一种基于人体行为分析的智能送料装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及送料装置领域，具体为一种基于人体行为分析的智能送料装置及其控制方法。


背景技术：

2.随着工业物料的升级与更替，智能化和微型化成了当前工业产品的发展主流，传统的送料装置已经无法满足物料升级的需要。微型化是为了使产品兼具多种功能，在单位面积尽可能多了设置多个硬件，智能化是为了提升生产效率，减少人工失误带来的损失和人工成本。
3.现有的生产工艺随着自动化程度越来越高，人员主要流向设备检修和关键工位管控和物料输送和取出这些阶段，一旦作为自动化流水线大批量生产，一个环节掉链子就会影响整个生产工艺的生产，会极大降低生产效率，因此高效检测生产环节产生的问题并及时检修成了更热门的研究方向。现有的送料装置，依旧需要人工放料，自动化程度再高的生产工艺，也需要人工启动并加料，因此在送料阶段进行智能化管控成了企业管控产品质量的首选。
4.现有的送料装置大多采取智能自动送料，但仍需人工将物料转移至接料区，并且需要维护人员时刻待命，以便及时抢修设备。前后工位间不良风险主要由系统把控，设备与设备之间没有联系性。另外，维修人员维修完成后，需要手动重启设备并进行测试，这期间浪费了许多时间，提高了生产成本。
5.因此，急需一种能够快速检测操作员操作的正确与否以及及时提醒人员维修的智能送料装置。本发明提供一种基于人体行为分析的智能送料装置及其控制方法，能够采集操作员的动作和物料的外观信息，判定操作员送料操作是否正确，以及物料运输和加工过程中是否存在异常，方便使用。并且在运输平台上设置了载具和夹具，辅助物料定位和夹紧，能够在后续工位直接进行加工。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于人体行为分析的智能送料装置及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.本发明提供如下技术方案：一种基于人体行为分析的智能送料装置，包括送料机构、控制系统、报警系统、采集系统和分析系统。所述送料机构包括运输平台、运输电机、转轴和传送件，所述传送件套设在运输平台上，一端与转轴连接，转轴设置在运输平台一侧并与运输电机连接，送料机构与控制系统电性连接，由控制系统控制运输电机转动，运输电机带动转轴，转轴带动传送件，传送件上端摆放物料，从而使物料在运输平台移动。所述采集系统包括摄像头和支架，支架设置在运输平台上端，摄像头固定在支架上并能够相对支架转动，采集系统与分析系统电性连接，分析系统、报警系统与控制系统电性连接，分析系统包括信息库，通过对比操作员的动作与信息库的动作，传送信号至控制系统。信息库还录入
不同手势或姿势对应的控制指令，并与采集系统采集不同手势或姿势，分析系统判定该动作对应的指令，控制系统执行该指令。控制系统还包括显示端，显示端为触摸显示屏，安装在送料机构前端，用于显示当前物料和送料状态，显示端内置输入模块和操作系统。
8.进一步地，所述支架前后分别设置一个摄像头，分为前置摄像头和后置摄像头。前置摄像头用于采集送料前操作员的动作、面部信息以及物料的位置等信息，后置摄像头用于采集物料在后一工位的加工过程。支架呈u字型，包括两个支杆、伸缩杆和一个横杆，所述伸缩杆下端分别固定在运输平台两侧，伸缩杆上端设置螺纹，螺纹套设螺母，通过旋转螺母手动调节支杆与伸缩杆的相对位置，从而改变支架的高度，支杆下端中空且内壁设置内螺纹，支杆下端与伸缩杆上端通过螺纹活动连接，所述支杆侧壁还设置刻度尺，刻度尺用于手动调整支架高度的参照物和调整送料机构水平度的参照，前置摄像头和后置摄像头能够通过测距功能计算运输平台与前后设备的水平度及其差值。两支杆上端分别与横杆两端固定连接，所述前置摄像头和后置摄像头背向设置在横杆中心位置。
9.进一步地，所述送料机构还包括载具，用载具运输物料，代替物料直接在传送件上移动。这样，依靠载具自身的重力以及载具的有序性，避免了物料堆积在一起造成混乱的情况，就能够有效运输物料。传送件为两个带传送件，带传送件横截面为l型，上端和一侧水平位置突出，所述载具搭载在带传送件水平突出位置，载具上表面高于运输平台上表面，载具上表面内凹与物料一面相匹配的凹槽a，物料部分内置在载具上，以增加物料与载具的接触面积，从而使物料能够稳定跟随载具移动。
