[发明专利]在双光谱数字成像焊接头盔中实现高动态范围

说明书

披露了在电弧焊接过程期间提供双光谱、可实时查看、增强用户对电弧焊接特性之间的区分的电弧焊接系统、方法和装置。焊工面罩被配置用于防护用户免受有害辐射，并且包括用于提供双光谱(即，可见光谱和红外光谱两者)实时数字视频图像帧的一个或多个数字摄像机。曝光控制器在逐帧的基础上实时控制所述相机的曝光水平。所述焊工面罩还配置有光学显示组件，所述光学显示组件用于在所述用户佩戴所述面罩时向所述用户显示实时数字视频图像帧。对可见光谱视频图像帧和红外光谱视频图像帧执行图像处理以生成双光谱视频图像帧，从而提供所述电弧焊接过程中的可见特性和热特性两者的整合且优化的视图，所述视图可由所述用户在所述光学显示组件上实时查看。

技术领域

某些实施例涉及在电弧焊接过程期间对电弧焊接特性的可视化。更具体地，某些实施例涉及一种在电弧焊接过程期间提供双光谱、可实时查看、增强用户对电弧焊接特性之间的区分的系统、方法和装置(例如，焊接头盔)。

背景技术

在电弧焊接过程期间，会发射各种形式的辐射，包括在可见光谱、红外光谱和紫外光谱中的光。所发射的辐射可能具有高强度，并且如果用户没有受到正确的保护，则可能伤害用户的眼睛和/或皮肤。传统上，用户佩戴具有带有一个或多个保护性透镜的窗口的常规焊接头盔，以使辐射强度降低到安全水平。然而，这种保护性透镜在为用户提供充分保护的同时减少了穿过镜片的光量，并且不允许用户以最优方式看到电弧焊接过程中的可见特性。例如，可能滤除了用户更希望看到的电弧和/或熔融金属熔池的某些可见特性，或者来自电弧焊接过程的烟雾可能在部分过程期间掩盖了电弧和/或熔融金属熔池。此外，这种保护性透镜根本不允许用户看到电弧、熔池、或周围金属的热特性或红外特性。而且，需要矫正透镜的用户当使用常规头盔时是不利的，并且仅限于使用提供某一放大率的一些“以假乱真”的透镜。

通过将常规的、传统的和所提出的方法与本申请的其余部分中参照附图阐述的本发明的实施例相比较，这些方法的进一步的局限性和缺点对本领域内的技术人员而言将变得明显。

发明内容

本文披露了在电弧焊接过程期间提供双光谱、可实时查看、增强用户对电弧焊接特性之间的区分的电弧焊接系统、方法和装置。焊工面罩被配置用于防护用户免受有害辐射，并且包括用于提供双光谱(即，可见光谱和红外光谱两者)实时数字视频图像帧的一个或多个数字摄像机。所述焊工面罩还配置有用于在电弧焊接过程期间佩戴所述面罩时向所述用户显示实时数字视频图像帧的光学显示组件。对可见光谱视频图像帧和红外光谱视频图像帧执行图像处理以生成双光谱视频图像帧，从而提供所述电弧焊接过程中的可见特性和热特性两者的、可由所述用户在所述光学显示组件上查看的整合且优化的视图。因此，对于给定的焊接过程，用户能够查看所述电弧焊接过程中的期望的可见特性和热特性。不想要的特性和障碍物被滤除，而想要的特性被保留并增强，从而实时地向用户提供对电弧焊接过程中的最大洞察力和意识。通过这种最大洞察力和意识，用户可以更加容易且有效地调整他的焊接技术以形成优质焊缝。例如，用户可以能够更加清楚地查看和理解焊接熔池的“冻结”或凝固特性并且具有更好的瞬时焊接知识，并且因此能够有更多控制，从而产生更好的焊缝。