CN109870814A - 具有电致变色摄像头的电焊面罩及其电路结构及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有电致变色摄像头的电焊面罩及其电路结构及工作方法，光敏传感器接收弧光信号并将该信号传递至电路板，电路板根据信号大小控制前导电镜片与后导电镜片之间的电压以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化，进而使得摄像头能拍摄清晰的电焊时的影像并通过液晶显示屏进行显示。该电焊面罩在电焊的整个过程中始终通过摄像头进行拍摄并通过液晶显示屏显示，操作人员只需通过液晶显示屏就能看清电焊过程，无需手动拿取或放下电焊面罩，能避免人眼受到伤害，同时，还可根据弧光的强弱调节滤光的效果，弧光较强时电致变色介质层颜色较深，滤光效果更好；弧光较弱时电致变色介质层颜色较浅，滤光效果更差。使用过程更加方便。

Description

具有电致变色摄像头的电焊面罩及其电路结构及工作方法

技术领域

本发明涉及具有电致变色摄像头的电焊面罩及其电路结构及工作方法。

背景技术

为了避免电弧产生的紫外线和红外线的有害辐射、以及焊接强光对眼睛造成的伤害，各种电焊防护面罩为满足市场需求应运而生，例如专利号为CN207871052U的一种手持式电焊面罩，手持式电焊面罩是以普通的黑玻璃片作为镜组，价格低廉,但存在系列问题。手持式电焊面罩不具备自动变光功能，电焊工必须移开电焊面罩引弧,但裸眼接触有害电焊弧光易造成眼部的损伤。另外这种电焊面罩只有一种遮光号,难以适应不同的焊接需要。光控电焊面罩是市场上目前最为先进的电焊防护面罩，例如专利号为CN207627484U的一种自动变光电焊面罩，但光控电焊面罩透光度的改变过程需要时间，故而起弧的瞬间弧光的作用不可能完全避免，但在起弧瞬间辐射强度达到极大值，因此电焊弧光仍然会对人眼造成伤害。与此同时，光控电焊面罩所具有的基础色号(一般为三号)以及引弧、点焊时弧光强度大小的不稳定所导致的光控电焊面罩色号连续变化都会造成电焊操作者无法清晰观测电焊工况。

发明内容

本发明提供了具有电致变色摄像头的电焊面罩及其电路结构及工作方法，其克服了背景技术的所存在的不足。本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

具有电致变色摄像头的电焊面罩，它包括:

面罩本体、光伏电池板、电源模块、电致变色摄像和显示模块、光敏传感器，光伏电池板和电源模块均安装在面罩本体且二者相连接，光伏电池板将太阳能转化为电能以对电源模块或电致变色摄像和显示模块供电，光敏传感器安装在面罩本体外侧面，所述电致变色摄像和显示模块包括座体、电路板、液晶显示屏、摄像头、前导电镜片、后导电镜片、电致变色介质层，座体安装面罩本体，前导电镜片、电致变色介质层、后导电镜片依次连接在一起并安装在座体内，且前导电镜片朝向面罩本体外侧，前导电镜片和后导电镜片均与电路板电性连接，电路板安装在座体内且与摄像头、液晶显示屏、光敏传感器电性连接，摄像头安装在座体内且其镜头朝向后导电镜片，液晶显示屏安装在座体内且其屏幕朝向面罩本体内侧；

光敏传感器接收弧光信号并将该信号传递至电路板，电路板根据信号大小控制前导电镜片与后导电镜片之间的电压以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化，进而使得摄像头能拍摄清晰的电焊时的影像并通过液晶显示屏进行显示。

一较佳实施例之中：前导电镜片、电致变色介质层、后导电镜片、摄像头依次粘接在一起形成摄像头组件。

一较佳实施例之中：所述座体设有装配腔，座体前端和后端分别设有与装配腔相接通的第一通孔和第二通孔，装配腔内设有一固定板，固定板将装配腔分隔为前腔体和后腔体，前导电镜片、电致变色介质层、后导电镜片位于前腔体内且前导电镜片与第一通孔相对应，摄像头后端固接在固定板上，电路板和液晶显示屏固接在后腔体且电路板位于固定板和液晶显示屏之间。

