体线圈中的电流流动。

至少部分地作为标签电流沿其流动的基本上圆形的路径的结果，从导体线圈给出的磁通量可以形成绕线圈的一般环形路径，如以上讨论的以及在图15中描绘的。如本文中所讨论的，至少部分地作为绕消耗品主体所形成的环状导体线圈的定向的结果，由导体线圈给出的通量路径与流过消耗品的切割电流更好地对准。至少部分地作为更好地对准的电流和磁通量的结果，在RFID通信***和炬操作之间的干扰的可能性可以降低，这可以产生如本文中所讨论的更好的炬性能。

虽然图13图示了某种类型的消耗品（例如等离子体炬电极），但是本文中所述的数据标签组件和方法可以实现在任何的各种其它类型的消耗品组件上。例如，图16图示了包括被成形为接收电极的主体1602的等离子体炬消耗品（例如喷嘴）1600。喷嘴1600还包括被附连到主体的端部的数据标签1304。如在本文中所图示和描述的，数据标签1304可以与主体1602的中心纵轴1601基本上同轴地被布置。本文中所述的数据标签还可以与任何的各种其它消耗品组件、诸如炬组件（例如屏蔽或保持帽）、水喷射组件（例如水管或孔）、或激光切割头消耗品（例如透镜）相关联地被使用。

如以上所讨论的，材料处理头可以包括多个数据标签，其可以各自相关联于被布置在材料处理头中的一个或多个消耗品组件。使用多个数据标签可以帮助材料处理头出于本文中所讨论的任何的各种原因或使用而标识单独的组件。如以下所讨论的，多个数据标签可以以有助于促进在多个数据标签和数据标签读取器之间的更好的通信的方式被构造并且布置在材料处理头内。

被传递到数据标签的能量的水平通常随着数据标签更靠近读取设备而增加。作为到数据标签的能量传递的结果，根据能量传递而在标签中感生电流，如本文中讨论的那样。数据标签（例如在芯片内）的集成电路（IC）通常需要某个量的能量以恰当运转。超过这种运转所需能量水平的所接收能量可以被芯片转化成热，如芯片将它运转所不需要的电流的一些或全部分流。因此，当数据标签非常靠近于读取设备（例如读取设备的天线线圈）的时候，它接收非常强的磁场强度并且通常接收比它所需要的更多的能量并且比它所需要的更大的电流在其中被感生。作为高电流的结果，不需要的电流可以简单地被分流走。

然而，在数据标签内所感生的电流生成其自己的磁场，所述磁场可以抵消或减少来自读取设备天线线圈的场。可能影响数据标签的电流水平的另一因素是数据标签的质量因子（电路的“Q”），其有关于电路的谐振频率。因此，改变数据标签的（例如数据标签的导体线圈的）谐振频率以更大地偏离于读取设备的频率可能具有降低数据标签的Q的效应，其将降低针对给定磁场强度所感生的电流。较低的感生电流将生成较低的相反磁场，其导致抵达其它、另外的数据标签的更高磁场。

参考图18，材料处理头1800可以包括材料处理头主体1802和可移除地附连到材料处理头1800的多个消耗品组件1804。例如，消耗品组件可以包括喷嘴、喷嘴保持帽、屏蔽、屏蔽保持帽或电极。消耗品组件1804可以包括一个或多个数据标签，所述数据标签被配置成与数据标签读取设备（例如具有天线的RFID读取设备）1806通信。

例如，材料处理头1800可以包括相关联于（例如耦合到）第一消耗品组件（例如屏蔽保持帽）的第一数据标签1808、相关联于（例如耦合到）第二消耗品组件（例如喷嘴保持帽）的第二数据标签1810、以及相关联于（例如耦合到）第三消耗品组件（例如屏蔽）的第三数据标签1812。如所图示的，数据标签1808、1810、1812可以被布置在离开读取设备1806的不同长度处，这取决于任何数目的因素，包括炬配置和消耗品设计。在一些实施例中，数据标签离开读取设备可以为大约1mm到大约6mm。基于其相对于读取设备的相应定位，数据标签可以特别地被设计和配置成与读取设备更好地通信，这通过调谐（例如操纵谐振频率）每个数据标签以用于与读取设备通信。被定位得更远离读取设备的数据标签可以被设计成与更靠近于读取设备的数据标签相比与读取设备更好地通信，使得读取设备可以恰当地与近标签和远标签二者通信。

