CN109316278A - 提供实时烟雾接触量警告能力的焊接头盔配置 - Google Patents

Abstract

在电弧焊接过程中提供实时烟雾接触量监测和警告能力的焊接头盔、系统和套件。被配置成在焊接过程中保护用户头部的焊接头盔被配置成具有智能警告装置和空气采样吸取和输出端口。该空气采样吸取和输出端口连接到用于对该焊接头盔内的可呼吸空气进行采样的空气采样管的近端上，并且该空气采样管的远端连接到外部气溶胶监测设备的空气采样进气端口上。智能警告装置与气溶胶监测设备通信以便从气溶胶监测设备接收空气样本输出数据，并且处理空气样本输出数据以便基于预设接触量水平设定点和/或接触量警告操作模式来生成警告数据和/或警告信号。

Description

提供实时烟雾接触量警告能力的焊接头盔配置

技术领域

某些实施例涉及在焊接过程中监测烟雾。更具体地，某些实施例涉及提供实时烟雾接触量监测和警告能力的焊接头盔、方法和套件。

背景技术

在焊接过程(例如，电弧焊接过程)中，可能产生诸如烟雾的污染物，该污染物如果由焊工吸入可能对焊工是有害的。在许多焊接情况(尤其是室内情况)中，通风设备用于抽取并排放烟雾。然而，有时通风设备可能不适用于特定焊接过程或情境，或者通风设备可能无法由焊工适当地设置或适当地使用。由于安全和卫生法规倾向于以行为基础，因此符合工业卫生标准依赖于由合格的工业卫生学者做出的实际工作场所接触量测定。现行方法是执行全轮班监测，其中采样设备被放置在工人身上以便过滤并收集存在于工人的呼吸区中的污染物的代表性样本。目标是获得八小时时间加权平均浓度，该浓度随后可以与法规中的可允许水平进行比较。然而，很多时候在采样事件发生几周之后才能获得结果，因为经常需要将样本发送到可信任的实验室来进行分析。

通过将常规的、传统的和所提出的方法与如在本申请的其余部分中参照附图阐述的本发明的实施例相比较，这些方法的进一步的局限性和缺点对本领域内的技术人员而言将变得明显。

发明内容

在此披露了在电弧焊接过程中提供实时烟雾接触量监测和警告能力的焊接头盔、系统和套件。被配置成在焊接过程中保护用户头部的焊接头盔被配置成具有智能警告装置和空气采样吸取和输出端口。空气采样吸取和输出端口连接到用于对焊接头盔内的可呼吸空气进行采样的空气采样管的近端上，并且空气采样管的远端连接到外部气溶胶监测设备的空气采样进气端口上。智能警告装置与气溶胶监测设备通信以便从气溶胶监测设备接收空气样本输出数据，并且处理空气样本输出数据以便基于预设接触量水平设定点和/或接触量警告操作模式来生成警告数据和/或警告信号。因此，在可能对焊工造成任何显著伤害之前，焊工和/或例如焊工的监督者可以被容易地告知在焊接过程中对焊工的任何不可接受的接触量。此类头盔、系统和套件可以用作用于管理并更有效地了解工作场所接触量的强有力的日常工具。

所要求保护的本发明的这些和其他特征及其所展示的实施例的细节将从以下描述和附图中得到更全面理解。

附图说明

图1是用于在焊接过程中提供实时烟雾接触量警告能力的焊接头盔的第一示例性实施例的图示；

图2是用于在焊接过程中提供实时烟雾接触量警告能力的焊接头盔的第二示例性实施例的图示；

图3是用于在焊接过程中使用图1的焊接头盔(或者可替代地，图2的焊接头盔)提供实时烟雾接触量监测和警告能力的系统的第一实施例的图示；

图4是图3的系统的功能框图，示出了图1的焊接头盔(或者图2的焊接头盔200)的智能警告装置(IWA)的第一实施例的功能元件；

图5是用于在焊接过程中使用焊接头盔的稍微修改的实施例来提供实时烟雾接触量监测和警告能力的系统的第二实施例的图示；并且

图6是图5的系统的功能框图，示出了图5的焊接头盔的IWA的功能元件。

具体实施方式

本发明的实施例涉及在电弧焊接过程中提供实时烟雾接触量监测和警告能力的焊接头盔、系统和套件。根据本发明的某些实施例，至少部分在由执行焊接过程的用户佩戴的焊接头盔中提供这种能力。

