專利名稱：具有骨導傳感器的焊接頭盔音頻通信系統和方法
具有骨導傳感器的焊接頭盔音頻通信系統和方法相關申請的交叉引用本申請為2009年5月8日遞交的名稱為“使用骨導音頻傳感器的頭盔帽音頻播放通信系統(Helmet Headgear Audio Playback Communications System Using Bone Conduction Audio Transducers) ”的美國臨時專利申請 61/176，523 和 2009 年 3 月 3 日遞交的名稱為“使用骨導音頻傳感器的頭盔揚聲器系統(Helmet Speaker System Using Bone Conduction Audio Transducers) ”的美國臨時專利申請61/157，003的非臨時專利申請，以上兩個美國臨時專利申請通過引用并入本申請。
背景技術：
本發(fā)明的實施例通常涉及焊接頭盔音頻通信系統，并且特別地涉及包括一個或多個骨導傳感器的焊接系統和方法。焊接是一種在所有行業(yè)越來越普遍存在的工序。雖然這種工序在某些情況下可以自動化，但是手工焊接操作繼續(xù)存在于大量的應用中，手工焊接操作經常需要操作者穿戴保護裝置，如焊接頭盔和耳塞，以便保護焊工免受惡劣的焊接環(huán)境的影響。這種保護，特別是耳塞，通常限制了操作者聽到周圍環(huán)境噪聲的能力。另外，焊工經常戴著具有或沒有耳塞的傳統耳機來聽音樂、焊接指令等等。遺憾的是，為了使焊工聽到信號，這種耳機的音量可能設置的很大，特別是當與耳塞一起使用時。傳統的耳機影響了焊工聽取來自電弧的噪聲的能力，而這在決定焊接的質量時經常是很有用的。此外，在焊接過程中當焊工需要與遠程操作員或設備交流時，由于焊接環(huán)境的高背景噪聲，傳統的麥克風已經不能勝任。因此，需要改進的焊接頭盔音頻通信系統。

發(fā)明內容
在第一實施例中，用于焊接通信的系統包括焊接帽和骨導傳感器(BCT)，該骨導傳感器設置在所述焊接帽之中或之上，以便通過骨傳導將信號傳送到焊工，其中骨傳導便于聲音直接傳送到焊工耳朵內的音頻處理組織(anatomies)。在另一個實施例中，用于焊接通信的系統包括焊接帽和骨導傳感器，所述骨導傳感器設置在焊接帽之中或之上以便通過骨傳導將信號從焊工傳送到一個或多個外部設備或操作員，其中骨傳導便于聲音從焊工的骨結構傳送到骨導傳感器。在另一個的實施例中，用于焊接通信的系統包括焊接帽，所述焊接帽包括頭帶和舒適墊。所述系統還包括嵌入在所述焊接帽的舒適墊中的骨導傳感器，該骨導傳感器設置為通過骨傳導從焊工的一個或多個骨骼接收音頻信號和/或設置為便于聲音直接傳送到焊工的內耳中的聲音處理組織(anatomies)。


當參考附圖閱讀下述詳細描述后，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點將變得更加容易理解，在所有附圖中相同的標記代表相同的部件，其中
圖1為戴有頭盔的示例性的焊工的示意圖，該頭盔適于與一個或多個骨導傳感器
一起使用；圖2示出了與圖1的焊接頭盔成一體的骨導傳感器，該骨導傳感器根據本發(fā)明實施例無線傳送和接收信息；圖3示出了與焊接頭盔中的骨導傳感器相關以便于數據的接收和傳送的示例性電路；圖4A為戴著具有單個骨導傳感器的帽的焊工頭部的頂部示意圖，其中該單個骨導傳感器根據本發(fā)明的方面設置在固定頭帶前面；圖4B為戴著具有兩個骨導傳感器的帽的焊工頭部的頂部示意圖，其中該兩個骨導傳感器根據本發(fā)明的方面設置在固定頭帶前面；圖4C為戴著具有單個骨導傳感器的帽的焊工頭部的頂部示意圖，其中該單個骨導傳感器根據本發(fā)明的方面設置在固定頭帶后面；圖4D為戴著具有兩個骨導傳感器的帽的焊工頭部的頂部示意圖，其中該兩個骨導傳感器根據本發(fā)明的方面設置在固定頭帶后面；圖4E為戴著具有單個骨導傳感器