用于使焊接保护装置内的光学元件的变暗加速反应的方法和系统与流程

文档序号：15100396发布日期：2018-08-04 15:36阅读：146来源：国知局

本发明涉及在个人保护装置(如焊接头盔)内的自变暗光学元件的反应时间的缩短，其中该光学元件响应于正在运行的工艺流程的强发光表现(例如响应于焊接、切割等过程中的点燃的电弧)而变暗。

背景技术：

为了保护视力，在伴随有强光的焊接、切割及类似的过程中会使用诸如自变暗的护目镜、防护罩、头盔等个人保护装置。这些保护元件的主要部分是可以根据来自控制电路的指令改变透光率的光学元件(自动变暗过滤器ADF)。在电弧期间，存在强烈的紫外线、红外线和可见光的辐射。对所提到的发光表现敏感的传感器发出使光学装置变暗或变黑的指令，并且变暗的光学元件可防止辐射中有害的成分被传输到视域。

为了实现对视力的可靠保护，在检测到危险的发光现象之后(例如在焊接过程中电弧点燃之后)尽可能快地发生光学元件的变暗是必要的。为了实现这项技术任务，存在着缩短危险发光表现的检测时间以及缩短光学元件自身的反应时间的多种技术方案，如公开文献WO2005009309A1、WO2011097841A1、US8264265B2、US2013128135A1；也就是，它们缩短了光学元件完成光学变化所需的时间。检测和反应这两个阶段持续不到0.3ms；某些优质的焊接头盔能够在电弧点燃之后的0.05ms(1/20000s)内变暗(图1和9)。就绝对数字而言，这些时间是短的，并且要进一步缩短它们是有问题的，但是为了提高对视力的保护，优选地达到零反应时间。

公开文献US2003206491A1、WO2008082751A1公开了通过语音对焊接头盔进行的指示；焊接工人可以通过语音命令预先使光学元件变暗。其他技术方案的工作原理类似，在这些技术方案中存在可以甚至在电弧点燃之前就变暗的控制按钮或类似的元件。然而，这样的技术方案是不舒适的，并且它们需要连续发出命令，这与自动化操作的要求相悖。

专利US 7,812,279 B2提供了改进方案，其中在以保护气氛进行的焊接过程中，焊接头盔通过来自焊接设备的命令来控制。在此类焊接的情况下，电弧以焊枪的触发器的延迟激活来点燃。该延迟为几分之一秒，并且该延迟是故意的，使得焊接的环境由来自压力容器的保护气体提供。这允许发出命令来使焊接头盔在电弧的点燃之前变暗。在根据公开文献US 7,812,279 B2的发明的情形中，变暗的命令通过无线电传输发给头盔。这需要头盔具有用于与焊接设备进行通信的接收元件。因此，这种技术方案无法用于现有的自变暗头盔。在头盔上的发射器和接收器之间使用无线电传输是有问题的；在焊接过程中存在着可能会妨碍正确传输的强电磁场。在有多个同时进行的焊接发生的工作场所内，可能会存在多个射频信号相互干扰的复杂情况。由于需要功率相对较大的独立能量源的接收电路的整体复杂性，高能量需求也是不利的。

这样的技术方案是所期望的并且是未知的，即：简单，能量需求低，可用于各种保护装置，可缩短发光现象的产生与光学元件的变暗之间的时间，并且人员佩戴和操作起来是舒适的。

技术实现要素：

上述缺陷通过使在用于保护视力的个人保护装置中的光学元件的变暗加速反应的方法可得到显著弥补，其中在保护装置上的光学传感器检测工艺流程的发光表现，并且基于来自光学传感器的信号激活光学元件的变暗，该光学元件根据本发明通过它的变暗来限制发光表现到视域的辐射的透过率，其实质在于：在实现工艺流程的装置内，用于开始这样的工艺流程的指令(命令)被检测到，随后按照使得光学传感器借助于激活光源的激活在光学传感器检测到工艺流程自身的发光表现之前发生的方式根据这样的指令打开激活光源，该激活光源沿着光学传感器的方向发光。光学传感器的激活意味着由光学传感器进行的光线的记录，这会引起使光学元件变暗的指令或命令的发出。

若进行简化，光学元件迄今已知的自动变暗循环可表示如下：

1.用于开始工艺流程的指令

2.工艺流程的开始

3.工艺流程的发光表现

4.光学传感器对发光表现的检测

5.使光学元件变暗的指令

6.光学元件变暗。

可以看到，在现有技术的前三个步骤中，保护装置仅处于待机模式，它没有实现任意活动。在根据本发明的技术方案中，对保护装置的控制从第一步骤开始，这提供了变暗所需的关键时间：