如在此使用的，术语“整合”是指被定位在……上、是……的物理整体部分或者被附接到……上(具有或不具有随后未附接的能力)。如在此使用的，术语“实时”是指在焊接过程中监测、通信和处理空气样本输出数据，从而使得在可能对焊工造成任何显著伤害之前，焊工和/或例如焊工的监督者可以被容易地告知在焊接过程中对焊工的任何不可接受的接触量。如在此使用的，术语“气溶胶”意味着分散在气体中的颗粒的体系(例如，分散在空气中的固体烟雾或烟颗粒)。

以下在此参考图1至图6来描述本发明的不同实施例的细节。图1是用于在焊接过程中提供实时烟雾接触量警告能力的焊接头盔100的第一示例性实施例的图示。焊接头盔100包括焊工面罩110，该焊工面罩被配置成佩戴在焊工的头部上以便在焊接过程中保护焊工。焊接头盔100还包括与焊工面罩110整合的智能警告装置(IWA)120。IWA 120被配置成与外部气溶胶监测(EAM)设备通信地对接以便从该EAM设备接收空气样本输出数据。IWA 120响应于从EAM设备接收空气样本输出数据来生成警告信息和其他环境状态信息。稍后在此描述IWA 120和EAM设备的交互的细节。

在图1的实施例中，IWA 120被定位在头盔110的外侧上。根据本发明的某些实施例，IWA 120可以固定在焊工面罩110上，或者可附接到焊工面罩110上并且从该焊工面罩上可拆卸。IWA 120包括用户界面121、通信输入端口122(例如，USB端口)、射频(RF)天线123以及警报或警示设备124。稍后在此更详细描述IWA 120的这些元件。根据本发明的替代实施例，警报设备124可以与IWA 120分离并在别处整合在头盔100之上或之内。在这种替代实施例中，IWA 120将以有线或无线方式启动警报设备124。

焊接头盔100进一步包括与焊工面罩110整合的空气采样吸取和输出端口(ASPOP)130。ASPOP 130被配置成采样或收集焊工面罩110内的可呼吸空气并且连接到空气采样管的近端上以用于使采样空气漏斗化远离面罩110。如稍后在此讨论的，空气采样管的远端附接到EAM设备上。如在此使用的，术语“可呼吸空气”意味着表示由焊工在佩戴头盔100时呼吸的空气的空气样本。尽管ASPOP 130被示出为在图1中的焊工面罩110的前部附近，但ASPOP 130几乎可以位于焊工面罩110上的任何位置(例如，朝向焊工面罩110的背部)。

图2是用于在焊接过程中提供实时烟雾接触量警告能力的焊接头盔200的第二示例性实施例的图示。图2的焊接头盔200类似于图1的焊接头盔100。然而，焊接头盔200包括大部分整合在焊工面罩110的内侧上的IWA 120，如由图2中的IWA 120的虚线所指示。然而，用户界面121、通信输入端口122和RF天线123仍然从焊工面罩110的外侧是可触及的。警报或警示设备124位于焊工面罩110的内侧上。在图2的实施例中，IWA 120的大部分通过整合在焊工面罩110的内侧而受到保护。

图3是用于在焊接过程中使用图1的焊接头盔100(或者可替代地，图2的焊接头盔200)提供实时烟雾接触量监测和警告能力的系统300的第一实施例的图示。除了焊接头盔100之外，系统300包括在头盔100外部的外部气溶胶监测(EAM)设备310。EAM设备310被配置成确定所采样的可呼吸空气中的一种或多种污染物的浓度并生成相关联的空气样本输出数据。例如，EAM设备310可以是激光光度计设备。此类激光光度计设备的示例是如由TSI股份有限公司制造的SIDEPAK^TM设备。系统300可以进一步包括佩带或带具(未示出)，以用于在佩带或带具由用户佩戴时来固定EAM设备310。

系统300还包括将IWA 120的通信输入端口122与EAM设备310的数据输出端口311连接的通信电缆320(例如，USB电缆)。在操作过程中，EAM设备310经由通信电缆320将空气样本输出数据发送到IWA 120。EAM设备310和IWA 120两者可以例如由电池或可再充电电源组来供电。可替代地，EAM设备310和/或IWA 120可以由例如插入电源插座的AC适配器或者由焊接电源或送丝机的辅助电源来供电。