例如，通过第二间隔1811与读取设备1806分离的第二数据标签1810与通过第一间隔1809与读取设备分离的第一数据标签1808相比更远离读取设备1806。如果第一数据标签1808和第二数据标签1810将具有相同的谐振频率，则将可能的是由读取设备给出的能量的大多数（例如显著大多数）将会被更靠近的第一数据标签1808吸收或捕获，从而导致主导性地被第一数据标签1808丢弃的大感生电流并且导致来自在第一数据标签1808中主导性被丢弃的感生电流的大的相反磁通量，其降低抵达第二数据标签1810的净磁通量并且最终导致在读取设备和第二数据标签1810之间的拙劣通信。为了帮助抵消在更远数据标签情况下的通信问题，更远的标签可以被配置成与更近的标签相比与读取设备更好地通信。也就是说，更近的数据标签（例如在图18的示例中的数据标签1808）可以被解调谐以具有与读取设备的降低的通信能力。在一些示例中，更近的数据标签可以被调节成具有与被定位在距读取设备的更大距离处的数据标签相比更远离（例如与其偏离更多）读取设备的谐振频率（例如读取器广播频率）的谐振频率。有意调节标签的谐振频率远离读取器广播频率可以称作使标签“解调谐”。作为结果，更近的数据标签与在它没有被解调谐的情况下将会具有的相比将会具有通过它的更小感生电流。更小的感生电流产生更小的相反磁通量，这导致在第二数据标签与读取设备之间的、与在没有解调谐第一数据标签的情况下将会存在的相比的更大信号强度。

作为示例，在一些实施例中，在第一数据标签和读取设备之间的通信信号作为解调谐的结果与在没有解调谐的情况下将会是的相比可以为大约一半强。例如，在第一数据标签（例如更近的数据标签）和读取设备之间的接收信号强度指示符（RSSI）（在对于一些实现方式范围可以在0-7之间的尺度上，其中0是最低强度并且7是最高强度）可以被解调谐成中程，诸如在大约2和大约4之间（例如大约3），并且在第二数据标签和读取设备之间的信号强度可以在大约6和大约7之间。

距读取设备线圈的数据标签位置和距离通常在炬内是固定的（例如当其上附连了数据标签的消耗品被安装在炬中的时候）并且可以被利用以解调谐更近的数据标签（例如降低与读取设备的更近数据标签耦合）。例如，数据标签的导体线圈将与数据标签的集成电路内的电容器谐振。与没有谐振的情况相比，谐振将允许更高的电流在线圈内流动。由于谐振所致的在电流中增加的量由谐振电路的质量因子（Q）限定。在一些情况中，如在本文中所讨论的，通过数据标签的导体线圈的高电流流动可能干扰其它数据标签的通信。谐振标签电流中的降低预期减少干扰。数据标签的期望的谐振电流可以通过改变数据标签的谐振频率（例如稍微）（其可能具有改变电路的操作Q的效应）而实现。

例如，在其中读取设备的天线线圈的谐振频率可以是大约13.5MHz到大约13.6MHz的实施例中，第一数据标签的谐振频率可以是大约17 MHz到大约20 MHz并且第二数据标签的谐振频率可以是大约13 MHz到大约14 MHz。应当理解的是，标签谐振频率可以偏离读取设备的广播频率，这通过大于或小于广播频率，例如第一数据标签的谐振频率可以可替换地是大约7 MHz到大约10MHz。在一些情况中，第一间隔1809可以是大约1mm到大约3mm并且第二间隔1811可以是大约4mm到大约6mm。

