CN108524099A - 具有平视显示器和语音命令的焊工帽罩 - Google Patents

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Abstract

提供了一种焊接***和焊工帽罩，其中该焊工帽罩能够提供表示相关联的焊接操作的信息的图像，其中该图像在焊工帽罩中作为平视显示(HUD)出现。该帽罩将该信息显示在与焊接操作的工作距离重合的焦点处，使得用户在焊接操作过程中不需要改变他/她的焦点。该帽罩进一步包括麦克风以允许将音频指令提供给焊接电源以改变设置。

Description

具有平视显示器和语音命令的焊工帽罩
优先权和援引并入
本申请是2015年4月9日提交的美国申请号14/682,340的部分继续申请,其要求美国临时专利申请号61/977,275的优先权，并且是2013年9月26日提交的美国申请序列号14/037,699的部分继续申请，该申请又是2009年10月13日提交的、以美国专利号8,569,655公告的美国申请序列号12/577,824的继续申请，这些申请的说明书以其全部内容通过援引并入本文。
发明简述
发明领域
本发明总体上涉及一种在焊接中使用的设备。符合本发明的装置、***、和方法涉及对焊接参数的监视并且具体地涉及一种具有平视显示器(HUD)和语音命令及控制特征部的焊工帽罩。
相关技术的说明
焊接是在各种产品和结构的制造和构建中的重要工艺。焊接的应用广泛并且使用遍及全球，例如，列举几例来说，船舶、建筑物、桥梁、车辆和管道的构建和修复。可以在各种各样的地点执行焊接，例如在采用固定式焊接操作的工厂中、或在采用便携式焊接机的现场。
在手动或半自动焊接中，用户/操作者(即焊工)引导焊接设备来进行焊接。例如，在弧焊中，焊工可以手动定位焊条或焊丝、并且在焊接位置处产生生成热的电弧。在这种类型的焊接中，电极与焊接位置的间距与所生成的电弧有关、并且与实现基材金属和焊条或焊丝金属的最佳熔化/熔合有关。这样的焊接质量通常直接取决于焊工的技能。
焊工在焊接时一般依靠各种各样的信息。这种信息包括例如电流和电压。传统地，焊工需要查看焊接装备控制面板上的仪表来获得这种信息。这将要求焊工使得他们的视野离开焊接工作区域，而这样是不希望的。此外，在许多情况下，焊接机可能并不位于工作空间附近。在此类情况下，焊接机是由可以用于改变多个参数(例如焊接功率、极性、电弧特征等)的、电缆连接的远程控制器来操作的。然而，在可以设定该过程之前，焊工可能需要看到物理地位于机器上的显示读数。这个设定过程在设定完成之前可能需要来回许多次。
过去，已作出努力来在焊接过程中向焊工提供信息，诸如在美国专利号4,677,277中披露的方法中，其中监视电流和电压来向操作者产生关于弧焊中的电弧的条件的音频指示。然而，仅由音频电弧参数指示器组成的监视器难以听到和进行干预、并且不能够实现希望的接近控制和通常所要求的焊接质量。
最近，如在美国专利号6,242,711中所披露的，已经开发了一种用于监视弧焊的装置，该装置给焊工提供焊接电弧的实时的电压和电流状态，其中，将以光、被照亮的条形图、光投影、被照亮的透视显示或类似形式的信息置于戴帽罩的操作者的视觉范围之内、并且定位成接近帽罩中的帽罩观察窗。然而，在这个设备中，焊工仍必须将其视觉焦点移动离开焊接工作区域，以便聚焦在位于焊接窗口附近的信息上，或者焊工必须接受***信息而同时继续聚焦在焊接工作区域上。
发明简述
本发明涉及一种焊工帽罩，该焊工帽罩能够提供表示相关联的焊接操作的信息的图像，其中该图像在该焊工帽罩中作为平视显示器(HUD)出现。本发明的其他实施例允许用户通过使用语音命令改变焊接***或焊接电源的设置和/或操作，而不必脱下该帽罩。
从以下的详细说明和附图中，各方面将对于本领域技术人员而言变得清晰。
附图简要说明
通过参考附图来详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和/或其他方面将会更加明显，在附图中：
图1是根据本发明的焊接***的示意图；
图2是类似于图1中帽罩的一种包括摄像机的焊工帽罩的放大视图；
图3是类似于图2中帽罩的一种包括投影仪的焊工帽罩的截面图；
图4是类似于图3中帽罩的一种包括集成视频显示器的焊工帽罩的截面图；
图5是类似于图2中帽罩的一种包括双目摄像机的焊工帽罩的透视图；
图6是类似于图5中帽罩的一种焊工帽罩的内部视图，示出了示出双目观看屏；
图7是具有HUD的焊工帽罩的示例性实施例的截面图；
图8是根据本发明示例性实施例的焊接***的示意图；
图9是具有HUD的焊工帽罩的内部视图；
图10A和10B是具有HUD的焊工帽罩的内部视图；
图11是具有HUD的焊工帽罩的示例性实施例的截面图；
图12展示了可以被显示出的信息的示例性视图；
图13展示了根据本文披露的示例性实施例的焊接***的另一实施例；并且
图14展示了本发明的焊工帽罩的另一个示例性实施例。
示例性实施方案的详细说明
现在将参照附图来描述本发明的示例性实施例。所描述的示例性实施例旨在帮助理解本发明、而不旨在以任何方式限制本发明的范围。贯穿全文，类似参考号表示类似的要素。
