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)場安全管理系統(tǒng)，通過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保證工業(yè)現(xiàn)場中人員不受到機(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保證工業(yè)現(xiàn)場中人員不受到機(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，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。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，四個(gè)所述立式支架中每兩個(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無線通信模塊來共享信息，所述副控制中心把所檢測的信息發(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)牙通過密碼配對來控制整套安全系統(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。

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音提示模塊。

本實(shí)用新型中，1、通過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保證工業(yè)現(xiàn)場中人員不受到機(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，四個(gè)立式支架上的固定搭配組成360°的全方位的檢測，達(dá)到全方位無死角的檢測。

附圖說明

附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，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)場安全管理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為①號立式支架的結(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“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“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，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對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“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(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)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

參照圖1-3，一種基于空間傳感器陣列的工業(yè)現(xiàn)場安全管理裝置，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，四個(gè)立式支架7上的固定搭配組成360°的全方位的檢測。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，四個(gè)立式支架7中每兩個(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無線通信模塊來共享信息，副控制中心把所檢測的信息發(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)牙通過密碼配對來控制整套安全系統(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。

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無線通信模塊,①②號立式支架上的電子器件共用一塊控制芯片，③④號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2.4G無線通信模塊共享信息，副控制中心把③④號立式支架所檢測的信息發(fā)送給主控制中心，這樣主控制中心就能分析①②③④號立式支架上所有傳感器檢測到的數(shù)據(jù)，按照現(xiàn)場情況的緊急程度啟動(dòng)三級、二級或者是一級緊急情況響應(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，語音提示模塊實(shí)時(shí)對闖入生產(chǎn)區(qū)的人員進(jìn)行提醒。

三種不同級別緊急響應(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)生第三級緊急響應(yīng)，包括語音模塊對人員提醒以及系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)90°掃描測距功能；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，視為無危險(xiǎn)，若掃描到有人員進(jìn)入，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)第二級緊急響應(yīng)，包括語音模塊進(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)并且越過該正方形的邊線，人體會(huì)遮住激光光幕產(chǎn)生信號，系統(tǒng)無延時(shí)地啟動(dòng)第一級緊急響應(yīng)，包括通過繼電器切斷自動(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)整體型號為E3F-20C1/20L，超聲波傳感器模塊HC-SR04聲波測距模塊，人體熱釋電傳感器的型號為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。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“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。在本說明書中，對上述術(shù)語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)。