一较佳实施例之中：该电焊面罩还包括用于将液晶显示屏的图像进行放大的凸透镜，该凸透镜固接在后腔体且位于液晶显示屏后方。

一较佳实施例之中：所述面罩本体对应人眼部位置设有间隔布置的第一安装槽和第二安装槽，所述面罩本体顶端设有第三安装槽，所述光敏传感器安装在第一安装槽，所述座体安装在第二安装槽，所述光伏电池板安装在面罩本体外侧面且位于第一安装槽上方或和下方；所述电源模块安装在第三安装槽内。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：应用上述任意一项所述的具有电致变色摄像头的电焊面罩的电路结构，所述电路板包括信号采集模块和信号放大模块，光敏传感器输出端与信号采集模块输入端相连，信号采集模块输出端与信号放大模块输入端相连，信号放大模块输出端与电致变色摄像和显示模块的前导电镜片和后导电镜片相连；

光敏传感器将弧光信号转化为电信号并传递至信号采集模块，信号采集模块将电信号传递至信号放大模块，信号放大模块将电信号进行放大后再将放大后的电信号传递至前导电镜片和后导电镜片，以使前导电镜片与后导电镜片之间的电压发生改变以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化，进而使得摄像头能拍摄清晰的电焊时的影像并通过液晶显示屏进行显示。

一较佳实施例之中：所述信号采集模块包括连接点TP1、连接点TP2、电阻R1、电阻R2,连接点TP1与光敏传感器U1一端、电阻R2一端、信号放大模块输入端相连，电阻R2另一端与电阻R1一端相连，电阻R1另一端与连接点TP2、接地端相连。

一较佳实施例之中：所述信号放大模块包括电容C1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容EC1、运算放大器U1B，电容C1一端与电源端相连，电容C1另一端与电阻R3和接地端相连，电阻R3另一端与电阻R5一端、运算放大器U1B负极输入端相连，电阻R5另一端与运算放大器U1B输出端相连，运算放大器U1B正极输入端与电阻R4一端、电容EC1一端相连，电阻R4另一端与连接点TP1相连，电容EC1另一端与电阻R1、接地端相连，运算放大器U1B输出端与前导电镜片相连，后导电镜片与接地端、电阻R1、电容EC1相连。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之三是：应用上述所述的应用具有电致变色摄像头的电焊面罩电路结构的工作方法，其特征在于：包括：

当电焊处于定位、引弧或点焊工步时，光敏传感器接收到微弱或不稳定的弧光，光敏传感器未产生电信号，信号放大模块不工作，前导电镜片与后导电镜片之间的电压为零，电致变色介质层为透明，摄像头拍摄未经滤光的平光影像；

电焊处于运条工步时产生稳定的弧光，光敏传感器接收到光信号并将光信号转化为电信号，信号采集模块采集到电信号，电信号经信号放大模块进行放大后输送至前导电镜片和后导电镜片，前导电镜片与后导电镜片之间的电压产生变化，以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化以调节电致变色介质层的透光量，进而使得摄像头能拍摄不同色号的影像并通过液晶显示屏进行显示：

若运条时弧光较强，光敏传感器产生的电信号较强，经信号放大模块放大后的电信号也较强，前导电镜片与后导电镜片之间的电压较大，电致变色介质层透光量较小，摄像头能拍摄色号较大的滤光影像；若运条时弧光较弱，光敏传感器产生的电信号较弱，经信号放大模块放大后的电信号也较弱，前导电镜片与后导电镜片之间的电压较小，电致变色介质层透光量较大，摄像头能拍摄色号较小的滤光影像；

当电焊处于运条结束工步时，光敏传感器未产生电信号，信号放大模块不工作，前导电镜片与后导电镜片之间的电压为零，电致变色介质层为透明，摄像头拍摄未经滤光的平光影像。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.当电焊处于定位、引弧或点焊工步以及运条结束工步时，光敏传感器未产生电信号，信号放大模块不工作，前导电镜片与后导电镜片之间的电压为零，电致变色介质层为透明，摄像头拍摄未经滤光的平光影像；电焊处于运条工步时产生稳定的弧光，前导电镜片与后导电镜片之间的电压产生变化，以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化以调节电致变色介质层的透光量，进而使得摄像头能拍摄不同色号的影像并通过液晶显示屏进行显示。该电焊面罩在电焊的整个过程中始终通过摄像头进行拍摄并通过液晶显示屏显示，操作人员只需通过液晶显示屏就能看清电焊过程，无需手动拿取或放下电焊面罩，能避免人眼受到伤害，同时，还可根据弧光的强弱调节滤光的效果，弧光较强时电致变色介质层颜色较深，滤光效果更好；弧光较弱时电致变色介质层颜色较浅，滤光效果更差。使用过程更加方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1绘示了电焊面罩的正面示意图。

