CN109862856A - 具有可变遮光部件和固定遮光部件的头戴式装置和操作方法 - Google Patents

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Abstract

公开具有可变遮光部件和固定遮光部件的头戴式装置和操作方法。实例头戴式装置(106)包括自动变光镜片(102)、第二镜片(104)以及透明镜片(108)，所述自动变光镜片(102)被配置成在第一遮光值范围内调整遮光值；所述第二镜片(104)具有大于0的固定遮光值，自动变光镜片和第二镜片在头戴式装置的视场中重叠以在所述视场中产生大于第一遮光值范围的净遮光值范围；所述透明镜片(108)处于自动变光镜片和第二镜片的外部上。

Description

具有可变遮光部件和固定遮光部件的头戴式装置和操作方法
相关申请
本国际申请主张2016年10月26日申请的名称为“METHOD AND APPARATUS FORATTACHING A LIGHT TO A HEAD WORN DEVICE”的第15/334,838号美国专利申请的优先权。第15/334,838号美国专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。
背景技术
具有自动变光镜片的常规焊接面罩在明状态与暗状态之间自动调整，以在不进行焊接时提高焊工的能见度并在焊接时提供眼睛保护以免受弧光。取决于环境或周围照明，焊工可能仍然难以透过重着色的镜片查看，并且可能移除或升起其面罩以获得较清晰的视野。此动作降低焊工的生产率，并也可能由于护目镜的重复旋转而给焊工的颈部带来较多压力。
发明内容
公开具有可变遮光部件和固定遮光部件的头戴式装置和操作方法，实质上如附图中的至少一幅图示以及结合附图中的至少一幅所述，如权利要求书中更全面地阐述。
附图说明
图1图示根据本公开的方面用于头戴式装置中的可变遮光部件和固定遮光部件的实例组合。
图2图示图1的固定遮光部件到镜片保持装置中的安装。
图3图示自动变光镜片和固定遮光镜片的组合以及所得的净遮光值范围。
图4是代表操作图1的实例头戴式装置的方法的流程图。
图5图示另一实例头戴式装置，其中固定遮光镜片可以移动到可变遮光镜片的视场中并且可以至少部分地从可变遮光镜片的视场移出。
图6图示图1的固定遮光镜片到镜片保持装置中的另一实例安装。
图7图示用于头戴式装置中的可变遮光部件和固定遮光部件的另一实例组合。
附图未必按比例绘制。适当时，类似或相同附图标记用于表示类似或相同部件。
具体实施方式
一些常规自动变光镜片具有遮光范围下限2.5，以在不进行焊接时提高穿戴者的能见度。然而，这些镜片还将镜片的暗状态限制到遮光上限12.5。在高电流下以及在反射性表面附近进行焊接可能由于焊接弧光的强度极亮而需要较高遮光值。根据ANSI和CE标准，可能需要13.0或更大的暗遮光以维持足够的眼睛保护。
此外，由自动变光镜片提供的单个遮光范围可能并不适合于焊工经历的所有焊接应用。所公开的实例头戴式装置实现遮光范围的容易调整以使操作员能够根据不同应用来调适净遮光范围。例如，头戴式装置可以被配置成提供2.5的明状态(light state)以提高能见度，并且如果具体焊接应用需要，还实现遮光范围为遮光13.0的配置。所公开的实例实现此调整，而不对焊接面罩添加显著的额外重量，或在一些状况下，不对焊接面罩添加任何额外重量。
所公开的实例头戴式装置使用固定遮光镜片以修改可变遮光镜片，例如，自动变光镜片。所公开的实例使操作员能够快速修改头戴式装置上的固定遮光镜片，以增大或减小头戴式装置的净遮光值范围。净遮光值范围是固定遮光镜片的遮光值与自动变光镜片的遮光值范围的组合(例如，总和)。所公开的实例使焊工能够具有多个遮光范围，而不需要购买和维护多个头戴式装置。实际上，焊工可以具有在头戴式装置中可互换的多个固定遮光镜片以改变净遮光值范围。
所公开的头戴式装置被实施为焊接面罩、具有透明磨削防护罩的翻盖式焊接面罩、与帽、焊接护目镜或焊接眼镜集成的焊接面罩。
图1图示用于头戴式装置106中的可变遮光部件102和固定遮光镜片104的实例组合。实例可变遮光部件102可以使用自动变光镜片来实施。自动变光滤光镜片(ADF)使用偏光片和液晶的多层结构，以基于电输出而滤除变化量的光。在非活动状态(例如，明状态)中，自动变光镜片可以被设定在介于遮光3.0到5.0之间某处。如本文所使用，遮光级别按照标准ANSI Z87.1中的定义进行使用。然而，可以使用其它遮光标准。遮光级别的每一递增值表示较高百分比的光被滤除。当焊工触发电弧时，自动变光镜片可以变光到所选择的较高遮光范围8.0到13.0以保护焊工的眼睛。明状态用于非焊接情形，例如，磨削和焊接设置活动，并且可以处于遮光3.0到5.0之间。
