CN109414603B - 用于防护头戴装置的改进型传感器模块 - Google Patents

Abstract

本公开包括改进型传感器模块，该改进型传感器模块用于与具有头盔和护罩的防护头戴装置一起使用。传感器模块包括传感器外壳和附接机构。传感器外壳包封头部存在传感器以感测防护头戴装置正在被佩戴的时间。传感器外壳还包封位置传感器以感测护罩相对于头盔的位置。改进型传感器模块还包括固定到外壳的附接机构。附接机构与防护头戴装置中的铰链组件的第一铰链部件配合以将传感器模块可移除地安装到防护头戴装置中，其中铰链组件允许护罩相对于头盔移动。

Description

用于防护头戴装置的改进型传感器模块

技术领域

本公开涉及个人防护设备领域和用于对个人防护设备进行改进型的传感器模块。更具体地，本公开涉及用于防护头戴装置的改进型传感器模块。

背景技术

当在已知存在或有可能存在具有潜在危险或有害健康的灰尘、烟雾、气体或其他污染物的区域中工作时，工人通常使用呼吸器或清洁空气供应源。虽然多种呼吸装置是可用的，但是一些常用的装置包括动力空气净化呼吸器(PAPR)或自备式呼吸器(SCBA)。PAPR通常包括鼓风机系统，该鼓风机系统包括由电动马达提供动力的风扇，用于将强制空气流通过管递送到由用户佩戴的头戴装置。PAPR通常包括通过过滤器吸入环境空气的装置(即涡轮机)，迫使空气通过呼吸管并进入头盔或头戴装置，以向用户的呼吸区域、鼻部或嘴部周围提供过滤后的空气。SCBA通过管或软管将清洁空气从压缩空气罐提供到由用户佩戴的头戴装置的内部。

在许多情况下，用户必须确信他们的PPE正常工作，这是重要的。此外，需要使用PPE的工作地点的安全经理希望能够确认其员工正在使用正确的PPE，并且PPE正在按预期使用。

发明内容

本发明提供改进型传感器模块，该改进型传感器模块可以添加到现有的防护头戴装置。符合本公开的改进型传感器模块面临的挑战是，无需工具或培训，用户可以容易地每天定期安装、使用和移除。因此，这些因素需要附接机构，该附接机构易于快速进入，但足够耐用以承受撞击(在头戴装置撞击期间或在使用期间该装置可不会因为任何原因移出)，并且被定位，使得该装置可以完成所有要求的感测和信息收集。

改进型传感器模块可包括多种特征结构。在至少一个实施方案中，用于与包括护罩和头盔的防护头戴装置一起使用的改进型传感器模块包括传感器外壳和附接机构。传感器外壳包封头部存在传感器以感测防护头戴装置正在被佩戴的时间。传感器外壳还包封位置传感器以感测护罩相对于头盔的位置。改进型传感器模块还包括固定到外壳的附接机构。附接机构与防护头戴装置中的铰链组件的第一铰链部件配合以将传感器模块可移除地安装到防护头戴装置中，其中铰链组件允许护罩相对于头盔移动。

在一些情况下，传感器外壳还包封电池。

在一些情况下，传感器外壳还包封温度传感器以感测防护头戴装置内部的环境温度。

在一些情况下，传感器外壳还包封加速度计以感测佩戴头戴装置的个人的头部的运动。

在一些情况下，传感器外壳还包封音频换能器。

在一些情况下，用户界面包括至少一个发光二极管(LED)。

在一些情况下，附接机构替换铰链组件的第二铰链部件。

在一些情况下，当传感器模块安装在防护头戴装置中时，传感器模块不替换铰链组件的任何部件。

在一些情况下，传感器模块能够在不使用任何工具的情况下得以安装。

在一些情况下，当传感器模块安装在防护头戴装置中并且护罩处于向下位置时，传感器模块装配在防护头戴装置的护罩的内部中。

在一些情况下，当传感器模块安装在防护头戴装置中时，传感器模块不损害铰链组件的性能。

在一些情况下，附接机构可移除地固定到传感器外壳。

在一些情况下，附接机构为传感器外壳的整体部分或永久地固定到传感器外壳。

在一些情况下，当传感器模块安装在防护头戴装置中时，电池能够在不使用任何工具的情况下得以替换。

在一些情况下，传感器模块具有侵入防护(IP)等级。

在一些情况下，传感器外壳还包括蓝牙通信部件。

根据权利要求1所述的传感器模块，其中头部存在传感器包括红外传感器。

本公开还包括套件，该套件包括如本文所述的传感器模块以及个人通信集线器，其中传感器模块使用蓝牙与个人通信集线器通信。

本公开还包括套件，该套件包括如本文所述的传感器模块以及防护头戴装置。

本公开提供优于现有技术的许多优点。例如，改进型传感器模块可允许防护头戴装置的用户或所有者有效地升级他们为头戴装置以检测头戴装置护罩何时打开。另外，在一些情况下，改进型传感器模块能够在不使用工具的情况下得以安装在头戴装置中。