数据标签的谐振频率可以通过各种因子来调节。例如，数据标签的导体线圈和集成电路（在芯片内）内部的电容器形成串联谐振电路。当电路的电容性电抗和电感性电抗大小相等（并且抵消）的时候实现电路的谐振频率，如以下在等式1中所示的。当1/jωC = jωL时发生谐振，该式可以被求解以找到谐振频率如：

等式1：

其中ωo是以弧度/秒的谐振频率（并且ω_o = 2πf_o），C是电容，并且L是电感。

由于基于芯片的集成电路，电容可以是固定的，所以用于被调节以修改谐振频率的因子是导体线圈的电感。例如，电感（例如并且因此的谐振频率）可以通过导体线圈材料的匝数来确定。变化匝数可以包括变化沿着单层线圈或多层线圈的匝数。在一些示例中，第一标签包括具有第一匝数的导体线圈并且第二标签包括具有第二匝数的第二导体线圈，其中第二匝数大于第一匝数。例如，定位在距读取设备大约2mm的第一标签可以具有10匝的线圈并且定位在距读取设备大约5mm的第二标签可以具有15匝的线圈。

附加地或可替换地，导体线圈的电感（例如并且因此的谐振频率）可以通过导体线圈材料的直径来确定。用于简单螺线管的等式在以下示出：

等式2：

其中μ是包含磁通量的区的磁导率，N是线圈的匝数，d是线圈的直径，并且l是线圈的长度。从等式中可以看到增大线圈的直径将增大电感并且减小直径将降低电感。从以上的等式1中，可以看到增大电感将降低谐振频率并且减小电感将增大谐振频率。

附加地或可替换地，谐振频率可以通过选择数据标签的集成电路（IC）电容器以具有不同的电容来确定。例如，为了具有更高的谐振频率，IC电容器可以具有更低的值，如等式1中所看到的。在一些实施例中，第一数据标签可以包括具有大约为20皮法（pF）到大约25pF的电容的电容器并且第二数据标签可以包括具有大约为85pF到大约105pF的电容的电容器。

磁场抑制材料（例如金属材料）以及靠近读取设备天线线圈的标签的近群组也已经被发现干扰（例如抑制）读取器设备与数据标签之间的通信。也就是说，从读取设备天线线圈延伸的磁场通常在它遇到的、例如相邻于读取设备天线线圈的导体材料（例如金属材料）中感生电流。感生的电流产生其自己的场，所述场基本上与入射场异相，从而产生场中的净缩减。例如，参考图19，定位成靠近（例如相邻于）磁场抑制材料（例如金属材料）1905的区域的读取设备1904可以生成并且广播偏斜的（例如偏心或以其它方式畸变的）通量场1903，这是由于存在金属材料。即，金属材料的体积可以用于有效地“推”通量场。偏斜的通量场1903已经出于解释起来简单的目的被描绘为经推过的偏心场。如所描绘的，偏斜的通量路径可能未能与绕读取设备1904定位的一个或多个数据标签1902对准。作为结果，在数据标签1902和读取设备1904之间的通信可能被抑制。因此，除了调谐用于改善的通信之外，数据标签可以选择性地被定位在材料处理头的传导的区中以提供通路使得磁通量行进以生成其中可以使天线线圈被激励和供能的磁场（例如通量通信区）。

通量通信区在形状上可以是环形的。例如，通量通信区可以具有（例如，或限定）绕广播天线在所有方向上的开放空间。如果在天线以下（例如朝向炬端头）的通量通信区被磁场抑制材料（例如金属）阻断，则预期它干扰在天线所有侧上的通量通信区（例如实际上使本文中所述的通量路径畸变）。因此，在一些示例中，如果数据标签被定位在相对于读取设备的+Y方向（例如近端定位的轴方向（例如朝向炬端头））上、距读取设备距离A，那么将会预期通量通信区处于在-Y方向（例如远端定位的轴方向（例如远离炬端头））、+X方向（例如远离中心轴的径向方向）以及-X方向（例如朝向中心轴的径向方向）上至少距离A处以用于期望的通信。