现在参照附图，图1中展示了焊接***10。焊接***10包括焊工帽罩12、焊接***14、焊枪16和工件18。工件18总体上限定了焊接工作区域20，可以使用焊枪16来在该焊接工作区域中形成焊缝。
焊接***14包括用于生成焊接电流和电压的焊接设备、用于控制焊接电流和电压的焊接控制***、以及用于监测焊接电流和电压的监测***。即，该焊接***可以是在具有已知构造和操作的已知或用过的焊接电源上。监测***还可以监测多种其他操作系数，诸如但不限于，送丝速度、用过的丝的量/剩余的丝的量、操作者希望的任何类型的焊接反馈、以及任何其他希望的操作参数。
焊工帽罩12包括主体22，该主体具有连接到主体22上的视觉显示器24。显示器24可以是窗口，该窗口包括焊接透镜、视频监视器(诸如LCD显示器或LED阵列)、或适于允许焊工看到焊接工作区域20的任何其他装置。必须理解的是，在这样的显示器24是视频监视器的实施例中，可以利用视频处理来增强该焊接操作的画面。另外，显示器中可以任选地包括记录装置，例如用来记录焊接操作并且之后进行回放以用于分析和/或评估。
如图2所示，焊工帽罩12可以包括安装在焊工的视点处或附近的摄像机26。在视觉显示器24是视频监视器的实例中，摄像机26可以为显示器24提供焊接工作区域20的视频画面。另外，可以使用摄像机26随着焊接操作的进展来对其进行记录，使得以后可以观看该焊接操作。
如图3和图4示出的，信息生成机构28与焊接***14的监测***通信、并且能够基于监测到的焊接参数(诸如电流和电压)在视觉显示器24上生成表示来自该监测***的信息的图像，其中该图像的焦点与相关联的焊接工作区域在焦点范围(即，具有焦点)上，例如在焊工帽罩12的主体22之外。即，在显示器24中/上显示的图像的焦点范围被设定为在与焊接工作区域20的位置相关联的范围处。例如，图像可以是符号的、字母数字的、或适于指示该信息的任何其他装置。因此，焊工可以观看表示关于焊接操作的信息的图像而无需从工作区域转移焦点。因此，在至少一个实施例中，焊工可以同时聚焦在所述工作区域和信息图像上。
必须理解的是，除连同各种各样其他参数的其他类型的信息之外，基于焊接电流和焊接电压的信息包括但不限于：焊接电流反馈、焊接电压反馈、焊接设备的控制设置、焊接过程的统计信息、包括能力表征的基准或限制、包括材料短缺或低流量的报警、既定的或希望的焊接的表征等。
另外，在一个实施例中，用摄像机26来校准相对于焊接工作区域20的图像深度。可以用此经校准的深度来确定在显示器24上显示的信息的焦点。例如，如果摄像机26确定从帽罩到工作区域的距离是2英尺，则在显示器24上示出的图像和/或信息被显示成使得该图像具有会在该帽罩之外2英尺处的焦点。如以上所解释的，这允许将显示信息显示在与焊接区域20相同的焦距处，使得焊工在焊接操作过程中不需要改变他/她眼睛的焦点。在另一个实施例中，可以使用在焊枪上的位置传感器来校准该图像深度。此类传感器可以包括但不限于：磁传感器、光学传感器、声学传感器等，这些传感器是使用适当的感测***来进行感测的以允许确定焊枪的位置。可以用此数据来辅助确定工作区域相对于帽罩的焦点范围/距离。在特定的应用中，高度希望的是仔细对齐该图像与焊接工作，使得图像中所表示的信息是焊工易于获取的，并且使得图像中的信息容易被焊工接受。
在视觉显示器24是视频监视器的实例中，信息生成机构28可以包括在显示器24上示出在焊接工作区域20的视频画面中的、基于监测参数(如焊接电流和焊接电压)的、来自该监测***的信息的图像表示。
如在29处所指示的，信息生成机构28可以如所希望地与其他装置进行有线或无线通信。
在图3中，信息生成机构28是投影仪。投影仪可以例如包括内部LCD显示器或连同有多个相关联的反射镜32以便将所产生的图像反射到视觉显示器24上的LED阵列30。反射的图像将相对于视觉显示器24的深度表象赋予该图像、并且因此将该图像放在相关联的焊接工作区域的焦点范围处并且在焊工帽罩12的主体22之外、并且任选地在与相关联的焊接工作区域20相同的焦距处。任选地，反射表面34可以被置于视觉显示器24的一部分上，以便实现所希望的反射量或反射角。在一个实施例中，可以利用提词机(teleprompter)类型的技术来将图像置于显示器24或表面34上。另外，必须理解的是，一个实施例包括在帽罩内使用LCD显示器或其他类似的显示器来产生图像，然后沿光学路径(如通过反射或光纤或任何其他合适的装置)传送该图像来置于图像显示器24或表面34上。
在图4中，信息生成机构28包括被集成到视觉显示器24中的屏幕、膜或片材36。片材36可以是半透明的LCD膜、电光膜、或任何其他适用于信息生成机构28生成在视觉显示器24中生成的图像的介质。在一种应用中，信息生成机构28可以将立体图投影在焊接透镜上使得焊工的眼睛将分开地观看到这些图像以便产生深度感、并且因此将该图像聚焦在相关联的焊接工作区域20的焦点范围处并且在焊工帽罩12的主体22之外。
