一种防触电电焊机的制作方法

1.本发明涉及防触电技术领域，特别涉及一种防触电电焊机。


背景技术：

2.目前，电焊机是利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化电焊条上的焊料和被焊材料。由于在短路时产生瞬间的高压电弧，电焊机的工作电压较高，工作环境相对复杂，加上使用人员的操作可能不规范，等因数导致使用电焊机具有较高的安全隐患，尤其是触电隐患，并且普通电焊机在空载电压一般都在60v以上，远高于安全标准。


技术实现要素：

3.本发明目的之一在于提供了一种防触电电焊机，通过对电焊机的输出的电流进行分析，进而确定对应的电源调控策略，对电源模块进行输出调控，降低使用电焊机的触电风险，提高了使用电焊机的安全性。
4.本发明实施例提供的一种防触电电焊机，包括：壳体、以及设置在壳体内的电源模块、输出模块和第一控制模块，还包括：
5.监测模块，用于监测输出模块的电流并生成电流数据；
6.处理模块，用于解析电流数据，确定电源调控策略；
7.第二控制模块，用于基于电源调控策略，控制电源模块的输出。
8.优选的，输出模块包括：
9.正极接线柱和负极接线柱，对称设置在壳体的正面。
10.优选的，第一控制模块包括：控制开关，设置在壳体的正面，用于控制正极接线柱和负极接线柱上的电流通断。
11.优选的，电源模块包括：
12.电源线接口，设置在壳体背面；
13.整流器，设置在壳体内，与电源线接口电连接，用于将市电转变为直流电。
14.优选的，处理模块解析电流数据，确定电源调控策略，包括：
15.将电流数据进行特征提取，获取多个特征值；
16.将特征值输入到预设的神经网络模型，获取调控因子；
17.基于调控因子，查询预设的调控策略表，获取电源调控策略；
18.其中，调控策略表中调控因子与电源调控策略一一对应关联。
19.优选的，处理模块解析电流数据，确定电源调控策略，包括：
20.解析电流数据，确定当前的电流值；
21.当当前的电流值为零时，控制电源模块输出的电压为预设的安全电压；
22.和/或，
23.解析电流数据，确定当前的电流值与上一采样时间点的电流值的电流差值；
24.当电流差值大于等于预设的第一阈值且小于预设的第二阈值时，切断电源输出模
块的输出；
25.和/或，
26.当当前的电流值大于预设的电流阈值时，控制电源模块输出的电压为预设的工作电压。
27.优选的，防触电电焊机，还包括：
28.图像获取模块，设置在壳体上部，与处理模块电连接，用于获取电焊机所处环境的环境图片；
29.处理模块还执行如下操作：
30.解析环境图片，确定是否存在工作人员在周围；
31.当周围不存在工作人员时开始计时，当计时达到预设的第一时间并且在计时的这段时间内并未有工作人员进入到电焊机周围的环境内时，切断电源输出模块的输出。
32.优选的，处理模块执行解析环境图片，确定是否存在工作人员在周围，包括：
33.对环境图片中的轮廓库进行提取，获取待确认轮廓；
34.获取预设的人体轮廓识别库；
35.将待确认轮廓与人体轮廓识别库中的标准轮廓一一进行匹配；
36.当人体轮廓识别库中不存与待确认轮廓匹配符合的标准轮廓时，电焊机周围不存在工作人员；
37.当存在匹配符合项时，获取与标准轮廓匹配的待确认轮廓中的图像数据；
38.获取预设的工作人员识别库；
39.对图像数据进行特征提取，获取多个第二特征值；
40.基于第二特征值构建第一识别向量；
41.基于第一识别向量与工作人员识别库中的每个第二识别向量进行匹配；
42.当工作人员识别库中不存在与第一识别向量相匹配的第二识别向量时，电焊机周围不存在工作人员；
43.当工作人员识别库中存在与第一识别向量相匹配的第二识别向量时，电焊机周围存在工作人员。
44.优选的，处理模块还执行如下操作：
45.当电焊机开启且周围存在工作人员时，获取工作人员的图像；
46.基于图像，确定工作人员的图像是正面图像还是背面图像；
47.当工作人员的图像为背面图像时，开始计时，经过预设的第二时间并且在第二时间内一直都是背面图像时，切断电源输出模块的输出；
48.当工作人员的图像为正面图像时，对工作人员的图像进行轮廓识别，确定手部轮廓位置；
49.基于手部轮廓位置，提取包含人体手部的图像；
50.基于人体手部的图像，判定工作人员是否违规操作；
51.当存在违规操作时，切断电源输出模块的输出；
52.和/或
53.基于人体手部的图像，判断工作人员是否进行电焊操作；
54.当工作人员并未进行电焊操作时，控制电源模块输出的电压为预设的安全电压；
55.当工作人员进行电焊操作时，控制电源模块输出的电压为预设的工作电压；
56.其中，基于人体手部的图像，判定工作人员是否违规操作，包括：
57.获取预设的违规图像库；