图2绘示了电焊面罩的剖视示意图。

图3绘示了电致变色摄像和显示模块的剖视示意图。

图4绘示了电焊面罩电路结构图。

具体实施方式

请查阅图1至图2，具有电致变色摄像头的电焊面罩一较佳实施例，所述的具有电致变色摄像头的电焊面罩，它包括面罩本体10、光伏电池板20、电源模块30、电致变色摄像和显示模块40、光敏传感器50。

所述面罩本体10对应人眼部位置设有间隔布置的第一安装槽11和第二安装槽12，所述面罩本体10顶端设有第三安装槽13，所述光伏电池板20安装在面罩本体10外侧面且位于第一安装槽11上方或和下方；所述电源模块30安装在第三安装槽13内。如图1所述，第一安装槽11个数设为两个且分别位于第二安装槽12的左右二侧。所述光伏电池板20设有两个，且对称布置于光敏传感器50上下两侧。

光伏电池板20和电源模块30均安装在面罩本体10且二者相连接，光伏电池板20将太阳能转化为电能以对电源模块30或电致变色摄像和显示模块40供电。当光伏电池板20发电量大于电致变色摄像及显示模块40的耗电量时，光伏电池板20同时向电致变色摄像及显示模块40和电源模块30充电；当光伏电池板20发电量小于电致变色摄像及显示模块40的耗电量时，光伏电池板20和电源模块30同时向电致变色摄像及显示模块40供电；当光伏电池板20发电量等于电致变色摄像及显示模块40的耗电量时，光伏电池板20直接向电致变色摄像及显示模块40供电。

光敏传感器50安装在面罩本体10外侧面。本实施例中，所述光敏传感器50安装在第一安装槽11，光敏传感器50的个数也设为两个并与第一安装槽11一一对应。

所述电致变色摄像和显示模块40包括座体41、电路板42、液晶显示屏43、摄像头44、前导电镜片45、后导电镜片46、电致变色介质层47，座体41安装面罩本体10，前导电镜片45、电致变色介质层47、后导电镜片46依次连接在一起并安装在座体41内，且前导电镜片45朝向面罩本体10外侧，前导电镜片45和后导电镜片46均与电路板42电性连接，电路板42安装在座体41内且与摄像头44、液晶显示屏43、光敏传感器50电性连接，摄像头44安装在座体41内且其镜头朝向后导电镜片46，液晶显示屏43安装在座体41内且其屏幕朝向面罩本体10内侧。

本实施例中，所述座体41安装在第二安装槽12，所述座体41设有装配腔，座体41前端和后端分别设有与装配腔相接通的第一通孔411和第二通孔412，装配腔内设有一固定板413，固定板413将装配腔分隔为前腔体414和后腔体415，前导电镜片45、电致变色介质层47、后导电镜片46位于前腔体414内且前导电镜片45与第一通孔411相对应，摄像头44后端固接在固定板413上，电路板42和液晶显示屏43固接在后腔体415且电路板42位于固定板413和液晶显示屏43之间。

本实施例中，前导电镜片45、电致变色介质层47、后导电镜片46、摄像头44依次粘接在一起形成摄像头组件。

本实施例中，该电焊面罩还包括用于将液晶显示屏43的图像进行放大的凸透镜48，该凸透镜48固接在后腔体415且位于液晶显示屏43后方。

光敏传感器50接收弧光信号并将该信号传递至电路板42，电路板42根据信号大小控制前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压以使电致变色介质层47发生化学反应并产生颜色变化，进而使得摄像头44能拍摄清晰的电焊时的影像并通过液晶显示屏43进行显示。

该电焊面罩的电路结构，如图4所示，所述电路板42包括信号采集模块和信号放大模块，光敏传感器50输出端与信号采集模块输入端相连，信号采集模块输出端与信号放大模块输入端相连，信号放大模块输出端与电致变色摄像和显示模块的前导电镜片和后导电镜片相连；

光敏传感器50将弧光信号转化为电信号并传递至信号采集模块，信号采集模块将电信号传递至信号放大模块，信号放大模块将电信号进行放大后再将放大后的电信号传递至前导电镜片和后导电镜片，以使前导电镜片与后导电镜片之间的电压发生改变以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化，进而使得摄像头能拍摄清晰的电焊时的影像并通过液晶显示屏进行显示。

