CN109172136A - 一种无线自动变光焊帽及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线自动变光焊帽及其控制系统,包括主机系统和从机系统;主机系统,包括焊接主机和无线传输模块,所述无线传输模块通信连接于焊接主机上,所述焊接主机上电性连接有焊枪;从机系统,包括焊帽和变光滤光器,所述焊帽中设置有电源模块,所述变光滤光器包括LCD液晶屏、微控制器和无线接收模块,所述LCD液晶屏和无线接收模块均电性连接于微控制器上。本发明通过无线变光焊帽控制系统,能够完全及时屏蔽电弧光,响应速度快,完全根据需求灵活屏蔽弧光,避免了电弧光直接照射对一线操作人员面部尤其是视力的伤害,有效的保护了一线操作人员健康,显著地提高了精密焊机的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及变光焊帽技术领域,具体为一种无线自动变光焊帽及其控制系统。
背景技术
焊帽是用来帮助焊工防护来自焊接的职业危害,其在焊接过程中准确定位、高效焊接。国内焊接面罩市场,主要有国产自动变光、进口自动变光、头戴式黑玻璃、手持式黑玻璃几种类型。
“自动变光焊帽”包括在电焊过程中能够对闪光自动响应的所有焊帽,该类头盔采用LCD显示,可自动变光。在暂停焊接时,焊接工人可通过变光滤光器查看焊接物体。一旦产生焊弧,头盔视线将变暗,从而防止受到强射线损害。
目前市场上众多的自动变光滤光器有很高的光学等级,比如1/1/1/1等(四个数值分别代表光学等级、散射光度、同质性和视觉角度依赖性,1为最高等级,3为最低等级)肉眼是看不到光线会透过盲点射到眼睛上,长期的盲点透光刺激,容易造成眼部伤害。
所以,现有技术具有明显的缺陷和不足:1、可调控性较低,无法实时有效的进行过程控制;2、完全依赖于光敏传感器检测,导致响应滞后,无法及时屏蔽高强弧光对视力造成的伤害;3、电路结构较复杂生产和维护成本较高;4、控制流程复杂模式难以调节造成使用人员无法配置至最佳使用效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线自动变光焊帽及其控制系统,运用EnhancedShort Burst协议可以实现点对点或1对多的无线通讯,通讯的速度可以达到2M bps,焊帽接收到主机的传输数据后对数据包进行解析,同时响应控制指令在焊接生效时;即在强弧光触发前,通过微控制器控制改变液晶的排列顺序完成熄屏操作,完全屏蔽UV/IR,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种无线自动变光焊帽控制系统,包括主机系统和从机系统;
主机系统,包括焊接主机和无线传输模块,所述无线传输模块通信连接于焊接主机上,所述焊接主机上电性连接有焊枪;
从机系统,包括焊帽和变光滤光器,所述焊帽中设置有电源模块,所述变光滤光器包括LCD液晶屏、微控制器和无线接收模块,所述LCD液晶屏和无线接收模块均电性连接于微控制器上;
所述电源模块包括太阳能电池和锂电池,所述太阳能电池和锂电池电性连接,所述锂电池通过焊帽电源开关电性连接于变光滤光器,所述无线接收模块通过ISM频段通讯连接于无线传输模块上。
优选的,所述微控制器上还分别电性连接有电压监控模块、光敏传感器和存储器。
一种无线自动变光焊帽,用于所述的无线自动变光焊帽控制系统,包括焊帽,所述焊帽中开设有视觉槽,所述视觉槽中固定设置有前板和后板,所述前板中开设有前安装槽,所述后板中开设有后安装槽,所述前安装槽中固定设置有前保护片,所述后安装槽中固定设置有内保护片;
所述前保护片和内保护片之间设置有变光滤光器,所述前保护片、内保护片均和LCD液晶屏设置于同一水平基准线上,所述LCD液晶屏上方固定设置有电路板,所述电路板上设置微控制器和无线接收模块。
优选的,所述前板中还开设有片槽,所述片槽中固定设置有太阳能电池,所述后板上固定有电池安装块,所述电池安装块中活动设置有电池插块,所述电池插块中设置有锂电池。
