专利名称：具有骨导传感器的焊接头盔音频通信系统和方法
具有骨导传感器的焊接头盔音频通信系统和方法相关申请的交叉引用本申请为2009年5月8日递交的名称为“使用骨导音频传感器的头盔帽音频播放通信系统(Helmet Headgear Audio Playback Communications System Using Bone Conduction Audio Transducers) ”的美国临时专利申请 61/176，523 和 2009 年 3 月 3 日递交的名称为“使用骨导音频传感器的头盔扬声器系统(Helmet Speaker System Using Bone Conduction Audio Transducers) ”的美国临时专利申请61/157，003的非临时专利申请，以上两个美国临时专利申请通过引用并入本申请。
背景技术：
本发明的实施例通常涉及焊接头盔音频通信系统，并且特别地涉及包括一个或多个骨导传感器的焊接系统和方法。焊接是一种在所有行业越来越普遍存在的工序。虽然这种工序在某些情况下可以自动化，但是手工焊接操作继续存在于大量的应用中，手工焊接操作经常需要操作者穿戴保护装置，如焊接头盔和耳塞，以便保护焊工免受恶劣的焊接环境的影响。这种保护，特别是耳塞，通常限制了操作者听到周围环境噪声的能力。另外，焊工经常戴着具有或没有耳塞的传统耳机来听音乐、焊接指令等等。遗憾的是，为了使焊工听到信号，这种耳机的音量可能设置的很大，特别是当与耳塞一起使用时。传统的耳机影响了焊工听取来自电弧的噪声的能力，而这在决定焊接的质量时经常是很有用的。此外，在焊接过程中当焊工需要与远程操作员或设备交流时，由于焊接环境的高背景噪声，传统的麦克风已经不能胜任。因此，需要改进的焊接头盔音频通信系统。
发明内容
在第一实施例中，用于焊接通信的系统包括焊接帽和骨导传感器(BCT)，该骨导传感器设置在所述焊接帽之中或之上，以便通过骨传导将信号传送到焊工，其中骨传导便于声音直接传送到焊工耳朵内的音频处理组织(anatomies)。在另一个实施例中，用于焊接通信的系统包括焊接帽和骨导传感器，所述骨导传感器设置在焊接帽之中或之上以便通过骨传导将信号从焊工传送到一个或多个外部设备或操作员，其中骨传导便于声音从焊工的骨结构传送到骨导传感器。在另一个的实施例中，用于焊接通信的系统包括焊接帽，所述焊接帽包括头带和舒适垫。所述系统还包括嵌入在所述焊接帽的舒适垫中的骨导传感器，该骨导传感器设置为通过骨传导从焊工的一个或多个骨骼接收音频信号和/或设置为便于声音直接传送到焊工的内耳中的声音处理组织(anatomies)。
当参考附图阅读下述详细描述后，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更加容易理解，在所有附图中相同的标记代表相同的部件，其中
图1为戴有头盔的示例性的焊工的示意图，该头盔适于与一个或多个骨导传感器
一起使用；图2示出了与图1的焊接头盔成一体的骨导传感器，该骨导传感器根据本发明实施例无线传送和接收信息；图3示出了与焊接头盔中的骨导传感器相关以便于数据的接收和传送的示例性电路；图4A为戴着具有单个骨导传感器的帽的焊工头部的顶部示意图，其中该单个骨导传感器根据本发明的方面设置在固定头带前面；图4B为戴着具有两个骨导传感器的帽的焊工头部的顶部示意图，其中该两个骨导传感器根据本发明的方面设置在固定头带前面；图4C为戴着具有单个骨导传感器的帽的焊工头部的顶部示意图，其中该单个骨导传感器根据本发明的方面设置在固定头带后面；图4D为戴着具有两个骨导传感器的帽的焊工头部的顶部示意图，其中该两个骨导传感器根据本发明的方面设置在固定头带后面；图4E为戴着具有单个骨导传感器的帽的焊工头部的顶部示意图，其中该单个骨导传感器根据本发