自动变暗LCD滤光玻璃元件制造技术

本发明专利技术涉及与检测无声电弧相关的装置和方法。该装置包括自动变暗LCD元件和用于控制自动变暗LCD元件的电路系统。光检测器检测作为时间的函数的入射光强度，并且基于检测到的入射光强度生成检测信号。信号处理电路系统对检测信号进行处理，以当检测信号在作为无声电弧的特征的预定频率范围内的振幅高于预定阈值时生成指示无声电弧存在的无声电弧指示信号。当无声电弧指示信号指示存在无声电弧时，激活电路系统激活自动变暗LCD元件的变暗。激活电路系统激活自动变暗LCD元件的变暗。激活电路系统激活自动变暗LCD元件的变暗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动变暗LCD滤光玻璃元件


[0001]本专利技术涉及与自动变暗液晶显示器(LCD)型滤光玻璃元件相关的装置和方法。更特别地，本专利技术涉及用于控制在保护性焊接头盔和焊接面罩中使用的自动变暗LCD滤光玻璃元件的装置和方法，特别适用于在钨极惰性气体(TIG)焊接(也称为气体钨极弧焊(GTAW))期间和/或等离子弧焊(PAW)期间和/或等离子切割期间保护用户。

技术介绍

[0002]钨极惰性气体(TIG)焊接，也称为气体钨极弧焊(GTAW)，是一种使用非消耗性钨电极进行焊接的弧焊过程。
[0003]TIG焊接期间产生的电弧不仅会发出可见光，还会发出被角膜吸收并且甚至可以到达眼睛的视网膜的UV(紫外线)和IR(红外线)辐射。任何电弧焊接发出的UV都比太阳光强得多。因此，在本领域中称为自动变暗LCD元件的自动变暗LCD滤光玻璃元件在焊接头盔和焊接面罩中使用，用于在操作期间保护用户的眼睛。一旦焊弧被触发，自动变暗LCD元件就将自动变暗，以保护用户的眼睛免受焊弧的光辐射。
[0004]等离子弧焊(PAW)是另一种已知的弧焊过程，其中在非消耗性电极和工件之间形成电弧。除了焊接之外，等离子弧也可以用于借助于热等离子的加速射流来切割导电材料。
[0005]LCD滤光玻璃的变暗是基于嵌入具有液晶单元(LCC)的玻璃面板。可能存在不止一层LCC，其可能进一步补充有偏光滤光片。当焊弧被触发时，光电传感器用于检测是否存在明亮的入射光，并且LCD元件中的LCC被电激活，以减少通过LCD滤光玻璃的光量，从而使面板变暗。当不进行焊接时，LCC不会被激活，使得它们处于不会显著减少通过的光量的位置，使得光透镜允许清楚地看到和评估焊接件和周围区域。
[0006]在实际情况中，已经发现了一个问题，有时TIG弧不能激活自动变暗LCD元件，从而使用户的眼睛受到有害的光辐射。与其它常见类型的焊弧相比，TIG弧的强度以及因此由其发射的光在本质上是相当稳定的，并且在TIG弧的强度以及由其发射的光特别稳定的情况下，可以被称为无声TIG弧。
[0007]PAW或等离子切割中使用的稳定等离子弧可能具有与无声TIG弧一样的无声弧特征。因此，PAW或等离子切割设备的用户的眼睛也可以通过焊接面罩或焊接头盔的自动变暗LCD元件来保护。用于等离子切割的PAW弧和等离子弧在此统称为等离子弧。在下文中，术语“无声弧”是指无声TIG弧和无声等离子弧两者。
[0008]在其它已知的其它弧焊方法中，诸如棒焊、MIG或MAG焊接，焊接过程本身，特别是过程期间的材料转移，会导致用于操作焊接的电流和电压发生巨大变化，这反映在由焊弧发射的光，这表明强度的高度变化。在TIG焊接中，焊接过程本身不会引起由于材料转移引起的这种变化，因此TIG焊弧比在棒焊、MIG和MAG焊接中使用的电弧更稳定。焊接过程和装备的几个方面对电弧的稳定性有影响，但众所周知，一些材料(诸如高级钢或钛)的TIG焊接会导致特别稳定的TIG弧。
[0009]除了焊接过程本身，TIG弧的光发射的稳定性还受到电流稳定性的影响。目前，一
种所谓的逆变器技术，首先将AC电力整流为DC，然后将其切换(逆变)到降压变压器中，以产生被提供用于产生电弧的期望的焊接电压和/或电流。在最好的情况下，逆变电源的负载电流波动非常小，因此达到的负载电流是稳定的。当使用稳定的负载电流产生TIG弧时，焊弧也非常稳定，并且电弧的发光变化小。这种非常稳定的TIG焊弧可以称为无声TIG弧。
[0010]问题的主要原因是自动变暗LCD元件的控制电路系统并不总能将TIG弧和/或等离子弧，特别是无声TIG弧和/或无声等离子弧与正常环境光区分开来，因此它不会激活自动变暗LCD元件。通过使用为亮度设置的更低的限度值来提高自动变暗LCD元件的激活灵敏度往往即使在正常环境光明亮的情况下，也时而导致变暗模式的激活，这在实际使用情况下会产生问题。
[0011]因此，在所有情况下都需要一种用于识别TIG和/或等离子弧存在的装置和方法，其确保对于所有类型的焊接，特别是对于TIG焊接和PAW以及对于等离子切割，能够区分环境光和由焊弧发射的光。
[0012]相关技术的描述
[0013]图1示出了由TIG弧发射的光的光辐射光谱的示例性曲线图。重要分量出现在300nm和500nm之间的波长上，其落在紫外(UV)范围和可见光内。海平面处正常太阳光的光辐射光谱具有明显更宽的带宽，从紫外(UV)一直延伸到红外(IR)范围，如图2中所示。太阳光的强度最大值比TIG弧发射光的波长更高。白炽灯的光辐射光谱与太阳的光辐射光谱非常相似，不同之处在于光辐射光谱的峰在约1000nm波长处。用于照明的典型功率LED的光谱功率在图3中示出，在约450nm范围处具有典型峰功率值，并且在500nm以上的波长中具有其它高功率值范围。
[0014]因此，可以通过检测波长约为350nm的紫外光来区分TIG弧的光，其中TIG弧光谱特征不同于所有典型环境光源的光谱功率。但是，合适且足够可靠的选择性光传感器往往难以找到并且相当昂贵。
[0015]专利申请US20060285330公开了一种自动变暗滤光片。
[0016]专利申请US20100265421公开了一种自动变暗滤光装置，其包括响应于入射光强度的变化而在不同状态之间切换的快门控制系统。
[0017]专利申请US20040178326公开了一种基于微处理器的具有防中断功能的自动调光护目镜。

