CN113768692A - 一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩，包括面罩本体和安装在所述面罩本体上的液晶屏、光敏元件和工作参数调节模块，所述面罩本体覆盖于用户的面部；所述液晶屏至少覆盖用户的眼睛部位，用于过滤入射光的强度；所述光敏元件朝向所述面罩本体外表面，用于采集光强信息，所述光强信息包括基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号；所述工作参数调节模块与所述光敏元件连接，用于获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数。本发明利用光敏元件进行采集用户动作的信号，用于调节工作参数，在需要频繁调节工作参数的场景下，能够简化操作步骤，提升焊接作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及变光焊接面罩领域，尤其涉及一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩。
背景技术
金属焊接过程中常产生焊接电弧，带来的光辐射会伤害焊工的眼睛。为此，人们采用焊接面罩进行防护，其中，自动变光焊接面罩设有自动变光焊接滤光镜(ADF，AutoDarkening Filter)，具有自动变光功能，在起弧时，ADF能自动迅速变暗，既降低可见光的强度，又能有效阻挡弧光中的紫外线和红外线，防止眼睛被灼伤。
现有的ADF一般包括镜框、设于镜框上的液晶片、设于镜框外侧的弧光传感器、以及驱动电路，弧光传感器采集透过液晶片的光信号，并反馈给驱动电路，驱动电路根据光信号控制液晶片的透光率。ADF主要利用液晶分子的排列方式随着驱动电路的施加电压大小而改变的特性，实现对光线透光率的控制。
在焊接作业时，需要调节焊接面罩的工作参数，尤其是面临多种工况频繁切换时，工作参数需要频繁的调节。
但是，现有焊接面罩调节工作参数时，主要采用旋钮调节、按键调节或者触摸屏调节等方式。这些调节方式有一个共同的缺点，即调节不方便。例如，由于调节旋钮、按键或面板设置在焊接面罩表面或设置在焊接面罩内部，佩戴状态难以准确的找到正确的位置进行调节，甚至有时需要取下焊接面罩进行调节，甚至需要取下手套进行操作，严重影响作业效率。
故急需提供一种能够在佩戴状态下，直接调节工作参数的焊接面罩。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩，包括面罩本体和安装在所述面罩本体上的液晶屏、光敏元件和工作参数调节模块，所述面罩本体覆盖于用户的面部；所述液晶屏至少覆盖用户的眼睛部位，用于过滤入射光的强度；所述光敏元件朝向所述面罩本体外表面，用于采集光强信息，所述光强信息包括基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号；所述工作参数调节模块与所述光敏元件连接，用于获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数。
根据本发明的一个实施方式，所述的焊接面罩还包括安装在所述面罩本体上的透光率调节模块和信息判断模块，所述光强信息还包括基于焊接弧光影响的环境亮度变化产生的第二信号；所述信息判断模块与所述光敏元件连接，用于获取所述光强信息，并判别所述光强信息为第二信号或第一信号；所述工作参数调节模块与所述信息判断模块连接，用于获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数；所述透光率调节模块分别与液晶屏和所述信息判断模块连接，用于获取第二信号，并根据第二信号调节液晶屏的透光率。
根据本发明的一个实施方式，所述光敏元件3包括光敏传感器、太阳能电池板中的任一项或两项的组合。
根据本发明的一个实施方式，所述用户动作为遮挡动作，当光强在预定时间内下降至预定值以下，则判定所述光强信息为第一信号。
根据本发明的一个实施方式，所述预定值为2Lx。