明的方面设置在的帽背部的舒适垫中；图4F为戴着具有两个骨导传感器的帽的焊工头部的顶部示意图，其中该两个骨导传感器根据本发明的方面设置在的帽背部的舒适垫中；图5为示例性焊接帽的后部透视图，其中该焊接帽包括安装在帽背部上的骨导传感器电子器件；图6所示为示例性焊接帽，其中该焊接帽包括改进的头带，该改进的头带包括具有开口的弹性延伸部，该开口设置用于接收护目镜；图7所示为示例性的机构，其中该机构包括根据本发明方面用于将骨导传感器安装到的焊接帽的示例性铰链结构；图8所示为示例性机构，其中该机构包括焊接帽的改进的头带，该改进的头带根据本发明的方面包括扭力弹簧机构；图9所示为本发明的一个实施例，其中骨导传感器可安装在焊接头盔外壳内部的透镜盒上方；图10为包括嵌入舒适垫内的骨导传感器的焊接帽的示例性实施例的透视图；图IlA所示为当帽未放置在使用者上时，具有嵌入的骨导传感器的示例性舒适垫的剖视示意图；图IlB所示为当帽放置在使用者上时，具有嵌入的骨导传感器的示例性舒适垫的剖视示意图；图12A所示为具有用于接触使用者头部的半球形物的示例性弹簧偏置骨导传感器接触机构；图12B所示为具有用于接触使用者头部的带衬垫的盘状物的示例性弹簧偏置骨导传感器接触机构；图12C所示为用于接触用户头部的示例性基于杆的骨导传感器接触机构；图12D所示为具有用于接触用户头部的可移动骨导传感器外壳的示例性弹簧偏置骨导传感器接触机构；图12E所示为包括两个固定的端部的示例性基于杆的骨导传感器接触机构；图12F所示为包括枢转点接触系统的示例性基于杆的骨导传感器接触机构；图13所示为具有通过弹性带连接到帽的一个或多个骨导传感器的焊接帽的一个实施例的底部透视图；图14为图13所示的骨导传感器连接机构的剖视图，示出了根据本发明的方面的带的弹性；以及图15为用于焊接头盔的可拆卸配件的一个实施例的透视图，其中该焊接头盔包括嵌入的骨导传感器和相关的电子设备。
具体实施例方式图1示出了设置在由焊工14戴着的焊接头盔12中或焊接头盔12上的骨导传感器 10。骨导传感器10设计用于借助传导使声音通过焊工14的头部区域(如太阳穴、颚骨)直接传送到内耳。这种特征具有保持耳道可利用性的效果，从而焊工14仍然可以通过耳道听到环境声音等。例如，焊工14可以通过骨导传感器10接收音频通信(如焊接指令)，同时能够保持监听焊接操作16的声音的能力。此外，焊工14可以在焊接时戴上护耳，如耳塞， 并仍然具有通过骨导传感器10来接收音频通信的能力。在所示的实施例中，示出了一个安装在焊接头盔12的外壳内部的骨导传感器10。 然而，在进一步的实施例中，任何合适数量的骨导传感器可被设置在焊接头盔12或任何其他焊接装置(如护目镜)之中或其之上。应当注意到在本发明中所使用的焊接头盔包括外壳和焊接帽。在使用过程中，焊接帽设置用于佩戴在焊工的头部上并且接纳外壳。一个或多个骨导传感器10可以以各种方式结合焊接头盔之内或之上。例如，骨导传感器可以连接到头盔的外壳上。具体地说，在其他方式之外，骨导传感器可以夹在头盔外壳上、通过各种组件保持在头盔外壳上，或者使用可移动式装置(如透镜盒)将其结合进头盔外壳中。在某些实施例中，骨导传感器可以结合进头盔外壳内，从而保护骨导传感器免受恶劣的焊接环境条件的影响。然而，在其他实施例中，骨导传感器可以被封装到保护外壳中并且布置在头盔外壳的外部。事实上，骨导传感器在头盔外壳上的任何适当的布置都可以使音频通信能够传送到达焊工14。也就是说，将骨导传感器结合入焊接头盔的外壳中可以允许骨导传感器在使用中起到扬声器的作用。还进一步地，在其他实施中，骨导传感器可以在各种合适的安装点结合入焊接帽中。例如，骨导传感器可以安装到焊接帽的头带以接触焊工的一块或多块骨骼(如颧骨)。 作为进一步的例子，骨导传感器可以通过弹性延伸部连接到帽上，该弹性延伸部设置用于被调整到各种位置以适应多种头部尺寸和形状。