可变遮光部件102和固定遮光镜片104定位在头戴式装置106的穿戴者的视场中，并且提供保护以免受高强度光，例如，在焊接期间发生的弧光。可变遮光部件102在遮光值范围内改变遮光值。实例遮光值范围包括介于2.5到12.5之间的遮光值或介于3.0到13.0之间的遮光值。可变遮光部件102例如基于环境光值(例如，是否存在焊接电弧)而改变遮光值。
在一些实例中，固定遮光镜片104制造起来便宜(例如，相对于玻璃镜片)，并且可以在磨损时容易替换。例如，固定遮光镜片104可以由聚碳酸酯构造。固定遮光镜片104可以注射模制或从一片塑料冲压并切割为适当尺寸。固定遮光镜片104提供不同遮光级别或着色。遮光聚碳酸酯内部和/或外部盖镜片可以制造为呈任何增量的任何遮光级别，例如，由美国国家标准协会(ANSI)标准ANSI Z87.1和/或欧盟委员会(CE)标准定义的遮光级别。固定遮光镜片104的构造不限于聚碳酸酯。虽然聚碳酸酯可以由于其卓越的机械性质而得以使用，但还可以使用丙烯酸、聚苯乙烯和/或各种塑料材料的混合物。
当安装到头戴式装置106中时，固定遮光镜片104与可变遮光部件102合作以提供净遮光范围。在一些实例中，净遮光值范围具有至少8.0的较高遮光值。在一些实例中，固定遮光镜片104具有大于0.0的遮光值。在其它实例中，固定遮光值是至少0.1。在一些这种实例中，固定遮光值是至少0.5。在一些实例中，固定遮光值是至少1.0。
可变遮光部件102可以具有至少1.0遮光级别的遮光值范围的下限。在一些实例中，可变遮光部件102可以具有至少2.5遮光级别的遮光值范围的下限。
实例头戴式装置100还包括在可变遮光部件102和固定遮光镜片104的外部上的透明镜片108。透明镜片108具有基本上零的遮光级别，并且保护可变遮光部件102以免受焊接条件，例如，热和飞溅物。透明镜片108是可替换的，以便透明镜片108可以在损坏或磨损的情形下被更换。
图2图示图1的固定遮光镜片104到镜片保持装置202中的安装。头戴式装置106包括被配置成可释放地固持固定遮光镜片104的镜片保持装置202。固定遮光镜片104可以插入到镜片保持装置202中或从镜片保持装置202移除，这使得不同的固定遮光镜片能够用来产生头戴式装置106的不同净遮光范围。
镜片保持装置202可以是狭槽、夹或用于固定遮光镜片104的任何其它类型的保持装置。镜片保持装置202可以位于可变遮光部件102的内侧上或可变遮光部件102的外侧上。
在一些其它实例中，固定遮光镜片104固定到或粘附到可变遮光部件102的内部或外部。例如，固定遮光镜片104可以是固定到可变遮光部件102的贴纸，并且可以被移除以固定到具有不同遮光值的另一固定遮光镜片。
图3图示自动变光镜片302和固定遮光镜片304、306的组合以及所得的净遮光值范围。图3的自动变光镜片302具有实例遮光范围2.5到12.5。也就是说，自动变光镜片302可以在2.5(例如，在存在相对少的环境光时，例如，在不存在焊接电弧时)与12.5(例如，在存在高级别的环境光时，例如，在存在强烈焊接电弧时)之间改变其遮光值。
第一固定遮光镜片304具有固定遮光值1.0。当第一固定遮光镜片304安装到镜片保持装置(例如，狭槽或夹)中时，遮光范围以及第一固定遮光镜片304的固定遮光值的组合合并而产生3.5到13.5的净遮光范围。
第二固定遮光镜片306具有固定遮光值2.0。当第二固定遮光镜片306安装到镜片保持装置(例如，狭槽或夹)中时，遮光范围以及第二固定遮光镜片306的固定遮光值的组合合并而产生4.5到14.5的净遮光范围。
图4是代表操作图1的实例头戴式装置106的方法400的流程图。
在框402中，操作员将自动变光镜片(例如，图1的自动变光镜片102)安装在头戴式装置(例如，图1的头戴式装置106)中。例如，操作员可以选择具有期望遮光范围值的自动变光镜片，并将自动变光镜片安装到头戴式装置106中。
在框404中，操作员决定是否改变遮光值范围。例如，操作员可以决定需要与头戴式装置106的当前净遮光值范围不同的净遮光值范围。如果要改变遮光值范围(框404)并且固定遮光镜片104是可移除的(框406)，那么在框408中，操作员从头戴式装置106移除所安装的固定遮光镜片104。例如，操作员可以从镜片保持装置(例如，图2的镜片保持装置202)移除固定遮光镜片104。