图5中示出了包括双目摄像机26a和26b的焊工帽罩12。如图6所示，这些摄像机26a和26b对应于双目观看屏24a和24b。信息生成机构可以产生有待在观看屏24a或24b任一者或两者中生成的图像。在一个实施例中，摄像机26a和26b与屏幕24a和24b是对齐放置的(除了在主体22的相反两侧上之外)，从而因此给予焊工在这些摄像机正前方的视图。另外，在具有双目摄像机26a和26b以及双目观看屏24a和24b的实施例中，产生了景深感。
在任何情况下，该图像都可以是文本、或图表、或视频反馈的叠加图。另外，设想的是，在至少一个实施例中，以上所描述的***可以用于远程焊接情形中，包括但不限于机器人焊接或水下焊接。
尽管已经针对特定的实施例解释和展示了操作原理和模式，但是，必须理解的是，可以在如具体解释和展示之外的其他情况下对此加以实践而不背离其精神或范围。
如图7所示，本发明的一些示例性实施例包括具有平视显示器(HUD)135的、用于焊工的焊工帽罩12。在一些实施例中，HUD 135包括投影仪128、组合器134、和信息生成装置129。投影仪128可以是例如LED阵列、LCD显示器、激光器、组合式LED/LCD***、或一些其他适合的投影仪***。投影仪128将图像投影到组合器134上。图像可以呈文本、图表、视频等的形式。投影仪128从信息生成装置129接收例如呈数字信号形式的图像信息。信息生成装置129基于从外部来源(例如像焊接***14或计算机***160(参见图8))接收到的信息来生成和/或处理该图像。此信息除了其他类型的信息之外还可以包括焊接参数，例如输入功率、输入电流、输入电压、焊接电压、焊接电流、焊接功率、尖端到工件的距离、电弧长度、送丝速度等。在一些实施例中，投影仪128和信息生成装置129可以整合成单一的物理单元。在一些实施例中，计算机***160和/或焊接***14生成和/或处理该图像并且将该图像信息直接传送至投影仪128，该投影仪可以包括和/或连接无线通信装置。
组合器134将从投影仪128投影的图像反射给焊工。在一些实施例中，透射过透镜24的光也透射过组合器134。因此，焊工将同时看到所投影的图像和在组合器134后方的视野。透射过透镜24的光可以是来自透射过透镜24的焊接电弧的光。在一些实施例中，透镜24具有的类型是在透镜24检测到焊接电弧已经开始时快速且自动地从透明变暗。自动变暗特征保护焊工的眼睛免于在眼睛暴露于焊接电弧中时可能发生的损伤。该自动调暗的透镜在没有检测到电弧时是透明的并且因此允许焊工甚至在焊工帽罩12向下翻到焊工脸上时仍能看到工作空间。通过自动调暗的透镜，透射过透镜24和组合器134的光可以是来自焊接电弧的光或是正常的室内采光，这取决于是否在进行焊接操作。
在一些实施例中，组合器134校准所反射的图像，使得所投影的图像看起来在光学无限远处。因此，焊工不必重新聚焦才能看到工作空间和所投影的图像两者，甚至在焊接工艺过程中也是如此。在一些实施例中，组合器134是适当的透明材料(例如，平坦的玻璃片)，该玻璃片是成角度的，使得来自投影仪128的投影图像被反射给焊工，如图7所示。在一些实施例中，将组合器134安装到焊工帽罩12和/或透镜24上使得焊工可以根据希望来调整反射角。
在一些实施例中，组合器134包括反射来自投影仪128的单色光的涂层。例如，组合器134上的涂层可以使得例如仅能反射绿光并且所有其他光都被透射。因此，HUD 135将给焊工提供透明显示器，该透明显示器允许焊工看到组合器134上绿色的信息同时还允许焊工观察工作空间。当然，在组合器134上可以使用反射其他颜色或甚至多种颜色的其他涂层。例如，组合器134可以被涂覆成使得它反射绿色和红色。在位于正常的操作范围内时，例如焊接电流等信息可以被显示为绿色，而在位于正常的操作范围之外时，例如焊接电流等信息可以被显示为红色。向焊工提供的信息可以包括焊接操作参数，例如像输入电流、输入电压、输入功率、焊接电流、焊接电压、送丝速度、接触顶尖到工件的距离、电弧长度、操作模式等。
可以如所希望地改变组合器134的大小、形状、和相对于透镜24的布置。例如，图9展示了组合器134的多种不同大小、形状、和位置。所展示的大小和位置是示例性的并且可以使用任何适当的大小、形状、和位置。例如，在一些实施例中，组合器134的大小被确定为使得它覆盖透镜24的整个开口(见图10A和图10B)。类似地，可以如所希望地确定组合器134上的图像窗口(即，显示实际信息的窗口)的大小和/或位置。例如，如图10A所示，在实际的焊接工艺过程中，图像窗口136可以被显示在组合器134的角落中和/或沿着其边缘，使得焊工不会分心但希望的话仍能获得信息。当焊接工艺没有发生时，图像窗口136可以被显示得更大，如图10B所示。HUD 135可以被配置成使得图像136基于焊接***14是否在执行焊接操作而自动调整大小。替代地或另外，HUD 135可以被配置成使得对图像136的再次调整大小是焊工的手动操作。
在一些实施例中，没有使用投影仪。如图11所示，HUD 235包括组合器234和信息生成装置229。在这个示例性实施例中，图像直接在组合器234中产生。组合器234可以是例如LCD显示器、光波导、电-光介质、或用于产生图像的一些其他适合的介质。类似于以上讨论的组合器134，可以如所希望地改变组合器234的大小、形状、和相对于透镜24的位置，包括使显示器大小等于透镜24的窗口的大小。另外，类似于以上讨论的图像窗口136，可以如所希望地确定组合器234上的图像窗口的大小和/或位置。