的帽的焊工頭部的頂部示意圖，其中該單個骨導傳感器根據本發(fā)明的方面設置在的帽背部的舒適墊中；圖4F為戴著具有兩個骨導傳感器的帽的焊工頭部的頂部示意圖，其中該兩個骨導傳感器根據本發(fā)明的方面設置在的帽背部的舒適墊中；圖5為示例性焊接帽的后部透視圖，其中該焊接帽包括安裝在帽背部上的骨導傳感器電子器件；圖6所示為示例性焊接帽，其中該焊接帽包括改進的頭帶，該改進的頭帶包括具有開口的彈性延伸部，該開口設置用于接收護目鏡；圖7所示為示例性的機構，其中該機構包括根據本發(fā)明方面用于將骨導傳感器安裝到的焊接帽的示例性鉸鏈結構；圖8所示為示例性機構，其中該機構包括焊接帽的改進的頭帶，該改進的頭帶根據本發(fā)明的方面包括扭力彈簧機構；圖9所示為本發(fā)明的一個實施例，其中骨導傳感器可安裝在焊接頭盔外殼內部的透鏡盒上方；圖10為包括嵌入舒適墊內的骨導傳感器的焊接帽的示例性實施例的透視圖；圖IlA所示為當帽未放置在使用者上時，具有嵌入的骨導傳感器的示例性舒適墊的剖視示意圖；圖IlB所示為當帽放置在使用者上時，具有嵌入的骨導傳感器的示例性舒適墊的剖視示意圖；圖12A所示為具有用于接觸使用者頭部的半球形物的示例性彈簧偏置骨導傳感器接觸機構；圖12B所示為具有用于接觸使用者頭部的帶襯墊的盤狀物的示例性彈簧偏置骨導傳感器接觸機構；圖12C所示為用于接觸用戶頭部的示例性基于桿的骨導傳感器接觸機構；圖12D所示為具有用于接觸用戶頭部的可移動骨導傳感器外殼的示例性彈簧偏置骨導傳感器接觸機構；圖12E所示為包括兩個固定的端部的示例性基于桿的骨導傳感器接觸機構；圖12F所示為包括樞轉點接觸系統的示例性基于桿的骨導傳感器接觸機構；圖13所示為具有通過彈性帶連接到帽的一個或多個骨導傳感器的焊接帽的一個實施例的底部透視圖；圖14為圖13所示的骨導傳感器連接機構的剖視圖，示出了根據本發(fā)明的方面的帶的彈性；以及圖15為用于焊接頭盔的可拆卸配件的一個實施例的透視圖，其中該焊接頭盔包括嵌入的骨導傳感器和相關的電子設備。
具體實施例方式圖1示出了設置在由焊工14戴著的焊接頭盔12中或焊接頭盔12上的骨導傳感器 10。骨導傳感器10設計用于借助傳導使聲音通過焊工14的頭部區(qū)域(如太陽穴、顎骨)直接傳送到內耳。這種特征具有保持耳道可利用性的效果，從而焊工14仍然可以通過耳道聽到環(huán)境聲音等。例如，焊工14可以通過骨導傳感器10接收音頻通信(如焊接指令)，同時能夠保持監(jiān)聽焊接操作16的聲音的能力。此外，焊工14可以在焊接時戴上護耳，如耳塞， 并仍然具有通過骨導傳感器10來接收音頻通信的能力。在所示的實施例中，示出了一個安裝在焊接頭盔12的外殼內部的骨導傳感器10。 然而，在進一步的實施例中，任何合適數量的骨導傳感器可被設置在焊接頭盔12或任何其他焊接裝置(如護目鏡)之中或其之上。應當注意到在本發(fā)明中所使用的焊接頭盔包括外殼和焊接帽。在使用過程中，焊接帽設置用于佩戴在焊工的頭部上并且接納外殼。一個或多個骨導傳感器10可以以各種方式結合焊接頭盔之內或之上。例如，骨導傳感器可以連接到頭盔的外殼上。具體地說，在其他方式之外，骨導傳感器可以夾在頭盔外殼上、通過各種組件保持在頭盔外殼上，或者使用可移動式裝置(如透鏡盒)將其結合進頭盔外殼中。在某些實施例中，骨導傳感器可以結合進頭盔外殼內，從而保護骨導傳感器免受惡劣的焊接環(huán)境條件的影響。然而，在其他實施例中，骨導傳感器可以被封裝到保護外殼中并且布置在頭盔外殼的外部。事實上，骨導傳感器在頭盔外殼上的任何適當的布置都可以使音頻通信能夠傳送到達焊工14。也就是說，將骨導傳感器結合入焊接頭盔的外殼中可以允許骨導傳感器在使用中起到揚聲器的作用。還進一步地，在其他實施中，骨導傳感器可以在各種合適的安裝點結合入焊接帽中。例如，骨導傳感器可以安裝到焊接帽的頭帶以接觸焊工的一塊或多塊骨骼(如顴骨)。 