系统300进一步包括空气采样管330。根据本发明的实施例，空气采样管330可以是耐用、耐热的柔性塑料管。管330的一个端部连接到头盔100上的ASPOP 130上。管330的另一个端部连接到EAM设备310上的空气采样进气端口312上。EAM设备310包括用于形成真空的泵(未示出)，该泵从头盔100内吸出可呼吸空气并使其穿过ASPOP 130、穿过管330、穿过空气采样进气端口312并进入EAM设备310中以便进行分析。根据本发明的实施例，通信电缆320和空气采样管330作为一个捆束一起延伸以便提供“整洁的”设计实施方式。在这种实施例中，空气采样进气端口312和数据输出端口311可以在EAM设备310上相对靠近在一起。类似地，通信输入端口122和ASPOP 130可以在面罩110上相对靠近在一起。

在系统300的操作过程中，在EAM设备310从头盔100中抽出可呼吸空气时，EAM设备310分析所采样的可呼吸空气以便(例如，经由气溶胶计数)确定所采样的空气中的颗粒质量浓度。根据本发明的实施例，EAM设备310是能够在较长的时间段内确定实时气溶胶质量浓度和时间加权平均(TWA)气溶胶质量浓度并且能够在不同范围的粒度之间进行辨别的激光光度计设备。

由EAM设备310确定的质量浓度被作为空气样本输出数据经由通信电缆320发送到IWA 120，以便进行处理和分析。根据本发明的不同实施例，其他形式或类型的空气样本输出数据也可以由EAM设备310生成并发送到IWA 120。例如，EAM设备310还可以随时间或者甚至随多个焊接过程工作段来生成并记录历史接触量数据。

图3的系统300的不同元件(焊接头盔、EAM设备、IWA、空气采样管、通信电缆和带具)可以以套件的形式来提供，该套件可以由用户方便且容易地组装以供使用，并且随后在使用后进行拆卸。

图4是图3的系统300的功能框图，示出了图1的焊接头盔100(或者图2的焊接头盔200)的IWA 120的第一实施例的功能元件。如图4所示，IWA 120包括处理器125和连接到RF天线123上的RF发射器126。处理器125可操作地连接到RF发射器126、用户界面121和警报或警示设备124上。根据本发明的不同实施例，处理器125可以是软件可编程微处理器、数字信号处理器、微控制器或者能够被配置或编程用于提供在此针对处理器125所描述的处理功能的任何其他处理设备或芯片。处理器125还经由通信电缆320与EAM设备310可操作地对接，以便接收空气样本输出数据。

处理器125处理空气样本输出数据并生成接触量警告数据和信息。接触量警告数据和信息可以包括指示何时超过某些预定义接触量水平限值的警示数据，以及其他数据和信息，包括例如污染物浓度水平历史和运行时间平均数据。

用户界面121可以例如是触敏显示器或者开关和/或按钮的配置。其他类型的用户界面也是可能的。在一个实施例中，用户界面由焊工用于设置一个或多个接触量水平设定点。接触量水平设定点是由处理器125与空气样本输出数据(或其已处理版本)进行比较的值。空气样本输出数据表示所采样的可呼吸空气中的一种或多种污染物的浓度。例如，用户可以例如依赖于标准最大烟雾接触量准则(MFEG)以便确定针对特定焊接过程的适当的接触量水平设定点。

如果处理器125确定已超过污染物的浓度(即，确定已发生警告条件)，那么处理器124可以生成警告信号以便启动警报设备124来警示用户该情况。根据本发明的不同实施例，警报设备124可以是声音警报设备、视觉警报设备或这两者的组合。其他类型的警报设备也是可能的，如例如振动警报设备。根据本发明的替代实施例，警报设备124可以与头盔100分离并且可以由头盔100的IWA 120无线启动。此外，如果焊接头盔是具有可以由焊工观察的内部显示器的类型，那么来自IWA 120的警告信息可以在内部显示器上显示。

在另一个实施例中，用户界面由焊工用于选择预定义的警告操作模式。预定义的警告操作模式是系统300的在处理器125中编程或配置的操作模式，该操作模式与特定焊接过程以及可以作为该特定焊接过程的部分而产生的可能污染物相关。特定预定义警告操作模式包括预设接触量水平设定点以及可能地对应于特定焊接过程的其他参数和/或操作算法。预定义警告操作模式被设计用于保持焊工(例如，经由警示)被告知在该特定焊接过程中的污染物接触量并且相对于该污染物接触量是安全的。