58.将人体手部的图像与违规图像库内的违规图像进行匹配，当存在匹配符合项时，确定工作人员存在违规操作；当不存在匹配符合项时，确定工作人员不存在违规操作；
59.基于人体手部的图像，判断工作人员是否进行电焊操作；包括：
60.获取预设的操作图像库；
61.将人体手部的图像与操作图像库内的操作图像进行匹配；当存在匹配符合项时，确定工作人员在进行电焊操作；当不存在匹配符合项时，确定工作人员未进行电焊操作。
62.优选的，处理模块还执行如下操作：
63.当工作人员的图像为正面图像时，对工作人员的图像进行轮廓识别，确定面部轮廓位置；
64.基于面部轮廓位置，提取包含人体面部的图像；
65.基于人体面部的图像，判断是否存在触电风险；
66.当存在触电风险时，切断电源输出模块的输出；
67.其中，基于人体面部的图像，判断是否存在触电风险，包括：
68.获取预设的触电风险评估库，触电风险评估库中风险图像与评估值一一对应关联；
69.将人体面部的图像与触电风险评估库中的风险图像一一匹配；获取与匹配符合的风险图像对应的评估值；
70.当评估值大于预设的评估阈值时，确定存在触电风险。
71.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
72.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
73.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
74.图1为本发明实施例中一种防触电电焊机的示意图。
具体实施方式
75.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
76.本发明实施例提供了一种防触电电焊机，如图1所示，包括：壳体1、以及设置在壳体1内的电源模块11、输出模块12和第一控制模块13，还包括：
77.监测模块16，用于监测输出模块12的电流并生成电流数据；
78.处理模块15，用于解析电流数据，确定电源调控策略；
79.第二控制模块14，用于基于电源调控策略，控制电源模块11的输出。
80.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
81.电源模块11主要功能为将市电或者工业三相电转换为电焊钳使用的直流电，其实质为一个变压器；输出模块12是作为电焊钳的接入到电源模块11的转接器件；第一控制模块13主要控制输出模块12的通断及输出的电压大小等；处理模块15通过监测模块16监测输出模块12的电流，根据监测的电流数据，确定电源调控策略；例如：电量数据异常时，实行关断电源模块11的输出或降低电源模块11的输出电压等操作。通过电源调控策略，降低工作人员的触电风险，提高电焊机使用的安全性。
82.在一个实施例中，输出模块12包括：
83.正极接线柱和负极接线柱，对称设置在壳体1的正面。
84.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
85.正极接线柱和负极接线柱为连接电焊钳使用；为了增加安全系数，更进一步地，可以在接线柱内设置压力传感器，用于检测电焊钳接线动作；进而确定是否开启电源模块11；防止在接线柱带电时，工作人员再进行接入电焊钳的动作。当电焊钳未接入前，压力传感器检测的压力值为零，此时电源模块11不向外输出；当电焊钳接入时，压力传感器检测到压力值，经过预设的等待时间后电源模块11才向外输出；以规避电焊钳接入时通过接线柱发生触点的风险，保证电焊机使用的安全性。
86.在一个实施例中，第一控制模块13包括：控制开关，设置在壳体1的正面，用于控制正极接线柱和负极接线柱上的电流通断。
87.上述技术技术方案的工作原理及有益效果为：
88.控制开关的具体控制方式，根据实际情况选用，可以选用旋钮控制开关也可以选用按键控制开关；控制开关主要控制输出模板的向外输出的通断。
89.在一个实施例中，电源模块11包括：
90.电源线接口，设置在壳体1背面；
91.整流器，设置在壳体1内，与电源线接口电连接，用于将市电转变为直流电。
92.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
93.整流器为交流转直流的器件；通过整流器将日常使用或工业使用的交流点转变为直流电；可以选用可控输出的整流器，进而实现输出电压的调控。此外，第二控制模块14包括：可调串联分压电路，即电路上设置电控可调电阻器和分压电阻；输出模块12与分压电阻并列或与电控可调电阻器并列；当电控可调电阻器的电阻变化时，输出模块12的输出电压也随之改变；处理模块控制电控可调电阻器的电阻变化即可完成电源调控策略的实施。
94.在一个实施例中，处理模块15解析电流数据，确定电源调控策略，包括：
