(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接を支援するためのコンピュータ化アイウェア装置を提供するシステムおよび方法を提供する。【解決手段】溶接環境における通信および制御を支援するシステムが開示される。溶接環境内の複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、セキュアな通信接続を提供するように構成されたモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを含む。また、ＩｏＴ技術プラットホームと通信するように構成された溶接電源を含む。本システムはさらにコンピュータ化アイウェア装置を含む。コンピュータ化アイウェア装置は、ＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源と通信するように構成された制御および通信回路系を含む。コンピュータ化アイウェア装置はまた、ユーザが透明ディスプレイを通して溶接環境の周辺部を視認できるようにする一方でＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源から受信された情報を表示するように構成された透明ディスプレイを含む。【選択図】図１
2019040180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続サーバアプリケーションを有する少なくとも１つのサーバコンピュータを含むモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームであって、現実世界溶接環境の一部として実装され、前記現実世界溶接環境内の複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、セキュアな無線通信接続を提供し、前記現実世界溶接環境内の前記複数の異種装置のプロトコル非依存配備を可能にするように構成された、モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームと、
前記接続サーバアプリケーションを使用することにより前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームと双方向無線通信するように構成された前記複数の異種装置の少なくとも１つである、少なくとも１つの溶接電源と、
前記複数の異種装置の少なくとも１つである、少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置であって、
前記接続サーバアプリケーションを使用することにより前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し前記少なくとも１つの溶接電源と双方向無線通信するように構成された、プロセッサとメモリとを含む制御および通信回路系と、
ユーザが透明ディスプレイを通して前記現実世界溶接環境の周辺部を視認できるようにする一方で、前記接続サーバアプリケーションを使用することにより前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し前記少なくとも１つの溶接電源から前記制御および通信回路系によって受信された情報を表示するように構成された前記透明ディスプレイと、を含む少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置と、を含むシステム。
【請求項２】
前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームは、ウェブソケットを介し前記複数の異種装置間の前記スケーラブルで、相互運用可能で、セキュアな通信接続を提供するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームは前記複数の異種装置間のメッセージ経路指定および変換を取り扱うように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームは、開発者が前記複数の異種装置のいずれかを制御して、それへおよびそれからのデータを報告するアプリケーションを構築し、実行し、発展することができるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記透明ディスプレイにより表示される前記情報はテキスト、グラフィック、画像または動画のうちの少なくとも１つの形式である、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記透明ディスプレイにより表示される前記情報は前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し前記少なくとも１つの溶接電源から受信された少なくとも１つの溶接パラメータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置は、前記制御および通信回路系へ作動可能に接続され、前記ユーザから音声起動ユーザ命令情報を受信し、前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し前記音声起動ユーザ命令情報を前記少なくとも１つの溶接電源へ伝達するように構成されたマイクロホンを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置は、前記制御および通信回路系へ作動可能に接続され、前記ユーザの観点から溶接作業中に前記現実世界溶接環境の少なくとも１つの静止画像または動画を捕捉し、前記少なくとも１つの静止画像または動画を記録および記憶のために前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームへ伝達するように構成されたカメラを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置は、前記制御および通信回路系へ作動可能に接続され、ユーザが命令情報を選択し、前記少なくとも１つの溶接電源を制御するために前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し前記少なくとも１つの溶接電源へ前記命令情報を提供することができるように構成された接触感知ユーザインターフェースを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの溶接電源はガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）動作、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）動作または被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）動作のうちの少なくとも１つを支援するインバータベース溶接電源である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
異種無線通信能力を有する現実世界溶接環境内の複数の異種装置と、
接続サーバアプリケーションを有する少なくとも１つのサーバコンピュータを含むモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームと、を含むシステムであって、
前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームは、前記複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、セキュアな無線通信接続を提供し、前記現実世界溶接環境内の前記複数の異種装置のプロトコル非依存配備を可能にするように構成され、
前記複数の異種装置は、前記接続サーバアプリケーションを使用して前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームと双方向無線通信するように構成された少なくとも１つの溶接電源を含み、
前記複数の異種装置は少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置を含み、前記少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置は、
前記接続サーバアプリケーションを使用することにより前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し前記少なくとも１つの溶接電源と双方向無線通信するように構成されたプロセッサとメモリとを含む制御および通信回路系と、