本公开提供通过头部检测传感器确认用户在一些情况下正在佩戴防护头戴装置的方法。该信息允许安全程序的管理器确认防护头戴装置的用户是否符合佩戴防护头戴装置的要求。

本公开提供确定工人暴露于头戴装置内部的温度的能力。这允许确定工人可能过热，工人可能由于温度而经历疲劳，或甚至连接到头戴装置的鼓风机不能正常工作。

本公开提供回顾性地确定用于防护头戴装置的护罩在事件或受伤时是处于打开位置还是处于关闭位置的方式。

本公开可以提供基于侵入防护(IP等级)在工作环境中耐用的解决方案。

附图说明

结合附图考虑本发明各种实施方案的下列详细描述将可以更完整地理解本发明，其中：

图1是防护头戴装置、鼓风机和通信集线器的系统图。

图2是改进型传感器模块的透视图。

图3是改进型传感器模块中的电子部件的系统图。

图4a和图4b是改进型传感器模块的分解图。

图5是改进型传感器模块的第一侧。

图6是改进型传感器模块的第二侧。

图7a是防护头戴装置中的铰链组件的放大视图。

图7b是用于防护头戴装置的示例性铰链组件。

图8示出了配合到铰链组件部件的改进型传感器模块。

图9a和图9b示出了改进型传感器模块上的特征结构，该特征结构匹配枢轴插座凸轮的后侧上的特征结构。

图10a至图10c示出了安装在防护头戴装置中的改进型传感器模块。

图11示出了改进型传感器模块，该改进型传感器模块叠加到其在防护头戴装置中的安装位置上。

图12示出了改进型传感器模块的另选实施方案。

应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可利用实施方案和修改其结构。图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一图中用相同数字标记的部件。

具体实施方式

图1是防护头戴装置110、鼓风机120和通信集线器130的系统100图。通信集线器130可以与鼓风机120中或改进型传感器模块中的通信模块通信，与可位于环境中的信标或其他传感器通信，以及与云网络140通信，该云网络140可以向用户计算装置150诸如移动装置、平板电脑或计算机提供信息。防护头戴装置110包括护罩112，该护罩112的尺寸被设计成至少装配在用户的鼻部和嘴部上方。护罩112包括透镜116，该透镜116通过框架组件114固定到头盔118。铰链组件113将框架组件114连接到框架组件114的每侧上的头盔118。铰链组件113允许护罩116相对于头盔118旋转到打开位置或关闭位置。头盔118也可称为壳体，并且这些术语在本文中可互换使用。

如本文所述，改进型传感器模块可以安装到防护头戴装置中，使得改进型传感器模块的附接机构与铰链113的部件配合。在一些情况下，改进型传感器模块可替换铰链113的部件。改进型传感器模块可包括多种传感器和其他部件，诸如位置传感器。当改进型传感器模块安装在头戴装置110中时，位置传感器感测护罩112相对于头盔118的位置，以确定护罩是处于打开位置还是处于关闭位置。在一些情况下，位置传感器可检测护罩112是否部分地打开，并且如果是，则打开的度量(例如，百分比或程度)为多少。

头戴装置110通过软管119连接到鼓风机120。鼓风机120可以是任何类型的空气供应源，诸如用于动力空气净化呼吸器(PAPR)的鼓风机组件，用于自备式呼吸器(SCBA)的空气罐或向头戴装置110提供空气的任何其他装置。在图1中，鼓风机120是用于PAPR的鼓风机组件。PAPR通常由在已知存在或有可能存在具有潜在危险或有害健康的灰尘、烟雾或气体的区域中工作的个人使用。PAPR通常包括鼓风机组件，该鼓风机组件包括由电动马达驱动的风扇，用于将强制空气流递送到呼吸器用户。空气通过软管119从PAPR鼓风机组件传递到头戴装置110的内部。

头戴装置110，并且具体地头戴装置110的头盔118可通过悬架(未示出)支撑在用户的头部上。

改进型传感器模块可包括通信模块，该通信模块允许改型传感器与通信集线器130通信信息。通信集线器130包括处理器、通信模块和电源。通信集线器130或改进型传感器模块的通信模块可以包括任何期望的通信能力，诸如：RFID(包括NFC)、蓝牙(包括任一代的蓝牙技术)、以及WiFi通信能力。通信集线器130或改进型传感器模块的通信模块还可以包括任何类型的无线通信能力，诸如射频或Zigbee通信。

