本實(shí)用新型涉及傳感器的空間布局以及自動(dòng)化工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于空間傳感器陣列的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管理裝置。

背景技術(shù)：

目前自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器大量投入工廠使用，可是絕大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人的安全性和可靠性并未得到保證，非工作人員的闖入和機(jī)器程序的不友好都能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。為提高自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器在工業(yè)環(huán)境中的安全性，在于研發(fā)一套適用于工業(yè)機(jī)器人的安全管理系統(tǒng)，在于提高工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的可靠性和人性化是十分必要的。

為此，本發(fā)明為一套安全可靠、移植性強(qiáng)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管理系統(tǒng)，通過(guò)多種高精度傳感器構(gòu)成的空間傳感器陣列、人工智能選擇平臺(tái)、自動(dòng)控制系統(tǒng)以及自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器四者的通信和配合來(lái)保證工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中人員不受到機(jī)器的誤傷，并且保證機(jī)器不受損壞，在達(dá)到安全可靠的前提下，促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人更廣泛地用于工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)、提高工業(yè)生產(chǎn)效率的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種基于空間傳感器陣列的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管理裝置，多種高精度傳感器構(gòu)成的空間傳感器陣列、人工智能選擇平臺(tái)、自動(dòng)控制系統(tǒng)以及自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器四者的通信和配合來(lái)保證工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中人員不受到機(jī)器的誤傷，并且保證機(jī)器不受損壞，在達(dá)到安全可靠的前提下，促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人更廣泛地用于工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)、提高工業(yè)生產(chǎn)效率的目的。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種基于空間傳感器陣列的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管理裝置，包括工業(yè)生產(chǎn)核心區(qū)周圍內(nèi)布置的四根立式支架，四根所述立式支架上均設(shè)有兩層傳感器放置平臺(tái)，上層所述傳感器放置平臺(tái)上設(shè)有激光傳感器的接收管、舵機(jī)與超聲波傳感器組合模塊、激光傳感器的發(fā)射管，下層所述傳感器放置平臺(tái)上設(shè)有兩個(gè)人體熱釋電傳感器，兩個(gè)所述人體熱釋電傳感器之間設(shè)有兩塊隔板，所述傳感器放置平臺(tái)通過(guò)騎馬卡、角鋁固定在立式支架上，所述立式支架內(nèi)設(shè)有不銹鋼管，所述不銹鋼管內(nèi)安裝有傳感器信號(hào)線以及供電線并且延伸到隱藏在立式支架底座下的控制平臺(tái)內(nèi)。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述立式支架上的兩層傳感器放置平臺(tái)上的固定搭配可以完成90°范圍的移動(dòng)和檢測(cè)，四個(gè)所述立式支架上的固定搭配組成360°的全方位的檢測(cè)。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，四個(gè)所述立式支架中每?jī)蓚€(gè)立式支架共用一塊控制芯片，其中一個(gè)控制芯片為主控制中心、另一個(gè)控制芯片為副控制中心。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，所述主控制中心和副控制中心之間設(shè)有2.4G無(wú)線通信模塊來(lái)共享信息，所述副控制中心把所檢測(cè)的信息發(fā)送給主控制中心。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，所述主控制中心與副控制中心單獨(dú)供電。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，所述主控制中心內(nèi)設(shè)有系統(tǒng)藍(lán)牙模塊，手機(jī)終端藍(lán)牙與系統(tǒng)藍(lán)牙通過(guò)密碼配對(duì)來(lái)控制整套安全系統(tǒng)裝置的安全防護(hù)功能的開啟和關(guān)閉。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，四個(gè)所述立式支架形成一個(gè)正方形區(qū)域。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，所述超聲波傳感器模塊安裝在舵機(jī)上并通過(guò)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)超聲波傳感器模塊轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行檢測(cè)。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，所述主控制中心的控制芯片上還安裝有液晶顯示器和語(yǔ)音提示模塊。

本實(shí)用新型中，1、通過(guò)多種高精度傳感器構(gòu)成的空間傳感器陣列、人工智能選擇平臺(tái)、自動(dòng)控制系統(tǒng)以及自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器四者的通信和配合來(lái)保證工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中人員不受到機(jī)器的誤傷，并且保證機(jī)器不受損壞，在達(dá)到安全可靠的前提下，促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人更廣泛地用于工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)、提高工業(yè)生產(chǎn)效率的目的；

2、立式支架上的兩層傳感器放置平臺(tái)上的固定搭配可以完成90°范圍的移動(dòng)和檢測(cè)，四個(gè)立式支架上的固定搭配組成360°的全方位的檢測(cè)，達(dá)到全方位無(wú)死角的檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型提出的一種基于空間傳感器陣列的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為①號(hào)立式支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為上層傳感器放置平臺(tái)上裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為下層傳感器放置平臺(tái)上裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為安全系統(tǒng)執(zhí)行的流程圖；

圖中：1，5-人體熱釋電傳感器、2-激光傳感器的接收管、3-舵機(jī)與超聲波傳感器組合模塊、31-超聲波傳感器組合模塊、32-舵機(jī)、4-激光傳感器的發(fā)射管、6-隔板、7-立式支架、8-傳感器放置平臺(tái)、9-騎馬卡、10-角鋁、11-控制平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

