Brevet FR2775894A1 — publié le 19990917

-1 La présente invention concerne un casque de soudage permettant notamment une vision dans le proche infrarouge de la scène de soudage. Habituellement, un casque de soudage comprend des moyens de protection faciaux permettant de protéger le visage ou une partie du visage de l'opérateur d'éventuelles projections de matériaux, lesdits moyens de protection faciaux étant de munis de moyens de maintien permettant de maintenir le casque de soudage en position sur la tête de l'opérateur. La visualisation de la scène de soudage par l'opérateur se fait au travers d'une fenêtre aménagée au sein des moyens de protection faciaux, laquelle fenêtre est équipée, en général, d'un verre teinté permettant d'atténuer les rayonnements émis par l'arc électrique lors de l'opération de soudage proprement dite. Il existe plusieurs grades de verres teintés permettant d'obtenir une atténuation plus ou moins importante des rayonnements lumineux; le grade à utiliser dépendant donc de la tâche à accomplir et augmentant avec l'intensité du soudage. En outre, ce type de casque équipé de verres teintés permet donc à l'opérateur, d'une part, de visualiser l'arc et le bain de soudage et, d'autre part, de protéger ledit opérateur du rayonnement lumineux émis par l'arc électrique, à savoir des rayonnements ultraviolets, infrarouges et/ou visibles. Il existe également des casques à cristaux liquides pour lesquels le verre teinté est remplacé par une cassette composée d'une matrice de cristaux liquide prise en sandwich entre deux verres polarisant. Ces casques présentent notamment l'avantage de permettre un réglage, soit automatique, soit manuel, du niveau d'atténuation désiré. Ces deux types de casques ne permettent à l'opérateur que d'avoir une vision dans le visible de la scène de soudage, c'est-à-dire des rayonnements visibles émis ou réfléchis par ladite scène de soudage. Or, dans le spectre visible, l'arc de soudage est la source d'éclairage principale et il s'ensuit que le rayonnement qui en est issu est prépondérant par rapport à toutes les autres sources potentielles d'éclairage. En d'autres termes, il est difficile de distinguer à travers ces masques de type classique autre chose que l'arc électrique lui-même et que les parties de la scène de soudage éclairée par ledit arc électrique, à savoir essentiellement une partie du bain de soudage et de ses abords immédiat. Ainsi, il est quasi-impossible de distinguer avec ces masques de l'art antérieur, les zones situées au niveau du bain de soudage mais en dessous de l'arc, ainsi que tout transfert éventuel de matière susceptible de se produire dans l'arc électrique lui-même. Le but de la présente invention est donc de pallier ces inconvénients des casques de l'art antérieur en proposant un casque de soudage permettant à l'opérateur de discerner en particulier les éléments de la scène de soudage qu'il ne pourrait percevoir avec un casque ordinaire. La présente invention concerne alors un casque de soudage comportant: - des moyens de protection faciaux, - des moyens de maintien, - des moyens de capture et de transmission d'au moins une image, et - des moyens de visualisation de l'image reliés auxdits moyens de capture et de transmission de l'image. Selon le cas, le casque de la présente invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens de capture et de transmission sont reliés aux moyens de visualisation d'au moins une image par l'intermédiaire de moyens optiques; - les moyens de visualisation de l'image comprennent au moins un écran vidéo, de préférence au moins un écran à cristaux liquides; - les moyens de capture et de transmission de l'image comprennent au moins une caméra, de préférence une caméra dont la bande passante est inférieure ou égale à 10 gm, préférentiellement inférieure ou égale à 1100 nm; - les moyens de capture et de transmission de l'image sont équipés d'au moins un moyen de filtrage, tel un filtre; il comporte, en outre, une fenêtre aménagée au sein desdits moyens de protection faciaux, ladite fenêtre étant équipée de moyens à atténuation des rayonnements dans le visible; - les moyens de visualisation de l'image sont reliés à un système optique de visualisation créant un éloignement suffisant de l'image pour permettre une visualisation efficace de celle-ci par l'opérateur. - les moyens de visualisation de l'image sont agencés sur ou à l'intérieur du casque de soudage. L'invention concerne également l'utilisation d'un casque selon l'invention dans un procédé de soudage, de coupage ou de traitement thermique nécessitant l'usage d'un tel casque de soudage. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide de figures données à titre illustratif, mais non limitatif de l'invention. La figure 1 représente un schéma d'un opérateur 10 muni d'une torche de soudage 11 à l'arc électrique 12, lequel opérateur 10 est équipé d'un casque 1 selon l'art antérieur, c'est-à-dire un casque 1 de soudage muni de moyens de protection faciaux 6 et d'une fenêtre 2 équipée d'un verre teinté permettant d'atténuer une partie du rayonnement émis par l'arc électrique 12. Les figures 2 à 4 représentent, quant à elles, des casques de soudage selon la présente invention. Plus précisément, la figure 2 représente un opérateur 10 équipé d'un casque de soudage 1 selon la présente invention, lequel casque 1 de soudage est équipé de moyens de maintien 3 permettant de maintenir le casque de soudage en position sur la tête de l'utilisateur 10. Dans ce cas, les moyens de maintien 3 comprennent essentiellement des sangles reliées par des vis, des rivets ou autres moyens analogues 7 aux moyens de protection faciaux 6. Lesdits moyens de protection faciaux 6 sont constitués principalement d'un écran protecteur 6 en matière plastique par exemple, sur lequel ont été fixé une ou plusieurs caméras 4, par exemple des