可以在材料处理头中创建通量通信区以帮助改善在数据标签和读取设备之间的通信，这通过变更其中读取设备和/或数据标签被布置的环境。也就是说，数据标签可以被“揭开”，这通过将金属移动（例如移除）以远离它们从而允许通量线与它们耦合。例如，参考图20，绕或相邻于数据标签1902和读取设备1904的磁场抑制材料1907的部分可以被移除（例如通过机器加工过程）或可以被不太可能抑制读取设备所给出的通量场的另一材料、诸如塑料材料取代。可替换地或附加地，数据标签还可以被移动或以其它方式被定位在偏斜的通量路径内。例如，数据标签可以被移动得更靠近读取设备天线线圈使得它们不被金属材料的存在所阻碍并且被定位在偏斜的通量场内。

如所图示的，磁场抑制材料中的减少可以允许通量路径1908更以读取设备1904的天线线圈为中心（例如环形），使得通量1908可以被数据标签1902以更一致的方式接收。通过数据标签的更好的接收可以帮助改善在读取设备和数据标签之间的通信。

附加地或可替换地，通量通信区可以在材料处理头中被创建，这通过使用一个或多个磁场放大器以帮助操纵由读取设备生成的通量，使得通量与数据标签更好地对准。例如，参考图21，材料处理头可以包括在被施加到（例如涂覆或沿其布置）靠近或相邻于读取设备的金属组件1905的一个或多个磁场放大材料1909所形成的通量通信区中的数据标签。在一些实施例中，磁场放大材料1905可以包括铁氧体材料、诸如通量带材料。例如，放大材料可以包括EMI吸收体、垫圈或接地垫。预期合适的商业上可得到的产品可以包括AB7000或AB5000系列产品，诸如AB5010S，来自St. Paul, Minnesota的3M^TM，以及FAM1-100-100-0.2-1A，来自Thief River Falls, Minnesota的t-Global Technology^TM。

图6A和6B是图示了图2的通信网络200的示例性操作的流程图。图6A图示了用于组装热处理炬以包括一个或多个消耗品和信号设备（例如信号设备202、1202、1304）的示例性过程。具体地，在步骤602处，提供两个消耗品，其中这两个消耗品基于相同或基本上相同的物理规范而被制造。作为结果，所述两个消耗品具有等同的或基本上等同的物理特性。信号设备202、诸如RFID标签可以耦合到所述两个消耗品中的每一个。每个信号设备202可以位于对应消耗品的主体上或其内。在步骤604A和604B处，用于每个消耗品的信号设备202被编码有可以用于确定用于操作对应炬的***配置设置的数据。例如，一个消耗品可以被编码有数据A而另一个消耗品可以被编码有数据B，其中数据A和数据B可以用于设置相应热处理***的一个或多个操作参数以用于操作相应的炬。在一些实施例中，数据A和数据B包括被指派给相应消耗品的不同序列号，其相互关联于不同值以用于设置热处理***的操作参数。与热处理***相关联的示例性操作参数包括在工件以上的炬的高度、通过炬的等离子体气体的流率以及用于通过使用炬而处理工件的切割程序。在步骤608A和608B处，在步骤602处制造的每个消耗品，连同其相应的信号设备202，被组装到炬中。

图6B图示了用于配置两个热处理***、诸如图4的热处理***400或图5的热处理***500以准备用于操作图6A的两个炬的示例性过程。在步骤612A和612B处，炬被装配到其相应的热处理***中。参考热处理***500，每个炬可以被装配到切割台520以上的台架522上。在步骤614A和614B处，相应热处理***的接收器204用于读取在对应消耗品的信号设备202中所编码的消耗品数据。例如，在步骤614A处，接收器204可以从与第一炬的消耗品相关联的信号设备202中读取数据A。在步骤614B处，另一接收器204可以从第二炬的消耗品的信号设备202中读取数据B。在步骤618A和618B处，热处理***的接收器204将数据转发到热处理***的相应CNC，其基于所接收的数据来设置和/或调节对应热处理***的某些参数，从而操作对应的炬。在一些实施例中，在用于两个消耗品的编码数据中的差异转化成用于设置热处理***的操作参数的不同值，尽管消耗品在物理上等同于彼此。在一些实施例中，热处理***将相同的值指派到操作参数，而无论编码数据中的不相似。