通信集线器130可包括用户界面，诸如显示器、灯、按钮、键(诸如箭头或其他指示键)，并且可能够以多种方式向用户提供警报，诸如通过听觉或视觉上产生警报或振动。在一些情况下，通信集线器130的用户界面可用于控制头戴装置110或鼓风机120的电子设置，以允许用户更容易地访问设置更改，特别是当鼓风机120被佩戴在用户难以触及的下背部的位置时。

通信集线器130可以是便携式的，使得它可以由用户携带或佩戴。通信集线器130也可以是个人的，使得它由个人使用并与分配给个人的个人防护设备(PPE)通信。在图1中，使用条带134将通信集线器130固定到用户。然而，如对于阅读本公开时的本领域的技术人员而言将是显而易见的，通信集线器可由用户携带或以其他方式固定到用户，诸如固定到由用户佩戴的PPE，固定到用户佩戴的其他服装，附接到腰带、带子、带扣、夹具或其他附接机构。

通信集线器130可以从头戴装置110和鼓风机120接收信息并将信息传送到头戴装置110和鼓风机120。通信集线器130向云数据库140发送信息并从云数据库140接收信息。此类信息可包括关于头戴装置110和鼓风机120的状态信息，关于与佩戴头戴装置110和鼓风机120的个人相关的运动、温度或其他数据的信息，以及来自其他传感器或信标的信息，这些传感器或信标可位于头戴装置110和鼓风机120的环境中或在它们的通信距离内。

用户可以通过用户计算装置150，诸如个人计算机、移动装置或平板电脑上的网络界面来访问、查看和修改存储在云数据库140中的信息。

图2是改进型传感器模块200的透视图。改进型传感器模块包括枢轴插座凸轮210(与凸台270相对)。枢轴插座凸轮210和凸台270用作附接机构，以允许改进型传感器模块200在安装在防护头戴装置中时保持在防护头戴装置中。枢轴插座凸轮210和凸台270还再现铰链组件的部件的凸轮动作，以允许护罩在安装改进型传感器模块200之后，以与在安装改进型传感器模块200之前相同方式相对于防护头戴装置中的头盔旋转或枢转。

改进型传感器模块200可以具有外壳，该外壳由两侧，外壳侧220和外壳侧240构成。外壳的这两个部分(外壳侧220和外壳侧240)允许外壳件被单独模制，并且随后在将组装的印刷电路板安装在外壳中之后密封在一起。外壳的多个部分可以通过诸如使用粘合剂、激光焊接、超声焊接的工艺或将部件彼此接合或固定的任何其他方法永久地接合。外壳也可通过3D打印工艺制造。开槽的纽扣槽盖260覆盖开口，其中诸如纽扣电池锂离子电池的小电池可以插入到改进型传感器模块200的外壳的内部中。电池可以为改进型传感器模块200内的电子部件提供电力。开槽的纽扣电池盖260可以通过O形环或另一种衬垫方法密封到外壳侧220，以防止湿气或灰尘进入外壳的内部。开槽的纽扣电池盖260包括狭槽262，该狭槽262为用户提供了使用纽扣形电池(诸如要包封在外壳中或最近从外壳中移除的电池)或类似的纽扣形物体相对于外壳侧220旋转和打开开槽的纽扣电池盖260的方法。

图3是改进型传感器模块310中的电子部件的系统图。图3还示出了改进型传感器模块310可如何与安全系统中的其他部件电交接。改进型传感器模块310包括位置传感器311、头部存在传感器312、加速度计313、温度传感器314、通信模块315和音频换能器316。位置传感器311检测护罩相对于防护头戴装置的头盔的位置。在一些情况下，位置传感器311可检测护罩112是否部分地打开，并且如果是，则打开的度量(例如，百分比或程度)为多少。作为示例，位置传感器311可为陀螺仪，其计算护罩相对于头盔的角度偏转、倾斜和/或滚动(以度或弧度计)。在另一示例中，位置传感器311可为磁力计，其测量相对于安装在铰链组件的部件中的磁体的变化。可以通过确定由位置传感器311感知的磁场强度或通量来估计护罩相对于头盔的打开程度的百分比。“部分地打开”护罩信息可以用于表示用户可能正在接收眼睛和面部对危害的防护，同时仍然接受合理量的呼吸防护。这种“部分地打开”的护罩状态如果保持很短的持续时间，则可以帮助用户与其他工作人员面对面交流。位置传感器111可以是多种类型的传感器，例如，加速度计、陀螺仪、磁体、开关、电位计，数字位置传感器或气压传感器。位置传感器111也可以是上面列出的传感器中的任一个的组合，或可以是可以用于检测护罩相对于头盔的位置的任何其他类型的传感器。