caméras CCD (Charged Coupling Device) reliées à un ou plusieurs écrans 5, par exemple un ou plusieurs écrans à cristaux liquides ou écrans LCD (Liquid Crystal Display). Afin de permettre à l'opérateur de visualiser efficacement le ou les écrans 5, il peut être nécessaire, voire indispensable, d'adjoindre aux écrans 5 un système optique 14 de visualisation de l'image, tel par exemple un système de visée analogue à ceux installés sur les caméscopes ou tout système analogue comprenant, de préférence, une ou plusieurs lentilles, et susceptible de permettre un éloignement suffisant de l'image en vue d'une visualisation correcte de celle-ci par l'opérateur. Plus précisément, comme représenté sur les figures 2 et 3, le casque de soudage 1 comporte, dans ce cas, deux écrans LCD agencés du côté interne de casque de soudage au-dessus d'une fenêtre équipée d'un verre teinté 2 de type classique ou une matrice à cristaux liquides. La figure 4 est un schéma de l'agencement des différentes parties du casque de soudage 1 les unes par rapport aux autres. Plus précisément, on voit que, dans ce mode de réalisation, le casque de soudage 1 comporte deux caméras CCD 4 placées de part et d'autre et audessus de la fenêtre munie d'une vitre teintée 2 ou une matrice à cristaux liquides, lesdites caméras 4 étant reliées à deux écrans 5 à cristaux liquides agencés du côté interne du casque de soudage 1 et au- dessus de la fenêtre à vitre teintée 2, ainsi que représenté sur la figure 3. Le casque de soudage 1 selon la présente invention permet à l'opérateur 10 de discerner dans la scène de soudage des éléments qu'il ne pourrait percevoir avec un casque classique. Plus précisément, en capturant l'image de la scène de soudage dans le proche infrarouge, c'est-à-dire entre environ 800 et 1100 nm, on s'affranchit dans une large mesure du rayonnement de l'arc électrique, ce qui permet une visualisation de certaines sources d'éclairage, jusqu'alors inaccessibles, tel notamment le rayonnement issu du métal fondu. En d'autres termes, le casque de soudage 1 selon la présente invention permet une visualisation plus distinct du bain de soudage et des éventuels transferts de métal entre le fils et le bain de soudage. Donc pour ce faire, comme expliqué précédemment, on positionne sur le casque de soudage 1 une ou plusieurs caméras 4 ayant une bande passante allant jusqu'à 1 100 nm et équipée, de préférence, d'un filtre permettant d'atténuer le rayonnement visible, par exemple un filtre de type RG1000 commercialisé par la société KODAK. L'image de la scène de soudage capturée par les caméras 4 est ensuite transférée vers un ou plusieurs écrans de visualisation, tels des écrans à cristaux liquides, lesquels sont agencés sur le casque de soudage 1, de préférence à l'intérieur de celui-ci. Afin de permettre une visualisation correcte ou adéquat de la scène de soudage par l'opérateur, il peut être avantageux d'équiper les caméras 4 de moyens de zoom et/ou d'autofocus, permettant notamment de conserver une visualisation nette de la scène de soudage lors des mouvements de têtes de l'opérateur. En l'absence d'objectifs autofocus sur les caméras 4, on prévoit une profondeur de champs de l'objectif suffisamment grande, agrandissement 1 par exemple, afin de conserver, là encore, une image nette lors des mouvements de tête de l'opérateur. Il est également possible de prévoir sur le casque de soudage selon l'invention, des moyens débrayables à volonté permettant de conserver les fonctionalités des casques classiques, de manière à pouvoir revenir à une visualisation dans le visible de la scène de soudage. La liaison entre les caméras et les écrans de visualisation se fait par le biais d'une optique adaptée, de manière connue. Le casque de soudage selon l'invention peut être utilisé dans toute opération de soudage, en particulier à l'arc électrique, nécessitant une visualisation précise et nette de l'ensemble de la scène de soudage. REVENDICATIONS 1. Casque de soudage (1) comportant: - des moyens de protection (6) faciaux, - des moyens de maintien (3), - des moyens de capture et de transmission (4) d'au moins une image, et - des moyens de visualisation (5) d'au moins une image reliés auxdits moyens de capture et de transmission (4) de l'image. 2. Casque de soudage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de capture et de transmission (4) sont reliés aux moyens de visualisation (5) de l'image par l'intermédiaire de moyens optiques. 3. Casque de soudage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (5) de l'image comprennent au moins un écran "vidéo", de préférence au moins un écran à cristaux liquides. 4. Casque de soudage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de capture et de transmission (4) de l'image comprennent au moins une caméra, de préférence une caméra dont la bande passante est inférieure ou égale à 10 mm. 5. Casque de soudage selon l'une des revendications 1, 2 ou 4, caractérisé en ce que les moyens de capture et de transmission (4) de l'image sont équipés d'au moins un moyen de filtrage. 6. Casque de soudage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une fenêtre aménagée au sein desdits moyens de protection (6) faciaux, ladite fenêtre étant équipée de moyens à atténuation (2) des rayonnements dans le visible. 7. Casque de soudage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (5) de l'image sont agencés sur ou à l'intérieur du casque de soudage (1). 8 Casque de soudage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de visualisation (5) de l'image sont reliés à un système optique de visualisation (14) créant un éloignement suffisant de l'image pour permettre une visualisation efficace de celle-ci par l'opérateur. 9. Utilisation d'un casque de soudage selon l'une des revendications 1 à 8 dans une opération de soudage, de coupage ou de traitement thermique.