根据本发明的一个实施方式，在所述工作参数调节模块4中，根据遮挡动作持续的时长设定第一信号对应的调节参数种类和值。
根据本发明的一个实施方式，所述用户动作为晃动动作，当光强在预定时间内闪烁预定次数，则判定所述光强信息为第一信号。
根据本发明的一个实施方式，所述的焊接面罩还包括基础光源7，所述基础光源7的照射范围覆盖所述光敏元件3，用于为所述光敏元件3提供初始亮度。
根据本发明的一个实施方式，所述的焊接面罩还包括基础光源7，所述基础光源7的照射范围覆盖所述光敏元件3，且所述基础光源7采用区别于焊接弧光和自然光的预定光谱，用于为所述光敏元件3提供初始亮度。
根据本发明的一个实施方式，所述光敏元件3包括主路元件和支路元件，所述主路元件设置在所述面罩本体1的前方，用于采集基于焊接弧光影响的环境亮度变化产生的第二信号；所述支路元件设置在所述面罩本体1的侧方或后方，用于采集基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号。
根据本发明的一个实施方式，所述的焊接面罩还包括提示模块，所述提示模块设置在所述面罩本体1内部，用于采用灯光、语音中的任一种或两种的组合提醒用户参数调节的状态。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩的调节方法，包括，第一步骤，利用朝向面罩本体1外表面的光敏元件3，采集光强信息，所述光强信息包括基于焊接弧光影响的环境亮度变化产生的第二信号和基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号；第二步骤，利用与所述光敏元件3连接的信息判断模块6，获取所述光强信息，并判别所述光强信息为第二信号或第一信号；第三步骤，利用与所述信息判断模块6连接的工作参数调节模块4，获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数。
本发明利用光敏元件进行采集用户动作的信号，用于调节工作参数，在需要频繁调节工作参数的场景下，能够简化操作步骤，提升焊接作业效率；采用光强下降至预设值作为判别第一信号的标准，根据遮挡动作持续的时长判别第一信号的另一个标准，使在调节工作参数方面抗干扰能力增强；通过设置基础光源为光敏元件提供初始亮度，减少环境光强的变化导致的信号混淆问题。
附图说明
图1是一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩的示意图；
图2是焊接面罩各部分的连接示意图；
图3是包括透光率调节模块的焊接面罩各部分连接示意图；
图4是包括基础光源的焊接面罩的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。
图1示出了一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩的示意图。
图2示出了焊接面罩各部分的连接示意图。
图3示出了包括透光率调节模块的焊接面罩各部分连接示意图。
如图1、2、3所示，一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩，包括面罩本体1和安装在所述面罩本体1上的液晶屏2、光敏元件3、信息判断模块6、透光率调节模块5和工作参数调节模块4，所述面罩本体1覆盖于用户的面部；所述液晶屏2至少覆盖用户的眼睛部位，用于提供变化透光率，稳定入射光的强度；所述光敏元件3朝向所述面罩本体1外表面，用于采集光强信息，所述光强信息包括基于焊接弧光影响的环境亮度变化产生的第二信号和基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号；所述信息判断模块6与所述光敏元件3连接，用于获取所述光强信息，并判别所述光强信息为第二信号或第一信号；所述透光率调节模块5与所述信息判断模块6连接，用于获取第二信号，并根据第二信号调节液晶屏2的透光率；所述工作参数调节模块4与所述信息判断模块6连接，用于获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数。