组合器234接收来自信息生成装置229的例如呈数字信号形式的图像信息，该图像生成装置基于从焊接***14和/计算机***160接收到的信息来生成和/或处理该信息。在一些实施例中，组合器234和信息生成装置229可以整合成单一的物理单元。在一些实施例中，组合器234和透镜24可以整合成单一的物理单元。在一些实施例中，组合器234、信息生成装置229、和透镜24可以整合成单一物理单元。在一些实施例中，计算机***160和/或焊接***14生成和/或处理该图像并且将该图像信息直接传送至组合器234，该组合器可以包括无线通信装置或连接至其上。
信息生成装置129和229各自可以包括通信装置150以便经由例如无线网络170或有线网络与焊接***14和/或计算机***160通信。无线网络170可以使用例如蓝牙、WiFi(IEEE 802.11)或某些其他无线协议来运行。在一些实施例中，焊接***14可以在焊接操作正在进行时实时提供以下信息来例如辅助焊工：例如输入功率、输入电流、输入电压、焊接电流、焊接电压、焊接功率、接触尖端到工件的距离、电弧长度、送丝速度等。替代地或另外，焊接***14可以在焊工已停止焊接之后发送焊接性能信息。例如，焊接***14可以例如在焊接***14被关掉之后传输信息(例如像热量输入、焊接持续时间等)，从而指示焊工已经完成焊接。此类信息对焊工可能是有用的，以便在开始下一个焊接区段之前进行修正。
在一些实施例中，计算机***160执行所有的计算，例如像热量输入、焊接持续时间等。计算机***160可以经由例如无线网络170或有线网络来与焊接***14和/或焊工帽罩12通信。在一些实施例中，计算机***160对从焊接***14接收到的信息进行收集、存储、和/或分析。在一些实施例中，计算机***160将图像信息不是传送给焊接***14而是传送给焊工帽罩12、或者还另外传送至焊接***。在一些实施例中，该计算机***被并入或整合到焊接***14中。
在一些实施例中，焊工看到的图像信息是可配置的。例如，计算机***160和/或焊接***14可以被配置成具有焊工可以选择的不同“视图”或图像屏幕。例如，如图12所示，可以通过使用若干个图像屏幕或“视图”向焊工呈现焊接信息。视图1可以表示发动机驱动的焊接机的实时操作参数，例如像焊接机输出安培数310、焊接机输出伏特数312、发动机速度314等。第二“视图”(视图2)可以表示性能总量，例如像焊接热量输入320、使用的辅助功率322、使用的焊接功率324等。在其他示例性实施例中，可以示出其他数据。例如，HUD可以显示发动机相关的信息，例如RPM、发动机温度、油压、空气压缩机输出压力(如果装备有)、以及来自发动机控制计算机的任何故障代码以允许警示焊工任何问题。可以对这些视图进行自定义以满足焊工的需要。例如，这些视图可以是基于焊接类型(TIG、MIG等)、所焊接的材料(钢、铝等)、焊缝类型(圆角、对接等)、或基于一些其他因素而可自定义的。此外，可以是针对各焊工来对这些视图自定义的。例如，在焊工通过使用讯标(例如，RFID标签)或一些其他手段登陆计算机***160或焊接***14来识别身份之后，计算机***160和/或焊接***14可以例如基于焊工的偏好、经验水平等来显示针对该焊工的一组“视图”。
焊工可以开启和关掉HUD 135、235并且通过使用位于焊工帽罩12上的控制件(未示出)来滚动这些“视图”。替代地或此外，焊工可以通过使用语音命令来控制HUD 135、235。焊工帽罩12可以包括接收来自焊工的声音命令的麦克风***140(参见图7)。麦克风***140接着可以通过使用通信装置150将这些声音命令转送至焊接***14和/或计算机***160。焊接***14和/或计算机***160解读这些命令并且将适当的指令和信息发送至信息生成装置129、229。信息生成装置129、229于是将基于所接收的信息和指令来控制投影仪128和/或组合器234。例如，焊工可以说“显示电流”并且该***将显示焊接电流。可以使用其他语音命令以允许用户显示希望的信息。这些语音命令可以是使用在焊接工艺完成之前、期间、或之后的。除了以上所讨论的这些命令，焊工还可以调整图像窗口136的大小和位置、图像显示器的亮度、图像显示器的颜色等。在一些实施例中，焊工可以控制图像的不透明度来使图像具有更多或更少的透明度(例如从接近100％透明至100％不透明)。与焊工调整一起，信息生成装置129、229、计算机***160、和焊接***14中的至少一者可以基于是否感测到焊接电弧和/或基于室内环境光的水平自动地调整一些显示参数(例如像亮度、不透明度、颜色等)。
图13描绘了本发明的焊接***1100的另一示例性实施例，类似于以上描述的，焊接***1100包括焊接电源或电源1102、送丝机1104以及气体供应1106。焊接电源1102包括电力电缆1108、控制电缆1110、和电源电缆(未示出)。电力电缆1108包括连接到工件上的地线和夹具1112，以及被配置成连接到送丝机1104上的电力电缆1114。控制电缆1110可以被配置成连接到送丝机1104上。在另一个实施例(未示出)中，控制电缆1110可以被配置为无线的，类似于上面讨论的无线技术。应当理解，焊接电源1102、电力电缆1108、和控制电缆1110可以具有适于向焊接***1100供电和进行焊接控制的任何配置。如同上述实施例一样，电源1102和***1100整体可以被配置为与已知的焊接***一致。因为此类***是已知的，在此不再讨论它们的操作的详细讨论。