头部存在传感器312可以检测用户在任何给定时间点是否佩戴防护头戴装置。在一种情况下，头部存在传感器312可为红外传感器。当改进型传感器模块安装在接近悬架(其支撑用户头部上的头顶装置)的防护头戴装置中时，改进型传感器模块的位置允许定位红外传感器以检测用户是否佩戴防护头戴装置。可用于检测个人是否佩戴防护头戴装置的其他类型的传感器包括电容传感器、簧片开关、二氧化碳传感器、无源光学传感器、热传感器或机电式开关。

加速度计313可以检测在佩戴防护头戴装置时用户的头部的运动。此类运动检测可以允许识别可伤害工人的活动。另外，如果没有佩戴具有改进型传感器模块的防护头戴装置，则加速度计313将不会检测到运动，从而允许加速度计313被用于确认头戴装置未被佩戴的时间。加速度计313可以用于检测撞击的发生或高加速度降落，以确定发生危险事件时的附加细节。

当改进型传感器模块310安装在防护头戴装置中时，温度传感器314感测防护头戴装置内部的环境温度。温度传感器314可用于采集信息，诸如护罩是否在高温环境中打开，佩戴防护头戴装置的个人是否暴露于高度的热量以及鼓风机320是否在防护头戴装置的内部内没有循环空气。

音频换能器316可以分析环境中的噪声水平，诸如防护头戴装置的内部或在防护头戴装置外部和接近用户的耳朵的区域，尤其是在用户没有佩戴听力防护的情况下，以确定环境对用户的听力是安全的还是危险的。在一些实施方案中，音频换能器316可位于改进型传感器模块的外壳的一部分中，该部分定位成接近用户的耳朵并且暴露于外部环境以允许感测环境噪声水平和暴露。在一些情况下，音频换能器316可确定噪声的起始位置或方向并向接近物体或人的用户发出警报。

通信模块315允许改进型传感器模块与其他电子装置诸如通信集线器330通信。如对于阅读本公开时的本领域的技术人员而言将是显而易见的，通信模块可包括多种通信能力，诸如射频识别(RFID)(包括NFC)，蓝牙(包括任一代的蓝牙)诸如蓝牙低功耗(BLE))，任何类型的无线通信诸如WiFi、Zigbee、射频，或其他类型的通信方法。通信模块315可以与传感器诸如位置传感器311、头部存在传感器312、温度传感器313、加速度计314或音频换能器316电交接，使得其可以将来自这些传感器的信息传输到包括通信集线器330的其他电子装置。

改进型传感器模块310可包括其他类型的传感器或电子部件，诸如言语通信模块、电源诸如电池和处理部件、USB或用于对电池充电或移除信息的其他连接件以及其他机电式连接件。

通信集线器330包括处理器331、通信模块332和电源(未示出)。通信集线器330的通信模块332可以包括任何期望的通信能力，诸如：RFID、蓝牙包括任一代的蓝牙技术、以及WiFi通信能力。通信集线器130还可以包括任何类型的无线通信能力，诸如射频或Zigbee通信。

通信集线器330电源可以向处理器和通信模块两者提供电力。可再充电电池诸如锂离子电池可提供紧凑且长寿命的电源。通信集线器330可适于使电触点暴露或可从集线器的外部访问，以允许对通信集线器330再充电。

通信集线器130处理器331可以接收、存储和处理信息。例如，通信集线器330中的通信模块332可从改进型传感器模块310中的通信模块315接收信息，或直接从位置传感器311接收信息，指示护罩的位置，护罩是打开还是关闭，以及护罩位置改变的时间。通信集线器330中的处理器331可以存储该信息并将其与接收的其他信息进行比较。接收的其他信息可包括例如来自用户的计算装置350环境信标或传感器(未示出)的信息和来自云数据库340的信息。通信集线器330还可以存储规则，诸如在生成警报之前允许护罩处于打开位置的时间长度以及将触发警报的污染物的水平或类型两者的阈值信息。例如，当通信集线器330从环境信标或传感器接收到指示环境中没有已知危险的信息时，护罩处于打开位置的阈值可为无限的。如果环境中存在危险，则将基于对用户的威胁的关注来确定阈值。辐射、危险气体或有毒烟雾都需要将阈值分配为大约一秒或更短的时间。

其他变量诸如头戴装置内部温度的阈值可以用于预测与热相关的疾病，并且可以向用户推荐更频繁的水合和/或休息期。阈值可以用于警告用户剩余的预计电池运行时间量。当电池接近其剩余运行时间时，可以通知/警告用户完成其当前任务并寻求新电池。当特定环境危害超过阈值时，可以向用户发出紧急警报以撤出该直接区域。

