CN111653136A - 一种教学用数字化焊接头盔及焊接教学装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教学用数字化焊接头盔及焊接教学装置。该可头盔以包括：头盔，头盔上设有显示设备、控制器、摄像机、通讯设备和第一无线通信设备，控制器与显示设备、摄像机、通讯设备和第一无线通信设备连接，控制器控制第一无线通信设备传输摄像机拍摄的视频数据，控制器控制通讯设备传输音频信号。通过显示设备可以实时的显示摄像机拍摄到的焊接处的工作状态，教师在进行焊接教学时通过控制器控制第一无线通信设备传输摄像机拍摄的视频数据，学生接收老师焊接头盔上的第一无线通信设备发出的视频数据，从而使使用者可以在焊接现场进行教学，通过通讯设备可以使多个焊接头盔的佩戴者实时沟通，方便与使用者的教学与交流。

Description

一种教学用数字化焊接头盔及焊接教学装置

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，更具体地，涉及一种教学用数字化焊接头盔及焊接教学装置。

背景技术

在手工焊接教学或实训的过程中，传统的教学模式是教师在操作台上示范、学员围绕操作台观察，但由于强光、烟雾的干扰，学员透过滤光镜片很难清晰的看到熔池形态的变化以及教师运枪、捻丝等细微的动作。

在手工焊接教学或实训的过程中，新颖的AR教学模式在教室环境下虽然能够直观的引导学员进行精细的焊接动作、观察熔池的形态变化等，但缺乏实际焊接操作的现场感受；且AR焊接头盔仅适用于教室环境，无法使学生体验真正焊接时的工作环境。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种教学用数字化焊接头盔及焊接教学装置，实现在不受干扰的情况下现场对学生进行焊接教学。

为实现上述目的，本发明提出了一种教学用数字化焊接头盔，包括：

头盔，所述头盔上设有显示设备、控制器、摄像机、通讯设备和第一无线通信设备；

所述控制器与所述显示设备、摄像机、通讯设备和第一无线通信设备连接，所述控制器控制第一无线通信设备传输所述摄像机拍摄的视频数据，所述控制器控制通讯设备传输音频信号。

可选的，还包括设于所述头盔上的太阳能电池充电板，所述太阳能电池充电板与所述显示设备和所述控制器连接。

可选的，所述控制器设于电池盒内，所述电池盒设于所述头盔的内侧，所述头盔上设有控制按钮并输出控制信号，所述控制器接收所述控制按钮输出的控制信号从而控制所述显示设备和所述摄像机的开闭。

可选的，还包括设于所述电池盒内的可充电式电池组，所述头盔上设有充电端口，所述可充电式电池组与所述控制器和所述充电端口连接。

可选的，所述显示设备包括可变光面屏和透明式液晶屏，所述透明式液晶屏设于所述可变光面屏上。

可选的，还包括设于所述头盔上的弧光感应探头，所述弧光感应探头与控制器连接。

可选的，还包括可变光面屏亮度调节钮和透明式液晶屏亮度调节钮，所述可变光面屏亮度调节钮和透明式液晶屏亮度调节钮均设于所述头盔上且与所述控制器连接。

可选的，还包括设于所述透明式液晶屏上的电量显示标尺，所述电量显示标尺与所述可充电式电池组连接。

可选的，所述通讯设备包括麦克风和耳机，所述麦克风和耳机与控制器连接，所述控制器控制所述麦克风向所述第一无线通信设备输出语音信号，所述控制器控制所述耳机接收所述第一无线通信设备输入的音频信号。

一种焊接教学装置，包括焊接头盔、边缘计算终端、焊机和第二无线通信设备，所述边缘计算终端与焊机和第二无线通信设备连接，所述焊接头盔为多个，其中一个所述焊接头盔为主焊接头盔，其余所述焊接头盔为从焊接头盔；