技术实现思路

[0018]一个目的是提供一种用于自动激活自动变暗LCD元件的装置和方法。优选地，该目的应该以节能的方式来实现。特别地，目的是提供一种用于在存在TIG弧的情况下自动激活自动变暗LCD元件的装置和方法。本专利技术的目的通过根据权利要求1的装置和根据权利要求9的焊接头盔或焊接面罩来实现。本专利技术的目的通过根据权利要求10的方法进一步实现。
[0019]本专利技术的优选实施例在从属权利要求中公开。
[0020]根据第一方面，提供了一种装置，包括自动变暗LCD元件和用于控制自动变暗LCD元件的电路系统。该电路系统包括光检测器，该光检测器被配置为检测作为时间函数的入射光强度，并基于检测到的入射光强度生成检测信号。该电路系统还包括信号处理电路系统，该信号处理电路系统被配置为处理检测信号，以当检测信号在作为无声电弧的特征的
预定频率范围内的振幅高于预定阈值时生成指示无声电弧存在的无声电弧指示信号。该电路系统还包括激活电路系统，该激活电路系统被配置为当无声电弧指示信号指示无声电弧的存在时激活自动变暗LCD元件的变暗。
[0021]根据第二方面，所述信号处理电路系统包括：高通滤波器，被配置为对检测信号进行滤波，其中高通滤波器的截止频率处于作为无声电弧的特征的所述预定频率范围的下限，并且其中高通滤波器的截止频率高于由诸如白炽灯、荧光灯和/或LED灯之类的典型环境光源发射的光的强度变化的相应频率范围；以及比较器，被配置为将滤波后的检测信号的振幅与预定阈值进行比较，以生成无声电弧指示信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括自动变暗LCD元件和用于控制自动变暗LCD元件的电路系统，其中无声电弧是指由用于TIG焊接、等离子弧焊或等离子切割的电弧发射的光的强度特别稳定的情况，其中电路系统包括：
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光检测器，被配置为检测作为时间的函数的入射光强度，并且基于检测到的入射光强度生成检测信号，其特征在于，电路系统包括：
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信号处理电路系统，被配置为处理检测信号，以当检测信号在作为无声电弧的特征的预定频率范围中的振幅变化高于预定阈值时生成指示无声电弧存在的无声电弧指示信号，并且其中预定频率范围的下限在300Hz和400Hz之间，以及
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激活电路系统，被配置为当无声电弧指示信号指示存在无声电弧时激活自动变暗LCD元件的变暗。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述信号处理电路系统包括：
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高通滤波器，被配置为对检测信号进行滤波，其中高通滤波器的截止频率处于作为无声电弧的特征的所述预定频率范围的下限，并且其中高通滤波器的截止频率高于由诸如白炽灯、荧光灯和/或LED灯之类的典型环境光源发射的光的强度变化的相应频率范围，以及
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比较器，被配置为将滤波后的检测信号的振幅与预定阈值进行比较，以生成无声电弧指示信号。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中信号处理电路系统还包括：低通滤波器，被配置为对检测信号进行低通滤波，该低通滤波器具有在约1kHz和约3kHz之间的截止频率；或者带通滤波器，被配置为执行所述高通滤波和所述低通滤波两者。4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中激活电路系统还被配置为在用于控制自动变暗LCD元件的电路系统确定存在强度超过预定强度阈值的入射光时激活自动变暗LCD元件的变暗。5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中电路系统被配置为具有a)激活状态，其中电路系统是激活的，并且自动变暗LCD元件变暗，b)备用状态，其中电路系统是激活的并且能够在从接收到无声电弧存在的指示起约0.1到1ms内，以及当从属于权利要求4时，在确定存在强度超过预定强度阈值的入射光时，激活自动变暗LCD元件的所述变暗，以及c)空闲状态，其中电路系统的至少部分被设置为低功率状态，在这种状态下，它消耗的功率比在激活状态下少。6.根据权利要求5所述的装置，其中电路系统还包括运动检测器，其中电路系统被配置为在由运动检测器检测到装置在预定时间段内的移动量超过预定移动阈值时从空闲状态置于备用状态，并且其中电路系统被配置为在由运动传感器检测到装置在预定时间段内的移动量不超过预定移动阈值时从备用状态置于空闲状态。7.根据权利要求5至6中的任一项所述的装置，其中电路系统还包括电压倍增器，所述电压倍增器被配置为生成用于触发自动变暗LCD元件的激活的触发电压，其中a)在电路系统的备用状态下，电压倍增器被配置为周期性地操作以生成触发电压，并且电路系统还包括至少一个电容器，该至少一个电容器被配置为当电压倍增器在周期性触发电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：肯倍有限公司，
类型：发明
国别省市：