可以基于诸如用户的年龄、性别或健康状态的因素为用户调整阈值并使其个性化。可以基于预期的穿戴和脱掉PPE的时间来调整与剩余电池寿命相关的阈值。

鼓风机320包括马达和风扇组件，其为头戴装置提供加压的空气源。另外，鼓风机320包括处理器324和通信模块322。处理器324可与鼓风机320内的其他部件交接。例如，处理器324可与鼓风机320的电池或电源交接，以确定特定电池在任何给定时间点剩余多少电池寿命。处理器324还可以与马达控制风扇速度通信，以确定有多少空气被迫通过鼓风机320中的过滤器，并因此估计剩余的过滤器寿命。通信模块322与处理器324电通信。通信模块322可包括任何期望的通信能力，诸如：RFID(包括NFC)、蓝牙包括任一代的蓝牙技术、以及WiFi通信能力。通信模块322还可以包括任何类型的无线通信能力，诸如射频或Zigbee通信。通信模块可以与通信集线器330无线通信。在一些情况下，通信模块可与其他装置通信，诸如云数据库340和用户计算装置350，诸如个人计算机、移动装置或平板电脑。

图4a和图4b是改进型传感器模块400的分解图，示出了改进型传感器模块400中的部件的一侧的透视图。枢轴插座凸轮410可制造为单个部件并稍后附接到改进型传感器模块外壳420，或可制造为具有改进型传感器模块外壳420的连续部件。在一些构型中，枢轴插座凸轮410用作将改进型传感器模块400附接到防护头戴装置的附接机构。枢轴插座凸轮410能够可移除地固定到传感器外壳420。枢轴插座凸轮410可为改进型传感器模块外壳的整体部分或永久地固定到改进型传感器模块外壳。

枢轴插座凸轮410具有两侧，分别如图4a和图4b所示。在所示的实施方案中，枢轴插座凸轮410替换防护头戴装置中的铰链组件的部件。具体地，图4b中所示的枢轴插座凸轮410的侧面使得与防护头戴装置铰链组件的插座凸轮配合的棘爪可见。在一些构型中，枢轴插座凸轮410可任选地包括与棘爪在同一侧上的环形(或其他)保持特征结构，有时也称为凸台，以增加安全性并更好地将改进型传感器模块保持在其在防护头戴装置中的安装位置。在一些其他情况下，当传感器模块安装在防护头戴装置中时，传感器模块不替换铰链的任何部件。本发明的一个优点是，当传感器模块安装在防护头戴装置中时，传感器模块的安装不会损害铰链的性能。

图4a中所示的枢轴插座凸轮的侧面包括小凸台，其坐置到头盔内的模制凹坑中。凸台可为任何形状，诸如正方形、梯形或用于配合到防护头盔的现有特征结构或铰链组件的部件的任何形状。该特征结构提供机械干涉，该机械干涉进一步防止改进型传感器模块无意中从防护头戴装置移出，尤其是在头盔的佩戴者在佩戴头盔时经历顶部撞击的情况下。

改进型传感器模块外壳侧420包括若干肋状物(在图4a中可见)，从而增加外壳的稳定性，使印刷电路板430的后侧与改型外壳侧420的内表面稍微间隔开，以允许冷却安装在PCB上的部件。

印刷电路板(PCB)430在改进型传感器模块400中承载电子部件。虽然在阅读本公开后，将电子封装集成到装置中的其他方法对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，但是在该实施方案中示出使用PCB来安装和连接部件。PCB可承载多种部件，包括传感器、通信模块、处理器和其他部件。PCB上安装有一组弹簧，以与纽扣电池435形成电触点。在图4a和图4b所示的实施方案中，纽扣电池435没有固定到PCB，而是与其接触。这允许替换纽扣电池435。在一些实施方案中，当改进型传感器模块安装在防护头戴装置中时，能够在没有工具的情况下得以替换纽扣电池435。

改进型传感器模块外壳侧440可以通过模制工艺制造并且使用诸如粘合剂和超声焊接的工艺永久地附接到改进型传感器模块外壳420。改进型传感器外壳模块侧440包括开口443，通过该开口443可以接近和替换纽扣电池435。改进型传感器外壳模块侧440包括唇缘442，该唇缘442为O形环450提供静止位置。O形环450在改型传感器外壳模块442和开槽的钮扣槽盖460之间提供紧密密封。这种紧密密封以及其他制造和设计选择允许改进型传感器模块能够实现由美国国家标准协会(ANSI)管理的IEC 60529标准所定义的各种侵入防护(IP)等级。例如，在一个实施方案中，改进型传感器模块可具有67的IP等级，表示其相应的固体防护和液体防护等级。可以使用更低或更高的等级，这取决于改进型传感器模块和安装的防护头戴装置可能使用的环境。

图5是改进型传感器模块500的第一侧。改进型传感器模块500的该视图示出了改进型传感器模块外壳侧520和枢轴插座凸轮510。枢轴插座凸轮510包括与防护头戴装置铰链组件的插座凸轮配合的棘爪。