1.用于开始工艺流程的指令+用于打开激活光源的指令

2.工艺流程的开始+激活光源的点亮

3.光学传感器对激活光源的检测

4.工艺流程的发光表现+光学元件变暗

5.光学传感器对发光表现的检测；光学元件保持为变暗的。

只要激活光源在保护装置的光学元件检测到来自工艺流程自身的发光表现之前亮着就足够了。激活光源通常会与发光表现的检测重叠一小段时间，然后激活光源将会关闭，以便降低整体能量需求。如果激活光源在非必要的长时间内仍持续亮着，它可能会导致光学元件在伴随着发光表现的工艺流程自身结束时仍变暗。无论如何，激活光源应当至少在与前置时间(lead time)对应的时段内发光，在工艺流程的发光表现被检测到的时刻之前提前使激活光源点亮。激活光源的发光与发光表现在时间上的重叠值可以通过控制元件来调整，通常激活光源的发光的总时长不会长于2-5s。

为了改进激活光源的发光时段与工艺流程运行间的协调，以下安排将是优选的：激活光源的控制器能够识别出发光表现的产生，例如，直接通过它自己的第二光学传感器或者间接通过电弧的电流变化等。这种识别对于激活光源的运行并不是必要的；激活光源可以简单地在例如点亮1秒钟后关闭，但是会存在其中激活光源的较长时段实际上与工艺流程的给定阶段的结尾重叠的工作操作(例如，短点焊或线焊)。在这种情况下，尽管发光表现结束了，光学元件也会变暗。如果激活光源的控制器可以识别出发光表现的开始，则激活光源可以立即关闭，因为光学元件变暗将会基于发光表现的感测而得到保证。

为了关闭激活光源而识别发光表现可以通过安置于例如焊枪的主体附近的激活光源附近的第二光学传感器来管理。术语“焊枪”表示用于焊接的焊炬，也就是，它主要界定了焊接的位置。用于识别发光表现的光学传感器在说明书中以“第二”来指示，只是为了将其与在保护装置自身上必要的光学传感器区分开。在根据本发明的另一种布局中，用于在发光表现产生之后关闭激活光源的指令可以由在焊枪的供电线缆内的电流表引起，或者这样的指令可以是自动化焊接工作场所的控制的一部分。激活光源的发光时段的缩短会降低能量需求，并增加所使用的电池或蓄电池的寿命。

基于工艺流程的具体类型，在开始工艺流程的指令与其发光表现之间的时间段可以是不同的。在气体(TIG、WIG)保护气氛中以非熔融电极进行的焊接或者在CO2或CO2和氩气(金属惰性气体、金属活性气体)的保护气氛中以未卷绕电极(MIG-MAG)进行的焊接的情况下，刻意使电弧相对于焊枪上的触发器的按动延迟点燃。该延迟(预供气时间)可能会过长，使得激活光源的立即点亮会导致过早的变暗，这可能会使得焊接工人不舒适或产生混淆。所提出的技术方案可以基本上实现响应于发光表现而变暗的负反应时间。因此，优选的是启动激活光源的命令可以延迟到启动工艺流程的命令之后。这样的延迟在优选的布局中将是可调整的，通常高达2秒。

为了实现对视力的可靠保护与焊接工人的舒适度之间的平衡，优选的是实现在发光表现与光学元件变暗之间一定的很短的负反应时间。稳定地实现正好为零的反应时间在技术上是有问题的，并且正反应时间的设定并没有充分利用本发明的潜力。为了优化短的负反应时间，可使用以下布局：激活光源的控制器涉及识别工艺流程的发光表现。这样的识别可以用来在发光表现产生之后关闭激活光源，如本说明书所公开的。激活光源的控制器可以包括适应算法，通过该适应算法控制器可以学习设置相对于启动工艺流程的指令的时刻的延迟的最优值。该适应可以通过例如在激活光源的首次打开时将延迟设置为零来开始，并且然后它可以测量直至发光表现被记录的时间。减去了这一小段前置时间的这个时间段将被用作对于后续延迟的校正。激活光源的控制器将继续学习开始工艺流程的指令与工艺流程的发光表现之间的时间段会持续多久以及具有什么样的统计误差容限。在可能表明重置后过渡到另一个工作场所的一段时间的不活动之后，适应机制重新开始。可以使用与基于时间测量的自动调整结合的延迟的手动调整。