ユーザが前記透明ディスプレイを通して前記現実世界溶接環境の周辺部を視認できるようにする一方で、前記接続サーバアプリケーションを使用することにより前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し前記少なくとも１つの溶接電源から前記制御および通信回路系によって受信された情報を表示するように構成された透明ディスプレイとを含む、システム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置は少なくとも前記透明ディスプレイを介し拡張現実能力を提供するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の異種装置は少なくとも１つの溶接ワイヤフィーダを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の異種装置は少なくとも１つの溶接ガンまたはトーチを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記複数の異種装置は少なくとも１つの遮蔽ガスタンクへ作動可能に接続された少なくとも１つのガスメータを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記複数の異種装置は少なくとも１つのモバイルフォン装置を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記複数の異種装置は少なくとも１つの溶接ヘルメットを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記複数の異種装置は少なくとも１つの溶接ヒューム排出機を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数の異種装置の少なくとも１つは、前記複数の異種装置の前記少なくとも１つに関連する少なくとも１つのパラメータを感知し、前記接続サーバアプリケーションを使用して前記少なくとも１つのパラメータを前記モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームへ伝達するように構成された少なくとも１つのセンサを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのパラメータは、温度パラメータ、圧力パラメータ、湿度パラメータ、電圧パラメータ、電流パラメータ、ワイヤ送り速度パラメータ、流量パラメータ、空間位置パラメータ、空間的配向パラメータまたは移動速度パラメータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年５月２４日出願の米国特許仮出願第６１／８２７，２４８号明細書からの優先権を主張する２０１３年１２月１３日出願の米国特許出願第１４／１０５，７５８号明細書の一部継続出願である２０１６年８月２４日出願の米国特許出願第１５／２４５，５３５号明細書、題名「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ  Ａ  ＣＯＭＰＵＴＥＲＩＺＥＤ  ＥＹＥＷＥＡＲ  ＤＥＶＩＣＥ  ＴＯ  ＡＩＤ  ＩＮ  ＷＥＬＤＩＮＧ」の一部継続出願（ＣＩＰ：ｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎ−ｉｎ−ｐａｒｔ）である。前述の出願の全体を参照により本明細書に援用する。２０１１年８月１８日に出願され２０１６年３月１５日に発行された米国特許第９，２８５，５９２号明細書、題名「ＷＥＡＲＡＢＬＥ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＩＴＨ  ＩＮＰＵＴ  ＡＮＤ  ＯＵＴＰＵＴ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」を全体として参照により本明細書に援用する。２００９年７月１０日に出願され２０１４年６月１０日に発行された米国特許第８，７４７，１１６号明細書、題名「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ  ＡＲＣ  ＷＥＬＤＩＮＧ  ＴＲＡＩＮＩＮＧ  ＩＮ  Ａ  ＲＥＡＬ−ＴＩＭＥ  ＳＩＭＵＬＡＴＥＤ  ＶＩＲＴＵＡＬ  ＲＥＡＬＩＴＹ  ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ  ＵＳＩＮＧ  ＲＥＡＬ−ＴＩＭＥ  ＷＥＬＤ  ＰＵＤＤＬＥ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ」を全体として参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本発明のいくつかの実施形態は溶接に関する。より具体的には、本発明のいくつかの実施形態は、コンピュータ化アイウェア（ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  ｅｙｅｗｅａｒ）装置を介し溶接システムを使用することにより視覚化および通信能力を溶接者へ提供するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
溶接過程（現実世界溶接過程または模擬溶接過程に関わらず）中に溶接学生へ実時間で情報を提供することは、学習過程において溶接学生を支援するため重要である。同様に、現実世界溶接過程中に情報を専門溶接者へ実時間で提供することは、溶接過程において専門溶接者を支援し得る。さらに、溶接学生または専門溶接者が（実際のまたは模擬の）溶接システムと容易に通信する（例えば、命令を提供する）能力を提供することは、より効率的かつユーザ・フレンドリーな溶接経験を可能にし得る。今日、溶接ヘルメットは溶接情報を表す簡単な光指示子を備え得る。光指示子は溶接者の眼の１インチ内に存在し得るので、溶接者が光指示子へ正確に焦点を合わせることができることを要求しない。光指示子の色が例えば赤、緑、または黄色であるということが簡単に分かるようにされている。したがって、どのように溶接者または溶接学生が溶接システムと相互作用するか、およびどのように情報が実時間で提供され視認されるかを改善する持続的必要性がある。
【０００４】
従来の、伝統的、および提案された手法の別の制限および不都合が、このようなシステムおよび方法と添付図面を参照して本出願の残りにおいて記載される本発明の実施形態との比較を通じて当業者に明らかになる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、システムが提供される。本システムは、接続サーバアプリケーションを有する少なくとも１つのサーバコンピュータを含むモノのインターネット（ＩｏＴ：ｉｎｔｅｒｎｅｔ−ｏｆ−ｔｈｉｎｇｓ）技術プラットホームを含む。ＩｏＴ技術プラットホームは現実世界溶接環境の一部として実装されるように構成される。ＩｏＴ技術プラットホームはまた、現実世界溶接環境内の複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、セキュアな無線通信接続を提供するように構成される。ＩｏＴ技術プラットホームはさらに、現実世界溶接環境内の複数の異種装置のプロトコル独立配備を可能にするように構成される。本システムはまた、接続サーバアプリケーションを使用することによりＩｏＴ技術プラットホームと双方向無線通信するように構成された複数の異種装置の少なくとも１つである、少なくとも１つの溶接電源を含む。本システムはさらに、複数の異種装置の少なくとも１つである、少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置を含む。コンピュータ化アイウェア装置は、プロセッサおよびメモリを有する制御および通信回路系を含む。制御および通信回路系は、接続サーバアプリケーションを使用することによりＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源と双方向無線通信するように構成される。コンピュータ化アイウェア装置はまた、接続サーバアプリケーションを使用することによりＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源から制御および通信回路系によって受信した情報を表示するように構成された透明ディスプレイを含む。ユーザは、透明ディスプレイを通して現実世界溶接環境の周辺部を視認することができる。一実施形態では、ＩｏＴ技術プラットホームは、ウェブソケット（ＷｅｂＳｏｃｋｅｔ）を介し複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、セキュアな通信接続を提供するように構成される。ＩｏＴ技術プラットホームは複数の異種装置間のメッセージ経路指定および変換を取り扱うように構成される。ＩｏＴ技術プラットホームは、開発者に、複数の異種装置のいずれかを制御して、それへおよびそれからのデータを報告するアプリケーションを構築し、実行し、発展させることを可能にするように構成される。透明ディスプレイにより表示される情報は、テキスト、グラフィックまたは画像のうちの少なくとも１つの形式であり得、ＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源から受信された少なくとも１つの溶接パラメータを含み得る。一実施形態では、コンピュータ化アイウェア装置は、制御および通信回路系へ作動可能に接続されたマイクロホンを含む。制御および通信回路系へ作動可能に接続されたマイクロホンは、ユーザから音声起動ユーザ命令情報を受信し、ＩｏＴ技術プラットホームを介しこの情報を溶接電源へ伝達するように構成される。一実施形態では、コンピュータ化アイウェア装置は制御および通信回路系へ作動可能に接続されたカメラを含む。制御および通信回路系へ作動可能に接続されたカメラは、ユーザの観点から、溶接作業中に現実世界溶接環境の少なくとも１つの静止画像（絵）または動画を捕捉し、この静止画像（絵）または動画を記録および記憶のためにＩｏＴ技術プラットホームへ伝達するように構成される。一実施形態では、コンピュータ化アイウェア装置は制御および通信回路系へ作動可能に接続された接触感知ユーザインターフェースを含む。制御および通信回路系へ作動可能に接続された接触感知ユーザインターフェースは、ユーザが命令情報を選択し、溶接電源を制御するためにこの命令情報をＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源へ提供することができるように構成される。溶接電源は、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ：ｇａｓ  ｍｅｔａｌ  ａｒｃ  ｗｅｌｄｉｎｇ  ）動作、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ：ｇａｓ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ａｒｃ  ｗｅｌｄｉｎｇ）動作または被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ：ｓｈｉｅｌｄｅｄ  ｍｅｔａｌ  ａｒｃ  ｗｅｌｄｉｎｇ）動作のうちの少なくとも１つを支援するインバータベース溶接電源であり得る。