在图13中进一步示出的是气体导管1116和调节器1118，其被配置成将气体供应1106连接到送丝机1104上。气体供应1106可以包括惰性气体、活性气体或两者的组合，包括但不限于氩气、氦气、二氧化碳、氩气和氦气、氩气和氢气、以及其他气体组合。在另一个实施例(未示出)中，焊接设备1100使用涂覆有被燃烧时形成气体屏蔽的材料的焊丝，因此可能不是在所有实施例中都需要气体供应。应当理解，气体供应可以是被配置成屏蔽焊接与大气的任何气体或气体的组合。
如图13所示，送丝机1104可以包括壳体1120、齿轮箱1122、丝轴组件1124、以及用户接口1126。从齿轮箱1122延伸出的是软管1128，该软管被配置成连接到焊枪1130上。壳体1120可以连接到用户接口1126和齿轮箱1122上。此外，从焊接电源1102延伸的控制电缆1110和电力电缆1114以及从气体供应1106延伸的气体导管1116被配置成连接到壳体1120、齿轮箱1122、和软管1128上。齿轮箱1122包括使焊丝(未示出)前进和缩回的至少多个辊(未示出)以及控制焊丝路径的焊丝导向器(未示出)。应当理解，送丝机1104可以具有适于接收气体供应、电源、和焊接控制装置的任何配置。
在齿轮箱1122与焊枪1130之间延伸的是软管1128，该软管可操作地连接焊丝和焊丝导管、气体管线(如果需要的话)、以及焊枪触发器开关连接件。在另一个实施例(未示出)中，如以上讨论的，软管1128不包括气体管线。在又一个实施例(未示出)中，软管1128可以包括控制电缆，该控制电缆被配置成将焊枪1130连接到以下中的至少一个：焊接电源1102、送丝机1104、和气体供应1106。软管1128可以是被配置成容纳焊丝、气体软管、和开关连接件的任何直径和长度。软管1128由适于焊接环境的任何材料制成。应当理解，软管1128和焊枪1130可以具有适于通过软管并且向焊枪供应焊丝、焊接气体、和控制装置的任何配置。
在焊接***1100的所示实施例中，用户接口1126包括以下中的至少一个：控制***、具有足够处理能力来实现和/或运行软件程序和设置程序并控制这里描述的实施例的操作的计算机(或可选地，至少一个CPU)。帽罩10可以像这里讨论的任何实施例那样配置。如图所示，帽罩10可以经由任何已知的无线通信技术具有无线通信能力170。此外，送丝机1104和电源1102中的每一个可以分别具有无线通信装置1160和1150，其允许各个组件之间的无线通信。当然，通信也可以通过帽罩10与送丝机1104和/或电源1102之间的有线连接发生。此外，在其他示例性实施例中，焊炬或焊枪1130可以具有与帽罩10上的无线装置170通信的无线通信模块或装置1170。例如，在其中焊接操作远离送丝机1104和/或电源1102的实施例中，帽罩10可以与焊炬1130无线地通信(例如，经由蓝牙技术)，并且那些通信和任何传送的信息可以通过管道1128中的通信线路被发送，然后可以通过已知的通信协议由送丝机1104和/或电源1102接收。示例性***1100及其联接的通信可以允许用户使用语音命令来控制***1100的操作和设置。这在以下进行更全面的描述。
如前所述，本发明的实施例可以具有带麦克风140的帽罩(图7和图14)。麦克风140可以被定位在拾取焊工的语音指令和/或命令的位置处。使用在此披露的各种通信方法，按需要将语音命令发送到送丝机1104和/或电源1102。使用这个，焊工就可以控制显示的信息以及***1100的设置和操作。除了麦克风之外，帽罩10可以包括至少一个扬声器141(图14)，该扬声器可以在使用***1100时向焊工提供音频提示和触发。当佩戴帽罩时，扬声器141可以被安装在帽罩内并且定位在用户的耳朵附近。与麦克风类似，扬声器141可以被联接到***的通信部件上以确保将希望的音频信号和数据传达给佩戴帽罩的焊工。在又一个示例性实施例中，帽罩可以包括“白噪声”发生器143或者能够减少或干扰焊接环境中产生的环境噪声的其他类型的噪声消除装置，声音干扰装置143可以用于允许通过扬声器141改善到焊工的音频通信，或者可以充当声音过滤装置以允许麦克风140更容易进行语音识别。例如，如果焊工正在进行焊接操作，则环境噪声可能很高，从而导致由***1100的控制电子装置的语音识别问题。因此，过滤装置/噪声消除装置143可以用于过滤掉环境焊接噪声，使得清楚地接收和识别焊工命令/指令。将在下面更全面地讨论这些实施例的这个及其他方面。
