WO2021149942A1 - 용접 정보 제공 장치 - Google Patents

용접 정보 제공 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2021149942A1
WO2021149942A1 PCT/KR2021/000035 KR2021000035W WO2021149942A1 WO 2021149942 A1 WO2021149942 A1 WO 2021149942A1 KR 2021000035 W KR2021000035 W KR 2021000035W WO 2021149942 A1 WO2021149942 A1 WO 2021149942A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
welding
display
information providing
lens member
providing apparatus
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/000035
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
허성원
Original Assignee
주식회사 오토스윙
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 오토스윙 filed Critical 주식회사 오토스윙
Priority to EP21743901.7A priority Critical patent/EP4079268A4/en
Priority to CN202180009605.5A priority patent/CN114945347A/zh
Priority to US17/793,340 priority patent/US20230053923A1/en
Publication of WO2021149942A1 publication Critical patent/WO2021149942A1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/04—Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
    • A61F9/06—Masks, shields or hoods for welders
    • A61F9/064—Masks, shields or hoods for welders with two windows, one for viewing and one for use during the welding process
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/04—Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
    • A61F9/06—Masks, shields or hoods for welders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/04—Eye-masks ; Devices to be worn on the face, not intended for looking through; Eye-pads for sunbathing
    • A61F9/06—Masks, shields or hoods for welders
    • A61F9/065—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters
    • A61F9/067—Masks, shields or hoods for welders use of particular optical filters with variable transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories
    • B23K9/321—Protecting means
    • B23K9/322—Head protecting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P1/00—Safety devices independent of the control and operation of any machine
    • F16P1/06—Safety devices independent of the control and operation of any machine specially designed for welding
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0138—Head-up displays characterised by optical features comprising image capture systems, e.g. camera

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to an apparatus for providing welding information.
  • Wear protective gear to protect workers from light and high heat generated during the welding process. Since the operator can only check welding progress through the protective equipment while wearing the protective equipment, in order to check various information for welding such as the conditions set in the welding device, it is a hassle to remove the protective equipment and visually check it There is this.
  • the illuminance/brightness of the welding light spot is very high, so a blackening filter is used to protect the operator's eyes from the welding light spot and to make the welding work smoothly.
  • the area other than the welding light spot is not visible at all, making welding very difficult, and the accuracy of welding may be rather deteriorated.
  • the above problem can give the same problem to medical staff not only in welding work but also in skin treatment and/or medical treatment using high-brightness/high-intensity light such as laser light, and the same applies to work using other high-brightness/high-intensity light. It becomes a problem.
  • An object of the present invention is to provide a welding information providing apparatus capable of improving the welding accuracy of the operator by showing the welding spot as well as the welding surrounding environment to the operator in accordance with the above-mentioned necessity.
  • a main body provided so as to be worn by a user, a display unit disposed on the main body and including a display for displaying a welding image to a user, is disposed on a path through which a welding image provided from the display passes, , a main lens member having a convex surface to adjust the size of the welding image to guide both eyes of the user, at least one camera mounted on the outside of the main body to obtain a welding image frame for a welding operation, and the welding image It provides an apparatus for providing welding information including a processor for controlling the display to display the welding image generated based on a frame.
  • the welding information providing apparatus provides a comfortable view to the user through the main lens member for providing the welding image provided from the display to both eyes of the user, and stably even in movement such as turning the head. It has the advantage of providing welding images.
  • the welding information providing apparatus can provide the best welding image in response to an individual's eyesight and accommodative power by moving the main lens member back and forth or adjusting the angle.
  • FIG. 1 is a view for explaining the structure of a welding system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a simplified block diagram for explaining the components of a welding system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a welding information providing apparatus including a main lens member according to an exemplary embodiment of the present invention. It is a side view for explaining.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating the structure of the display unit and the main lens member of FIG. 4 .
  • 6 to 8 are diagrams for explaining various embodiments of the present invention.
  • 9A and 9B are diagrams in which only some components are extracted in order to schematically describe an apparatus for providing welding information according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a view for explaining a structure for opening the front of the main body using the front body of the present invention.
  • FIG. 11 is a view for explaining a structure of opening a region of the front body portion using a lens frame.
  • a main body provided so as to be worn by a user, a display unit disposed on the main body and including a display for displaying a welding image to a user, is disposed on a path through which a welding image provided from the display passes, , a main lens member having a convex surface to adjust the size of the welding image to guide both eyes of the user, at least one camera mounted on the outside of the main body to obtain a welding image frame for a welding operation, and the welding image It provides an apparatus for providing welding information including a processor for controlling the display to display the welding image generated based on a frame.
  • a virtual center line passing through the center of the display unit may be located between both eyes of the user.
  • the imaginary center line may pass through the main lens member.
  • the main lens member may have two convex surfaces corresponding to each of the left eye and the right eye of the user.
  • the main lens member when it has two convex surfaces, it may be formed of a detachable left eye lens corresponding to the user's left eye and a right eye lens corresponding to the user's right eye.
  • the main lens member may be movable to adjust the distance between the main lens member and the display.
  • the angle of the main lens member may be adjusted so that one surface facing the display is inclined with respect to the display.
  • the display unit may be movable to adjust the distance between the main lens member and the display.
  • the display unit may be able to adjust the angle so that the display is inclined with respect to the main lens member.
  • the display unit and the main lens member are disposed therein, and may further include a front body portion for maintaining a spaced state between the display unit and the main lens member.
  • the front body portion may be installed on the main body to open and close one area of the main body.
  • the lens frame may be installed on the front body portion to open and close a region of the front body portion.
  • FIG. 1 is a view for explaining the structure of a welding system according to an embodiment of the present invention.
  • a welding system 10 of the present invention may include a welding information providing apparatus 100 and a welding torch 200 .
  • the welding information providing apparatus 100 and the welding torch 200 may be connected to each other through a communication network to transmit and receive data.
  • the welding information providing apparatus 100 and the welding torch 200 may be operated by matching one-to-one, but is not limited thereto, and a one-to-n relationship is possible. That is, one welding information providing apparatus 100 may be implemented by connecting n welding torches 200 , and one welding torches 200 may be connected to n welding information providing apparatus 100 by being implemented. can be In addition, the welding information providing apparatus 100 and the welding torch 200 may communicate with a separate server (not shown) to exchange data.
  • the welding information providing apparatus 100 may provide information on a welding situation to a worker. Specifically, the welding information providing apparatus 100 may acquire a welding image obtained using at least one camera mounted on the welding information providing apparatus 100, generate a composite image based on the obtained welding image, and display it to the operator. . In this case, the welding information providing apparatus 100 may generate a composite image by using a high dynamic range (HDR) technology, and may display and provide a high-quality composite image to an operator. In this case, the operator may be able to visually check information about the shape of the welding bead and the surrounding environment other than the portion adjacent to the welding light through the high-quality composite image.
  • HDR high dynamic range
  • the welding information providing apparatus 100 may obtain an image through two or more cameras and display each image through at least one display unit in order to synthesize and provide a high-quality welding image. there is.
  • the welding information providing apparatus 100 may synthesize images by repeatedly photographing by varying the shutter speed, ISO sensitivity, and Gain value of each camera.
  • the welding information providing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may improve image quality through contrast ratio processing on the acquired composite image.
  • the welding information providing apparatus 100 of the present invention may provide a function of displaying welding information in a preferred color (eg, green, blue) using RGB.
  • the welding information providing apparatus 100 of the present invention may provide a magnifying glass power correction function (eg, screen enlargement and reduction).
  • the welding information providing apparatus 100 of the present invention may provide a temperature composite image using a separate thermal imaging camera. In this case, the welding information providing apparatus 100 may display the welding temperature with a color.
  • the welding information providing apparatus 100 of the present invention may support a function of providing sound (eg, a guide alarm) or a guide voice with respect to all the above-described functions.
  • the welding torch 200 detects a welding situation including a welding temperature, a welding direction, a welding slope, a welding speed, and an interval between the base material and the welding torch for a real-time welding operation through at least one sensor can detect
  • the welding torch 200 may monitor the state of the torch, and may change the set value of the torch operation according to the welding situation.
  • Welding information providing apparatus 100 of the present invention may receive information about the work setting and work state from the welding torch 200 through a communication network connected to the welding torch 200, and based on the received welding information to the operator Job information can be provided through visual feedback.
  • the welding information providing apparatus 100 may output a notification corresponding to the temperature value in various ways such as light, vibration, and message.
  • the notification may be a visual feedback provided on the display unit or display of the welding information providing apparatus 100 , or may be an audible feedback through a sound (eg, a guide alarm) or a guide voice.
  • the sensing information on the temperature value may include information on whether or not a preset temperature range is exceeded.
  • the sensing information on the temperature value may include a numerical value, a grade, a level, etc. corresponding to the temperature value of the welding surface.
  • the welding information providing apparatus 100 may guide the operator to stop the operation when it is determined that the temperature values of the torch and the welding surface are out of a preset temperature range. In the case of welding out of the preset temperature range, there is a risk of quality deterioration, so the operator may be guided so that the temperature value of the torch can be adjusted.
  • the welding information providing apparatus 100 may provide a visual feedback for a warning.
  • the visual feedback may be to provide an icon indicating danger to a partial area of the display unit of the welding information providing apparatus 100 displaying the work site.
  • the welding information providing apparatus 100 may provide work stop guiding through visual feedback by repeatedly increasing and decreasing the saturation of a specific color (eg, red) on the entire display screen.
  • the welding information providing apparatus 100 includes at least one sensor (eg, a second sensor) included in the welding torch 200 , in addition to a sensor included in the welding information providing apparatus 100 (for example, welding information may be sensed through the first sensor).
  • the welding information may detect a welding situation including a light level related to a real-time welding operation, a welding temperature, a welding direction, a welding inclination, a welding speed, and a distance between the base material and the welding torch through at least one sensor.
  • the welding information providing apparatus 100 may provide guiding corresponding to the welding information based on welding information sensed through a sensor (eg, a first sensor) included in the welding information providing apparatus 100 .
  • a sensor eg, a first sensor
  • the welding information providing apparatus 100 may change the operation of the welding torch by sensing a preset user's movement or a preset user's voice after guiding for stopping work is provided. .
  • the welding information providing apparatus 100 may acquire temperature values of the torch and the welding surface through image sensing provided by itself in a state in which communication with the welding torch 200 is not smooth.
  • the welding information providing apparatus 100 may acquire temperature values of the torch and the welding surface based on image data acquired through a thermal imaging camera.
  • the welding information providing apparatus 100 may provide various guiding for various welding information.
  • FIG. 2 is a simplified block diagram for explaining the components of a welding system according to an embodiment of the present invention.
  • the welding system 10 may include a welding information providing apparatus 100 and a welding torch 200 .
  • the welding information providing apparatus 100 may include a camera 110 , a communication unit 120 , a display unit 130 , a processor 150 , and a sensor unit 140 .
  • the camera 110 may include at least one camera device, and may include a camera for taking an image of a welding work site.
  • the camera 110 may be a camera positioned adjacent to the display unit 130 of the welding information providing apparatus 100 .
  • the first camera and the second camera among the cameras 110 may be symmetrically mounted on one region of the front portion of the welding information providing apparatus 100 , respectively.
  • the camera 110 may receive a control command from the processor 150 and change settings such as shutter speed, ISO sensitivity, GAIN, and the like in response to the control command to photograph the welding work site.
  • the camera 110 may include a first camera and a second camera, and may photograph a welding job site through different photographing settings, respectively.
  • the camera 110 may be included in an area of the front portion of the display unit 130 , and may have a structure in which a light blocking cartridge is positioned in front of a lens that receives light from a subject.
  • the automatic light-shielding cartridge can block the welding light generated when a worker's welding occurs. That is, the automatic light blocking cartridge (not shown) may increase the light blocking degree of the cartridge by blackening based on welding light information sensed by the sensor unit 140 , for example, a photo sensor.
