KR20190013601A - Welding helmet configuration providing real-time fume exposure warning capability - Google Patents
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Abstract
Description
관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related application
본 출원은 2011년 5월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제 13/106,525호의 부분 계속 출원인 2016년 9월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제 15/281,784호의 부분 계속 출원이며, 그 개시들이 참조로 본원에 포함된다.This application is a continuation-in-part of U.S. Patent Application Serial No. 15 / 281,784 filed on September 30, 2016, which is a continuation-in-part of U.S. Patent Application Serial No. 13 / 106,525, filed May 12, The disclosures of which are incorporated herein by reference.
기술 분야Technical field
특정 실시예들은 용접 과정 동안의 퓸의 모니터링에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 특정 실시예들은 실시간 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 용접 헬멧, 방법 및 키트에 관한 것이다.Certain embodiments relate to the monitoring of fumes during the welding process. More particularly, certain embodiments relate to a welding helmet, method and kit that provide real-time fume exposure monitoring and alerting capabilities.
용접 과정(예를 들어, 아크 용접 과정) 동안, 용접공에 의해 들이마셔지면, 용접공에게 유해할 수 있는 퓸과 같은 오염 물질이 생성될 수 있다. 많은 용접 상황(특히 실내 상황)에서, 환기 장비가 퓸을 인출해 올리고 내보내 버리는데 사용된다. 그러나 때때로, 환기 장비는 특정 용접 과정 또는 시나리오에 대해 부적합할 수 있거나, 환기 장비는 용접공에 의해 적절하게 설정되거나 적절하게 사용되지 않을 있다. 안전 및 건강 규정이 성과 기반인 경향이 있으므로, 산업 위생 표준의 준수는 자격이 있는 산업 위생 학자에 의해 행해지는 실제 작업장 노출 결정을 갖는 것에 의존한다. 현재의 관행은 작업자의 호흡 구역에 존재하는 오염 물질의 대표적인 샘플을 필터링하고 수집하기 위해 샘플링 디바이스가 작업자 상에 배치되는 전체 교대 근무 모니터링을 수행하는 것이다. 목표는 그 때 규정에서의 허용 가능한 레벨과 비교될 수 있는 8시간의 시간 가중 평균 농도를 얻는 것이다. 그러나 몇 번이고, 분석을 위해 승인 받은 실험실로 샘플을 보내는 것이 흔히 필요함에 따라, 샘플링 이벤트 후의 수 주까지 결과는 얻어질 수 없다.During the welding process (e.g., an arc welding process), when drilled by a welder, contaminants such as fumes, which can be harmful to the welder, can be generated. In many welding situations (especially indoor situations), ventilation equipment is used to draw and eject fumes. However, from time to time, ventilation equipment may be unsuitable for a particular welding process or scenario, or the ventilation equipment may not be properly set by the welder or properly used. Since safety and health regulations tend to be performance based, compliance with industrial hygiene standards depends on having actual workplace exposure decisions made by qualified industrial hygienists. Current practice is to perform a full shift duty monitoring where the sampling device is placed on the operator to filter and collect representative samples of contaminants present in the operator's respiratory tract. The goal is then to obtain a time weighted average concentration of 8 hours that can be compared to an acceptable level in the regulation. However, as it is often necessary to send samples to an approved laboratory for analysis several times, results can not be obtained until several weeks after the sampling event.
관습적이고, 통상적이고, 제안된 접근법들의 추가 제한들 및 단점들이 도면들을 참조하여 본 출원의 나머지에 제시되는 본 발명의 실시예들과 그러한 접근법들의 비교를 통해 당업자에게 명백해질 것이다.Additional limitations and disadvantages of the conventional, conventional and proposed approaches will be apparent to those skilled in the art from a comparison of such approaches with embodiments of the present invention presented in the remainder of the present application with reference to the drawings.
아크 용접 과정 동안 실시간 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 용접 헬멧들, 시스템들 및 키트들이 본원에 개시된다. 용접 과정 동안 사용자의 머리를 보호하도록 구성되는 용접 헬멧은 지능형 경고 장치, 및 공기 샘플링 픽업 및 출력 포트를 갖도록 구성된다. 공기 샘플링 픽업 및 출력 포트는 용접 헬멧 내의 호흡 가능한 공기를 샘플링하는 공기 샘플링 튜브의 근위 단부에 연결되고, 공기 샘플링 튜브의 원위 단부는 외부 연무질 모니터링 디바이스의 공기 샘플링 흡입구 포트에 연결된다. 지능형 경고 장치는 미리 설정된 노출 레벨 설정치들 및/또는 노출 경고 작동 모드들에 기반하여 경고 데이터 및/또는 경고 신호들을 생성하기 위해 연무질 모니터링 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터를 수신하고, 공기 샘플 출력 데이터를 처리하도록 연무질 모니터링 디바이스와 통신한다. 결과적으로, 용접공 및/또는 예를 들어, 용접공의 감독자는 용접공에게 임의의 상당한 피해가 일어날 수 있기 전에, 용접 과정 동안의 용접공에 대한 임의의 용인할 수 없는 노출이 손쉽게 통지될 수 있다. 그러한 헬멧들, 시스템들 및 키트들은 작업장 노출들을 관리하고 보다 효과적으로 이해하는 것 둘 다를 위한 강력한 일상 도구로서 사용될 수 있다.Welding helmets, systems and kits that provide real-time fume exposure monitoring and warning capabilities during an arc welding process are disclosed herein. A welding helmet configured to protect a user's head during the welding process is configured to have an intelligent warning device and an air sampling pickup and output port. The air sampling pick-up and output port is connected to the proximal end of the air sampling tube sampling breathable air in the welding helmet and the distal end of the air sampling tube is connected to the air sampling inlet port of the external aerosol monitoring device. The intelligent alarm device receives air sample output data from an aerosol monitoring device to generate alert data and / or alert signals based on preset exposure level settings and / or exposure alert operating modes, and processes air sample output data To communicate with the aerosol monitoring device. As a result, the welder and / or supervisor of the welder, for example, can easily be informed of any unacceptable exposure to the welder during the welding process, before any significant damage can occur to the welder. Such helmets, systems and kits can be used as powerful everyday tools for both managing workplace exposure and better understanding.
청구된 발명의 이러한 그리고 다른 특징들뿐만 아니라 청구된 발명의 예시된 실시예들의 상세들이 이하의 설명 및 도면들로부터 보다 충분히 이해될 것이다.These and other features of the claimed invention as well as details of the illustrated embodiments of the claimed invention will be more fully understood from the following description and drawings.
도 1은 용접 과정 동안 실시간 퓸 노출 경고 능력을 제공하는 용접 헬멧의 제1 예시적 실시예의 예시이다.
도 2는 용접 과정 동안 실시간 퓸 노출 경고 능력을 제공하는 용접 헬멧의 제2 예시적 실시예의 예시이다.
도 3은 용접 과정 동안 도 1의 용접 헬멧 (또는 대안적으로 도 2의 용접 헬멧)을 사용하여 실시간 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 시스템의 제1 실시예의 예시이다.
도 4는 도 1의 용접 헬멧 (또는 도 2의 용접 헬멧(200))의 지능형 경고 장치(IWA)의 제1 실시예의 기능적 요소들을 도시하는 도 3의 시스템의 기능적 블록도이다.
도 5는 용접 과정 동안 용접 헬멧의 약간 변경된 실시예를 사용하여 실시간 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 시스템의 제2 실시예의 예시이다.
도 6은 도 5의 용접 헬멧의 IWA의 기능적 요소들을 도시하는 도 5의 시스템의 기능적 블록도이다.Figure 1 is an illustration of a first exemplary embodiment of a welding helmet that provides real-time fume exposure warning capability during the welding process.
Figure 2 is an illustration of a second exemplary embodiment of a welding helmet that provides real-time fume exposure warning capability during the welding process.
3 is an illustration of a first embodiment of a system for providing real-time fume exposure monitoring and alerting capability using the welding helmet of FIG. 1 (or alternatively, the welding helmet of FIG. 2) during the welding process.
4 is a functional block diagram of the system of FIG. 3 showing the functional elements of a first embodiment of the intelligent warning device IWA of the welding helmet of FIG. 1 (or the
5 is an illustration of a second embodiment of a system for providing real-time fume exposure monitoring and warning capability using a slightly modified embodiment of a welding helmet during a welding process.