所述面罩本体1为半包围或全包围的壳，在使用状态下，被用户佩戴在头部。面罩本体1上与眼睛对应的位置设置有观察窗，设置位置包括眼睛的上下左右正前方等多个方向之一或任选其中一个或多个方向的组合。
所述焊接面罩的工作参数包括色号、灵敏度、延时等。
所述液晶屏2设置在观察窗上，使用户透过所述液晶屏2观察焊接作业以及周围环境。所述液晶屏2作为光电元件，例如，ADF的镜片，可以根据电信号的变化改变明暗程度，遏制强光、紫外线、红外线穿过。
所述光敏元件3是指对光敏感的元件，例如，硅光二极管、硅光三级管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池等，能够将光信号的变化转换为电信号。所述光敏元件3设置在面罩本体1上，检测焊接环境的光的强度、是否有焊接电弧产生、光线变化率的快慢等，这些信息统称为光强信息。
如图2所示，本发明中，光敏元件的选择上，在只针对用户动作引起的环境光线变化时，选择对预设可见光敏感的光敏元件。当选择的光敏元件采集的光强信息只包括基于焊接弧光影响的环境亮度变化产生的第二信号时，可以不经过判别，直接发送至工作参数调节模块作为调节焊接面罩的工作参数的依据。
基于焊接弧光影响的环境亮度变化，包括紫外，可见，红外等环境亮度。
在图2中，调节焊接面罩的工作参数的功能可以不与自动焊接镜片变光功能同时实施，调节工作参数时镜片不变透光率，变透光率时不调节工作参数。
还可以包括弧光传感器，用以接收弧光信号，弧光传感器可以与上述光敏元件合一，也可以另设置传感器，或者采用非光学传感器。在所述光强信息中，包括各种信号，例如，白天黑夜之间的明暗变化，周围的人工照明的变化，电焊弧发生时的变化，信息判断模块可以将每一种光强根据用途进行判别。当焊接弧光产生时，时环境亮度变亮，强光入射至光敏元件3，会使光敏元件3产生电信号，这部分电信号可以传输至液晶屏2，用于液晶屏2据以调整透光率，这部分电信号即为第二信号。
此外，当用户在光敏元件3附近做出预定义的动作时，用户动作影响到光敏元件3的入射光时，也会使光敏元件3产生电信号，这部分电信号不会导致液晶屏2调整透光率，但会引起工作参数调节模块4调节焊接面罩的工作参数，这部分电信号即为第一信号。
所述信息判断模块6、所述透光率调节模块5以及所述工作参数调节模块4都属于控制机构的组成部分，例如，三者的功能都由装载有特定程序的一个单片机完成或者由三个相互关联的单片机各自完成一个模块的功能等，再例如，所述透光率调节模块5由纯电路组成，用于将第二信号放大、除噪后，直接加载在液晶屏2上。
由于第二信号和第一信号都是电信号，但其作用不同，就需要控制机构收到光敏元件3发来的光强信号后，进行判别。所述信息判断模块6基于预设的用户动作的特点，对其引起的第一信号做出判断，并且，所述预设的用户动作是基于避开焊接弧光引起的第二信号的特点设定的。
所述透光率调节模块5收到第二信号后，根据第二信号与液晶屏2的亮度的对应关系，调整液晶屏2的透光率。
所述工作参数调节模块4接收到第一信号后，根据第一信号与焊接面罩的工作参数的对应关系进行调节。
本发明可以利用光敏元件3进行采集不同的信号，分别控制焊接面罩的透光率和调节工作参数，在用户进行焊接作业时，无需寻找旋钮或者摘下焊接面罩进行工作参数的调节，只需要在光敏元件3附近做出影响其光线强度的预设动作，即可完调节工作参数，尤其在需要频繁调节工作参数的场景下，例如，电焊切割作业、焊接作业等多种工况衔接进行时，能够简化操作步骤，提升焊接作业效率。
此外，本发明还可以利用光敏元件3只采集第一信号，利用其它方式调节液晶屏2的透光率。
根据本发明的一个实施方式，所述光敏元件3包括光敏传感器、太阳能电池板中的任一项或两项的组合。即，现有焊接面罩中自带的光敏元件3也可以在本发明中应用。
根据本发明的一个实施方式，所述用户动作为遮挡动作，当光强在预定时间内下降至预定值以下，则判定所述光强信息为第一信号。
所述遮挡动作是指用户对光敏元件3进行光线遮挡，从而使入射至光敏元件3的光的强度下降的动作。
光强在预定时间内，是判断出现遮挡动作的前提，例如光强瞬间或者短时间内变暗即为遮挡。所述预定时间可以根据需要进行设定，适应大多数用户的平均水平，还可以在佩戴焊接面罩前进行调整。