  • the automatic light blocking cartridge may include, for example, a liquid crystal protection panel (LCD panel) in which the degree of blackening can be adjusted according to the alignment direction of the liquid crystal.
  • LCD panel liquid crystal protection panel
  • the present invention is not limited thereto, and may be implemented with various panels such as VA (Vertical Align) type LCD, TN (Twist Nematic) type LCD, IPS (In Plane Switching) type LCD.
  • the blackening degree of the automatic light blocking cartridge can be automatically adjusted according to the brightness of the welding light.
  • the sensor unit 140 may be used.
  • the sensor unit 140 obtains welding light information by sensing the intensity of the welding light, and transmits information on the intensity of the welding light included in the welding light information as a predetermined electrical signal to the processor 150 to be described later, the processor Reference numeral 150 controls the degree of blackening based on the intensity of the welding light.
  • the automatic light-shielding cartridge (not shown) can change the light-shielding degree of the panel in real time to correspond to the intensity of light generated on the welding surface of the welding work site, etc., and the camera 110 is installed by the automatic light-shielding cartridge installed on the front part. A welding image in which a certain amount of welding light is shielded may be captured.
  • the welding information providing apparatus 100 may not include an automatic light blocking cartridge.
  • the user may perform the welding operation only with the welding image acquired through the camera 110 .
  • the camera 110 may include a thermal imaging camera.
  • the welding information providing apparatus 100 may acquire a temperature image by synthesizing a thermal image obtained through a thermal imaging camera with an image of a welding site.
  • a lighting unit (not shown) electrically connected to the processor 150 may be further included.
  • the lighting unit (not shown) is located outside the welding information providing apparatus 100 and is configured to irradiate light toward at least a welding work area.
  • the lighting unit (not shown) may include a plurality of LED modules, and an output degree of light irradiated through the lighting unit (not shown) may be adjusted by the control of the processor 150 .
  • the lighting unit (not shown) may operate in conjunction with the operation of the camera 110 under the control of the processor 150 .
  • the communication unit 120 is configured to receive welding information from the welding torch 200 and transmit a command for controlling the welding torch 200 .
  • the communication unit 120 may transmit the composite image to an external device other than the welding torch 200 .
  • the external device may include various devices including a communication module, such as a smart phone of an operator/third party, and a computer.
  • the communication unit 120 may be configured to communicate with various types of external devices according to various types of communication methods.
  • the communication unit 120 may include at least one of a Wi-Fi chip, a Bluetooth chip, a wireless communication chip, and an NFC chip.
  • various types of connection information such as an SSID and a session key are first transmitted and received, and then various types of information can be transmitted and received after communication connection using the same.
  • the wireless communication chip refers to a chip that performs communication according to various communication standards such as IEEE, Zigbee, 3rd Generation (3G), 3rd Generation Partnership Project (3GPP), and Long Term Evolution (LTE).
  • the NFC chip refers to a chip operating in an NFC (Near Field Communication) method using a 13.56 MHz band among various RF-ID frequency bands such as 135 kHz, 13.56 MHz, 433 MHz, 860 to 960 MHz, and 2.45 GHz.
  • NFC Near Field Communication
  • the display unit 130 is configured to provide a high-definition composite image to the operator.
  • the display unit 130 may include a display 132 (refer to FIG. 4 ) for displaying a composite image obtained by synthesizing an image obtained through the camera 110 to the operator.
  • the rear portion of the display unit 130 that is, the portion facing the user, includes a display 132 (refer to FIG. 4 ) for displaying a high-quality image to the user and a main lens member for viewing the display 132 . (135, see FIG. 4) may be included.
  • the display included in the display unit 130 may display a high-definition composite image so that the operator can visually check the surrounding environment (eg, the shape of a previously worked welding bead, etc.) other than the portion adjacent to the welding light.
  • the display unit 130 may guide the operator with a visual feedback (eg, welding progress direction) for the welding progress state.
  • the display 132 included in the display unit 130 includes a Liquid Crystal Display (LCD), Organic Light Emitting Diodes (OLED), Light-Emitting Diode (LED), Liquid Crystal on Silicon (LcoS) or Digital Light Processing (DLP), etc. It can be implemented with various display technologies such as In this case, the display according to an embodiment of the present invention is implemented as a panel made of an opaque material, and the operator may not be directly exposed to harmful light. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and the display may be provided as a transparent display.
  • LCD Liquid Crystal Display
  • OLED Organic Light Emitting Diodes
  • LED Light-Emitting Diode
  • LcoS Liquid Crystal on Silicon
  • DLP Digital Light Processing
  • the sensor unit 140 may include a plurality of sensor modules configured to detect various information on a welding site and acquire welding information.
  • the welding information may include a welding temperature for a real-time welding operation, a welding direction, a welding slope, a welding speed, and an interval between the base material and the welding torch.
  • the sensor unit 140 may include an optical sensor module configured to detect a light level at least within the welding work area.
  • the sensor unit 140 may include an illuminance sensor, and in this case, the sensor unit 140 may obtain information on the welding light intensity at the welding site.
  • the sensor unit 140 may further include various types of sensors such as a proximity sensor, a noise sensor, a video sensor, an ultrasonic sensor, and an RF sensor. , it can detect various changes related to the welding work environment.
  • the processor 150 may generate a high-quality composite image by synthesizing the welding image frame received through the camera 110 .
  • the processor 150 may obtain a composite image by setting different shooting conditions for each frame by the camera 110 and synthesizing the frames acquired in chronological order in parallel.
  • the processor 150 may control the camera 110 to take pictures by changing the shutter speed, ISO sensitivity, GAIN, and the like of the camera 110 .
  • the processor 150 may set different photographing conditions according to conditions such as the sensed welding light at the welding site, ambient light, and the degree of movement of the welding torch 200 . Specifically, the processor 150 may set the shooting conditions to decrease the ISO sensitivity and GAIN as the welding light and/or ambient light at the welding site increases. In addition, when it is detected that the movement and/or the working speed of the welding torch 200 is fast, the shooting conditions may be set to increase the shutter speed.
  • the processor 150 may synthesize images of a preset number of frames in parallel. According to an embodiment of the present invention, each image in a preset frame may be photographed under different photographing conditions.
  • the processor 150 may control the shooting by setting different shooting setting conditions for each camera. Even in this case, the processor 150 may synthesize images of a preset number of frames in parallel.
  • the processor 150 may control the overall operation of the welding information providing apparatus 100 using various programs stored in a memory (not shown).
  • the processor 150 may include a CPU, a RAM, a ROM, and a system bus.
  • the ROM is a configuration in which a command set for system booting is stored, and the CPU copies the operating system stored in the memory of the welding information providing apparatus 100 to the RAM according to the command stored in the ROM, and executes O/S to configure the system. boot up When booting is complete, the CPU copies various applications stored in the memory to the RAM and executes them to perform various operations.
  • the processor 150 includes only one CPU, it may be implemented with a plurality of CPUs (or DSPs, SoCs, etc.).
  • the processor 150 may be implemented as a digital signal processor (DSP), a microprocessor, and/or a time controller (TCON) for processing a digital signal.
  • DSP digital signal processor
  • TCON time controller
  • CPU central processing unit
  • MCU micro controller unit
  • MPU micro processing unit
  • AP application processor
  • the processor 150 may include one or more of a communication processor (CP) and an ARM processor, or may be defined by a corresponding term, and the processor 150 includes a SoC (System on Chip), LSI (System on Chip) with a built-in processing algorithm (LSI) It may be implemented in large scale integration) or in the form of a field programmable gate array (FPGA).
  • SoC System on Chip
  • LSI System on Chip
  • FPGA field programmable gate array
  • the welding torch 200 may include a communication unit, a sensor unit, and a second processor.
  • the communication unit transmits and receives data to and from the welding information providing apparatus 100 .
  • the communication unit includes a module capable of short-range wireless communication (e.g., Bluetooth, Wifi, Wifi-Direct) or long-distance wireless communication (3G, High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) or Long Term Evolution (LTE)) can do.
  • short-range wireless communication e.g., Bluetooth, Wifi, Wifi-Direct
  • long-distance wireless communication 3G, High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA) or Long Term Evolution (LTE)
  • the sensor unit or the second sensor is included in the welding torch and is configured to sense welding conditions such as welding temperature, welding speed, welding inclination, welding direction, and a distance between the base material and the welding torch.
  • the sensor unit detects at least one of various changes, such as a change in posture of a user holding the welding torch 200 , a change in illuminance of the welding surface, a change in acceleration of the welding torch 200 , and transmits an electrical signal corresponding thereto to the second processor can be passed to That is, the sensor unit may detect a state change made based on the welding torch, generate a detection signal corresponding thereto, and transmit it to the second processor.
  • various changes such as a change in posture of a user holding the welding torch 200 , a change in illuminance of the welding surface, a change in acceleration of the welding torch 200 .
  • the sensor unit may include various sensors, and when the welding torch 200 is driven (or based on user settings), power is supplied to at least one sensor preset according to control to detect a change in state of the welding torch 200 . can do.
  • the sensor unit may be configured to include at least one of all types of sensing devices capable of detecting a state change of the welding torch 200 .
  • the sensor unit may include an acceleration sensor, a gyro sensor, an illuminance sensor, a proximity sensor, a pressure sensor, a noise sensor, and a video sensor. It may be configured to include at least one sensor among various sensing devices such as a video sensor and a gravity sensor.
  • the degree of light in the welding work area sensed by the illuminance sensor of the welding torch 200 may be transmitted to the processor 150 through the communication unit, and the processor 150 is the sensor unit 140 of the welding information providing apparatus 100 .
  • the lighting unit (not shown) and/or the camera 110 may be controlled based on the degree of light transmitted through the illuminance sensor of the welding torch 200 .
  • the acceleration sensor is a component for detecting the movement of the welding torch 200 . Specifically, since the acceleration sensor can measure dynamic forces such as acceleration, vibration, and impact of the welding torch 200 , it can measure the movement of the welding torch 200 .
  • the gravity sensor is a component for detecting the direction of gravity. That is, the detection result of the gravity sensor may be used to determine the movement of the welding torch 200 together with the acceleration sensor. In addition, the direction in which the welding torch 200 is gripped may be determined through the gravity sensor.
  • the welding torch 200 may further include various types of sensors, such as a gyroscope sensor, a geomagnetic sensor, an ultrasonic sensor, and an RF sensor, and detect various changes related to the welding work environment. .
  • sensors such as a gyroscope sensor, a geomagnetic sensor, an ultrasonic sensor, and an RF sensor, and detect various changes related to the welding work environment.
  • 3A to 8 are diagrams schematically illustrating an apparatus 100 for providing welding information according to an embodiment of the present invention.
  • 3A to 3C are perspective views illustrating a welding information providing apparatus equipped with a plurality of cameras according to different embodiments.
  • the welding information providing apparatus 100 of the present invention includes a main body 160 , a display unit 130 installed on the front of the main body 160 , and at least one of at least one mounted on a front portion of the display unit 130 . It may include a camera 110 and a processor 150 . In addition, the welding information providing apparatus 100 includes at least one sensor unit 140 and a fixing unit 170 disposed on the rear surface of the main body 160 to fix the welding information providing apparatus 100 to the operator's head. ) may be included.
  • a plurality of cameras 110 may be implemented.
  • the front portion of the display unit 130 may be an external area (area illustrated as in FIG. 3A ) corresponding to the direction in which the welding operation is performed.
  • the rear surface of the display unit 130 may be an inner area corresponding to the direction of the operator's face.
  • the camera 110 may be disposed in an external area of the body 160 corresponding to the direction in which the welding operation is performed.
  • the at least one sensor 140 (or the first sensor) is illustrated as being mounted on one region of the front portion of the display unit 130 .
  • the sensor unit 140 includes the body 160 . ) may be included. At this time, the sensor unit 140 may be mounted in the front direction of the main body 160 to detect the welding situation.
  • the body 160 to protect the face of the operator may be formed of a material having a predetermined strength, for example, reinforced plastic, but the present invention is not limited thereto, and if the material is resistant to elements such as sparks that may occur during welding It can be used in various ways.