Figure 6 is a functional block diagram of the system of Figure 5 showing the functional elements of the IWA of the welding helmet of Figure 5;
본 발명의 실시예들은 아크 용접 과정 동안 실시간 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 용접 헬멧들, 시스템들 및 키트들에 관한 것이다. 본 발명의 특정 실시예들에 따르면, 그러한 능력은 용접 과정을 수행하는 사용자에 의해 착용되는 용접 헬멧에서 적어도 부분적으로 제공된다.Embodiments of the present invention are directed to welding helmets, systems and kits that provide real-time fume exposure monitoring and warning capabilities during an arc welding process. According to certain embodiments of the present invention, such capability is provided at least partially in a welding helmet that is worn by a user performing a welding process.
본원에 사용되는, “통합된”이란 용어는 위에 위치되거나, 물리적으로 일체로 된 부분이거나, (이후에 붙어 있지 않는 능력을 갖고 또는 이것 없이) 부착되는 것을 지칭한다. 본원에 사용되는, “실시간”이란 용어는 임의의 상당한 피해가 용접공에게 일어날 수 있기 전에, 용접공 및/또는 예를 들어, 용접공의 감독자가 용접 과정 동안 용접공에 대한 임의의 용인할 수 없는 노출이 손쉽게 통지될 수 있도록 용접 과정 동안의 공기 샘플 출력 데이터의 모니터링, 통신 및 처리를 지칭한다. 본원에 사용되는, “연무질”이란 용어는 기체에 분산되는 입자들(예를 들어, 공기에 분산되는 고체 퓸 또는 연기 입자들)의 체계를 의미한다.As used herein, the term " integrated " refers to being located on, being physically integral, or being attached (with or without the ability to be unattached). As used herein, the term " real time " means that a welder and / or a supervisor of a welder, for example, can easily and unambiguously expose any unacceptable exposure to a welder during the welding process before any significant damage can occur to the welder Communication, and processing of air sample output data during the welding process so as to be notified. As used herein, the term " aerosol " means a system of particles dispersed in a gas (e.g., solid fumes or smoke particles dispersed in air).
본 발명의 다양한 실시예의 상세들을 도 1 내지 도 6에 대하여 본원에 후술한다. 도 1은 용접 과정 동안 실시간 퓸 노출 경고 능력을 제공하는 용접 헬멧(100)의 제1 예시적 실시예의 예시이다. 용접 헬멧(100)은 용접 과정 동안 용접공을 보호하기 위해 용접공의 머리 상에 착용되도록 구성되는 용접 헤드기어(110)를 포함한다. 용접 헬멧(100)은 또한 용접 헤드기어(110)와 통합되는 지능형 경고 장치(IWA)(120)를 포함한다. IWA(120)는 외부 연무질 모니터링(EAM) 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터를 수신하기 위해 EAM 디바이스와 통신적으로 인터페이싱하도록 구성된다. IWA(120)는 EAM 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터를 수신하는 것에 응하여 경고 정보 및 다른 환경 상태 정보를 생성한다. IWA(120) 및 EAM 디바이스의 상호 작용의 상세들을 본원에 후술한다.Details of various embodiments of the present invention are described herein below with respect to Figures 1-6. FIG. 1 is an illustration of a first exemplary embodiment of a
도 1의 실시예에서, IWA(120)는 헬멧(100)의 외부 상에 위치된다. 본 발명의 특정 실시예들에 따르면, IWA(120)는 용접 헤드기어(110) 상에 고정될 수 있거나, 용접 헤드기어(110)에 부착 가능하고 이것에서 분리 가능할 수 있다. IWA(120)는 사용자 인터페이스(121), 통신 입력 포트(122)(예를 들어, USB 포트), 무선 주파수(RF) 안테나(123), 및 경보 또는 경계 경보 디바이스(124)를 포함한다. IWA(120)의 이러한 요소들을 본원에 보다 상세히 후술한다. 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 경보 디바이스(124)는 IWA(120)에서 별도이고 헬멧(100) 상의 또는 내의 다른 곳에서 통합될 수 있다. 그러한 대안적인 실시예에서, IWA(120)는 유선 또는 무선 방식으로 경보 디바이스(124)를 활성화시킬 것이다.In the embodiment of FIG. 1, the
용접 헬멧(100)은 용접 헤드기어(110)와 통합되는 공기 샘플링 픽업 및 출력 포트(ASPOP)(130)를 더 포함한다. ASPOP(130)는 용접 헤드기어(110) 내에서 호흡 가능한 공기를 샘플링하거나 수집하고 헤드기어(110)에서 멀리 샘플링된 공기를 퍼넬링(funneling)하기 위해 공기 샘플링 튜브의 근위 단부에 연결되도록 구성된다. 공기 샘플링 튜브의 원위 단부는 본원에 이후에 논의되는 바와 같은 EAM 디바이스에 부착된다. 본원에 사용되는, “호흡 가능한 공기”란 용어는 헬멧(100)을 착용하는 동안, 용접공에 의해 호흡되고 있는 공기를 나타내는 공기의 샘플을 의미한다. ASPOP(130)가 도 1에서 용접 헤드기어(110)의 전단 근처에 도시되더라도, ASPOP(130)는 용접 헤드기어(110) 상의 거의 어디에서나(예를 들어, 용접 헤드기어(110)의 후단 쪽으로) 위치될 수 있다.The
도 2는 용접 과정 동안 실시간 퓸 노출 경고 능력을 제공하는 용접 헬멧(200)의 제2 예시적 실시예의 예시이다. 도 2의 용접 헬멧(200)은 도 1의 용접 헬멧(100)과 유사하다. 그러나, 용접 헬멧(200)은 도 2에서 IWA(120)의 파선들로 나타내어지는 바와 같이 용접 헤드기어(110)의 내부 상에서 대체로 통합되는 IWA(120)를 포함한다. 그러나, 사용자 인터페이스(121), 통신 입력 포트(122) 및 RF 안테나(123)는 용접 헤드기어(110)의 외부로부터 여전히 액세스 가능하다. 경보 또는 경계 경보 디바이스(124)는 용접 헤드기어(110)의 내부 상에 있다. 도 2의 실시예에서, IWA(120)의 대부분은 용접 헤드기어(110) 내부에 통합됨으로써 보호된다.2 is an illustration of a second exemplary embodiment of a
도 3은 용접 과정 동안 도 1의 용접 헬멧(100) (또는 대안적으로 도 2의 용접 헬멧(200))을 사용하여 실시간 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 시스템(300)의 제1 실시예의 예시이다. 용접 헬멧(100)에 더하여, 시스템(300)은 헬멧(100)의 외부에 있는 외부 연무질 모니터링(EAM) 디바이스(310)를 포함한다. EAM 디바이스(310)는 샘플링된 호흡 가능한 공기에서의 하나 이상의 오염 물질의 농도를 결정하고 연관된 공기 샘플 출력 데이터를 생성하도록 구성된다. 예를 들어, EAM 디바이스(310)는 레이저 광도계 디바이스일 수 있다. 그러한 레이저 광도계 디바이스들의 예들은 TSI, Inc.에 의해 제조되는 SIDEPAK™ 디바이스들이다. 시스템(300)은 벨트 또는 하네스(harness)가 사용자에 의해 착용되는 동안, EAM 디바이스(310)를 유지하는 벨트 또는 하네스(미도시)를 더 포함할 수 있다.3 illustrates a first embodiment of a
