一种监控人员操作安全的安全光栅的制作方法

1.本发明涉及安全光栅技术领域，具体为一种监控人员操作安全的安全光栅。


背景技术：

2.市场上光栅多采用发射器与接收器作为一组，发射器发出激光束，接收器接受激光束，通过判断接收器是否成功接收从发射端发射的激光确定状态，一旦接收器发现激光接受终端或偏移即可认为有物体经过，影响了激光。安全光栅即可根据设置采取警报或直接中断设备运行。但是，现有的通过判断激光是否正常接收的方式太过单一，只能检测是否有物体通过，无法分辨通过的是什么，因此限制了使用场景，只能用于禁止人员靠近的场所。为此，我们推出一种监控人员操作安全的安全光栅。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种监控人员操作安全的安全光栅，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种监控人员操作安全的安全光栅，包括左右对称设置的光栅外壳、若干组激光发生器、与激光发生器位置对应的激光接收器、若干组摄像头、感应装置、告警装置和后台处理模块；
5.所述光栅外壳用于承载激光发生器、激光接收器和摄像头；
6.所述激光发生器、激光接收器、摄像头、感应装置、告警装置分别通过安全光栅自带的线缆连接于后台处理模块；
7.若干组激光发生器等间距安装在左侧的光栅外壳内侧，若干组激光接收器等间距安装在右侧的光栅外壳内侧，所述激光发生器用来发射激光，所述激光接收器用来接收激光，并判断激光状态；
8.若干组摄像头分别安装在左右光栅外壳的内侧，且摄像头位于激光发生器与激光接收器侧边，确保摄像头完整拍摄到两根光栅外壳之间的景象；
9.所述感应装置安装于光栅外壳与人员身上；所述告警装置安装在光栅外壳上，并且连接电源以控制安全光栅开关，告警装置为蜂鸣器与警报灯。
10.一种监控人员操作安全的安全光栅的风险等级判断，具体包括以下步骤：
11.s1、使用摄像头实时拍摄人员图像，并根据操作人员操作需要在手部或足部佩戴感应装置，如：需要用手将材料送入进料口，则在手部与肩部佩戴感应装置；腿部同理，感应装置佩戴在足部与跨部即可；
12.s2、后台处理模块的后台算法实时解算图像数据与感应装置相互间的距离数据，利用三角定位或其他定位算法，得出空间位置数据与动作数据；以手部为例，手臂挥动时，以肩膀为圆心，手臂长度为半径，计算出可能经过的圆形立体状范围，该范围即为安全范围，操作人员手掌不可能超出该范围，腿部同理；
13.s3、将位置数据与动作数据与事先设置好的安全位置、安全距离进行比对；
14.s4、通过数据比对，对应不同风险等级，采取不同等级警告措施；
15.s5、如果判断操作人员在在危险区域，则警报灯直接闪灯并通过蜂鸣器告警，直到操作人员重新移动至安全操作区域；
16.在安全区域操作时，后台算法实时分析并比对人员肢体动作与位置，同时根据具体机器类型与操作需求设定安全区域与距离等参数，当肢体与机器距离在安全距离内，不做反应；
17.当肢体向机器移动至存在风险区域时，初次警告，蜂鸣器工作一次；警告后发现操作人员仍将肢体置于风险区域时，蜂鸣器持续工作，直至肢体离开风险区域；当后台算法发现操作人员频繁多次进入风险区，则提高警戒等级，随时准备停止机器工作，并通知安全人员。
18.通过摄像头配合感应设备实时监控人员动作，后台算法计算人员躯体与肢体空间位置，并设定不同的风险等级，根据位置数据比对预存的数据，判断处于那种范围，并采取相应措施如发声警告甚至断电，这一方法极大拓展了安全光栅的使用范围，使其可以应用于上料口、出料口等需要人工进行操作的工序。
19.利用算法搭建人体模型，确定人员位置与姿态，判断是否危险。在传统的激光安全光栅上安装摄像头检测人体姿态，通过摄像头图像搭配感应设备搭建人体模型，并实时演算，判断人员所处位置与姿态是否存在风险，并根据风险程度采取初次警告到停止机器运作等不同程度的保护性操作，在无人时亦可如普通安全光栅起到阻拦、警示作用。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可以灵活设置，根据使用场景的不同灵活设置，可以广泛应用到多种机器上。不同于仅能禁止人员通过的安全光栅，本发明在保留安全光栅安全保护作用的基础上，允许人员操作机器。