  • the fixing unit 170 is a configuration in direct contact with the operator's head, and at least a portion of one side of the fixing portion 170, that is, the inner surface in direct contact with the operator's head, may include a soft material such as a fiber material or a cushion material. there is.
  • the body 160 for protecting the face of an operator of the present invention may include a display unit 130 and a sensor unit 140 installed on the front of the body 160 .
  • at least one camera 110 may be symmetrically mounted on both sides of the body 160 .
  • the welding information providing apparatus 100 may include a fixing unit 170 disposed on the rear surface of the main body 160 to fix the welding information providing apparatus 100 to the head of the operator.
  • the camera 110 is implemented as two cameras, and may be mounted on both sides of the main body 160 in a direction corresponding to the working direction of the operator, respectively. Although not shown in this drawing, when the number of cameras 110 is odd, it may be mounted on the upper center of the body 160 .
  • the rear portion of the display unit 130 in this example is in the direction of the operator's face, and the display 132 is disposed to display a composite welding image to the operator.
  • the front portion of the display portion 130 is the operator's welding operation is in progress.
  • a UI for a current state such as a battery state of the welding information providing apparatus 100 may be displayed.
  • the at least one sensor 140 (or the first sensor) is illustrated as being mounted on one area of the front portion of the display unit 130 .
  • the sensor unit 140 includes the body 160 .
  • the sensor unit 140 may be included.
  • the sensor unit 140 may be included in at least a portion of the at least one camera 110 and mounted thereon.
  • the welding information providing apparatus 100 of the present invention may further include a front body part 190 having a shape protruding outward from the body 160 .
  • the welding information providing apparatus 100 of the present invention may arrange the display unit 130 at a location spaced apart from the user's eye E by a predetermined distance in order to secure the user's field of view.
  • the welding information providing apparatus 100 may dispose the display unit 130 apart from the user by disposing the display unit 130 on one side of the front body unit 190 protruding from the main body 160 .
  • the at least one camera 110 may be mounted on the body 160 disposed adjacent to the front body portion 190 .
  • FIG. 4 is a side view illustrating an apparatus for providing welding information including a main lens member according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a plan view illustrating the structure of the display unit and the main lens member of FIG. 4 .
  • the welding information providing apparatus 100 may include a main lens member 135 for transmitting the welding image provided from the display 132 to both eyes of the user in a short distance.
  • the welding information providing apparatus 100 provides the welding image through the display 132 spaced apart from the user by a predetermined distance in order to secure the user's viewing area. Through this, the user can receive the welding image from one display instead of being provided with the welding image through the display corresponding to each of both eyes, so that a wide field of view can be secured even in an enclosed space in the welding information providing apparatus 100 .
  • the welding information providing apparatus 100 may include the main lens member 135 in order to more clearly provide the user with the welding image provided from the display 132 .
  • a virtual center line Ax1 passing through the center O1 of the display unit 130 may be located between both eyes of the user.
  • the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that the plurality of displays 132 may be disposed at positions spaced apart from both eyes of the user by a predetermined distance.
  • the main lens member 135 may be disposed on a path through which the welding image provided from the display 132 passes, and may have a convex surface to guide the welding image to both eyes E of the user by adjusting the size of the welding image.
  • the main lens member 135 may be a convex lens including a convex surface to magnify the provided welding image.
  • the main lens member 135 may be made of a glass material, a plastic material, etc., and in the case of a plastic material, styrene resin, polycarbonate resin, allyl resin, diethylene glycol bisallyl carbonate resin (CR-39 including (meth)acrylic resin) ) allyl carbonate resin, vinyl resin, polyester resin, polyether resin, urethane resin obtained by reaction of an isocyanate compound with a hydroxy compound such as diethylene glycol, thiourethane resin obtained by reacting an isocyanate compound with a polythiol compound, A transparent resin or the like obtained by curing a polymerizable composition containing a (thio)epoxy compound having at least one disulfide bond in the molecule can be used.
  • the main lens member 135 may be coated with a filter that blocks light of a specific wavelength band.
  • the main lens member 135 may be a lens coated with a blue light blocking filter.
  • the main lens member 135 may have a convex surface with one surface facing the display 132 .
  • the convex surface has a curvature only in a first direction (y-direction) facing the display 132 and is flat without curvature in a second direction (z-direction) perpendicular to the first direction (y-direction).
  • the degree of refraction of the main lens member 135 in the first direction (y-direction) and the degree of refraction in the second direction (z-direction) perpendicular to the first direction (y-direction) may be different.
  • the degree of refraction in the first direction (y-direction) in which the curvature is formed may be greater than the degree of refraction in the second direction (z-direction).
  • the welding image provided from the display 132 is provided to the user's eye E via the main lens member 135 .
  • the light provided at different positions B1, B2, and B3 with respect to the second direction (z direction), which is the vertical direction of the display 132 is hardly refracted and provided to the user's eye E, but the display ( 132), light provided at different positions C1, C2, and C3 with respect to the first direction (y-direction), which is the up-down direction, may be refracted and provided to the user's eye E.
  • the main lens member 135 may be formed of a single lens that covers an area corresponding to both eyes of the user.
  • the imaginary center line Ax1 passing through the center O1 of the display unit 130 is It can pass through the main lens member 135 .
  • the virtual center line Ax1 may pass through the center O1 of the display unit 130 and the center O2 of the main lens member 135 .
  • the present invention is not made with only one lens, and the main lens member 135 may be configured by disposing two or more lenses having the same optical axis.
  • the main lens member 135 may include two convex surfaces whose convex surfaces correspond to each of the user's left eye LE and right eye RE. That is, the main lens member 135 may be formed in a structure in which a left eye lens corresponding to the left eye LE and a right eye lens corresponding to the right eye RE are connected. The main lens member 135 may be designed by differentiating the diopter of the convex surface corresponding to the left eye LE and the diopter of the convex surface corresponding to the right eye RE. In this case, the main lens member 135 may focus the welding image provided from the display 132 through one lens member according to the visual acuity of the left eye LE and the right eye RE, respectively, and deliver it to the user.
  • the main lens member 135 may be initially positioned at 1/2 of the total distance TL defined as the distance from the display 132 to the eye E of the user.
  • the distance DL between the display 132 and the initial position of the main lens member 135 may be the same as the distance EL between the initial position of the main lens member 135 and the user's eye E.
  • the total distance TL may be preset by the structure of the front body part 190 or the structure of the fixing part 170 , and the refractive power of the main lens member 135 by the total distance TL. power) can be determined.
  • the refractive power of the main lens member 135 is not simply determined by the total distance TL, but may also be determined in consideration of the diopter of the user's eye using the welding information providing apparatus 100 .
  • the dipotency required for the lens is +8.0 D (dipoter), and it has an average accommodative power of +3.0 D based on users in their 30s and 40s, so the main lens is absent.
  • the power of (135) can be determined to be +5.0 D.
  • the diopter of the user's eye is taken into consideration based on emmetropy, which is an eye in which parallel rays form an image on the retina even without adjusting the visual acuity, and may have a different result value if the user uses glasses.
  • the main lens member 135 may be movable back and forth based on the initial position. As described above, the dioptric power of the main lens member 135 is determined in consideration of the user's visual acuity, but since the visual acuity is different for each user, the welding information providing apparatus 100 according to the present invention provides the welding information between the main lens member 135 and the user. By adjusting the distance, it is possible to provide a welding image having the best image quality. To this end, the welding information providing apparatus 100 of the present invention may further include a distance adjusting member 137 for adjusting the distance between the main lens member 135 and the display 132 .
  • the distance adjusting member 137 includes a lens frame 1373 for fixing the main lens member 135, and a guide rail 1371 for guiding the lens frame 1373 to be movable back and forth in a first direction (y-direction). may include.
  • the distance adjusting member 137 has a structure that allows fine adjustment in one direction, such as an adjustment screw method, so that manual distance adjustment by a user is possible, and a driving force for moving the main lens member 135 and the frame 1373 . It may be possible to automatically adjust the distance by further including a driving means for generating a.
  • the processor 150 may control the distance adjustment member 137 to move the main lens member 135 back and forth.
  • the main lens member 135 may be moved back and forth by a first distance based on the initial position by the distance adjusting member 137 , where the first distances L1 and L2 are the first distances L1 and L2 from the display 132 by the user. It may correspond to 1/4 of the total distance (TL) defined as up to both eyes (RE, LE) of . Since there is a difference in visual acuity and accommodative power for each user, the welding information providing apparatus 100 of the present invention uses the distance adjusting member 137 to determine the distance EL between the main lens member 135 and the user's eye E or Focus may be achieved by adjusting the distance DL between the main lens member 135 and the display 132 .
  • the welding information providing apparatus 100 of the present invention provides the main lens member 135 . ) can be controlled to move back and forth only by a preset first distance.
  • the welding information providing apparatus 100 may add the auxiliary lens member 1351 when focusing is not achieved only by adjusting the distance of the main lens member 135 .
  • the welding information providing apparatus 100 may further include a coupling means 139 into which the auxiliary lens member 1351 can be inserted.
  • the auxiliary lens member 1351 may be formed of a convex lens capable of providing an additional dioptric power.
  • the present invention is not limited thereto, and various lenses having a necessary function other than a convex lens may be provided according to the user's eyesight and accommodative power, and two or more lenses may be added.
  • the auxiliary lens member 1351 may be disposed on the same optical axis as the main lens member 135 .
  • 6 to 8 are diagrams for explaining various embodiments of the present invention.
  • the main lens member 135 of the present invention may be provided to be tiltable back and forth so that one surface facing the display 132 is inclined with respect to the display 132 .
  • the main lens member 135 may be configured to be rotatable about a rotation axis parallel to the third direction (x-direction).
  • the frame 1373 for fixing the main lens member 135 is rotatably connected with respect to the guide rail 1371 , and the user adjusts the frame 1373 by adjusting the angle of the main lens member 135 . can be adjusted. Through this, the user may adjust the angle of the main lens member 135 to be most suitable for the user under various conditions including the wearing state of the welding information providing apparatus 100 .
  • the welding information providing apparatus 100 may adjust the distance or angle of the display unit 130 including the display 132 .
  • the display unit 130 is configured to be movable back and forth in the first direction (y-direction), so that the display 132 and the user's eye E ) or the distance between the display 132 and the main lens member 135 may be adjusted.
  • the display unit 130 includes a separate distance adjusting member to adjust the distance to the main lens member 135 or to adjust the distance between the display 132 and the user's eye E can
  • the welding information providing apparatus 100 may further include a barrel support 1301 for fixing the display unit 130 to one side.
  • the distance adjusting member may move the barrel support 1301 forward and backward by manual distance adjustment or automatic distance adjustment by the user. Through this, the display unit 130 may be depressed inside the front body 130 or protrude out of the front body 130 .
  • the display unit 130 may be provided to be tiltable so that the display 132 is inclined with respect to the main lens member 135 back and forth.
  • the display unit 130 may be configured to be rotatable about a rotation axis parallel to the third direction (x-direction).
  • a frame for fixing the display unit 130 is rotatably connected to the barrel support 1301 , and the user can adjust the angle of the display unit 130 by adjusting the frame. Through this, the user may adjust the distance or angle of the display unit 130 as well as the main lens member 135 to be most suitable for the user in various conditions including the wearing state of the welding information providing apparatus 100 .
  • the display unit 130 may digitally enlarge and provide the welding image through the display 132 .
  • the user may select to enlarge the welding image as needed by using the input means, and the processor 150 may control the display 132 to provide the enlarged image when an input signal is provided from the input means.
  • 9A and 9B are diagrams in which only some components are extracted in order to schematically describe the welding information providing apparatus 100' according to another embodiment.
  • the welding information providing apparatus 100 ′ may include two separate main lens members 134R and 134L.
  • the two separated main lens members 134R and 134L may be movable in the left-right direction (x-direction), respectively.