所述主焊接头盔上的第一无线通信设备将视频信号传输至所述第二通信设备中，所述第二通信设备将所述主焊接头盔上的第一无线通信设备传入的视频信号传输至所述所述从焊接头盔上的第一无线通信设备中；

所述从焊接头盔的显示设备显示第一无线通信设备传输的主焊接头盔摄像机拍摄的视频数据。

本发明的有益效果在于：教师在进行焊接教学时通过控制器控制第一无线通信设备传输所述摄像机拍摄的视频数据，学生接收老师焊接头盔上的第一无线通信设备发出的视频数据，通过显示设备可以实时的显示摄像机拍摄到的焊接处的工作状态，实现视频实时共享，从而使使用者可以在焊接现场进行教学，通过通讯设备可以使多个焊接头盔的佩戴者实时沟通，方便与使用者的教学与交流。

本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种教学用数字化焊接头盔的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种教学用数字化焊接头盔的透明式液晶屏的结构示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种焊接教学装置的结构示意图。

图中：3-第二无线通信设备、4-边缘计算终端、5-焊机、7-摄像机、8-第一无线通信设备、9-太阳能电池充电板、10-可变光面屏亮度调节钮、11-弧光感应探头、12-可变光面屏、13-头盔、14-电池盒、16-控制按钮、17-充电端口、18-透明式液晶屏亮度调节钮、19-耳机、20-透明式液晶屏、21-电量显示标尺、22-麦克风。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的一种教学用数字化焊接头盔，包括：

头盔，头盔上设有显示设备、控制器、摄像机、通讯设备和第一无线通信设备；

控制器与显示设备、摄像机、通讯设备和第一无线通信设备连接，控制器控制第一无线通信设备传输摄像机拍摄的视频数据，控制器控制通讯设备传输音频信号。

通过控制器可以控制第一无线通信设备传输摄像机拍摄的视频数据，或者接收其他焊接头盔上的第一无线通信设备发出的视频数据，通过显示设备可以显示第一无线通信设备传输摄像机拍摄的视频数据，实现视频实时共享，并通过通讯设备可以使多个焊接头盔的佩戴者实时共同，方便与使用者的教学与交流。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种教学用数字化焊接头盔的结构示意图，图2示出了根据本发明的一个实施例的一种教学用数字化焊接头盔的透明式液晶屏的结构示意图，图3示出了根据本发明的一个实施例的一种焊接教学装置的结构示意图。

实施例：

请参阅图1-2，一种教学用数字化焊接头盔，包括：

头盔13，头盔13上设有显示设备、控制器、摄像机7、通讯设备和第一无线通信设备8；

控制器与显示设备、摄像机7、通讯设备和第一无线通信设备8连接，控制器控制第一无线通信设备8传输摄像机7拍摄的视频数据，控制器控制通讯设备传输音频信号。

具体而言，还包括设于头盔13上的太阳能电池充电板9，太阳能电池充电板9与显示设备和控制器连接。

具体而言，控制器设于电池盒14内，电池盒14设于头盔13的内侧，头盔13上设有控制按钮16并输出控制信号，控制器接收控制按钮16输出的控制信号从而控制显示设备和摄像机7的开闭。

具体而言，还包括设于电池盒14内的可充电式电池组，头盔13上设有充电端口17，可充电式电池组与控制器和充电端口17连接。

具体而言，显示设备包括可变光面屏12和透明式液晶屏20，透明式液晶屏20设于可变光面屏12上，其中透明式液晶屏20为透明式液晶屏20。

具体而言，还包括设于头盔13上的弧光感应探头11，弧光感应探头11与控制器连接，弧光感应探头11可以感应光强并发出相应的电信号。

具体而言，还包括可变光面屏12亮度调节钮10和透明式液晶屏20亮度调节钮18，可变光面屏12亮度调节钮10和透明式液晶屏20亮度调节钮18均设于头盔13上且与控制器连接。