在骨导传感器安装到焊接帽的任何实施例中，骨导传感器可以部分地包埋在泡沫或其他合适的材料中以将骨导传感器与帽的震动相隔离。事实上，骨导传感器在焊接帽上的任何合适的布置可以使单向和/或双向的音频通信传送到焊工14和/或从焊工14到骨导传感器。也是说，骨导传感器结合入焊接头盔的帽中可以允许骨导传感器在使用中起到扬声器和/或麦克风的作用。应当进一步注意到， 骨导传感器也可以被结合入连接到焊接帽的背部的舒适垫中并且设置成接触焊工头部的背部。在这种实施例中，被包埋的骨导传感器可以设置在可移动式配件(如舒适垫)中，该
6可移动式配件可移动地固定到帽的头带上。应当注意的是，目前预期使骨导传感器与焊接头盔结合的实施例可以与其他设计用于高噪声环境的技术共同使用。例如，结合有骨导传感器焊接头盔可以与噪声抑制技术一起使用，噪声抑制技术滤除了特定的噪声(如背景噪声)，同时放大并传送其他音频(如语音)。作为进一步的例子，噪声抑制技术可滤除特定的带宽而放大并传送其他带宽。在目前预期的实施例中，具有骨导传感器的焊接头盔可用于通过骨头传导将过滤好的音频放大并直接传送到焊工的内耳。也就是说，被结合在焊接头盔中的骨导传感器可进一步包括麦克风和在焊接环境下记录噪声并过滤这种噪声以使语音隔离出来的处理器。这种与环境相隔离的语音随后经由骨导传感器被放大并传送到焊工。焊接操作16将通常由焊接系统18提供动力和控制，该焊接系统18与由焊工操作的焊炬连接(interface with)。在所示的实施例中，焊接系统18包括电源20、送丝装置22 以及供气装置M，它们分别提供用于焊接操作16的电力、焊丝和气体。在其他实施例中，基于所选择的焊接操作类型(如MIG焊、TIG焊、手工焊)，焊接系统18可包括更多或更少的部件。电源20可包括但不限于逆变器电路，或通常来说产生DC或AC输出并且可在恒流或恒压状态(regime)、脉冲状态或其他已知的焊接状态下操作的逆变器电路。送丝装置22提供焊丝的可控供给，例如用于惰性气体保护金属焊(MIG)操作。供气装置对在适当的时候为这种操作提供保护气体。本领域的技术人员应当理解，这些部件中的某些可以存在于一些系统类型中，但是不存于其他系统类型中(如气体用于MIG系统，但是不用于手工或TIG 焊接等等)。用户界面沈允许焊工14控制焊接参数，如电流、电压、焊丝供给速度、具体的被编程的焊接状态等等。例如，用户可将期望的焊接设置观输入到焊接系统18中。这些设置可包括但不限于电流电平、电压电平、焊接步骤等等。因此，焊接系统18可包括记忆电路以便于数据的存储和恢复。焊接系统18也通过焊接电缆30向焊炬、焊丝以及气体提供电力。 在进一步的实施例中，如下面所详细描述的，焊接系统18也可借助骨导传感器10通过有线或无线连接与焊工14进行双向通信。图2所示为结合在图1中的焊接头盔中的骨导传感器，其无线传送和接收信息。也就是说，焊接头盔12可包括一个或多个用于起扬声器作用的骨导传感器和/或一个或多个用于起麦克风作用的骨导传感器(或其他设备)。用作麦克风的骨导传感器可以被设置为在焊工头部的表面感应由焊工的语音所产生的震动。这种特性与在焊工说话后感应空气中的震动的传统麦克风相比具有明显的优势，因为直接从焊工的头部感应到的震动不易受到来自焊接环境的背景噪声的影响。然而，在某些实施例中，骨导传感器可单独用作扬声器并可被包括在使用传统麦克风的系统中。此外，骨导传感器可被连接到一个或多个远程设备或系统，例如通过无线或有线连接的焊接电源控制器，在图2所示的实施例中，骨导传感器10布置在焊接头盔12内，设置成既用作麦克风又用作扬声器，并且既接收又传送数据。因此，图2的焊接系统包括传递到焊接头盔12 的一组示例性的接收数据32和从头盔12发送出来的一组示例性的传送数据34。