基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置制造方法及图纸

一种基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置，其包括：红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏；红外图像信息采集设备，其安装于头盔前端偏上部位，用于实时采集金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像，并发送给图像处理设备；图像处理设备，用于对接收的红外形貌和温度场图像进行图像增强、图像分割等图像处理，通过与专家数据库对比，提取并标识出图像中存在的缺陷特征，并将处理后的焊接区域形貌和温度场整合图像结果输出给可调节AR显示屏。

Auxiliary welding intelligent helmet device based on infrared detection based on AR

An infrared detection assisted AR welding based on intelligent helmet device, which comprises: infrared image information acquisition device, image processing device and auxiliary welding equipment, adjustable AR display; infrared image information acquisition device, which is installed on the front end of the helmet on partial parts for weld pool and weld metal surrounding the real-time acquisition of infrared morphology and the temperature field image, and sent to the image processing device; image processing device for receiving the infrared temperature field morphology and image enhancement, image segmentation and other image processing, by comparing with the expert database, extract and identify defect features in image, and use the welding area and the temperature profile integrated image results output to the AR display screen can be adjusted.

【技术实现步骤摘要】
基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置
本专利技术涉及焊接防护和辅助红外检测
，特别涉及一种基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置。
技术介绍
金属焊接过程伴随着强光和缺陷的产生。强光对我们视力有伤害且不利于观察焊接过程，无法判断焊接质量。焊接头盔是指在焊割作业中起到保护作业人员安全的工具。传统焊接头盔仅起到：1)眼睛保护：双重滤光，避免电弧产生的紫外线和红外线有害辐射，以及焊接强光对眼睛造成的伤害；2)面部防护：有效防止作业出现的飞溅物和有害体等对脸部造成侵害，降低皮肤灼伤症的发生；3)呼吸防护：气流导向，有效减少焊接释放的有害气体和灰尘等对体内造成伤害；部分传统头盔还没有呼吸保护装置。直到今天，焊接在走向智能化、自动化、机器人化的同时，20年代传统的防护头盔仍普遍使用。而传统焊接头盔只是作为一种焊接安全防护装置，无法让工作和研究人员更直观形象地识别出焊接缺陷，进而快速改善焊接工艺，没有充分发挥它的焊接智能辅助的功效。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种具有焊接智能辅助功能的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置。一种基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置，其包括：红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏；红外图像信息采集设备，其安装于头盔前端偏上部位，用于实时采集金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像，并发送给图像处理设备；图像处理设备，用于对接收的红外形貌和温度场图像进行图像增强、图像分割等图像处理，通过与专家数据库对比，提取并标识出图像中存在的缺陷特征，并将处理后的焊接区域形貌和温度场整合图像结果输出给可调节AR显示屏；辅助焊接设备包括保护头盔外壳、可摘卸安全帽、排气与控温装置、呼吸装置、语音交流装置、移动式总电源；保护头盔外壳，其用于保护佩戴人员的面部和壳内器件；可摘卸安全帽，其安装于头盔顶部，保护头部；排气与控温装置，其安装于头盔后部，用于调节头盔内温度和气压；呼吸装置，其安装于头盔前端靠嘴处，用于过滤掉焊接有毒气体和灰尘；语音交流装置，内置固定于头盔内壳上，用于在噪声环境中相互实时交流和沟通；移动式总电源，用于供电；红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏之间通过数据总线传输数据和接通电流。在本专利技术所述的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置中，红外图像信息采集设备包括红外采集设备和图像采集卡，所述红外采集设备用于实时采集金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像；图像采集卡用于将采集的金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像转化为可视的数字信号。在本专利技术所述的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置中，图像处理设备包括便携式高性能图像处理计算机和移动式总电源，集中安装于头盔后部；便携式高性能图像处理计算机用于对采集到的图像进行缺陷识别并将处理结果通过数据传输总线传输到可调节AR显示屏。在本专利技术所述的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置中，所述可调节AR显示屏采用半透显示镜片，包括3种工作模式：1)玻璃模式，2)护眼模式，3)AR模式；玻璃模式，用于方便观察者直接观察而不必脱下头盔；护眼模式，用于过滤掉对人眼有害的光，满足观察者直接观察焊接过程；AR模式，其利用增强现实技术，一方面将焊接图像处理结果实时显示出来，另一方面其观测范围的模拟环境和真实环境完全一致，方便观察者对现场进行实时操作。在本专利技术所述的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置中，在AR模式时，通过AR显示技术，将红外图像采集设备采集到的红外信息和人眼观察到可见光信息进行融合，工人通过显示镜片可直观的观察到具有清晰熔池形貌和温度场信息的增强图像。实施本专利技术提供的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置与现有技术相比具有以下有益效果：1)采用特殊的半透显示镜片和呼吸装置，进行眼睛保护、面部保护和呼吸保护；2)运用AR显示技术，将红外CCD采集到的红外信息和人眼观察到可见光信息进行融合，工人通过显示镜片可直观的观察到具有清晰熔池形貌和温度场信息的增强图像；3)采用图像处理技术和专家数据库对增强图像进行分析判断，并辅助标识出可能出现的焊接缺陷，必要时提出警报，为焊接工人提供参考，实现金属焊接全过程的可视化监控和质量判断。附图说明图1为本专利技术实施例的一种基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置的示意图；图1中，相同的附图标记表示相同的元件，其中：1-红外采集设备，2-图像采集卡，3-可摘卸安全帽，4-数据总线，5-排气与控温装置、6-便携式高性能图像处理计算机、7-移动式总电源、8-耳机、9-麦克风、10-呼吸装置，11-保护头盔外壳，12-可调节AR显示屏。图2为本专利技术实施例的一种基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置AR模式的工作流程图。具体实施方式如图1、2所示，本专利技术提供一种基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置，其包括：红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏12；红外图像信息采集设备，其安装于头盔前端偏上部位，用于实时采集金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像，并发送给图像处理设备；图像处理设备，用于对接收的红外形貌和温度场图像进行图像增强、图像分割等图像处理，通过与专家数据库对比，提取并标识出图像中存在的缺陷特征，并将处理后的焊接区域形貌和温度场整合图像结果输出给可调节AR显示屏12；辅助焊接设备包括保护头盔外壳、可摘卸安全帽3、排气与控温装置5、呼吸装置10、语音交流装置、移动式总电源7；保护头盔外壳，其用于保护佩戴人员的面部和壳内器件；可摘卸安全帽3，其安装于头盔顶部，保护头部；排气与控温装置5，其安装于头盔后部，用于调节头盔内温度和气压；呼吸装置10，其安装于头盔前端靠嘴处，用于过滤掉焊接有毒气体和灰尘；语音交流装置(即为耳机8和麦克风9)，内置固定于头盔内壳上，用于在噪声环境中相互实时交流和沟通；移动式总电源7，用于供电；红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏12之间通过数据总线4传输数据和接通电流。在本专利技术所述的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置中，红外图像信息采集设备包括红外采集设备1和图像采集卡2，所述红外采集设备1用于实时采集金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像；图像采集卡2用于将采集的金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像转化为可视的数字信号。在本专利技术所述的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置中，图像处理设备包括便携式高性能图像处理计算机6和移动式总电源7，集中安装于头盔后部；便携式高性能图像处理计算机6用于对采集到的图像进行缺陷识别并将处理结果通过数据传输总线传输到可调节AR显示屏12。在本专利技术所述的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置中，所述可调节AR显示屏12采用半透显示镜片，包括3种工作模式：1)玻璃模式，2)护眼模式，3)AR模式；玻璃模式，用于方便观察者直接观察而不必脱下头盔；护眼模式，用于过滤掉对人眼有害的光，满足观察者直接观察焊接过程；AR模式，其利用增强现实技术，一方面将焊接图像处理结果实时显示出来，另一方面其观测范围的模拟环境和真实环境完全一致，方便观察者对现场进行实时操作。如权利要求1所述的基于AR的红外检测辅助焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置，其特征在于，其包括：红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏；红外图像信息采集设备，其安装于头盔前端偏上部位，用于实时采集金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像，并发送给图像处理设备；图像处理设备，用于对接收的红外形貌和温度场图像进行图像增强、图像分割等图像处理，通过与专家数据库对比，提取并标识出图像中存在的缺陷特征，并将处理后的焊接区域形貌和温度场整合图像结果输出给可调节AR显示屏；辅助焊接设备包括保护头盔外壳、可摘卸安全帽、排气与控温装置、呼吸装置、语音交流装置、移动式总电源；保护头盔外壳，其用于保护佩戴人员的面部和壳内器件；可摘卸安全帽，其安装于头盔顶部，保护头部；排气与控温装置，其安装于头盔后部，用于调节头盔内温度和气压；呼吸装置，其安装于头盔前端靠嘴处，用于过滤掉焊接有毒气体和灰尘；语音交流装置，内置固定于头盔内壳上，用于在噪声环境中相互实时交流和沟通；移动式总电源，用于供电；红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏之间通过数据总线传输数据和接通电流。