在一些实施例中，参考图6B所述的方法通过单个热处理***来实现，所述单个热处理***被适配成设置***的操作参数以用于同时或顺序地（即一次一个炬）操作两个炬。

另外，如本领域人员将充分领会的，本文中所述的本发明不仅仅可适用于等离子体切割设备，而且还可适用于焊接类型的***和其它热处理***。在一些实施例中，本文中所述的本发明被配置成利用各种切割技术而操作，包括但不限于等离子体弧、激光、含氧燃料和/或水喷射技术。例如，信号设备202可以耦合到一个或多个消耗品，所述消耗品被配置成利用一种或多种切割技术而操作。处理器206，通过使用信号设备202所传输的信息，可以确定炬中所安装的消耗品是否与特定切割技术兼容。在一些实施例中，基于所选的切割技术和消耗品信息，处理器206可以相应地设置或调节操作参数，诸如在工件以上的切割头的高度，其可以取决于切割技术和消耗品而变化。

作为示例，已知使用水喷射***，其产生高压、高速的水喷射以用于切割各种材料。这些***通常通过将水或另一合适的流体加压到高压（例如高达90,000磅每平方英寸或更多）并且迫使流体以高速通过小的喷嘴孔从而在小区域上集中大量能量来运转。研磨喷射是一种类型的水喷射，其可以包括在流体喷射内的研磨材料以用于切割较硬的材料。在一些实施例中，信号设备202附连到水喷射***的消耗品，诸如附连到水喷射喷嘴、研磨喷射喷嘴、用于混合研磨颗粒与流体的混合管和/或一个或多个阀和过滤器。与研磨喷射喷嘴相关联的信号设备202可以标识例如适合供喷嘴使用的磨料的类型、在可以被馈送到喷嘴的加压流体中的压力的量，并且还可以指示适合供特定喷嘴使用的其它消耗品。用于给定水喷射***的特定消耗品集合组合的标识也可以被执行，以验证与给定***的兼容性或限制操作条件和参数，诸如最大压力或流设置、或者磨料类型或量。

除了使用信号设备之外，在一些方面中，热切割***（例如等离子体弧切割炬）还可以包括这样的设备和特征：所述设备和特征使得能够检测（例如标识）炬内所安装的消耗品组件，这通过引导气体流通过炬（例如通过消耗品组件的特征）并且检测气体流在它流过炬以及消耗品组件时被变更的方式。例如，在一些实施例中，引导气体流通过被布置在消耗品（例如喷嘴）上的特征（例如流约束元件，包括通风孔洞或气体出口孔）。基于在流约束元件上游和下游的一个或多个流体流特性（例如气体压力或流率）中所观测的改变，流约束元件以及因此消耗品本身的大小可以被估计（例如标识）。