如前面的实施例所述，焊工可以使用语音命令改变显示。然而，在其他示例性实施例中，使用类似技术(例如，语音识别技术)，焊工可以改变焊接操作设置。即，当焊工远离电源1102和/或送丝机1104并且在佩戴帽罩时，焊工可以通过使用语音命令来改变焊接设置、参数、和焊接操作。在示例性实施例中，用于送丝机1104和电源1102中的至少一个或两者的控制器包含语音识别软件以及允许焊工的语音控制如在此所述的***的操作和设置的能力。此类软件和***是普遍已知的并且在此不需要进行详细描述。例如，在客户服务行业中存在类似的语音识别***，其中用户通过电话使用音频/口头命令来获得信息等。这种技术以及其他类似技术可以用于在此描述的实施例中。
此外，如图13所示，本发明的一些示例性实施例利用焊炬1130上的一键通开关1171，该开关使得用户/焊工能够开始焊接设置的音频控制/改变。这种实施例可以防止用户无意中改变设置。例如，在进行设置改变之前，焊工接通按钮/开关1171。这将信号发送到电源1102或送丝机1104中的至少一个或两者，以准备好接收音频命令。在开关1171接通之后，焊工可以发出语音命令，例如，“将电流改变为300”。在完成音频命令之后，用户/焊工然后可以再次简单地按下开关(取决于其操作)来断开开关1171，指示音频命令已经结束。在其他示例性实施例中，不使用单独的开关，但是MIG焊炬上的触发器可以用于启动设置改变操作。例如，***可以被配置成使得对焊炬触发器的2个或更多个快速动作可以发出音频指令将被启动的信号，并且在音频指令之后，可以再次多次快速按下触发器以指示指令结束。此外，可以使用开关1171或焊炬触发器来验证适当的设置改变。即，在一些示例性实施例中，焊工可以使用开关1171或焊炬触发器来确认设置是正确的以验证设置。在其他示例性实施例中，焊炬1130可以具有开关1171和触发器两者，并且可以同时使用每一个的激活和/或按压来启动、结束和/或验证设置或音频指令。在其他示例性实施例中，开关1171可以被安装在帽罩10的外部，使得当用户/焊工想要通信和/或提供音频指令或设置改变时，可以使用帽罩上的开关。开关1171也可以被安装在可以用于控制***1100的操作的悬架上。
当然，在其他示例性实施例中，***1100可以被设置成使得某些音频提示或单词可以用于启动、结束或验证设置和/或设置改变。例如，为了启动改变，焊工可以说出单词/短语“改变电流”。这被送丝机1104和电源1102中的任一(或两者)中的控制器识别为用于启动焊接电流的改变的音频提示。在那时，***1100可以致使视觉提示在帽罩上显示给焊工(例如，如以上实施例中描述的)，诸如“改变电流-新电流水平？”之后，用户将口头陈述新的电流设置，例如“300”。***1100然后可以致使新的电流水平显示为“300”，并且要求焊工“验证新的电流”(或类似的一些事)。然后，用户/焊工可以接通开关1171、枪触发器、或用于验证新设置的任何其他机构。例如，在一些实施例中，***可以将某个音频信号识别为验证。例如，***可以将单词“验证”(通过麦克风140说出)识别为指示信号是正确的信号。当然，在示例性实施例中，***1100还具有在音频命令未被正确识别时进行校正的能力。在此类***中，用户可以再次使用开关1171、触发和/或音频信号来进行校正。例如，如果用户启动希望的电流改变到300安培，但***显示新的“400安培”电流，则用户可以使用音频命令或开关/触发启动来指示该新设置不正确。例如，焊工可能说“不正确”，在那时***将重新启动电流设置协议，直到焊工验证新设置是正确的。
如图13所示，在一些示例性实施例中，电源1102具有扬声器/麦克风***1180。这可以允许电源1102处的用户与佩戴帽罩的焊工通信，并且反之亦然。扬声器/麦克风***1180可以具有一键通开关和/或视觉指示器，诸如灯等。这将允许焊工在焊工远程地定位并且在不移除帽罩的情况下容易地与靠近电源1102的某人通信。在示例性实施例中，当焊工想要与靠近电源1102的某人通信时，当焊工触发开关1171、枪触发器或任何其他机构时，视觉指示器可以照明。例如，当焊工想要与某人通信时，他/她按下开关1171，其在电源1102处引起照明和/或音频信号，使得附近的某人可以交互/响应。当然，在其他示例性实施例中，扬声器/麦克风***1180也可以被安装在送丝机1104或焊接***的任何其他部件上。
在另外的示例性实施例中，***1100允许帽罩到帽罩通信。即，在一些实施例中，这里描述的通信网络可以允许帽罩之间的通信。这可以无线地或经由有线连接完成。例如，多个电源1102可以联网以允许彼此和分别使用每个电源的焊工进行通信。
在另外的示例性实施例中，当***正在焊接时，语音修改***可以被“锁定”。即，在电源1102正在输出焊接电流(或者***是离子切割***的情况下等离子切割电流)时，电源1102和/或送丝机1104的控制器/控制***将不接受和/或将不允许参数设置的任何语音命令变化。然而，在其他示例性实施例中，在焊接时改变设置可能是有益的，***1100可以允许在焊接时的设置改变。在此类***中，电源1102和/或送丝机1104内部的音频识别***将使用特定音频信号/指示/单词来允许参数的修改。这种音频信号应当与正常的焊接声音不同，以确保避免无意的参数改变。例如，控制***可以使用诸如“参数改变”的触发词/短语，***1100将识别为在焊接时要求改变。当适当的音频信号被控制器识别时，在焊接操作正在进行的同时，***将允许例如送丝速度的改变。在一些示例性实施例中，在焊接时仅可以改变参数的子集。这确保不希望进行即时改变的某些参数将被锁定。例如，当焊接时，***1100可以允许即时WFS改变，但是没有电压设置改变。