根据本发明的实施例，RF发射器126从处理器125接收警告数据和信息并将该警告数据和信息传送到外部警告站(未示出)。外部警告站可以是例如刚好在工厂中的焊接工作环境外的办公室中运行接触量软件应用程序的个人计算机。外部警告站可以由焊接监督者操纵以便保持记录焊接工作环境中的一名或多名焊工当前工作的接触量水平。

根据本发明的另一个实施例，RF发射器126从处理器125接收警告数据和信息并将相关联的命令消息或信号传送到当前由系统300的用户操作的焊接电源376，以便例如当处理器确定污染物水平不安全或趋近不安全水平时，关闭或断开焊接电源。类似地，如果处理器确定污染物水平不安全或趋近不安全水平，RF发射器126可以将相关联的命令消息或信号传送到通风系统，以便改变通风系统的操作状态(例如，以便增加通风系统的风扇转速)。

通风系统可以是一种用于整个工作环境(例如，工厂或其中的房间)的系统，或者可以专用于单个焊工(例如，附接到焊接头盔100上的电动空气净化呼吸器(PAPR)360)。为了说明的目的，图4中示意性地示出硬布线的PAPR系统360。如图所示，PAPR系统360包括控制器362、风扇364和电池366。该风扇364通过进气口368吸入空气并通过连接到头盔100上的软管370排出空气。控制器362可操作地连接到风扇364上，以便基于所接收的输入来控制风扇364的操作(例如，速度)。在图4的实施例中，从来自IWA 120的处理器125的硬布线连接接收输入。电池366用于给风扇368和控制器362供电。

对于大规模通风系统，RF发射器126可将命令消息或信号传送到通风系统的控制器，以便自动地改变风扇转速或通风系统的其他特性。类似地，RF发射器126可将命令消息或信号传送到PAPR系统360的控制器362，以便自动地改变风扇转速或PAPR系统360的其他特性。对于位于用户身上或用户附近和/或连接到焊接头盔100上的PAPR系统360，用于与PAPR系统360通信的RF发射器126的使用(未示出PAPR系统360的RF接收器/收发器)可以由硬布线连接来替代，如图4中所示。

对于大规模通风系统或PAPR系统360，风扇364可以以多种速度运行。例如，当污染物接触量高于阈值时可以使用高速，并且当污染物接触量低于阈值时可以使用低速。因此，基于由IWA 120的处理器125生成的接触量信息，处理器125可以判定是否发送信号来将风扇转速增加或减少到针对所确定接触量的适当水平。用于确定风扇转速的阈值可以不同于用于确定警告条件的阈值，并且处理器可以针对不同类型的大气污染物利用对应不同的阈值。阈值可以在IWA 120的用户界面121处设置。IWA 120的用户界面121还可以用作通风系统的用户界面，从而允许从IWA 120直接控制风扇或系统的其他特性。

对于PAPR系统360，风扇364经常由电池366或其他有限电源来供电。因此，基于所确定的接触量将风扇转速控制为适当水平导致更有效的功耗。例如，当接触量较低时，风扇不需要以高速运行，并且因此可以通过以低速维持风扇来降低功耗。

虽然通风系统或PAPR系统的状态可以通过改变风扇转速而改变，但可以用类似方式改变系统的任何其他特性以便增加系统的效率。

PAPR风扇364可以比如通过PAPR系统360上的开关来手动启动。PAPR系统360还可以被配置成自动启动风扇364。例如，当焊接头盔100或面罩从升高位置(在升高位置中面罩不覆盖用户的面部)移动到降低位置时PAPR风扇364可以自动启动以便在焊接期间进行保护。当头盔100或面罩从降低位置移动到升高位置时，PAPR风扇364也可以自动停用。焊接头盔100可包括用于确定头盔在升高与降低位置之间的移动的位置开关372或其他传感器。位置开关372可以向IWA 120中的处理器125或焊接头盔100中的另一个处理器提供信号，该处理器通信地耦合到PAPR系统360中的控制器362，以向PAPR系统通知焊接头盔100的当前位置。基于焊接头盔100的当前位置，PAPR系统360中的控制器362可以自动启动或停用风扇364，从而使得风扇仅在必要时运行。