【０００６】
別の実施形態では、システムが提供される。本システムは、異種無線通信能力を有する現実世界溶接環境内の複数の異種装置を含む。本システムはまた、接続サーバアプリケーションを有する少なくとも１つのサーバコンピュータを含むＩｏＴ技術プラットホームを含む。ＩｏＴ技術プラットホームは、複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、セキュアな無線通信接続を提供するように構成される。ＩｏＴ技術プラットホームはまた、現実世界溶接環境内の複数の異種装置のプロトコル非依存配備を可能にするように構成される。複数の異種装置は、接続サーバアプリケーションを使用することによりＩｏＴ技術プラットホームと双方向無線通信するように構成された少なくとも１つの溶接電源を含む。複数の異種装置はさらに、少なくとも１つのコンピュータ化アイウェア装置を含む。コンピュータ化アイウェア装置はプロセッサおよびメモリを有する制御および通信回路系を含む。制御および通信回路系は、接続サーバアプリケーションを使用することによりＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源と双方向無線通信するように構成される。コンピュータ化アイウェア装置はまた、接続サーバアプリケーションを使用することによりＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源から制御および通信回路系によって受信した情報を表示するように構成された透明ディスプレイを含む。ユーザは、透明ディスプレイを通して現実世界溶接環境の周辺部を視認することができる。一実施形態では、コンピュータ化アイウェア装置は少なくとも透明ディスプレイを介し拡張現実能力を提供するように構成される。複数の異種装置は例えば、少なくとも１つの溶接ワイヤフィーダ、少なくとも１つの溶接トーチまたはガン、少なくとも１つの遮蔽ガスタンクへ作動可能に接続された少なくとも１つのガスメータ／センサ、少なくとも１つのモバイルフォン装置（例えば「スマート」フォン）、少なくとも１つの溶接ヘルメット、または少なくとも１つの溶接ヒューム排出機（ｗｅｌｄｉｎｇ  ｆｕｍｅ  ｅｘｔｒａｃｔｏｒ）のうちの少なくとも１つを含み得る。一実施形態では、複数の異種装置の少なくとも１つは、複数の異種装置の少なくとも１つに関連する少なくとも１つのパラメータを感知し、接続サーバアプリケーションを使用してＩｏＴ技術プラットホームへこの少なくとも１つのパラメータを伝達するように構成された少なくとも１つのセンサを含む。少なくとも１つのパラメータは、例えば温度パラメータ、圧力パラメータ、湿度パラメータ、電圧パラメータ、電流パラメータ、ワイヤ送り速度パラメータ、流量パラメータ、空間位置パラメータ、空間的配向パラメータ、または移動速度パラメータのうちの少なくとも１つを含み得る。
【０００７】
一実施形態では、システムが提供される。本システムは、アーク溶接システムの溶接電源と、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：ｈｅａｄ−ｕｐ  ｄｉｓｐｌａｙ）を有するコンピュータ化アイウェア装置とを含む。コンピュータ化アイウェア装置は、ユーザがまた保護溶接ヘルメットを装着する一方で眼鏡が装着されるようにユーザにより眼鏡として装着されるように構成される。コンピュータ化アイウェア装置はさらに、アーク溶接システムの溶接電源と無線で通信するように構成される。コンピュータ化アイウェア装置は、溶接電源から情報を受信し、この情報をＨＵＤ上に表示し得る。さらに、ユーザはコンピュータ化アイウェア装置を介し（例えば音声起動を介し）命令を溶接電源へ提供し得る。溶接電源とコンピュータ化アイウェア装置は、例えばユーザの溶接技術を示す１つまたは複数の拡張指示子とＨＵＤ上でなされる次の溶接を示すシーケンサ機能とを提供するように協働的に構成され得る。
【０００８】
別の実施形態では、システムが提供される。本システムは、仮想現実溶接シミューレーションシステムのプログラム可能プロセッサベースサブシステムと、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を有するコンピュータ化アイウェア装置とを含む。コンピュータ化アイウェア装置は、ユーザがまた保護溶接ヘルメットを装着する一方で眼鏡が装着されるようにユーザにより眼鏡として装着されるように構成される。コンピュータ化アイウェア装置はさらに、仮想現実溶接シミューレーションシステムのプログラム可能プロセッサベースサブシステムと無線で通信するように構成される。コンピュータ化アイウェア装置は、プログラム可能プロセッサベースサブシステムから情報を受信し、この情報をＨＵＤ上に表示し得る。さらに、ユーザはコンピュータ化アイウェア装置を介し（例えば音声起動を介し）命令をプログラム可能プロセッサベースサブシステムへ提供し得る。プログラム可能プロセッサベースサブシステムとコンピュータ化アイウェア装置は、例えば仮想現実溶接過程に関連する１つまたは複数の仮想現実画像と仮想現実溶接過程に関連する仮想合図および指示子とをＨＵＤ上に提供するように協働的に構成され得る。
【０００９】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置は、ユーザの頭上に装着されるように構成されたフレームであってユーザの鼻上で指示されるように構成されたブリッジを含むフレームと、ブリッジに結合され、ブリッジから、そこから遠い第１の端まで延伸する眉部であって、ユーザの第１の側の眉上に配置されるように構成された眉部と、眉部の第１の端へ結合された第１の端を有し自由端まで延伸する第１のアームであって、ユーザの第１の耳の近くに配置された自由端を有するユーザの第１のこめかみの上に配置するように構成された第１のアームと、を含み、ブリッジは、ユーザの眼に対する眉部の選択的位置決めが調整可能である。コンピュータ化アイウェア装置はまた、フレームへ固定され、第１の眉部と平行に延伸する第１の軸のまわりの回転を通じてフレームに対して可動であり得る透明ディスプレイ（ＨＵＤ）を含む。コンピュータ化アイウェア装置はまた、フレームへ固定された制御および通信回路系を含む筐体を含む。一例として、コンピュータ化アイウェア装置は、アーク溶接システムまたは仮想現実アーク溶接シミューレーションシステムと共に動作するように構成されたＧｏｏｇｌｅ  Ｇｌａｓｓ（商標）装置であり得る。
【００１０】
本発明の示された実施形態の詳細は以下の説明と添付図面とからより十分に理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】アーク溶接システムと、アーク溶接システムと通信するように構成されたコンピュータ化アイウェア装置との例示的実施形態の図を示す。
【図２】図１のコンピュータ化アイウェア装置の例示的実施形態の図を示す。
【図３】仮想現実溶接システムと、仮想現実溶接システムと通信するように構成されたたコンピュータ化アイウェア装置との例示的実施形態の図を示す。
【図４】モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し互いに通信するように構成されたアーク溶接システムおよびコンピュータ化アイウェア装置の例示的実施形態の図を示す。
【図５】複数のサーバコンピュータを有するモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームの例示的実施形態の図を示す。
【図６】接続サーバアプリケーションを有する、図５のモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームの、サーバコンピュータの例示的実施形態の図を示す。
【図７】モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを介し互いに通信するように構成された複数の溶接電源および複数のコンピュータ化アイウェア装置を有する溶接環境の例示的実施形態の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下は、本開示内で使用され得る例示的用語の定義である。すべての用語の単数および複数形の両方は各意味に含まれる。
【００１３】
本明細書で使用される「ソフトウェア」または「コンピュータプログラム」は、限定しないが、コンピュータまたは他の電子装置に機能、行為、および／または振る舞いを所望のやり方で行わせる１つまたは複数のコンピュータ可読および／または実行可能命令を含む。命令は、動的にリンクされたライブラリからの別個のアプリケーションまたはコードを含むルーチン、アルゴリズム、モジュールまたはプログラムなどの様々な形式で具現化され得る。ソフトウェアはまた、スタンドアロンプログラム、関数呼出し、サーブレット、アプレット、アプリケーション、メモリ内に格納された命令、オペレーティングシステムの一部、または他のタイプの実行可能命令などの様々な形式で実装され得る。ソフトウェアの形式は例えば所望アプリケーションの必要要件、実行される環境、および／または設計者／プログラマなどの要望に依存するということが当業者により理解されることになっている。
