具有平视显示器的焊工帽罩制造技术

提供了一种焊接系统和焊工帽罩，其中该焊工帽罩能够提供表示相关联的焊接操作的信息的图像，其中该图像在焊工帽罩中作为平视显示(HUD)出现。该帽罩将该信息显示在与焊接操作的工作距离重合的焦点处，使得用户在焊接操作过程中不需要改变他/她的焦点。

【技术实现步骤摘要】
优先权和援引并入本申请是2013年9月26日提交的美国申请序列号14/037,699的部分继续申请，该美国申请又是2009年10月13日提交的、以美国专利号8,569,655公告的美国申请序列号12/577,824的继续申请，这些申请的说明书以其全部内容通过援引并入本文。本专利申请还要求美国临时专利申请号61/977,275的优先权，该临时申请的全部内容通过援引并入本文。专利技术简述专利
本专利技术总体上涉及一种在焊接中使用的装备。符合本专利技术的装置、系统、和方法涉及对焊接参数的监视并且具体地涉及一种具有平视显示器(HUD)的焊工帽罩。相关技术的描述焊接在各种产品和结构的制造和构建中是一种重要的工艺。焊接的应用广泛并且使用遍及全球，例如，列举几例来说，船舶、建筑物、桥梁、车辆和管道的建造和修复。可能在各种各样的地点执行焊接，例如在采用固定式焊接操作的工厂中、或在采用便携式焊接机的现场。在手动或半自动焊接中，使用者/操作者(即焊工)引导焊接装备来进行焊接。例如，在弧焊中，焊工可以手动定位焊条或焊丝、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，电极与焊接位置的间距与所生成的电弧有关、并且与实现基材金属和焊条或焊丝金属的最佳熔化/熔合有关。这样的焊接质量通常直接取决于焊工的技能。焊工在焊接时一般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，焊工需要查看焊接装备控制面板上的仪表来获得这种信息。这将要求焊工使得他们的视野离开焊接工作区域，而这样是不希望的。此外，在许多情况下，焊接机可能并不位于工作空间附近。在此类情况下，焊接机是由可以用于改变多个参数(例如焊接功率、极性、电弧特征等)的、电缆连接的远程控制器来操作的。然而，在可以设定该过程之前，焊工可能需要看到物理地定位在机器上的显示读数。这个设定过程在设定完成之前可能需要来回许多次。过去，已做出努力来在焊接期间给焊工提供信息，比如在美国专利号4,677,277披露的方法中，其中对电流和电压加以监视来为操作者产生关于弧焊电弧状态的音频指示。然而，仅由音频电弧参数指示组成的监视难于听到和干预、并且不能够实现希望的接近控制和通常所要求的焊接质量。最近，如在美国专利号6,242,711中所披露的，已经开发了一种用于监视弧焊的装置，该装置给焊工提供焊接电弧的实时的电压和电流状态，其中，将以光、被照亮的条形图、光投影、被照亮的透视显示或类似形式的信息置于戴帽罩的操作者的视觉范围之内、并且定位成接近帽罩中的帽罩观察窗。然而，在这个设备中，焊工仍必须将其视觉焦点移动离开焊接工作区域，以便聚焦在位于焊接窗口附近的信息上，或者焊工必须接受外围信息而同时继续聚焦在焊接工作区域上。专利技术简述本专利技术涉及一种焊工帽罩，该焊工帽罩能够提供表示相关联的焊接操作的信息的图像，其中该图像在该焊工帽罩中作为平视显示(HUD)出现。从以下的详细说明和附图中，各方面将对于本领域技术人员而言变得清晰。