如果系统还包括第二光学传感器，即，对于发光表现自身的传感器，则学习算法可以作为在其框架之内分析工艺流程的触发器的按动与发光表现的产生之间的时间的方法的一部分。在触发器的下一次按动之时测量了时间之后，它正好在发光表现的产生之前发送激活光源的发射信号，这节省了激活光源的电源的能量。激活光源的控制过程可以被编程为“多冲程(stroke)”(如二冲程或四冲程)焊接，其中焊接机以电弧的点燃来对触发器的一次按动作出反应，由此它保持运行直到触发器的第二次按动。触发器的第二次按动会促使电弧的关闭。可以在点模式(regime)下继续进行，在点模式下，焊接机针对个体焊接点以不连续的电弧启动脉冲焊接。触发器的第二次按动停止点模式。

某些工艺流程具有以下工作模式：通过按动触发器来启动，然后它们继续进行直到触发器的下一次按动。触发器的第二次按动是用于结束该流程的给定阶段的指令。如果激活光源的控制器的开关与这样的触发器(如焊枪的触发器)连接，则激活光源在该给定阶段的结束时将会接收到不合适的点亮信号，这不会是危险的，但是这将会降低焊接工人的舒适度。在从触发器的第一次按动开始并且继续进行直到触发器的第二次按动的模式的情况下，优选地按照以下方式来进行：激活光源在触发器的每第一次按动之后点亮，并且激活光源的控制器将会忽略触发器的每第二次按动。这样的可选模式可以通过激活光源的控制器来调整。对于哪次按动为第一次按动以及哪次按动为第二次按动的计数通常是可调整的。

可以在相同的目标下按照以下方式继续进行，即，尝试在前面所公开的模式下在开关的第二次按动时熄灭激活光源：激活的控制器可以识别出正在进行的工艺流程并且然后它可以决定开关在技术阶段中的正在进行的阶段中的按动或按住并不意味着打开激活光源的指令。为了识别出正在进行的工艺流程，可以使用与激活光源的控制器连接的第二光学传感器。

存在着诸如点焊之类的工艺流程，在此类工艺流程中，触发器的按动以及由此开关的按动之后，发光表现不连续产生的流程的阶段开始。在激活光源的控制器与不连续的流程的控制器连接的情况下，激活光源将会在发光表现每次这样的单独产生之前点亮。如果给定的装置完全独立且与激活光源的控制器断开连接，则如果激活光源的控制器识别出工艺流程的发光表现的重复循环将是优选的。这样的流程可以是适应算法的一部分，在该适应算法中控制器将会在基于发光表现定期重复的产生和熄灭计算出的发光表现的产生之前打开激活光源(无需按动开关)。

除了输入用于在发光表现产生之前变暗的指令之外，所提出的发明的主要部分是保护装置的现有光学传感器会对其作出反应的激活光源。根据现有技术，线缆传输或射频通道可以用于例如焊接头盔的控制，但是这将需要头盔的新构造。这样的头盔只会与来自同一生产商的工具兼容，并且技术方案无法用于现有的头盔上。正是根据本说明书的激活光源的创造简单地解决了所有这些问题。在激活光源的帮助下，本发明产生了与保护装置上的光学传感器的单向通信通道，由此不需要对保护装置进行进一步修改或保护装置的更多的装备。现有的光学传感器充当这样的单向通信通道中的接收器。只要激活光源被安置于保护装置的光学传感器的可及范围内就足够了，该激活光源将会指导各种各样的保护装置，不管是哪家生产商的，因为所有此类装置都会对光作出反应。

在放置于具有激活光源的其它工作场所附近的情况下，激活光源没有干扰的问题。事实上，如果激活光源透光到邻近的工作场所，则工艺流程的危险的发光表现同样会透光到该工作场所，并且有必要更好地分开这些工作场所，否则保护装置将会根据来自相邻工作场所的指令变暗。因此，没有必要以任何方式对来自激活光源的信号进行编码或调制。

现有技术的上述缺陷通过使在用于视力保护的个人保护装置中的光学元件的变暗加速反应的系统来显著弥补，该系统包括光学传感器以及为了限制发光表现到视域的辐射的透过率而具有透光率可调的光学元件的光阑，其中用于发光表现的检测的光学传感器被安置于保护装置内，并且它与根据本发明的光学元件的控制器连接，其实质在于：它包括用于发射可由光学传感器检测到的辐射的激活光源，激活光源具有被设计为与技术装置的触发器连接的开关，由此激活光源被安置于光学传感器的可及范围内。