具体而言，还包括设于透明式液晶屏20上的电量显示标尺21，电量显示标尺21与可充电式电池组连接。

具体而言，通讯设备包括麦克风22和耳机19，麦克风22和耳机19与控制器连接，控制器控制麦克风22向第一无线通信设备8输出语音信号，控制器控制耳机19接收第一无线通信设备8输入的音频信号。

请参阅图3，一种焊接教学装置，包括焊接头盔、边缘计算终端4终端、焊机5和第二无线通信设备3，边缘计算终端4终端与焊机5和第二无线通信设备3连接，焊接头盔为多个，其中一个焊接头盔为主焊接头盔，其余焊接头盔为从焊接头盔；

主焊接头盔上的第一无线通信设备8将视频信号传输至第二通信设备中，第二通信设备将主焊接头盔上的第一无线通信设备8传入的视频信号传输至从焊接头盔上的第一无线通信设备8中；

所述主焊接头盔的显示设备显示摄像机7拍摄的视频数据；

所述从焊接头盔的显示设备显示第一无线通信设备8传输的主焊接头盔摄像机7拍摄的视频数据。

本装置的摄像机7用于拍摄手工焊接场景的操作过程、熔池形态的视频影像，并通过头盔13上的第一无线通信设备8将视频影像数据发送至边缘计算终端4处理；头盔13内侧、正面(可变光面屏12背后)安装有透明式液晶屏20，用于实时显示经边缘计算终端4成像处理后生成的显示信号；头盔13外侧、正面安装有可变光面屏12，其上部安装有太阳能电池充电板9，两者间隙位置配置有多个独立的弧光感应探头11，当光强超出阈值后可瞬间调暗可变光面屏12，当光强低于阈值后即可恢复可变光面屏12的透光性；头盔13内侧的顶部和下方(透明式液晶屏20之下)，分别内置有耳机19、麦克风22，两者在开机状态下始终保持工作，用于教师和学员之间的同步讲解和多方通话；

教学用数字化焊接头盔可通过控制按钮16转换工作模式，工作模式分为教师模式和学员模式。在教师模式下或实际生产环境，控制器基于弧光感应探头11探测到的光强信号强弱自动调节可变光面屏12的明暗(也可通过可变光面屏12亮度调节钮10及总开关手动调节)；透明式液晶屏20处于关闭状态并保持透明可视；摄像机7与可变光面屏12保持同步开关状态，在焊接过程中持续拍摄手工焊接场景的操作过程、熔池形态等视频影像。在学员模式下，可变光面屏12同样基于弧光感应探头11探测到的光强信号强弱自动调节明暗(也可通过可变光面屏12亮度调节钮10及总开关手动调节)；透明式液晶屏20自动开启并显示经焊接边缘计算终端4成像处理后的手工焊接场景的操作过程、熔池形态等视频影像，并可通过透明式液晶屏20亮度调节钮18手动调节明暗；摄像机7始终保持关闭状态；

教师通过头盔13集成的摄像机7拍摄的视频数据，以及麦克风22获取的语音数据，通过焊接头盔与边缘计算终端4各自集成的无线数据通信模块所建立的点对点数据通信链路(教师用的焊接头盔的第一无线通信设备8与边缘计算终端4的第二无线通信设备3之间)，发送至边缘计算终端4进行解算、成像等处理，最终经处理后的视频显示信号、语音广播信号通过边缘计算终端4与全体学员焊接头盔各自集成的无线数据通信模块所建立的点对多点数据通信链路(边缘计算终端4的无线数据通信模块与全体学员焊接头盔的第一无线通信设备8之间)发送至全体学员的焊接头盔，并由透明式液晶屏20实时呈现视频、由耳机19实时播放语音；

教学用数字化焊接头盔两侧均安装有可充电式电池盒14，一侧仅内置有延长头盔13待机时间所需的可充电式电池组，另一侧集成有头盔13核心控制器及电路、可充电式电池组。

其中，头盔13核心控制器及电路主要功能包括：实现焊接头盔第一无线通信设备8与第二无线通信设备3之间数据通信链路的建立和保持，并对教师/学员收发信息设置基于IP协议的标志位；