시스템(300)은 또한 IWA(120)의 통신 입력 포트(122)를 EAM 디바이스(310)의 데이터 출력 포트(311)와 연결시키는 통신 케이블(320)(예를 들어, USB 케이블)을 포함한다. 작동 동안, EAM 디바이스(310)는 공기 샘플 출력 데이터를 통신 케이블(320)을 통하여 IWA(120)로 송신한다. EAM 디바이스(310) 및 IWA(120) 둘 다는 예를 들어, 배터리 또는 재충전 가능 전원함에 의해 전력이 공급될 수 있다. 대안적으로, EAM 디바이스(310) 및/또는 IWA(120)는 예를 들어, 전원 콘센트에 플러그가 연결되는 AC 어댑터, 또는 용접 전원 또는 와이어 공급기의 보조 전원에 의해 전력이 공급될 수 있다.The
시스템(300)은 공기 샘플링 튜브(330)를 더 포함한다. 공기 샘플링 튜브(330)은 본 발명의 일 실시예에 따라 내구성의, 내열의, 가요성의 플라스틱 튜브일 수 있다. 튜브(330)의 하나의 단부는 헬멧(100) 상의 ASPOP(130)에 연결된다. 튜브(330)의 다른 단부는 EAM 디바이스(310) 상의 공기 샘플링 흡입구 포트(312)에 연결된다. EAM 디바이스(310)는 분석을 위해 호흡 가능한 공기를 헬멧(100) 내로부터, ASPOP(130)를 통해, 튜브(330)를 통해, 공기 샘플링 흡입구 포트(312)를 통해, 그리고 EAM 디바이스(310)로 인출하는 진공을 생성하는 펌프(미도시)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신 케이블(320) 및 공기 샘플링 튜브(330)는 “명료한” 설계 구현을 제공하도록 하나의 하네스로서 함께 작동한다. 그러한 일 실시예에서, 공기 샘플링 흡입구 포트(312) 및 데이터 출력 포트(311)는 EAM 디바이스(310) 상에서 함께 비교적 근접할 수 있다. 마찬가지로, 통신 입력 포트(122) 및 ASPOP(130)는 헤드기어(110) 상에서 함께 비교적 근접할 수 있다.The
시스템(300)의 작동 동안, EAM 디바이스(310)가 헬멧(100)으로부터 호흡 가능한 공기를 끌어들임에 따라, EAM 디바이스(310)는 샘플링된 공기에서 (예를 들어, 연무질 카운팅을 통하여) 입자 질량 농도를 결정하기 위해 샘플링된 호흡 가능한 공기를 분석한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, EAM 디바이스(310)는 실시간 연무질 질량 농도 및 더 오랜 기간들을 통한 시간 가중 평균(TWA) 연무질 질량 농도를 결정할 수 있는 레이저 광도계 디바이스이고, 입자 크기의 다양한 범위 사이를 구별할 수 있다.During operation of the
EAM 디바이스(310)에 의해 결정되는 질량 농도들은 처리 및 분석을 위해 공기 샘플 출력 데이터로서 통신 케이블(320)을 통하여 IWA(120)로 송신된다. 다른 형태들 또는 타입들의 공기 샘플 출력 데이터가 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 또한 EAM(310)에 의해 생성되고 IWA(120)로 송신될 수 있다. 예를 들어, EAM 디바이스(310)는 시간이 지남에 따른 또는 심지어 다수의 용접 과정 기간을 통한 이력적 노출 데이터를 생성하고 기록할 수도 있다.Mass concentrations determined by
도 3의 시스템(300)의 다양한 요소(용접 헬멧, EAM 디바이스, IWA, 공기 샘플링 튜브, 통신 케이블 및 하네스)는 용이하게 그리고 손쉽게 사용 동안 사용자에 의해 조립되고, 사용 후에 이후에 분해될 수 있는 키트의 형태로 제공될 수 있다.The various elements of the
도 4는 도 1의 용접 헬멧(100) (또는 도 2의 용접 헬멧(200))의 IWA(120)의 제1 실시예의 기능적 요소들을 도시하는 도 3의 시스템(300)의 기능적 블록도이다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, IWA(120)는 프로세서(125) 및 RF 안테나(123)에 연결되는 RF 송신기(126)를 포함한다. 프로세서(125)는 RF 송신기(126), 사용자 인터페이스(121), 및 경보 또는 경계 경보 디바이스(124)에 작동적 연결된다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(125)는 소프트웨어 프로그래밍 가능 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로제어기, 또는 프로세서(125)에 대해 본원에 설명하는 처리 기능성을 제공하도록 구성되거나 프로그래밍될 수 있는 임의의 다른 처리 디바이스 또는 칩일 수 있다. 프로세서(125)는 또한 공기 샘플 출력 데이터를 수신하기 위해 통신 케이블(320)을 통하여 EAM 디바이스(310)로 작동적으로 인터페이싱한다.4 is a functional block diagram of the
프로세서(125)는 공기 샘플 출력 데이터를 처리하고 노출 경고 데이터 및 정보를 생성한다. 노출 경고 데이터 및 정보는 일정 미리 정해진 노출 레벨 한계들이 초과되고 있을 때를 나타내는 경계 경보 데이터뿐만 아니라 예를 들어, 오염 물질 농도 레벨 이력 및 실행 시간 평균화 데이터를 포함하는 다른 데이터 및 정보를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(121)는 예를 들어, 터치 감응 디스플레이, 또는 스위치들 및/또는 버튼들의 구성일 수 있다, 다른 타입들의 사용자 인터페이스들이 또한 가능하다. 일 실시예에서, 사용자 인터페이스는 하나 이상의 노출 레벨 설정치를 설정하도록 용접공에 의해 사용된다. 노출 레벨 설정치는 프로세서(125)에 의해 공기 샘플 출력 데이터 (또는 공기 샘플 출력 데이터의 처리된 버전)과 비교되는 값이다. 공기 샘플 출력 데이터는 샘플링된 호흡 가능한 공기에서의 하나 이상의 오염 물질의 농도를 나타낸다. 사용자는 예를 들어, 특정 용접 과정에 대한 적절한 노출 레벨 설정치를 결정하기 위해 표준 최대 퓸 노출 지침(MFEG)에 의존할 수 있다.The
프로세서(125)가 오염 물질의 농도가 초과되었다고 판단하면(즉, 경고 조건이 일어났다고 판단하면), 그 때 프로세서(125)는 사용자에게 상기 상황을 알리기 위해 경보 디바이스(124)를 활성화시키는 경고 신호를 생성할 수 있다. 경보 디바이스(124)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 가청 경보 디바이스, 시각 경보 디바이스, 또는 둘의 조합일 수 있다. 예를 들어, 진동 경보 디바이스와 같은 다른 타입들의 경보 디바이스들이 또한 가능하다. 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 경보 디바이스(124)는 헬멧(100)에서 별도일 수 있고 헬멧(100)의 IWA(120)에 의해 무선으로 활성화될 수 있다. 더욱이, 용접 헬멧이 용접공에 의해 보여질 수 있는 내부 디스플레이를 갖는 타입이면, IWA(120)로부터의 경고 정보는 내부 디스플레이 상에 표시될 수 있다.If the
다른 실시예에서, 사용자 인터페이스는 미리 정해진 경고 작동 모드를 선택하도록 용접공에 의해 사용된다. 미리 정해진 경고 작동 모드는 특정 용접 과정 및 그러한 특정 용접 과정의 일부로서 생성될 수 있는 가능성이 있는 오염 물질들과 상관하는 프로세서(125)로 프로그래밍되거나 구성되는 시스템(300)의 작동 모드이다. 특정한 미리 정해진 경고 작동 모드는 미리 설정된 노출 레벨 설정치들, 및 가능하게는 특정 용접 과정에 상응하는 다른 파라미터들 및/또는 작동 알고리즘들을 포함한다. 미리 정해진 경고 작동 모드는 그러한 특정 용접 과정 동안의 오염 물질 노출에 대하여 (예를 들어, 경계 경보들을 통하여) 용접공에 통지되고 안전한 것을 유지하도록 설계된다.In another embodiment, the user interface is used by a welder to select a predefined warning operating mode. The predetermined warning mode of operation is the mode of operation of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, RF 송신기(126)는 프로세서(125)로부터 경고 데이터 및 정보를 수신하고 외부 경고 스테이션(미도시)으로 경고 데이터 및 정보를 송신한다. 외부 경고 스테이션은 예를 들어, 공장에서의 용접 작업 환경 바로 외부의 사무실에서 노출 소프트웨어 애플리케이션을 실행하는 개인용 컴퓨터일 수 있다. 외부 경고 스테이션은 용접 작업 환경에서 현재 작업하는 한 명 이상의 용접공의 노출 레벨들을 추적하기 위해 용접 감독자에 의해 인원이 배치될 수 있다.According to one embodiment of the present invention,
본 발명의 다른 실시예에 따르면, RF 송신기(126)는 예를 들어, 오염 물질 레벨들이 위험하거나 위험한 레벨들에 접근하고 있다고 프로세서가 판단할 때, 용접 전원을 턴 오프하거나 셧 다운하도록 프로세서(125)로부터 경고 데이터 및 정보를 수신하고 시스템(300)의 사용자에 의해 현재 작동되고 있는 용접 전원(376)으로 연관된 커맨드 메시지들 또는 신호들을 송신한다. 마찬가지로, RF 송신기(126)는 오염 물질 레벨들이 위험하거나 위험한 레벨들에 접근하고 있다고 프로세서가 판단하면, (예를 들어, 환기 시스템의 팬 속도를 증가시키기 위해) 환기 시스템의 작동 상태를 변경하도록 환기 시스템으로 연관된 커맨드 메시지들 또는 신호들을 송신할 수 있다.In accordance with another embodiment of the present invention, the