激活光源发射出落在保护装置中的光学传感器的敏感光谱内的辐射。明显地，它不应该是人员应当被保护远离的危险的紫外线辐射。通常，激活光源将由至少一个红外LED二极管形成。光学传感器对红外光敏感，并且LED二极管的低输入功率已经足以激活该光学传感器。为了达到预期的效果，遥控的LED二极管的结构和电源可满足要求；LED二极管的功率范围为0.1-2W可满足要求。这样的二极管被认为是安全的且对人类健康无害的。使用激活光源(例如以红外LED二极管形式)就好像是对工艺流程的发光表现的检测的仿效或瞒骗。在激活光源打开之后，光学传感器如同发光表现已经发生的情况一样进行评估，并且它发出使光学元件变暗的指令。实际上，由工艺流程引起的发光表现(即具有辐射的危险元素的发光表现)在激活光源点亮之后发生。

本发明的上述主要特征以特定的技术手段向本领域技术人员提供各种实现选项。激活光源可以被安置于工作场所的不同地方，由此它应当处于保护装置的光学传感器的可及范围之内。在以具有触发器的焊炬(所谓的焊枪)进行的焊接期间，以下布局被证明是优选的：激活光源的开关被安置于焊枪的触发器上或者它作为这个触发器的一部分，并且激活光源被直接安置于焊枪上(例如，在焊枪的喷嘴处)。焊接工人总是以使得他或她在工作期间能看到焊枪的方式来握持焊枪，并且发光表现的位置位于焊枪附近。由此可得出，保护装置(主要为焊接头盔)使其光学传感器按照使得传感器总是让焊枪处于其视野内的方式来取向。

即使是在工作场所自动化或机器人化的情况下，激活光源也可以被安置于焊炬上，因为将会在其附近产生发光表现。激活光源可以被安置于生产线上的固定位置，或者可以使用多个共同控制的激活光源。由此，可从预期的那侧看给定的工作场所的每个工作人员在他或她的保护装置的光学传感器的视野内都有一个激活光源。

在发光期间，激活光源可以由电源稳定地供电，或者它可以通过间隙性电压频繁供电。某些光学传感器提高了对于特定范围的频率的灵敏度，并且因而系统可以包括用于改变激活光源的供应频率的调整(或调节)元件。在这种情况下，激活光源不仅会具有特定的波长，还具有特定的发射频率。在频繁间歇性电源的情形中，优选的是频率在5-250Hz范围内。激活光源的电源、频率发生器、延迟调整元件以及控制激活光源所需的其它电子元件在本说明书和权利要求书中可以统称为控制电子器件或控制单元。

LED二极管的波长是基本稳定的；如果需要发射不同波长的光，则在单个激活光源内可以使用多个不同的LED二极管，这多个LED二极管可选择性地打开或者同时打开。使用波长在700-1850nm范围内的光谱被证明是优选的。

所提出的发明可以在新的焊接技术的设计过程中使用，但是它可非常有利地应用于现有的焊接装置。主要优点在于：无需以任何方式来修改保护装置自身。系统可以包括激活光源的开关，该开关被设计为可与焊枪的常见触发器配合使用。该开关可以具有用于通过它来按动焊枪的触发器的微型开关的形式。在触发器的按动过程中，开关也被按动。为了实现利用激活光源的装置的高度通用性，激活光源可以是被设计用于经由焊炬的喷嘴来安装和贴附的环的一部分。该环被分别贴附于焊炬的主体或者焊枪的主体。该环携带着激活光源的至少一个源，优选为红外LED二极管。对于光辐射到环的其它部分的分发，有利的是使用光扩散器。可以使用具有发光特性不同的或相同的(即，主要是波长不同或相同的)多个LED二极管的布局。在多个LED二极管的情形中，它们可以分布于环内部的周围，以便确保激活光源在焊炬或焊枪的不同位置的可靠运行。

激活光源可以处于由可更换的透明保护盖覆盖的优选布局内，该透明保护盖可耐热，可抵抗机械应力以及在工艺流程中(主要是在焊接过程中)出现的火花。这样的盖子将会被设计为易于更换的消耗材料，其在折旧后可以被更换为新的件，无需工具。这保护了激活光源的表面，该表面在例如LED光源的情形中可以用塑料来生产。激活光源的保护盖可以是圆形的或U形的，并且它可以用聚碳酸酯或玻璃来生产。

除开关外，激活光源或者激活光源的控制电子器件还可以分别具有用于设置其特性的控制电路。它可以设置相对于发光起始的延迟，直到开关被按动的那一刻。电源的频率同样可以进行调整。优选地，此后激活光源会停止发光的发光时段同样可调整。激活光源同样可以具有关于电池电量低或其它服务功能的指示。为了增加电池的寿命，激活光源可以对电源进行设置。