图6是改进型传感器模块600的第二侧。该改进型传感器模块600的视图示出了改进型传感器模块外壳侧640、枢轴插座凸轮610的后侧，其包括凸台616、开槽的钮扣电池盖660，该开槽的钮扣电池盖660装配到纽扣电池开口642中。开槽的纽扣电池盖包括狭槽662，该狭槽662允许在仅使用纽扣电池或其他纽扣形物体或指甲而不使用其他工具的情况下将纽扣电池盖从改进型传感器模块外壳侧640移除。

图7a是防护头戴装置700中的铰链组件710的放大视图。图7b是用于防护头戴装置的示例性铰链组件。

虽然可以使用与本公开的范围一致的任何数量的防护头戴装置，但是一些示例性头戴装置包括3M的M系列头盔，可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company(St.Paul,Minnesota))购买。这一系列的头盔包括M-100系列护面罩、M-300系列安全帽和M-400系列头盔。

铰链组件710包括三个主要部件：插座凸轮712、弹簧夹714和枢轴插座凸轮716。铰链组件710以这样的方式起作用，使得当防护头戴装置700的护罩720打开时，插座凸轮712与护罩一起旋转并且从枢轴插座凸轮716内的棘爪脱离。一旦插座凸轮712的凸形特征结构在枢轴插座凸轮716中找到下一系列的棘爪，则护罩就会卡扣到该位置。弹簧夹714提供将插座凸轮特征结构保持在枢轴插座凸轮716棘爪内的力。

通过首先移除弹簧夹714，可以从防护头戴装置700移除铰链组件710。可以通过将弹簧夹714的边缘朝向枢轴插座凸轮716挤压并将弹簧夹从防护头戴装置的边沿中的开口730拉出来移除弹簧夹714。在弹簧夹714被移除之后，护罩720和框架组件以及插座凸轮712可以被拉离防护头戴装置的侧面中的开口。然后，枢轴插座凸轮716可以从防护头戴装置的边沿中的开口730滑出。

图8示出了配合到铰链组件部件的改进型传感器模块800。具体地，改进型传感器模块800包括附接机构816，该附接机构816用作铰链组件810中的枢轴插座凸轮716的替代物。附接件816可以复制枢轴插座凸轮特征结构，如图4b所示。

图9a和图9b示出了改进型传感器模块900上的凸台特征结构906，其匹配枢轴插座凸轮912的后侧上的凸台特征结构916。改进型传感器模块900和插座凸轮枢轴912中的每一者上的凸台特征结构坐置到头盔壳体内的模制凹坑中，并提供机械干涉，该机械干涉进一步防止该部分从头盔移出。

图10a至图10c示出了安装在防护头戴装置1000中的改进型传感器模块1100。图10a和图10b分别示出了改进型传感器模块1100和防护头戴装置1000的正视图和侧视图。如从图10b中可以看出，当改进型传感器模块安装在防护头戴装置1000中并且护罩处于向下位置时，传感器模块装配在护罩的内部中。

改进型传感器模块1100能够在不使用任何工具的情况下得以安装在防护头戴装置1000中。为了安装改进型传感器模块1100，必须首先如参考图7a和图7b所讨论的那样移除铰链组件。在移除铰链组件之后，改进型传感器模块1100的附接机构部分可以插入到防护头戴装置的框架中的开口中，枢转插座凸轮曾经在该开口中。在改进型传感器模块1100就位之后，插座凸轮1112可以通过防护头戴装置的框架中的开口重新插入，以与改进型传感器模块1100的附接机构部分配合，该附接机构部分模仿该枢转插座凸轮。然后可以重新插入弹簧夹1114以在改进型传感器模块1100和插座凸轮之间产生力。

在一些情况下，在改进型传感器模块中的位置传感器是磁力计的情况下，磁体可以插入到、附接到或以其他方式结合到插座凸轮中。这允许磁力计检测护罩相对于改进型传感器模块的运动，因为插座凸轮相对于改进型传感器模块的运动与护罩相对于防护头戴装置的头盔的运动相同或相当。

使用用于感测护罩位置的磁力计或磁体的其他构型包括在本公开的范围内。如对于阅读本公开时的本领域的技术人员而言将是显而易见的，磁体可以多种方式物理地安装。磁体附接的其他位置和方法对于阅读本公开时的本领域的技术人员而言将是显而易见的。

在一些情况下，改进型传感器模块可以作为套件与通信集线器一起出售。改进型传感器模块可被设计成经由蓝牙与传感器集线器通信。在一些情况下，改进型传感器模块需要用户进行最少的校准或不需要校准。在一些情况下，该套件还可包括替换插座凸轮(其包括磁体)，以允许改进型传感器模块中的磁力计检测护罩相对于头盔的位置。在一些情况下，套件还可包括防护头戴装置。