本实施例中，所述信号采集模块包括连接点TP1、连接点TP2、电阻R1、电阻R2,连接点TP1与光敏传感器U1一端、电阻R2一端、信号放大模块输入端相连，电阻R2另一端与电阻R1一端相连，电阻R1另一端与连接点TP2、接地端相连。

本实施例中，所述信号放大模块包括电容C1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容EC1、运算放大器U1B，电容C1一端与电源端相连，电容C1另一端与电阻R3和接地端相连，电阻R3另一端与电阻R5一端、运算放大器U1B负极输入端相连，电阻R5另一端与运算放大器U1B输出端相连，运算放大器U1B正极输入端与电阻R4一端、电容EC1一端相连，电阻R4另一端与连接点TP1相连，电容EC1另一端与电阻R1、接地端相连，运算放大器U1B输出端与前导电镜片相连，后导电镜片与接地端、电阻R1、电容EC1相连。

上述电焊面罩电路结构的工作方法，包括：

当电焊处于定位、引弧或点焊工步时，光敏传感器50接收到微弱或不稳定的弧光，光敏传感器50未产生电信号，信号放大模块不工作，前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压为零，电致变色介质层47为透明，摄像头44拍摄未经滤光的平光影像；本实施例中，微弱弧光的光强小于2000W/平方米，不稳定弧光为光强在平光1000W/平方米和弧光大于2000W/平方米之间变化。

电焊处于运条工步时产生稳定的弧光，光敏传感器50接收到光信号并将光信号转化为电信号，信号采集模块采集到电信号，电信号经信号放大模块进行放大后输送至前导电镜片45和后导电镜片46，前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压产生变化，以使电致变色介质层47发生化学反应并产生颜色变化以调节电致变色介质层47的透光量，进而使得摄像头44能拍摄不同色号的影像并通过液晶显示屏43进行显示：

若运条时弧光较强，光敏传感器50产生的电信号较强，经信号放大模块放大后的电信号也较强，前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压较大，电致变色介质层47透光量较小，摄像头44能拍摄色号较大的滤光影像；若运条时弧光较弱，光敏传感器50产生的电信号较弱，经信号放大模块放大后的电信号也较弱，前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压较小，电致变色介质层47透光量较大，摄像头44能拍摄色号较小的滤光影像；本实施例中，稳定弧光光强大于2000W/平方米；

当电焊处于运条结束工步时，光敏传感器50未产生电信号，信号放大模块不工作，前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压为零，电致变色介质层47为透明，摄像头44拍摄未经滤光的平光影像。

本实施例中，前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压与电致变色介质层47颜色的对应关系为：前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压越大，电致变色介质层47颜色越深，如：前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压为0V时，电致变色介质层47颜色色号为0号，也即为透明，前导电镜片45与后导电镜片46之间的电压为5V时，电致变色介质47层颜色色号为13色号，此时电致变色介质层47颜色最深，透光率最差。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.具有电致变色摄像头的电焊面罩，其特征在于：它包括:

面罩本体、光伏电池板、电源模块、电致变色摄像和显示模块、光敏传感器，光伏电池板和电源模块均安装在面罩本体且二者相连接，光伏电池板将太阳能转化为电能以对电源模块或电致变色摄像和显示模块供电，光敏传感器安装在面罩本体外侧面，所述电致变色摄像和显示模块包括座体、电路板、液晶显示屏、摄像头、前导电镜片、后导电镜片、电致变色介质层，座体安装面罩本体，前导电镜片、电致变色介质层、后导电镜片依次连接在一起并安装在座体内，且前导电镜片朝向面罩本体外侧，前导电镜片和后导电镜片均与电路板电性连接，电路板安装在座体内且与摄像头、液晶显示屏、光敏传感器电性连接，摄像头安装在座体内且其镜头朝向后导电镜片，液晶显示屏安装在座体内且其屏幕朝向面罩本体内侧；

光敏传感器接收弧光信号并将该信号传递至电路板，电路板根据信号大小控制前导电镜片与后导电镜片之间的电压以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化，进而使得摄像头能拍摄清晰的电焊时的影像并通过液晶显示屏进行显示。

2.根据权利要求1所述的具有电致变色摄像头的电焊面罩，其特征在于：前导电镜片、电致变色介质层、后导电镜片、摄像头依次粘接在一起形成摄像头组件。

3.根据权利要求2所述的具有电致变色摄像头的电焊面罩，其特征在于：所述座体设有装配腔，座体前端和后端分别设有与装配腔相接通的第一通孔和第二通孔，装配腔内设有一固定板，固定板将装配腔分隔为前腔体和后腔体，前导电镜片、电致变色介质层、后导电镜片位于前腔体内且前导电镜片与第一通孔相对应，摄像头后端固接在固定板上，电路板和液晶显示屏固接在后腔体且电路板位于固定板和液晶显示屏之间。