在根据本发明的系统对于焊枪的实施方式的情形中，可以使用焊枪的触发器开关，该触发器开关连接至激活光源的控制电子器件。在用于MIG/MAG、TIG的焊枪的情形中，启动开关通常是具有长的开关周期寿命的微型开关。优选的是，在控制电子器件连接至开关之后，例如借助于集电器或光电耦合器产生开关的电流部分。用于焊接过程的启动以及激活光源的控制的一个开关的使用同样可以具有逆层次结构，其中控制电子器件的开关被用于启动焊接过程。这将意味着，在控制电子器件的故障开关的情形中，例如，在激活光源的空电池的情形中，焊接自身同样不会启动。这提高了对视力的保护，因为根据本发明，将只能利用运行的系统来进行焊接。

当焊枪上的开关切换总是连续发生时，该开关可以被生产为二冲程的。这可以有利地用于以下情形：保护气体的预吹时间被设置为零，并且电弧在开关刚被按下之后就点燃。对于二冲程开关，第一开关电路控制着激活光源的控制电子器件，并且第二开关电路开始焊接过程自身。由于此，即使在保护气体的预吹时间短或者为零的情况下，也有足够的前置时间。

即使是在没有启动工艺流程的情况下，也可以为了测试的目的而打开激活光源，这将同样是有利的。这样的模式用于关于给定的保护装置是否对激活光源作出正确反应的简单测试。在激活光源自身的开关连接至焊枪的触发器的情形中，在技术装置已关闭(例如，焊接机或焊接电源关闭)的情况下按动触发器(以及由此激活光源的开关)就可满足要求。在激活光源的开关包括于技术装置内的情形中，或者在开关为软件形式的情形中，用于启动激活光源的独立硬件或软件测试开关可以以类似的方式来生产。

激活光源连同控制电子器件一起可以被安置在共同的主体内，在共同的PCB板上，这将是有利的，尤其是在旨在供应焊枪自身的布局的情况下。用于独立供应现有焊枪的布局将会是紧凑的。在设计新焊枪的情形中或者在对焊枪进行硬件修改的情形中，优选的是控制电子器件和激活光源为分离的部分。这可确保控制电子器件得到更好的机械保护、辐射保护、电磁保护和热保护，该控制电子器件可以被安置于焊枪的主体内，例如在焊枪的手柄内。对于激活光源，小的开口就可满足要求，这个小开口可以在焊枪的模制分割面内产生，这简化了注塑模具的给定修改。

安置于焊枪内的激活光源可以被安置于其外部主体的表面上，或者它可以被安置于其内部，并且来自激活光源的光流将通过光导体引导到焊枪的表面，这将提高对激活光源的保护。在这个意义上，在光信号到焊枪的表面的传导的各种布局下，存在着具有不同数量的激活光源的源的多种可能的版本和组合。

控制电子器件被安置于焊枪的主体内为套管提供了良好的空间可能性，并且它为电源(如蓄电池或可拆卸电池)提供了足够的空间，其可从开口轴进入。为了在不增加由焊接工人所握持的焊枪的重量的情况下获得更大的构建空间，控制电子器件可以被安置在焊枪之外，例如在连接端部或连接器内，通过该连接端部或连接器，具有保护气体的软管及具有焊接电流的线缆或电线连接至焊接机。它可以是例如欧制连接器(euro-connector)，该欧制连接器在标准化实现下可由焊接机和焊接电源的多种生产商使用。然后电导体从这个地方伸出，伸到控制电子器件之外，到达焊枪，激活光源同样被安置在那里。控制电子器件位于连接器之内或旁边可允许产生对于控制电子器件足够大的套管。在这样的布局下，控制电子器件可以由来自电网内其自己的适配器的电力来供电，或者该适配器被用来对蓄电池再充电。相对于位于焊接过程附近，控制电子器件安置在连接末端旁边或连接末端之内可大大消除风险。

激活光源安置于焊枪之内或者安置于焊枪之上可成功覆盖大部分焊接情况和大部分焊接位置。焊接工人通常可看见焊枪，使得他或她可以沿着焊缝移动焊枪。但是，还存在着焊接工人在保护装置的光学传感器被覆盖的环境中(例如在金属框架的焊接过程中)工作的情形。在这种情况下，保护装置(头盔)的变暗可能根本不会发生，因为即使焊接工人通过他或她自己的眼睛看得见电弧，光学传感器也会被环境覆盖住(例如扁平金属件正好在头盔之前，穿过光学传感器的视野)，并且可使保护装置变暗的光学信息不能到达光学传感器。