【００１４】
本明細書で使用される「コンピュータ」または「処理要素」または「コンピュータ化装置」は、限定しないが、データを格納し得る、取り出し得る、および処理し得る任意のプログラムされたまたはプログラム可能電子装置を含む。「非一時的コンピュータ可読媒体」は、限定しないが、ＣＤ−ＲＯＭ、着脱可能フラッシュメモリカード、ハードディスクドライブ、磁気テープおよびフロッピーディスクを含む。
【００１５】
本明細書で使用される「コンピュータメモリ」は、コンピュータまたは処理要素により取り出され得るディジタルデータまたは情報を格納するように構成された記憶装置を指す。
【００１６】
本明細書で使用される「コントローラ」は、装置、システムまたはシステムの一部を制御する際に関与される論理回路系および／または処理要素および関連ソフトウェアまたはプログラムを指す。
【００１７】
用語「信号」、「データ」および「情報」は、本明細書では交換可能に使用され得、ディジタルまたはアナログ形式であり得る。
【００１８】
用語「溶接パラメータ」は、本明細書では広義に使用され、溶接出力電流波形（例えば振幅、パルス幅、持続時間、傾き、電極極性）、溶接過程（例えばショートアーク溶接過程またはパルス溶接過程）、ワイヤ送り速度、変調周波数、溶接移動速度または現実世界溶接または模擬溶接に関連するいくつかの他のパラメータの一部の特性を指し得る。
【００１９】
本明細書で使用される用語「ヘッドアップディスプレイ」は、ユーザにユーザの通常視点から眼をそらすことを要求することなく情報（例えば高品質画像）を提示する透明ディスプレイを指す。
【００２０】
一実施形態では、アーク溶接システムが提供される。アーク溶接システムは、溶接電源と、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：ｈｅａｄ−ｕｐ  ｄｉｓｐｌａｙ）とＨＵＤへ作動可能に接続された制御および通信回路系（ＣＣＣ：ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）とを有するコンピュータ化アイウェア装置と、を含む。コンピュータ化アイウェア装置は、ユーザがまた保護溶接ヘルメットも装着する一方で眼鏡が装着されるようにユーザにより装着され、溶接電源を無線で通信するように構成される。制御および通信回路系は、溶接電源から情報を無線で受信し、この情報をＨＵＤ上に表示するように構成される。
【００２１】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置は、制御および通信回路系へ作動可能に接続されたマイクロホンを含む。マイクロホンと制御および通信回路系は、音声起動ユーザ命令情報を受信し、この情報を溶接電源へ無線で送信するように構成される。一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置は、制御および通信回路系へ作動可能に接続されたカメラを含む。カメラと制御および通信回路系は１つまたは複数の静止画および動画を捕捉するように構成される。一実施形態によると、制御および通信回路系は無線アクセス点を介しインターネットへアクセスするように構成される。
【００２２】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置は、ユーザの頭に装着されるように構成されたフレームと、制御および通信回路系、マイクロホンおよびカメラのうちの１つまたは複数のものを含むフレームへ固定された少なくとも１つの筐体とを含む。ＨＵＤはまた、フレームへ固定され、第１の眉部と平行に延伸する第１の軸のまわりの回転を通じてフレームに対して可動である。任意選択的に、コンピュータ化アイウェア装置は、フレームにより適所に保持される少なくとも１つの処方箋光学レンズを含み得る。
【００２３】
一実施形態によると、フレームは、ユーザの鼻上に支持されるように構成されたブリッジと、ブリッジに結合され、ブリッジから、そこから遠い第１の端まで延伸する眉部であって、ユーザの眉の第１の側の上に配置されるように構成された眉部と、眉部の第１の端へ結合され自由端まで延伸する第１の端を有する第１のアームとを含む。第１のアームは、ユーザの第１の耳の近くに配置された自由端を有するユーザの第１のこめかみの上に配置するように構成される。一実施形態によると、ブリッジは、ユーザの眼に対する眉部の選択的位置決めが調整可能である。
【００２４】
図１は、アーク溶接システム１００と、アーク溶接システム１００と通信するように構成されたコンピュータ化アイウェア装置１５０との例示的実施形態の図を示す。アーク溶接システム１００は、ワイヤフィーダ１１０、溶接ガンまたはツール１２０、ガスメータ／センサ１３１を有する遮蔽ガス供給器１３０（例えば遮蔽ガスタンク）、および溶接電源１４０を含む。ワイヤフィーダ１１０、溶接ガン１２０、遮蔽ガス供給器１３０および電源１４０は、当該技術分野で周知のように溶接者が溶接を行うために溶接ワイヤと加工物Ｗとの間で電気アークを生成できるようにするように作動可能に接続される。
【００２５】
一実施形態によると、溶接電源１４０は、スイッチング電源（図示せず）、波形発生器（図示せず）、コントローラ（図示せず）、電圧帰還回路（図示せず）、電流帰還回路（図示せず）および無線通信回路１４５を含む。ワイヤフィーダ１１０は、選択されたワイヤ送り速度（ＷＦＳ：ｗｉｒｅ  ｆｅｅｄ  ｓｐｅｅｄ）で溶接ガン（溶接ツール）１２０を介し消耗ワイヤ溶接電極Ｅを加工物Ｗ方向に供給する。ワイヤフィーダ１１０、消耗材溶接電極Ｅおよび加工物Ｗは、溶接電源１４０の一部ではないが、溶接出力ケーブルを介し溶接電源１４０へ作動可能に接続され得る。
【００２６】
コンピュータ化アイウェア装置１５０は、ユーザが保護溶接ヘルメットも装着する一方で眼鏡が装着されるようにユーザにより眼鏡として装着されるように構成される。保護溶接ヘルメットは、コンピュータ化アイウェア装置１５０を収容するためにいかなるやり方でも修正される必要がない従来の溶接ヘルメットであり得る。さらに、コンピュータ化アイウェア装置１５０は溶接電源１４０の無線通信回路１４５を介し溶接電源１４０と無線で通信するように構成される。無線通信回路１４５は、一実施形態によるとプロセッサ、コンピュータメモリ、送信器、受信器およびアンテナを含み得る。
【００２７】
次に図１と図２を参照すると、図２は図１のコンピュータ化アイウェア装置１５０の例示的実施形態の図を示し、コンピュータ化アイウェア装置１５０はユーザの頭上に装着されるように構成されたフレーム１５１を含む。フレーム１５１は、ユーザの鼻上に支持されるように構成されたブリッジ１５２と、ブリッジ１５２に結合され、ブリッジ１５２から、そこから遠い第１および第２の端まで延伸する眉部１５３であって、ユーザの眉上に配置されるように構成された眉部１５３とを含む。
【００２８】
フレームはまた、眉部１５３の第１の端へ結合された第１の端を有し自由端まで延伸する第１のアーム１５４であって、ユーザの第１の耳の近くに配置された自由端を有するユーザの第１のこめかみの上に配置するように構成された第１のアーム１５４を含む。フレーム１５１はまた、眉部１５３の第２の端へ結合された第１の端を有し自由端まで延伸する第２のアーム１５５であって、ユーザの第２の耳の近くに配置された自由端を有するユーザの第２のこめかみの上に配置するように構成された第２のアーム１５５を含む。ブリッジ１５２は、一実施形態によると、ユーザの眼に対する眉部１５３の選択的位置決めが調整可能であり得る。
【００２９】
コンピュータ化アイウェア装置１５０は、フレーム１５１へ固定された透明ディスプレイ（例えばＨＵＤ）１５６を含む。ＨＵＤ１５６は、一実施形態によると、眉部１５３と平行に延伸する第１の軸のまわりの回転を通じてフレーム１５１に対して可動であり得、一実施形態によると、テキスト、グラフィックスおよび画像を表示するように構成され得る。コンピュータ化アイウェア装置１５０はまた、筐体１６２内に密閉されフレーム１５１へ固定された制御および通信回路系（例えばコンピュータ）１５７を含む。制御および通信回路系１５７は例えばプロセッサおよびメモリを含み得る。メモリは、プロセッサへ結合され、プロセッサによりアクセスされ実行され得るソフトウェアを格納し得る。プロセッサは例えばマイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサであり得る。選択肢として、コンピュータ化アイウェア装置１５０はカメラ１５８を含み得る。ＨＵＤ１５６と制御および通信回路系１５７（および任意選択的にカメラ１５８）は本明細書で説明された機能を提供するために作動可能に接続される。一実施形態によると、カメラ１５８は静止画（画像）および動画を捕捉するように構成される。このようにして、ユーザは溶接ヘルメット内部からユーザにより視認される溶接シナリオを記録し得る。
【００３０】
一実施形態によると、制御および通信回路系１５７は、溶接電源１４０の無線通信回路１４５との双方向通信を提供する。情報が、溶接電源１４０からコンピュータ化アイウェア装置１５０へ提供され、ＨＵＤ１５６上に表示され得る。さらに、一実施形態によると、制御および通信回路系１５７は、ユーザから音声起動命令を受け取り、この命令を溶接電源１４０へ送信するように構成される。溶接電源１４０とコンピュータ化アイウェア装置１５０間の通信は、他の可能性もあるが例えばブルートゥース（登録商標）無線技術、ＩＥＥＥ８０２．１１（任意のＩＥＥＥ８０２．１１改訂版も含む）に記載の通信プロトコル、セルラ技術（ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＥＶＤＯ、ＷｉＭａｘまたはＬＴＥなど）またはジグビー（登録商標）技術により達成され得る。一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置はまた、ユーザの矯正視覚処方箋に整合する少なくとも１つの光学レンズ１６３を含み得る。別の実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置はモジュール的であり正規処方箋眼鏡に取り付け可能であり得る。
