CN113974967A - 多功能一体化焊接安全帽 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多功能一体化焊接安全帽，包括头盔组件、焊接面罩组件、侧面保护组件，头盔组件包括头盔本体，头盔本体底部边缘设有安装孔，头盔本体顶部设有GPS定位系统，前端两侧设有铰链装置，头盔组件通过铰链装置与焊接面罩组件连接，焊接面罩组件包括面罩本体，面罩本体的外侧设有自动变光滤镜组件、太阳能电池板、呼吸口过滤器组件、LED灯以及光电传感器，在面罩本体的内侧设有眼托、心率传感器、一氧化碳传感器、臭氧传感器以及蜂鸣器，侧面保护组件为设在头盔本体下部的防火布，通过安装孔与头盔组件连接，防火布靠近面罩本体的一边通过拉链装置相连接。本发明安全帽具有防护效果好、可折叠、操作方便、安全性高、应用范围广等优点。

Description

多功能一体化焊接安全帽
技术领域
本发明属于电焊保护技术领域，具体涉及一种多功能一体化焊接安全帽。
背景技术
金属焊接过程中常产生焊接电弧，焊接电弧是发生在电极与焊件之间的一种气体放电现象，其含有大量高强度的可见光、红外线和紫外线等射线，高强度可见光、红外线和紫外线带来的光辐射会伤害焊工的眼睛。 焊接电弧中可见光线的光度，比人眼能正常承受的光线光度大一万倍，这样强烈的可见光，会烧灼视网膜，造成视网膜炎，此时焊工将感觉眼睛疼痛、视觉膜糊、有中心暗点，甚至暂时性失明，如长期反复作用，视力会逐渐减退。 焊接电弧中红外线对眼睛的损伤是一个慢性过程，眼睛晶状体长期吸收过量的红外线后，弹性变差、调节困难、视力减退，严重者会导致晶体状混浊，损害视力。焊接电弧中紫外线照射人眼后，会导致角膜和结膜发炎，产生的“电光性眼炎”，被列为是尘肺病之外的第二大职业病，紫外线和红外线对人的眼睛可能造成永久性伤害。
焊接面罩是用来帮助焊工防护来自焊接的职业危害，帮助其在焊接过程中既能保护眼睛又能准确定位、高效焊接。早期的焊接面罩是在手持式防护面罩上装一块黑玻璃以保护眼睛，但需要在起弧瞬间将眼睛遮蔽，如果焊工动作不及时，容易灼伤眼睛，影响焊接质量。
随着技术进步，自动变光焊接面罩随之出现，自动变光焊接面罩设有自动变光焊接滤光镜(ADF，Auto Darkening Filter)以达到自动变光功能,但是现有产品存在如下问题：（1）LCD-液晶片加热效果不好，没办法满足低温作业的条件；（2）焊接面罩过大，不方便放置在小空间内；（3）对于暗的环境中，负责照明的LED灯在起弧时任然保持亮态造成电能的浪费；（4）对于紫外线和红外线的阻隔考虑不够充分，多采用防紫外线和红外线的镜片，使得镜片组的镜片层过多且隔绝效果一般；（5）对于起弧过程中电弧光的利用率低；（6）在现场作业时用WIFI或GPRS的方式进行传输数据对于没有WIFI覆盖的地方以及GPRS网络难以覆盖地下车库、井道、隧道等区域，就会出现问题。
发明内容
针对上述问题情况，本发明提供一种多功能一体化焊接安全帽，设有自动变光焊接滤光镜以及自动变光焊接面罩，且焊接面罩具有可折叠便携携带的功能，解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种多功能一体化焊接安全帽，包括头盔组件、焊接面罩组件以及侧面保护组件，所述头盔组件包括头盔本体，所述头盔本体的左右两侧及后部的下边缘均设置有安装孔，用于连接防火布，头盔本体的顶部设有GPS定位系统，前端两侧设置有铰链装置，头盔组件通过铰链装置与焊接面罩组件连接并可进行折叠，所述焊接面罩组件包括面罩本体，在面罩本体的外侧设置有自动变光滤镜组件、太阳能电池板、呼吸口过滤器组件、LED灯以及光电传感器，在面罩本体的内侧还设置有眼托、心率传感器、一氧化碳传感器、臭氧传感器以及蜂鸣器，所述侧面保护组件为设置在头盔本体下部的防火布，所述防火布分别设置在头盔本体的左侧、右侧和后部，防火布通过安装孔与头盔组件固定连接，防火布靠近面罩本体的一边通过拉链装置与面罩本体相连接。