在框410中，操作员将不同的固定遮光镜片安装在头戴式装置106中(例如，在镜片保持装置202中)以修改头戴式装置106的净遮光值范围。例如，操作员可以通过移除图3的固定遮光镜片304并安装固定遮光镜片306而增大头戴式装置106的净遮光范围。
如果要改变遮光值范围(框404)并且固定遮光镜片104不是可移除的(即，固定遮光镜片104被安装)(框406)，那么在框412中，操作员从头戴式装置106移除自动变光镜片102。在框414中，操作员将不同的自动变光镜片102安装在头戴式装置中以修改头戴式装置106的净遮光值范围。例如，操作员可以通过将具有遮光范围3.0到13.0的自动变光镜片替换为具有遮光范围2.5到12.5的自动变光镜片而减小给定固定遮光镜片104的净遮光值范围。
在安装不同自动变光镜片(框414)之后，在安装不同固定遮光镜片(框410)之后，或如果遮光值范围得以维持(框404)，在框416中，操作员使用净遮光值范围而操作头戴式装置。
在操作头戴式装置(框416)之后，实例方法400可以结束。
图5图示另一实例头戴式装置500，其中固定遮光镜片502可以移动到可变遮光镜片504的视场中并且可以至少部分地从可变遮光镜片504的视场移出。
在图示的配置中，固定遮光镜片502位于第二自动变光镜片504的内部上。固定遮光镜片502附接到框架506，并且可以通过枢转机构510而枢转进出穿戴者508的视场，在所述枢转机构510处，框架506联接到头戴件512。框架506可以是可伸缩的以考量不同的用户头形状和尺寸。固定遮光镜片502的旋转在外壳514的内部上发生。
图5的实例头戴式装置500通过允许用户将固定遮光镜片502移动进出其视场而向穿戴者508提供较明亮的明状态(例如，非焊接状态)。此种头戴式装置500可以降低穿戴者508选择升起整个头戴式装置500(例如，有时通过具有对于环境照明来说过暗的明状态的常规焊接面罩进行)并因此使穿戴者508受到眼睛伤害的可能性。头戴式装置500在满足穿戴者508的需要的遮光值之间向穿戴者508提供模块性，因此减少对升起头戴式装置500的需要。因此，头戴式装置500可以提高焊工的安全。
或者，固定遮光镜片502可以与第二固定遮光类型配对，在固定遮光镜片502具有滤光值的情况中，并且当与具有第二遮光值的第二固定遮光镜片重叠时，导致第三固定遮光值。在其它实例中，如果固定遮光镜片502替换为自动变光镜片并且自动变光镜片504替换为固定遮光镜片，那么固定遮光镜片502的替换可用于实现类似效果。
图6图示图1的固定遮光镜片104到镜片保持装置202中的另一实例安装。在图6的实例中，固定遮光镜片104装配到位于自动变光镜片102的内表面上的轨道机构202中。固定遮光镜片104包括提升凸片(lift tab)602，所述提升凸片602允许用户容易地将固定遮光镜片104滑动到自动变光镜片102的视场中，并且至少部分地从自动变光镜片102的视场滑出。提升凸片602允许固定遮光镜片104安置就位，其中固定遮光镜片104与自动变光镜片102重叠以产生第三遮光值；固定遮光镜片104与自动变光镜片102不重叠以向焊工提供仅自动变光镜片102的遮光值或范围，和/或就位，其中固定遮光镜片104的部分与自动变光镜片102重叠。
其它配置和/或机构移动固定遮光镜片104以移动进出焊工的视场。例如，移动机构可以位于焊接面罩外壳表面上。
图7图示用于头戴式装置700中的可变遮光部件102和固定遮光部件104的另一实例组合。实例头戴式装置700类似于图1的头戴式装置106，不同之处在于固定遮光镜片104位于可变遮光镜片102的外部上。例如，固定遮光镜片104可以装配到可变遮光镜片102的外侧上的狭槽中。透明镜片108位于固定遮光镜片104与可变遮光镜片102两者的外部上。
在本文中使用时，“和/或”意味由“和/或”接合的列表中的项目中的任何一个或更多个。作为实例，“x和/或y”意味三元素集合{(x),(y),(x,y)}中的任一元素。换句话说，“x和/或y”意味“x和y中的一个或两个”。作为另一实例，“x、y和/或z”意味七元素集合{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任一元素。换句话说，“x、y和/或z”意味“x、y和z中的一个或更多个”。在本文中使用时，术语“实例”意味充当非限制性实例、例子或示例。在本文中使用时，术语“例如”和“诸如”引述一个或更多个非限制性实例、例子或示例的列表。