作為進一步的例子，骨導傳感器可以通過彈性延伸部連接到帽上，該彈性延伸部設置用于被調整到各種位置以適應多種頭部尺寸和形狀。在骨導傳感器安裝到焊接帽的任何實施例中，骨導傳感器可以部分地包埋在泡沫或其他合適的材料中以將骨導傳感器與帽的震動相隔離。事實上，骨導傳感器在焊接帽上的任何合適的布置可以使單向和/或雙向的音頻通信傳送到焊工14和/或從焊工14到骨導傳感器。也是說，骨導傳感器結合入焊接頭盔的帽中可以允許骨導傳感器在使用中起到揚聲器和/或麥克風的作用。應當進一步注意到， 骨導傳感器也可以被結合入連接到焊接帽的背部的舒適墊中并且設置成接觸焊工頭部的背部。在這種實施例中，被包埋的骨導傳感器可以設置在可移動式配件(如舒適墊)中，該
6可移動式配件可移動地固定到帽的頭帶上。應當注意的是，目前預期使骨導傳感器與焊接頭盔結合的實施例可以與其他設計用于高噪聲環(huán)境的技術共同使用。例如，結合有骨導傳感器焊接頭盔可以與噪聲抑制技術一起使用，噪聲抑制技術濾除了特定的噪聲(如背景噪聲)，同時放大并傳送其他音頻(如語音)。作為進一步的例子，噪聲抑制技術可濾除特定的帶寬而放大并傳送其他帶寬。在目前預期的實施例中，具有骨導傳感器的焊接頭盔可用于通過骨頭傳導將過濾好的音頻放大并直接傳送到焊工的內耳。也就是說，被結合在焊接頭盔中的骨導傳感器可進一步包括麥克風和在焊接環(huán)境下記錄噪聲并過濾這種噪聲以使語音隔離出來的處理器。這種與環(huán)境相隔離的語音隨后經由骨導傳感器被放大并傳送到焊工。焊接操作16將通常由焊接系統18提供動力和控制，該焊接系統18與由焊工操作的焊炬連接(interface with)。在所示的實施例中，焊接系統18包括電源20、送絲裝置22 以及供氣裝置M，它們分別提供用于焊接操作16的電力、焊絲和氣體。在其他實施例中，基于所選擇的焊接操作類型(如MIG焊、TIG焊、手工焊)，焊接系統18可包括更多或更少的部件。電源20可包括但不限于逆變器電路，或通常來說產生DC或AC輸出并且可在恒流或恒壓狀態(tài)(regime)、脈沖狀態(tài)或其他已知的焊接狀態(tài)下操作的逆變器電路。送絲裝置22提供焊絲的可控供給，例如用于惰性氣體保護金屬焊(MIG)操作。供氣裝置對在適當的時候為這種操作提供保護氣體。本領域的技術人員應當理解，這些部件中的某些可以存在于一些系統類型中，但是不存于其他系統類型中(如氣體用于MIG系統，但是不用于手工或TIG 焊接等等)。用戶界面沈允許焊工14控制焊接參數，如電流、電壓、焊絲供給速度、具體的被編程的焊接狀態(tài)等等。例如，用戶可將期望的焊接設置觀輸入到焊接系統18中。這些設置可包括但不限于電流電平、電壓電平、焊接步驟等等。因此，焊接系統18可包括記憶電路以便于數據的存儲和恢復。焊接系統18也通過焊接電纜30向焊炬、焊絲以及氣體提供電力。 在進一步的實施例中，如下面所詳細描述的，焊接系統18也可借助骨導傳感器10通過有線或無線連接與焊工14進行雙向通信。圖2所示為結合在圖1中的焊接頭盔中的骨導傳感器，其無線傳送和接收信息。也就是說，焊接頭盔12可包括一個或多個用于起揚聲器作用的骨導傳感器和/或一個或多個用于起麥克風作用的骨導傳感器(或其他設備)。用作麥克風的骨導傳感器可以被設置為在焊工頭部的表面感應由焊工的語音所產生的震動。這種特性與在焊工說話后感應空氣中的震動的傳統麥克風相比具有明顯的優(yōu)勢，因為直接從焊工的頭部感應到的震動不易受到來自焊接環(huán)境的背景噪聲的影響。然而，在某些實施例中，骨導傳感器可單獨用作揚聲器并可被包括在使用傳統麥克風的系統中。此外，骨導傳感器可被連接到一個或多個遠程設備或系統，例如通過無線或有線連接的焊接電源控制器，在圖2所示的實施例中，骨導傳感器10布置在焊接頭盔12內，設置成既用作麥克風又用作揚聲器，并且既接收又傳送數據。