CN214670149U - 智能焊工面罩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能焊工面罩，其包括罩体、手柄和控制电路，罩体中部设有有机玻璃，手柄连接在罩体下端，控制电路包括电源供电模块、主控模块、无线通讯模块、触摸感应模块和面部检测模块，触摸感应模块设置在手柄上，面部检测模块设置在罩体上，无线通讯模块、触摸感应模块和面部检测模块都与主控模块连接，电源供电模块为其他各模块供电。触摸感应模块检测使用者的握持位置是否准确，面部检测模块检测检测面罩与人脸的距离从而判断防护是否到位，检测结果发送给主控模块，主控模块通过无线通讯模块将检测结果上传到上位机进行判定和记录，从而实现练习、考评等情形下的准确反馈。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能化装备，尤其是涉及一种仿真的智能焊工面罩。
背景技术
常规的焊工面罩不具备信息传感功能，当使用者在焊接练习、考试等非实际焊接情况下，无法对操作的合格度进行检测和记录，或者只能通过人工查看考评的方式进行，效率较低且容易准确度不够理想。
发明内容
本实用新型主要是解决现有技术所存在的无法检测焊工面罩使用者的操作是否合规的技术问题，提供一种可以对使用者的动作进行检测、上传的智能焊工面罩。
本实用新型针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种智能焊工面罩，包括罩体、手柄和控制电路，所述罩体中部设有有机玻璃，手柄连接在罩体下端，控制电路包括电源供电模块、主控模块、无线通讯模块、触摸感应模块和面部检测模块，所述触摸感应模块设置在手柄上，面部检测模块设置在罩体上，无线通讯模块、触摸感应模块和面部检测模块都与主控模块连接，电源供电模块为其他各模块供电。
本方案主要用于焊接仿真练习和针对动作标准程度的考试，不用于实际焊接。触摸感应模块检测使用者的握持位置是否准确，面部检测模块检测检测面罩与人脸的距离从而判断防护是否到位，检测结果发送给主控模块，主控模块通过无线通讯模块将检测结果上传到上位机进行判定和记录，从而实现练习、考评等情形下的准确反馈。本方案观察窗口采用的是有机玻璃，而不是正式焊接面罩所使用的滤光玻璃，有机玻璃不具备滤光功能，可以直接看到焊接部位。由于仿真面罩不用在实际焊接场合，不产生高亮度的弧光，采用滤光玻璃会无法看到焊接部位，难以完成练习或者考试的操作，采用有机玻璃则可以正常完成操作。
作为优选，所述主控模块包括主控制芯片，主控制芯片为STC15W单片机，主控制芯片的11脚和12脚连接程序下载端口，主控制芯片的16脚连接复位端口，主控制芯片的15脚连接查参端口。
主控制芯片完成传感器信号的采集并通过无线通讯模块上传。下载端口用于固件的更新，复位端口用于设备复位，查参端口用于参数读取。
作为优选，所述触摸感应模块包括TTP223触摸感应芯片，TTP223触摸感应芯片的3脚连接触摸电极，TTP223触摸感应芯片的5脚、2脚和1脚分别连接端口1的1脚、2脚和3脚，端口1的1脚还连接电源VCC，端口1的2脚接地，端口1的3脚连接主控制芯片的1脚，触摸电极贴合在手柄表面握持位置。
使用者握持手柄以后，触摸电极被触发，TTP223触摸感应芯片输出反向电平信号给主控制芯片。
作为优选，所述面部检测模块包括两个红外反射传感器，红外反射传感器为TCRT5000，第一个红外反射传感器的VCC脚、GND脚和DO脚分别连接端口2的1脚、2脚和3脚，端口2的1脚还连接电源VCC，端口2的2脚接地，端口2的3脚连接主控制芯片的2脚；第二个红外反射传感器通过端口3连接主控制芯片的3脚；两个红外反射传感器左右对称安装在面罩内侧有机玻璃的下方。