接收数据 32可包括但不限于实时焊接指令36、焊接警告38和音乐40。也就是说，在某些实施例中， 骨导传感器10可被设置用于接收来自焊接系统、固定或移动的电脑、音频设备(如音乐播放器)、电话、个人手持电脑等的这种输入。例如，，焊工可能为学生，其在焊接培训过程中通过骨导传感器10接收来自教师或电弧数据监视器的焊接指令36，该电弧数据监视器监测学生焊接的特征。另外，骨导传感器10可传达来自焊接电源的有关焊接参数的焊接警告 (如焊丝低、焊炬角度太高或太低)。传送数据34可包括音频通信42和/或语音命令44。 例如，焊工可利用骨导传感器10的麦克风性能来单向地或双向地与另外的人通信。例如， 焊工(如学生)可通过安装在他们各自的头盔上的骨导传感器10来与另外的焊工(如教师)通信。进一步的例子中，焊工可通过替代的通信设备(如移动电话、PDA等)来与另外的人通信。用这种方法，焊工可利用骨导传感器10来与一个或多个外部设备进行单向地或双向通信。图3示出了示例性电路，其连接至焊接头盔中的骨导传感器以便于接收和传送数据。在所示的实施例中，接收电路48提供用于接收并处理输入的数据。相似地，传送电路 50提供用于传送发出的信号。接收/传送选择按钮52在一些实施例中可便于在焊工和一个或多个设备或操作者之间进行双向通信。接收电路48、传送电路50和接收/传送选择按钮52通信连接到微型控制器(即MCU) 54，该微型控制器将系统元件连接在一起，接收和传送各种控制和处理信号。微型控制单元(MCU) M连接到输出放大器56和输入放大器58，输出放大器56和输入放大器58分别放大输出和输入的信号。在传送过程中，输出放大信号被传递到将信号传送到意向用户的一个或多个骨导传感器60。同样，当骨导传感器60被设置用作麦克风时，输入信号按特定路径传送到输入放大器58。以这种方式，提供的电路被设置成既接收也传送输入和输出信号。图4A-F所示为一个或多个骨导传感器在焊接帽内的的各种可能设置。具体地，图 4A为戴着帽64的焊工头部的顶视图。在这个实施例中，单个骨导传感器66朝向焊工的头部62的前部70被设置在头带68的前面并且远离焊工头部62的背部72。此外，骨导传感器66可设置用于通过骨传道直接将声音传送到内耳或被设置为感应来自焊工头盖骨的震动。在图4B中，骨导传感器66仍然连接到帽64的左侧，并且第二骨导传感器74朝向焊工头部62的前部70在头带68的前面连接到帽64的右侧。在这个实施例中，每个骨导传感器66和74可被设置用于传送、接收或传送和接收信号。图4C-F示出了骨导传感器放置在头带68后面。例如，图4C为焊工的顶视图，示出了单个骨导传感器76朝向焊工头部62的背部72在头带68后面放置在焊工头部62的左侧。此外，根据具体的焊接操作，骨导传感器76可设置用于通过骨传导来传送和/或接收数据。图4D示出了图4C的进一步实施例，其包括位于焊工头部62的相对侧的两个骨导传感器76和78。骨导传感器78朝向焊工头部62的背部72在头带68后面连接到的的帽 64上。在图4E所示的实施例中，单个骨导传感器80在焊工头部62的背部72连接到帽64。 例如，骨导传感器80可被嵌入位于朝向帽64的背部的舒适垫中。此外，骨导传感器80可被设置用于通过骨传导来接收和/或传送信号。最后，在图4F的实施例中，两个骨导传感器80和81在焊工头部62的背部72被连接到帽64上。应当注意到在图4E和图4F的实施例中，一个或多个骨导传感器80和/或81可被连接到帽64的头带背部，位于舒适垫中， 或连接作为头带的延伸部。图5为焊接帽64的后部透视图，焊接帽包括安装在帽64背部的骨导传感器电子器件82，其结合在在使用时与焊工头部接触的舒适垫84中。应当注意的是，在进一步的实施例中，电子器件82可被安装在各种适当的位置(如帽64上的任何位置、在带包装中等)。