优选的,所述焊帽外侧壁上设置有焊帽电源开关,所述电路板上还设置有电压监控模块、光敏传感器和存储器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明无线变光焊帽控制系统灵活可控对工作流程进行实时监控,多级控制流程可随时调整控制,在空闲时主动进入低功耗停机模式;
2、本发明无线变光焊帽控制系统通用性高,采用2.4G无线通讯传输与主机进行数据交换,9999通道地址可实时高效匹配,可一机一配控制,也可一机多配控制,拥有独立本机地址,并可通过连接主机进行地址重置;
3、本发明通过无线变光焊帽控制系统,能够完全及时屏蔽电弧光,响应速度快,完全根据需求灵活屏蔽弧光,避免了电弧光直接照射对一线操作人员面部尤其是视力的伤害,有效的保护了一线操作人员健康,显著地提高了精密焊机的使用范围;
4、本发明无线变光焊帽控制系统使用了ARM微控制器,简化了控制电路中的数字电路和模拟电路部分;
5、本发明无线变光焊帽控制系统结构简单,使用方便,生产效率高效,生产成本低廉,且使用效果优良;
6、本发明无线变光焊帽控制系统通用性强,可无线连接模式运行使用也可独立光控自动变光模式使用;
7、本发明无线变光焊帽控制系统节能环保,可自动识别并进入低功耗停机模式,可有效的减少能源损耗节约生产和使用成本。
附图说明
图1为本发明的焊帽控制系统架构示意图;
图2为本发明的焊帽控制系统整体焊接流程示意图;
图3为本发明的焊接主机结构示意图;
图4为本发明的变光滤光器结构示意图;
图5为本发明的焊帽结构示意图;
图6为本发明的前、内保护片安装结构爆炸示意图。
图中:1焊接主机、2无线传输模块、3焊枪、4焊帽、5变光滤光器、6电源模块、7LCD液晶屏、8微控制器、9无线接收模块、10太阳能电池、11锂电池、12焊帽电源开关、13电压监控模块、14光敏传感器、15存储器、16视觉槽、17前板、18后板、19前安装槽、20后安装槽、21前保护片、22内保护片、23电路板、24片槽、25电池安装块、26电池插块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6,本发明提供一种技术方案:一种无线自动变光焊帽控制系统,包括主机系统和从机系统。
主机系统,包括焊接主机1和无线传输模块2,在焊接主机1上设置有人机交互界面,用来对焊接主机1和无线传输模块2进行操作,无线传输模块2通信连接于焊接主机1上,焊接主机1上电性连接有焊枪3,焊枪3用来焊接,放电控制单元开始工作,此时焊接人员可使用焊枪3开始实施焊接修补工作。
从机系统,包括焊帽4和变光滤光器5,焊帽4中设置有电源模块6,变光滤光器5包括LCD液晶屏7、微控制器8和无线接收模块9,LCD液晶屏7和无线接收模块9均电性连接于微控制器8上,微处理8采用ARM微控制器,该系列芯片是意法半导体ST公司出品,其内核是Cortex-M3,LCD液晶屏7是自动变光滤光器的一部分,所包含的液晶用于滤光器的自动变光,液晶的排列受电脉冲控制,液晶通过不同的排列以不同方式应对相应的光线强度。
电源模块6包括太阳能电池10和锂电池11,太阳能电池10和锂电池11电性连接,电源模块6包括太阳能电池10和锂电池11,太阳能电池10是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,它只要被满足一定照度条件的光照到,瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流,在物理学上称为太阳能光伏,缩写为PV,简称光伏,锂电池11最理想的充电电压上限为4.2V,锂电芯放电时也要有电压下限,此系统中主要功能为无线通讯智能变光焊帽供电,锂电池11通过焊帽电源开关12电性连接于变光滤光器5,无线接收模块9通过ISM频段通讯连接于无线传输模块2上,无线接收模块8和无线传输模块3均采用2.4Ghz全球开放ISM屏段免许可证使用,可以采用蓝牙、ZigBee等无线网络的方式,内置硬件CRC错误和点对点通讯地址控制,最高工作频率2Mbps,高效GFSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合,使得无线变光的焊帽4采用2.4G无线通讯传输可以与焊接主机1进行数据交换,焊帽4进入无线控制模式。