类似于位置开关372，焊接头盔100可包括用于启动PAPR风扇364的电弧传感器374。当电弧焊接操作开始并且在焊炬与工件之间产生电弧时，电弧传感器374将生成可以传达到PAPR系统360中的控制器362的信号。当检测到电弧时，如果PAPR风扇364尚未运行，则控制器362可以自动启动该风扇。当电弧传感器374不再感测到电弧时，PAPR风扇364可以被停用，或者风扇可以维持在运行状态，直到被手动关闭或焊接头盔100升高。

焊接头盔100、IWA 120、EAM 310和PAPR系统360中的至少一个可以与焊接电源376和/或送丝机378通信地对接。焊接电源376生成用于执行焊接操作的焊接波形，并且送丝机378将可消耗的焊接电极给送到用于执行焊接操作的焊炬(未示出)。在某些实施例中，焊接电源376或送丝机378可以通知PAPR系统360(或与PAPR系统通信的设备，比如IWA 120)已经由焊接电源接收到来自焊炬的焊炬触发信号。类似于基于电弧传感器374的风扇操作，当焊接电源接收到焊炬触发信号时，PAPR系统360可以自动启动风扇364。

送丝机378通常将会位于操作员附近，并且因此也在PAPR系统360附近。在某些实施例中，PAPR系统360可以可操作地连接到送丝机378，以通过送丝机对PAPR电池366进行充电。送丝机378可以包括用于供应充电电源并且提供到PAPR系统360的适当电连接的充电输出。

焊接头盔100可以包括用于采集焊接环境图像的摄像头380。在某些实施例中，摄像头380可以是内置于焊接头盔100中的增强现实焊接系统的一部分。IWA 120中的处理器124或焊接头盔100中的另一个处理器可接收由摄像头380采集的图像并分析图像以确定焊接操作期间烟雾的存在或不存在。基于在所采集图像中烟雾的存在、数量或其他特征，可以向PAPR系统360发信号以将风扇速度提高或降低到适当的水平。

可以基于来自EAM 310的空气样本输出数据或者由摄像头380采集的图像中的烟雾的存在来控制焊接电源376的操作。例如，可以基于烟雾或污染物水平来降低焊接功率(例如，电流或电压)，或者可以命令焊接电源376停止焊接操作。还可以基于PAPR系统360中的电池366的电量水平来控制焊接电源376的操作。例如，当电池366的电量水平下降到低于预定水平时，可以命令焊接电源376停止焊接操作。停止命令可以直接来自PAPR系统360或另一个设备(比如IWA120)，或者电池电量水平可以被传达到焊接电源376，以便由焊接电源将其与预定水平进行比较。

根据本发明的其他实施例，可以用一些其他类型的无线通信设备来替代RF发射器126，例如像红外发射器或声波发射器。其他类型的无线通信设备也可以是可能的。因此，外部警告站、焊接电源和通风系统将被配置成与这种替代的无线通信设备进行通信。

图5是用于在焊接过程中使用焊接头盔510的稍微修改的实施例来提供实时烟雾接触量监测和警告能力的系统500的第二实施例的图示。在图5的系统500中，EAM设备的第二实施例与IWA的第二实施例之间的通信经由无线装置来执行。图5的EAM设备530不具有数据输出端口311，但替代地具有用于将空气样本输出数据传送到图5的IWA 520的RF天线531。类似地，图5的IWA 520不具有通信输入端口122，但替代地具有用于从EAM设备530接收空气样本输出数据的RF天线123。根据本发明的替代实施例，将空气样本输出数据从EAM设备传达至IWA的其他无线装置可以包括红外装置、声波装置或一些其他无线装置。

图6是图5的系统500的功能框图，示出了图5的焊接头盔510的IWA 520的功能元件。EAM设备530包括可操作地连接到RF天线531上的RF发射器620。RF发射器620用于经由RF天线531将空气样本输出数据传送到IWA 520。代替具有RF发射器126，IWA 520具有RF收发器610，该RF收发器用于经由RF天线123接收空气样本输出数据并将该空气样本输出数据传送到处理器125以便进行处理和分析。