帽64包括头带68，头带68连接到头带86并在操作过程中将帽64固定到焊工的头部。帽 64还包括安装在头带68下面的骨导传感器88，其设置成与焊工的太阳穴接触。一个或多个调整旋钮90提供用于允许用户调整帽的尺寸以便适合各种头部尺寸。骨导传感器通过一个或多个卷绕电线92连接到电子器件82，该卷绕电线92被设置为当帽的尺寸被调整时可伸展和收缩。应当注意在其他实施例中，电线92可为允许帽的尺寸调整的任何合适的电线，例如非卷绕的电线或带状电缆。电子器件82可被安装放置在虚线94内的任何合适位置。例如，电子器件82可被安装到帽64的背部，模制到舒适垫84或头带86中等。在某些实施例中，电子器件82可包括外壳94，外壳94保护部件免受由于周围环境因素(如灰尘、焊接飞溅)的损害。电子器件82还可包括控制骨导传感器88的操作的一个或多个部件。例如，所述一个或多个部件可包括控制器，例如音频输出(如MP 3播放器)、 静音键、音量控制器等等。部件也可包括有源(active)电子器件、无源(passive)电子器件、电子元件等等。事实上，骨导传感器88和与其相连的电路可有源或无源。也就是说，焊接系统可具有不包括电池供电元件的骨导传感器系统。更进一步的，在其他实施例中，有源骨导传感器系统可具有包括这种元件，例如放大器、功率调节器、电池、光电池、无线电收音机、无线电收发机、调频调谐器、微型控制器、光传感器、无线电收音机等。例如，音频放大器可被包括在有源系统中以增加声压级能力，因此使得在高噪声环境下音频信号更易被焊工听见。如前所述，骨导传感器以各种合适的位置和方式安装到焊接头盔中。图6-9所示为在各种合适的焊接头盔系统中一些这些位置。具体地，图6所示的帽64包括改进的头带 96。在这个实施例中，改进的头带96包括弹性延伸部98，弹性延伸部98具有开口 100和延伸部102。开口 100设置成接收护目镜106的头带104。骨导传感器10被安装到延伸部 102从而骨导传感器被牢固地保持抵靠用户的头部。在这个实施例中，骨导传感器可被设置成在操作过程中接触用户的颊骨以允许声音直接传导到内耳。以这种方式，骨导传感器可被合并入具有眼镜(如护目镜)的系统中。图7示出了用于将骨导传感器安装到焊接帽64的示例性机构。在这个实施例中， 骨导传感器10包括铰接结构108，铰接结构108被设置为当帽64被放置在用户的头部上时允许骨导传感器10的向外运动。在所示的实施例中，帽64的基部110被加固以适应铰接结构108。应当注意的是，在其他实施例中，弹簧系统可被合并入帽64以与铰接结构108 一起使用。另外，铰接结构108可位于与骨导传感器10邻近的任何位置。此外，铰接结构 108可被模制到帽64中或为可连接到帽64的分离的部分。在使用中，当帽64位于焊工头部上时，头部接合骨导传感器10，向外推动骨导传感器单元，如箭头112所示。这种杠杆作用可具有导致抵靠焊工头部的压力的效果。同时，产生围绕帽64的加固基部110的扭力， 如箭头114所示。图8所示为用于将骨导传感器安装到帽的另一个示例性机构，该机构在操作过程中使骨导传感器牢固地接触用户的头部。在这个实施例中，帽64的改进的头带116包括设置在枢转点120处的扭力弹簧机构118。杠杆122包括软衬垫124、第一部分126、第二部分 1 和骨导传感器10。第一部分1 包括圆形部分，圆形部分设置成从用户的头部向外延伸。在一些实施例中，杠杆122的第一部分1 和第二部分1 可由在使用中可弯曲的合适的弹性材料制成。软衬垫1 可由能够缓冲杠杆122抵靠头部的力量的任何合适材料制成，以确保焊工的舒适度。在操作过程中，当帽64放置在焊工头上时，使用者的头部挤压软衬垫IM施加向外的力，如箭头132所示，并且在杠杆122的相对的一端产生箭头134所示的力。