附图说明
21.图1为本发明在进行风险等级判断的流程结构示意图；
22.图2为本发明安全光栅的结构示意图。
23.图中：1、光栅外壳；2、激光发生器；3、光接收器；4、摄像头。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种监控人员操作安全的安全光栅，包括左右对称设置的光栅外壳1、若干组激光发生器2、与激光发生器2位置对应的激光接收器3、若干组摄像头4、感应装置、告警装置和后台处理模块；
26.所述光栅外壳1用于承载激光发生器2、激光接收器3和摄像头4；
27.所述激光发生器2、激光接收器3、摄像头4、感应装置、告警装置分别通过安全光栅自带的线缆连接于后台处理模块；
28.若干组激光发生器2等间距安装在左侧的光栅外壳1内侧，若干组激光接收器3等
间距安装在右侧的光栅外壳1内侧，所述激光发生器2用来发射激光，所述激光接收器3用来接收激光，并判断激光状态；
29.若干组摄像头4分别安装在左右光栅外壳1的内侧，且摄像头4位于激光发生器2与激光接收器3侧边，确保摄像头4完整拍摄到两根光栅外壳1之间的景象，以免出现因图像不完整导致的算法失效；
30.所述感应装置安装于光栅外壳1与人员身上，计算各个装置间的距离；所述告警装置安装在光栅外壳1上，并且连接电源以控制安全光栅开关，告警装置为蜂鸣器与警报灯。
31.通过摄像头4拍摄的图像与感应装置相互之间的距离数据，对人体进行动作与位置的识别，识别后的动作信息如：手臂挥动时，以肩膀为圆心，手臂长度为半径，计算出可能经过的圆形立体状范围，位置信息如：肩膀位置、手掌位置、人体躯干位置，依据以上信息判断与安全光栅的靠近程度。
32.所述后台处理模块通过汇总的感应数据，并分析感应装置距离安全光栅位置的距离，搭配图像数据经后台处理模块的后台算法解算分析后，在程序中计算出人员手掌、脚掌的空间位置数据，再根据位置数据与预存数据进行比对，从而判定风险等级，并根据风险等级采取不同等级警报措施。
33.一种监控人员操作安全的安全光栅的风险等级判断，具体包括以下步骤：
34.s1、使用摄像头4实时拍摄人员图像，并根据操作人员操作需要在手部或足部佩戴感应装置，如：需要用手将材料送入进料口，则在手部与肩部佩戴感应装置；腿部同理，感应装置佩戴在足部与跨部即可；
35.s2、后台处理模块的后台算法实时解算图像数据与感应装置相互间的距离数据，利用三角定位或其他定位算法，得出空间位置数据与动作数据；以手部为例，手臂挥动时，以肩膀为圆心，手臂长度为半径，计算出可能经过的圆形立体状范围，该范围即为安全范围，操作人员手掌不可能超出该范围，腿部同理；
36.s3、将位置数据与动作数据与事先设置好的安全位置、安全距离进行比对；
37.s4、通过数据比对，对应不同风险等级，采取不同等级警告措施；
38.s5、如果判断操作人员在在危险区域，则警报灯直接闪灯并通过蜂鸣器告警，直到操作人员重新移动至安全操作区域；
39.在安全区域操作时，后台算法实时分析并比对人员肢体动作与位置，同时根据具体机器类型与操作需求设定安全区域与距离等参数，当肢体与机器距离在安全距离内，不做反应；
40.当肢体向机器移动至存在风险区域时，初次警告，蜂鸣器工作一次；警告后发现操作人员仍将肢体置于风险区域时，蜂鸣器持续工作，直至肢体离开风险区域；当后台算法发现操作人员频繁多次进入风险区，则提高警戒等级，随时准备停止机器工作，并通知安全人员。
41.后台处理模块的后台算法可根据不同的设备可以灵活设置不同的安全区域，并将区域划分为安全区、风险区与危险区，根据数据对比判断并采取不同等级的安全措施。
42.根据上述，本发明改变了安全光栅只能阻挡人员的情况，拓展了应用范围，可以被使用在需要人员操作的机器上。在无人员操作时，可以像普通光栅一样起阻拦作用。有人员操作时，使用摄像头监控人员位置与姿态，利用后台算法实时解算数据并对比以判断人员