  • the welding information providing apparatus 100 ′ may further include a guide frame 1375 guiding the two separated main lens members 134R and 134L to be movable in the left-right direction (x-direction).
  • the two separated main lens members 134R and 134L are movably installed on the guide frame 1375 to move independently along the guide frame 1375 .
  • Figure 11 is a view for explaining a structure for opening a region of the front body portion using a lens frame.
  • the display part 130 and the main lens member 135 are disposed therein, and between the display part 130 and the main lens member 135 . It can perform the function of maintaining the separated state of In other words, the front body part 190 has a structure that protrudes than the body 160, and by arranging the display part 130 on one side, it is possible to provide a welding image in a state in which the user's view is secured.
  • the welding information providing apparatus 100 includes a main lens member 135 in order to provide a user with a sharper image quality of welding, and the display unit 130 and the main lens member 135 of this structure are spaced apart as described above. It may be disposed in the front body part 190 in a state of being In this case, it goes without saying that the main lens member 135 and the display unit 130 of the present invention may be installed to be movable back and forth within the front body unit 190 .
  • the front body part 190 is disposed to correspond to one area of the body 160 , and one area of the body 160 may be formed in an open shape so that the user's face is exposed.
  • the front body part 190 may be installed in the body 160 to open and close one area of the body 160 .
  • the front body portion 190 may be hinged to one side of the body 160 , and may open or close an area of the body 160 by rotating it about the hinge axis. Through this, the user can visually check the welding work result or maximize the ease of conversation between other workers.
  • the main lens member 135 of the present invention may be coupled to the front body 190 by a lens frame 1373 .
  • the lens frame 1373 may be coupled to the front body part 190 to open and close one area of the front body part 190 .
  • the lens frame 1373 for fixing the main lens member 135 to the front body part 190 is hinged to one side of the front body part 190, and by rotating it about the hinge axis, the front body part ( 190) can be opened or closed.
  • one area of the front body 190 corresponds to the display unit 130 , and the display unit 130 can be directly exposed to the user by opening the main lens member 135 and the lens frame 1373 . there is. Through this, when the user does not need the enlarged welding image, the user can receive the welding image directly from the display unit 130, thereby improving ease of use.
  • the welding information providing apparatus 100 is rotatable at one end of the guide rail 1371 after the lens frame 1373 for fixing the main lens member 135 moves to the outermost along the guide rail 1371 . It may include a connection structure (1377) to the. Through this, the welding information providing apparatus 100 can move the main lens member 135 in the front-rear direction and, at the same time, implement a structure for opening and closing one region of the front body part 190 .
  • the welding information providing apparatus provides a comfortable view to the user through the main lens member that provides the welding image provided from the display to both eyes of the user, as well as turning the head, etc. It has the advantage of providing a stable welding image even in the movement of
  • the welding information providing apparatus can provide the best welding image in response to an individual's eyesight and accommodative power by moving the main lens member back and forth or adjusting the angle.
  • the present invention relates to an apparatus for providing welding information, and may be applied to protective equipment for protecting workers from light and high heat generated during a welding process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Arc Welding Control (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체, 상기 본체에 배치되며, 용접 영상을 사용자에게 표시하는 디스플레이를 포함하는 표시부, 상기 디스플레이로부터 제공되는 용접 영상이 지나가는 경로 상에 배치되며, 상기 용접 영상의 크기를 조절하여 상기 사용자의 양안으로 안내하도록 볼록면을 구비하는 주 렌즈 부재, 상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라 및 상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서를 포함하는 용접 정보 제공 장치를 제공한다.

Description

용접 정보 제공 장치
본 발명의 실시예는 용접 정보 제공 장치에 관한 것이다.
용접 공정시 발생하는 빛과 고열 등으로부터 작업자를 보호하기 위해 보호구를 착용한다. 보호구를 착용한 상태에서 작업자는 보호구를 통해서 용접이 진행되는 것만 확인할 수 있을 뿐이므로, 용접 장치에 설정된 조건들과 같은 용접을 위한 다양한 정보들을 확인하기 위해서는 보호구를 탈거하여 육안으로 확인해야 하는 번거로움이 있다.
작업자의 숙련도가 높지 않은 경우, 특히, 자동 용접면 및 수동 용접면 착용 시 용접 광에 인접한 부분만 작업자가 볼 수 있고, 용접 주변 환경 등 구체적인 용접 상황을 인지하기 어렵다. 이에 따라, 작업자에게 용접 주변 환경까지 작업자가 시각적으로 확인할 수 있는 고화질 영상을 제공하고, 작업자에게 용접 상태 정보에 대하여 구체적인 정보를 제공할 필요가 있다.
더욱이 용접 작업 시에는 용접광 스팟의 조도/휘도가 매우 높아, 용접광 스팟으로부터 작업자의 눈을 보호하고 용접 작업이 원활하게 이뤄지도록 흑화 필터를 사용하는 데, 이 경우, 용접광 스팟 이외의 다른 영역은 전혀 보이지 않게 되어 용접 작업이 매우 어렵게 될 뿐 아니라, 용접의 정확도가 오히려 저하될 수 있다.
위와 같은 문제는 용접 작업뿐 아니라, 레이저 광과 같은 고휘도/고조도의 광을 이용한 피부 시술 및/또는 진료 시에도 의료진에게 동일한 문제를 줄 수 있고, 다른 고휘도/고조도 광을 이용한 작업에서도 동일하게 문제가 된다.
본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 작업자에게 용접 스팟 뿐 아니라, 용접 주변 환경을 보여줘 작업자의 용접 정확도를 향상시키도록 할 수 있는 용접 정보 제공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는, 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체, 상기 본체에 배치되며, 용접 영상을 사용자에게 표시하는 디스플레이를 포함하는 표시부, 상기 디스플레이로부터 제공되는 용접 영상이 지나가는 경로 상에 배치되며, 상기 용접 영상의 크기를 조절하여 상기 사용자의 양안으로 안내하도록 볼록면을 구비하는 주 렌즈 부재, 상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라 및 상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서를 포함하는 용접 정보 제공 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 디스플레이로부터 제공되는 용접 영상을 사용자의 양안으로 제공하는 주 렌즈 부재를 통해, 사용자에 편안한 시야를 제공할 뿐만 아니라, 고개 돌림 등의 움직임에도 안정적으로 용접 영상을 제공하는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 주 렌즈 부재를 전후 이동시키거나 각도를 조절하는 것에 의해, 개개인의 시력과 조절력에 대응하여 최상의 용접 영상을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구성 요소를 설명하기 위한 간략한 블록도이다.
도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 실시예들에 따른 복수의 카메라가 장착된 용접 정보 제공 장치를 도시한 사시도이다.도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주 렌즈 부재를 포함하는 용접 정보 제공 장치를 설명하기 위한 측면도이다.
도 5는 도 4의 표시부와 주 렌즈 부재의 구조를 설명하기 위해 평면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 여러 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치를 개략적으로 설명하기 위해 일부 구성만 발췌한 도면이다.
도 10은 본 발명의 전면 바디부를 이용하여 본체의 전면을 개방하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 렌즈 프레임을 이용하여 전면 바디부의 일 영역을 개방하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예는, 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체, 상기 본체에 배치되며, 용접 영상을 사용자에게 표시하는 디스플레이를 포함하는 표시부, 상기 디스플레이로부터 제공되는 용접 영상이 지나가는 경로 상에 배치되며, 상기 용접 영상의 크기를 조절하여 상기 사용자의 양안으로 안내하도록 볼록면을 구비하는 주 렌즈 부재, 상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라 및 상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서를 포함하는 용접 정보 제공 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시부의 중심을 지나가는 가상의 중심선은 상기 사용자의 양안 사이에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가상의 중심선은 상기 주 렌즈 부재를 지나갈 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주 렌즈 부재는 상기 사용자의 좌안 및 우안 각각에 대응되는 2개의 볼록면을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주 렌즈 부재는 2개의 볼록면을 구비하는 경우, 분리 가능한 상기 사용자의 좌안에 대응되는 좌안 렌즈와 상기 사용자의 우안에 대응되는 우안 렌즈로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주 렌즈 부재는 상기 주 렌즈 부재와 상기 디스플레이 사이의 거리를 조절하도록 이동이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주 렌즈 부재는 상기 디스플레이와 마주보는 일면이 상기 디스플레이에 대하여 경사지도록 각도 조절이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시부는 상기 주 렌즈 부재와 상기 디스플레이 사이의 거리를 조절하도록 이동이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시부는 상기 디스플레이가 상기 주 렌즈 부재에 대하여 경사지도록 각도 조절이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 내부에 상기 표시부와 상기 주 렌즈 부재가 배치되되, 상기 표시부와 상기 주 렌즈 부재 사이의 이격된 상태를 유지시키는 전면 바디부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전면 바디부는 상기 본체의 일 영역을 개폐 가능하도록 상기 본체에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주 렌즈 부재를 고정하는 렌즈 프레임을 더 포함하고, 상기 렌즈 프레임은 상기 전면 바디부의 일 영역을 개폐 가능하도록 상기 전면 바디부에 설치될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서 유닛, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 유닛, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서 연결하다 또는 결합하다 등의 용어는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 반드시 두 부재의 직접적 및/또는 고정적 연결 또는 결합을 의미하는 것은 아니며, 두 부재 사이에 다른 부재가 개재된 것을 배제하는 것이 아니다.
명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 용접 시스템(10)은 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)는 서로 통신망으로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)는 1대1로 매칭되어 동작될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 1대 n의 관계가 가능하다. 즉, 1대의 용접 정보 제공 장치(100)에 n대의 용접 토치들(200)이 연결되어 구현될 수 있고, n대의 용접 정보 제공 장치(100)에 1대의 용접 토치들(200)이 연결되어 구현될 수 있다. 뿐만 아니라 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)는 별도의 서버(미도시)와 통신하여 데이터를 주고 받을 수 있다.
용접 정보 제공 장치(100)는 용접 상황에 대한 정보를 작업자에게 제공할 수 있다. 구체적으로, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 정보 제공 장치(100)에 장착된 적어도 하나의 카메라를 이용하여 획득한 용접 이미지를 획득하고, 이를 기초로 합성 영상을 생성하여 작업자에게 디스플레이할 수 있다. 이때 용접 정보 제공 장치(100)는 HDR(High Dynamic Range) 기술을 이용하여 합성 영상을 생성할 수 있고, 고화질의 합성 영상을 작업자에게 디스플레이하여 제공할 수 있다. 이때, 작업자는 고화질 합성 영상을 통해 용접 비드의 형태 및 용접광과 인접한 부분 외의 주변 환경에 대한 정보를 시각적으로 확인 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 고화질 용접 영상을 합성하여 제공하기 위해, 2개 이상의 카메라를 통해 영상을 획득하고, 각각의 영상을 적어도 하나의 표시부를 통해 디스플레이할 수 있다. 이때, 용접 정보 제공 장치(100)는 각각의 카메라의 셔터스피드, ISO 감도, Gain 값을 다르게 하여 반복적으로 촬영하여 영상을 합성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 획득한 합성 영상에 대한 대조비 처리를 통해 화질을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 RGB를 이용하여 선호하는 색상(예를 들어, 그린, 블루)으로 용접 정보를 표시하는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 돋보기 도수 보정 기능(예를 들어, 화면 확대 및 축소)을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 별도의 열화상 카메라를 이용하여 온도 합성 영상을 제공할 수 있다. 이때, 용접 정보 제공 장치(100)는 색상으로 용접 온도를 표시할 수 있다. 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 상술한 모든 기능에 대하여 소리(예를 들면, 안내 알람) 또는 안내 음성으로 제공하는 기능을 지원할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 토치(200)는 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함하는 용접 상황을 적어도 하나의 센서를 통해 감지할 수 있다. 용접 토치(200)는 토치의 상태를 모니터링할 수 있고, 용접 상황에 따라 토치 작업의 설정 값을 변경할 수 있다.
본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)와 연결된 통신망을 통해 용접 토치(200)로부터 작업 설정 및 작업 상태에 대한 정보를 수신할 수 있고, 수신한 용접 정보를 기초로 작업자에게 작업 정보를 시각적 피드백을 통해 제공할 수 있다.