图11示出了改进型传感器模块1110，其叠加到其在防护头戴装置1100中的安装位置上。

图12示出了改进型传感器模块1200的另选实施方案。在所示实施方案中，改进型传感器模块包括夹具1215以用作附接机构，以将改进型传感器模块附接到插座凸轮或铰链组件的另一部件。夹具1215被设计成使得其腿状件围绕凸轮插座卡扣并且其支脚坐置到枢轴插座中。

用于将改进型传感器模块附接到防护头戴装置的铰链组件的许多其他实施方案和方法对于阅读本公开时的本领域的技术人员而言将是显而易见的。

改进型传感器模块的其他变型也在本公开的范围内。例如，在一些情况下，传感器模块包括用户界面，并且用户界面包括至少一个LED。用户界面可包括允许其与用户通信的其他特征结构，诸如电源按钮或开关、用于传输音频消息的扬声器、用于进行警报的振动能力、显示器或灯。

应当理解，在不脱离所要求保护的本发明的实质和范围的情况下，本领域的技术人员可以容易地设计出许多不同的其他布置。

应当理解，基于以上描述，本公开的各方面包括用于通过确定制品诸如PPE制品是否满足至少一个标准来确定制品的使用时间(磨损时间)的方法和系统。

虽然已参考具体的示例性实施方案对本公开的方法和系统进行了描述，但本领域的普通技术人员将容易认识到，在不脱离本公开的实质和范围的情况下，可对本公开进行各种修改和变型。

在优选实施方案的具体描述中参考了附图，这些附图示出了可实践本发明的具体实施方案。例示的实施方案并非旨在详尽列举根据本发明的所有实施方案。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可利用其它实施方案，并且可进行结构性或逻辑性的改变。因而，不能认为以下的详细描述具有限制意义，并且本发明的范围由所附权利要求书限定。

除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中所使用的表达特征结构尺寸、量和物理特性的所有数在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。

除非内容另外明确指明，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一个/种”和“所述”涵盖了具有多个指代物的实施方案。除非内容另外明确指明，否则如本说明书和所附权利要求书中使用的，术语“或”通常以其包括“和/或”的意义采用。

若在本文使用空间相关的术语，包括但不限于“近侧”、“远侧”、“下部”、“上部”、“下方”、“下面”、“上面”、和“在顶部上”，则用于方便描述一个或多个元件相对于另一个元件的空间关系。除了附图中描绘和本文所述的特定取向外，此类空间相关的术语涵盖装置在使用或操作时的不同取向。例如，如果图中所描绘的对象翻转或倒转，则先前描述为在其他元件下面或下方的部分就应当在这些其他元件上面或在其顶部上。

如本文所用，例如当元件、部件或层被描述为与另一元件、部件或层形成“一致界面”，或在“其上”、“连接到其”、“与其耦合”、“堆叠在其上”或“与其接触”，则可为直接在其上、直接连接到其、直接与其耦合、直接堆叠在其上或直接与其接触，或者例如居间的元件、部件或层可在特定元件、部件或层上，或连接到其、耦合到其或与其接触。例如，当元件、部件或层例如被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接与”另一元件“耦合”或“直接与”另一元件“接触”时，不存在居间的元件、部件或层。可在多种计算机装置中实施本公开的技术，该计算机装置为诸如服务器、膝上型计算机、台式计算机、笔记本电脑、平板计算机、手持式计算机、智能电话等。任何部件、模块或单元均被描述来强调功能方面，并且不一定需要由不同的硬件单元来实现。本文所述的技术还可在硬件、软件、固件、或它们的任何组合中实施。作为模块、单元或部件描述的任何特征结构可一起实施在集成式逻辑装置中或者可作为离散但彼此协作的逻辑装置来独立实施。在一些情况下，可将各种特征结构实施为集成电路装置，诸如集成电路芯片或芯片组。此外，尽管本说明书通篇描述了多种不同的模块，其中许多模块执行唯一的功能，但可将所有模块的所有功能组合到单个模块中，或者甚至拆分到其它附加的模块中。本文所述的模块仅是示例性的，并且被如此描述的目的是为了更容易理解。

如果在软件中实施，那么该技术可至少部分地通过包括下述指令的计算机可读介质来实现，该指令当在处理器中执行时执行上文所述方法中的一种或多种。计算机可读介质可包括有形计算机可读存储介质并且可形成计算机程序产品的一部分，该计算机程序产品可包括包装材料。计算机可读存储介质可包括随机访问存储器(RAM)，诸如同步动态随机访问存储器(SDRAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机访问存储器(NVRAM)、电可擦可编程的只读存储器(EEPROM)、闪速(FLASH)存储器、磁性或光学的数据存储介质等等。计算机可读存储介质还可包括非易失性存储装置，诸如硬盘、磁带、光盘(CD)、数字多用光盘(DVD)、蓝光光盘、全息数据存储介质、或其它非易失性存储装置。