是否处于危险之中。同时，用户可根据具体作业环境灵活设置安全范围，划分安全区域、风险区域与危险区域，采取不同等级的警告措施。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种监控人员操作安全的安全光栅，包括左右对称设置的光栅外壳(1)、若干组激光发生器(2)、与激光发生器(2)位置对应的激光接收器(3)、若干组摄像头(4)、感应装置、告警装置和后台处理模块，其特征在于：所述光栅外壳(1)用于承载激光发生器(2)、激光接收器(3)和摄像头(4)；所述激光发生器(2)、激光接收器(3)、摄像头(4)、感应装置、告警装置分别通过安全光栅自带的线缆连接于后台处理模块；若干组激光发生器(2)等间距安装在左侧的光栅外壳(1)内侧，若干组激光接收器(3)等间距安装在右侧的光栅外壳(1)内侧，所述激光发生器(2)用来发射激光，所述激光接收器(3)用来接收激光，并判断激光状态；若干组摄像头(4)分别安装在左右光栅外壳(1)的内侧，且摄像头(4)位于激光发生器(2)与激光接收器(3)侧边，确保摄像头(4)完整拍摄到两根光栅外壳(1)之间的景象；所述感应装置安装于光栅外壳(1)与人员身上；所述告警装置安装在光栅外壳(1)上，并且连接电源以控制安全光栅开关，告警装置为蜂鸣器与警报灯。2.根据权利要求1所述的一种监控人员操作安全的安全光栅，其特征在于：通过摄像头(4)拍摄的图像与感应装置相互之间的距离数据，对人体进行动作与位置的识别，根据识别后的动作与位置信息，判断与安全光栅的靠近程度。3.根据权利要求2所述的一种监控人员操作安全的安全光栅，其特征在于：所述后台处理模块通过汇总的感应数据，并分析感应装置距离安全光栅位置的距离，搭配图像数据经后台处理模块的后台算法解算分析后，在程序中计算出人员躯体与肢体的空间位置数据，再根据位置数据与预存数据进行比对，从而判定风险等级，并根据风险等级采取不同等级警报措施。4.根据权利要求3所述的一种监控人员操作安全的安全光栅，其特征在于：判定风险等级具体包括以下步骤：s1、使用摄像头(4)实时拍摄人员图像，并根据操作人员操作需要在躯体与肢体佩戴感应装置；s2、后台处理模块的后台算法实时解算图像数据与感应装置相互间的距离数据，利用三角定位或其他定位算法，得出空间位置数据与动作数据；s3、将位置数据与动作数据与事先设置好的安全位置、安全距离进行比对；s4、通过数据比对，对应不同风险等级，采取不同等级警告措施；s5、如果判断操作人员在在危险区域，则警报灯直接闪灯并通过蜂鸣器告警，直到操作人员重新移动至安全区域操作。5.根据权利要求4所述的一种监控人员操作安全的安全光栅，其特征在于：在安全区域操作时，后台算法实时分析并比对人员肢体动作与位置，同时根据具体机器类型与操作需求设定安全区域与距离参数，当肢体与机器距离在安全距离内，不做反应；当肢体向机器移动至存在风险区域时，初次警告，蜂鸣器工作一次；警告后发现操作人员仍将肢体置于风险区域时，蜂鸣器持续工作，直至肢体离开风险区域；当后台算法发现操作人员频繁多次进入风险区，则提高警戒等级，随时准备停止机器工作，并通知安全人员。

技术总结
本发明公开了一种监控人员操作安全的安全光栅，光栅外壳用于承载激光发生器、激光接收器和摄像头；若干组激光发生器等间距安装在左侧的光栅外壳内侧，若干组激光接收器等间距安装在右侧的光栅外壳内侧，激光发生器用来发射激光，激光接收器用来接收激光，并判断激光状态；若干组摄像头分别安装在左右光栅外壳的内侧，且摄像头位于激光发生器与激光接收器侧边，确保摄像头完整拍摄到两根光栅外壳之间的景象；本发明可以灵活设置，根据使用场景的不同灵活设置，可以广泛应用到多种机器上。不同于仅能禁止人员通过的安全光栅，本发明在保留安全光栅安全保护作用的基础上，允许人员操作机器。机器。机器。


技术研发人员：刘天 孙斌 何健
受保护的技术使用者：江苏科睿坦电子科技有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/10/11