面罩贴近并遮挡住脸部以后，红外反射传感器输出信号至主控芯片，主控芯片将信号上传到上位机以后，上位机可以判断贴合的时节、位置是否符合要求。
作为优选，所述无线通讯模块包括无线通讯芯片，所述无线通讯芯片为HC-12，无线通讯芯片的5脚通过电阻R26连接主控制芯片的6脚，无线通讯芯片的3脚和4脚分别连接主控制芯片的18脚和17脚，无线通讯芯片的6脚连接天线。
无线通讯模块用于信号的上传和接收。无线通讯芯片的5脚用于使能控制，3脚和4脚用于同主控制芯片之间的信号收发。
作为优选，主控模块还包括指示灯，所述指示灯为三脚双色二极管，三脚双色二极管通过指示灯端口连接到主控制芯片的14脚和13脚。
指示灯用于表示面罩的状态。
作为优选，所述电源供电模块包括电源芯片和稳压器，电源芯片为LE33，稳压器为XC6206，电源芯片的1脚连接开关的OUT1脚，开关的IN脚连接电源端口的1脚，电源端口的2脚接地，电阻R17的第一端连接电源芯片的1脚，电阻R17的第二端通过电阻R18接地，电容C4的第一端连接电源芯片的1脚，电容C4的第二端接地，电源芯片的3脚和1脚连接，电源芯片的2脚接地，电源芯片的4脚通过电容C5接地，电源芯片的5脚连接电感L1的第一端，电感L1的第二端输出电源VCC，电容C1的第一端连接电源芯片的5脚，电容C1的第二端接地，电容C2的第一端连接电感L1的第二端，电容C2的第二端接地，电容C3和电容C2并联；稳压器的VIN脚连接电源VCC，电容C9的第一端连接稳压器的VIN脚，电容C9的第二端接地，稳压器的Vout脚通过电阻R16连接比较器的反相输入端（6脚），稳压器的Vss脚接地，电容C10跨接在稳压器的Vout脚和Vss脚之间，比较器的同相输入端（5脚）连接电阻R17的第二端，比较器的输出端（7脚）连接主控制芯片的20脚，比较器的8脚和4脚分别连接电源VCC和地，电阻R19跨接在比较器的7脚和8脚之间，比较器为LM393。
电源供电模块将电池输出的电压稳定成3.3V的供电电压。稳压器提供电路过流和短路保护，配合比较器将当前电池电压与标准供电电压比较值作为AD信号输出给单片机计算电池电量，反应电池大致剩余电量信息。
本实用新型带来的有益效果是，可以检测使用者的操作是否符合规范，对操作数据进行采集和上传，方便进行练习、考评等。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图；
图2是本实用新型的一种控制电路框图；
图3是本实用新型的一种主控模块和传感器端口的电路原理图；
图4是本实用新型的一种无线通讯模块电路原理图；
图5是本实用新型的一种电源供电模块电路原理图；
图中：1、电源供电模块；2、主控模块；3、无线通讯模块；4、触摸感应模块；5、面部检测模块；6、罩体；7、有机玻璃；8、红外反射传感器；9、手柄；10、触摸电极。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种智能焊工面罩，如图1所示，包括罩体6、手柄9和控制电路，所述罩体中部设有有机玻璃7，手柄连接在罩体下端。如图2所示，控制电路包括电源供电模块1、主控模块2、无线通讯模块3、触摸感应模块4和面部检测模块5，所述触摸感应模块设置在手柄上，面部检测模块设置在罩体上，无线通讯模块、触摸感应模块和面部检测模块都与主控模块连接，电源供电模块为其他各模块供电。
触摸感应模块检测使用者的握持位置是否准确，面部检测模块检测检测面罩与人脸的距离从而判断防护是否到位，检测结果发送给主控模块，主控模块通过无线通讯模块将检测结果上传到上位机进行判定和记录，从而实现练习、考评等情形下的准确反馈。