虽然已参照某些实施方案来描述本发明的方法和/或系统，但本领域的技术人员应理解，可以进行各种改变，并且可以替代等同方案，而不偏离本发明的方法和/或系统的范围。此外，可以进行许多修改以使特定情形或材料适应于本公开的教示，而不偏离本公开的范围。例如，可以组合、划分、重新布置和/或以其它方式修改所公开的实例的方框和/或部件。因此，无论是在字面上还是在等同原则下，本发明的方法和/或系统意在不限于所公开的特定实施方案，而是本发明的方法和/或系统将包含落入随附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (22)

1.一种头戴式装置，包括：
自动变光镜片，所述自动变光镜片被配置成在第一遮光值范围内调整遮光值；
第二镜片，所述第二镜片具有大于0的固定遮光值，所述自动变光镜片和所述第二镜片在所述头戴式装置的视场中重叠以在所述视场中产生大于所述第一遮光值范围的净遮光值范围；以及
透明镜片，所述透明镜片处于所述自动变光镜片和所述第二镜片的外部上。
2.根据权利要求1所述的头戴式装置，还包括被配置成可释放地固持所述第二镜片的镜片保持装置。
3.根据权利要求2所述的头戴式装置，其中所述镜片保持装置被配置成固持具有第二固定遮光值的第三镜片。
4.根据权利要求3所述的头戴式装置，其中所述第二固定遮光值介于0.0与1.0之间。
5.根据权利要求2所述的头戴式装置，其中所述镜片保持装置在所述自动变光镜片的内侧上包括狭槽或夹。
6.根据权利要求2所述的头戴式装置，其中所述镜片保持装置位于所述自动变光镜片的外部处。
7.根据权利要求1所述的头戴式装置，其中所述固定遮光值是至少0.1。
8.根据权利要求1所述的头戴式装置，其中所述固定遮光值是至少0.5。
9.根据权利要求1所述的头戴式装置，其中所述固定遮光值是至少1.0。
10.根据权利要求1所述的头戴式装置，其中所述第一遮光值范围具有至少1.0遮光级别的下限。
11.根据权利要求1所述的头戴式装置，其中所述净遮光值范围具有至少8.0的较高遮光值。
12.根据权利要求1所述的头戴式装置，其中所述自动变光镜片被配置成基于环境光水平或所接收的信号而在所述第一遮光值范围内调整所述遮光值。
13.根据权利要求1所述的头戴式装置，其中所述第二镜片可移除地固定到所述自动变光镜片。
14.根据权利要求1所述的头戴式装置，其中所述第二镜片与所述头戴式装置集成一体，并且所述自动变光镜片被配置成与所述头戴式装置附接和分离。
15.根据权利要求1所述的头戴式装置，还包括镜片保持装置，所述镜片保持装置被配置成允许所述第二镜片移动到所述视场中以及至少部分地从所述视场移出。
16.一种方法，包括：
将自动变光镜片安装在头戴式装置中，所述自动变光镜片被配置成在第一遮光值范围内改变第一遮光值；
将透明镜片安装在所述自动变光镜片和第一固定遮光镜片的外部上，所述第一固定遮光镜片在所述头戴式装置的视场内具有大于0的遮光值；以及
基于所述头戴式装置上的所述第一遮光值范围和所述第一固定遮光镜片而使用第二遮光值范围来操作所述头戴式装置。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括将所述第一固定遮光镜片安装在所述头戴式装置上，所述第一固定遮光镜片具有第一固定遮光值，所述第一固定遮光镜片在安装时将所述第一遮光值范围修改为所述第二遮光值范围。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括从所述头戴式装置移除第二固定遮光镜片。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一固定遮光镜片的所述安装包括将所述第一固定遮光镜片插入到所述头戴式装置的镜片保持装置中。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一固定遮光镜片的所述安装包括将所述第一固定遮光镜片附接到所述自动变光镜片。
21.根据权利要求16所述的方法，还包括执行焊接操作，所述焊接操作导致所述头戴式装置在所述第一遮光值范围内修改所述第一遮光值。
22.根据权利要求16所述的方法，还包括使用镜片保持装置而将所述第一固定遮光镜片至少部分地从所述头戴式装置的所述视场移出。
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