如本文所用的术语“处理器”可指适用于实施本文所述的技术的前述结构中的任一者或任何其它结构。此外，在一些方面，本文所述的功能可提供在被构造用于执行本公开的技术的专用软件模块或硬件模块内。即使在软件中实施，该技术也可使用用于执行软件的硬件诸如处理器、以及用于存储软件的存储器。在任何此类情况下，本文所述的计算机可定义能够执行本文所述的特定功能的特定机器。另外，该技术可在也可被视为处理器的一个或多个电路或逻辑元件中全面实施。

Claims (12)

1.一种改进型传感器模块，所述改进型传感器模块用于与具有头盔和护罩的防护头戴装置一起使用，所述护罩固定到框架组件，所述框架组件通过铰链组件连接到所述头盔，所述铰链组件允许所述护罩相对于所述头盔旋转到打开位置或关闭位置，所述铰链组件包括插座凸轮、弹簧夹和枢轴插座凸轮，所述枢轴插座凸轮与所述插座凸轮配合并能从所述防护头戴装置移除，所述传感器模块包括：

传感器外壳；

头部存在传感器，所述头部存在传感器感测所述防护头戴装置在任何给定时间点是否正在被用户佩戴；

位置传感器，所述位置传感器感测所述护罩相对于所述头盔的位置；以及

附接机构，所述附接机构连接到所述传感器外壳，其中所述附接机构构造成替换所述防护头戴装置中的所述铰链组件的所述枢轴插座凸轮而与所述防护头戴装置中的所述铰链组件的所述插座凸轮配合以将所述传感器模块可移除地安装到所述防护头戴装置中。

2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中所述传感器外壳进一步构造成包封电池。

3.根据权利要求1所述的传感器模块，还包括感测所述防护头戴装置内部的环境温度的温度传感器。

4.根据权利要求1所述的传感器模块，还包括感测佩戴所述防护头戴装置的所述用户的头部的运动的加速度计。

5.根据权利要求1所述的传感器模块，还包括音频换能器。

6.根据权利要求1所述的传感器模块，还包括用户界面，其中所述用户界面包括至少一个LED。

7.根据权利要求1所述的传感器模块，其中所述弹簧夹在与所述附接机构配合时产生所述附接机构和所述插座凸轮之间的弹簧力。

8.根据权利要求1所述的传感器模块，其中所述传感器模块连接到所述附接机构，使得当所述传感器模块安装在所述防护头戴装置中并且所述护罩处于向下位置时，所述传感器模块装配在所述防护头戴装置的所述护罩的内部中。

9.根据权利要求1所述的传感器模块，其中所述附接机构可移除地固定到所述传感器外壳。

10.根据权利要求1所述的传感器模块，其中所述附接机构为所述传感器外壳的整体部分或永久地固定到所述传感器外壳。

11.一种系统，所述系统包括：

防护头戴装置，所述防护头戴装置具有头盔和护罩，所述护罩固定到框架组件，所述框架组件通过铰链组件连接到所述头盔，所述铰链组件允许所述护罩相对于所述头盔旋转到打开位置或关闭位置，所述铰链组件包括插座凸轮、弹簧夹和枢轴插座凸轮，所述枢轴插座凸轮与所述插座凸轮配合并能从所述防护头戴装置移除；

传感器模块，所述传感器模块包括：

传感器外壳；

头部存在传感器，所述头部存在传感器感测所述防护头戴装置在任何给定时间点是否正在被用户佩戴；

位置传感器，所述位置传感器感测所述护罩相对于所述头盔的位置；

附接机构，所述附接机构连接到所述传感器外壳，所述附接机构构造成替换所述防护头戴装置中的所述铰链组件的所述枢轴插座凸轮而与所述防护头戴装置中的所述铰链组件的所述插座凸轮配合以将所述传感器模块可移除地安装到所述防护头戴装置中；以及

通信模块，所述通信模块从所述头部存在传感器接收表示所述防护头戴装置在任何给定时间点是否正在被所述用户佩戴的信息并且从所述位置传感器接收表示所述护罩相对于所述头盔的所述位置的信息；以及

个人通信集线器，所述个人通信集线器中的通信模块从所述传感器模块中的所述通信模块接收表示所述防护头戴装置在任何给定时间点是否正在被所述用户佩戴的信息，并且所述个人通信集线器中的所述通信模块从所述传感器模块中的所述通信模块接收表示所述护罩相对于所述头盔的所述位置的信息。

12.一种套件，所述套件包括根据权利要求1所述的传感器模块以及所述防护头戴装置。

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