예를 들어, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 온도 값에 대한 센싱 정보를 수신하면, 불빛, 진동, 메시지 등의 다양한 방식으로, 온도 값과 대응되는 알림을 출력 할 수 있다. 이때, 알림은 용접 정보 제공 장치(100)의 표시부 또는 디스플레이에 제공되는 시각적인 피드백일 수 있고, 소리(예를 들면, 안내 알람) 또는 안내 음성을 통한 청각적인 피드백일 수 있다.
한편, 온도 값에 대한 센싱 정보는 기 설정된 온도 범위를 초과하는지 여부 등에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 온도 값에 대한 센싱 정보는 용접면의 온도 값과 대응되는 수치, 등급, 레벨 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 토치 및 용접면의 온도 값이 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단하면, 작업자에게 작업을 중지할 것을 가이딩할 수 있다. 기 설정된 온도 범위를 벗어나는 용접의 경우, 품질의 저하의 위험이 있으며, 이에 작업자가 토치의 온도 값을 조절할 수 있도록 가이딩 할 수 있다.
용접 토치(200)의 전류 또는 전압 상태가 비정상적인 것으로 감지되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 경고를 위한 시각적 피드백을 제공할 수 있다.
이때, 시각적 피드백은 작업 현장을 디스플레이하고 있는 용접 정보 제공 장치(100)의 표시부 일부 영역에 위험함을 나타내는 아이콘을 제공하는 것일 수 있다. 또 다른 예로, 용접 정보 제공 장치(100)는 표시부 화면 전체를 특정 색상(예를 들면, 레드)에 대한 채도를 증가 및 감소를 반복함으로써, 시각적 피드백을 통한 작업 중지 가이딩을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)에 포함된 적어도 하나의 센서(예로, 제2 센서) 외에도, 용접 정보 제공 장치(100)에 포함된 센서(예로, 제1 센서)를 통해서 용접 정보를 센싱할 수 있다. 이때, 용접 정보는 실시간 용접 작업과 관련한 광 정도, 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함하는 용접 상황을 적어도 하나의 센서를 통해 감지할 수 있다.
마찬가지로, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 정보 제공 장치(100)에 포함된 센서(예로, 제1 센서)를 통해서 감지한 용접 정보에 기초하여 용접 정보에 대응하는 가이딩을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용접 정보 제공 장치(100)는 작업 중지에 대한 가이딩이 제공된 이후, 기설정된 사용자의 움직임 또는 기설정된 사용자의 음성 등을 센싱하여 용접 토치의 동작을 변경할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 용접 정보 제공 장치(100)는 용접 토치(200)와의 통신이 원활하지 못한 상태에서는 자체적으로 구비된 이미지 센싱을 통해 토치 및 용접면의 온도 값을 획득할 수 있다. 일예로, 용접 정보 제공 장치(100)는 열화상 카메라를 통해 획득한 이미지 데이터를 기초로 토치 및 용접면의 온도 값을 획득할 수 있다.
상술한 예시는 용접 토치(200)로부터 수신한 정보가 용접 온도 정보인 경우만을 기술한 것일 뿐, 용접 정보 제공 장치(100)는 다양한 용접 정보에 대한 다양한 가이딩을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 시스템의 구성 요소를 설명하기 위한 간략한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 용접 시스템(10)은 용접 정보 제공 장치(100) 및 용접 토치(200)를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100)는 카메라(110), 통신부(120), 표시부(130), 프로세서(150) 및 센서부(140)를 포함할 수 있다.
카메라(110)는 적어도 하나의 카메라 장치를 포함할 수 있는 데, 용접 작업 현장에 대한 이미지를 촬영하기 위한 카메라를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(110)는 용접 정보 제공 장치(100)의 표시부(130)에 인접하게 위치하는 카메라일 수 있다. 일 예로, 카메라(110) 중 제1 카메라 및 제2 카메라는 각각 용접 정보 제공 장치(100)의 전면부의 일 영역에 대칭되어 장착될 수 있다.
카메라(110)는 프로세서(150)로부터 제어 명령을 수신하고, 제어 명령에 응답하여 셔터 스피트, ISO 감도, GAIN 등의 설정을 변경하여 용접 작업 현장을 촬영할 수 있다. 카메라(110)는 제1 카메라 및 제2 카메라를 포함할 수 있는 데, 각각 상이한 촬영 설정을 통해 용접 작업 현장을 촬영할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(110)는 표시부(130)의 전면부의 일 영역에 포함될 수 있는 데, 피사체로부터 광을 수신하는 렌즈의 전방에 차광 카트리지가 위치하는 구조가 될 수 있다.
자동 차광 카트리지는 작업자의 용접 발생시 발생되는 용접 광을 차단할 수 있다. 즉, 자동 차광 카트리지(미도시)는 센서부(140), 예를 들어 포토 센서를 통해 감지한 용접광 정보를 기초로 흑화하여 카트리지의 차광도를 증가시킬 수 있다. 이때, 자동 차광 카트리지는 예컨대, 액정의 정렬 방향에 따라 흑화도가 조절될 수 있는 액정보호패널(LCD panel)을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않으며, VA(Vertical Align) 방식 LCD, TN(Twist Nematic)방식 LCD, IPS(In Plane Switching) 방식 LCD 등 다양한 패널로 구현될 수 있다.
자동 차광 카트리지의 흑화도는 용접 광의 밝기에 따라 자동으로 조절될 수 있다. 상술한 바와 같이 용접 광의 밝기에 따라 자동으로 조절되는 경우 센서부(140)를 이용할 수 있다. 센서부(140)는 용접광의 빛의 세기를 감지하여 용접광 정보를 획득하고, 용접광 정보에 표함된 용접광의 세기에 대한 정보를 소정의 전기적 신호로 후술할 프로세서(150)에 전달하면, 프로세서(150)는 용접광의 세기에 기초하여 흑화도를 제어할 수 있다.
즉, 자동 차광 카트리지(미도시)는 용접 작업 현장의 용접면에서 발생하는 빛의 세기 등에 대응되도록 패널의 차광도를 실시간으로 변경할 수 있고, 카메라(110)는 전면부에 설치된 자동 차광 카트리지에 의해 용접광의 일정량이 차폐된 용접 영상을 촬영할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 용접 정보 제공 장치(100)는 자동 차광 카트리지를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 사용자는 카메라(110)를 통해 취득한 용접 영상만으로 용접 작업을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(110)는 열 화상 카메라를 포함할 수 있다. 용접 정보 제공 장치(100)는 열 화상 카메라를 통해 획득한 열화상 영상을 용접 현장에 대한 영상에 합성하여 온도 영상을 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로세서(150)에 전기적으로 연결된 조명부(미도시)가 더 포함될 수 있다. 상기 조명부(미도시)는 용접 정보 제공 장치(100)의 외측에 위치하며, 적어도 용접 작업 영역을 향하여 광을 조사하도록 구성된다. 조명부(미도시)는 복수의 LED 모듈을 포함할 수 있으며, 조명부(미도시)를 통해 조사되는 광의 출력 정도는 프로세서(150)의 제어에 의해 조절될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 조명부(미도시)는 프로세서(150)의 제어에 따라 카메라(110)의 동작과 연동하여 동작할 수 있다.
통신부(120)는 용접 토치(200)로부터 용접 정보를 수신하고, 용접 토치(200)를 제어하기 위한 명령을 송신하기 위한 구성이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신부(120)는 합성 영상을 용접 토치(200) 외의 외부 장치로 전송할 수 있다. 이때, 외부 장치는 작업자/제3자의 스마트폰, 컴퓨터 등 통신 모듈을 포함하는 다양한 장치를 포함할 수 있다.
통신부(120)는 다양한 유형의 통신방식에 따라 다양한 유형의 외부 장치와 통신을 수행하는 구성일 수 있다. 통신부(120)는 와이파이칩, 블루투스 칩, 무선 통신 칩, NFC 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 와이파이 칩이나 블루투스 칩을 이용하는 경우에는 SSID 및 세션 키 등과 같은 각종 연결 정보를 먼저 송수신하여, 이를 이용하여 통신 연결한 후 각종 정보들을 송수신할 수 있다. 무선통신 칩은 IEEE, Zigbee, 3G(3rd Generation), 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution) 등과 같은 다양한 통신 규격에 따라 통신을 수행하는 칩을 의미한다. NFC 칩은 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 등과 같은 다양한 RF-ID 주파수 대역들 중에서 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC(Near Field Communication) 방식으로 동작하는 칩을 의미한다.
표시부(130)는 작업자에게 고화질 합성 영상을 제공하기 위한 구성이다. 구체적으로 표시부(130)는 카메라(110)를 통해 획득한 영상을 합성한 합성 영상을 작업자에게 표시하는 디스플레이(132, 도 4 참조)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시부(130)의 후면부, 즉 사용자를 향한 부분은 사용자에게 고화질 영상을 표시하기 위한 디스플레이(132, 도 4 참조) 및 디스플레이(132)를 시청하기 위한 주 렌즈 부재(135, 도 4 참조)를 포함할 수 있다.
표시부(130)에 포함된 디스플레이는 작업자가 용접광과 인접한 부분 외의 주변 환경(예를 들면, 기 작업한 용접 비드의 형태 등)에 대하여도 시각적으로 확인할 수 있도록 고화질 합성 영상을 표시할 수 있다. 또한, 표시부(130)는 작업자에게 용접 진행 상태에 대한 시각적 피드백(예를 들면, 용접 진행 방향)을 가이딩할 수 있다.
표시부(130)에 포함된 디스플레이(132)는 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LED(Light-Emitting Diode), LcoS(Liquid Crystal on Silicon) 또는 DLP(Digital Light Processing) 등과 같은 다양한 디스플레이 기술로 구현될 수 있다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이는 불투명한 재질의 패널로 구현되고, 작업자는 유해광에 직접 노출되지 않을 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 디스플레이는 투명 디스플레이로 구비될 수 있다.
센서부(140)는 용접 현장에 대한 다양한 정보를 감지하고, 용접 정보를 획득하기 위해 구성된 복수의 센서 모듈을 포함할 수 있다. 이때, 용접 정보는 실시간 용접 작업에 대한 용접 온도, 용접 방향, 용접 기울기, 용접 속도 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등을 포함할 수 있다. 더욱이 상기 센서부(140)는 적어도 용접 작업 영역 내에서 광 정도를 검출하도록 구성된 광 센서 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서부(140)는 조도 센서(illuminance sensor)를 포함할 수 있고, 이때, 센서부(140)는 용접 현장의 용접광 세기에 대한 정보를 획득할 수 있다. 센서부(140)는 조도 센서(illuminance sensor) 외에도 근접 센서 (proximity sensor), 노이즈 센서(Noise Sensor, 비디오 센서(Video Sensor), 초음파 센서, RF 센서와 같은 다양한 종류의 센서를 더 포함할 수 있고, 용접 작업 환경과 관련된 다양한 변화를 감지할 수 있다.
프로세서(150)는 카메라(110)를 통해 수신한 용접 영상 프레임을 합성하여 고화질 합성 영상을 생성할 수 있다. 프로세서(150)는 카메라(110)가 프레임 별 촬영 조건을 상이하게 설정하고, 시간 순서로 획득한 프레임을 병렬적으로 합성하여 합성 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 카메라(110)의 셔터 스피드, ISO 감도 및 GAIN 등을 변경하여 촬영하도록 카메라(110)를 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(150)는 센싱된 용접 현장의 용접광, 주변광, 용접 토치(200)의 움직임 정도 등 조건에 따라 촬영 조건을 상이하게 설정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(150)는 용접 현장의 용접광 및/또는 주변광이 높을수록 ISO 감도 및 GAIN를 감소하도록 촬영 조건을 설정할 수 있다. 또한, 용접 토치(200)의 움직임 및/또는 작업 속도가 빠른 것으로 감지되면 셔터 스피드를 증가하도록 촬영 조건을 설정할 수 있다.