也就是说， 当使用者戴上帽时，力134将骨导传感器10牢固地保持抵靠用户的颊骨，确保声音的传导通过颊骨产生而绕过耳道。由于在杠杆122的第二部分1 中有拱门136，用户可以同时戴上护目镜106而不会破坏骨导传感器10的布置。图9所示为本发明的一个实施例，其中骨导传感器可被安装在焊接头盔12的外壳的内部。在所示的实施例中，透镜138可包括遮光或自动遮光的透镜，其安装到焊接头盔12 的外壳上。透镜盒140可移动地安装在焊接头盔12的内部。在图9所示的实施例中，骨导传感器10通过安装杆142被安装在位于焊接头盔12中的透镜138上方。在某些实施例中，骨导传感器10可被安装到透镜盒140上并可以与盒一起移动。在其他实施例中，骨导传感器10可被直接安装到头盔12的外壳。另外，骨导传感器可被安装在头盔12内的任何合适的位置。例如，骨导传感器10和安装杆142可被安装在透镜138下方。在这样的实施例中，骨导传感器10可被设置为用作将信息传送给焊工的扬声器。图10为焊接帽64的另一个实施例的透视图，该焊接帽64包括嵌入帽64的舒适垫84内的骨导传感器10。在所示实施例中，一个骨导传感器10被嵌入舒适垫84的中心部分。但是，在进一步的实施例中，另外的骨导传感器可被合并入舒适垫84。例如，一个骨导传感器可设置在舒适垫84的左部，而一个骨导传感器可被设置在舒适垫的右部。由于舒适垫84可由合适的材料制成，如泡沫，将一个或多个骨导传感器嵌入垫子中可以起到将一个或多个骨导传感器与头带86相隔离的效果。这种特征可提供明显优点，因为骨导传感器在不易受到环境噪声的干扰的隔离位置会更好地起作用。也就是说，本发明的实施例可包括嵌入焊接帽的舒适垫(如与环境噪声相隔离)中的一个或多个骨导传感器并且该骨导传感器设置成用作扬声器。图IlA和图IlB所示为具有嵌入的骨导传感器的舒适垫的剖视图。具体地，图IlA 示出了骨导传感器10嵌入舒适垫84中，因此与周围环境中的环境噪声相隔离。骨导传感器10通过电缆144而连接到电子器件82。在图IlA所示的实施例中，帽没有放置在用户头上。因此，骨导传感器10的一部分可从舒适垫84向外延伸出。骨导传感器10保持嵌入在舒适垫中而没有碰撞到头带86，因此保持与头盔相隔离。在图IlB中，示出了舒适垫84在使用中布置为抵靠头部。如图所示，骨导传感器10可在舒适垫84内被按压，因此朝向头带 86伸出。但是，即使是在使用中，骨导传感器10也在舒适垫84中保持隔离而不会接头带 86。在图IlA和图IlB的实施例中，骨导传感器可被设置用作扬声器、麦克风或既作扬声器又作麦克风。图12A-F所示为可被用于确保骨导传感器牢固地被保持抵靠用户的头部的各种示例性机构。在图12A中，弹簧146被设置在骨导传感器外壳148内并且在使用时向外展开以便通过半球形物150接触用户。在图12B中，弹簧146连接到带衬垫的盘状物152，其被设置成接合用户并将声音直接传送到内耳。在图12C中，骨导传感器10安装在杆巧4上， 杆1 包括固定端156和活动端158。骨导传感器10设置成通过在非固定端158施加压力而接触用户。在图12D中，骨导传感器10和其外壳148被安装在弹簧160上。弹簧160包括固定端162并且弹簧160施加如箭头164所示的向外的力。在使用时，这种力确保骨导传感器10被牢固地保持抵靠用户的头部。在图12E中，骨导传感器被安装在杆166上，杆 166包括第一固定端168和第二固定端170。使用时，骨导传感器10被如箭头172所示向外推动以接触用户的头部。在图12F中，第一杆部分174和第二杆部分176在固定的枢转点176处会合。当力如箭头178所示被施加到第二杆部分176上时，在第一杆部分174上的骨导传感器10如箭头180所示被迫接触用户。