환기 시스템은 전체 작업 환경(예를 들어, 공장 또는 공장 내의 룸)에 대한 것일 수 있거나, 개별 용접공에게 특정할 수 있다(예를 들어, 용접 헬멧(100)에 부착되는 전동식 공기 정화 인공 호흡기(PAPR)(360)). 예시를 위해, 회로 접속 PAPR 시스템(360)이 도 4에 개략적으로 도시된다. 도시된 바와 같이, PAPR 시스템(360)은 제어기(362), 팬(364) 및 배터리(366)를 포함한다. 그러한 팬(364)은 흡입구(368)를 통해 공기를 끌어들이고 헬멧(100)에 연결되는 호스(370)를 통해 공기를 배출한다. 제어기(362)는 수신된 입력에 기반하여 팬(364)의 작동(예를 들어, 속도)을 제어하도록 팬(364)에 작동적 연결된다. 도 4의 실시예에서, 상기 입력은 IWA(120)의 프로세서(125)로부터의 회로 접속 연결로부터 수신된다. 배터리(366)는 팬(364) 및 제어기(362)에 전력을 공급하도록 제공한다.The ventilation system may be for the entire work environment (e.g., a room in a factory or a factory) or may be specific to an individual welder (e.g., a PAPR attached to a welding helmet 100 ) 360). For illustrative purposes, a circuit
대규모 환기 시스템의 경우, RF 송신기(126)는 환기 시스템이 환기 시스템의 팬 속도 또는 다른 특성을 자동적으로 바꾸도록 제어기로 커맨드 메시지들 또는 신호들을 송신할 수 있다. 마찬가지로, RF 송신기(126)는 PAPR 시스템(360)이 PAPR 시스템(360)의 팬 속도 또는 다른 특성을 자동적으로 바꾸도록 제어기(362)로 커맨드 메시지들 또는 신호들을 송신할 수 있다. 사용자 상에 또는 근처에 위치되고/되거나 용접 헬멧(100)에 연결되는 PAPR 시스템들(360)의 경우, PAPR 시스템(360)(도시되지 않은 PAPR 시스템(360)의 RF 수신기/송수신기)과 통신하는 RF 송신기(126)의 사용은 도 4에 도시된 바와 같이 회로 접속 연결로 대체될 수 있다.For large ventilation systems, the
대규모 환기 또는 PAPR 시스템들(360)의 경우, 팬(364)은 다수의 속도로 작동할 수 있다. 예를 들어, 높은 속도가 오염 물질 노출이 임계치 초과일 때, 사용될 수 있고, 낮은 속도가 오염 물질 노출이 임계치 미만일 때, 사용될 수 있다. 그러므로, IWA(120)의 프로세서(125)에 의해 생성되는 노출 정보에 기반하여, 프로세서(125)는 결정된 노출에 적절한 레벨로 팬 속도를 증가시키도록 신호를 송신할지 아니면 감소시키도록 신호를 송신할지 여부를 판단할 수 있다. 팬 속도를 결정하는데 사용되는 임계치는 경보 조건을 결정하는데 사용되는 임계치와 상이할 수 있고, 프로세서는 상이한 타입들의 공기로 운반되는 오염 물질들에 대해 각각의 상이한 임계치를 활용할 수 있다. 임계치들은 IWA(120)의 사용자 인터페이스(121)에서 설정될 수 있다. IWA(120)의 사용자 인터페이스(121)는 환기 시스템의 사용자 인터페이스로서의 역할을 할 수도 있어, IWA(120)로부터 시스템의 팬 또는 다른 특성들의 직접적인 제어를 가능하게 한다.For large ventilation or
PAPR 시스템들(360)의 경우, 팬(364)은 흔히 배터리(366) 또는 다른 한정된 전원에 의해 전력이 공급된다. 따라서, 결정된 노출에 기반하여 적절한 레벨로 팬 속도를 제어하는 것은 보다 효율적인 전력 소모를 야기한다. 예를 들어, 노출이 적을 때, 팬은 높은 속도로 작동할 필요가 없고, 그러므로, 전력 소모는 팬을 낮은 속도로 유지함으로써 감소될 수 있다.In the case of
환기 또는 PAPR 시스템들의 상태가 팬 속도를 변경함으로써 바뀌어질 수 있지만, 시스템들의 임의의 다른 특성이 시스템의 효율을 증가시키기 위해 유사한 방식으로 변경될 수 있다.While the state of the ventilation or PAPR systems may be altered by changing the fan speed, any other characteristic of the systems may be altered in a similar manner to increase the efficiency of the system.
PAPR 팬(364)은 예를 들어, PAPR 시스템(360) 상의 스위치에 의해 수동으로 활성화될 수 있다. PAPR 시스템(360)은 팬(364)을 자동적으로 활성화시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, PAPR 팬(364)은 용접 헬멧(100) 또는 헤드기어가 (헬멧이 사용자의 안면을 커버하지 않는) 상승된 위치에서 용접 동안 보호를 위해 하강된 위치로 이동될 때, 자동적으로 활성화될 수 있다. PAPR 팬(364)은 헬멧(100) 또는 헤드기어가 하강된 위치에서 상승된 위치로 이동될 때, 자동적으로 비활성화될 수도 있다. 용접 헬멧(100)은 위치 스위치(372) 또는 상승된 위치와 하강된 위치 사이의 헬멧의 이동들을 결정하는 다른 센서를 포함할 수 있다. 위치 스위치(372)는 PAPR 시스템에 용접 헬멧(100)의 현재의 위치를 통지하기 위해 PAPR 시스템(360)에서의 제어기(362)에 통신적 결합되는 IWA(120)에서의 프로세서(125) 또는 용접 헬멧(100)에서의 다른 프로세서에 신호를 제공할 수 있다. 용접 헬멧(100)의 현재의 위치에 기반하여, PAPR 시스템(360)에서의 제어기(362)는 필요할 때, 팬이 작동되도록 팬(364)을 자동적으로 활성화시키거나 비활성화시킬 수 있다.The
위치 스위치(372)와 마찬가지로, 용접 헬멧(100)은 PAPR 팬(364)을 활성화시키는 아크 센서(374)를 포함할 수 있다. 아크 용접 작동이 시작되고 아크가 용접 토치와 워크피스 사이에서 일어나게 될 때, 아크 센서(374)는 PAPR 시스템(360)에서의 제어기(362)로 통신될 수 있는 신호를 생성할 것이다. 아크가 검출될 때, 제어기(362)는 PAPR 팬(364)이 아직 작동하고 있지 않으면, PAPR 팬(364)을 자동적으로 활성화시킬 수 있다. PAPR 팬(364)은 아크가 아크 센서(374)에 의해 더 이상 감지되지 않을 때, 비활성화될 수 있거나, 팬은 수동으로 스위칭 오프되거나 용접 헬멧(100)이 상승될 때까지, 작동 상태로 유지될 수 있다.Like the
용접 헬멧(100), IWA(120), EAM(310) 및 PAPR 시스템(360) 중 적어도 하나는 용접 전원(376) 및/또는 와이어 공급기(378)와 통신적으로 인터페이싱할 수 있다. 용접 전원(376)은 용접 작동을 수행하기 위한 용접 파형들을 생성하고, 와이어 공급기(378)는 용접 작동을 수행하는데 사용되는 용접 토치(미도시)에 소모품의 용접 전극을 공급한다. 특정 실시예들에서, 용접 전원(376) 또는 와이어 공급기(378)는 토치 트리거 신호가 용접 토치로부터 용접 전원에 의해 수신되었다는 것을 PAPR 시스템(360) (또는 IWA(120)와 같은 PAPR 시스템과 통신하는 디바이스)에 통지할 수 있다. 아크 센서(374)에 기반한 팬 작동들과 마찬가지로, PAPR 시스템(360)은 토치 트리거 신호가 용접 전원에 의해 수신될 때, 팬(364)을 자동적으로 활성화시킬 수 있다.At least one of the
와이어 공급기(378)는 전형적으로 조작자 근처에, 그리고 따라서 또한 PAPR 시스템(360)에 가깝게 위치될 것이다. 특정 실시예들에서, PAPR 시스템(360)은 와이어 공급기에 의해 PAPR 배터리(366)를 충전하도록 와이어 공급기(378)에 작동적 연결될 수 있다. 와이어 공급기(378)는 PAPR 시스템(360)에 충전 전력을 공급하고 적절한 전기 연결을 제공하는 충전 출력을 포함할 수 있다.The
용접 헬멧(100)은 용접 환경의 이미지들을 캡처하는 카메라(380)를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 카메라(380)는 용접 헬멧(100)으로 구축되는 증강 현실 용접 시스템의 일부일 수 있다. IWA(120)에서의 프로세서(125) 또는 용접 헬멧(100)에서의 다른 프로세서는 카메라(380)에 의해 캡처되는 이미지들을 수신하고 용접 작동 동안 퓸들의 존재 또는 부재를 결정하기 위해 이미지들을 분석할 수 있다. 캡처된 이미지들에서의 퓸들의 존재, 양 또는 다른 특성에 기반하여, PAPR 시스템(360)은 적절한 레벨로 팬 속도를 증가시키거나 감소시키도록 신호를 받을 수 있다.The