因此，圖2的焊接系統包括傳遞到焊接頭盔12 的一組示例性的接收數據32和從頭盔12發(fā)送出來的一組示例性的傳送數據34。接收數據 32可包括但不限于實時焊接指令36、焊接警告38和音樂40。也就是說，在某些實施例中， 骨導傳感器10可被設置用于接收來自焊接系統、固定或移動的電腦、音頻設備(如音樂播放器)、電話、個人手持電腦等的這種輸入。例如，，焊工可能為學生，其在焊接培訓過程中通過骨導傳感器10接收來自教師或電弧數據監(jiān)視器的焊接指令36，該電弧數據監(jiān)視器監(jiān)測學生焊接的特征。另外，骨導傳感器10可傳達來自焊接電源的有關焊接參數的焊接警告 (如焊絲低、焊炬角度太高或太低)。傳送數據34可包括音頻通信42和/或語音命令44。 例如，焊工可利用骨導傳感器10的麥克風性能來單向地或雙向地與另外的人通信。例如， 焊工(如學生)可通過安裝在他們各自的頭盔上的骨導傳感器10來與另外的焊工(如教師)通信。進一步的例子中，焊工可通過替代的通信設備(如移動電話、PDA等)來與另外的人通信。用這種方法，焊工可利用骨導傳感器10來與一個或多個外部設備進行單向地或雙向通信。圖3示出了示例性電路，其連接至焊接頭盔中的骨導傳感器以便于接收和傳送數據。在所示的實施例中，接收電路48提供用于接收并處理輸入的數據。相似地，傳送電路 50提供用于傳送發(fā)出的信號。接收/傳送選擇按鈕52在一些實施例中可便于在焊工和一個或多個設備或操作者之間進行雙向通信。接收電路48、傳送電路50和接收/傳送選擇按鈕52通信連接到微型控制器(即MCU) 54，該微型控制器將系統元件連接在一起，接收和傳送各種控制和處理信號。微型控制單元(MCU) M連接到輸出放大器56和輸入放大器58，輸出放大器56和輸入放大器58分別放大輸出和輸入的信號。在傳送過程中，輸出放大信號被傳遞到將信號傳送到意向用戶的一個或多個骨導傳感器60。同樣，當骨導傳感器60被設置用作麥克風時，輸入信號按特定路徑傳送到輸入放大器58。以這種方式，提供的電路被設置成既接收也傳送輸入和輸出信號。圖4A-F所示為一個或多個骨導傳感器在焊接帽內的的各種可能設置。具體地，圖 4A為戴著帽64的焊工頭部的頂視圖。在這個實施例中，單個骨導傳感器66朝向焊工的頭部62的前部70被設置在頭帶68的前面并且遠離焊工頭部62的背部72。此外，骨導傳感器66可設置用于通過骨傳道直接將聲音傳送到內耳或被設置為感應來自焊工頭蓋骨的震動。在圖4B中，骨導傳感器66仍然連接到帽64的左側，并且第二骨導傳感器74朝向焊工頭部62的前部70在頭帶68的前面連接到帽64的右側。在這個實施例中，每個骨導傳感器66和74可被設置用于傳送、接收或傳送和接收信號。圖4C-F示出了骨導傳感器放置在頭帶68后面。例如，圖4C為焊工的頂視圖，示出了單個骨導傳感器76朝向焊工頭部62的背部72在頭帶68后面放置在焊工頭部62的左側。此外，根據具體的焊接操作，骨導傳感器76可設置用于通過骨傳導來傳送和/或接收數據。圖4D示出了圖4C的進一步實施例，其包括位于焊工頭部62的相對側的兩個骨導傳感器76和78。骨導傳感器78朝向焊工頭部62的背部72在頭帶68后面連接到的的帽 64上。在圖4E所示的實施例中，單個骨導傳感器80在焊工頭部62的背部72連接到帽64。 例如，骨導傳感器80可被嵌入位于朝向帽64的背部的舒適墊中。此外，骨導傳感器80可被設置用于通過骨傳導來接收和/或傳送信號。最后，在圖4F的實施例中，兩個骨導傳感器80和81在焊工頭部62的背部72被連接到帽64上。應當注意到在圖4E和圖4F的實施例中，一個或多個骨導傳感器80和/或81可被連接到帽64的頭帶背部，位于舒適墊中， 或連接作為頭帶的延伸部。圖5為焊接帽64的后部透視圖，焊接帽包括安裝在帽64背部的骨導傳感器電子器件82，其結合在在使用時與焊工頭部接觸的舒適墊84中。