图13所示为焊接帽64的另一个实施例的透视图，该焊接帽64具有通过由合适材料如弹性回火不锈钢制成的弹性带182连接到帽的一个或多个骨导传感器10。在所示的实施例中，带182被可调整地固定到头带的后挡板184，后挡板184由舒适垫84覆盖。在某些实施例中，带182和后挡板184中可加标记(indexing)以便于将带182调整到分离的位置。另外，每个带(如左带、右带等)可被独立地调整。应当注意到在进一步的实施例中， 带182可被设置成被帽64的任何部分接收。例如，带182可被连接到在头顶上的部分68而非后挡板184。事实上，带182可被连接到帽上的任何合适的位置。带182终止于安装在适当的衬垫材料186(如泡沫)中的骨导传感器10，衬垫材料186将骨导传感器与焊接帽64 的震动隔离。骨导传感器10也可以由薄膜覆盖，薄膜允许音频传输但保护骨导传感器免受由于焊接环境中的微粒(如粉尘)造成的损害。图14为图13中的骨导传感器连接机构的剖视图，示出了带182在使用时的弹性。 如前所述，带182可滑进和滑出后挡板184以被调整到分离的位置容纳用户的头部188。另外，带182可被设置成当用户将帽放置在头部188上时可弯曲。例如，在将帽放置在头部 188上之前，带182如图所示终止在嵌有骨导传感器10的垫状物186中。但是，在使用中， 当帽放置在用户的头部上时，用户的头部188将如箭头189所示迫使带182和衬垫186向外。因此，在使用时，带182’、衬垫186’和骨导传感器10’已经被向外地移动以便容纳头部 188。因为带182’被保持朝向带182的位置偏置，在操作过程中会施加压力到头部188上。图15为用于包括嵌入的骨导传感器及其相关的电子器件的焊接头盔的可移动配件(如舒适垫)的实施例的透视图。也就是说，在目前设想的实施例中，骨导传感器和它的相关的电子器件可被安装在可移动的可固定配件中，该可从焊接头盔上被移除和重新连接上。这种装置是有利的，因为焊工可以从一个头盔移除配件并将其重新接到另一头盔上，该配件包括骨导传感器和它的电子器件。这种特征可允许多个焊工使用同一个配件并可允许一个焊工将同一配件与不同的头盔一起使用。另外，这种特征便于焊接配件的更换和修理。 具体地，在所示的实施例中，骨导传感器10和电子器件82被嵌入焊接配件(如舒适垫84)， 该焊接配件可移动地固定到头带186的后挡板184上。骨导传感器10和电子器件82通过电缆190连接。如前所述，结合的骨导传感器可被设置用于通过骨传导从焊工的一个或多个骨骼接收音频信号(即用作麦克风)。结合的骨导传感器10也可被设置用于方便声音直接传送到达焊工的内耳(即用作扬声器)。虽然此处仅示出并描述了本发明的一些特征，对本领域的技术人员来说可以进行许多改进和改变。因此，应当理解所附权利要求意在覆盖落入本发明实质精神范围内的所有这种改进和改变。
权利要求
1.一种焊接头盔，包括夕卜壳；焊接帽，其连接到所述外壳；以及骨导传感器，其设置在所述焊接外壳和/或焊接帽之中或之上，以便于通过骨传导向焊工传达信号，其中所述骨传导便于将声音直接传达到所述焊工的内耳。
2.根据权利要求1所述的焊接头盔，其中所述信号包括焊接指令、焊接警告和音乐中的至少一个。
3.根据权利要求1所述焊接头盔，其中所述焊接帽包括头带，并且其中电子器件被连接到所述头带和所述骨导传感器。
4.根据权利要求3所述焊接头盔，其中所述电子器件包括传送电路、电源、放大器、功率调节器、无线电收发机、调频调谐器、微型控制器、无线电收音机和光敏元件中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的焊接头盔，其中所述焊接帽包括模制延伸部和开口，所述开口设置为接收护目镜。
6.根据权利要求1所述的焊接头盔，其中所述焊接帽包括加固的基部和铰接结构，并且其中所述骨导传感器被安装到所述铰接结构。