进一步的，所述自动焊接变光滤镜组件包括依次组合在一起的液晶片前置保护片、液晶片、贴片式温度传感器、液晶片加热薄膜、控制板以及内保护片。
进一步的，所述液晶片前置保护片上涂覆有红外线吸收剂涂层和紫外线吸收剂涂层；所述液晶片加热薄膜为银纳米薄膜。
进一步的，所述呼吸口过滤器组件包括外保护壳，以及设置在外保护壳内部的大颗粒塑料过滤网层、玻璃纤维层、活性炭棉层以及压盖。
进一步的，在左右两侧的防火布外侧还设有尼龙布，尼龙布通过魔术贴与防火布连接。
进一步的，所述太阳能电池板的外侧涂覆有紫外线吸收剂和红外线吸收剂；所述眼托内装配有压电传感器。
再进一步的，在面罩本体的顶部内侧还设有摄像头，进行摄像操作；心率传感器设置在面罩本体内侧上部靠近额头处。
更进一步的，本发明的传感器数值和照片通过NB-IOT方式进行数据信号的传输。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明自动变光滤镜采用贴片温度传感器对液晶片进行温度测试，并通过银纳米薄膜作为加热板对液晶片进行加热，温度控制更加灵活，适用范围更广；
（2）本发明的头盔组件和焊接面罩组件能够通过铰链装置进行折叠，从而节省放置空间；
（3）本发明的LED灯能够根据弧光起弧与否自动调节亮暗状态，避免电能的浪费，节约能源；
（4）本发明通过在液晶片前置保护片上设置红外线、紫外线吸收剂涂层，节省工艺的同时起到更好的防护效果；
（5）本发明在作业的时候弧光产生的能量会被涂覆红外线吸收剂和紫外线吸收剂的太阳能电池板吸收，产生的电能用于供给面罩中的所有用电设备，同时面罩内的锂电池也会用于供给用电，提高能源的利用率；
（6）本发明采用NB-IOT进行数据信号的传输，解决了在没有WIFI或GPRS覆盖地方的数据传输问题。
附图说明
图1为本发明的多功能一体化焊接安全帽装配示意图；
图2为本发明的头盔组件结构示意图；
图3为本发明的焊接面罩组件结构正视图；
图4为本发明的焊接面罩组件结构后视图；
图5为本发明的自动变光滤镜组件结构示意图；
图6为本发明的呼吸口过滤器组件结构示意图；
图7为本发明的多功能一体化焊接安全帽折叠状态示意图；
图8为本发明的变光程序流程图；
图9为本发明的总框架流程图；
图中：1、头盔本体；11、安装孔；12、GPS定位系统；13、铰链装置；2、面罩本体；21、自动变光滤镜组件；211、液晶片前置保护片；212、液晶片；213、贴片式温度传感器；214、液晶片加热薄膜；215、控制板；216、内保护片；22、太阳能电池板；23、呼吸口过滤器组件；231、外保护壳；232、大颗粒塑料过滤网层；233、玻璃纤维层；234、活性炭棉层；235、压盖；24、LED灯；25、光电传感器；26、眼托；27、一氧化碳传感器；28、臭氧传感器；29、蜂鸣器；3、防火布；31、拉链装置；32、尼龙布；33、魔术贴；4、摄像头。
具体实施方式
下面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。
如图1-4所示，一种多功能一体化焊接安全帽，包括头盔组件、焊接面罩组件以及侧面保护组件，头盔组件包括头盔本体1，所述头盔本体1的左右两侧及后部的下边缘均设置有安装孔11，用于连接防火布，头盔本体1的顶部设有GPS定位系统12，前端两侧设置有铰链装置13，头盔组件通过铰链装置13与焊接面罩组件连接，使得头盔组件和焊接面罩组件可以相互转动，并可进行折叠，