應當注意的是，在進一步的實施例中，電子器件82可被安裝在各種適當的位置(如帽64上的任何位置、在帶包裝中等)。帽64包括頭帶68，頭帶68連接到頭帶86并在操作過程中將帽64固定到焊工的頭部。帽 64還包括安裝在頭帶68下面的骨導傳感器88，其設置成與焊工的太陽穴接觸。一個或多個調整旋鈕90提供用于允許用戶調整帽的尺寸以便適合各種頭部尺寸。骨導傳感器通過一個或多個卷繞電線92連接到電子器件82，該卷繞電線92被設置為當帽的尺寸被調整時可伸展和收縮。應當注意在其他實施例中，電線92可為允許帽的尺寸調整的任何合適的電線，例如非卷繞的電線或帶狀電纜。電子器件82可被安裝放置在虛線94內的任何合適位置。例如，電子器件82可被安裝到帽64的背部，模制到舒適墊84或頭帶86中等。在某些實施例中，電子器件82可包括外殼94，外殼94保護部件免受由于周圍環(huán)境因素(如灰塵、焊接飛濺)的損害。電子器件82還可包括控制骨導傳感器88的操作的一個或多個部件。例如，所述一個或多個部件可包括控制器，例如音頻輸出(如MP 3播放器)、 靜音鍵、音量控制器等等。部件也可包括有源(active)電子器件、無源(passive)電子器件、電子元件等等。事實上，骨導傳感器88和與其相連的電路可有源或無源。也就是說，焊接系統可具有不包括電池供電元件的骨導傳感器系統。更進一步的，在其他實施例中，有源骨導傳感器系統可具有包括這種元件，例如放大器、功率調節(jié)器、電池、光電池、無線電收音機、無線電收發(fā)機、調頻調諧器、微型控制器、光傳感器、無線電收音機等。例如，音頻放大器可被包括在有源系統中以增加聲壓級能力，因此使得在高噪聲環(huán)境下音頻信號更易被焊工聽見。如前所述，骨導傳感器以各種合適的位置和方式安裝到焊接頭盔中。圖6-9所示為在各種合適的焊接頭盔系統中一些這些位置。具體地，圖6所示的帽64包括改進的頭帶 96。在這個實施例中，改進的頭帶96包括彈性延伸部98，彈性延伸部98具有開口 100和延伸部102。開口 100設置成接收護目鏡106的頭帶104。骨導傳感器10被安裝到延伸部 102從而骨導傳感器被牢固地保持抵靠用戶的頭部。在這個實施例中，骨導傳感器可被設置成在操作過程中接觸用戶的頰骨以允許聲音直接傳導到內耳。以這種方式，骨導傳感器可被合并入具有眼鏡(如護目鏡)的系統中。圖7示出了用于將骨導傳感器安裝到焊接帽64的示例性機構。在這個實施例中， 骨導傳感器10包括鉸接結構108，鉸接結構108被設置為當帽64被放置在用戶的頭部上時允許骨導傳感器10的向外運動。在所示的實施例中，帽64的基部110被加固以適應鉸接結構108。應當注意的是，在其他實施例中，彈簧系統可被合并入帽64以與鉸接結構108 一起使用。另外，鉸接結構108可位于與骨導傳感器10鄰近的任何位置。此外，鉸接結構 108可被模制到帽64中或為可連接到帽64的分離的部分。在使用中，當帽64位于焊工頭部上時，頭部接合骨導傳感器10，向外推動骨導傳感器單元，如箭頭112所示。這種杠桿作用可具有導致抵靠焊工頭部的壓力的效果。同時，產生圍繞帽64的加固基部110的扭力， 如箭頭114所示。圖8所示為用于將骨導傳感器安裝到帽的另一個示例性機構，該機構在操作過程中使骨導傳感器牢固地接觸用戶的頭部。在這個實施例中，帽64的改進的頭帶116包括設置在樞轉點120處的扭力彈簧機構118。杠桿122包括軟襯墊124、第一部分126、第二部分 1 和骨導傳感器10。第一部分1 包括圓形部分，圓形部分設置成從用戶的頭部向外延伸。在一些實施例中，杠桿122的第一部分1 和第二部分1 可由在使用中可彎曲的合適的彈性材料制成。軟襯墊1 可由能夠緩沖杠桿122抵靠頭部的力量的任何合適材料制成，以確保焊工的舒適度。