4.根据权利要求3所述的具有电致变色摄像头的电焊面罩，其特征在于：该电焊面罩还包括用于将液晶显示屏的图像进行放大的凸透镜，该凸透镜固接在后腔体且位于液晶显示屏后方。

5.根据权利要求1所述的具有电致变色摄像头的电焊面罩，其特征在于：所述面罩本体对应人眼部位置设有间隔布置的第一安装槽和第二安装槽，所述面罩本体顶端设有第三安装槽，所述光敏传感器安装在第一安装槽，所述座体安装在第二安装槽，所述光伏电池板安装在面罩本体外侧面且位于第一安装槽上方或和下方；所述电源模块安装在第三安装槽内。

6.应用上述权利要求1至5中任意一项所述的具有电致变色摄像头的电焊面罩的电路结构，其特征在于：所述电路板包括信号采集模块和信号放大模块，光敏传感器输出端与信号采集模块输入端相连，信号采集模块输出端与信号放大模块输入端相连，信号放大模块输出端与电致变色摄像和显示模块的前导电镜片和后导电镜片相连；

光敏传感器将弧光信号转化为电信号并传递至信号采集模块，信号采集模块将电信号传递至信号放大模块，信号放大模块将电信号进行放大后再将放大后的电信号传递至前导电镜片和后导电镜片，以使前导电镜片与后导电镜片之间的电压发生改变以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化，进而使得摄像头能拍摄清晰的电焊时的影像并通过液晶显示屏进行显示。

7.根据权利要求6所述的应用具有电致变色摄像头的电焊面罩的电路结构，其特征在于：所述信号采集模块包括连接点TP1、连接点TP2、电阻R1、电阻R2,连接点TP1与光敏传感器U1一端、电阻R2一端、信号放大模块输入端相连，电阻R2另一端与电阻R1一端相连，电阻R1另一端与连接点TP2、接地端相连。

8.根据权利要求7所述的应用具有电致变色摄像头的电焊面罩的电路结构，其特征在于：所述信号放大模块包括电容C1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容EC1、运算放大器U1B，电容C1一端与电源端相连，电容C1另一端与电阻R3和接地端相连，电阻R3另一端与电阻R5一端、运算放大器U1B负极输入端相连，电阻R5另一端与运算放大器U1B输出端相连，运算放大器U1B正极输入端与电阻R4一端、电容EC1一端相连，电阻R4另一端与连接点TP1相连，电容EC1另一端与电阻R1、接地端相连，运算放大器U1B输出端与前导电镜片相连，后导电镜片与接地端、电阻R1、电容EC1相连。

9.应用权利要求6或7或8所述的应用具有电致变色摄像头的电焊面罩电路结构的工作方法，其特征在于：包括：

当电焊处于定位、引弧或点焊工步时，光敏传感器接收到微弱或不稳定的弧光，光敏传感器未产生电信号，信号放大模块不工作，前导电镜片与后导电镜片之间的电压为零，电致变色介质层为透明，摄像头拍摄未经滤光的平光影像；

电焊处于运条工步时产生稳定的弧光，光敏传感器接收到光信号并将光信号转化为电信号，信号采集模块采集到电信号，电信号经信号放大模块进行放大后输送至前导电镜片和后导电镜片，前导电镜片与后导电镜片之间的电压产生变化，以使电致变色介质层发生化学反应并产生颜色变化以调节电致变色介质层的透光量，进而使得摄像头能拍摄不同色号的影像并通过液晶显示屏进行显示：

若运条时弧光较强，光敏传感器产生的电信号较强，经信号放大模块放大后的电信号也较强，前导电镜片与后导电镜片之间的电压较大，电致变色介质层透光量较小，摄像头能拍摄色号较大的滤光影像；若运条时弧光较弱，光敏传感器产生的电信号较弱，经信号放大模块放大后的电信号也较弱，前导电镜片与后导电镜片之间的电压较小，电致变色介质层透光量较大，摄像头能拍摄色号较小的滤光影像；

当电焊处于运条结束工步时，光敏传感器未产生电信号，信号放大模块不工作，前导电镜片与后导电镜片之间的电压为零，电致变色介质层为透明，摄像头拍摄未经滤光的平光影像。