용접 전원(376)의 작동들은 EAM(310)으로부터의 공기 샘플 출력 데이터 또는 카메라(380)에 의해 캡처되는 이미지들에서의 퓸들의 존재에 기반하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 용접 전력(예를 들어, 전류 또는 전압)이 퓸 또는 오염 물질 레벨에 기반하여 감소될 수 있거나, 용접 전원(376)이 용접 작동을 중단하도록 커맨드가 내려질 수 있다. 용접 전원(376)의 작동들은 PAPR 시스템(360)에서의 배터리(366)의 충전 레벨에 기반하여 제어될 수도 있다. 예를 들어, 용접 전원(376)은 배터리(366)의 충전 레벨이 미리 결정된 레벨 미만으로 강하할 때, 용접 작동을 중단하도록 커맨드가 내려질 수 있다. 중단 커맨드는 PAPR 시스템(360) 또는 IWA(120)와 같은 다른 디바이스에서 직접 비롯될 수 있거나, 배터리 충전 레벨은 용접 전원에 의한 미리 결정된 레벨과의 비교를 위해 용접 전원(376)으로 통신될 수 있다.The operations of the
본 발명의 다른 실시예들에 따르면, RF 송신기(126)는 예를 들어, 적외선 송신기 또는 음파 송신기와 같은 일부 다른 타입의 무선 통신 디바이스로 대체될 수 있다. 다른 타입들의 무선 통신 디바이스들이 또한 가능할 수 있다. 따라서, 외부 경고 스테이션, 용접 전원 및 환기 시스템은 그러한 대안적인 무선 통신 디바이스와 통신하도록 구성될 것이다.In accordance with other embodiments of the present invention, the
도 5는 용접 과정 동안 용접 헬멧(510)의 약간 변경된 실시예를 사용하여 실시간 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 시스템(500)의 제2 실시예의 예시이다. 도 5의 시스템(500)에서, EAM 디바이스의 제2 실시예와 IWA의 제2 실시예 사이의 통신은 무선 수단을 통하여 수행된다. 도 5의 EAM 디바이스(530)는 데이터 출력 포트(311)를 갖지 않고, 대신에 도 5의 IWA(520)로 공기 샘플 출력 데이터를 송신하는 RF 안테나(531)를 갖는다. 마찬가지로, 도 5의 IWA(520)는 통신 입력 포트(122)를 갖지 않고, 대신에 EAM 디바이스(530)로부터 공기 샘플 출력 데이터를 수신하는 RF 안테나(123)를 갖는다. 본 발명의 대안적인 실시예들에 따르면, EAM 디바이스로부터 IWA로 공기 샘플 출력 데이터를 통신하는 다른 무선 수단은 적외선 수단, 음파 수단 또는 일부 다른 무선 수단을 포함할 수 있다.5 is an illustration of a second embodiment of a
도 6은 도 5의 용접 헬멧(510)의 IWA(520)의 기능적 요소들을 도시하는 도 5의 시스템(500)의 기능적 블록도이다. EAM 디바이스(530)는 RF 안테나(531)에 작동적 연결되는 RF 송신기(620)를 포함한다. RF 송신기(620)는 RF 안테나(531)를 통하여 IWA(520)로 공기 샘플 출력 데이터를 송신하도록 기능한다. IWA(520)는 RF 송신기(126)를 갖는 대신에, RF 안테나(123)를 통하여 공기 샘플 출력 데이터를 수신하고 처리 및 분석을 위해 프로세서(125)로 공기 샘플 출력 데이터를 보내도록 기능하는 RF 송수신기(610)를 갖는다.FIG. 6 is a functional block diagram of the
또한, RF 송수신기(610)는 프로세서(125)로부터 경고 데이터 및 정보를 수신하고 외부 경고 스테이션(미도시)으로 경고 데이터 및 정보를 송신하도록 기능한다. 외부 경고 스테이션은 예를 들어, 노출 소프트웨어 애플리케이션을 실행하는 모바일 디바이스일 수 있다. 외부 경고 스테이션은 용접 작업 환경에서 현재 작업하는 한 명 이상의 용접공에 의해 겪게 되는 노출 레벨들이 현재의 산업 표준들을 충족시키는지 여부를 판단하기 위해 공장에서 용접 작업 환경을 점검하는 산업 위생 학자에 의해 착용될 수 있다.The
더욱이, RF 송수신기(610)는 예를 들어, 오염 물질 레벨들이 위험하거나 위험한 레벨들에 접근하고 있다고 프로세서(125)가 판단할 때, 용접 전원을 턴 오프하거나 셧 다운하도록 프로세서(125)로부터 경고 데이터 및 정보를 수신하고 시스템(500)의 사용자에 의해 현재 작동되고 있는 용접 전원(미도시)으로 연관된 커맨드 메시지들 또는 신호들을 송신하도록 기능할 수 있다. 마찬가지로, RF 송수신기(610)는 오염 물질 레벨들이 위험하거나 위험한 레벨들에 접근하고 있다고 프로세서(125)가 판단하면, (예를 들어, 환기 시스템의 팬 속도를 증가시키기 위해) 상술한 바와 같이, 환기 시스템의 작동 상태를 변경하도록 환기 시스템(미도시)으로 연관된 커맨드 메시지들 또는 신호들을 송신할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, RF 송수신기(610)는 예를 들어, 적외선 송수신기 또는 음파 송수신기와 같은 일부 다른 타입의 무선 통신 디바이스로 대체될 수 있다. 다른 타입들의 무선 통신 디바이스들이 또한 가능할 수 있다. 따라서, 외부 경고 스테이션, 용접 전원 및 환기 시스템은 그러한 대안적인 무선 통신 디바이스와 통신하도록 구성될 것이다.Furthermore, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, IWA는 이력적 노출 데이터를 생성하고/하거나 분석하도록 구성된다. 예를 들어, IWA는 EAM 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터의 형태로서 이력적 노출 데이터를 수신하고 IWA(520)에 대한 통계학적 노출 파라미터들을 생성하기 위해 이력적 노출 데이터를 처리하고 분석할 수 있다. IWA(520)는 RF 송신기(126)를 갖는 대신에, RF 안테나(123)를 통하여 공기 샘플 출력 데이터를 수신하고 처리 및 분석을 위해 프로세서(125)로 공기 샘플 출력 데이터를 보내도록 기능하는 RF 송수신기(610)를 갖는다.According to one embodiment of the present invention, the IWA is configured to generate and / or analyze hysteresis data. For example, the IWA may receive historical exposure data in the form of air sample output data from the EAM device and process and analyze the hysteresis exposure data to generate statistical exposure parameters for the
또한, RF 송수신기(610)는 프로세서(125)로부터 경고 데이터 및 정보를 수신하고 외부 경고 스테이션(미도시)으로 경고 데이터 및 정보를 송신하도록 기능한다. 외부 경고 스테이션은 예를 들어, 노출 소프트웨어 애플리케이션을 실행하는 모바일 디바이스일 수 있다. 외부 경고 스테이션은 용접 작업 환경에서 현재 작업하는 한 명 이상의 용접공에 의해 겪게 되는 노출 레벨들이 현재의 산업 표준들을 충족시키는지 여부를 판단하기 위해 공장에서 용접 작업 환경을 점검하는 산업 위생 학자에 의해 착용될 수 있다.The
더욱이, RF 송수신기(610)는 예를 들어, 오염 물질 레벨들이 위험하거나 위험한 레벨들에 접근하고 있다고 프로세서(125)가 판단할 때, 용접 전원을 턴 오프하거나 셧 다운하도록 프로세서(125)로부터 경고 데이터 및 정보를 수신하고 시스템(500)의 사용자에 의해 현재 작동되고 있는 용접 전원(미도시)으로 연관된 커맨드 메시지들 또는 신호들을 송신하도록 기능할 수 있다. 마찬가지로, RF 송수신기(610)는 오염 물질 레벨들이 위험하거나 위험한 레벨들에 접근하고 있다고 프로세서(125)가 판단하면, (예를 들어, 환기 시스템의 팬 속도를 증가시키기 위해) 환기 시스템의 작동 상태를 변경하도록 환기 시스템(미도시)으로 연관된 커맨드 메시지들 또는 신호들을 송신할 수 있다.Furthermore, the