为了监控通过炬***的气体流，等离子体弧炬***可以包括各种气体流检测设备，诸如阀、压力检测器、压力调节器、气体流量计、以及其它设备，其可以全部通过气体配管（例如半刚性配管或柔性软管）而流体地连接到彼此。参考图7，在一些实施例中，用于将气体递送到炬（例如炬头）701的气体递送***700可以包括气体供给（例如压缩的空气罐或空气压缩机）702、供给关断阀704、供给压力传感器706、供给气体流检测器708、供给气体压力调节器710、关断阀压力传感器712、炬等离子体集气室压力传感器714、通风关断阀716、炬通风气体流检测器718以及炬通风气体出口720。这些组件中的一些或全部可以与控制单元（例如炬***控制单元内的处理器）通信（例如无线或有线通信）以用于监视和控制气体递送***。基于这些各种组件的配置，气体流可以从一个或多个不同的区域离开炬。例如，当气体流进入炬头701时，气体流G1通常从炬头（例如经由喷嘴孔）排出。气体流G1通常包括通常将会用于生成等离子体流以及处理材料的气体。另外，对于具有通风***的炬***，第二气体流G2可以从炬、经由通风***而发出，这基于通风***的某些组件（例如通风关断阀716）是否被打开或关闭。特别地，在一些实施例中，气体流G2在通风关断阀716打开的时候从炬头发出。可以通过在炬头内的各种流通道和孔内流动的气体（例如出自消耗品（例如喷嘴）中的通风孔洞）而引起气体流G2。也就是说，如示意性地图示的，气体流可以经由关断阀软管而进入炬并且在炬头内被划分成气体流G1和气体流G2，而同时气体流过炬内所布置的消耗品组件。为了简单，在没有示出消耗品组件的情况下示意性地图示了将炬内气体划分成气体流G1和气体流G2。

各种气体递送组件可以相对于彼此、作为炬***的部分而以任何数目的各种不同配置来被布置。例如，在一些实施例中，气体供给702流体地连接到（例如经由刚性气体线路）炬***控制单元。供给关断阀704、供给压力传感器706以及供给气体流检测器708可以全部被收容在炬***控制单元内。供给气体压力调节器710以及关断阀压力传感器712可以与控制单元分离地被定位，例如被布置在炬气体供给引导线路上或其内，所述炬气体供给引导线路被连接到控制单元以用于向炬提供气体和电。在一些实施例中，关断阀压力传感器712可以被布置成更靠近炬。在一些实施例中，供给气体压力调节器710和关断阀压力传感器712被布置成靠近炬（例如在炬的10英尺内（例如6英尺内）），所述炬在与控制单元相对的端部被连接到引导线路。通过将这些组件布置得更靠近炬，在引导线路内通过供给气体压力调节器710和关断阀压力传感器712所控制和监视的气体压力可以更接近地表示被递送到炬的实际压力。

如所图示的，这些各种组件可以通过任何的各种结构上和化学上合适的管或软管而连接到彼此。合适软管的示例包括柔性软管（例如柔性塑料或橡胶软管）、刚性配管（例如刚性金属、塑料或复合配管）或由柔性和刚性层的组合所制成的配管、诸如具有编织外部组件（例如编织护套）的柔性软管。为了测量和控制在炬头的各种气体通路内的气体压力，气体通路可以流体地连接到气体流测量设备（例如气体压力或流传感器）。可替换地，在一些情况中，气体流测量设备可以被布置在炬头内。

参考图8，在一些实施例中，炬800包括位于具有一个或多个流约束元件（例如喷嘴出口孔805或喷嘴通风孔洞807）的消耗品（例如喷嘴）803的端部处的等离子体腔室802。等离子体腔室802可以流体地连接到压力传感器（例如炬等离子体集气室压力传感器714）使得在等离子体腔室802和/或等离子体集气室806内的气体压力可以被监视和测量。在一些情况中，等离子体腔室802经由流体地连接到通风线路809的等离子体集气室806而流体地连接到压力传感器。在使用期间，气体（例如等离子体切割气体）可以从气体递送***700递送到气体供给区804，然后被引导到等离子体集气室806（朝向通风孔洞807和通风***）和/或被引导通过孔805而从炬中排出。在一些情况中，炬内所安装的消耗品可以通过引导和监视通过这些流约束元件（例如通风孔洞807和/或孔805）的气体流而被标识。