7.根据权利要求1所述的焊接头盔，其中所述焊接帽包括一个或多个杠杆、以及扭力弹簧机构，所述扭力弹簧机构设置成保持所述骨导传感器抵靠所述焊工的颊骨。
8.根据权利要求1所述焊接头盔，其中所述骨导传感器被安装到在透镜上方和/或下方的所述外壳上，通过所述透镜所述焊工观察焊接操作。
9.根据权利要求1所述的焊接头盔，包括麦克风，所述麦克风设置在所述焊接帽之中或之上，用于在焊接操作过程中检测声音和用于产生代表该声音的电子信号。
10.根据权利要求1所述的焊接头盔，其中所述骨导传感器通过可调整的弹性带而被连接到所述焊接帽，所述可调整的弹性带设置成被所述帽的后挡板接收，并被调整到所述后挡板中的位置，和/或向外弯曲。
11.一种用于焊接通信的系统，包括焊接帽；和骨导传感器，所述骨导传感器设置在所述焊接帽之中或之上，以便通过骨传导从焊工向一个或多个外部设备或操作员传达信号，其中所述骨传导便于声音从所述焊工的骨结构传送到所述骨导传感器。
12.根据权利要求11所述的用于焊接通信的系统，其中所述信号包括音频通信和语音命令中的至少一个。
13.根据权利要求11所述的用于焊接通信的系统，包括扬声器，所述扬声器设置在所述焊接帽之中或之上，用于在焊接操作过程中传送声音。
14.根据权利要求11所述的用于焊接通信的系统，其中所述焊接帽包括头带，并且其中电子器件被连接到所述头带和所述骨导传感器。
15.根据权利要求14所述的用于焊接通信的系统，其中所述电子器件包括传送电路、 电源、放大器、功率调节器、无线电收发机、调频调谐器、微型控制器、无线电收音机和光敏元件中的至少一个。
16.一种焊接头盔，包括焊接帽，所述焊接帽包括头带；以及舒适垫，其能够可移动地固定到所述焊接帽的所述头带上或者与所述焊接帽的所述头带结合，其中骨导传感器被嵌入到所述舒适垫中并设置为通过骨传导从焊工的一个或多个骨骼接收音频信号，和/或设置为便于声音直接传送到所述焊工的内耳。
17.根据权利要求16所述的焊接头盔，其中所述骨导传感器被设置为当所述焊接帽接触所述焊工时被按压进入所述舒适垫。
18.根据权利要求17所述的焊接头盔，其中所述骨导传感器在被按压过程中不与所述头带接触。
19.根据权利要求16所述的焊接头盔，其中电子器件被安装在所述头带上并且通信地连接到所述骨导传感器。
20.根据权利要求19所述的焊接头盔，其中所述电子器件包括传送电路、电源、放大器、功率调节器、无线电收发机、调频调谐器、微型控制器、无线电收音机和光敏元件中的至少一个。
21.一种用于焊接头盔的配件，包括骨导传感器，所述骨导传感器与所述焊接配件结合，并且设置为通过骨传导从焊工的一个或多个骨骼接收音频信号，和/或设置为便于声音直接传送到所述焊工的内耳；电子器件，所述电子器件与所述焊接配件结合并且连接到所述骨导传感器；并且其中所述焊接配件被设置成可移动地连接到所述焊接头盔。
22.根据权利要求21所述的焊接配件，其中所述电子器件包括传送电路、电源、放大器、功率调节器、无线电收发机、调频调谐器、微型控制器、无线电收音机和光敏元件中的至少一个。
23.根据权利要求21所述的焊接配件，其中所述焊接配件包括舒适垫。
全文摘要
一种用于焊接通信的系统，其包括焊接头盔和设置在焊接帽之中或之上的骨导传感器。所述骨导传感器便于通过骨传导将信号传送到焊工。骨传导便于声音直接传送到焊工的内耳。
文档编号A61F9/06GK102341069SQ201080010007
公开日2012年2月1日 申请日期2010年1月28日 优先权日2009年3月3日
发明者凯尔·安德鲁·法埃佛, 威廉·约书亚·贝克尔 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司