본 발명의 다른 실시예들에 따르면, RF 송수신기(610)는 예를 들어, 적외선 송수신기 또는 음파 송수신기와 같은 일부 다른 타입의 무선 통신 디바이스로 대체될 수 있다. 다른 타입들의 무선 통신 디바이스들이 또한 가능할 수 있다. 따라서, 외부 경고 스테이션, 용접 전원 및 환기 시스템은 그러한 대안적인 무선 통신 디바이스와 통신하도록 구성될 것이다.According to other embodiments of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, IWA는 이력적 노출 데이터를 생성하고/하거나 분석하도록 구성된다. 예를 들어, IWA는 EAM 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터의 형태로서 이력적 노출 데이터를 수신하고 노출 경고 데이터 및 정보의 형태로서 통계학적 노출 파라미터들 및 동향 데이터를 생성하기 위해 이력적 노출 데이터를 처리하고 분석할 수 있다. 그러한 통계학적 노출 파라미터들 및 동향 데이터는 (예를 들어, 전체 8시간 교대 근무를 통한, 또는 전체 한 주를 통한) 플랜트 또는 공장의 환경 작동에 대하여 산업 위생 학자에게 큰 통찰력을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the IWA is configured to generate and / or analyze hysteresis data. For example, the IWA receives historical exposure data from the EAM device in the form of air sample output data and processes the hysteresis exposure data to generate statistical exposure parameters and trend data in the form of exposure alert data and information Can be analyzed. Such statistical exposure parameters and trend data can provide great insight to the industrial hygienist for environmental operations of the plant or plant (e.g., through a full eight-hour shift, or through a whole week).
요컨대, 본 발명의 일 실시예는 실시간 퓸 노출 경고 능력을 제공하는 용접 헬멧을 포함한다. 용접 헬멧은 용접 과정 동안 사용자를 보호하기 위해 사용자의 머리 상에 착용되도록 구성되는 용접 헤드기어를 포함한다. 용접 헬멧은 용접 헤드기어와 통합되고 외부 연무질 모니터링 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터를 수신하도록 외부 연무질 모니터링 디바이스와 통신적으로 인터페이싱하도록 구성되는 지능형 경고 장치를 더 포함한다. 용접 헬멧은 또한 용접 헤드기어와 통합되고 용접 헤드기어 내의 호흡 가능한 공기를 샘플링하는 공기 샘플링 튜브의 근위 단부에 연결되도록 구성되는 공기 샘플링 픽업 및 출력 포트를 포함한다. 공기 샘플링 튜브의 원위 단부는 외부 연무질 모니터링 디바이스의 공기 샘플링 흡입구 포트에 연결되도록 구성된다. 지능형 경고 장치는 적어도 경고 데이터를 생성하기 위해 외부 연무질 모니터링 디바이스로부터 수신되는 공기 샘플 출력 데이터를 처리하도록 구성되는 프로세서를 포함한다. 지능형 경고 장치는 프로세서에 작동적 연결되고 사용자가 적어도 하나의 노출 레벨 설정치를 설정하고/하거나 복수의 미리 정해진 경고 작동 모드로부터 한 경고 작동 모드를 선택하는 것을 가능하게 하도록 구성되는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 지능형 경고 장치는 프로세서에 작동적 연결되고 프로세서로부터 적어도 경고 데이터를 수신하고 외부 경고 스테이션으로 적어도 경고 데이터를 무선으로 송신하도록 구성되는 무선 통신 디바이스를 더 포함할 수 있다. 지능형 경고 장치는 프로세서에 작동적 연결되고 외부 연무질 모니터링 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터를 무선으로 수신하도록 구성되는 무선 통신 디바이스를 포함할 수도 있고 경고 데이터에 응하여 용접 전원을 작동적으로 셧 다운 하기 위해 용접 전원과 통신적으로 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 지능형 경고 장치는 프로세서에 작동적 연결되고 프로세서로부터 경고 신호의 수신 시에 경보를 발하도록 구성되는 경보 디바이스 또는 경계 경보 디바이스를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 경보 또는 경계 경보 디바이스는 지능형 경고 장치의 일부가 아니고 대신에, 지능형 경고 장치로부터 활성화 경고 신호를 수신하도록 지능형 경고 장치에 작동적으로 인터페이싱한다.In short, an embodiment of the present invention includes a welding helmet that provides real-time fume exposure alert capability. The welding helmet includes a welding head gear configured to be worn on the user's head to protect the user during the welding process. The welding helmet further includes an intelligent warning device that is integrated with the welding head gear and is configured to communicatively interface with an external aerosol monitoring device to receive air sample output data from an external aerosol monitoring device. The welding helmet also includes an air sampling pick-up and output port that is integrated with the welding head gear and is configured to be connected to the proximal end of the air sampling tube sampling the breathable air in the welding head gear. The distal end of the air sampling tube is configured to be connected to an air sampling inlet port of an external aerosol monitoring device. The intelligent alarm device includes a processor configured to process air sample output data received from an external aerosol monitoring device to generate at least alert data. The intelligent alarm device may also include a user interface operatively connected to the processor and configured to enable the user to set at least one exposure level setting and / or to select an alert operating mode from a plurality of predefined alert operating modes have. The intelligent alarm device may further include a wireless communication device operatively connected to the processor and configured to at least receive alert data from the processor and wirelessly transmit alert data to the external alert station at least. The intelligent alarm device may include a wireless communication device operatively connected to the processor and configured to wirelessly receive air sample output data from an external aerosol monitoring device and may include a wireless communication device configured to operatively shut down the welding power in response to alert data, As shown in FIG. The intelligent alarm device may further include an alert device or alert device operatively connected to the processor and configured to issue an alert upon receipt of an alert signal from the processor. According to an alternative embodiment of the present invention, the alert or boundary alert device is not part of the intelligent alert device and instead operatively interfaces the intelligent alert device to receive an activation alert signal from the intelligent alert device.