프로세서(150)는 기설정된 프레임 수의 영상을 병렬적으로 합성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기설정된 프레임 내의 각각의 영상은 서로 상이한 촬영 조건으로 촬영된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(150)는 카메라(110)가 두 개 이상인 경우, 각각의 카메라의 촬영 설정 조건을 상이하게 설정하여 촬영하도록 제어할 수 있다. 이 경우에도, 프로세서(150)는 기 설정된 프레임 수의 영상을 병렬적으로 합성할 수 있다.
프로세서(150)는 메모리(미도시)에 저장된 각종 프로그램을 이용하여 용접 정보 제공 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(150)는 CPU, 램(RAM), 롬(ROM), 시스템 버스를 포함할 수 있다. 여기서, 롬은 시스템 부팅을 위한 명령어 세트가 저장되는 구성이고, CPU는 롬에 저장된 명령어에 따라 용접 정보 제공 장치(100)의 메모리에 저장된 운영체제를 램에 복사하고, O/S를 실행시켜 시스템을 부팅시킨다. 부팅이 완료되면, CPU는 메모리에 저장된 각종 애플리케이션을 램에 복사하고, 실행시켜 각종 동작을 수행할 수 있다. 이상에서는 프로세서(150)가 하나의 CPU만을 포함하는 것으로 설명하였지만, 구현 시에는 복수의 CPU(또는 DSP, SoC 등)으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라, 프로세서(150)는 디지털 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), 및/또는 TCON(Time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(Micro Controller Unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(150)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(System on Chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, FPGA(Field Programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.
한편 도시하지 않았지만, 용접 토치(200)는 통신부, 센서부 및 제2 프로세서를 포함할 수 있다.
통신부는 용접 정보 제공 장치(100)와 데이터를 송수신한다. 통신부는 근거리 무선 통신(예를 들어, 블루투스(Bluetooth), Wifi, Wifi-Direct) 또는 원거리 무선 통신(3G, HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access) 또는 LTE(Long Term Evolution))이 가능한 모듈을 포함할 수 있다.
센서부 또는 제2 센서는 용접 토치에 포함되어 용접 온도, 용접 속도, 용접 기울기, 용접 방향 및 모제와 용접 토치 간의 간격 등 용접 상황을 센싱하기 위한 구성이다.
센서부는 용접 토치(200)를 파지한 사용자의 자세 변화, 용접면의 조도 변화, 용접 토치(200)의 가속도 변화 등과 같은 다양한 변화들 중 적어도 하나를 검출하고, 그에 해당하는 전기적 신호를 제2 프로세서로 전달할 수 있다. 즉, 센서부는 용접 토치를 기반으로 이루어지는 상태 변화를 감지하고, 그에 따른 감지 신호를 생성하여 제2 프로세서로 전달할 수 있다.
본 개시에서 센서부는 다양한 센서들로 이루어질 수 있으며, 용접 토치(200) 구동 시(또는 사용자 설정 기반) 제어에 따라 기 설정된 적어도 하나의 센서에 전원이 공급되어 용접 토치(200)의 상태 변화를 감지할 수 있다.
이 경우, 센서부는 용접 토치(200)의 상태 변화를 검출할 수 있는 모든 형태의 센싱 디바이스 (sensing device)들 중 적어도 하나의 디바이스를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서부는 가속도 센서(Acceleration Sensor), 자이로 센서(Gyro Sensor), 조도 센서(illuminance sensor), 근접 센서 (proximity sensor), 압력 센서(pressure sensor), 노이즈 센서(Noise Sensor), 비디오 센서(Video Sensor), 중력 센서 등과 같은 다양한 센싱 디바이스들 중 적어도 하나의 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 용접 토치(200)의 조도 센서를 통해 감지된 용접 작업 영역 내의 광 정도는 통신부를 통해 프로세서(150)로 전달될 수 있고, 프로세서(150)는 용접 정보 제공 장치(100)의 센서부(140)를 통하지 않고, 용접 토치(200)의 조도 센서를 통해 전달된 광 정도를 바탕으로 조명부(미도시) 및/또는 카메라(110)를 제어할 수 있다.
한편, 가속도 센서는 용접 토치(200)의 움직임을 감지하기 위한 구성요소이다. 구체적으로, 가속도 센서는 용접 토치(200)의 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 측정할 수 있으므로, 용접 토치(200)의 움직임을 측정할 수 있다.
중력 센서는 중력이 향하는 방향을 감지하기 위한 구성요소이다. 즉, 중력 센서의 감지결과는 가속도 센서와 함께 용접 토치(200)의 움직임을 판단하는데 사용될 수 있다. 또한, 중력센서를 통해 용접 토치(200)가 파지된 방향이 판단될 수 있다.
상술한 종류의 센서 외에도, 용접 토치(200)는 자이로스코프 센서, 지자기센서, 초음파 센서, RF 센서와 같은 다양한 종류의 센서를 더 포함할 수 있고, 용접 작업 환경과 관련된 다양한 변화를 감지할 수 있다.
도 3a 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 서로 다른 실시예들에 따른 복수의 카메라가 장착된 용접 정보 제공 장치를 도시한 사시도이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 본체(160), 본체(160)의 정면에 설치된 표시부(130), 표시부(130)의 전면부 일 영역에 장착된 적어도 하나의 카메라(110) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 또한, 용접 정보 제공 장치(100)는 적어도 하나의 센서부(140) 및 본체(160)의 배면에 배치되어 용접 정보 제공 장치(100)를 작업자의 두부(頭部)에 고정하는 고정부(170)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카메라(110)는 복수개로 구현될 수 있다. 특히, 카메라(110)가 2개인 경우, 표시부(130)의 전면부의 일 영역에 대칭적으로 장착될 수 있다. 이때, 표시부(130)의 전면부는 용접 작업이 진행되는 방향에 대응하는 외부의 영역(도 3a에서와 같이 도시된 영역)일 수 있다. 반대로, 표시부(130)의 후면부는 작업자의 안면부 방향에 대응하는 내부의 영역일 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 카메라(110)는 용접 작업이 진행되는 방향에 대응하는 본체(160)의 외부 영역에 배치될 수도 있다.
도 3a에서는 적어도 하나의 센서(140, 또는 제1 센서)는 표시부(130)의 전면부 일 영역에 장착된 것으로 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서부(140)는 본체(160)에 포함된 것일 수 있다. 이때, 센서부(140)는 용접 상황을 감지할 수 있도록 본체(160)의 정면 방향에 장착될 수 있다.
작업자의 얼굴을 보호하는 본체(160)는 소정의 강도를 갖는 소재, 예컨대 강화 플라스틱 등으로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 용접시 발생할 수 있는 스파크와 같은 요소에 저항성이 있는 소재라면 다양하게 사용할 수 있다.
고정부(170)는 작업자의 두부에 직접 접촉하는 구성으로서, 고정부(170)의 일측면, 즉 작업자의 두부와 직접 접촉하는 내측면의 적어도 일부는 섬유재나 쿠션재와 같은 부드러운 소재를 포함할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 작업자의 얼굴을 보호하는 본체(160)는 본체(160)의 정면에 설치된 표시부(130) 및 센서부(140)를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 카메라(110)는 본체(160)의 양 측면에 대칭으로 장착될 수 있다. 또한, 용접 정보 제공 장치(100)는 본체(160)의 배면에 배치되어 용접 정보 제공 장치(100)를 작업자의 두부(頭部)에 고정하는 고정부(170)를 포함할 수 있다.
특히, 카메라(110)는 2개의 카메라로 구현되어 있으며, 각각 본체(160)의 양측면에 각각 작업자의 작업 방향에 대응되는 방향으로 장착될 수 있다. 본 도면에서는 도시하지 않았으나, 카메라(110)가 홀수 개인 경우, 본체(160)의 중앙 상단에 장착될 수 있다.
본 예시에서의 표시부(130)의 후면부는 작업자의 안면부 방향으로써, 디스플레이(132)가 배치되어 작업자에게 합성 용접 영상을 디스플레이할 수 있다, 또한, 표시부(130)의 전면부는 작업자의 용접 작업이 진행되는 방향으로써, 기설정된 이벤트가 발생하면 용접 정보 제공 장치(100)의 배터리 상태 등과 같은 현재 상태에 대한 UI를 디스플레이할 수 있다.
도 3b에서는 적어도 하나의 센서(140, 또는 제1 센서)는 표시부(130)의 전면부 일 영역에 장착된 것으로 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서부(140)는 본체(160)에 포함된 것일 수 있다. 또 다른 실시예에 의하면, 센서부(140)는 적어도 하나의 카메라(110)의 적어도 일부에 포함되어 장착될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 본체(160)로부터 외부를 향하여 돌출된 형태의 전면 바디부(190)를 더 포함할 있다. 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 사용자의 시야를 확보하기 위해, 표시부(130)를 사용자의 눈(E)으로부터 일정 거리 이격된 위치에 배치시킬 수 있다. 이를 위해, 용접 정보 제공 장치(100)는 본체(160)로부터 돌출된 전면 바디부(190)의 일측에 표시부(130)를 배치시킴으로써, 사용자로부터 표시부(130)를 이격 배치시킬 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 카메라(110)는 전면 바디부(190)에 인접하게 배치되는 본체(160) 상에 장착될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주 렌즈 부재를 포함하는 용접 정보 제공 장치를 설명하기 위한 측면도이고, 도 5는 도 4의 표시부와 주 렌즈 부재의 구조를 설명하기 위해 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 용접 정보 제공 장치(100)는 근거리에서 디스플레이(132)에서 제공되는 용접 영상을 사용자의 양안으로 전달하기 위한 주 렌즈 부재(135)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 사용자의 시야 영역을 확보하기 위해, 용접 영상을 사용자로부터 일정 거리 이격된 디스플레이(132)를 통해 제공하게 된다. 이를 통해, 사용자는 양안 각각에 대응하는 디스플레이를 통해 용접 영상을 제공받는 대신, 하나의 디스플레이로부터 용접 영상을 제공받을 수 있어, 용접 정보 제공 장치(100) 내의 밀폐된 공간에서도 넓은 시야를 확보할 수 있게 된다. 다만, 이 경우, 용접 정보 제공 장치(100)는 디스플레이(132)로부터 제공되는 용접 영상을 보다 선명하게 사용자에게 제공하기 위해서, 주 렌즈 부재(135)를 포함할 수 있다.
본 발명의 디스플레이(132)는 하나로 이루어지는 경우, 표시부(130)의 중심(O1)을 지나가는 가상의 중심선(Ax1)은 사용자의 양안 사이에 위치할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 사용자의 양안으로부터 일정거리 이격된 위치에 복수의 디스플레이(132)가 배치될 수 있음은 물론이다.
주 렌즈 부재(135)는 디스플레이(132)로부터 제공되는 용접 영상이 지나가는 경로 상에 배치되며, 용접 영상의 크기를 조절하여 사용자의 양안(E)으로 안내하도록 볼록면을 구비할 수 있다. 주 렌즈 부재(135)는 볼록면을 포함하여 제공되는 용접 영상을 확대하는 볼록렌즈일 수 있다.
주 렌즈 부재(135)는 유리 재질, 플라스틱 재질 등으로 이루어질 수 있으며, 플라스틱 재질인 경우 (메트)아크릴 수지를 비롯한 스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 알릴 수지, 디에틸렌글리콜비스알릴카보네이트 수지 (CR-39) 등의 알릴카보네이트 수지, 비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 이소시아네이트 화합물과 디에틸렌글리콜 등의 하이드록시 화합물의 반응에 의해 얻어진 우레탄 수지, 이소시아네이트 화합물과 폴리티올 화합물을 반응시킨 티오우레탄 수지, 분자 내에 1 개 이상의 디술파이드 결합을 갖는 (티오)에폭시 화합물을 함유하는 중합성 조성물을 경화시켜 얻어지는 투명 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 주 렌즈 부재(135)는 특정 파장 대역의 빛을 차단하는 필터가 코팅될 수도 있다. 예를 들면, 주 렌즈 부재(135)는 청광 차단용 필터가 코팅된 렌즈일 수 있다.