这是危险的现象，因为不仅保护装置的变暗延迟(该延迟根据本发明可消除)将不会发生，而且即使在发光表现期间也不会变暗。在此，所提出的发明提供了可独立传输有关发光表现的信息的优点。激活光源之一可以作为外部的来生产，其通过柔性线缆连接至控制电子器件或者附接到袖子上、手套上或者其它合适的地方。为了附接激活光源的外部源，可以使用维可牢(Velcro)紧固件、夹子或其他合适的机械装置，或者可以为了这个目的而设计出例如其上缝制有同样可构成保护盖的小型透明插座的衣服或手套。外部附接的激活光源可以是单个激活光源，或者在具有多个激活光源的系统中仅作为附加的激活光源。连接器(如插头)可以用于焊枪的表面上，其中激活光源的外部源的线缆连接到它。根据设定，连接可以促使稳定的激活光源断开连接，或者两个源可以同时发光。激活光源的外部源可以连接于较接近光学传感器的焊接工人的身体上，或者直接连接到保护装置(如头盔)上。

所公开的透光率可变的光学元件的激活原理可以被用来提高低劣的或不够灵敏的保护装置的灵敏度，这样的保护装置无法充分地保护人的视力并且对发光表现的识别不可靠或者仅在较高强度下才能识别。为了改进来自激活光源的光学信息的传输，可以使用元件来中继该信号，该元件可在其输入端检测激活光源的打开，并进而在其输出端打开它自己的激活光源。这种用于信号中继的元件作为其空间扩散器、扩展器或放大器来工作。它可以用于保护装置上的光学传感器被屏蔽的情况，或者用于光学传感器不够灵敏的情况。用于信号中继的元件可以附接于光学传感器的紧邻处；也就是，例如，直接附接在焊接头盔上。用于信号中继的元件的激活光源将被安置于光学传感器附近。

对于给控制电子器件供电，可以使用一次性的可拆卸电池；系统的能量需求是低的。同样可以使用可充电的蓄电池，该蓄电池是可更换的，或者它可由适配器充电或者它可由太阳能电池充电，如同焊接头盔那样。以下技术方案似乎更可取：蓄电池通过在焊接线缆内感生出流动的电流来充电。为了借助于具有小的螺旋桨的发电机来充电的目的，可以使用焊接线缆附近以及具有流动的保护气体的软管，该发电机利用了流动的保护气体的能量。另一种可能是由来自电网的稳定电源通过各自的适配器来供电。主要是当激活光源的控制电子器件被安置在焊枪之外，例如在线缆和软管的连接器内时，这样的连接是有利的。

所提出的技术方案的重要优点在于其对于具有用于检测工艺流程的发光表现的光学传感器的任何保护装置的通用性。该技术方案可以用于现有的焊接头盔、面罩、防护罩或护目镜。工艺流程可以是手动的、自动的，或者手动自动结合的。通常，它会是电弧或激光焊接或切割，或者等离子体切割等。在具有保护气体的电弧焊接的过程中使用将会是危险的。该方法和系统并不需要对保护装置进行修改或完善。使用这种技术方案，即使是反应缓慢的保护装置(即便宜的保护装置)也可以实现相对于工艺流程的发光表现出现的时间点很短的、基本上为零或负的反应时间。这使得可降低视力保护的总体成本并改进焊接工人的健康。

附图说明

本发明将通过图1至18来进一步公开。所使用的系统的各个元件之间的比例和比率、激活光源的形状以及所描述的时间比率并不是约束性的，它们是告知性的或者为了提高清晰度已经对它们进行了调整。

图1示出了根据现有技术的焊接头盔的焊接和变暗的过程的时间图(时序图)。过程G对应于保护气体的流入，并且它从焊枪上的触发器的按动开始。过程E是电弧的点燃和燃烧。过程D是焊接头盔的变暗。时间段x表示保护装置变暗相对于发光表现的延迟。

图2是根据本发明的焊接头盔的焊接和变暗的过程的时间图(时序图)。过程A是激活光源的发光。在图1和2中，阶段I是预气(pre-gas)阶段，阶段II是燃烧电弧的时段，阶段III是后气(post-gas)阶段。时间a是激活光源的发光相对于开始工艺流程的指令的刻意延迟。时间b是激活光源在发光表现之前的前置时间。时间c是在发光表现出现之前的变暗的前置时间。

图3是具有其上存在环形激活光源的手动控制的焊枪的焊接工人的工作场所的轴测图。从激活光源引出的虚线表示红外辐射。

图4示出了激活光源。箭头表示具有激活光源的环安装到焊枪上的方向。从激活线引出的虚线表示向激活光源周围传播的红外辐射。

图5示出了按照可使得它的具有控制元件的主体可以被看见的方式旋转的图4的激活光源。

图6是在检测到发光表现之后关闭激活光源的情况下保护装置的焊接和变暗的过程的时间图(时序图)。激活发光的时间与其中激活光源在设定的时段内发光的图2的情形相比更短。时间a是激活光源的发光相对于开始工艺流程的指令的刻意延迟。时间b是在发光表现之前的激活光源的前置时间。时间c是在发光表现出现之前的变暗的前置时间。