본 발명의 다른 실시예는 실시간 용접 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 키트를 포함한다. 키트는 용접 헬멧과 통합되는 공기 샘플링 픽업 및 출력 포트를 갖는 용접 헬멧을 포함한다. 헬멧은 용접 과정 동안 사용자를 보호하기 위해 키트의 사용자의 머리 상에 착용되도록 구성된다. 키트는 공기 샘플링 흡입구 포트를 갖고 공기 샘플 출력 데이터를 생성하도록 구성되는 연무질 모니터링 디바이스를 더 포함한다. 키트는 또한 연무질 모니터링 디바이스와 통신적으로 인터페이싱하고 공기 샘플 출력 데이터에 응하여 적어도 경고 데이터를 생성하도록 구성되는 지능형 경고 장치를 포함한다. 지능형 경고 장치는 용접 헬멧과 물리적으로 통합될 수 있거나, 용접 헬멧에 부착되고 이것에서 분리되는 것이 가능할 수 있다. 키트는 근위 단부 및 원위 단부를 갖는 공기 샘플링 튜브를 더 포함한다. 공기 샘플링 튜브는 공기 샘플링 튜브의 근위 단부에서의 용접 헬멧의 공기 샘플링 픽업 및 출력 포트와 작동적 정합하도록 구성되고, 공기 샘플링 튜브의 원위 단부에서의 연무질 모니터링 디바이스의 공기 샘플링 흡입구 포트와 추가로 작동적 정합하도록 구성된다. 키트는 근위 단부 및 원위 단부를 갖는 통신 케이블을 더 포함할 수 있다. 통신 케이블은 통신 케이블의 근위 단부에서의 지능형 경고 장치의 통신 입력 포트와 작동적 정합하도록 구성된다. 통신 케이블은 또한 통신 케이블의 원위 단부에서의 연무질 모니터링 디바이스의 데이터 출력 포트와 작동적 정합하도록 구성된다. 대안적으로, 통신 케이블은 연무질 모니터링 디바이스로부터 지능형 경고 장치로의 유선 통신을 용이하게 한다. 지능형 경고 장치 및 연무질 모니터링 디바이스는 서로와 무선으로 통신하도록 구성될 수 있다. 지능형 경고 장치는 지능형 경고 장치에 의해 생성되는 경고 정보를 외부 경고 스테이션으로 송신하도록 구성되는 무선 통신 능력을 포함할 수 있다. 지능형 경고 장치는 경고 데이터에 응하여 외부 환기 시스템의 작동 상태의 변경을 가져오도록 외부 환기 시스템과 통신적으로 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 지능형 경고 장치는 경고 데이터에 응하여 용접 전원을 작동적으로 셧 다운하도록 용접 전원과 통신적으로 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 지능형 경고 장치는 사용자가 적어도 하나의 노출 레벨 설정치를 설정하고/하거나 복수의 미리 정해진 경고 작동 모드로부터 한 경고 작동 모드를 선택하는 것을 가능하게 하도록 구성되는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 지능형 경고 장치는 경고 조건이 지능형 경고 장치에 의해 결정될 때, 활성화되도록 구성되는 경보 디바이스 또는 경계 경보 디바이스를 포함할 수 있다. 본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 경보 또는 경계 경보 디바이스는 지능형 경고 장치의 일부가 아니고 대신에, 지능형 경고 장치로부터 활성화 경고 조건 신호를 수신하도록 지능형 경고 장치에 작동적으로 인터페이싱한다. 키트는 하네스 또는 벨트가 사용자에 의해 착용되는 동안, 연무질 모니터링 디바이스를 유지하는 하네스 또는 벨트를 더 포함할 수 있다.Another embodiment of the present invention includes a kit that provides real-time weld fume exposure monitoring and alerting capabilities. The kit includes a welding helmet having an air sampling pick-up and output port integrated with the welding helmet. The helmet is configured to be worn on the head of the user of the kit to protect the user during the welding process. The kit further includes an aerosol monitoring device configured to have air sampling inlet ports and to generate air sample output data. The kit also includes an intelligent alarm device configured to communicate with the aerosol monitoring device in a communicative manner and to generate at least warning data in response to the air sample output data. The intelligent warning device may be physically integrated with the welding helmet, or it may be possible to attach to and separate from the welding helmet. The kit further includes an air sampling tube having a proximal end and a distal end. The air sampling tube is configured to operatively match the air sampling pick-up and output port of the welding helmet at the proximal end of the air sampling tube and is operatively associated with the air sampling inlet port of the aerosol monitoring device at the distal end of the air sampling tube . The kit may further comprise a communication cable having a proximal end and a distal end. The communication cable is configured to operatively match the communication input port of the intelligent alarm device at the proximal end of the communication cable. The communication cable is also configured to operatively match the data output port of the aerosol monitoring device at the distal end of the communication cable. Alternatively, the communication cable facilitates wired communication from the aerosol monitoring device to the intelligent alarm device. The intelligent alarm device and the aerosol monitoring device can be configured to communicate with each other wirelessly. The intelligent alert device may include wireless communication capabilities configured to send alert information generated by the intelligent alert device to an external alert station. The intelligent alarm device may be configured to communicatively interface with the external ventilation system to effect a change in the operating state of the external ventilation system in response to the alert data. The intelligent warning device may be configured to communicatively interface with the welding power source to operatively shut down the welding power source in response to the warning data. The intelligent alarm device may include a user interface configured to enable a user to set at least one exposure level setting and / or to select a warning operation mode from a plurality of predefined alert operation modes. The intelligent alarm device may include an alert device or a border alert device configured to be activated when the alert condition is determined by the intelligent alarm device. According to an alternative embodiment of the present invention, the alarm or boundary alarm device is not part of the intelligent alarm device, but instead operatively interfaces the intelligent alarm device to receive an activation alert condition signal from the intelligent alarm device. The kit may further include a harness or belt to hold the aerosol monitoring device while the harness or belt is worn by the user.
본 발명의 추가 실시예는 실시간 퓸 노출 모니터링 및 경고 능력을 제공하는 시스템을 포함한다. 시스템은 용접 과정 동안 사용자의 머리를 보호하는 수단, 공기 샘플 출력 데이터를 생성하기 위해 보호하는 수단 내에서 비롯되는 호흡 가능한 공기 샘플들을 모니터링하는 수단, 및 적어도 경고 데이터를 생성하기 위해 공기 샘플 출력 데이터를 처리하는 수단을 포함한다. 시스템은 모니터링하는 수단으로부터 처리하는 수단으로 공기 샘플 출력 데이터를 통신하는 수단을 더 포함한다. 시스템은 경고 데이터에 응하여 경계 경보 또는 경보를 생성하는 수단을 포함할 수도 있다. 시스템은 적어도 하나의 노출 레벨 설정을 사용자가 설정하는 수단 및 복수의 미리 정해진 경고 작동 모드로부터 한 경고 작동 모드를 사용자가 선택하는 수단을 더 포함할 수 있다. 시스템은 외부 경고 스테이션으로 경고 데이터를 통신하는 수단, 및 경고 데이터에 응하여 외부 환기 시스템의 작동 상태의 변경을 가져오는 수단을 포함할 수도 있다. 시스템은 경고 데이터에 응하여 용접 전원을 셧다운하는 수단, 및 사용자 상에 모니터링하는 수단을 유지하는 수단을 더 포함할 수 있다.A further embodiment of the present invention includes a system for providing real-time fume exposure monitoring and alerting capabilities. The system includes means for protecting the user's head during the welding process, means for monitoring breathable air samples originating from means for protecting to generate air sample output data, and means for monitoring the air sample output data And processing means. The system further includes means for communicating air sample output data from the means for monitoring to the means for processing. The system may include means for generating a boundary alarm or an alarm in response to the warning data. The system may further comprise means for the user to set at least one exposure level setting and means for the user to select an alert operating mode from a plurality of predetermined alert operating modes. The system may include means for communicating alert data to an external alert station, and means for bringing about a change in the operating state of the external ventilation system in response to the alert data. The system may further comprise means for shutting down the welding power supply in response to the warning data, and means for maintaining means for monitoring on the user.
본 출원의 청구된 논제 사안을 특정 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 청구된 논제 사안의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 행해질 수 있고 동등물들이 대치될 수 있다는 점이 당업자에 의해 이해될 것이다. 게다가, 청구된 논제 사안의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 청구된 논제 사안의 교시들에 특정 상황 또는 제재를 적응시키도록 많은 변경이 행해질 수 있다. 그러므로, 청구된 논제 사안이 개시되는 특정 실시예들에 제한되지 않고, 청구된 논제 사안이 첨부된 청구항들의 범위에 포함되는 모든 실시예를 포함할 것이라는 점이 의도된다.Although the claimed subject matter of the present application has been described with reference to specific embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted without departing from the scope of the claimed subject matter. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the claimed subject matter without departing from the scope of the claimed subject matter. It is, therefore, intended that the claimed subject matter is not limited to the specific embodiments disclosed, but that the claimed subject matter will include all embodiments falling within the scope of the appended claims.