另外，RF收发器610用于从处理器125接收警告数据和信息并将该警告数据和信息传送到外部警告站(未示出)。外部警告站可以是例如运行接触量软件应用程序的移动设备。外部警告站可以由检验工厂中的焊接工作环境的工业卫生学者佩戴，以便判定由当前在焊接工作环境中工作的一名或多名焊工所经历的接触量水平是否满足当前工业标准。

此外，RF收发器610可以用于从处理器125接收警告数据和信息并将相关联的命令消息或信号传送到当前由系统500的用户操作的焊接电源(未示出)，以便例如当处理器125确定污染物水平不安全或趋近不安全水平时，关闭或断开焊接电源。类似地，如果处理器125确定污染物水平不安全或趋近不安全水平，RF收发器610可以将相关联的命令消息或信号传送到通风系统(未示出)，以便如上所述地改变通风系统的操作状态(例如，以便增加通风系统的风扇转速)。根据本发明的其他实施例，可以用一些其他类型的无线通信设备来替代RF收发器610，例如像红外收发器或声波收发器。其他类型的无线通信设备也可以是可能的。因此，外部警告站、焊接电源和通风系统将被配置成与这种替代的无线通信设备进行通信。

根据本发明的实施例，IWA被配置用于生成和/或分析历史接触量数据。例如，IWA可以从EAM设备接收作为空气样本输出数据的形式的历史接触量数据，并且处理并分析该历史接触量数据以便为IWA520生成统计531。代替具有RF发射器126，IWA 520具有RF收发器610，该RF收发器用于经由RF天线123接收空气样本输出数据并将该空气样本输出数据传送到处理器125以便进行处理和分析。

另外，RF收发器610用于从处理器125接收警告数据和信息并将该警告数据和信息传送到外部警告站(未示出)。外部警告站可以是例如运行接触量软件应用程序的移动设备。外部警告站可以由检验工厂中的焊接工作环境的工业卫生学者佩戴，以便判定由当前在焊接工作环境中工作的一名或多名焊工所经历的接触量水平是否满足当前工业标准。

此外，RF收发器610可以用于从处理器125接收警告数据和信息并将相关联的命令消息或信号传送到当前由系统500的用户操作的焊接电源(未示出)，以便例如当处理器125确定污染物水平不安全或趋近不安全水平时，关闭或断开焊接电源。类似地，如果处理器125确定污染物水平不安全或趋近不安全水平，RF收发器610可以将相关联的命令消息或信号传送到通风系统(未示出)，以便改变通风系统的操作状态(例如，以便增加通风系统的风扇转速)。

根据本发明的其他实施例，可以用一些其他类型的无线通信设备来替代RF收发器610，例如像红外收发器或声波收发器。其他类型的无线通信设备也可以是可能的。因此，外部警告站、焊接电源和通风系统将被配置成与这种替代的无线通信设备进行通信。

根据本发明的实施例，IWA被配置用于生成和/或分析历史接触量数据。例如，IWA可以从EAM设备接收作为空气样本输出数据的形式的历史接触量数据，并且处理并分析该历史接触量数据，以便生成作为接触量警告数据和信息的形式的统计接触量参数和趋势数据。此类统计接触量参数和趋势数据可以向工业卫生学者提供关于制造厂或工厂(例如，在整个八小时轮班内或在整个星期内)的环境操作的很好洞察。

概括地说，本发明的实施例包括提供实时烟雾接触量警告能力的焊接头盔。焊接头盔包括焊工面罩，该焊工面罩被配置成佩戴在用户的头部上以便在焊接过程中保护用户。焊接头盔进一步包括智能警告装置，该智能警告装置与焊工面罩整合并被配置成与外部气溶胶监测设备通信地对接，以便从外部气溶胶监测设备接收空气样本输出数据。焊接头盔还包括空气采样吸取和输出端口，该空气采样吸取和输出端口与焊工面罩整合并被配置成连接到空气采样管的近端上以便对焊工面罩内的可呼吸空气进行采样。空气采样管的远端被配置成连接到外部气溶胶监测设备的空气采样进气端口上。智能警告装置包括处理器，该处理器被配置成处理从外部气溶胶监测设备接收的空气样本输出数据以便生成至少警告数据。智能警告装置还可以包括用户界面，该用户界面可操作地连接到处理器上并被配置成允许用户设置至少一个接触量水平设定点和/或从多种预定义警告操作模式中选择警告操作模式。智能警告装置可以进一步包括无线通信设备，该无线通信设备可操作地连接到处理器上并被配置成从处理器接收至少警告数据并将至少该警告数据无线地传送到外部警告站。智能警告装置还可以包括无线通信设备，该无线通信设备可操作地连接到处理器上并被配置成从外部气溶胶监测设备无线地接收空气样本输出数据，该智能警告装置可以被配置成与焊接电源通信地对接以响应于警告数据而可操作地断开焊接电源。智能警告装置可以进一步包括警报设备或警示设备，该警报设备或警示设备可操作地连接到处理器上并被配置成在从处理器接收到警告信号时发出警报。根据本发明的替代实施例，警报或警示设备不是智能警告装置的一部分，但替代地，该警报或警示设备与智能警告装置可操作地对接，以便从智能警告装置接收启动警告信号。