【００３１】
さらに、一実施形態によると、溶接電源１４０は、インターネットを介しコンピュータ化アイウェア装置１５０によりアクセス可能であり得る。例えば、制御および通信回路系１５７は、無線ホットスポット（例えばスマートフォンまたは無線ルータ）を介しインターネットへアクセスし、インターネットを通じて溶接電源１４０へアクセスするように構成され得る。代替的に、溶接電源１４０は、インターネットにアクセスし、インターネットから得られた情報をコンピュータ化アイウェア装置１５０へ提供するように構成され得る。
【００３２】
溶接者にとって有用であり得る現実世界溶接シナリオ中にＨＵＤ１５６上に表示され得る情報は、テキスト、画像またはグラフィックの形式で有り得る。このような情報は、例えばアーク溶接過程、溶接ツール移動角、溶接ツール移動速度、ノズル高さ（ｔｉｐ−ｔｏ−ｗｏｒｋ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）、ワイヤ送り速度、溶接極性、出力電圧レベル、出力電流レベル、アーク長、ダイム間隔、ホイップ（ｗｈｉｐ）時間、パドル時間、ウィーブ（ｗｅａｖｅ）幅、ウィーブ間隔、公差窓、数値スコアおよび溶接順序工程を含み得る。他の実施形態によると、他の情報も同様に表示され得る。例えば、拡張モードでは、仮想現実訓練環境において使用される操作指示子が、ＨＵＤ１５６を使用して実際の溶接環境の上に重ねられ得る。このようにして、仮想現実溶接システム上で訓練された溶接学生が実際の溶接シナリオへ移行し、ＨＵＤを介し提供される同じ操作指示子を有し得る。特定パラメータ（例えば溶接ツール移動角）が許容範囲内であればまたはそうでなければ、視覚的合図または指示子が、溶接者へ指示するためにコンピュータ化アイウェア装置のＨＵＤ上で溶接者へ表示され得る。このような視覚的合図または指示子は、経験不足の溶接者または溶接学生が自身の溶接技術を改善するのを助けることにより訓練を支援し得る。
【００３３】
情報のいくつか（例えば移動角、移動速度、ノズル高さ）の取得は、空間的に追跡される溶接ツールに依存し得る。一実施形態によると、溶接ツールは、空間位置または移動情報を提供するために溶接電源へ作動可能に接続される加速度計装置を含み得る。例えば磁気追跡技術など溶接ツールを追跡する他の方法が同様に可能である。
【００３４】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置１５０は、ユーザから音声起動命令を受信するためのマイクロホン１５９を含む。溶接電源１４０と通信するコンピュータ化アイウェア装置１５０により対処され得る溶接者により開始される音声起動命令は、例えばワイヤ送り速度、溶接極性および溶接出力電流レベルなどの溶接パラメータを変更する命令を含み得る。他の実施形態によると、他のタイプの命令が同様に可能であり得る。
【００３５】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置１５０および／または溶接電源１４０は、アーク溶接システム１００によるコンピュータ化アイウェア装置１５０の使用を調節するように構成された１つまたは複数の溶接ソフトウェアアプリケーションによりプログラムされ得る。例えば、１つの溶接ソフトウェアアプリケーションの実施形態は「良好溶接」認識能力を提供し得る。顔認識能力と同様、「良好溶接」認識能力は、ユーザにより生成された溶接の画像を取得するカメラ１５８を使用し、画像を解析し、溶接の全体的外部品質に関するフィードバックをＨＵＤ１５６上でユーザへ提供し得る。例えば、テキスト「不良溶接」、「妥当溶接」または「良好溶接」がユーザへ表示される。ユーザは、溶接の画像を取得するために自身の溶接ヘルメットを脱ぐ、または溶接ヘルメット上のサンバイザを持ち上げる必要があり得る。溶接ソフトウェアアプリケーションは、様々な実施形態によるとコンピュータ化アイウェア装置１５０、溶接電源１４０、または両者の組み合わせ内に存在し得る。
【００３６】
別の例として、溶接ソフトウェアアプリケーションの実施形態は溶接順序付け能力を提供し得る。多くの溶接箇所を有するアセンブリの一部を溶接する際、溶接者が一ヵ所の溶接を見逃すことは望ましくない。溶接ソフトウェアアプリケーションは当該部分のために複数の溶接箇所全体にわたって溶接者を停止し得る。例えば、溶接者が、複数の溶接個所を要求するアセンブリの一部の現在の溶接を終えると、溶接者は「次の溶接」の音声命令を与え得る。その結果、溶接ソフトウェアアプリケーションは、行われるべき次の溶接の位置を提供する画像またはグラフィック（例えば当該部分の３Ｄ表現）をＨＵＤ１５６上に表示し得る。溶接のタイプおよび溶接に関連する他の情報もまた表示され得る。本明細書において後で論述されるコンピュータ化アイウェア装置１５０が空間的に追跡される一実施形態によると、溶接ソフトウェアアプリケーションは、グラフィック指示子が、溶接されるべき次の位置のアセンブリ上にオーバーレイされるように、グラフィックをＨＵＤ上に表示し得る。他の実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置と共に動作する他のタイプの溶接ソフトウェアアプリケーションが同様に可能である。
【００３７】
一実施形態では、仮想現実溶接システムが提供される。仮想現実溶接システムは、プログラム可能プロセッサベースサブシステムと、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）およびＨＵＤへ作動可能に接続された制御および通信回路系（ＣＣＣ）を有するコンピュータ化アイウェア装置とを含む。コンピュータ化アイウェア装置は、眼鏡が装着されるようにユーザにより装着され、プログラム可能プロセッサベースサブシステムと無線で通信するように構成される。制御および通信回路系は、プログラム可能プロセッサベースサブシステムから情報を無線で受信し、この情報をＨＵＤ上に表示するように構成される。
【００３８】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置はさらに、制御および通信回路系へ作動可能に接続されたマイクロホンであって、音声起動ユーザ命令情報を受信し、この情報をプログラム可能プロセッサベースサブシステムへ無線で送信するように構成されたマイクロホンを含む。代替的にまたは加えて、コンピュータ化アイウェア装置は、制御および通信回路系へ作動可能に接続された接触感知ユーザインターフェースであって、ユーザが命令情報を選択し、この情報をプログラム可能プロセッサベースサブシステムへ無線で送信することができるように構成された接触感知ユーザインターフェースを含み得る。
【００３９】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置は制御および通信回路系へ作動可能に接続されたカメラを含む。カメラと制御および通信回路系は１つまたは複数の静止画および動画を捕捉するように構成される。一実施形態によると、制御および通信回路系は無線アクセス点を介しインターネットへアクセスするように構成される。
【００４０】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置は、ユーザの頭上に装着されるように構成されたフレームと、制御および通信回路系、マイクロホンおよびカメラのうちの１つまたは複数を含むフレームへ固定された少なくとも１つの筐体とを含む。ＨＵＤはまた、フレームへ固定され、第１の眉部と平行に延伸する第１の軸のまわりの回転を通じてフレームに対して可動である。任意選択的に、コンピュータ化アイウェア装置は、フレームにより適所に保持される少なくとも１つの処方箋光学レンズを含み得る。
【００４１】
一実施形態によると、フレームは、ユーザの鼻上に支持されるように構成されたブリッジと、ブリッジに結合され、ブリッジから、そこから遠い第１の端まで延伸する眉部であって、ユーザの眉の第１の側の上に配置されるように構成された眉部と、眉部の第１の端へ結合され自由端まで延伸する第１の端を有する第１のアームとを含む。第１のアームは、ユーザの第１の耳の近くに配置された自由端を有するユーザの第１のこめかみの上に配置するように構成される。一実施形態によると、ブリッジは、ユーザの眼に対する眉部の選択的位置決めが調整可能である。
【００４２】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置は、制御および通信回路系へ作動可能に接続された少なくとも１つの運動感知装置であって、ユーザが自身の頭を動かすと空間的情報をプログラム可能プロセッサベースサブシステムへ提供するように構成された少なくとも１つの運動感知装置を含む。
【００４３】