光强下降至预定值以下，是区分第一信号的标准之一，例如，在焊接弧光消灭时，光强也在瞬间下降，但最终只下降至环境的光强。但在用户做出遮挡动作时，入射至光敏元件3的光的强度将下降至环境的光强以下。本发明选择低于环境的光强的强度为预定值，使第一信号能够被清晰的识别。
根据本发明的一个实施方式，所述预定值为2Lx，或取自0.1-20Lx中的任意值。
根据本发明的一个实施方式，在所述工作参数调节模块4中，根据遮挡动作持续的时长设定第一信号对应的调节参数种类和值。例如，遮挡时间持续1秒，调节色号；遮挡时间持续2s，调节灵敏度；遮挡时间持续3s，调节延时。具体时长与参数调节的对应关系，可以根据实际需要进行调节。但是，本发明采用“时长”作为进一步判断第一信号真伪的一个标准，排除初步判定为第一信号中的非预定时长的信号，使本发明的焊接面罩在调节工作参数方面抗干扰能力增强。
根据本发明的一个实施方式，所述用户动作为晃动动作，当光强在预定时间内闪烁预定次数，则判定所述光强信息为第一信号。
所述晃动动作是指用户在光敏元件3附近做晃动手指或手臂等操作，造成入射光敏元件3的光线形成闪烁。预先设定闪烁时长作为第一信号的初步判定标准，然后将闪烁次数作为二次筛选标准，可以将第一信号区别于第二信号，实现二者的有效隔离，避免参数调节与透光率调节相互干扰。
本发明中，并不限于遮挡动作和晃动动作，其他任何能够将第二信号和第一信号有效区分隔离的用户动作都在本发明中可以使用。但本发明优选遮挡动作。
图4示出了包括基础光源的焊接面罩的示意图。
如图4所示，所述的焊接面罩还包括基础光源7，所述基础光源7的照射范围覆盖所述光敏元件3，用于为所述光敏元件3提供初始亮度。
所述基础光源7靠近光敏元件3设置，使光敏元件3能够被所述基础光源7发出的光照射。所述基础光源7可选用可调亮度的光源，用于稳定光敏元件3附近的环境光强。例如，在夜间施工时和在日间施工时，使光敏元件3在无焊接弧光的情景下，其入射光的强度在100Lx左右。
当光敏元件3所在的环境光强变化时，例如夜间，有可能在无弧光情况下，环境光强下降至预定值，从而导致第二信号和第一信号混淆。所述基础光源7的设定，可以减少环境光强的变化导致的信号混淆问题。
所述基础光源7的设定，还使光敏元件3的入射光的光强和预定值之间的差距拉大，可以使用户的遮挡动作等所产生的信号更加清晰可辨。
根据本发明的一个实施方式，所述的焊接面罩还包括基础光源7，所述基础光源7的照射范围覆盖所述光敏元件3，且所述基础光源7采用区别于焊接弧光和自然光的预定光谱，用于为所述光敏元件3提供初始亮度。
所述基础光源7还可以在光谱范围上进行设定，使第一信号的产生是基于特定光谱范围的，从而与第二信号之间进行区分。
根据本发明的一个实施方式，所述光敏元件3包括主路元件和支路元件，所述主路元件设置在所述面罩本体1的前方，用于采集基于焊接弧光影响的环境亮度变化产生的第二信号；所述支路元件设置在所述面罩本体1的侧方或后方，用于采集基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号。
本发明还可以将光敏元件3分为产生第二信号的主路元件和产生第一信号的支路元件，通过物理上的隔离，使第二信号和第一信号的来源上进行区分，便于进一步排除第二信号和第一信号之间相互干扰。
根据本发明的一个实施方式，所述的焊接面罩还包括提示模块，所述提示模块设置在所述面罩本体1内部，用于采用灯光、语音中的任一种或两种的组合提醒用户参数调节的状态。
所述提示模块用于提示用户，相应的动作对应参数调节生效与否，调整幅度大小等信息，可采用内置耳机、多种颜色的灯光、液晶闪烁、显示等方式。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩的调节方法，包括，第一步骤，利用朝向面罩本体1外表面的光敏元件3，采集光强信息，所述光强信息包括基于焊接弧光影响的环境亮度变化产生的第二信号和基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号；第二步骤，利用与所述光敏元件3连接的信息判断模块6，获取所述光强信息，并判别所述光强信息为第二信号或第一信号；第三步骤，利用与所述信息判断模块6连接的工作参数调节模块4，获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数。
