CN210299687U - 一种智能工程头盔 - Google Patents

Abstract

一种智能工程头盔，属于头盔技术领域，包括壳体、设置在壳体中帽檐上的AR显示目镜和摄像装置以及配套的控制电路，所述控制电路包括CPU模块，与CPU模块连接的数据发射接收模块、GPS定位模块、距离探测模块、脑电波检测模块、存储模块和电源模块；在壳体上还配置有微型辅助摄像模块；所述AR显示目镜包括：借助六维调节机构设置在帽檐前下端面的目镜框架以及设置在目镜框架内的显示目镜。通过对头盔的控制电路、功能模块进行改进，使之在传统工程头盔的基础上集成诸如现场摄像、AR显示、人员定位、危险警示、可视化调度、检测佩戴者的工作状态等功能于一体，提升工程人员的工作效率，同时形成的电子化工作记录便于事后追溯查询。

Description

一种智能工程头盔

技术领域

本实用新型属于头盔技术领域，具体涉及一种智能工程头盔。

背景技术

智能可穿戴设备的理念起源于20世纪60年代，而产品化的可穿戴设备的雏形可以追溯到20世纪70年代。智能可穿戴设备一般分为两类，一类是功能相对独立全面、不可依赖计算机或智能手机等终端实现完整或者部分功能的设备，另一类只专注于某一类应用功能、需与计算机或智能手机等终端配合使用的设备。智能可穿戴设备的主要特点是使用便捷，体验性强，技术先进，智能高效。

工程头盔作为一种保护性可穿戴设备已经在工程行业经历了很多年的发展演变，随着技术进步，传统工程头盔可以被赋予更多的能力,以便提高生产效率。目前市场上工程头盔大部分可以实现音视频的采集，但需要与无线发射主机接驳使用，并且由相应的接收主机或装有客户端的软件的计算机来控制，实现可视化的指挥调度功能，但具体的传输距离既要根据现场环境而定，也要根据不同的无线发射主机的功能功率等来决定。随着工业生产中信息化、智能化要求越来越改，现有工程头盔已越来越不满足工作需求，急需一种集多功能于一体的智能头盔，实现现场摄像、AR显示、人员定位、危险警示、可视化调度、检测佩戴者的工作状态等功能。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种智能工程头盔，通过对头盔的控制电路、功能模块进行改进，使之在传统工程头盔的基础上集成诸如现场摄像、AR显示、人员定位、危险警示、可视化调度、检测佩戴者的工作状态等功能于一体，提升工程人员的工作效率，同时形成的电子化工作记录便于事后追溯查询。

本实用新型采用的技术方案是：一种智能工程头盔，包括壳体、设置在壳体中帽檐上的AR显示目镜和摄像装置以及配套的控制电路，所述控制电路包括CPU模块，与CPU模块连接的数据发射接收模块、GPS定位模块、距离探测模块、脑电波检测模块、存储模块和电源模块；在壳体上还配置有微型辅助摄像模块，所述微型辅助摄像模块包括与数据发射接收模块实现通讯的数据传输模块、柔性中空管、定位在柔性中空管自由端的带光源微型摄像头、穿过柔性中空管连接在带光源微型摄像头和数据传输模块之间的数据传输线和配套的辅助电源；所述AR显示目镜为单目镜结构且设置在帽檐右侧位置、包括：借助六维调节机构设置在帽檐前下端面的目镜框架以及设置在目镜框架内的显示目镜。

进一步地，所述六维调节机构包括设置在帽檐右侧位置的横向调节导轨和配套横向调节滑块、设置在横向调节滑块上的纵向调节导轨和配套纵向调节滑块以及设置在纵向调节滑块上的垂直微调机构，所述目镜框架设置在垂直微调机构输出端。

进一步地，所述垂直微调机构包括设置在纵向调节滑块上的安装板、垂直向对称设置在安装板上的垂直导向套、套装在垂直导向套内的棱形调节杆以及设置垂直导向套侧部的调节螺栓，所述棱形调节杆设有与调节螺栓配合的定位孔组。

进一步地，在壳体顶部外侧、内侧分别设有H型加强筋、网格状加强筋。

进一步地，所述摄像装置包括设置在帽檐前下端面正中位置的安装支架、以向下倾斜方式定位在安装支架内的摄像头，定位在安装支架中的摄像头中心轴与水平面的夹角α成15-25°。

进一步地，所述距离探测模块包括距离探测CPU，与距离探测CPU连接的探测摄像头、存储器、数据传输模块，所述探测摄像头包括对称设置在壳体两侧的侧方探测摄像头、设置在壳体后侧的后方探测摄像头以及设置在壳体顶部的上方探测摄像头。