在操作過程中，當帽64放置在焊工頭上時，使用者的頭部擠壓軟襯墊IM施加向外的力，如箭頭132所示，并且在杠桿122的相對的一端產生箭頭134所示的力。也就是說， 當使用者戴上帽時，力134將骨導傳感器10牢固地保持抵靠用戶的頰骨，確保聲音的傳導通過頰骨產生而繞過耳道。由于在杠桿122的第二部分1 中有拱門136，用戶可以同時戴上護目鏡106而不會破壞骨導傳感器10的布置。圖9所示為本發(fā)明的一個實施例，其中骨導傳感器可被安裝在焊接頭盔12的外殼的內部。在所示的實施例中，透鏡138可包括遮光或自動遮光的透鏡，其安裝到焊接頭盔12 的外殼上。透鏡盒140可移動地安裝在焊接頭盔12的內部。在圖9所示的實施例中，骨導傳感器10通過安裝桿142被安裝在位于焊接頭盔12中的透鏡138上方。在某些實施例中，骨導傳感器10可被安裝到透鏡盒140上并可以與盒一起移動。在其他實施例中，骨導傳感器10可被直接安裝到頭盔12的外殼。另外，骨導傳感器可被安裝在頭盔12內的任何合適的位置。例如，骨導傳感器10和安裝桿142可被安裝在透鏡138下方。在這樣的實施例中，骨導傳感器10可被設置為用作將信息傳送給焊工的揚聲器。圖10為焊接帽64的另一個實施例的透視圖，該焊接帽64包括嵌入帽64的舒適墊84內的骨導傳感器10。在所示實施例中，一個骨導傳感器10被嵌入舒適墊84的中心部分。但是，在進一步的實施例中，另外的骨導傳感器可被合并入舒適墊84。例如，一個骨導傳感器可設置在舒適墊84的左部，而一個骨導傳感器可被設置在舒適墊的右部。由于舒適墊84可由合適的材料制成，如泡沫，將一個或多個骨導傳感器嵌入墊子中可以起到將一個或多個骨導傳感器與頭帶86相隔離的效果。這種特征可提供明顯優(yōu)點，因為骨導傳感器在不易受到環(huán)境噪聲的干擾的隔離位置會更好地起作用。也就是說，本發(fā)明的實施例可包括嵌入焊接帽的舒適墊(如與環(huán)境噪聲相隔離)中的一個或多個骨導傳感器并且該骨導傳感器設置成用作揚聲器。圖IlA和圖IlB所示為具有嵌入的骨導傳感器的舒適墊的剖視圖。具體地，圖IlA 示出了骨導傳感器10嵌入舒適墊84中，因此與周圍環(huán)境中的環(huán)境噪聲相隔離。骨導傳感器10通過電纜144而連接到電子器件82。在圖IlA所示的實施例中，帽沒有放置在用戶頭上。因此，骨導傳感器10的一部分可從舒適墊84向外延伸出。骨導傳感器10保持嵌入在舒適墊中而沒有碰撞到頭帶86，因此保持與頭盔相隔離。在圖IlB中，示出了舒適墊84在使用中布置為抵靠頭部。如圖所示，骨導傳感器10可在舒適墊84內被按壓，因此朝向頭帶 86伸出。但是，即使是在使用中，骨導傳感器10也在舒適墊84中保持隔離而不會接頭帶 86。在圖IlA和圖IlB的實施例中，骨導傳感器可被設置用作揚聲器、麥克風或既作揚聲器又作麥克風。圖12A-F所示為可被用于確保骨導傳感器牢固地被保持抵靠用戶的頭部的各種示例性機構。在圖12A中，彈簧146被設置在骨導傳感器外殼148內并且在使用時向外展開以便通過半球形物150接觸用戶。在圖12B中，彈簧146連接到帶襯墊的盤狀物152，其被設置成接合用戶并將聲音直接傳送到內耳。在圖12C中，骨導傳感器10安裝在桿巧4上， 桿1 包括固定端156和活動端158。骨導傳感器10設置成通過在非固定端158施加壓力而接觸用戶。在圖12D中，骨導傳感器10和其外殼148被安裝在彈簧160上。彈簧160包括固定端162并且彈簧160施加如箭頭164所示的向外的力。在使用時，這種力確保骨導傳感器10被牢固地保持抵靠用戶的頭部。在圖12E中，骨導傳感器被安裝在桿166上，桿 166包括第一固定端168和第二固定端170。使用時，骨導傳感器10被如箭頭172所示向外推動以接觸用戶的頭部。在圖12F中，第一桿部分174和第二桿部分176在固定的樞轉點176處會合。