95.将电流数据进行特征提取，获取多个特征值；
96.将特征值输入到预设的神经网络模型，获取调控因子；
97.基于调控因子，查询预设的调控策略表，获取电源调控策略；
98.其中，调控策略表中调控因子与电源调控策略一一对应关联。
99.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
100.通过预先设置的神经网络模型，对电流数据进行综合分析，确定电流是否发生异常；当发生异常时确定选用对应的电源调控策略；例如：特征值包括：电流波动值、电流波动频率、最大电流差值、电流值等；电流波动值为相邻两个电流之间的差值；电流波动频率为
单位时间内的电流波动次数；最大电流差值为电流数据中最大电流值与最小电流值的差值。例如当电流波动值中电流值一直保持为零、波动值为零、电流波动频率为零时，关闭电源模块11的输出或降低电源模块11的输出的电压至预设的安全电压(例如24v)；当电流波动频率超出最大波动阈值时，关闭电源模块11的输出。
101.在一个实施例中，处理模块15解析电流数据，确定电源调控策略，包括：
102.解析电流数据，确定当前的电流值；
103.当当前的电流值为零时，控制电源模块11输出的电压为预设的安全电压；
104.和/或，
105.解析电流数据，确定当前的电流值与上一采样时间点的电流值的电流差值；
106.当电流差值大于等于预设的第一阈值且小于预设的第二阈值时，切断电源输出模块12的输出；
107.和/或，
108.当当前的电流值大于预设的电流阈值时，控制电源模块11输出的电压为预设的工作电压。
109.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
110.处理模块15解析电流数据，以此来确定电焊机当前的工作状态，例如当电流值为零，说明电焊钳未使用或空载状态，可以将输出电压置为安全电压，以降低工作人员的触电风险，更进一步，加入时间因数判断，通过设置时间阈值，以应对工作人员工作的中间间隙时间。解析电流数据，确定当前的电流值与上一采样时间点的电流值的电流差值；当电流差值大于等于预设的第一阈值且小于预设的第二阈值时，切断电源输出模块12的输出；所对应的情形在降为安全电压后人体触碰，因人体电阻远大于电焊料的电阻；故人体接入后的电流远小于电焊料接入的电流；故第一阈值可以设置为人体平均电阻(以大量人体电阻检测数据取平均值获得)接入到安全电压时的电流值的一半；第二阈值设置为电焊料接入安全电压时的电流值(以大量的电焊料接入实验下的电流值取平均值获得)的一半；通过检测电流是否落入第一阈值和第二阈值之间，进而判断是否为人体误触，当人体误触时，切断电源输出模块12的输出。当当前的电流值大于预设的电流阈值时，控制电源模块11输出的电压为预设的工作电压，此时为安全电压下接入电焊料的电流判断；电流阈值可以采用大量的电焊料计入实现下的电流取平均值后剩余预设系数获得；其中预设系数可以去0.9，此时说明工作人员需要进行电焊操作，需要将电源模块11的输出电压置为工作电压，以实现电焊工作的正常进行。
111.在一个实施例中，防触电电焊机，还包括：
112.图像获取模块，设置在壳体1上部，与处理模块15电连接，用于获取电焊机所处环境的环境图片；
113.处理模块15还执行如下操作：
114.解析环境图片，确定是否存在工作人员在周围；
115.当周围不存在工作人员时开始计时，当计时达到预设的第一时间并且在计时的这段时间内并未有工作人员进入到电焊机周围的环境内时，切断电源输出模块12的输出。
116.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
117.通过图像获取模块获取电焊机使用的环境图片，进而确定使用情形，实现电源输
出模块12的输出的调节，提高了安全性；解析环境图片，确定是否存在工作人员在周围；当周围不存在工作人员时开始计时，当计时达到预设的第一时间并且在计时的这段时间内并未有工作人员进入到电焊机周围的环境内时；此时为工作人员工作完成后忘记关断电焊机，通过图像获取模块进行情形判断，实现智能关断；防止其他生物、如宠物狗等误触而发生触电事故。
118.在一个实施例中，处理模块15执行解析环境图片，确定是否存在工作人员在周围，包括：
119.对环境图片中的轮廓库进行提取，获取待确认轮廓；
120.获取预设的人体轮廓识别库；
121.将待确认轮廓与人体轮廓识别库中的标准轮廓一一进行匹配；
122.当人体轮廓识别库中不存与待确认轮廓匹配符合的标准轮廓时，电焊机周围不存在工作人员；
123.当存在匹配符合项时，获取与标准轮廓匹配的待确认轮廓中的图像数据；
124.获取预设的工作人员识别库；
125.对图像数据进行特征提取，获取多个第二特征值；