进一步地，所述脑电波检测模块包括借助安装带设置在壳体内下部前端的脑电波采集传感器组、与脑电波采集传感器组连通的信号处理模块以及配套的脑电波分析模块和数据传输模块；所述安装带呈弧形、材质为多孔弹性有机材料，所述脑电波采集传感器内嵌在安装带上。

进一步地，所述数据发射接收模块包括WIFI模块和4G模块。

采用本实用新型产生的有益效果：1）本发明通过在工程头盔上集成距离探测模块、脑电波检测模块、GPS定位模块以及AR显示目镜和摄像装置，在控制电路的整合控制下，实现现场摄像、AR显示、人员定位、危险警示、可视化调度、检测佩戴者的工作状态等功能，真正实现信息化、智能化工作环境，同时提升了工作效率；2）本发明增设的微型辅助摄像模块，方便佩戴者对现场狭小区域的情况的监测和信息采集。

附图说明

图1是本实用新型的前端示意图；

图2是本实用新型的后端示意图；

图3是本实用新型的内壁示意图；

图4是本实用新型控制电路的方框图；

图5是六维调节机构的结构示意图；

图6是棱形调节杆的示意图；

图7是主摄像头的安装位置示意图；

图8是微型辅助摄像模块的结构示意图；

附图中：1是壳体，1-1是H型加强筋，1-2是网格状加强筋，2-1是目镜框架,2-2是显示目镜，2-3是六维调节机构，2-3-1是横向微调导轨，2-3-2是纵向微调导轨，2-3-3是垂直导向套，2-3-4是棱形调节杆，2-3-5是调节螺栓，2-3-6是定位孔，2-3-7是安装板，3-1是安装支架，3-2是主摄像头，4-1是柔性中空管，4-2是带光源微型摄像头，5-1是侧方探测摄像头，5-2是后方探测摄像头，5-3是上方探测摄像头，6-1是脑电波采集传感器，6-2是安装带。

具体实施方式

参看附图1、4和8，一种智能工程头盔，包括壳体1、设置在壳体1中帽檐上的AR显示目镜和摄像装置以及配套的控制电路，所述控制电路包括CPU模块，与CPU模块连接的数据发射接收模块、GPS定位模块、距离探测模块、脑电波检测模块、语音控制模块、显示控制模块、存储模块和电源模块；在壳体1上还配置有微型辅助摄像模块，所述微型辅助摄像模块包括与数据发射接收模块实现通讯的数据传输模块、柔性中空管4-1、定位在柔性中空管4-1自由端的带光源微型摄像头4-2、穿过柔性中空管4-1连接在带光源微型摄像头4-2和数据传输模块之间的数据传输线和配套的辅助电源；所述数据发射接收模块包括WIFI模块和4G模块；本发明通过WIFI模块连接现场设备调出数据；也可通过4G模块连接管理工作平台，实现数据传输和现场调度指挥。

参看附图8，本发明的微型辅助摄像模块，是为了佩戴者在现场对狭窄区域，进行监测和和信息采集，手持柔性中空管4-1将带光源微型摄像头4-2伸进狭窄区域，打开带光源微型摄像头4-2的光源，对狭窄区域的目标进行视频信息采集，同时借助数据传输模块将采集的视频信息传递给控制电路进行存储或显示。此微型辅助摄像模块，尤其适用于在修理发动机与泵等或特定设备环境中时，借助带光源微型摄像头4-2，可清晰的拍摄到内部情况，供修理者与指导者参考。

参看附图5和6，AR显示目镜为单目镜结构且设置在帽檐右侧位置、包括：借助六维调节机构2-3设置在帽檐前下端面的目镜框架2-1以及设置在目镜框架2-1内的显示目镜2-2，所述显示目镜2-2与显示控制模块之间借助通讯线连接。六维调节机构2-3包括设置在帽檐右侧位置的横向微调导轨2-3-1和配套横向调节滑块、设置在横向调节滑块上的纵向微调导轨2-3-2和配套纵向调节滑块以及设置在纵向调节滑块上的垂直微调机构，所述目镜框架2-1设置在垂直微调机构输出端。所述垂直微调机构包括设置在纵向调节滑块上的安装板2-3-7、垂直向对称设置在安装板2-3-7上的垂直导向套2-3-3、套装在垂直导向套2-3-3内的棱形调节杆2-3-4以及设置垂直导向套2-3-3侧部的调节螺栓2-3-5，所述棱形调节杆2-3-4设有与调节螺栓2-3-5配合的定位孔2-3-6组。在实施例中，横向微调导轨2-3-1和配套横向调节滑块之间的摩擦力较大，移动位置后，目镜框架2-1和显示目镜2-2质量不足以使横向调节滑块产生位移；纵向微调导轨2-3-2和配套纵向调节滑块之间也是如此；调节螺栓2-3-5伸进定位孔2-3-6中，定位且调节棱形调节杆2-3-4的伸出长度。由于佩戴者的脸型、右眼位置的区别，通过六维调节机构2-3的微调，使显示目镜2-2正对佩戴者的右眼，可以使本头盔的AR成像效果更好。本发明可用于工程作业辅助，起到解放双手的作用，特别是在应用在维修环境时，工程作业中的工作内容、工作步骤、工作指导文件等数据，可以借助数据发射接收模块由施工管理平台传递给佩戴人员，由显示目镜2-2显示，实现维修与技术查询两不耽误。