所述焊接面罩组件包括面罩本体2，在面罩本体2的外侧设置有自动变光滤镜组件21、太阳能电池板22、呼吸口过滤器组件23、LED灯24以及光电传感器25，太阳能电池板22的外侧涂覆有紫外线吸收剂和红外线吸收剂，能够吸收在作业时弧光产生的能量；在面罩本体1的内侧还设置有眼托26（内装配有压电传感器）、心率传感器、一氧化碳传感器27、臭氧传感器28以及蜂鸣器29，心率传感器（图中未标出）设置在面罩本体1内侧上部靠近额头处，可以实时监测工人工作时的身体状况。在面罩本体1的顶部还设有有摄像头4，进行摄像操作；此外，可折叠形式的面罩本体2内部设有重量较低的臭氧传感器28和一氧化碳传感器27用于监控焊接时面罩内部的空气质量；LED灯24设置在视窗周围可以随弧光强度的改变而改变光强；设有蜂鸣器29用于警告当前情况下不适合作业的报警提示系统;本发明通过NB-IOT传输传感器和图像数据。
所述侧面保护组件为设置在头盔组件下部的防火布3，所述防火布3为三块，分别设置在头盔本体1的左侧、右侧和后部，用于保护人脸左侧、右侧以及脑后，防火布3通过安装孔11与头盔本体1固定连接，防火布3靠近面罩本体2的一边通过拉链装置31与面罩本体2相连接。在左右两侧的防火布3外侧还设有尼龙布32，用于保护两侧的防火布和内部的传感器不被弄脏失效，尼龙布32通过魔术贴33与防火布3连接。
如图5所示，所述自动焊接变光滤镜组件21包括依次组合在一起的液晶片前置保护片211、液晶片212、贴片式温度传感器213、液晶片加热薄膜214、控制板215以及内保护片216；其中，液晶片前置保护片211上涂覆有红外线吸收剂涂层和紫外线吸收剂涂层；液晶片加热薄膜214为银纳米薄膜。
如图6所示，所述呼吸口过滤器组件23包括外保护壳231，以及设置在外保护壳231内部的大颗粒塑料过滤网层232、玻璃纤维层233、活性炭棉层234以及压盖235，通过呼吸口过滤器组件23可以对吸入空气进行过滤净化。
图8为本发明的变光程序流程图；
图9为本发明的总框架流程图；
具体在使用时，如图8-9所示，当带上头盔时，眼托26处按压压电传感器，产生电信号使得单片机启动，对自动变光滤镜组件21发出指令。此时贴片式温度传感器213对液晶片212的温度进行测试，当温度过低时启动银纳米薄膜作为表面的加热板为液晶片212进行加热，直至贴片式温度传感器213读取的数值符合液晶片212变光的作业要求。光电传感器25接收到光信号，当光信号强度度低于作业水平时自动打开LED灯24，当弧光亮起时，光电传感器25接收到弧光的光信号，镜片变暗同时LED灯24也一起变暗。当光电传感器25上没有弧光信号时，LED灯24亮起，同时摄像头4对焊缝进行拍照，之后自动变光屏幕恢复光亮。在作业的时候弧光产生的能量会被涂覆红外线吸收剂和紫外线吸收剂的太阳能电池板22吸收，产生的电能用于供给焊接面罩中的所有用电设备，同时焊接面罩内的锂电池也会用于供给用电（优先使用太阳能板内电量）。
在作业时，焊接面罩的呼吸口过滤器组件23会过滤绝大部分的有害颗粒和气体（过滤口组成成分每隔一段时间可以更换），同时焊接面罩内的一氧化碳传感器27和臭氧传感器28实时检测焊接面罩内部的空气情况是否适合作业，当焊接面罩内部的空气情况不适合作业或面罩内部不适合工作时则会触发焊接面罩内部设有的蜂鸣器29警示目前不符合作业条件。
采集到的照片会由ARM输送到DSP进行压缩最后再传回到ARM进行图片处理，图片格式从JPGE转变成为RGB格式，照片的每个像素的颜色都可以由R、G、B组成，用矩阵来分别表示R、G、B三个值，最后将矩阵拉直运算后作为传输数据通过NB-IOT传输到主站。所有的传感器数值和照片最终都会通过NB-IOT上传到云端备份，同时照片会统一在主站端口通过焊缝表面缺陷识别软件进行缺陷识别，并给出最后的缺陷统计。
如图7所示，为本发明的多功能一体化焊接安全帽折叠状态示意图；折叠过程如下：
将两侧的拉链装置向上拉，将防火布和面罩本体分离；
将头盔本体两侧的使用过的尼龙布从两侧的魔术贴上摘下；