图7和8示出了激活光源的控制器的适应的步骤。在根据图7的第一步骤中，激活光源正好在启动工艺流程的指令之后开始发光。在第x步中，例如在根据图8的适应的第二步骤中，控制器已经设置了延迟“a”，该延迟在另一个步骤中可以被缩短。为了提高清晰度，激活光源的发光时段在图7和8中被示为相同的，但是该适应可以与激活光源的关闭一起，如图6所示。

图9是在根据现有技术的焊接头盔的变暗过程中的方法的算法。

随后，图10是在使用激活光源的保护装置的变暗过程中的方法。

图11是激活光源的控制器的基本元件的框图。

图12是激活光源根据来自第二光学传感器的指令而关闭的框图。

图13示出了在工艺流程的过程中激活光源的控制器的适应，在该工艺流程中在触发器的第一次按动之后存在着第一系列循环。激活光源在触发器的第一次按动过程中打开，然后在两个周期内，保护装置仅基于对发光表现自身的检测而变暗。

图14示出了控制电子器件在焊枪的主体内的安置。

图15示出了控制电子器件在线缆和软管的欧制连接器内的安置。

图16示出了通过来自电网的AC/DC适配器的电力供电的控制电子器件的独立安置。

图17是外部激活光源的示意连接，并且它同样意味着控制电子器件的开关为焊枪的触发器。

图18示出了用于中继信号的元件，该元件将信号从激活光源传送至焊接头盔上的光学传感器附近。

具体实施方式

实例1

根据在图2、3、4、5、10和11中的本实例的系统被用于常见的车间中，没有系统集成。用于通过熔融电极在保护气氛中进行的MIG/MAG焊接的焊接设备具有带触发器的焊枪5，该触发器开始以下工艺流程：气体流入，电线和电弧移动。焊接工人有由与该焊接装置不同的生产商生产的自变暗头盔。在焊接期间，焊接头盔对检测到的焊接的发光表现作出反应。在本实例中，焊接头盔具有0.15ms水平的变暗的反应时间。在该时段内，焊接工人的视域暴露于危险辐射的影响下。

在本实例中的设置由激活光源3提供。这是其内径比焊枪5上的焊炬的直径大的小环的一部分。该环具有可拆卸的内小环，这些内小环的逐渐删减或添加可以设定环的期望内径。存在着安置于环内部的相对侧的两个红外LED二极管。这两个红外LED二极管均由用于将所发射的光分发到环境中的光扩散器8覆盖。

两个红外LED二极管均具有波长850nm、大约140°的角度传播，并且它们由来自在其输出端具有频率激励的共同电源的电力供电。频率发生器6上的频率的值可借助于小型旋转式电位器在5-250Hz的范围内调整。同样地，从开关4的时刻起到激活光源开始的延迟时段也是可调整的。在延迟的调整元件7的帮助下，可以将该时段设置为0-1秒。第三调整元件用来设置激活发光的时段。在本实例中，该时段可以被设置为1-3秒。第四调整元件改变红外LED二极管的电力供应；在常见的条件下，对于一个LED二极管的激活，250mW的电力供应可满足要求。激活光源3对于周围人员未受保护的视力的无害性由以下事实证明：某些类型的LED二极管被用于家用电子器件的遥控器。红外遥控器的使用并没有被认为是有风险的，即使是在不可见辐射被直接引向人眼的情况下。

激活光源3的开关4在本实例中具有平面开关电路的形式，该平面开关电路被粘在触发器的控制边缘。触发器的按动会首先促使开关4被按动，然后焊接设备的触发器也被打开。

在焊枪5的触发器的按动之后，焊接设备打开具有保护气体的阀门。大约在阀门打开之后0.5s，启动工艺流程的电弧打开。在触发器被按动的同时，激活光源3的开关4已经被按动。控制电路使激活光源3的打开自开关4的按动起延迟大约0.4s。在那一刻，激活光源3发光，并且在焊接头盔上的光学传感器1按照使得它发出指令以使光学元件2变暗的方式作出反应。该指令在电弧自身点燃之前大约0.1s进入光学元件2。在时间0.5s时，当焊接的发光表现出现时，焊接头盔已经变暗。这基本上达到了焊接头盔的大约0.1s的负变暗时间。