【技术特征摘要】
1.一种基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置，其特征在于，其包括：红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏；红外图像信息采集设备，其安装于头盔前端偏上部位，用于实时采集金属焊件的熔池及其周边的红外形貌和温度场图像，并发送给图像处理设备；图像处理设备，用于对接收的红外形貌和温度场图像进行图像增强、图像分割等图像处理，通过与专家数据库对比，提取并标识出图像中存在的缺陷特征，并将处理后的焊接区域形貌和温度场整合图像结果输出给可调节AR显示屏；辅助焊接设备包括保护头盔外壳、可摘卸安全帽、排气与控温装置、呼吸装置、语音交流装置、移动式总电源；保护头盔外壳，其用于保护佩戴人员的面部和壳内器件；可摘卸安全帽，其安装于头盔顶部，保护头部；排气与控温装置，其安装于头盔后部，用于调节头盔内温度和气压；呼吸装置，其安装于头盔前端靠嘴处，用于过滤掉焊接有毒气体和灰尘；语音交流装置，内置固定于头盔内壳上，用于在噪声环境中相互实时交流和沟通；移动式总电源，用于供电；红外图像信息采集设备、图像处理设备以及辅助焊接设备、可调节AR显示屏之间通过数据总线传输数据和接通电流。2.如权利要求1所述的基于AR的红外检测辅助焊接智能头盔装置，其特征在于，红外图像信息采集设备包括红外采集设备和图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏卫生，龚福建，万柴志，杨帅，夏盼盼，黄增涛，
申请(专利权)人：华中科技大学，华中科技大学鄂州工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42