本发明的另一个实施例包括提供实时焊接烟雾接触量监测和警告能力的套件。套件包括焊接头盔，该焊接头盔具有与其整合的空气采样吸取和输出端口。头盔被配置成佩戴在套件的用户的头部上，以便在焊接过程中保护用户。套件进一步包括气溶胶监测设备，该气溶胶监测设备具有空气采样进气端口并被配置成生成空气样本输出数据。套件还包括智能警告装置，该智能警告装置被配置成与气溶胶监测设备通信地对接并且响应于空气样本输出数据来生成至少警告数据。智能警告装置可以与焊接头盔物理上整合，或者可以能够附接到焊接头盔上或与之脱离。套件进一步包括具有近端和远端的空气采样管。空气采样管被配置成在空气采样管的近端处与焊接头盔的空气采样吸取和输出端口可操作地配合，并且进一步被配置成在空气采样管的远端处与气溶胶监测设备的空气采样进气端口可操作地配合。套件可以进一步包括具有近端和远端的通信电缆。通信电缆被配置成在通信电缆的近端处与智能警告装置的通信输入端口可操作地配合。通信电缆还被配置成在通信电缆的远端处与气溶胶监测设备的数据输出端口可操作地配合。可替代地，通信电缆有助于从气溶胶监测设备到智能警告装置的有线通信。智能警告装置和气溶胶监测设备可以被配置成彼此无线地通信。智能警告装置可以包括无线通信能力，该无线通信能力被配置成将由智能警告装置生成的警告信息传送到外部警告站。智能警告装置可以被配置成与外部通风系统通信地对接，以便响应于警告数据来实现外部通风系统的操作状态的改变。智能警告装置可以被配置成与焊接电源通信地对接，以便响应于警告数据来可操作地断开焊接电源。智能警告装置可以包括用户界面，该用户界面被配置成允许用户设置至少一个接触量水平设定点和/或从多种预定义警告操作模式中选择警告操作模式。智能警告装置可以包括警报设备或警示设备，该警报设备或警示设备被配置成在由智能警告装置确定警告条件时启动。根据本发明的替代实施例，警报或警示设备不是智能警告装置的一部分，但替代地，该警报或警示设备与智能警告装置可操作地对接，以便从智能警告装置接收启动警告条件信号。套件可以进一步包括带具或佩带，以用于在带具或佩带由用户佩戴时来固定气溶胶监测设备。

本发明的另一个实施例包括提供实时烟雾接触量监测和警告能力的系统。该系统包括用于在焊接过程中保护用户头部的装置、用于监测源自用于保护的装置内的可呼吸空气样本以便生成空气样本输出数据的装置、以及用于处理空气样本输出数据以便生成至少警告数据的装置。该系统进一步包括用于将空气样本输出数据从用于监测的装置传达至用于处理的装置的装置。该系统还可以包括用于响应于警告数据来生成警示或警报的装置。该系统可以进一步包括供用户设置至少一个接触量水平设定值的装置以及供用户从多种预定义警告操作模式中选择警告操作模式的装置。该系统还可以包括用于将警告数据传达至外部警告站的装置以及用于响应于警告数据来实现外部通风系统的操作状态的改变的装置。该系统可以进一步包括用于响应于警告数据断开焊接电源的装置以及用于将用于监测的装置固定在用户身上的装置。