实例2

在车身工程中，自动焊接线具有分布于固定点的多个激活光源3。焊接控制系统在使电弧于焊接线的给定部分中点燃的指令之前大约0.1秒发出使激活光源3启动的指令。监督和检查该过程的工人通过具有自变暗光学元件2的焊接头盔来观察焊接线。这对来自光学传感器1的指令作出反应，光学传感器1首先检测激活光源，然后检测到工艺流程自身的发光表现。

实例3

本实例的系统被用于激光切割机。开关4具有软件形式。在将激光束送至切割位置之前，指令由中央控制系统发出，以点亮安置于工作臂上以及工作台的边缘的激活光源3。一个激活光源3可以被直接指示；其它激活光源3可以形成独立元件11的某些部分，用于中继信号。

实例4

根据图6和12的激活光源3有它自己的关闭控制。该功能基于与第二光学传感器9的合作而起作用，该第二光学传感器9在本实例中被安置于焊枪5上的环内。激活光源的控制器3接收第二光学传感器9记录工艺流程的发光表现的信息。该信息意味着不再需要激活光源，并且基于该信息来关闭激活光源3。

由于第二光学传感器9可以快于保护装置的未知生产商的光学传感器1，因而当普通的或低劣的保护装置已经对发光表现作出反应时，用于关闭激活光源3的指令可以被刻意延迟例如3ms。

实例5

对激活光源3的控制涉及适应算法，该适应算法测量用于启动工艺流程的指令与发光表现出现之间的时段。根据按照图7和8那样的测得时间段，点亮激活光源3的延迟在迭代步骤中逐渐增加，直到点亮激活光源3相对于发光表现的前置时间为0.1s的时候。然后该延迟被用于后面的过程，由此继续测量激活光源3的点亮在发光表现之前是否存在足够的前置时间。

实例6

激活光源3在触发器的第一次按动时打开，然后在两次循环期间，保护装置仅基于对发光表现自身的检测而变暗，因为循环不会伴随有开关4的按动。在三次循环之后，激活光源3的控制器会适应于发光表现的检测过程，并且在所预期的第四及后续每个发光表现之前，控制器点亮激活光源3。这种方法的结果是，保护装置的第二次及第三次变暗根据给定保护装置的反应时间来延迟；下一次变暗以前置时间来实现。

实例7

根据图14的激活光源3被套装在焊枪5的塑料主体内。在焊枪5的表面上存在着开口，激活光源3的LED二极管的可拆卸盖子经由其突出。盖子用透明塑料来生产，并且在有损坏的情况下，它可以通过旋转来拔出并更换。

控制电子器件10被安置在焊枪5的手柄内，在该手柄内形成了用于插入电池或可充电蓄电池的开口轴。

实例8

根据图15，具有形式为LED二极管的三个源的激活光源3按照与前一实例相似的方式安置于焊枪5的塑料主体内。控制电子器件10被安置于电缆和软管的连接器内，在本实例中该连接器为标准化的欧制连接器。

实例9

控制电子器件10处于靠近焊接机的独立盒子内，由此用于连接控制电子器件10与激活光源3的连接线缆连接至具有保护气体的软管。为了给控制电子器件10和激活光源3供电，使用了ACD/CD适配器，在本实例中该ACD/CD适配器具有微型USB末端；在控制电子器件10的主体上的连接器与其对应。使用具有5V电压的USB供电适配器简化了系统的构造。

实例10

在本实例中，根据图17，焊枪5自身的触发器被用作开关4。在焊枪5的表面上存在着可允许连接外部激活光源32的插孔连接器。这具有在具有机械夹子的套管内的LED二极管的形式，以便为了将其附接于焊接工人的防护服的手套或袖子的边缘。在本实例中，外部激活光源32连同焊枪5上的激活光源3一起发光。

实例11

根据图18，在本实例中的系统由独立的信号中继元件11供电。它具有带有其自己的电能来源的小盒子的外形。信号中继元件11具有光信号的接收器以及形式为信号中继激活光源33的发射器。在接收到来自激活光源3的光之后，可以更靠近地附接于焊接头盔的光学传感器1的信号中继激活光源33被点亮。信号中继元件11可以按照可使得信号中继激活光源可以直接粘在焊接头盔的光学传感器1的视场内的方式来配备粘合剂层。

遵循以上所提及的特征和方法，本领域技术人员可以得出可利用本发明的主要特征的其它布局和方法，甚至无需创造性活动。

工业适用性

工业适用性是显而易见的。根据本发明，可以重复生产并使用用于在发光表现的起始之前预先促使光学元件变暗的系统。