126.基于第二特征值构建第一识别向量；
127.基于第一识别向量与工作人员识别库中的每个第二识别向量进行匹配；
128.当工作人员识别库中不存在与第一识别向量相匹配的第二识别向量时，电焊机周围不存在工作人员；
129.当工作人员识别库中存在与第一识别向量相匹配的第二识别向量时，电焊机周围存在工作人员。
130.上述技术方案的工作原理及有益效果为：
131.对工作人员的识别分为两步，第一部位轮廓识别，通过识别周围是否具有人体轮廓，第二步对识别出的人体轮廓做具体的工作人员的识别；例如通过人体轮廓内的色彩的占比进行识别，工作人员的服装统一为蓝色加白色，分别设置的占比阈值为70％和20％，此时轮廓内的第一识别向量的各个参数为各个颜色的占比值；通过占比值确定是否为工作人员。通过两步识别，降低了运算量；即当轮廓识别不通过时，不需进行工作人员识别。在识别时，不管是待确认轮廓与人体轮廓识别库中的标准轮廓一一进行匹配；还是基于第一识别向量与工作人员识别库中的每个第二识别向量进行匹配；都可以采用相似度计算方法进行匹配；例如通过余弦相似度计算待确认轮廓的数据与标准轮廓数据之间的相似度，当相似度大于预设的相似度阈值且为人体轮廓识别库中的相似度最大值时，确定待确认轮廓与标准轮廓匹配。余弦相似度计算公式如下：
[0132][0133]
其中，k表示相似度；ai为待匹配对象的第i个参数值；bi为标准对象中第i个参数值；n为参数总数。
[0134]
在一个实施例中，处理模块15还执行如下操作：
[0135]
当电焊机开启且周围存在工作人员时，获取工作人员的图像；
[0136]
基于图像，确定工作人员的图像是正面图像还是背面图像；
[0137]
当工作人员的图像为背面图像时，开始计时，经过预设的第二时间并且在第二时间内一直都是背面图像时，切断电源输出模块12的输出；
[0138]
当工作人员的图像为正面图像时，对工作人员的图像进行轮廓识别，确定手部轮廓位置；
[0139]
基于手部轮廓位置，提取包含人体手部的图像；
[0140]
基于人体手部的图像，判定工作人员是否违规操作；
[0141]
当存在违规操作时，切断电源输出模块12的输出；
[0142]
和/或
[0143]
基于人体手部的图像，判断工作人员是否进行电焊操作；
[0144]
当工作人员并未进行电焊操作时，控制电源模块11输出的电压为预设的安全电压；
[0145]
当工作人员进行电焊操作时，控制电源模块11输出的电压为预设的工作电压；
[0146]
其中，基于人体手部的图像，判定工作人员是否违规操作，包括：
[0147]
获取预设的违规图像库；
[0148]
将人体手部的图像与违规图像库内的违规图像进行匹配，当存在匹配符合项时，确定工作人员存在违规操作；当不存在匹配符合项时，确定工作人员不存在违规操作；
[0149]
基于人体手部的图像，判断工作人员是否进行电焊操作；包括：
[0150]
获取预设的操作图像库；
[0151]
将人体手部的图像与操作图像库内的操作图像进行匹配；当存在匹配符合项时，确定工作人员在进行电焊操作；当不存在匹配符合项时，确定工作人员未进行电焊操作。
[0152]
其中，处理模块15还执行如下操作：
[0153]
当工作人员的图像为正面图像时，对工作人员的图像进行轮廓识别，确定面部轮廓位置；
[0154]
基于面部轮廓位置，提取包含人体面部的图像；
[0155]
基于人体面部的图像，判断是否存在触电风险；
[0156]
当存在触电风险时，切断电源输出模块12的输出；
[0157]
其中，基于人体面部的图像，判断是否存在触电风险，包括：
[0158]
获取预设的触电风险评估库，触电风险评估库中风险图像与评估值一一对应关联；
[0159]
将人体面部的图像与触电风险评估库中的风险图像一一匹配；获取与匹配符合的风险图像对应的评估值；
[0160]
当评估值大于预设的评估阈值时，确定存在触电风险。
[0161]
上述技术方案的工作原理及有益效果为：
[0162]
通过手部图像和面部图像，对工作人员的状态及操作进行监控；当存在违规操作时，例如未佩戴作业手套、焊接时手上持有其他的影响焊接的物体、工作人员处于犯困状态、有焊点在鼻尖聚集、在下巴处聚集都属于异常状态，都存在触电隐患，需要停止电源模块11的输出或者降为安全电压输出。其中，在进行面部识别时通过触点风险评估库对风险进行评估；例如：当工作人员犯困时，会不由之主地闭眼并点头；当在一小时之内，人员只进
行了一次，风险值为50；当在一分钟内，人员就进行了一次，风险值为100；当汗滴只是聚集到鼻尖未滴落时，风险值为50；当汗滴从鼻尖滴落时风险值为100。
[0163]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。