10.进一步地，所述载具上端设置识别区、接收器和无线充电电池，运输平台首尾设置无线充电器，物料表面设置信息码，信息码包含物料以及完成的加工工位以及物料的成品状态。接收器与控制系统无线电性连接，识别区和接收器不覆盖在物料投影下方，且其上方无遮挡物，识别区用于其它工位设备识别载具信息，接收器用于载具反馈当前载具的加工阶段。由前置摄像头分别识别载具的识别区和物料的信息码，将具体物料的具体载具记录并保存，有利于后续不良分析排查，根据异常物料较多使用相同载具的信息，能够推断载具自身存在问题。无线充电电池设置在载具内部，与接收器电性连接并给接收器供电，载具需要在运输平台上持续移动，通过有线供电方式会限制载具的运输距离，所以采用无线充电模式代替传统蓄电池，增强载具供电的持续性和可靠性。当载具停靠在运输平台起始位置或尾部时，无线充电器给无线充电电池供电。
11.进一步地，所述载具还包括夹具，夹具包括若干电动推杆、若干吸盘、气管、气缸、电动转轴和若干升降杆。升降杆设置在凹槽a外侧，每个升降杆上端连接一个电动推杆，每个升降杆下端连接一个气缸，气缸和电动推杆与控制系统无线电性连接，电动推杆一端与升降杆通过电动转轴连接，另一端向凹槽a内侧伸缩，电动转轴能够带动电动推杆相对升降杆转动。电动推杆伸缩端设置若干吸盘，气管一端接通吸盘，另一端接通气缸。通过控制系统控制不同位置的吸盘对物料进行受力，从而使物料的不同工作面露出，并且通过多个电动推杆和升降杆的配合使用，能够将物料翻转，在不同工位下的不同工作面进行加工。控制系统需要录入该工位加工程序，以使夹具夹紧并定位物料的具体位置来进行加工。夹具由无线充电电池供电。
12.进一步地，所述报警系统包括若干发光器、光接收器、指示灯和蜂鸣器，发光器和光接收器对称设置在运输平台两侧，且位于载具上表面与运输平台上表面之间，能够检测
载具是否进入发光器的发光区。指示灯设置在运输平台前端，蜂鸣器设置在指示灯侧边。控制系统能够根据不同位置发光器接收光接收器的间隔，计算物料在运输平台的移动速度，通过光接收器接收发光器的时间和间隔，能够判定物料是否卡死在运输平台或掉落，并及时反馈报警系统报警，提醒操作员及时处理异常问题。发光器、光接收器还用于不同载具之间的间隔参考，当发光器检测到当前位置有载具时，控制系统控制距离当前位置光接收器大于一个载具宽度的范围不再运输载具，防止不同载具碰撞和堆积。
13.进一步地，所述基于人体行为分析的智能送料装置还包括云端服务器，分析系统通过网络与云端服务器通信连接，云端服务器用于更新分析系统的信息库，分析系统将无法识别的信息上传至云端服务器，由云端服务器分配人工识别，人工识别结果再通过云端服务器反馈至分析系统作出生效指令，同时分析系统将上述内容更新至信息库。所述采集系统还将物料信息上传云端服务器，对比分析当前物料是否属于当前工位的待加工物料。同时云端服务器还可以设置新的动作指令并发送至每个送料装置的分析系统，由采集系统采集新动作，分析系统对比分析，控制系统控制送料装置执行。
14.一种基于人体行为分析的智能送料装置的控制方法：a.控制系统通过后置摄像头信号接收下一制程需要送料的信息，并发送信号至显示端，提醒操作员上料；b.操作员将物料按标准动作放置在凹槽a固定位置内，前置摄像头采集操作员的动作和物料相对载具的位置，分析系统对比该动作是否与信息库一致；若一致，则控制系统控制送料机构正常进料；若一致，则报警系统报警，采集系统将不一致信息上传显示端，操作员进行人工排查；若信息库无对比信息，则报警系统报警，分析系统上传云端服务器分配人工识别或提醒操作员进行人工识别，人工识别信息录入云端服务器和信息库中。
15.进一步地，所述接收器与云端服务器无线电性连接，当载具将物料运输至工位t时，工位t检测载具识别区当前物料是否为工位t加工物料，若是则接收器接收工位t反馈信号，并反馈控制系统，控制系统控制气缸、电动推杆运作和吸盘运作，将物料夹紧并固定工位t的非加工面，并露出工位t的加工面；若不是，则反馈工位t的报警系统，报警。
16.进一步地，所述支架通过螺母在螺纹转动调整高度，高度为支架下表面至运输平台的间隙，是运输平台当前运输物料和夹具升降的最大高度，所述前置摄像头和后置摄像头均具备测距功能并且能够检测物料的外观，之后上传分析系统对比分析；若当前物料局部突出高于支架限定高度，而前置摄像头未检测到物料异常，则当前物料会触碰支架并被支架阻挡无法前进，物料相对运输平台滑动，报警系统就会报警，后置摄像头采集物料后一个制程加工阶段的机械动作，并上传分析系统对比，以监测物料加工阶段的状态；若对比结果不一致，将采集信息传送至显示端并且控制系统控制后一个制程设备停止工作，报警系统报警，操作员进行人工排查；进一步地，通过分为前置摄像头和后置摄像头对地面或前后设备的对比，还能够判定送料机构与前后设备的水平度是否达标，并且前置摄像头和后置摄像头能够检测当前