附图简要说明通过参考附图来具体描述本专利技术的示例性实施例，本专利技术的上述和/或其他方面将会更加清晰，在附图中：图1是根据本专利技术的焊接系统的示意图；图2是类似于图1中帽罩的一种包括相机的焊工帽罩的放大视图；图3是类似于图2中帽罩的一种包括投影仪的焊工帽罩的截面图；图4是类似于图3中帽罩的一种包括集成视频显示器的焊工帽罩的截面图；图5是类似于图2中帽罩的一种包括双目相机的焊工帽罩的透视图；图6是类似于图5中帽罩的一种焊工帽罩的内部视图，示出了示出双目观看屏；图7是具有HUD的焊工帽罩的示例性实施例的截面视图；图8是根据本专利技术示例性实施例的焊接系统的示意图；图9是具有HUD的焊工帽罩的内部视图；图10A和10B是具有HUD的焊工帽罩的内部视图；图11是具有HUD的焊工帽罩的示例性实施例的截面图；图12展示了可以被显示出的信息的示例性视图。示例性实施方式的详细说明下面将参考附图来描述本专利技术的示例性实施例。所描述的示例性实施例旨在帮助理解本专利技术、而不旨在以任何方式限制本专利技术的范围。类似参考号在所有附图中表示类似的要素。现在参照附图，图1中展示了焊接系统10。焊接系统10包括焊工帽罩12、焊接系统14、焊枪16和工件18。工件18总体上限定了焊接工作区域20，可以使用焊枪16来在该焊接工作区域中形成焊缝。焊接系统14包括用于产生焊接电流和电压的焊接装备、用于控制该焊接电流和电压的焊接控制系统、以及用于检测焊接电流和电压的检测系
统。即，该焊接系统可以是在具有已知构造和操作的已知或用过的焊接电源上。检测系统还可以监测各种其他的操作参数，比如但不限于，送丝速度、已使用的焊丝量/剩余焊丝量、操作者希望的任何类型的焊接反馈、以及任何其他希望的操作参数。焊工帽罩12包括主体22，该主体具有连接到主体22上的视觉显示器24。显示器24可以是一个窗口，该窗口包括焊接透镜、视频监视器(例如LCD显示器或LED阵列)、或适于允许焊工看到焊接工作区域20的任何其他装置。必须理解的是，在这样的显示器24是视频监视器的实施例中，可以利用视频处理来增强该焊接操作的画面。另外，显示器中可以任选地包括记录装置，例如用来记录焊接操作并且之后进行回放以用于分析和/或评估。如图2所示，焊工帽罩12可以包括安装在焊工的视点处或附近的相机26。在视觉显示器24是视频监视器的实例中，相机26可以为显示器24提供焊接工作区域20的视频画面。另外，可以使用相机26随着焊接操作的进展来对其进行记录，使得以后可以观看该焊接操作。如图3和图4示出的，信息生成机构28与焊接系统14的检测系统通信、并且能够基于监测到的焊接参数(比如电流和电压)在视觉显示器24上生成表示来自该检测系统的信息的图像，其中该图像的焦点是与相关联的焊接工作区域在一个焦点范围(即，具有一个焦点)上，例如在焊工帽罩12的主体22之外。即，在显示器24中/上显示的图像的焦点范围被设定为位于与焊接工作区域20的位置相关联的范围上。例如，图像可以是符号的、字母数字的、或适于指示该信息的任何其他装置。因此，焊工可以看到表示关于焊接操作的信息的图像而无需从工作区域转移焦点。因此，在至少一个实施例中，焊工可以同时聚焦在所述工作区域和信息图像上。必须理解的是，除连同各种各样其他参数的其他类型的信息之外，基于焊接电流和焊接电压的信息包括但不限于：焊接电流反馈、焊接电压反馈、焊接装备的控制设置、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、既定的或希望的焊接的表征等。另外，在一个实施例中，用相机26来校准相对于焊接工作区域20的图像深度。可以用此经校准的深度来确定在显示器24上显示的信息的焦点。例如，如果相机26确定从帽罩到工作区域的距离是2英尺，则在显示器24上示出的图像和/或信息被显示成使得该图像具有会在该帽罩之外2英尺处的焦点。如以上所解释的，这允许将显示信息显示在与焊接区域20相同的焦距处，使得焊工在焊接过程中不需要改变他/她眼睛的焦点。在另一个实施例中，可以使用在焊枪上的位置传感器来校准该图像深度。