参看附图2和3，在壳体1顶部外侧、内侧分别设有H型加强筋1-1、网格状加强筋1-2。在壳体1顶部外侧、内侧设置的H型加强筋1-1和网格状加强筋1-2，可在头盔顶部受到重物冲击后，通过H型加强筋1-1和网格状加强筋1-2将冲击力有效分散，从而头盔增加抗冲击性能。H型加强筋1-1的进一步改进措施是在横向筋中间增设凹槽，此凹槽结构可以进一步将头盔顶部的冲击力进行再次分散，从而达到减少顶部压强的效果；网格状加强筋1-2中横纵筋的截面设计成鱼骨刺形状，在补强壳体的同时通过筋的横纵特性更有效的增加抗冲击能力，加强筋的排列方式为稳固的四边形网格设计，在受到冲击力的情况下，各个筋之间通过近似榫卯结构的设计分散受力,网格边长在5-15mm之间较均匀分布；在壳体下端面还可以设置网格加强筋，增加了头盔受到侧向挤压所能够承受的压力，从而起到增加侧向刚性的目的。

上述的H型加强筋1-1、网格状加强筋1-2，可有效缓冲、分散瞬时冲击力，从而避免或减轻对头部的直接伤害，在增强了抗冲击性能、耐穿刺性能、侧向刚性的同时，使头盔壳体具有安全、轻量化两个特点，舒缓佩戴者因长时间佩戴而产生的颈部疲劳感。

参看附图7，摄像装置包括设置在帽檐前下端面正中位置的安装支架3-1、以向下倾斜方式定位在安装支架3-1内的主摄像头3-2，定位在安装支架3-1中的主摄像头3-2中心轴与水平面的夹角α成15-25°。上述主摄像头3-2在安装支架3-1内设置成下倾角度，可以更好的拍摄到佩戴者手上的工作内容，实现工作过程的实时记录。

参看附图1和2，距离探测模块包括距离探测CPU，与距离探测CPU连接的探测摄像头、存储器、数据传输模块，所述探测摄像头包括对称设置在壳体1两侧的侧方探测摄像头5-1、设置在壳体1后侧的后方探测摄像头5-2以及设置在壳体1顶部的上方探测摄像头5-3。

由于现场工作环境复杂，佩戴者不能观察上方、左右侧及后方的实时状况，对于上方、左右侧及后方的危险不能做出及时规避，从而加大佩戴者在现场的工作风险；而通过对称设置在壳体1两侧的侧方探测摄像头5-1、设置在壳体1后侧的后方探测摄像头5-2以及设置在壳体1顶部的上方探测摄像头5-3，可以实时监测佩戴者的视角盲区，将采集的视频信息借助数据传输模块实时传递给距离探测CPU，根据集成的相关算法，得到视频中物体距探测摄像头的距离，如视频中物体距探测摄像头的距离不符合安全距离，距离探测CPU实时发出警报并在AR显示屏、语音控制模块上提醒佩戴者，注意躲避风险。

参看附图3，脑电波检测模块包括借助安装带6-2设置在壳体1内下部前端的脑电波采集传感器6-1组、与脑电波采集传感器6-1组连通的信号处理模块以及配套的脑电波分析模块和数据传输模块；所述安装带6-2呈弧形、材质为多孔弹性有机材料，所述脑电波采集传感器6-1内嵌在安装带6-2上。脑电波采集传感器6-1借助安装带6-2安装壳体1内下部前端，在安装带6-2上设置2-6个脑电波采集传感器6-1，由于安装带6-2的材质为多孔弹性有机材料，当佩戴者佩戴头盔时，脑电波采集传感器6-1触点紧密接触到佩戴者的额头，起到增强采集信号强度的效果；脑电波采集传感器6-1将采集到的脑电波信号传送到信号处理模块，信号处理模块将接收到的脑电波信号转换成包括δ波、θ波、α波、β波的信号，并进行降噪处理；信号处理模块将处理后的信号发送给脑电波分析模块，脑电波分析模块根据相关算法、实时计算分析，生成佩戴者的精神状态数据，此精神状态数据包括专注度、疲劳度等数值，结合专注度、疲劳值判定阈值，综合判断佩戴者是否合适现场作业；当佩戴者的脑波检测不合格时，控制电路实时发出警报并在AR显示屏上提醒，此时状态不宜施工、易造成事故，必须立即停止施工、退出现场。数据传输模块将实时生成的检测结果信息，发送给控存储模块存储，同时再通过数据发射接收模块通过4G信号传输到施工管理平台作为备份。