送料机构的水平度，并显示在显示端，以帮助操作员调整水平度。
17.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：1、通过采集系统和分析系统，能够采集操作员的动作和物料的外观信息，判定操作员送料操作是否正确，以及物料运输和加工过程中是否存在异常，并且能够设置特定手势或姿势来操作送料装置的运行，方便使用。
18.2、在运输平台上设置了载具和夹具，载具能够带动不同大小的物料，稳定在相同运输平台上移动，能够避免物料堆积，夹具辅助物料定位和夹紧，将物料的不同工位的工作面分别露出，能够在后续工位直接进行加工。
19.3、采集系统设置能够改变高度的支架，配合前置摄像头和后置摄像头，能够对产品进行限高和调整设置的水平度，以保证设备运行的稳定性。
20.4、控制系统和分析系统与云端服务器无线电性连接，当采集系统采集到无法识别的动作时，由云端服务器分配人工识别，兼容性更高，并且使分析系统具有更新学习的能力。
附图说明
21.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：图1是本发明一种基于人体行为分析的智能送料装置的俯视图；图2是本发明一种基于人体行为分析的智能送料装置的主视图；图中：101、运输平台,102、转轴，103、传送件，104、载具，105、凹槽a，2、摄像头，201、前置摄像头，202、后置摄像头，3支架，301、支杆，302、伸缩杆，303、横杆，304、螺母，4、夹具，401、电动推杆，402、吸盘，403、电动转轴，404、升降杆，5、发光器，6、光接收器。
具体实施方式
22.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。
23.请参阅图1-2，本发明提供技术方案：本发明一种基于人体行为分析的智能送料装置，包括送料机构、控制系统、报警系统、采集系统和分析系统。送料机构包括运输平台101、运输电机、转轴102和传送件103，传送件103套设在运输平台101上，一端与转轴102连接，转轴102设置在运输平台101一侧并与运输电机连接，送料机构与控制系统电性连接，由控制系统控制运输电机转动，运输电机带动转轴102，转轴102带动传送件103，传送件103上端摆放物料，从而使物料在运输平台101移动。采集系统与分析系统电性连接，分析系统、报警系统与控制系统电性连接，分析系统包括信息库，信息库内提前储存送料前的标准动作，以及与标准动作偏差的极限值。通过对比实际采集的操作员的动作信息与信息库的动作信息是否在偏差值内，判定送料是否存在问题。分析系统将结果传送至控制系统。信息库还录入不同手势或姿势对应的控制指令，并与采集系统采集不同手势或姿势，分析系统判定该动作对应的指令，控制系统执行该指令。例如，信息库录如两手臂组成十字形代表停止转轴102的转动，则采集系统采集到操作员作出两手臂组成十字形的姿势时，分析系统判定为停止转轴102的转动的指令，控制系统控制转轴102停止转动。控制系统包括显示端，显示端为触
摸显示屏，安装在送料机构前端，用于显示当前物料和送料状态，显示端内置输入模块和操作系统。
24.采集系统包括前置摄像头201、后置摄像头202和支架3，支架3前后分别设置前置摄像头201和后置摄像头202。前置摄像头201采集送料前操作员的动作、面部信息以及物料的位置等信息，通过采集操作员的面部信息，分析系统对比当前操作员的精神状态，通过采集操作员的动作信息，分析系统对比分析当前操作员的操作手法是否准确，通过采集物料的信息，分析系统对比分析当前物料是否是本工位的来料。后置摄像头202用于采集物料在后一工位的加工过程，并上传分析系统，对比后一工位加工过程是否出现异常。送料过程中，操作员需要佩戴易于识别的手套，在其它实施例中，可以将物料先同一放置在储存区域，由机械手直接送料，此时采集系统用于检测机械手的使用状态，能够及时检测到设备异常并通过控制系统反馈至维修人员，进行人员维修，提高设备异常时的维修效率。