일 실시예로서, 주 렌즈 부재(135)는 디스플레이(132)를 향하는 일면이 볼록면으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 볼록면은 디스플레이(132)를 향하는 제1 방향(y방향)으로만 곡률(curvature)을 갖고, 제1 방향(y방향)에 수직한 제2 방향(z방향)으로 곡률없이 평평한 구조를 가질 수 있다. 이를 통해, 주 렌즈 부재(135)는 제1 방향(y방향)에 대한 굴절 정도와 제1 방향(y방향)과 수직인 제2 방향(z방향)에 대한 굴절 정도가 다를 수 있다. 예를 들면, 곡률이 형성된 제1 방향(y방향)에 대한 굴절 정도는 제2 방향(z방향)에 대한 굴절 정도보다 클 수 있다.
구체적으로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이(132)로부터 제공되는 용접 영상은 주 렌즈 부재(135)를 거쳐 사용자의 눈(E)으로 제공된다. 이때, 디스플레이(132)의 상하방향인 제2 방향(z방향)에 대하여 서로 다른 위치(B1, B2, B3)에서 제공되는 광은 거의 굴절되지 않고 사용자의 눈(E)으로 제공되나, 디스플레이(132)의 상하방향인 제1 방향(y방향)에 대하여 서로 다른 위치(C1, C2, C3)에서 제공되는 광은 굴절되어 사용자의 눈(E)으로 제공될 수 있다.
주 렌즈 부재(135)는 도시한 바와 같이, 사용자의 양안에 대응되는 영역을 커버하는 하나의 렌즈로 이루어질 수 있으며, 이 경우 표시부(130)의 중심(O1)을 지나는 가상의 중심선(Ax1)은 주 렌즈 부재(135)를 지나갈 수 있다. 예를 들면, 상기 가상의 중심선(Ax1)은 표시부(130)의 중심(O1)과 주 렌즈 부재(135)의 중심(O2)을 지나갈 수 있다. 그러나 본 발명은 한 개의 렌즈로만 이루어지는 것은 아니며, 동일한 광축을 갖는 둘 이상의 렌즈들을 배치시키는 것에 의해 주 렌즈 부재(135)를 구성할 수 있음은 물론이다.
다른 실시예로서, 주 렌즈 부재(135)는 볼록면이 사용자의 좌안(LE) 및 우안(RE) 각각에 대응되는 2개의 볼록면으로 이루어질 수도 있다. 즉, 주 렌즈 부재(135)는 좌안(LE)에 대응되는 좌안 렌즈와 우안(RE)에 대응되는 우안 렌즈가 연결된 구조로 형성될 수 있다. 주 렌즈 부재(135)는 좌안(LE)에 대응하는 볼록면의 디옵터와 우안(RE)에 대응하는 볼록면의 디옵터를 달리하여 설계하는 것이 가능하다. 이 경우, 주 렌즈 부재(135)는 하나의 렌즈 부재를 통해 디스플레이(132)로부터 제공되는 용접 영상을 좌안(LE) 및 우안(RE)의 시력에 맞게 각각 포커싱하여 사용자에게 전달할 수 있다.
한편, 주 렌즈 부재(135)는 디스플레이(132)로부터 사용자의 눈(E)까지의 거리로 정의되는 전체 거리(TL)의 1/2지점에 초기 위치할 수 있다. 다시 말해, 디스플레이(132)와 주 렌즈 부재(135)의 초기위치까지의 거리(DL)는 주 렌즈 부재(135)의 초기위치와 사용자의 눈(E)까지의 거리(EL)와 동일할 수 있다. 여기서, 전체 거리(TL)는 전면 바디부(190)의 구조 또는 고정부(170)의 구조에 의해 사전에 설정될 수 있으며, 전체 거리(TL)에 의해 주 렌즈 부재(135)의 굴절력(refeactive power)이 결정될 수 있다. 다만, 주 렌즈 부재(135)의 굴절력은 단순히 전체 거리(TL)만으로 결정되는 것은 아니며, 용접 정보 제공 장치(100)를 사용하는 사용자의 눈의 디옵터(diopter) 또한 고려하여 결정될 수 있다.
예를 들면, 전체 거리(TL)가 12cm인 경우, 렌즈에 필요한 도수는 +8.0 D(dipoter)이며, 연령대가 30~40대인 사용자를 기준으로 평균 +3.0 D의 조절력을 가지고 있으므로, 주 렌즈 부재(135)의 도수는 +5.0 D로 결정될 수 있다. 여기서, 사용자의 눈의 디옵터는 시력을 조절하지 않아도 평행광선이 망막 위에 상을 맺는 눈인 정시를 기준으로 고려한 것으로서, 만약 사용자가 안경을 사용하는 경우에는 이와 다른 결과값을 가질 수 있다.
주 렌즈 부재(135)는 초기 위치를 기준으로 전후로 이동이 가능할 수 있다. 전술한 바와 같이, 주 렌즈 부재(135)는 사용자의 시력을 고려하여 도수가 결정되지만, 사용자마다 시력이 다르기 때문에 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 주 렌즈 부재(135)와 사용자와의 거리를 조절함으로써, 최상의 화질을 갖는 용접 영상을 제공할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 주 렌즈 부재(135)와 디스플레이(132) 사이의 거리를 조절하는 거리 조절 부재(137)를 더 포함할 수 있다.
거리 조절 부재(137)는 주 렌즈 부재(135)를 고정하는 렌즈 프레임(1373)과, 상기 렌즈 프레임(1373)이 제1 방향(y방향)을 따라 전후로 이동가능하도록 안내하는 가이드 레일(1371)을 포함할 수 있다. 거리 조절 부재(137)는 조정 나사 방식과 같이 일 방향 미세 조정이 가능한 구조로 이루어져 사용자에 의한 수동 거리 조절이 가능할 수 있을 뿐만 아니라, 주 렌즈 부재(135) 및 프레임(1373)을 이동시키기 위한 구동력을 생성하는 구동수단을 더 포함하여 자동 거리 조절이 가능할 수도 있다. 프로세서(150)는 외부의 입력수단을 통해 거리조절에 대한 입력신호가 제공되면, 거리 조절 부재(137)를 제어하여 주 렌즈 부재(135)를 전후이동시킬 수 있다.
이때, 주 렌즈 부재(135)는 거리 조절 부재(137)에 의해 초기 위치를 기준으로 제1 거리만큼 전후이동이 가능할 수 있는데, 여기서, 제1 거리(L1, L2)는 디스플레이(132)로부터 사용자의 양안(RE, LE)까지로 정의되는 전체 거리(TL)의 1/4에 해당할 수 있다. 사용자마다 시력 및 조절력의 차이가 있으므로, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 거리 조절 부재(137)를 이용하여 주 렌즈 부재(135)와 사용자의 눈(E)까지의 거리(EL) 또는 주 렌즈 부재(135)와 디스플레이(132)까지의 거리(DL)를 조절하여 초점을 맞출 수 있다. 다만, 주 렌즈 부재(135)를 일정 거리 이상 조절하더라도 초점이 맞지 않는 경우에는 주 렌즈 부재(135)의 도수만으로는 부족한 상태이기 때문에, 본 발명의 용접 정보 제공 장치(100)는 주 렌즈 부재(135)를 사전에 설정된 제1 거리만큼만 전후이동할 수 있도록 제어할 수 있다.
다른 실시예로서, 용접 정보 제공 장치(100)는 주 렌즈 부재(135)의 거리 조절만으로 초점을 맞추지 못하는 경우에, 보조 렌즈 부재(1351)를 추가할 수 있다. 이를 위해, 용접 정보 제공 장치(100)는 보조 렌즈 부재(1351)를 삽입할 수 있는 결합수단(139)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 보조 렌즈 부재(1351)는 추가적인 도수를 제공할 수 있는 볼록 렌즈로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 사용자의 시력 및 조절력에 따라 볼록렌즈가 아닌 필요한 기능을 갖는 다양한 렌즈를 구비할 수도 있고, 둘 이상의 렌즈를 추가할 수 있다. 또한, 보조 렌즈 부재(1351)는 주 렌즈 부재(135)와 동일한 광축 상에 배치될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 여러 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
선택적 실시예로서, 도 6을 참조하면, 본 발명의 주 렌즈 부재(135)는 디스플레이(132)와 마주보는 일면이 상기 디스플레이(132)에 대하여 경사지도록 전후로 틸팅(tilting) 가능하게 구비될 수 있다. 다시 말해, 주 렌즈 부재(135)는 제3 방향(x방향)에 평행한 회전축을 중심으로 회전가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 주 렌즈 부재(135)를 고정하는 프레임(1373)이 가이드 레일(1371)에 대하여 회전가능하게 연결되며, 사용자는 프레임(1373)을 조절하는 것에 의해 주 렌즈 부재(135)의 각도를 조절할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 용접 정보 제공 장치(100)의 착용 상태를 포함하는 여러 조건에서 본인에게 가장 적합하도록 주 렌즈 부재(135)의 각도를 조절할 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 디스플레이(132)를 포함하는 표시부(130)의 거리를 조절하거나, 각도를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100)는 표시부(130)를 제1 방향(y방향)으로 전후이동가능하게 구성함으로써, 디스플레이(132)와 사용자의 눈(E)까지의 거리 또는 디스플레이(132)와 주 렌즈 부재(135)까지의 거리를 조절할 수 있다.
주 렌즈 부재(135)와 마찬가지로, 표시부(130)는 별도의 거리조절부재를 구비하여 주 렌즈 부재(135)와의 거리를 조절하거나, 디스플레이(132)와 사용자의 눈(E)까지의 거리를 조절할 수 있다. 예를 들면, 용접 정보 제공 장치(100)는 표시부(130)를 일측에 고정시키는 경통 지지대(1301)를 더 포함할 수 있다. 거리조절부재는 사용자에 의한 수동 거리 조절 또는 자동 거리 조절에 의해 상기한 경통 지지대(1301)를 전후 이동시킬 수 있다. 이를 통해 표시부(130)는 전면 바디부(130) 내측으로 함입되거나, 전면 바디부(130) 외측으로 돌출될 수 있다.
또한, 표시부(130)는 주 렌즈 부재(135)와 마찬가지로 전후로 디스플레이(132)가 주 렌즈 부재(135)에 대하여 경사지도록 틸팅(tilting) 가능하게 구비될 수 있다. 다시 말해, 표시부(130)는 제3 방향(x방향)에 평행한 회전축을 중심으로 회전가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 표시부(130)를 고정하는 프레임이 경통 지지대(1301)에 대하여 회전가능하게 연결되며, 사용자는 프레임을 조절하는 것에 의해 표시부(130)의 각도를 조절할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 용접 정보 제공 장치(100)의 착용 상태를 포함하는 여러 조건에서 본인에게 가장 적합하도록 주 렌즈 부재(135)뿐만 아니라, 표시부(130)의 거리 또는 각도를 조절할 수 있다.