在一些实施例中，可以通过首先关闭炬通风阀（例如通风关断阀716）以限制气体流出炬通风***（例如通过等离子体集气室806、喷嘴通风孔洞807和通风线路809）而检测（例如标识）消耗品。在通风关闭的情况下，被供给到炬的压力可以被调节（例如经由气体调节器710）以实现等离子体集气室内的预定压力（例如4 psig）。在一些情况中，一旦实现了预定压力，就可以标识消耗品。例如，在一些情况中，被提供到炬的（例如，如通过供给气体流检测器708所测量的）气体流可以被测量并且与针对不同炬消耗品的预期值相比较以指示炬中所安装的消耗品的类型。例如，所测量的值可以与用于各种特定消耗品的先前测量的值的查找表相比较。可替换地或附加地，在一些情况中，对于实现等离子体集气室中的预定压力所需要的、在炬上游的气体流的压力（例如，如通过关断阀压力传感器712所测量的）可以被测量并且用于标识炬中所安装的消耗品。例如，所测量的气体压力可以与针对不同消耗品的预期压力值相比较。

可替换地或附加地，在一些实施例中，一旦实现了预定的气体压力，通风就可以被打开（例如通过打开通风关断阀716）并且可以观察流特性以标识消耗品。当通风关断阀被打开时，一些气体将从等离子体集气室流动通过喷嘴通风孔洞并且从通风出去（即气体流G2）。当通风然后被打开到大气压力的时候，预期等离子体集气室压力将不显著下降（例如将不显著下降到预定压力以下），使得将存在通风孔洞上游的某个压力（例如在等离子体集气室中，诸如预定压力）、在通风孔洞下游的不同（例如大气）压力以及通过其中的气体流。在一些情况中，通过通风孔洞的气体流可以通过通风气体流检测器718或通过供给气体流检测器708而被测量。以此方式，在流约束元件（例如喷嘴通风孔洞）上游和下游的压力以及通过其中的气体流可以被测量并且用于标识消耗品。例如，所测量的值可以与示例性的与不同消耗品相关联的预期值（例如经验数据的查找表）相比较以标识消耗品。

虽然已经描述了使用流特性来标识消耗品的某些实施例，但其它实施例是可能的。

还应当理解到，本发明的各种方面和实施例可以以各种方式被组合。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员可以容易地确定如何组合这些各种实施例。另外，在阅读说明书时，本领域那些技术人员可以想到修改。本申请包括这样的修改并且仅仅通过权利要求的范围来被限制。

Claims (32)

1.一种用于材料处理头以用于在材料处理头内一致地定向和定位环状射频识别（RFID）标签的消耗品，所述消耗品包括：

主体，其关于中心纵轴是基本上轴对称的；以及

附连到主体的环状RFID标签，所述RFID标签具有与主体的中心纵轴基本上同轴的中心轴，所述RFID标签包括（i）用于包含数据的芯片以及（ii）绕RFID标签的中心轴所形成的导体线圈，其中导体线圈产生的磁通量与消耗品主体的中心纵轴同轴，以改善RFID标签与相应的RFID读取器之间的通信，该读取器被配置为读取RFID标签的芯片中包含的数据。

2.根据权利要求1所述的消耗品，其中所述导体线圈和/或环状RFID标签关于中心纵轴是对称的。

3.根据权利要求1所述的消耗品，其中所述芯片具有至少256位的数据存储空间。

4.根据权利要求1所述的消耗品，其中所述导体线圈包括绕中心纵轴的两个或多个导体匝。

5.根据权利要求1所述的消耗品，其中所述导体线圈包括导体材料。

6.根据权利要求5所述的消耗品，其中所述导体线圈包括印刷电路。

7.根据权利要求1所述的消耗品，其中所述导体线圈绕中心轴基本上对称地形成。

8.根据权利要求1所述的消耗品，其中所述消耗品包括消耗品盒，所述消耗品盒包括两个或多个组件主体。

9.根据权利要求8所述的消耗品，其中所述两个或多个组件主体至少包括喷嘴和电极。

10.一种用于材料处理头以用于在材料处理头内一致地定向和定位环状RFID标签的可更换消耗品组件，所述可更换消耗品组件包括：

主体，其限定纵轴并且包括传输区，所述传输区传送以下中的至少一个：电流、液体、冷却剂、气体、光束或通过主体的切割介质；以及

环状RFID标签，其利用中心轴限定中央开口，所述标签包括(i)用于包含数据的芯片以及（ii）绕中央开口形成的导电线圈以便所述标签的中心轴相对于主体的纵轴被同轴地布置，以及以下中的至少一个通过RFID标签的中央开口：通过传输所传送的电流、液体、冷却剂、气体、光束或切割介质，其中导体线圈产生的磁通量与消耗品主体的纵轴同轴，以改善RFID标签与相应的RFID读取器之间的通信，该读取器被配置为读取RFID标签的芯片中包含的数据。