如图3所示，主控模块包括主控制芯片、指示灯和拨码开关，主控制芯片为STC15W单片机，主控制芯片的11脚和12脚连接程序下载端口，主控制芯片的16脚连接复位端口，主控制芯片的15脚连接查参端口。指示灯为三脚双色二极管，三脚双色二极管通过指示灯端口连接到主控制芯片的14脚和13脚。拨码开关的1脚、2脚、3脚和4脚分别连接主控制芯片的9脚、7脚、4脚和5脚，拨码开关的5脚、6脚、7脚和8脚均接地。
主控制芯片完成传感器信号的采集并通过无线通讯模块上传。下载端口用于固件的更新，复位端口用于设备复位，查参端口用于参数读取。指示灯用于表示面罩的状态。拨码开关可以设定设备类别、ID等，方便上位机进行识别和区分。
触摸感应模块包括TTP223触摸感应芯片，TTP223触摸感应芯片的3脚连接触摸电极10，TTP223触摸感应芯片的5脚、2脚和1脚分别连接端口1的1脚、2脚和3脚，端口1的1脚还连接电源VCC，端口1的2脚接地，端口1的3脚连接主控制芯片的1脚，触摸电极贴合在手柄表面握持位置。
使用者握持手柄以后，触摸电极被触发，TTP223触摸感应芯片输出反向电平信号给主控制芯片。
面部检测模块包括两个红外反射传感器8，红外反射传感器为TCRT5000，第一个红外反射传感器的VCC脚、GND脚和DO脚分别连接端口2的1脚、2脚和3脚，端口2的1脚还连接电源VCC，端口2的2脚接地，端口2的3脚连接主控制芯片的2脚；第二个红外反射传感器通过端口3连接主控制芯片的3脚；两个红外反射传感器左右对称安装在面罩内侧有机玻璃的下方。
面罩贴近并遮挡住脸部以后，红外反射传感器输出信号至主控芯片，主控芯片将信号上传到上位机以后，上位机可以判断贴合的时节、位置是否符合要求。
如图4所示，无线通讯模块包括无线通讯芯片，所述无线通讯芯片为HC-12，无线通讯芯片的5脚通过电阻R26连接主控制芯片的6脚，无线通讯芯片的3脚和4脚分别连接主控制芯片的18脚和17脚，无线通讯芯片的6脚连接天线。
无线通讯模块用于信号的上传和接收。无线通讯芯片的5脚用于使能控制，3脚和4脚用于同主控制芯片之间的信号收发。
如图5所示，电源供电模块包括电源芯片和稳压器，电源芯片为LE33，稳压器为XC6206，电源芯片的1脚连接开关的OUT1脚，开关的IN脚连接电源端口的1脚，电源端口的2脚接地，电阻R17的第一端连接电源芯片的1脚，电阻R17的第二端通过电阻R18接地，电容C4的第一端连接电源芯片的1脚，电容C4的第二端接地，电源芯片的3脚和1脚连接，电源芯片的2脚接地，电源芯片的4脚通过电容C5接地，电源芯片的5脚连接电感L1的第一端，电感L1的第二端输出电源VCC，电容C1的第一端连接电源芯片的5脚，电容C1的第二端接地，电容C2的第一端连接电感L1的第二端，电容C2的第二端接地，电容C3和电容C2并联；稳压器的VIN脚连接电源VCC，电容C9的第一端连接稳压器的VIN脚，电容C9的第二端接地，稳压器的Vout脚通过电阻R16连接比较器的反相输入端（6脚），稳压器的Vss脚接地，电容C10跨接在稳压器的Vout脚和Vss脚之间，比较器的同相输入端（5脚）连接电阻R17的第二端，比较器的输出端（7脚）连接主控制芯片的20脚，比较器的8脚和4脚分别连接电源VCC和地，电阻R19跨接在比较器的7脚和8脚之间，比较器为LM393。
电源供电模块将电池输出的电压稳定成3.3V的供电电压。稳压器提供电路过流和短路保护，配合比较器将当前电池电压与标准供电电压比较值作为AD信号输出给单片机计算电池电量，反应电池大致剩余电量信息。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明创造精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的原理或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了罩体、主控模块、触摸感应模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明创造精神相违背的。