한편, 표시부(130)는 디스플레이(132)를 통해 용접 영상을 디지털(digital) 방식으로 확대하여 제공할 수도 있다. 사용자는 입력 수단을 이용하여 필요에 따라 용접 영상을 확대하도록 선택할 수 있고, 프로세서(150)는 상기한 입력 수단으로부터 입력 신호가 제공되면 디스플레이(132)가 확대된 영상을 제공하도록 제어할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100')를 개략적으로 설명하기 위해 일부 구성만 발췌한 도면이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 용접 정보 제공 장치(100')는 2개의 분리된 주 렌즈 부재(134R, 134L)을 구비할 수 있다. 이때, 2개의 분리된 주 렌즈 부재(134R, 134L)는 좌우 방향(x방향)으로 각각 이동이 가능할 수 있다. 이를 위해, 용접 정보 제공 장치(100')는 2개의 분리된 주 렌즈 부재(134R, 134L)가 좌우 방향(x방향)으로 이동가능하도록 안내하는 가이드 프레임(1375)을 더 포함할 수 있다. 2개의 분리된 주 렌즈 부재(134R, 134L)는 가이드 프레임(1375)에 이동가능하게 설치되어 가이드 프레임(1375)을 따라 각각 독립적으로 이동할 수 있다. 이러한 구조를 통해, 용접 정보 제공 장치(100')는 사용자의 좌, 우 시력이 다른 경우에 사용자 시력에 대응하여 도수가 다른 렌즈를 적용하여 보다 선명한 화질의 용접 영상을 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 전면 바디부를 이용하여 본체의 전면을 개방하는 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 렌즈 프레임을 이용하여 전면 바디부의 일 영역을 개방하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 전면 바디부(190)는 앞서 설명한 바와 같이, 내부에 표시부(130)와 주 렌즈 부재(135)가 배치되되, 표시부(130)와 주 렌즈 부재(135) 사이의 이격된 상태를 유지시키는 기능을 수행할 수 있다. 다시 말해, 전면 바디부(190)는 본체(160)보다 돌출된 구조를 갖고 일측에 표시부(130)를 배치시키는 것에 의해 사용자의 시야를 확보한 상태에서 용접 영상을 제공할 수 있게 된다. 용접 정보 제공 장치(100)는 보다 선명한 화질의 용접 영상을 사용자에게 제공하기 위해 주 렌즈 부재(135)를 구비하며, 이러한 구조의 표시부(130)와 주 렌즈 부재(135)는 상술한 바와 같이 이격된 상태로 전면 바디부(190) 내에 배치될 수 있다. 이때, 본 발명의 주 렌즈 부재(135)와 표시부(130)는 전면 바디부(190) 내에서 전후 이동 가능하게 설치될 수 있음은 물론이다.
전면 바디부(190)는 본체(160)의 일 영역에 대응되게 배치되는데, 본체(160)의 일 영역은 사용자의 안면이 노출되도록 개방된 형태로 형성될 수 있다. 전면 바디부(190)는 상기한 본체(160)의 일 영역을 개폐 가능하도록 본체(160)에 설치될 수 있다. 예를 들면, 전면 바디부(190)는 본체(160)의 일측에 힌지 결합되어, 힌지축에 대해 회전시키는 것에 의해 본체(160)의 일 영역을 개방하거나 폐쇄시킬 수 있다. 이를 통해, 사용자는 용접 작업 결과물을 육안으로 확인하거나 다른 작업자간의 대화 용이성을 극대화시킬 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 주 렌즈 부재(135)는 렌즈 프레임(1373)에 의해 전면 바디부(190)에 결합될 수 있다. 이때, 렌즈 프레임(1373)은 전면 바디부(190)의 일 영역을 개폐 가능하도록 전면 바디부(190)에 결합될 수 있다. 구체적으로, 주 렌즈 부재(135)를 전면 바디부(190)에 고정시키는 렌즈 프레임(1373)은 전면 바디부(190)의 일측에 힌지 결합되어, 힌지축에 대해 회전시키는 것에 의해 전면 바디부(190)의 일 영역을 개방하거나 폐쇄시킬 수 있다. 이때, 전면 바디부(190)의 일 영역은 표시부(130)에 대응하는 영역으로써, 주 렌즈 부재(135) 및 렌즈 프레임(1373)을 개방시키는 것에 의해 표시부(130)는 사용자에게 직접 노출될 수 있다. 이를 통해, 사용자는 확대된 용접 영상이 필요없는 경우 표시부(130)로부터 직접 용접 영상을 제공받을 수 있어 사용 용이성을 향상시킬 수 있다.
한편, 용접 정보 제공 장치(100)는 주 렌즈 부재(135)를 고정하는 렌즈 프레임(1373)이 가이드 레일(1371)을 따라 최외곽으로 이동한 후, 가이드 레일(1371)의 일단에서 회전가능하게 하는 연결 구조(1377)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 용접 정보 제공 장치(100)는 주 렌즈 부재(135)를 전후 방향으로 이동시킬 수 있음과 동시에, 전면 바디부(190)의 일 영역을 개폐시키는 구조를 구현할 수 있다.
상술한 바에 의하면, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 디스플레이로부터 제공되는 용접 영상을 사용자의 양안으로 제공하는 주 렌즈 부재를 통해, 사용자에 편안한 시야를 제공할 뿐만 아니라, 고개 돌림 등의 움직임에도 안정적으로 용접 영상을 제공하는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 용접 정보 제공 장치는 주 렌즈 부재를 전후 이동시키거나 각도를 조절하는 것에 의해, 개개인의 시력과 조절력에 대응하여 최상의 용접 영상을 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명은 용접 정보 제공 장치에 관한 것으로, 용접 공정시 발생하는 빛과 고열 등으로부터 작업자를 보호하기 위한 보호구에 적용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 사용자가 착용 가능하도록 구비된 본체;
    상기 본체에 배치되며, 용접 영상을 사용자에게 표시하는 디스플레이를 포함하는 표시부;
    상기 디스플레이로부터 제공되는 용접 영상이 지나가는 경로 상에 배치되며, 상기 용접 영상의 크기를 조절하여 상기 사용자의 양안으로 안내하도록 볼록면을 구비하는 주 렌즈 부재;
    상기 본체 외측에 장착되고, 용접 작업에 대한 용접 영상 프레임을 획득하는 적어도 하나의 카메라; 및
    상기 용접 영상 프레임을 기초로 생성된 상기 용접 영상을 표시하도록 상기 디스플레이를 제어하는 프로세서;를 포함하는 용접 정보 제공 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부의 중심을 지나가는 가상의 중심선은 상기 사용자의 양안 사이에 위치하는, 용접 정보 제공 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 가상의 중심선은 상기 주 렌즈 부재를 지나가는, 용접 정보 제공 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 주 렌즈 부재는 상기 사용자의 좌안 및 우안 각각에 대응되는 2개의 볼록면을 구비하는, 용접 정보 제공 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 주 렌즈 부재는 2개의 볼록면을 구비하는 경우, 분리 가능한 상기 사용자의 좌안에 대응되는 좌안 렌즈와 상기 사용자의 우안에 대응되는 우안 렌즈로 이루어지는, 용접 정보 제공 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 주 렌즈 부재는 상기 주 렌즈 부재와 상기 디스플레이 사이의 거리를 조절하도록 이동이 가능한, 용접 정보 제공 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 주 렌즈 부재는 상기 디스플레이와 마주보는 일면이 상기 디스플레이에 대하여 경사지도록 각도 조절이 가능한, 용접 정보 제공 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부는 상기 주 렌즈 부재와 상기 디스플레이 사이의 거리를 조절하도록 이동이 가능한, 용접 정보 제공 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 표시부는 상기 디스플레이가 상기 주 렌즈 부재에 대하여 경사지도록 각도 조절이 가능한, 용접 정보 제공 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    내부에 상기 표시부와 상기 주 렌즈 부재가 배치되되, 상기 표시부와 상기 주 렌즈 부재 사이의 이격된 상태를 유지시키는 전면 바디부;를 더 포함하는, 용접 정보 제공 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 전면 바디부는 상기 본체의 일 영역을 개폐 가능하도록 상기 본체에 설치되는, 용접 정보 제공 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 주 렌즈 부재를 고정하는 렌즈 프레임;을 더 포함하고,
    상기 렌즈 프레임은 상기 전면 바디부의 일 영역을 개폐 가능하도록 상기 전면 바디부에 설치되는, 용접 정보 제공 장치.
PCT/KR2021/000035 2020-01-22 2021-01-04 용접 정보 제공 장치 WO2021149942A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21743901.7A EP4079268A4 (en) 2020-01-22 2021-01-04 WELDING INFORMATION PROVIDING APPARATUS
CN202180009605.5A CN114945347A (zh) 2020-01-22 2021-01-04 焊接信息提供装置
US17/793,340 US20230053923A1 (en) 2020-01-22 2021-01-04 Welding information providing apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0008759 2020-01-22
KR1020200008759A KR102482346B1 (ko) 2020-01-22 2020-01-22 용접 정보 제공 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021149942A1 true WO2021149942A1 (ko) 2021-07-29

Family

ID=76992567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/000035 WO2021149942A1 (ko) 2020-01-22 2021-01-04 용접 정보 제공 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230053923A1 (ko)
EP (1) EP4079268A4 (ko)
KR (1) KR102482346B1 (ko)
CN (1) CN114945347A (ko)
WO (1) WO2021149942A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4306088A1 (en) * 2022-07-07 2024-01-17 Lincoln Global, Inc. Automatic darkening apparatus with integrated magnification lens

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022039357A1 (ko) * 2020-08-20 2022-02-24 주식회사 오토스윙 용접 정보 제공 장치
KR20240140352A (ko) * 2023-03-16 2024-09-24 주식회사 오토스윙 용접 정보 제공 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090235420A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 Polison Corporation Welding mask
US20120291172A1 (en) * 2011-05-16 2012-11-22 Lincoln Global, Inc. Dual-spectrum digital imaging welding helmet
US20170258639A1 (en) * 2014-09-09 2017-09-14 Tecmen Electronics Co., Ltd. Welding helmet having a hud-type auto-darkening filter
KR20180113449A (ko) * 2017-04-06 2018-10-16 주식회사 룩시드랩스 헤드 마운트 디스플레이 장치
US20190235623A1 (en) * 2016-07-12 2019-08-01 Beacon Centre For The Blind Virtual Reality Headset

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004010905A2 (en) 2002-07-25 2004-02-05 Visiogen, Inc. Intraocular lens system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090235420A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 Polison Corporation Welding mask
US20120291172A1 (en) * 2011-05-16 2012-11-22 Lincoln Global, Inc. Dual-spectrum digital imaging welding helmet
US20170258639A1 (en) * 2014-09-09 2017-09-14 Tecmen Electronics Co., Ltd. Welding helmet having a hud-type auto-darkening filter
US20190235623A1 (en) * 2016-07-12 2019-08-01 Beacon Centre For The Blind Virtual Reality Headset
KR20180113449A (ko) * 2017-04-06 2018-10-16 주식회사 룩시드랩스 헤드 마운트 디스플레이 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4079268A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4306088A1 (en) * 2022-07-07 2024-01-17 Lincoln Global, Inc. Automatic darkening apparatus with integrated magnification lens

Also Published As

Publication number Publication date
EP4079268A4 (en) 2023-07-05
EP4079268A1 (en) 2022-10-26
KR102482346B1 (ko) 2022-12-29
US20230053923A1 (en) 2023-02-23
KR20210094916A (ko) 2021-07-30
CN114945347A (zh) 2022-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021149942A1 (ko) 용접 정보 제공 장치
KR102304919B1 (ko) 용접 정보 제공 장치
KR102304917B1 (ko) 환경 감지 기능을 구비한 용접 정보 제공 장치
US20230117584A1 (en) Welding information providing device
KR102304916B1 (ko) 용접 정보 제공 장치
KR102494142B1 (ko) 고화질 영상을 제공하는 용접 가이딩 시스템
KR102476279B1 (ko) 용접 정보 제공 장치
KR102423223B1 (ko) 카메라 유닛 및 이를 포함하는 용접 정보 제공 장치
WO2022169031A1 (ko) 용접 영상 처리 방법 및 그 장치
EP4431069A1 (en) Welding information providing apparatus
KR102581930B1 (ko) 외측 커버 플레이트를 포함하는 용접 정보 제공 장치
EP4275825A1 (en) Welding information providing apparatus
KR102591502B1 (ko) 용접 정보 제공 장치
KR102583182B1 (ko) 분할된 화면을 표시하는 용접 정보 제공 장치
KR102160207B1 (ko) 고화질 영상을 제공하는 용접 가이딩 시스템
KR20230158321A (ko) 용접 정보 제공 장치
KR20230011627A (ko) 용접 영상 처리 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21743901

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021743901

Country of ref document: EP

Effective date: 20220718

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE