具有一体的用户界面的焊接头盔的制作方法
【专利说明】具有一体的用户界面的焊接头盔
[0001]本申请是申请日为2010年10月13日、申请号为201080046067.9、发明名称为“具有一体的用户界面的焊接头盔”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明大体涉及用于焊接的设备，并且特别涉及一种基于焊接头盔的焊接系统。
【背景技术】
[0003]焊接是在各种产品和结构的加工和构造中的重要工艺。焊接的应用分布广泛并且遍及全世界被使用，例如，列举几例来说，船舶、建筑物、桥梁、车辆和管道的建造和维修。可以在各种各样的地点执行焊接，比如在采用固定焊接操作的工厂中，或在采用手提式焊接机(welder)的现场。
[0004]在手动或半自动的焊接中，用户/操作者(例如焊接工)引导焊接设备来产生焊缝。例如，在电弧焊接中，所述焊接工可以手动地定位焊条或焊丝，并且在焊接位置处产生生成热的电弧。在这种类型的焊接中，焊条离开所述焊接位置的间距与被生成的电弧有关，并且与母体金属和焊条或焊丝金属的最佳的熔化/熔合的实现有关。这样的焊缝的质量通常直接依赖于焊接工的技能。
[0005]焊接工一般在焊接时依靠各种各样的信息。这种信息包括，例如，电流和电压。传统地，焊接工将需要查看所述焊接设备的控制面板上的仪表来获得这种信息。这将要求焊接工引导他们的视野远离焊接工作区域，而这样是不合乎期望的。
[0006]在过去，已做出努力来在焊接期间给焊接工提供信息，比如在美国专利N0.4，677，277中公开的方法中，其中电流和电压被监控来生成关于电弧焊接中的电弧状态的音频指示给操作者。然而，仅由音频电弧参数指示器组成的监控器难以听到和干预，并且不能够实现合乎期望的精密控制和通常所要求的焊接质量。
[0007]最近，如美国专利N0.6，242，711中公开的，用于监控电弧焊接的装置已被开发，所述用于监控电弧焊接的装置给焊接工提供焊接电弧的实时的电压和电流状态，其中，信息以灯、照明的条形图、光投影、照明的透明显示或相似的形式被置于戴头盔的操作者的视觉范围之内，并且被定位于接近所述头盔中的头盔观看窗。
[0008]然而，在此装置中，焊接工仍必须移动他们的视觉焦点远离所述焊接工作区域，以便专注于被定位于接近焊接窗的信息，或者焊接工必须接受周边的信息，同时继续专注于所述焊接工作区域。
[0009]由此，本发明的目的之一是提供焊接头盔和系统，所述系统允许焊接操作者考虑关于所述焊接过程的信息，而不从所述焊接过程分散注意力。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种焊接头盔，所述焊接头盔能够提供表征来自相关联的焊接操作的信息的图像，其中所述图像与焊接工作区域出现在相同的聚焦范围内，并且本发明提供一种包括所述头盔的焊接系统。
[0011]本发明还提供一种焊接系统，所述焊接系统包括:焊接设备，所述焊接设备用于产生焊接电流和焊接电压；焊接控制系统，所述焊接控制系统用于控制所述焊接电流和所述焊接电压；监控系统，所述监控系统用于监控焊接参数；以及焊接头盔，所述焊接头盔包括:主体)；视觉显示器，所述视觉显示器被连接到所述主体；以及信息产生装置，所述信息产生装置与所述监控系统通信，所述信息产生装置能够基于所述被监控的焊接参数在所述视觉显示器上产生表征来自于所述监控系统的信息的图像，其中所述图像的焦点在所述主体之外。
[0012]其中，所述图像的所述焦点在相关联的焊接工作区域的聚焦范围内，或者其中所述图像的所述焦点在与所述相关联的焊接工作区域相同的焦距处。
[0013]其中，所述视觉显示器是包括焊接镜的窗。
[0014]其中，所述信息产生装置能够将立体图投影在所述焊接镜上。
[0015]其中，所述信息产生装置包括一系列反射镜，所述反射镜用于将所述图像朝所述焊接镜反射。
[0016]其中，所述焊接头盔包括接近所述焊接镜的反射面，所述反射面用于将所述图像朝所述焊接头盔的内部反射。
[0017]其中，所述信息产生装置包括IXD显示器或LED阵列。
[0018]其中，所述视觉显示器包括至少一个视频监控器，所述至少一个视频监控器用于显示所述相关联的焊接工作区域的画面。
[0019]其中，所述焊接头盔还包括至少一个摄像机，所述至少一个摄像机被连接到所述主体，用于提供所述画面。
[0020]其中，所述信息产生装置能够将所述图像包括在所述画面中。
[0021]其中，所述视频监控器包括IXD显示器。
[0022]其中，所述图像包括字母数字字符。
[0023]本发明还提供一种焊接组件，所述焊接组件包括:焊接设备，所述焊接设备用于产生焊接；以及焊接头盔，所述焊接头盔包括:主体；视觉显示器，所述视觉显示器被连接到所述主体，用于显示焊接操作；以及信息产生装置，所述信息产生装置与所述焊接设备通信，所述信息产生装置能够基于所述焊接操作在所述视觉显示器上产生表征来自于所述焊接设备的信息的图像，其中所述图像的所述焦点在相关联的焊接工作区域的聚焦范围内。
[0024]本发明还提供一种焊接头盔，特别是用于如上所述的系统之一，所述焊接头盔包括:主体；视觉显示器，所述视觉显示器被连接到所述主体；信息产生装置，所述信息产生装置是可连接来接收关于焊接过程的信息的，并且是能够在所述视觉显示器上产生表征所述信息的图像的，其中所述图像的焦点在所述主体之外，所述图像的焦点在相关联的焊接工作区域的聚焦范围内或在与所述相关联的焊接工作区域相同的焦距处。
[0025]其中，所述聚焦范围或焦距是由操作者或自调装置可调节的。
[0026]从以下的具体实施方案、附图和权利要求书，本发明的各种方面和特征对于本领域技术人员来讲将变得清晰。
【附图说明】
[0027]图1是根据本发明的焊接系统的原理图。
[0028]图2是类似于图1的所述头盔的包括摄像机的焊接头盔的放大视图。
[0029]图3是类似于图2的所述头盔的包括投影仪的焊接头盔的剖视图。
[0030]图4是类似于图3的所述头盔的包括集成的视频显示器的焊接头盔的剖视图。
[0031]图5是类似于图2的所述头盔的包括双目摄像机的焊接头盔的立体图。
[0032]图6是类似于图5的所述头盔的示出双目观看屏的焊接头盔的内部视图。
【具体实施方式】
[0033]现参照附图，图1中图示说明焊接系统10。所述焊接系统10包括焊接头盔12、焊接系统14、焊接枪16和工件18。所述工件18大体地限定焊接工作区域20，在所述焊接工作区域，所述焊接枪16可以被用来形成焊缝。
[0034]所述焊接系统14包括用于产生焊接电流和焊接电压的焊接设备、用于控制所述焊接电流和所述焊接电压的焊接控制系统，以及用于监控所述焊接电流和所述焊接电压的监控系统。所述监控系统还可以监控各种各样的其他的操作参数，比如但不限于，焊丝送进速度、已使用的焊丝量/剩余焊丝量、操作者所期望的任何类型的焊接反馈以及任何其他合乎期望的操作参数。
[0035]所述焊接头盔12包括主体22，所述主体具有被连接到所述主体22的视觉显示器24。所述显示器24可以是一窗，所述窗包括焊接镜、视频监控器(比如IXD显示器或LED阵列)或适于允许焊接工看到所述焊接工作区域20的任何其他装置。所述视觉显示器24可以是有源的或无源的，和/或可以允许所述操作者通过所述视觉显示器24看到所述焊接工作区域20。必须理解的是，在所述显示器24是一视频监控器的这样的一实施例中，视频处理可以被利用来增强所述焊接操作的画面。进一步地，可以可选地包括记录装置来记录并且之后为分析和/或评估来回放焊接操作。
[0036]如图2中最佳地示出的，焊接头盔12可以包括摄像机26，所述摄像机26被安装在或接近所述焊接工的视点处(point of view) ο在所述视觉显示器24是一视频监控器的所述实施例中，所述摄像机26可以将所述焊接工作区域20的视频画面提供给所述显示器24。
[0037]如图3和图4示出的，信息产生装置28与所述焊接系统14的所述监控系统通信，并且能够基于所述被监控的焊接参数(比如电流和电压)在所述视觉显示器24上产生表征来自于所述监控系统的信息的图像，其中所述图像的焦点在相关联的焊接工作区域的一聚焦范围上，例如，在所述焊接头盔12的所述主体22的之外。例如，所述图像可以是符号、字母数字或适于指示所述信息的任何其他图案。因此，焊接工可以查看表征关于焊接操作的信息的图像而不从所述工作区域移除焦点。因此，在至少一个实施方案中，所述焊接工可以同时专注于所述工作区域和信息的所述图像。
[0038]必须理解的是，除其他类型的信息之外，，基于焊接电流和焊接电压的所述信息连同各种各样的其他参数包括，但不限于，焊接电流反馈、焊接电压反馈、焊接设备的控制设置、焊接过程的统计信息、包括能力表征的基准或限制、包括材料短缺或低流量的报警、预定的或合乎期望的焊缝的表征等。
[0039]进一步地，在一个实施方案中，所述摄像机26被用来相对于所述焊接工作区域20校准所述图像的深度(the depth of the image)。在另一个实施方案中，在所述焊接枪上的位置传感器可以被用来校准所述图像的所述深度。在特定的应用中，准确对齐所述图像和所述焊接工作区域是非常合乎期望的，以至于在所述图像中被表示的所述信息易于所述焊接工获取(access)，并且以至于在所述图像中的所述信息容易被所述焊接工接受。
[0040]在所述视觉显示器24是一视频监控器的所述实施例中，信息产生装置28可以基于所述被监控的参数(比如焊接电流和焊接电压)