此脑电波检测模块在具体应用时，因工程现场操作工程测量、监测工程车辆等工作，都属于危险作业，通过佩戴智能工程头盔对工程机械行业操作人员等人的脑波进行实时监控，再对脑波数据分析来监测操作人员的工作状态。提示不符合的佩戴者禁止作业，这样大大地避免了作业危险以及事故的发生。此脑电波检测模块计算出操作人员每天的状态数据，便于对佩戴者进行评价，再通过管理平台提供给工程管理方，为工程管理方人力资源管理提供了数字依据，不仅防范了操作风险，也提升了工程管理。

Claims (8)

1.一种智能工程头盔，包括壳体（1）、设置在壳体（1）中帽檐上的AR显示目镜和摄像装置以及配套的控制电路，其特征在于：所述控制电路包括CPU模块，与CPU模块连接的数据发射接收模块、GPS定位模块、距离探测模块、脑电波检测模块、语音控制模块、显示控制模块、存储模块和电源模块；

在壳体（1）上还配置有微型辅助摄像模块，所述微型辅助摄像模块包括与数据发射接收模块实现通讯的数据传输模块、柔性中空管（4-1）、定位在柔性中空管（4-1）自由端的带光源微型摄像头（4-2）、穿过柔性中空管（4-1）连接在带光源微型摄像头（4-2）和数据传输模块之间的数据传输线和配套的辅助电源；

所述AR显示目镜为单目镜结构且设置在帽檐右侧位置、包括：借助六维调节机构（2-3）设置在帽檐前下端面的目镜框架（2-1）以及设置在目镜框架（2-1）内的显示目镜（2-2），所述显示目镜（2-2）与显示控制模块之间借助通讯线连接。

2.根据权利要求1所述的智能工程头盔，其特征在于：所述六维调节机构（2-3）包括设置在帽檐右侧位置的横向微调导轨（2-3-1）和配套横向调节滑块、设置在横向调节滑块上的纵向微调导轨（2-3-2）和配套纵向调节滑块以及设置在纵向调节滑块上的垂直微调机构，所述目镜框架（2-1）设置在垂直微调机构输出端。

3.根据权利要求2所述的智能工程头盔，其特征在于：所述垂直微调机构包括设置在纵向调节滑块上的安装板（2-3-7）、垂直向对称设置在安装板（2-3-7）上的垂直导向套（2-3-3）、套装在垂直导向套（2-3-3）内的棱形调节杆（2-3-4）以及设置垂直导向套（2-3-3）侧部的调节螺栓（2-3-5），所述棱形调节杆（2-3-4）设有与调节螺栓（2-3-5）配合的定位孔（2-3-6）组。

4.根据权利要求1所述的智能工程头盔，其特征在于：在壳体（1）顶部外侧、内侧分别设有H型加强筋（1-1）、网格状加强筋（1-2）。

5.根据权利要求1所述的智能工程头盔，其特征在于：所述摄像装置包括设置在帽檐前下端面正中位置的安装支架（3-1）、以向下倾斜方式定位在安装支架（3-1）内的主摄像头（3-2），定位在安装支架（3-1）中的主摄像头（3-2）中心轴与水平面的夹角α成15-25°。

6.根据权利要求1所述的智能工程头盔，其特征在于：所述距离探测模块包括距离探测CPU，与距离探测CPU连接的探测摄像头、存储器、数据传输模块，所述探测摄像头包括对称设置在壳体（1）两侧的侧方探测摄像头（5-1）、设置在壳体（1）后侧的后方探测摄像头（5-2）以及设置在壳体（1）顶部的上方探测摄像头（5-3）。

7.根据权利要求1所述的智能工程头盔，其特征在于：所述脑电波检测模块包括借助安装带（6-2）设置在壳体（1）内下部前端的脑电波采集传感器（6-1）组、与脑电波采集传感器（6-1）组连通的信号处理模块以及配套的脑电波分析模块和数据传输模块；所述安装带（6-2）呈弧形、材质为多孔弹性有机材料，所述脑电波采集传感器（6-1）内嵌在安装带（6-2）上。

8.根据权利要求1所述的智能工程头盔，其特征在于：所述数据发射接收模块包括WIFI模块和4G模块。

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