此类传感器可以包括但不限于：磁传感器、光学传感器、声学传感器等，这些传感器是使用适当的感测系统来感测的以允许确定焊枪的位置。可以用此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊工帽罩，包括：主体部分；联接至该主体部分上的视觉显示部分，其中所述视觉显示部分允许用所述显示部分来观察焊接操作；信息生成机构，该信息生成机构生成有待在所述视觉显示部分上显示的图像，所述图像在所述焊接操作过程中是可看到的；以及联接至所述信息生成机构上的无线通信装置，该无线通信装置接收有待在所述图像中显示的信息；其中，所述图像是由所述信息生成机构生成的、具有的视觉焦点范围超出所述视觉显示部分而位于所述主体部分之外的一个位置处，并且其中，所述焦点范围是与所述焊接操作的工作区域相关联的。

【技术特征摘要】
2015.04.09 US 14/682,3401.一种焊工帽罩，包括：主体部分；联接至该主体部分上的视觉显示部分，其中所述视觉显示部分允许用所述显示部分来观察焊接操作；信息生成机构，该信息生成机构生成有待在所述视觉显示部分上显示的图像，所述图像在所述焊接操作过程中是可看到的；以及联接至所述信息生成机构上的无线通信装置，该无线通信装置接收有待在所述图像中显示的信息；其中，所述图像是由所述信息生成机构生成的、具有的视觉焦点范围超出所述视觉显示部分而位于所述主体部分之外的一个位置处，并且其中，所述焦点范围是与所述焊接操作的工作区域相关联的。2.如权利要求1所述的焊工帽罩，进一步包括相机，该相机被安装在所述主体部分的外侧上，使得所述相机能观察该工作区域并且感测离所述工作区域的距离，并且所述相机被用来校准所述图像的所述焦点范围。3.如权利要求1所述的焊工帽罩，进一步包括相机，该相机被安装在所述主体部分的外侧上，使得所述相机能观察该工作区域并且所述相机被用来记录所述工作区域中的焊接操作。4.如权利要求1所述的焊工帽罩，其中，所述图像包括与所述焊接操作相关的信息。5.如权利要求1所述的焊工帽罩，其中，所述图像包括所述焊接操作的图像。6.如权利要求1所述的焊工帽罩，其中，所述图像在所述焊接操作过程中是以第一大小显示的，并且所述图像在没有发生所述焊接操作时是以不同于所述第一大小的第二大小显示的。7.如权利要求1所述的焊工帽罩，其中，所述帽罩进一步包括音频感测装置以用于检测来自所述帽罩的用户的音频指令。8.如权利要求1所述的焊工帽罩，其中，所述视觉显示部分允许在所述焊接操作过程中通过所述视觉显示部分的至少一部分观察所述焊接操作。9.如权利要求1所述的焊工帽罩，进一步包括第二视觉显示部分，该第二视觉显示部分联接至该主体部分上并且是与所述视觉显示部分分开的，其中所述第二视觉显示部分也允许用所述第二显示部分来观察所述焊接操作。10.如权利要求9所述的焊工帽罩，其中，所述视觉显示部分和所述第二视觉显示部分各自对应地联接至固定于所述主体部分的外表面上的第一相机和第二相机，其中所述视觉显示部分和所述第二视觉显示部分对应地显示来自所述第一相机和第二相机的图像。11.一种焊接系统，包括：焊接供电系统，该焊接供电系统向焊接焊炬供应焊接功率以用于焊接工件；以及在用所述焊接供电系统进行焊接操作过程中将由焊工佩戴着的焊工帽罩，其中所述焊工帽罩与所述焊接供电系统通信，并且所述焊工帽罩包括：主体部分；联接至该主体部分上的视觉显示部分，其中所述视觉显示部分允许...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡门·德利西奥，
申请(专利权)人：林肯环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US