図３は、仮想現実アーク溶接システム３００と仮想現実溶接システム３００と通信するように構成されたコンピュータ化アイウェア装置１５０との例示的実施形態の図を示す。仮想現実アーク溶接（ＶＲＡＷ：ｖｉｒｔｕａｌ  ｒｅａｌｉｔｙ  ａｒｃ  ｗｅｌｄｉｎｇ  ）システムは、プログラム可能プロセッサベースサブシステム、プログラム可能プロセッサベースサブシステムへ作動可能に接続された空間追跡器、空間追跡器により空間的に追跡されることができる少なくとも１つのモック溶接ツール、およびプログラム可能プロセッサベースサブシステムへ作動可能に接続された少なくとも１つの表示装置を含む。一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置１５０はまた、空間追跡器により空間的に追跡され得る。本システムは、実時間溶融金属流動性および熱放散特性を有する溶接パドルを仮想現実空間において模擬することができる。本システムはまた、表示装置上に模擬溶接パドルを実時間で表示することができる。
【００４４】
システム３００はプログラム可能プロセッサベースサブシステム（ＰＰＳ：ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ−ｂａｓｅｄ  ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ）３１０を含む。システム３００はさらに、ＰＰＳ３１０へ作動可能に接続された空間追跡器（ＳＴ：ｓｐａｔｉａｌ  ｔｒａｃｋｅｒ）３２０を含む。システム３００はまた、ＰＰＳ３１０へ作動可能に接続された物理的溶接ユーザインターフェース（ＷＵＩ：ｗｅｌｄｉｎｇ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３３０と、ＰＰＳ３１０の無線通信回路１４５を介しＰＰＳ３１０と無線通信動作するコンピュータ化アイウェア装置１５０とを含む。システム３００はさらに、ＰＰＳ３１０へ作動可能に接続された観察者表示装置（ＯＤＤ：ｏｂｓｅｒｖｅｒ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）３４０を含む。システム３００はまた、ＳＴ３２０およびＰＰＳ３１０へ作動可能に接続された少なくとも１つのモック溶接ツール（ＭＷＴ：ｍｏｃｋ  ｗｅｌｄｉｎｇ  ｔｏｏｌ）３５０を含む。システム３００はさらに、テーブル／スタンド（Ｔ／Ｓ：ｔａｂｌｅ／ｓｔａｎｄ）３６０と、Ｔ／Ｓ３６０へ取り付けられることができる少なくとも１つの溶接クーポン（ＷＣ：ｗｅｌｄｉｎｇ  ｃｏｕｐｏｎ）３７０とを含む。本発明の代替実施態様によると、遮蔽ガスの源を模擬し、調整可能流量調整器を有するモックガス瓶が提供される（図示せず）。
【００４５】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置１５０は本明細書で先に説明したように構成される。しかし、この実施形態では、制御および通信回路系１５７はＰＰＳ３１０の無線通信回路１４５との双方向通信を提供する。情報が、ＰＰＳ３１０からコンピュータ化アイウェア装置１５０へ提供され、ＨＵＤ１５６上に表示され得る。さらに、一実施形態によると、制御および通信回路系１５７は、ユーザから音声起動命令を受け取り、この命令をＰＰＳ３１０へ送信するように構成される。ＰＰＳ３１０とコンピュータ化アイウェア装置１５０間の通信は、他の可能性もあるが例えばブルートゥース（登録商標）無線技術、ＩＥＥＥ８０２．１１（任意のＩＥＥＥ８０２．１１改訂版も含む）に記載の通信プロトコル、セルラ技術（ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＥＶＤＯ、ＷｉＭａｘまたはＬＴＥなど）またはジグビー（登録商標）技術により達成され得る。
【００４６】
さらに、一実施形態によると、ＰＰＳ３１０はインターネットを介しコンピュータ化アイウェア装置１５０によりアクセス可能であり得る。例えば、制御および通信回路系１５７は、無線ホットスポット（例えばスマートフォンまたは無線ルータ）を介しインターネットへアクセスし、インターネットを通じてＰＰＳ３１０へアクセスするように構成され得る。代替的に、ＰＰＳ３１０は、インターネットにアクセスし、インターネットから得られた情報をコンピュータ化アイウェア装置１５０へ提供するように構成され得る。
【００４７】
前と同様に、ユーザは従来の溶接ヘルメットをコンピュータ化アイウェア装置１５０の上に装着し得る。しかし、溶接シナリオは模擬溶接シナリオであるので、従来の溶接ヘルメットは、実際のアークにより発射された光および他の放射に対して保護する保護レンズの代わりに透明レンズが取り付けられ得る。したがって、ユーザは、例えば溶接クーポン３７０とモック溶接ツール３５０とを視認するために透明レンズを通して見得る。
【００４８】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置１５０は、制御および通信回路系１５７へ作動可能に接続された加速度計装置１６０により構成される。ユーザが自身の頭を動かすと加速度計装置により提供される空間的情報がＰＰＳ３１０へ、そして次に空間追跡器３２０へ伝達される。このようにして、周囲環境と、ユーザがコンピュータ化アイウェア装置１５０のＨＵＤ１５６を通して見るものとの間の空間的関係が相関付けられ得る。ユーザがシステム３００を使用して仮想溶接過程を進めると、ＨＵＤ１５６上に表示されるいかなるもの（例えば仮想溶接パドル）も、ユーザが従来の溶接ヘルメットの透明レンズを通して溶接クーポンを視認するので例えば溶接クーポン３７０上にオーバーレイされて出現することになる。他の実施形態によると、加速度計装置以外の他の運動感知装置が使用され得る。一実施形態によると、ＨＵＤを通したユーザの視野と周囲環境とを相関付けるために校正手順が当初行われ得る。
【００４９】
模擬溶接パドルの実時間溶融金属流動性および熱放散特性は、表示される際に実時間視覚フィードバックをモック溶接ツールのユーザへ提供し（例えば空間追跡器３２０により追跡されるコンピュータ化アイウェア装置１５０のＨＵＤ上に）、ユーザが実時間視覚フィードバックに応じて溶接技術を実時間で調整または維持できるようにする（すなわち、ユーザが正しく溶接することを学習するのを支援する）。コンピュータ化アイウェア装置１５０が空間的に追跡されると、溶接パドルは、ＨＵＤを通して視認される溶接クーポンに対して正しい位置に出現することになる。
【００５０】
表示される溶接パドルは、ユーザの溶接技術と選択された溶接過程およびパラメータとに基づき現実世界において形成されるだろう溶接パドルを表す。パドル（例えば、形、色、スラグ（ｓｌａｇ）、サイズ、積層ダイム（ｓｔａｃｋｅｄ  ｄｉｍｅｓ））を視認することにより、ユーザは、良好溶接を行うために自身の技術を修正し、溶接のタイプを判断し得る。パドルの形状はガンまたはスティックの運動に対応する。
【００５１】
仮想現実または模擬環境に対して本明細書で使用される用語「実時間」は、ユーザが現実世界溶接シナリオにおいて知覚し経験するだろうやり方と同じやり方で仮想または模擬環境において適時知覚し経験することを意味する。さらに、溶接パドルは重力を含む物理的環境の影響に対応し、ユーザがオーバーヘッド溶接と様々なパイプ溶接角度（例えば１Ｇ、２Ｇ、５Ｇ、６Ｇ）とを含む様々な位置において溶接練習を現実的に行うことを可能にする。
【００５２】
仮想または模擬溶接シナリオ中にＨＵＤ１５６上に表示すべき溶接学生にとって有用であり得る情報は、テキスト、画像またはグラフィックの形式であり得る。このような情報は、例えばアーク溶接過程、溶接ツール移動角、溶接ツール移動速度、ノズル高さ、設定されたワイヤ送り速度、設定された溶接極性、模擬出力電圧レベル、設定された出力電流レベル、模擬アーク長、ダイム間隔、ホイップ時間、パドル時間、ウィーブ幅、ウィーブ間隔、公差窓、数値スコアおよび溶接順序工程を含み得る。他の実施形態によると、他の情報も同様に表示され得る。
【００５３】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置１５０は、ユーザから音声起動命令を受信するための制御および通信回路系１５７へ作動可能に接続されたマイクロホン１５９を含む。ＰＰＳ３１０と通信するコンピュータ化アイウェア装置１５０により対処され得る溶接者により開始される音声起動命令は、例えば模擬ワイヤ送り速度、模擬溶接極性および模擬溶接出力電流レベルなどの溶接パラメータを変更する命令を含み得る。他の実施形態によると、他のタイプの命令が同様に可能であり得る。
【００５４】
一実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置１５０および／またはＰＰＳ３１０は、仮想現実アーク溶接システム３００によるコンピュータ化アイウェア装置１５０の使用を調節するように構成された１つまたは複数の溶接訓練ソフトウェアアプリケーションによりプログラムされ得る。例えば、１つの溶接ソフトウェアアプリケーションの実施形態は「良好溶接」認識能力を提供し得る。顔認識能力と同様、「良好溶接」認識能力は、ユーザにより生成された模擬溶接の画像を使用し、同画像を解析し、溶接の全体的外部品質に関するフィードバックをＨＵＤ１５６上でユーザへ提供し得る。例えば、テキスト「不良溶接」、「妥当溶接」または「良好溶接」がユーザへ表示され得る。溶接ソフトウェアアプリケーションは、様々な実施形態によるとコンピュータ化アイウェア装置１５０、ＰＰＳ３１０、または両者の組み合わせ内に存在し得る。
【００５５】
別の例として、溶接ソフトウェアアプリケーションの実施形態は溶接順序付け能力を提供し得る。溶接者が、複数の溶接個所を要求する溶接クーポン上の現在の模擬溶接を終えると、溶接者は「次の溶接」の音声命令を与え得る。その結果、溶接ソフトウェアアプリケーションは、行われるべき次の溶接の位置を提供する画像またはグラフィックをＨＵＤ１５６上に表示し得る。溶接のタイプおよび溶接に関連する他の情報もまた表示され得る。コンピュータ化アイウェア装置１５０が本明細書で論述されるように空間的に追跡される一実施形態によると、溶接ソフトウェアアプリケーションは、グラフィックが、溶接されるべき次の位置において溶接クーポン上にオーバーレイされるように、グラフィックをＨＵＤ上に表示し得る。他の実施形態によると、コンピュータ化アイウェア装置と共に動作する他のタイプの溶接ソフトウェアアプリケーションが同様に可能である。