當力如箭頭178所示被施加到第二桿部分176上時，在第一桿部分174上的骨導傳感器10如箭頭180所示被迫接觸用戶。圖13所示為焊接帽64的另一個實施例的透視圖，該焊接帽64具有通過由合適材料如彈性回火不銹鋼制成的彈性帶182連接到帽的一個或多個骨導傳感器10。在所示的實施例中，帶182被可調整地固定到頭帶的后擋板184，后擋板184由舒適墊84覆蓋。在某些實施例中，帶182和后擋板184中可加標記(indexing)以便于將帶182調整到分離的位置。另外，每個帶(如左帶、右?guī)У?可被獨立地調整。應當注意到在進一步的實施例中， 帶182可被設置成被帽64的任何部分接收。例如，帶182可被連接到在頭頂上的部分68而非后擋板184。事實上，帶182可被連接到帽上的任何合適的位置。帶182終止于安裝在適當的襯墊材料186(如泡沫)中的骨導傳感器10，襯墊材料186將骨導傳感器與焊接帽64 的震動隔離。骨導傳感器10也可以由薄膜覆蓋，薄膜允許音頻傳輸但保護骨導傳感器免受由于焊接環(huán)境中的微粒(如粉塵)造成的損害。圖14為圖13中的骨導傳感器連接機構的剖視圖，示出了帶182在使用時的彈性。 如前所述，帶182可滑進和滑出后擋板184以被調整到分離的位置容納用戶的頭部188。另外，帶182可被設置成當用戶將帽放置在頭部188上時可彎曲。例如，在將帽放置在頭部 188上之前，帶182如圖所示終止在嵌有骨導傳感器10的墊狀物186中。但是，在使用中， 當帽放置在用戶的頭部上時，用戶的頭部188將如箭頭189所示迫使帶182和襯墊186向外。因此，在使用時，帶182’、襯墊186’和骨導傳感器10’已經被向外地移動以便容納頭部 188。因為帶182’被保持朝向帶182的位置偏置，在操作過程中會施加壓力到頭部188上。圖15為用于包括嵌入的骨導傳感器及其相關的電子器件的焊接頭盔的可移動配件(如舒適墊)的實施例的透視圖。也就是說，在目前設想的實施例中，骨導傳感器和它的相關的電子器件可被安裝在可移動的可固定配件中，該可從焊接頭盔上被移除和重新連接上。這種裝置是有利的，因為焊工可以從一個頭盔移除配件并將其重新接到另一頭盔上，該配件包括骨導傳感器和它的電子器件。這種特征可允許多個焊工使用同一個配件并可允許一個焊工將同一配件與不同的頭盔一起使用。另外，這種特征便于焊接配件的更換和修理。 具體地，在所示的實施例中，骨導傳感器10和電子器件82被嵌入焊接配件(如舒適墊84)， 該焊接配件可移動地固定到頭帶186的后擋板184上。骨導傳感器10和電子器件82通過電纜190連接。如前所述，結合的骨導傳感器可被設置用于通過骨傳導從焊工的一個或多個骨骼接收音頻信號(即用作麥克風)。結合的骨導傳感器10也可被設置用于方便聲音直接傳送到達焊工的內耳(即用作揚聲器)。雖然此處僅示出并描述了本發(fā)明的一些特征，對本領域的技術人員來說可以進行許多改進和改變。因此，應當理解所附權利要求意在覆蓋落入本發(fā)明實質精神范圍內的所有這種改進和改變。
權利要求
1.一種焊接頭盔，包括夕卜殼；焊接帽，其連接到所述外殼；以及骨導傳感器，其設置在所述焊接外殼和/或焊接帽之中或之上，以便于通過骨傳導向焊工傳達信號，其中所述骨傳導便于將聲音直接傳達到所述焊工的內耳。
2.根據權利要求1所述的焊接頭盔，其中所述信號包括焊接指令、焊接警告和音樂中的至少一個。
3.根據權利要求1所述焊接頭盔，其中所述焊接帽包括頭帶，并且其中電子器件被連接到所述頭帶和所述骨導傳感器。
4.根據權利要求3所述焊接頭盔，其中所述電子器件包括傳送電路、電源、放大器、功率調節(jié)器、無線電收發(fā)機、調頻調諧器、微型控制器、無線電收音機和光敏元件中的至少一個。
5.根據權利要求1所述的焊接頭盔，其中所述焊接帽包括模制延伸部和開口，所述開口設置為接收護目鏡。