下面描述使用该***的示例性方法。当然，以下旨在仅仅是示例性的，并且不旨在限制这里描述的实施例的整体范围。
在焊接(或切割操作)之前，焊工/用户戴上帽罩10并且可以使用音频命令和/或触发信号(如果配备的话)以向***1100指示音频命令即将到来。例如，用户可以激活开关1171和/或说出关键词或短语，像“设置参数”。在接收到该指示后，电源1102和/或送丝机(1104)中的控制器/CPU(或类似部件)可以致使帽罩中的视觉指示(参见上面的讨论)和音频提示(经由扬声器141)中的任一个或两者指示***1100准备好修改/设置参数。然后，用户可以提供另一命令，诸如“设置电流”、“设置送丝速度”、“设置电压”、“设置屏蔽气体”等。***控制器识别这些命令并且致使适当的视觉和/或音频信号被中继到帽罩10。例如，***可以显示“设置电流”和/或提供“设置电流”的音频记录以向用户指示***已准备好设置电流。在这个确认之后，用户然后可以提供电流设置的音频指示。例如，用户可以说“350”或“3-5-0”或者希望的任何希望的音频协议。***1100然后识别该信息并且可以在视觉上显示和/或提供音频确认以确认适当的设置。例如，***1100可以在视觉上显示“电流设置350”和/或经由扬声器141提供音频确认。如果显示的设置是正确的，则用户可以使用枪、帽罩或悬架(或任何其他位置)上的开关/触发器来指示该设置是适当的，或者提供音频确认，诸如“已验证”、“正确”、“设置”等。通过该验证，电源1102将对操作进行适当的设置。然而，如果设置不正确，则用户可以使用开关和/或音频信号来校正设置。例如，用户可以重新陈述该设置，例如“电流设置350”，并且按需要重复此操作，直到显示正确的设置。在其他实施例中，用户可以陈述“正确电流”或者可以说“不正确”，并且然后重复设定过程。用户因此可以使用上述协议或类似的来设置所有操作参数，包括：电流、电压、送丝速度、屏蔽气体压力、屏蔽气体类型等。用户还可以使用音频命令来设置焊接工艺类型。例如，脉冲、CC、CV、STT等。一旦为给定的焊接/切割操作设置适当的参数，用户就可以激活开关/触发器和/或提供参数针对给定操作设置并且是适当的音频信号。例如，用户可以说“参数设置”、“执行”等来向***指示所有参数都被设置。一旦这个完成，一些示例性实施例就可以向帽罩中的用户提供视觉和/或音频指示来指示***1100准备好焊接。例如，可以显示绿灯以及参数设置，或者可以向用户提供说出“准备好进行焊接”或类似的视觉和/或音频指示，之后可以开始焊接操作。如以上指示的，在一些实施例中，参数不能改变，直到焊接操作停止，而在其他实施例中，至少一些参数可以在焊接期间改变。
在另一个示例性实施例中，***和帽罩可以由用户设置以允许语音命令控制希望的特定功能。即，在焊接之前，用户可以使用帽罩处的语音命令或其他输入和/或电源处的用户输入来选择将用语音命令控制的焊接功能/操作。例如，该焊接参数可以包括电流、送丝速度或电压。当然，取决于焊接操作，可以按需要选择其他希望的可控参数。一旦选择了可控参数，用户就可以在帽罩中使用简单的语音命令来控制该选择的参数。例如，对于TIG型焊接操作，用户可以选择电流作为可控参数。然后在焊接过程中，用户可以简单地说“更多”或“更少”，或者“上”或“下”或者“增加”或“减少”。如实施例中描述的，将使用该简单的语音命令来控制选择的参数并且将相应地移动电流(或选择的参数)。类似地，在其他希望的焊接操作中，可以以类似的方式控制送丝速度或电压。在示例性实施例中，电源可以具有语音命令参数用户输入装置，诸如旋钮、开关、或允许用户在焊接之前选择语音控制参数的其他用户输入条目机构。例如，如图13所示，在电源1102的面上显示的显示屏可以是使用触摸感测技术(此类用户输入是已知的)的输入装置，该输入装置允许用户选择/输入将被控制的参数。一旦做出选择，***就将使用语音命令(上面的实例)来控制选择的参数。在该实施例中，用户在控制参数之前不必说“电流”等，因为它将被预先选择。这种实施例可以在帽罩内有或没有视觉显示器的情况下使用。在其他实施例中，用户可以如先前的实施例中所述的用语音命令来控制选择的参数。
在另外的示例性实施例中，帽罩上的电子装置包含电池(未示出)以向帽罩上的电子部件(上述)供电，其中电池可以在电源1100上充电。即，帽罩可以具有电气充电连接器1191(参见图14)，该电气充电连接器例如联接到可以在装置229中的电池(未示出)。当电池的能级低时，帽罩可以被安装在电源1100上的充电支架1190上(参见图13)。充电支架1190和帽罩/连接器1191被配置成使得它们可以彼此接合并且在联接时来自电源1100的电力被提供给帽罩中的电池以给电池充电。电气充电连接可以是包括USB等的任何已知类型。此外，已知从焊接电源提供辅助功率和低功率，因此不需要在此描述该技术的各个方面。这允许帽罩电子装置在电源处充电，并且增加了***的整体灵活性。电池(可以是可再充电的或简单地可替换的电池)可以被安装在所述帽罩上的任何地方，以便在焊接过程中不干扰用户。