虽然已参照某些实施例描述了本申请要求保护的主题，但是本领域技术人员将理解，可以进行多种不同改变并且可以替换等效形式而不脱离所要求保护的主题的范围。另外，在不脱离所要求保护的主题的范围的情况下，可以进行许多修改来使特定情形或材料适合所要求保护主题的传授内容。因此，所旨在的是，所要求保护的主题内容不受限于所披露的特定实施例，而所要求保护的主题内容将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种头盔系统，包括：

焊工面罩，被配置成佩戴在用户的头部上以便在焊接过程中保护该用户；以及

智能警告装置，与该焊工面罩整合，其中，该智能警告装置被配置成与外部气溶胶监测设备通信地对接以便从所述外部气溶胶监测设备接收空气样本输出数据，

其中，所述智能警告装置包括用户界面，该用户界面可操作地连接到处理器上并且被配置成允许用户从多种预定义警告操作模式中选择警告操作模式，并且其中，所述多种预定义警告操作模式通过包括特定于特定焊接过程的参数值而分别与所述特定焊接过程相关。

2.如权利要求1所述的头盔系统，进一步包括：电动空气净化呼吸器(PAPR)，该电动空气净化呼吸器包括连接到该焊工面罩的空气软管和用于将空气通过该空气软管输送到该焊工面罩的风扇。

3.如权利要求2所述的头盔系统，其中，该智能警告装置被配置成与该PAPR通信并且控制该风扇的风扇运行速度。

4.如权利要求2所述的头盔系统，其中，当该焊工面罩从升高位置移动到降低位置时，该风扇自动启动。

5.如权利要求2所述的头盔系统，其中，当该焊工面罩从降低位置移动到升高位置时，该风扇自动停用。

6.如权利要求2所述的头盔系统，其中，该焊工面罩包括电弧传感器，并且当该电弧传感器检测到电弧时，该风扇自动启动。

7.如权利要求2所述的头盔系统，其中，该PAPR包括用于为该风扇供电的电池，并且该PAPR可操作地连接到送丝机以通过该送丝机对该电池进行充电。

8.如权利要求2所述的头盔系统，其中，该头盔系统被配置成与焊接电源通信地对接。

9.如权利要求8所述的头盔系统，其中，该PAPR包括用于为该风扇供电的电池，并且该头盔系统被配置成基于该电池的电量水平将焊接停止命令传送到该焊接电源。

10.如权利要求8所述的头盔系统，其中，该PAPR包括用于为该风扇供电的电池，并且该头盔系统被配置成将电池电量水平信息传送到该焊接电源。

11.如权利要求8所述的头盔系统，其中，该头盔系统被配置成将功率输出调整命令传送到该焊接电源。

12.如权利要求8所述的头盔系统，其中，该风扇基于由该焊接电源接收的焊炬触发信号而自动启动。

13.一种系统，包括：

头盔，被配置成佩戴在用户的头部上以便保护该用户；

外部气溶胶监测设备，可操作地联接到该头盔；以及

智能警告装置，被配置成与该外部气溶胶监测设备通信地对接以便从所述外部气溶胶监测设备接收空气样本输出数据，

其中，所述智能警告装置包括用户界面，该用户界面可操作地连接到处理器并且被配置成允许用户从多种预定义警告操作模式中选择警告操作模式，其中，所述多种预定义警告操作模式通过包括特定于特定焊接过程的参数值而分别与所述特定焊接过程相关。

14.如权利要求13所述的系统，进一步包括：电动空气净化呼吸器(PAPR)，该电动空气净化呼吸器包括连接到该头盔的空气软管和用于将空气通过该空气软管输送到该头盔的风扇。

15.如权利要求14所述的系统，其中，该智能警告装置被配置成与该PAPR通信并且控制该风扇的风扇运行速度。

16.如权利要求14所述的系统，其中，当该头盔从升高位置移动到降低位置时，该风扇自动启动。

17.如权利要求14所述的系统，其中，当该头盔从降低位置移动到升高位置时，该风扇自动停用。

18.如权利要求14所述的系统，其中，该头盔包括电弧传感器，并且当该电弧传感器检测到电弧时，该风扇自动启动。

19.如权利要求14所述的系统，进一步包括送丝机，

其中，该PAPR包括用于为该风扇供电的电池，并且该PAPR可操作地连接到该送丝机以通过该送丝机对该电池进行充电。

20.如权利要求14所述的系统，进一步包括焊接电源，其中，该头盔、该外部气溶胶监测设备、该智能警告装置和该PAPR中的至少一项与该焊接电源通信。