Claims (7)
1.一种智能焊工面罩，其特征在于，包括罩体、手柄和控制电路，所述罩体中部设有有机玻璃，手柄连接在罩体下端，控制电路包括电源供电模块、主控模块、无线通讯模块、触摸感应模块和面部检测模块，所述触摸感应模块设置在手柄上，面部检测模块设置在罩体上，无线通讯模块、触摸感应模块和面部检测模块都与主控模块连接，电源供电模块为其他各模块供电。
2.根据权利要求1所述的智能焊工面罩，其特征在于，所述主控模块包括主控制芯片，主控制芯片为STC15W单片机，主控制芯片的11脚和12脚连接程序下载端口，主控制芯片的16脚连接复位端口，主控制芯片的15脚连接查参端口。
3.根据权利要求2所述的智能焊工面罩，其特征在于，所述触摸感应模块包括TTP223触摸感应芯片，TTP223触摸感应芯片的3脚连接触摸电极，TTP223触摸感应芯片的5脚、2脚和1脚分别连接端口1的1脚、2脚和3脚，端口1的1脚还连接电源VCC，端口1的2脚接地，端口1的3脚连接主控制芯片的1脚，触摸电极贴合在手柄表面握持位置。
4.根据权利要求2所述的智能焊工面罩，其特征在于，所述面部检测模块包括两个红外反射传感器，红外反射传感器为TCRT5000，第一个红外反射传感器的VCC脚、GND脚和DO脚分别连接端口2的1脚、2脚和3脚，端口2的1脚还连接电源VCC，端口2的2脚接地，端口2的3脚连接主控制芯片的2脚；第二个红外反射传感器通过端口3连接主控制芯片的3脚；两个红外反射传感器左右对称安装在面罩内侧有机玻璃的下方。
5.根据权利要求3或4所述的智能焊工面罩，其特征在于，所述无线通讯模块包括无线通讯芯片，所述无线通讯芯片为HC-12，无线通讯芯片的5脚通过电阻R26连接主控制芯片的6脚，无线通讯芯片的3脚和4脚分别连接主控制芯片的18脚和17脚，无线通讯芯片的6脚连接天线。
6.根据权利要求5所述的智能焊工面罩，其特征在于，主控模块还包括指示灯，所述指示灯为三脚双色二极管，三脚双色二极管通过指示灯端口连接到主控制芯片的14脚和13脚。
7.根据权利要求1所述的智能焊工面罩，其特征在于，所述电源供电模块包括电源芯片和稳压器，电源芯片为LE33，稳压器为XC6206，电源芯片的1脚连接开关的OUT1脚，开关的IN脚连接电源端口的1脚，电源端口的2脚接地，电阻R17的第一端连接电源芯片的1脚，电阻R17的第二端通过电阻R18接地，电容C4的第一端连接电源芯片的1脚，电容C4的第二端接地，电源芯片的3脚和1脚连接，电源芯片的2脚接地，电源芯片的4脚通过电容C5接地，电源芯片的5脚连接电感L1的第一端，电感L1的第二端输出电源VCC，电容C1的第一端连接电源芯片的5脚，电容C1的第二端接地，电容C2的第一端连接电感L1的第二端，电容C2的第二端接地，电容C3和电容C2并联；稳压器的VIN脚连接电源VCC，电容C9的第一端连接稳压器的VIN脚，电容C9的第二端接地，稳压器的Vout脚通过电阻R16连接比较器的反相输入端，稳压器的Vss脚接地，电容C10跨接在稳压器的Vout脚和Vss脚之间，比较器的同相输入端连接电阻R17的第二端，比较器的输出端连接主控制芯片的20脚，比较器的8脚和4脚分别连接电源VCC和地，电阻R19跨接在比较器的7脚和8脚之间，比较器为LM393。
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