尽管已参考本发明示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例。本领域普通技术人员应理解的是，可以在不背离如以上实施例所限定的本发明的精神和范围的情况下做出形式上和细节上的多种不同改变。

Claims (20)

1.一种焊工帽罩，包括：
主体部分；
联接到所述主体部分上的视觉显示部分，其中所述显示部分允许用所述显示部分观察焊接操作；
信息生成机构，所述信息生成机构生成有待在所述视觉显示部分上显示的图像，所述图像在所述焊接操作过程中是可看到的；
联接到所述信息生成机构上的通信装置，所述通信装置接收有待在所述图像中显示的信息；以及
联接到所述通信装置上的麦克风，其中所述麦克风被定位成使得所述麦克风在所述帽罩的用户佩戴所述帽罩时从所述用户接收音频指令，
其中所述通信装置将从所述麦克风接收到的所述音频指令传达给焊接电源。
2.如权利要求1所述的焊工帽罩，进一步包括位于所述帽罩中的扬声器，所述扬声器联接到所述通信装置上，其中所述扬声器向所述用户提供音频信号。
3.如权利要求1所述的焊工帽罩，进一步包括开关，所述开关激活所述麦克风以允许所述通信装置从所述麦克风接收信号。
4.如权利要求1所述的焊工帽罩，其中所述信息生成机构生成对由所述麦克风接收到的音频指令的视觉确认。
5.如权利要求1所述的焊工帽罩，其中所述帽罩进一步包括电池和充电连接器，当所述充电连接器联接到能源上时，电能通过所述充电连接器传递以给所述电池充电。
6.如权利要求1所述的焊工帽罩，其中所述通信装置是无线通信装置。
7.如权利要求1所述的焊工帽罩，进一步包括噪声发生器以干扰所述帽罩内的环境噪声。
8.一种焊接***；包括：
焊接电源***，所述焊接电源***向焊接焊炬供应焊接功率以用于焊接工件；以及
在用所述焊接电源***进行焊接操作过程中将由焊工佩戴的焊工帽罩，其中所述焊工帽罩与所述焊接电源***通信，并且所述焊工帽罩包括：
主体部分；
联接到所述主体部分上的视觉显示部分，其中所述显示部分允许观察焊接操作；
信息生成机构，所述信息生成机构生成有待在所述帽罩中显示的图像，其中所述图像在所述焊接操作过程中是可看到的，并且其中所述图像显示来自所述焊接电源***的设置信息；
联接到所述信息生成机构上的通信装置，所述通信装置接收有待在所述图像中显示的信息；以及
联接到所述通信装置上的麦克风，其中所述麦克风被定位成使得所述麦克风在所述帽罩的用户佩戴所述帽罩时从所述用户接收音频指令，
其中所述通信装置将从所述麦克风接收到的所述音频指令传达给所述焊接电源。
9.如权利要求8所述的焊接***，进一步包括位于所述帽罩中的扬声器，所述扬声器联接到所述通信装置上，其中所述扬声器向所述用户提供音频信号，并且所述音频信号从所述焊接电源提供。
10.如权利要求8所述的焊接***，进一步包括开关，所述开关激活所述麦克风以允许所述通信装置从所述麦克风接收信号。
11.如权利要求10所述的焊接***，其中所述开关被安装在所述焊接焊炬上。
12.如权利要求8所述的焊接***，其中所述信息生成机构生成对从所述焊接电源接收到的音频指令的视觉确认。
13.如权利要求8所述的焊接***，其中所述帽罩进一步包括电池和充电连接器，当所述充电连接器联接到位于所述焊接电源上的能源时，电能通过所述充电连接器传递以给所述电池充电。
14.如权利要求8所述的焊接***，其中所述通信装置是与所述焊接电源通信的无线通信装置。
15.如权利要求8所述的焊接***，其中所述帽罩进一步包括噪声发生器以干扰所述帽罩内的环境噪声。
16.如权利要求8所述的焊接***，其中所述电源进一步包括麦克风和扬声器以允许从所述焊接电源到所述帽罩的音频通信。
17.如权利要求8所述的焊接***，其中通过使用由所述麦克风接收到的所述音频指令改变所述焊接电源的输出设置。
18.如权利要求8所述的焊接***，其中所述通信装置用通信链路与第二焊工帽罩中的第二通信装置联接，使得所述帽罩与所述第二焊工帽罩之间发生音频通信。
19.如权利要求8所述的焊接***，其中所述设置信息是基于所述音频指令在所述焊接电源上设置的。
20.一种焊接***；包括：
焊接电源，所述焊接电源向焊接焊炬供应焊接功率以用于焊接工件，以及向焊接参数选择装置供应焊接功率以用于选择可控焊接参数；以及
在用所述焊接电源进行焊接操作过程中将由焊工佩戴的焊工帽罩，其中所述焊工帽罩与所述焊接电源通信，并且所述焊工帽罩包括：
主体部分；
联接到焊接电源上的通信装置；以及
联接到所述通信装置上的麦克风，其中所述麦克风被定位成使得所述麦克风在所述帽罩的用户佩戴所述帽罩时从所述用户接收音频指令，
其中所述通信装置将从所述麦克风接收到的所述音频指令传达给所述焊接电源，
其中所述音频指令包括增大所述可控焊接参数的第一指令以及减小所述可控焊接参数的第二指令，并且
其中所述焊接电源在所述第一指令被接收到时增大所述可控焊接参数并且在所述第二指令被接收到时减小所述焊接参数。
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