本发明利用光敏元件进行采集用户动作的信号，用于调节工作参数，在需要频繁调节工作参数的场景下，能够简化操作步骤，提升焊接作业效率；当光敏元件采集的光强信号包括多种不同的信号时，采用光强下降至预设值作为判别第一信号的标准，根据遮挡动作持续的时长判别第一信号的另一个标准，使在调节工作参数方面抗干扰能力增强；通过设置基础光源为光敏元件提供初始亮度，减少环境光强的变化导致的信号混淆问题。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
Claims (10)
1.一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩，包括面罩本体(1)和安装在所述面罩本体(1)上的液晶屏(2)、光敏元件(3)和工作参数调节模块(4)，
所述面罩本体(1)覆盖于用户的面部；
所述液晶屏(2)至少覆盖用户的眼睛部位，用于过滤入射光的强度；
所述光敏元件(3)朝向所述面罩本体(1)外表面，用于采集光强信息，所述光强信息包括基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号；
所述工作参数调节模块(4)与所述光敏元件(3)连接，用于获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数。
2.根据权利要求1所述的焊接面罩，其中，还包括安装在所述面罩本体(1)上的透光率调节模块(5)和信息判断模块(6)，
所述光强信息还包括基于焊接弧光影响的环境亮度变化产生的第二信号；
所述信息判断模块(6)与所述光敏元件(3)连接，用于获取所述光强信息，并判别所述光强信息为第二信号或第一信号；
所述工作参数调节模块(4)与所述信息判断模块(6)连接，用于获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数；
所述透光率调节模块(5)分别与液晶屏(2)和所述信息判断模块(6)连接，用于获取第二信号，并根据第二信号调节液晶屏(2)的透光率。
3.根据权利要求1所述的焊接面罩，其中，
所述用户动作为遮挡动作，当光强在预定时间内下降至预定值以下，则判定所述光强信息为第一信号。
4.根据权利要求3所述的焊接面罩，其中，所述预定值取自0.1-20Lx。
5.根据权利要求3所述的焊接面罩，还包括，在所述工作参数调节模块(4)中，根据遮挡动作持续的时长设定第一信号对应的调节参数种类和值。
6.根据权利要求1所述的焊接面罩，其中，
所述用户动作为晃动动作，当光强在预定时间内闪烁预定次数，则判定所述光强信息为第一信号。
7.根据权利要求1所述的焊接面罩，其中，还包括基础光源(7)，所述基础光源(7)的照射范围覆盖所述光敏元件(3)，用于为所述光敏元件(3)提供初始亮度。
8.根据权利要求1所述的焊接面罩，其中，还包括基础光源(7)，所述基础光源(7)的照射范围覆盖所述光敏元件(3)，且所述基础光源(7)采用区别于焊接弧光和自然光的预定光谱，用于为所述光敏元件(3)提供初始亮度。
9.根据权利要求1所述的焊接面罩，还包括，提示模块，
所述提示模块设置在所述面罩本体(1)内部，用于采用灯光、语音中的任一种或两种的组合提醒用户参数调节的状态。
10.一种基于光敏调节工作参数的焊接面罩的调节方法，包括，
第一步骤，利用朝向面罩本体(1)外表面的光敏元件(3)，采集光强信息，所述光强信息包括基于用户动作影响的环境亮度变化的第一信号；
第二步骤，利用与所述光敏元件(3)连接的工作参数调节模块(4)，获取第一信号，并根据第一信号调节焊接面罩的工作参数。
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