【００５６】
コンピュータ化アイウェア装置１５０は、他の実施形態によると、他の溶接シミューレーションシステムと共に使用されるように構成され得る。例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）またはタブレットコンピュータ上で行われる溶接シミュレーションは、溶接方法を学習する際に溶接学生を支援するためにコンピュータ化アイウェア装置１５０と通信可能にかつ機能的に一体化され得る。いくつかの模擬および／または仮想溶接環境では、溶接学生はいかなる種類の溶接ヘルメットも装着しなくてもよい。その代りに、コンピュータ化アイウェア装置が、装着される唯一のヘッドギアであり得る。コンピュータ化アイウェア装置の１つの任意選択実施形態は、溶接学生が音声起動命令の代わりにまたはそれに加えて使用し得る接触感知ユーザインターフェース（ＴＳＵＩ：ｔｏｕｃｈ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１６１を提供し得る。このようなＴＳＵＩは、例えば溶接ヘルメットを装着しない際に溶接学生へアクセス可能となるだろう。一実施形態によると、ＴＳＵＩ１６１は制御および通信回路系１５７へ作動可能に接続される。
【００５７】
図４は、例えばモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホーム４００を介し互いに通信するように構成された図１のアーク溶接システム１００と図１または図２のコンピュータ化アイウェア装置１５０との例示的実施形態の図を示す。溶接電源１４０を有するアーク溶接システム１００とコンピュータ化アイウェア装置１５０は現実世界溶接環境（例えば製造施設）内に存在し得る。用語「現実世界」は、仮想溶接環境とは対照的に実際の溶接環境を指すために本明細書では使用される。ＩｏＴ技術プラットホーム４００はまた、溶接電源１４０、コンピュータ化アイウェア装置１５０および場合により他の装置（例えば他の溶接電源、他のコンピュータ化アイウェア装置など）と共に現実世界溶接環境内に存在し得る。代替実施態様では、ＩｏＴ技術プラットホーム４００の一部は溶接環境内に存在し、ＩｏＴ技術プラットホーム４００の別の部分は、溶接環境外に（例えば溶接環境から離れて配置されたサーバファームの一部として）存在する。すなわち、ＩｏＴ技術プラットホーム４００はいくつかの現実世界環境にわたって分散され得る。
【００５８】
ＩｏＴ技術プラットホーム４００は、現実世界溶接環境内の複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、およびセキュアな有線および／または無線通信接続を（例えばウェブソケットを介し）提供する。ＩｏＴ技術プラットホーム４００は現実世界溶接環境内の複数の異種装置のプロトコル非依存配備を可能にする。すなわち、様々な通信プロトコルを使用して通信し得る装置がＩｏＴ技術プラットホーム４００により対処され得、これにより異種装置がＩｏＴ技術プラットホーム４００を介し互いに通信できるようにする。ＩｏＴ技術プラットホーム４００は、複数の異種装置間のメッセージ経路指定および変換を取り扱い、開発者が、複数の異種装置のいずれかを制御して、それへおよびそれからのデータを報告するためのアプリケーションを構築し、実行し、発展できるようにするように、構成される。ＩｏＴ技術プラットホームの例はＴｈｉｎｇＷｏｒｘ（登録商標）により提供される。
【００５９】
図４に示すように、複数の異種装置の１つであるアーク溶接システム１００の溶接電源１４０はＩｏＴ技術プラットホーム４００と無線で（双方向）通信するように構成される。一実施形態では、溶接電源１４０は、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）動作、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）動作または被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）動作のうちの少なくとも１つを支援するインバータベース溶接電源であり得る。複数の異種装置の１つであるコンピュータ化アイウェア装置１５０は制御および通信回路系１５７と透明ディスプレイ１５６とを含む。
【００６０】
一実施形態では、制御および通信回路系１５７はＩｏＴ技術プラットホーム４００を介し溶接電源１４０と無線で（双方向）通信するように構成される。透明ディスプレイ１５６は、ユーザが透明ディスプレイを通して現実世界溶接環境の周辺部を視認できるようにする一方で、ＩｏＴ技術プラットホーム４００を介し溶接電源１４０から制御および通信回路系１５７によって受信された情報を表示するように構成される。すなわち、コンピュータ化アイウェア装置１５０は少なくとも透明ディスプレイを介し拡張現実能力を提供するように構成される。例えば、透明ディスプレイ１５６により表示される情報は、テキスト、グラフィックスまたは画像のうちの任意の形式であり得、ＩｏＴ技術プラットホーム４００を介し溶接電源１４０から受信された溶接パラメータを含み得る。
【００６１】
一実施形態では、コンピュータ化アイウェア装置１５０は制御および通信回路系１５７へ作動可能に接続されたマイクロホン１５９（図２を参照）を含む。これと共に、マイクロホン１５９と制御および通信回路系１５７は、ユーザから音声起動ユーザ命令情報を受信し、モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホーム４００を介しこの音声起動ユーザ命令情報を溶接電源１４０へ伝達するように構成される。
【００６２】
一実施形態では、コンピュータ化アイウェア装置１５０は制御および通信回路系１５７へ作動可能に接続されたカメラ１５８を含む。これと共に、カメラ１５８と制御および通信回路系１５７は、ユーザの観点から溶接作業中に現実世界溶接環境の少なくとも１つの静止画像または動画を捕捉し、記録および記憶のために同少なくとも１つの静止画像または動画をモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホーム４００へ伝達するように構成される。
【００６３】
一実施形態ではコンピュータ化アイウェア装置１５０は、制御および通信回路系１５７へ作動可能に接続された接触感知ユーザインターフェース１６１（図２を参照）を含む。これと共に、接触感知ユーザインターフェース１６１と制御および通信回路系１５７は、ユーザが、命令情報を選択し、溶接電源１４０を制御するためにモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホーム４００を介し同命令情報を溶接電源１４０へ提供することができるように構成される。
【００６４】
図５は、複数のサーバコンピュータ４１０を有する図４のモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホーム４００の例示的実施形態の図を示す。複数のサーバコンピュータ４１０は、溶接環境内の複数の異種装置間の通信および相互作用を支援する。図６は、接続サーバアプリケーション４２０を有する図５のモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホーム４００の（複数サーバコンピュータの）１つのサーバコンピュータ４１０の例示的実施形態の図を示す。一実施形態では、接続サーバアプリケーション４２０は、複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、およびセキュアな通信接続を支援するように構成され、現実世界溶接環境内の複数の異種装置のプロトコル非依存配備を可能にする。接続サーバアプリケーション４２０は、様々な実施形態によると、例えばソフトウェアまたはソフトウェアとハードウェアの組み合わせを含み得る。
【００６５】
図７は、モノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホーム４００を介し互いに通信するように構成された複数の異種装置（例えば複数の溶接電源１４０と複数のコンピュータ化アイウェア装置１５０）を有する現実世界溶接環境７００の例示的実施形態の図を示す。図７に示すように、ＩｏＴ技術プラットホーム４００と複数の異種装置の任意ものとの間の通信は無線手段を介する。代替実施態様では、有線手段および／または有線および無線手段の組み合わせが採用され得る。ＩｏＴ技術プラットホーム４００は複数の異種装置間の通信を促進する。例えば、一実施形態では、任意の異種装置がＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接環境７００内の任意の他の異種装置と通信し得る。
【００６６】
現実世界溶接環境７００内の複数の異種装置は異種無線通信能力を有する。異種装置とＩｏＴ技術プラットホーム４００とにより支援される無線通信は、他の可能性もあるが例えばブルートゥース（登録商標）無線技術、ＩＥＥＥ８０２．１１（任意のＩＥＥＥ８０２．１１改訂版も含む）に記載の通信プロトコル、セルラ技術（ＧＳＭ、ＣＤＭＡ、ＵＭＴＳ、ＥＶＤＯ、ＷｉＭａｘまたはＬＴＥなど）またはジグビー（登録商標）技術のうちのいずれかを介し得る。再び、ＩｏＴ技術プラットホーム４００は、複数の異種装置間のメッセージ経路指定および変換を少なくとも取り扱うことにより現実世界溶接環境内の複数の異種装置のプロトコル非依存配備を可能にするように構成される。
