一种超声波VR焊接面罩的实现方法技术

一种超声波VR焊接面罩的实现方法，提供一种集超声波成像技术、VR显示技术和移动通讯技术为一体的焊接面罩设计方法。超声波探头发射超声波束，超声波束到达焊件表面后反射，探头接收到的不同表面反射的时差不同，经处理器的计算和构图运算就产生了焊件表面的3D图像；根据焊接材料的声速可以计算出缺陷到探头入射点的垂直深度或水平距离，得到来自焊缝内部缺陷深度的分布，再利用处理器进行图像重建，就可以得到焊缝内部缺陷的3D图像；处理器将图像重建的焊缝内部缺陷3D图像叠加到焊件表面的3D图像上传输到VR眼镜；通过5G通讯模块将焊接过程的图像时时传输到服务器，有利于监控焊接过程、远程指导或远程培训。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波VR焊接面罩的实现方法
本专利技术涉及一种焊接面罩，具体涉及一种超声波成像技术和VR虚拟显示技术相结合的新式焊接面罩的实现方法。
技术介绍
已有的焊接面罩基本由两部分组成，即面罩部分和遮光镜片部分。面罩的作用是遮挡面部和颈部，防止焊接时的喷溅颗粒物伤害和红外线带来的灼热伤害。遮光镜片的作用是过滤掉焊接时产生的部分强可见光，以及阻挡部分红外线紫外线，避免灼伤眼睛。已有的焊接面罩有两种，属于同一原理下设计的基础版和升级版。已有焊接面罩基础版和升级版的区别在于遮光镜片。基础版焊接面罩的遮光镜片是单色玻璃，颜色很深，可滤掉焊接时产生的大部分强可见光，但是在没有焊接操作的起弧前是看不清面罩外面的焊件和焊缝的，所以焊接的过程中要不断地掀开面罩看清焊缝，再快速合上面罩焊接，重复这样的流程动作。升级版焊接面罩是为了解决焊接过程中重复掀开合上面罩的繁琐动作给焊接带来的麻烦，用可变色玻璃或透射式液晶屏替代单色玻璃。在自然光线下，可变色玻璃或透射式液晶屏颜色浅，当焊接产生强可见光时，面罩上的电子感光器件感应到强可见光，0.1s内可变色玻璃或透射式液晶屏颜色就由浅变深，从而起到保护眼睛的作用。可以看出，无论是哪个版本，现行的焊接面罩的遮光镜片在工作状态时的低透光率呈现的是中心亮而周边暗的视觉状态，中心处焊缝的焊接状态的是看不清的，焊工是在不完全可视的环境下依靠经验和手感完成工作的，所以培养出优秀的焊工并不容易。升级版焊接面罩在工作现场还会有另外的麻烦，如果现场有多名焊工同时焊接，感光元件会受到其他光源的影响，使得可变玻璃或透射式液晶屏变化的色深并不是当时所需的。可以看出，无论是哪个版本，现行的焊接面罩依靠遮光镜片的色深变化只能部分滤掉和阻挡焊接时产生的强可见光、红外线和紫外线，不可避免地还会对眼睛造成不可逆的伤害。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术是一种焊接面罩的实现方法，这种方法完全区别于现行使用的焊接面罩的设计原理，其目的在于，由此从根本上解决现行焊接面罩的缺陷和给眼睛带来的伤害。为了实现以上的目的，本专利技术提供了以下的技术方案。本专利技术能有效解决现行焊接面罩的缺陷，具有焊接时对焊缝观看清晰、焊缝质量时时掌控，还可远程监控、可远程指导、可远程观摩培训，最关键的是能有效保护眼睛不受伤害。本专利技术提供一种集超声波成像技术、VR显示技术和移动通讯技术为一体的焊接面罩设计方法。可知的，眼睛能够看见物体，是因为物体反射的可见光在眼底成像。可知的，通过物体表面反射“成像”的还有超声波，比如蝙蝠通过超声波感知物体的大小、形状和方位；还比如iPhone的屏下超声波指纹锁（图1），超声波传感器作为一种指纹识别组件置于手机屏幕下用以检测指纹信息，指纹的脊和谷会反射超声波信号（图2），反射回的超声波信号转换为电信号输出，电信号被算法解析后可形成指纹图像。这两个实例表明了超声波成像的基本原理和过程。本专利技术就是利用超声波成像，再将图像经过渲染按照1:1的比例传输到VR眼镜上，佩戴VR眼镜，既能在VR眼镜屏幕上看清焊件和焊缝以及焊缝的时时状态，还避免了强光、红外线和紫外线对眼睛的伤害。进一步的，利用超声波的穿透能力，还能对焊缝做探伤检测，在VR眼镜里时时观测焊缝内部质量。更进一步的，通过嵌入4G或5G通讯模块，可以将焊接过程的图像时时传输到服务器，有利于在后台监控焊接过程把控质量、远程技术指导和远程观摩培训。本专利技术超声波VR焊接面罩由头盔、防护面罩、超声波探头、处理器模块和VR眼镜组成；所述的处理器模块由微控制器、存储芯片、移动通讯模块和电池组成。可选的，所述头盔是佩戴在头上，具备调节功能和固定功能。调节功能是调节头围大小，固定功能是用来固定防护罩和其他部件。可选的，所述防护面罩能有效遮挡面部和颈部，具有隔热、阻燃、抗摔、抗冲击得功能。优选的，防护面罩材料选择优质PC材料聚碳酸酯，外表面覆反射红外线和紫外线的复合涂层。