11.根据权利要求10所述的可更换消耗品组件，其中所述RFID标签垂直于消耗品的纵轴而被布置。

12.根据权利要求10所述的可更换消耗品组件，其中所述芯片具有至少256位的存储空间。

13.根据权利要求10所述的可更换消耗品组件，其中所述导体线圈具有单匝导体材料。

14.根据权利要求10所述的可更换消耗品组件，其中所述导体线圈包括多匝导体材料。

15.根据权利要求10所述的可更换消耗品组件，其中所述导体线圈是印刷电路。

16.根据权利要求10所述的可更换消耗品组件，其中所述导体线圈垂直于传输区而被布置。

17.根据权利要求10所述的可更换消耗品组件，其中所述导体线圈绕纵轴基本上对称地形成。

18.根据权利要求10所述的可更换消耗品组件，其中RFID标签的外壳旋转不对称地成形。

19.一种用于减少在具有被布置在其中的消耗品组件的材料处理炬中的RFID通信***的通信干扰的方法，其通过提供在炬内一致地定向和定位环状RFID标签，所述炬沿着其中心轴传导操作电流，所述方法包括：

提供环状RFID标签，其相对于消耗品组件同轴地被布置，所述标签限定开放的中央部分并且具有基本上绕开放中央部分所布置的导体线圈；

在炬内定位消耗品组件使得消耗品组件的中心轴与RFID标签的开放中央部分同轴；

沿着延伸通过环状RFID标签的炬的中心轴的一部分而传递电流；以及

通过炬内的读取器天线线圈而生成通过导体线圈的标签电流，所述标签电流环绕炬的中心轴的一部分。

20.根据权利要求19所述的方法，其中生成标签电流包括沿着基本上圆形的路径而生成电流。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述基本上圆形的路径关于炬的中心轴基本上对称地形成。

22.根据权利要求19所述的方法，还包括与RFID标签通信。

23.根据权利要求22所述的方法，其中与RFID标签通信包括对于RFID标签读取和写入信息。

24.根据权利要求19所述的方法，还包括将具有第二导体线圈的第二RFID标签***到炬内，其中第二导体线圈基本上平行于RFID标签的导体线圈。

25.根据权利要求19所述的方法，其中炬内的读取器天线包括与炬的中心轴同轴地对准的线圈。

26.一种用于在材料处理头内一致地定向和定位环状RFID标签的消耗品，所述消耗品包括：

主体，其限定中心纵轴；以及

耦合到主体的环状RFID标签，所述RFID标签限定中心轴并且包括：

绕RFID标签的中心轴的线圈天线，用于从RFID标签传输数据，以及

与所述线圈通信的芯片，所述芯片具有至少60位数据的存储容量，其中所述线圈天线产生的磁通量与消耗品主体的中心纵轴同轴，以改善由所述芯片与相应的RFID读取器的通信。

27.根据权利要求26所述的消耗品，其中所述芯片的存储容量在256位和900位之间。

28.根据权利要求26所述的消耗品，其中所述芯片上存储的数据被划分成两个或多个分段。

29.根据权利要求28所述的消耗品，其中数据的第一分段被锁定并且数据的第二分段被解锁。

30.根据权利要求28所述的消耗品，其中所述两个或多个分段可以独立于彼此而被锁定。

31.根据权利要求28所述的消耗品，其中所述两个或多个分段可以在不同的时间被锁定。

32.根据权利要求28所述的消耗品，其中数据的第一分段包括消耗品标识数据并且数据的第二分段包括关于消耗品操作的数据。

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