【００６７】
現実世界溶接環境７００内の異種装置はまた、１つまたは複数の溶接ワイヤフィーダ１１０（図１を参照）、１つまたは複数の溶接ガンまたはトーチ１２０（図１を参照）、１つまたは複数の遮蔽ガスタンク１３０（図１を参照）へ作動可能に接続された１つまたは複数のガスメータ／センサ１３１、１つまたは複数のモバイルフォン装置７１０（「スマート」フォン）、１つまたは複数の溶接ヘルメット７２０（「スマート」溶接ヘルメット）、および１つまたは複数の溶接ヒューム排出機７３０（「スマート」ガス排出機）を含み得る。用語「スマート」は、データ通信能力と、伝達されたデータを処理および／または解析する少なくともいくつかの限定能力とを有する装置を指すために本明細書では使用される。他の実施形態によると、現実世界溶接環境７００内の他のタイプの異種装置が同様に可能である。
【００６８】
現実世界溶接環境７００内の複数の異種装置のいずれかは、複数の異種装置に関連する１つまたは複数の対応パラメータを感知するために１つまたは複数のセンサ（例えばガスメータ／センサ１３１）を含み得る。パラメータは（例えば、接続サーバアプリケーション４２０を使用して）ＩｏＴ技術プラットホーム４００へ伝達され得る。パラメータは例えば、温度パラメータ、圧力パラメータ、湿度パラメータ、電圧パラメータ、電流パラメータ、ワイヤ送り速度パラメータ、流量パラメータ、空間位置パラメータ、空間的配向パラメータまたは移動速度パラメータを含み得る。他の実施形態によると、他のタイプのセンサおよび対応パラメータが同様に可能である。
【００６９】
要約すると、溶接者または溶接学生を支援するシステムおよび方法が提供される。本システムは、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）を有するコンピュータ化アイウェア装置と共に現実世界アーク溶接システムまたは仮想現実アーク溶接システムを含み得る。コンピュータ化アイウェア装置は、眼鏡が装着されるように従来の溶接ヘルメットの下にユーザにより装着され得、現実世界アーク溶接システムの溶接電源または仮想現実アーク溶接システムのプログラム可能プロセッサベースサブシステムと無線で通信し得る。
【００７０】
溶接環境内の通信および制御を支援するシステムも開示される。一実施形態では、本システムは、溶接環境内の複数の異種装置間のスケーラブルで、相互運用可能で、セキュアな通信接続を提供するように構成されたモノのインターネット（ＩｏＴ）技術プラットホームを含む。本システムはまた、ＩｏＴ技術プラットホームと通信するように構成された溶接電源を含む。本システムはさらにコンピュータ化アイウェア装置を含む。コンピュータ化アイウェア装置は、ＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源と通信するように構成された制御および通信回路系を含む。コンピュータ化アイウェア装置はまた、ユーザが透明ディスプレイを通して溶接環境の周辺部を視認できるようにする一方でＩｏＴ技術プラットホームを介し溶接電源から受信された情報を表示するように構成された透明ディスプレイを含む。
【００７１】
添付特許請求の範囲では、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」の普通語等価物として使用され、用語「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」は「ｗｈｅｒｅｉｎ」と等価である。さらに、添付特許請求の範囲では、用語「第１」「第２」、「第３」、「上側」、「下側」「底部」、「上部」などは、単にラベルとして使用されており、数値的または位置的必要要件をそれらの対象物に課すように意図されていない。さらに、添付特許請求の範囲の制限は、「手段プラス機能：ｍｅａｎｓ−ｐｌｕｓ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ」形式で書かれていなく、このような請求項制限が、別の構造を欠く機能の陳述が後に続く語句「ための手段：ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ」を明示的に使用しない限りまたは明示的に使用するまで、合衆国法典第３５巻§１１２第６パラグラフに基づき解釈されるように意図されていない。本明細書で使用されるように、単数で列挙され、冠詞が先行する要素または工程は、明示的に述べられない限り複数の前記要素または工程を排除しないものと理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」へ言及は、列挙された機能もまた取り込む追加実施形態の存在を排除すると解釈されるように意図されていない。さらに、それとは反対に明示的に述べられない限り、特定特性を有する要素または複数の要素を「含む」または「有する」実施形態は、当該特性を有しない追加このような要素を含み得る。さらに、いくつかの実施形態は同じまたは同様な要素を有するものとして示されることがあるが、これは単に例示目的であり、このような実施形態は特許請求の範囲において規定されない限り必ずしも同じ要素を有する必要はない。
【００７２】
本明細書で使用されるように、用語「〜し得る」、「〜であり得る」、「〜かもしれない」は一組の状況内の発生の可能性、規定された特性、特徴または機能の保有を示す、および／または修飾される動詞に関連する能力または可能性のうちの１つまたは複数のものを表現することにより別の動詞を修飾する。したがって、用語「〜し得る」、「〜であり得る」、「〜かもしれない」の使用は、「修飾された用語が、示された能力、機能または使用に対し明白に適切である、能力がある、または好適である」ということを示す一方で、いくつかの状況では、「修飾された用語が適切でない、能力がない、または好適でないかもしれない」ということを考慮する。例えば、いくつかの状況では事象または能力が期待され得るが、他の状況では事象または能力は発生しないかもしれない、すなわち、この区別は用語「〜し得る」、「〜であり得る」、「〜かもしれない」により取り込まれる。
【００７３】
本明細書は、最良モードを含む本発明を開示するために、そしてまた当業者に本発明を実行できるようにする（任意の装置またはシステムを作製し使用することと、任意の援用された方法を行うこととを含む）ためにいくつかの例を使用する。本発明の範囲は特許請求の範囲により定義される。本発明の範囲は当業者に思い付く他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有すれば、または特許請求の範囲の文字通りの言葉からの非本質的差異を有する等価構造要素を含めば特許請求の範囲に入るように意図されている。
【００７４】
本出願の発明はいくつかの実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得、等化物が置換され得るということは当業者により理解されることになる。加えて、特定状況または材料を本発明の範囲から逸脱することなく本発明の教示に適合させるために多くの修正がなされ得る。したがって、本発明は開示された特定実施形態に限定されないように意図されているが、本発明は添付特許請求の範囲の範囲に入るすべての実施形態を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００７５】
１００  アーク溶接システム
１１０  ワイヤフィーダ
１２０  溶接ガンまたはツール
１３０  遮蔽ガスタンク
１３１  ガスメータ／センサ
１４０  溶接電源
１４５  無線通信回路系
１５０  コンピュータ化アイウェア装置
１５１  フレーム
１５２  ブリッジ
１５３  眉部
１５４  第１のアーム
１５５  第２のアーム
１５６  ヘッドアップディスプレイ
１５７  制御および通信回路系
１５８  カメラ
１５９  マイクロホン
１６０  加速度計装置
１６１  接触感知ユーザインターフェース
１６２  筐体
１６３  光学レンズ
３００  仮想現実アーク溶接システム
３１０  プログラム可能プロセッサベースサブシステム
３２０  空間追跡器
３３０  溶接ユーザインターフェース
３４０  観察者表示装置
３５０  モック溶接ツール
３６０  テーブル／スタンド
３７０  溶接クーポン
４００  ＩｏＴ技術プラットホーム
４１０  サーバコンピュータ
４２０  接続サーバアプリケーション
７００  現実世界溶接環境
７１０  モバイルフォン装置
７２０  溶接ヘルメット
７３０  溶接ヒューム排出機
ＣＣＣ  制御および通信回路系
Ｅ  消耗ワイヤ溶接電極
ＧＭＡＷ  ガス金属アーク溶接
ＧＴＡＷ  ガスタングステンアーク溶接
ＨＵＤ  ヘッドアップディスプレイ
ＩｏＴ  モノのインターネット
ＭＷＴ  モック溶接ツール
ＯＤＤ  観察者表示装置
ＰＣ  パーソナルコンピュータ
ＰＰＳ  プログラム可能プロセッサベースサブシステム
ＳＭＡＷ  被覆アーク溶接
ＳＴ  空間追跡器
ＴＳＵＩ  接触感知ユーザインターフェース
Ｔ／Ｓ  テーブル／スタンド
ＶＲＡＷ  仮想現実アーク溶接
Ｗ  加工物
ＷＣ  溶接クーポン
ＷＦＳ  ワイヤ送り速度
ＷＵＩ  溶接ユーザインターフェース
【図１】
2019040180.tif 000003
【図２】
2019040180.tif 000004
【図３】
2019040180.tif 000005
【図４】
2019040180.tif 000006
【図５】
2019040180.tif 000007
【図６】
2019040180.tif 000008
【図７】
2019040180.tif 000009
【外国語明細書】
2019040180000001.pdf