采集摄像机7所拍摄的视频数据、麦克风22所获取的语音数据，并经过无线数据通信链路发送至边缘计算终端4进行处理；

通过第一无线通信设备8接收边缘计算终端4发送的焊接头盔，并由透明式液晶屏20实时显示视频信号、由耳机19实时播放语音信号；

实时侦测弧光感应探头11的感光信号，当光强超出阈值后可瞬间调暗可变光面屏12，当光强低于阈值后即可恢复可变光面屏12的透光性，并可配合可变光面屏12亮度调节钮10调节透明式液晶屏20亮度；

提供头盔13的统一供电管理，整合两组可充电式电池组、USB充电端口17、太阳能电池充电板9的分布式充/放电调度，并可通过透明式液晶屏20下方的电量显示标尺21提示剩余电量，头盔13日常维护时可通过USB充电端口17充电。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种教学用数字化焊接头盔，其特征在于，包括：

头盔，所述头盔上设有显示设备、控制器、摄像机、通讯设备和第一无线通信设备；

所述控制器与所述显示设备、摄像机、通讯设备和第一无线通信设备连接，所述控制器控制第一无线通信设备传输所述摄像机拍摄的视频数据，所述控制器控制通讯设备传输音频信号。

2.根据权利要求1所述的教学用数字化焊接头盔，其特征在于，还包括设于所述头盔上的太阳能电池充电板，所述太阳能电池充电板与所述显示设备和所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的教学用数字化焊接头盔，其特征在于，所述控制器设于电池盒内，所述电池盒设于所述头盔的内侧，所述头盔上设有控制按钮并输出控制信号，所述控制器接收所述控制按钮输出的控制信号从而控制所述显示设备和所述摄像机的开闭。

4.根据权利要求3所述的教学用数字化焊接头盔，其特征在于，还包括设于所述电池盒内的可充电式电池组，所述头盔上设有充电端口，所述可充电式电池组与所述控制器和所述充电端口连接。

5.根据权利要求1所述的教学用数字化焊接头盔，其特征在于，所述显示设备包括可变光面屏和透明式液晶屏，所述透明式液晶屏设于所述可变光面屏上。

6.根据权利要求5所述的教学用数字化焊接头盔，其特征在于，还包括设于所述头盔上的弧光感应探头，所述弧光感应探头与控制器连接。

7.根据权利要求5所述的教学用数字化焊接头盔，其特征在于，还包括可变光面屏亮度调节钮和透明式液晶屏亮度调节钮，所述可变光面屏亮度调节钮和透明式液晶屏亮度调节钮均设于所述头盔上且与所述控制器连接。

8.根据权利要求5所述的教学用数字化焊接头盔，其特征在于，还包括设于所述透明式液晶屏上的电量显示标尺，所述电量显示标尺与所述可充电式电池组连接。

9.根据权利要求1所述的教学用数字化焊接头盔，其特征在于，所述通讯设备包括麦克风和耳机，所述麦克风和耳机与控制器连接，所述控制器控制所述麦克风向所述第一无线通信设备输出语音信号，所述控制器控制所述耳机接收所述第一无线通信设备输入的音频信号。

10.一种焊接教学装置，其特征在于，包括权利要求1至权利要求9中任一项权利要求所述的焊接头盔、边缘计算终端、焊机和第二无线通信设备，所述边缘计算终端与焊机和第二无线通信设备连接，所述焊接头盔为多个，其中一个所述焊接头盔为主焊接头盔，其余所述焊接头盔为从焊接头盔，

所述主焊接头盔上的第一无线通信设备将视频信号传输至所述第二通信设备中，所述第二通信设备将所述主焊接头盔上的第一无线通信设备传入的视频信号传输至所述从焊接头盔上的第一无线通信设备中；

所述从焊接头盔的显示设备显示第一无线通信设备传输的主焊接头盔摄像机拍摄的视频数据。

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