參照?qǐng)D1-3，一種基于空間傳感器陣列的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全管理裝置，包括工業(yè)生產(chǎn)核心區(qū)周圍內(nèi)布置的四根立式支架7，四根立式支架7上均設(shè)有兩層傳感器放置平臺(tái)8，上層傳感器放置平臺(tái)8上設(shè)有激光傳感器的接收管2、舵機(jī)(MG996R金屬舵機(jī))與超聲波傳感器組合模塊3、激光傳感器的發(fā)射管4，下層傳感器放置平臺(tái)8上設(shè)有兩個(gè)人體熱釋電傳感器(1,5)，兩個(gè)人體熱釋電傳感器(1,5)之間設(shè)有兩塊隔板6，傳感器放置平臺(tái)8通過(guò)騎馬卡、角鋁固定在立式支架7上，立式支架7內(nèi)設(shè)有不銹鋼管，不銹鋼管內(nèi)安裝有傳感器信號(hào)線以及供電線并且延伸到隱藏在立式支架7底座下的控制平臺(tái)11內(nèi)。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，立式支架7上的兩層傳感器放置平臺(tái)8上的固定搭配可以完成90°范圍的移動(dòng)和檢測(cè)，四個(gè)立式支架7上的固定搭配組成360°的全方位的檢測(cè)。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，四個(gè)立式支架7中每?jī)蓚€(gè)立式支架共用一塊控制芯片，其中一個(gè)控制芯片為主控制中心、另一個(gè)控制芯片為副控制中心，其中①和②立式支架為一組，其上安裝有主控制中心；③和④立式支架為一組，其上安裝有副控制中心。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，主控制中心和副控制中心之間設(shè)有2.4G無(wú)線通信模塊來(lái)共享信息，副控制中心把所檢測(cè)的信息發(fā)送給主控制中心。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，主控制中心與副控制中心單獨(dú)供電。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，主控制中心內(nèi)設(shè)有系統(tǒng)藍(lán)牙模塊，手機(jī)終端藍(lán)牙與系統(tǒng)藍(lán)牙通過(guò)密碼配對(duì)來(lái)控制整套安全系統(tǒng)裝置的安全防護(hù)功能的開啟和關(guān)閉。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，四個(gè)立式支架7形成一個(gè)正方形區(qū)域。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，超聲波傳感器模塊安裝在舵機(jī)上并通過(guò)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)超聲波傳感器模塊轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行檢測(cè)。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，主控制中心的控制芯片上還安裝有液晶顯示器和語(yǔ)音提示模塊。

傳感器放置平臺(tái)8為亞克力板。

系統(tǒng)的控制平臺(tái)搭建：本實(shí)用新型在傳感器布局的基礎(chǔ)上，控制芯片選用ARM公司的嵌入式STM32F103ZET6系列芯片，該芯片運(yùn)行速度高，中斷數(shù)量多，穩(wěn)定性能好，并結(jié)合芯片的功能，拓展出藍(lán)牙模塊以及2.4G無(wú)線通信模塊,①②號(hào)立式支架上的電子器件共用一塊控制芯片，③④號(hào)立式支架共用一塊控制芯片，前者是主控制中心，后者為副控制中心，主副控制中心通過(guò)2.4G無(wú)線通信模塊共享信息，副控制中心把③④號(hào)立式支架所檢測(cè)的信息發(fā)送給主控制中心，這樣主控制中心就能分析①②③④號(hào)立式支架上所有傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，按照現(xiàn)場(chǎng)情況的緊急程度啟動(dòng)三級(jí)、二級(jí)或者是一級(jí)緊急情況響應(yīng)，主控制中心、副控制中心單獨(dú)供電，不需要用導(dǎo)線連接，方便整套系統(tǒng)的拆卸和安裝，管理者的手機(jī)藍(lán)牙功能與該系統(tǒng)主控制中心之間信息互換，達(dá)到管理者實(shí)時(shí)監(jiān)控工廠的生產(chǎn)情況；另外主控制中心芯片還接有液晶顯示器和語(yǔ)音提示模塊，液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示出闖入人員的位置信息，語(yǔ)音提示模塊實(shí)時(shí)對(duì)闖入生產(chǎn)區(qū)的人員進(jìn)行提醒。

三種不同級(jí)別緊急響應(yīng)的空間分區(qū)設(shè)計(jì)(如圖3)，在整套安全系統(tǒng)被設(shè)定為“開啟”的情況下，一旦有人員闖入自動(dòng)化工業(yè)機(jī)械工作核心區(qū)周圍的3米(可調(diào))范圍內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生第三級(jí)緊急響應(yīng)，包括語(yǔ)音模塊對(duì)人員提醒以及系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)90°掃描測(cè)距功能；若在工作核心區(qū)2米(可調(diào))的范圍內(nèi)未能掃描到闖入人員，視為無(wú)危險(xiǎn)，若掃描到有人員進(jìn)入，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)第二級(jí)緊急響應(yīng)，包括語(yǔ)音模塊進(jìn)行警告、將危險(xiǎn)情況發(fā)送給管理者手機(jī)終端、在主控制中心的液晶屏上打印出闖入者的位置和闖入方向信息；如果闖入人員繼續(xù)靠近核心區(qū)(四根立式支架構(gòu)成的正方形區(qū)域)并且越過(guò)該正方形的邊線，人體會(huì)遮住激光光幕產(chǎn)生信號(hào)，系統(tǒng)無(wú)延時(shí)地啟動(dòng)第一級(jí)緊急響應(yīng)，包括通過(guò)繼電器切斷自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器的電路、發(fā)出警報(bào)。

激光傳感器的接收管和激光傳感器的發(fā)射管兩個(gè)整體型號(hào)為E3F-20C1/20L，超聲波傳感器模塊HC-SR04聲波測(cè)距模塊，人體熱釋電傳感器的型號(hào)為HC-SR501。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過(guò)中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。