微控制器8上还分别电性连接有电压监控模块13、光敏传感器14和存储器15,焊帽电源开关12设置于焊帽4外侧壁上,且电压监控模块13、光敏传感器14和存储器15均设置于电路板23上,通过焊帽电源开关12控制焊帽4是否通电进行使用,设置在焊帽4外侧壁,方便使用者进行操作,电路板23上设置有电压监控模块13,电压监控模块13电性连接于微控制器8上,电路板23上设置有光敏传感器14,光敏传感器14电性连接于微控制器8上,光敏传感器14其工作原理基于光电效应,光电效应是指光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象,使得焊帽4可以进入光电感应模式,电路板23上设置有存储器15,存储器15电性连接于微控制器8上,存储器15是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备,它将动态随机存取存储器DRAM的快速读取和写入访问与在电源关掉后保留数据的能力。
一种无线自动变光焊帽,焊帽4的结构为:在焊帽4中开设有视觉槽16,视觉槽16中固定设置有前板17和后板18,前板17中开设有前安装槽19,后板18中开设有后安装槽20,前安装槽19中固定设置有前保护片21,后安装槽20中固定设置有内保护片22,前保护片21安装在焊帽4的变光滤光器5的前面,用于防止焊接飞溅损坏变光滤光器5的LCD液晶屏7,根据焊接工艺和污渍程度对前保护片21进行定期更换。
变光滤光器5设置于前保护片21和内保护片22之间,LCD液晶屏7与前保护片21、内保护片22设置于同一水平基准线上,使得使用者的眼睛视线依次通过内保护片22、LCD液晶屏7和前保护片21,LCD液晶屏7上方固定设置有电路板23,电路板23又称印制电路板,是电子元器件的支撑体,又是电子元器件电气连接的载体,微控制器8和无线接收模块9均设置于电路板23上。
前板17中还开设有片槽24,太阳能电池10固定设置于片槽24中,后板18上固定有电池安装块25,电池安装块25中活动设置有电池插块26,锂电池11设置于电池插块26中,电池插块26的设置,方便对锂电池11进行更换,太阳能电池10的设置,可以便于太阳能电池10的受光发电,节约能源。
本实施例的无线变光的焊帽4的控制系统中,焊帽4部分系统控制流程如下:
无线变光焊帽4控制系统启动时,软件检测各模组是否运行正常并通过可视界面进行相应的操作提示,微控制器8正常运行后通过可视界面对焊帽4进行初始化设置以及独立通讯地址的设置,而后进入自动应答模式,无线接收模块9立即进入接收模式,延时后开始检测空中信息,如果在有效应答时间范围内收到应答信号,则认为数据成功发送到了接收端;如果在设定的时间范围内没有收到应答信号,则重新发送数据;
微控制器8接收到有效数据包后,系统自动对数据包进行效验,提取本次通讯时焊接主机1所发送的命令信息,逐步解析命令信息并对焊接主机1命令做出相应的响应,如解析信息显示焊接主机1一切就绪,准备起弧放电,此时微控制器8通过控制LCD液晶屏7的液晶排列顺序达到熄屏控制,屏蔽电弧光;如解析信息显示焊接主机1放电完毕弧光熄灭,此时微控制器8通过控制LCD液晶屏7重新改变液晶的排列顺序恢复透光可视。
本实施例的无线变光的焊帽4的控制系统中,整体系统控制流程如下:
通过焊帽电源开关12启动系统供电电源的电源模块6,本实施例的无线变光的焊帽控制系统启动后,焊接主机1进入人机交互界面,首次使用时焊接主机1与焊帽4需要进行地址匹配操作,长按人机交互界面中的“地址”按键3秒跳转至地址设置界面输入设备地址,地址范围:1—9999,输入完毕单击人机交互界面的“握手”按键,此时焊接主机1将数据通过无线协议发送至空中,长按焊帽4上的匹配按键在3秒后进入数据搜索效验状态,效验正确时焊帽4指示灯闪烁提示匹配完毕,单击人机交互界面中的“返回”按键,焊接主机1和焊帽4自动保存本次匹配数据信息。
单击人机交互界面中的“启动”按键进入工作设置界面自动进行扫频、锁频,放电控制单元同时开始工作,此时焊接人员可使用焊枪3开始实施焊接修补工作,正式进行焊接作业时应检查确认焊帽4是否上电开机,旋转焊帽电源开关12打开焊帽4的电源,电源指示灯会间接闪烁3次提示上电完成,焊帽4的系统进入启动状态,在此状态下电压监控模块13监控各部分工作状态,当焊帽4的系统无任何操作任务执行时,10分钟后将自动进入低功耗停机模式,以节省嵌入式电池的电量消耗,再次使用时请重新打开焊帽4的电源开关激活焊帽4的系统。
当焊接人员触发焊接放电时,焊接主机1立即寻址焊帽4并发出熄屏保护指令,此时焊帽4接收无线通讯信号解析数据包地址信息一致时立即响应焊接主机1命令,关闭面罩屏幕直至焊接完成,焊接主机1发送解除熄屏保护命令后,焊帽4响应重新开启面罩屏幕完成本次焊接流程。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种无线自动变光焊帽控制系统,包括主机系统和从机系统,其特征在于:
主机系统,包括焊接主机(1)和无线传输模块(2),所述无线传输模块(2)通信连接于焊接主机(1)上,所述焊接主机(1)上电性连接有焊枪(3);
从机系统,包括焊帽(4)和变光滤光器(5),所述焊帽(4)中设置有电源模块(6),所述变光滤光器(5)包括LCD液晶屏(7)、微控制器(8)和无线接收模块(9),所述LCD液晶屏(7)和无线接收模块(9)均电性连接于微控制器(8)上;
所述电源模块(6)包括太阳能电池(10)和锂电池(11),所述太阳能电池(10)和锂电池(11)电性连接,所述锂电池(11)通过焊帽电源开关(12)电性连接于变光滤光器(5),所述无线接收模块(9)通过ISM频段通讯连接于无线传输模块(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种无线自动变光焊帽控制系统,其特征在于:所述微控制器(8)上还分别电性连接有电压监控模块(13)、光敏传感器(14)和存储器(15)。
3.一种无线自动变光焊帽,用于权利要求1所述的无线自动变光焊帽控制系统,包括焊帽(4),其特征在于:所述焊帽(4)中开设有视觉槽(16),所述视觉槽(16)中固定设置有前板(17)和后板(18),所述前板(17)中开设有前安装槽(19),所述后板(18)中开设有后安装槽(20),所述前安装槽(19)中固定设置有前保护片(21),所述后安装槽(20)中固定设置有内保护片(22);
所述前保护片(21)和内保护片(22)之间设置有变光滤光器(5),所述前保护片(21)、内保护片(22)均和LCD液晶屏(7)设置于同一水平基准线上,所述LCD液晶屏(7)上方固定设置有电路板(23),所述电路板(23)上设置微控制器(8)和无线接收模块(9)。
4.根据权利要求3所述的一种无线自动变光焊帽,其特征在于:所述前板(17)中还开设有片槽(24),所述片槽(24)中固定设置有太阳能电池(10),所述后板(18)上固定有电池安装块(25),所述电池安装块(25)中活动设置有电池插块(26),所述电池插块(26)中设置有锂电池(11)。
5.根据权利要求3所述的一种无线自动变光焊帽,其特征在于:所述焊帽(4)外侧壁上设置有焊帽电源开关(12),所述电路板(23)上还设置有电压监控模块(13)、光敏传感器(14)和存储器(15)。
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