可选的，所述超声波探头的核心是由具有压电效应的陶瓷材料制成的晶片，压电晶片的两极施加一个电压短脉冲，由于压电效应，晶片将发生弹性形变而产生弹性震荡，适当选择晶片的厚度可以得到所需超声频率范围的弹性波，即超声波。超声波探头发射超声波波束，超声波束到达物体表面后反射，探头接收到的不同表面反射的时差不同，经处理器的计算和构图运算就形成了物体表面的3D图像。在进行焊缝缺陷探伤时，测量缺陷反射回波对应时间，根据焊接材料的声速可以计算出缺陷到探头入射点的垂直深度或水平距离，得到来自焊缝内部缺陷深度的分布，再利用处理器进行图像重建，就可以得到焊缝内部缺陷的3D图像。可选的，所述处理器模块是带由电源、微控制器、存储芯片组成的PCB电路板，带Type-C接口。可选的，所述移动通讯模块是由4G或5G通讯集成电路、周边电路和天线组成的独立的PCB电路板，也可以集成到处理器模块上。可选的，所述电池是可充电的锂聚合物锂离子电池，容量在3000mAh-5000mAh。可选的，所述VR眼镜是超声波成像的显示设备，选择VR眼镜作为显示设备原因如下。本专利技术是采用超声波感知物体成像，而不是光线反射在眼底成像，VR眼镜恰好能模拟人眼视角的三维空间，VR眼镜中看到的物体具有和实物同样的大小和空间位置。VR眼镜具有很好的沉浸性和封闭性，有效避免焊接时强光、红外线和喷溅物的伤害。本专利技术中的VR眼镜相比真正意义上的VR眼镜功能更简单，它对屏幕的分辨率、色彩饱和度要求不高，不需要自带电池，更不需要如重力感应、陀螺仪、音效等娱乐方面的选项。可选的，由于配置简化，眼镜的厚度更薄、体积更小，采用短焦光学系统，针对近视人群进行专门调整，支持600°的屈光度调节，左右眼可以独立修改，采用一块独立的LCD显示屏，1920*1080分辨率。本专利技术一种超声波VR焊接面罩的实现方法：超声波探头发射超声波束，超声波束到达焊件表面后反射，探头接收到的不同表面反射的时差不同，经处理器的计算和构图运算就产生了焊件表面的3D图像；根据焊接材料的声速可以计算出缺陷到探头入射点的垂直深度或水平距离，得到来自焊缝内部缺陷深度的分布，再利用处理器进行图像重建，就可以得到焊缝内部缺陷的3D图像；处理器将图像重建的焊缝内部缺陷3D图像叠加到焊件表面的3D图像上传输到VR眼镜；还可通过5G通讯模块将焊接过程的图像时时传输到服务器，有利于在后台监控焊接过程把控质量、远程技术指导和远程观摩培训。本专利技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术依靠超声波成像技术，从根本上摆脱了人眼直接直视发光点，就从根本上避免了眼睛受到强可见光、紫外线和红外线的伤害；超声波在物体表面成像，有效避开焊点中心位置高亮度可见光的影响，成像非常清晰，使得焊接如同填缝一样轻松；超声波具有穿透能力，利用这项能力可以对焊接件做时时探伤作业；通过嵌入4G或5G通讯模块，可以将焊接过程的图像时时传输到服务器以备它用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波VR焊接面罩的实现方法，提供一种集超声波成像技术、VR显示技术和移动通讯技术为一体的焊接面罩设计方法。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声波VR焊接面罩的实现方法，提供一种集超声波成像技术、VR显示技术和移动通讯技术为一体的焊接面罩设计方法。


2.根据权利要求1所述的超声波VR焊接面罩由头盔、防护面罩、超声波探头、处理器模块和VR眼镜组成；所述的处理器模块由微控制器、存储芯片、移动通讯模块和电池组成。


3.根据权利要求1所述的超声波成像技术，在本发明中包含焊件表面成像和焊缝内部探伤成像。


4.根据权利要求3所述的焊件表面成像，其特征在于，超声波探头发射超声波束，超声波束到达焊件表面后反射，探头接收到的不同表面反射的时差不同，经处理器的计算和构图运算就产生了焊件表面的3D图像。


5.根据权利要求3所述的焊缝内部探伤成像，其特征在于，根据焊接材料的声速可以计算出缺陷到探头入射点的垂直深度或水平距离，得到来自焊缝内部缺陷深度的分布，再利用处理器进行图像重建，就可以得到焊缝内部缺陷的3D图像。


6.根据权利要求1所述的VR显示技术，其特征在于，VR眼镜是超声波成像的显示设备，处理器将图像重建的焊缝内部缺陷3D图像叠加到焊件表面的3...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐东哲，
申请(专利权)人：七彩瓢虫沈阳创意科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21