将头盔本体反过来，头盔本体顶部的内侧面朝上，面罩本体对着自己；
将两侧的防火布向头盔本体顶部折叠，将后侧的防火布向头盔本体顶部折叠；
将面罩本体顶部沿铰链装置旋转折叠；
将折叠好的面罩本体放入工作袋中，折叠完成。

Claims (10)

1.一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，包括头盔组件、焊接面罩组件以及侧面保护组件，所述头盔组件包括头盔本体（1），头盔本体（1）的左右两侧及后部的下边缘均设置有安装孔（11），用于连接防火布（3），头盔本体（1）的顶部设有GPS定位系统（12），头盔本体（1）前端两侧设置有铰链装置（13），头盔组件通过铰链装置（13）与焊接面罩组件转动连接并可进行折叠，所述焊接面罩组件包括面罩本体（2），在面罩本体（2）的外侧设置有自动变光滤镜组件（21）、太阳能电池板（22）、呼吸口过滤器组件（23）、LED灯（24）以及光电传感器（25），在面罩本体（2）的内侧还设置有眼托（26）、心率传感器、一氧化碳传感器（27）、臭氧传感器（28）以及蜂鸣器（29），所述侧面保护组件为设置在头盔本体（1）下部的防火布（3），所述防火布（3）分别设置在头盔本体（1）的左侧、右侧和后部，防火布（3）通过安装孔（11）与头盔本体（1）固定连接，防火布（3）靠近面罩本体（2）的一边通过拉链装置（31）与面罩本体（2）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，所述自动变光滤镜组件（21）包括依次组合在一起的液晶片前置保护片（211）、液晶片（212）、贴片式温度传感器（213）、液晶片加热薄膜（214）、控制板（215）以及内保护片（216）。
3.根据权利要求2所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，所述液晶片前置保护片（211）上涂覆有红外线吸收剂涂层和紫外线吸收剂涂层。
4.根据权利要求2所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，所述液晶片加热薄膜（214）为银纳米薄膜。
5.根据权利要求1所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，所述呼吸口过滤器组件（23）包括外保护壳（231），以及设置在外保护壳（231）内部的大颗粒塑料过滤网层（232）、玻璃纤维层（233）、活性炭棉层（234）以及压盖（235）。
6.根据权利要求1所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，在左右两侧的防火布（3）外侧还设有尼龙布（32），尼龙布（32）通过魔术贴（33）与防火布（3）连接。
7.根据权利要求1所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，所述太阳能电池板（22）的外侧涂覆有紫外线吸收剂和红外线吸收剂。
8.根据权利要求1所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，所述眼托（26）内装配有压电传感器。
9.根据权利要求1所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，在面罩本体（2）的顶部还设置有摄像头（4），进行摄像操作；心率传感器设置在面罩本体内侧上部靠近额头处。
10.根据权利要求1所述的一种多功能一体化焊接安全帽，其特征在于，传感器数值和照片通过NB-IOT方式进行数据信号的传输。
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