Claims (20)
상기 용접 헤드기어와 통합되는 지능형 경고 장치로서, 외부 연무질 모니터링 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터를 수신하도록 외부 연무질 모니터링 디바이스와 통신적으로 인터페이싱하도록 구성되는 지능형 경고 장치를 포함하며,
상기 지능형 경고 장치는 프로세서에 작동적 연결되고 복수의 미리 정해진 경고 작동 모드로부터 한 경고 작동 모드를 상기 사용자가 선택하는 것을 가능하게 하도록 구성되는 사용자 인터페이스를 포함하고, 상기 복수의 미리 정해진 경고 작동 모드는 특정 용접 과정들에 특정한 파라미터값들을 포함함으로써 특정 용접 과정들과 각각 상관하는, 헬멧 시스템.A welding head gear configured to be worn on a user's head to protect a user during a welding process; And
An intelligent warning device integrated with the welding head gear, the intelligent warning device being configured to communicatively interface with an external aerosol monitoring device to receive air sample output data from an external aerosol monitoring device,
Wherein the intelligent warning device comprises a user interface operatively connected to the processor and configured to enable the user to select an alert operating mode from a plurality of predetermined alert operating modes, Wherein the helmet system correlates each of the specific welding processes by including parameter values specific to the particular welding processes.
상기 용접 헤드기어에 연결되는 공기 호스 및 상기 공기 호스를 통해 상기 용접 헤드기어로 공기를 전달하는 팬을 포함하는 전동식 공기 정화 인공 호흡기(PAPR)를 더 포함하는, 헬멧 시스템.The method according to claim 1,
(PAPR) comprising an air hose connected to the welding head gear and a fan for transferring air to the welding head gear through the air hose.
상기 지능형 경고 장치는 상기 PAPR과 통신하고 상기 팬의 팬 작동 속도를 제어하도록 구성되는, 헬멧 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the intelligent alarm device is configured to communicate with the PAPR and to control the fan operating speed of the fan.
상기 팬은 상기 용접 헤드기어가 상승된 위치에서 하강된 위치로 이동될 때, 자동적으로 활성화하는, 헬멧 시스템.3. The method of claim 2,
The fan automatically activates when the welding head gear is moved from the raised position to the lowered position.
상기 팬은 상기 용접 헤드기어가 하강된 위치에서 상승된 위치로 이동될 때, 자동적으로 비활성화하는, 헬멧 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the fan automatically deactivates when the welding head gear is moved from a lowered position to an elevated position.
상기 용접 헤드기어는 아크 센서를 포함하고, 상기 팬은 아크가 상기 아크 센서에 의해 검출될 때, 자동적으로 활성화하는, 헬멧 시스템.3. The method of claim 2,
Said welding head gear comprising an arc sensor, said fan automatically activating when an arc is detected by said arc sensor.
상기 PAPR은 상기 팬에 전력을 공급하는 배터리를 포함하고, 상기 PAPR은 와이어 공급기에 의해 상기 배터리를 충전하도록 와이어 공급기에 작동적 연결되는, 헬멧 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the PAPR comprises a battery supplying power to the fan and the PAPR is operatively connected to a wire feeder to charge the battery by a wire feeder.
상기 헬멧 시스템은 용접 전원과 통신적으로 인터페이싱하도록 구성되는, 헬멧 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the helmet system is configured to communicatively interface with a welding power source.
상기 PAPR은 상기 팬에 전력을 공급하는 배터리를 포함하고, 상기 헬멧 시스템은 상기 배터리의 충전 레벨에 기반하여 상기 용접 전원으로 용접 중단 커맨드를 송신하도록 구성되는, 헬멧 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the PAPR comprises a battery that powers the fan and wherein the helmet system is configured to send a weld stop command to the welding power source based on a charge level of the battery.
상기 PAPR은 상기 팬에 전력을 공급하는 배터리를 포함하고, 상기 헬멧 시스템은 상기 용접 전원으로 배터리 충전 레벨 정보를 송신하도록 구성되는, 헬멧 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the PAPR comprises a battery that powers the fan and the helmet system is configured to transmit battery charge level information to the welding power source.
상기 헬멧 시스템은 상기 용접 전원으로 전력 출력 조정 커맨드를 송신하도록 구성되는, 헬멧 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the helmet system is configured to transmit a power output adjustment command to the welding power source.
상기 팬은 상기 용접 전원에 의해 수신되는 토치 트리거 신호에 기반하여 자동적으로 활성화하는, 헬멧 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the fan automatically activates based on a torch trigger signal received by the welding power source.
상기 헬멧에 작동적 결합되는 외부 연무질 모니터링 디바이스; 및
상기 외부 연무질 모니터링 디바이스로부터 공기 샘플 출력 데이터를 수신하도록 상기 외부 연무질 모니터링 디바이스와 통신적으로 인터페이싱하도록 구성되는 지능형 경고 장치를 포함하며,
상기 지능형 경고 장치는 프로세서에 작동적 연결되고 복수의 미리 정해진 경고 작동 모드로부터 한 경고 작동 모드를 상기 사용자가 선택하는 것을 가능하게 하도록 구성되는 사용자 인터페이스를 포함하며, 상기 복수의 미리 정해진 경고 작동 모드는 특정 용접 과정들에 특정한 파라미터값들을 포함함으로써 특정 용접 과정들과 각각 상관하는, 시스템.A helmet configured to be worn on the user's head to protect the user;
An external aerosol monitoring device operatively coupled to the helmet; And
And an intelligent alarm device configured to communicatively interface with the external aerosol monitoring device to receive air sample output data from the external aerosol monitoring device,
Wherein the intelligent alert device comprises a user interface operatively connected to the processor and configured to enable the user to select an alert operating mode from a plurality of predetermined alert operating modes, Each correlating to specific welding processes by including parameter values specific to particular welding processes.
상기 헬멧에 연결되는 공기 호스 및 상기 공기 호스를 통해 상기 헬멧으로 공기를 전달하는 팬을 포함하는 전동식 공기 정화 인공 호흡기(PAPR)를 더 포함하는, 시스템.14. The method of claim 13,
(PAPR) comprising an air hose connected to the helmet and a fan for delivering air to the helmet through the air hose.
상기 지능형 경고 장치는 상기 PAPR과 통신하고 상기 팬의 팬 작동 속도를 제어하도록 구성되는, 시스템.15. The method of claim 14,
Wherein the intelligent alarm device is configured to communicate with the PAPR and to control the fan operating speed of the fan.
상기 팬은 상기 헬멧이 상승된 위치에서 하강된 위치로 이동될 때, 자동적으로 활성화하는, 시스템.15. The method of claim 14,
The fan automatically activates when the helmet is moved from the raised position to the lowered position.
상기 팬은 상기 헬멧이 하강된 위치에서 상승된 위치로 이동될 때, 자동적으로 비활성화하는, 시스템.15. The method of claim 14,
Wherein the fan automatically deactivates when the helmet is moved from a lowered position to an elevated position.
상기 헬멧은 아크 센서를 포함하고, 상기 팬은 아크가 상기 아크 센서에 의해 검출될 때, 자동적으로 활성화하는, 시스템.15. The method of claim 14,
Wherein the helmet comprises an arc sensor and the fan automatically activates when an arc is detected by the arc sensor.
와이어 공급기를 더 포함하며, 상기 PAPR은 상기 팬에 전력을 공급하는 배터리를 포함하고, 상기 PAPR은 상기 와이어 공급기에 의해 상기 배터리를 충전하도록 상기 와이어 공급기에 작동적 연결되는, 시스템.15. The method of claim 14,
Further comprising a wire feeder, wherein the PAPR includes a battery that powers the fan, and wherein the PAPR is operatively connected to the wire feeder to charge the battery by the wire feeder.
용접 전원을 더 포함하며, 상기 헬멧, 상기 외부 연무질 모니터링 디바이스, 상기 지능형 경고 장치 및 상기 PAPR 중 적어도 하나는 상기 용접 전원과 통신하는, 시스템.15. The method of claim 14,
Further comprising a welding power source, wherein at least one of the helmet, the external aerosol monitoring device, the intelligent warning device, and the PAPR communicates with the welding power source.
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