6.根據權利要求1所述的焊接頭盔，其中所述焊接帽包括加固的基部和鉸接結構，并且其中所述骨導傳感器被安裝到所述鉸接結構。
7.根據權利要求1所述的焊接頭盔，其中所述焊接帽包括一個或多個杠桿、以及扭力彈簧機構，所述扭力彈簧機構設置成保持所述骨導傳感器抵靠所述焊工的頰骨。
8.根據權利要求1所述焊接頭盔，其中所述骨導傳感器被安裝到在透鏡上方和/或下方的所述外殼上，通過所述透鏡所述焊工觀察焊接操作。
9.根據權利要求1所述的焊接頭盔，包括麥克風，所述麥克風設置在所述焊接帽之中或之上，用于在焊接操作過程中檢測聲音和用于產生代表該聲音的電子信號。
10.根據權利要求1所述的焊接頭盔，其中所述骨導傳感器通過可調整的彈性帶而被連接到所述焊接帽，所述可調整的彈性帶設置成被所述帽的后擋板接收，并被調整到所述后擋板中的位置，和/或向外彎曲。
11.一種用于焊接通信的系統，包括焊接帽；和骨導傳感器，所述骨導傳感器設置在所述焊接帽之中或之上，以便通過骨傳導從焊工向一個或多個外部設備或操作員傳達信號，其中所述骨傳導便于聲音從所述焊工的骨結構傳送到所述骨導傳感器。
12.根據權利要求11所述的用于焊接通信的系統，其中所述信號包括音頻通信和語音命令中的至少一個。
13.根據權利要求11所述的用于焊接通信的系統，包括揚聲器，所述揚聲器設置在所述焊接帽之中或之上，用于在焊接操作過程中傳送聲音。
14.根據權利要求11所述的用于焊接通信的系統，其中所述焊接帽包括頭帶，并且其中電子器件被連接到所述頭帶和所述骨導傳感器。
15.根據權利要求14所述的用于焊接通信的系統，其中所述電子器件包括傳送電路、 電源、放大器、功率調節(jié)器、無線電收發(fā)機、調頻調諧器、微型控制器、無線電收音機和光敏元件中的至少一個。
16.一種焊接頭盔，包括焊接帽，所述焊接帽包括頭帶；以及舒適墊，其能夠可移動地固定到所述焊接帽的所述頭帶上或者與所述焊接帽的所述頭帶結合，其中骨導傳感器被嵌入到所述舒適墊中并設置為通過骨傳導從焊工的一個或多個骨骼接收音頻信號，和/或設置為便于聲音直接傳送到所述焊工的內耳。
17.根據權利要求16所述的焊接頭盔，其中所述骨導傳感器被設置為當所述焊接帽接觸所述焊工時被按壓進入所述舒適墊。
18.根據權利要求17所述的焊接頭盔，其中所述骨導傳感器在被按壓過程中不與所述頭帶接觸。
19.根據權利要求16所述的焊接頭盔，其中電子器件被安裝在所述頭帶上并且通信地連接到所述骨導傳感器。
20.根據權利要求19所述的焊接頭盔，其中所述電子器件包括傳送電路、電源、放大器、功率調節(jié)器、無線電收發(fā)機、調頻調諧器、微型控制器、無線電收音機和光敏元件中的至少一個。
21.一種用于焊接頭盔的配件，包括骨導傳感器，所述骨導傳感器與所述焊接配件結合，并且設置為通過骨傳導從焊工的一個或多個骨骼接收音頻信號，和/或設置為便于聲音直接傳送到所述焊工的內耳；電子器件，所述電子器件與所述焊接配件結合并且連接到所述骨導傳感器；并且其中所述焊接配件被設置成可移動地連接到所述焊接頭盔。
22.根據權利要求21所述的焊接配件，其中所述電子器件包括傳送電路、電源、放大器、功率調節(jié)器、無線電收發(fā)機、調頻調諧器、微型控制器、無線電收音機和光敏元件中的至少一個。
23.根據權利要求21所述的焊接配件，其中所述焊接配件包括舒適墊。
全文摘要
一種用于焊接通信的系統，其包括焊接頭盔和設置在焊接帽之中或之上的骨導傳感器。所述骨導傳感器便于通過骨傳導將信號傳送到焊工。骨傳導便于聲音直接傳送到焊工的內耳。
文檔編號A61F9/06GK102341069SQ201080010007
公開日2012年2月1日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權日2009年3月3日
發(fā)明者凱爾·安德魯·法埃佛, 威廉·約書亞·貝克爾 申請人:伊利諾斯工具制品有限公司