25.支架3呈u字型，包括两个支杆301、伸缩杆302和一个横杆303。伸缩杆302下端分别固定在运输平台101两侧，伸缩杆302上端设置螺纹，螺纹套设螺母304，通过旋转螺母304手动调节支杆301与伸缩杆302的相对位置，从而改变支架3的高度，支杆301下端中空且内壁设置内螺纹，支杆301下端与伸缩杆302上端通过螺纹活动连接，支杆301侧壁还设置刻度尺，刻度尺用于手动调整支架3高度的参照物和调整送料机构水平度的参照物，前置摄像头201和后置摄像头202能够通过测距功能计算运输平台101与前后设备的水平度及其差值。两支杆301上端分别与横杆303两端固定连接，前置摄像头201和后置摄像头202背向设置在横杆303中心位置。
26.送料机构还包括载具104，用载具104运输物料，代替物料直接在传送件103上移动。这样，依靠载具104自身的重力以及载具104的有序性，就能够有效运输物料，避免物料堆积在一起，引起混乱。运输平台101在整个工艺流程流动，并将载具104传送至每个工艺的加工区域，送料阶段操作员将物料放置在载具104上，由载具104带动物料在运输平台101上移动。传送件103为两个带传送件103，带传送件103横截面为l型，上端和一侧水平位置突出，载具104搭载在带传送件103水平突出位置，载具104上表面高于运输平台101上表面，l型横截面的带传送件103能够保证载具104不会从带传送件103滑落。载具104上表面内凹与物料一面相匹配的凹槽a105，物料部分内置在载具104上，以增加物料与载具104的接触面积，从而使物料能够稳定跟随载具104移动。信息库存储物料在凹槽a105具有最具显著识别性的区域的距离信息和距离偏差的极限值，如图1，例如，当运载球形物料时，凹槽a105设置呈内凹的球面，信息库内存储球形物料相对凹槽a105的高度差，以及物料露出凹槽a105的外圆圆周的曲线大小和距离，前置摄像头201检测来料的上述信息，并上传分析系统对比。
27.载具104上端设置识别区、接收器和无线充电电池，运输平台101首尾设置无线充电器，物料表面设置信息码，信息码包含物料以及完成的加工工位以及物料的成品状态。接收器与控制系统无线电性连接，识别区和接收器不能覆盖在物料投影下方，且其上方无遮挡物，识别区用于其它工位设备识别载具104信息，接收器用于载具104反馈当前载具104的加工阶段。由前置摄像头201分别识别载具104的识别区和物料的信息码，将具体物料的具体载具104记录并保存，有利于后续不良分析排查，根据异常物料较多但使用相同载具104的信息，能够推断载具104自身存在问题。无线充电电池设置在载具104内部，与接收器电性连接并给接收器供电，载具104需要在运输平台101上持续移动，通过有线供电方式会限制
载具104的运输距离，所以采用无线充电模式代替传统蓄电池，增强载具104供电的持续性和可靠性。当载具104停靠在运输平台101起始位置或尾部时，无线充电器给无线充电电池供电。
28.载具104还包括夹具4，夹具4包括两组电动推杆401，每组电动推杆401配套六个吸盘402和气管、气缸、电动转轴403和升降杆404。升降杆404设置在凹槽a105外侧，每个升降杆404上端连接一个电动推杆401，每个升降杆404下端连接一个气缸，气缸和电动推杆401与控制系统无线电性连接，电动推杆401一端与升降杆404通过电动转轴403连接，另一端向凹槽a105内侧伸缩，电动转轴403能够带动电动推杆401相对升降杆404转动，气缸使气管产生负压，从而使吸盘402产生对物料的吸引了。电动推杆401伸缩端两侧对称分别设置三个吸盘402，气管一端接通吸盘402，另一端接通气缸。通过控制系统控制不同位置的吸盘402对物料进行受力，从而使物料的不同工作面露出，并且通过多个电动推杆401和升降杆404的配合使用，能够将物料翻转，在不同工位下的不同工作面进行加工。控制系统需要录入该工位加工程序，以使夹具4夹紧并定位物料的具体位置来进行加工。夹具4由无线充电电池供电。当运载球形物料时，电动推杆401侧壁设置呈弧形（图中未画出），吸盘402设置在弧形内壁上，通过吸盘402将物料翻转或夹紧，并通过识别区定位物料。
29.报警系统包括发光器5、光接收器6、指示灯和蜂鸣器，每隔30厘米在运输平台101两侧设置一组发光器5和光接收器6，且设置在载具104上表面与运输平台101上表面之间，用于检测载具104是否进入发光器5的发光区，每隔60厘米设置一组带传送件。控制系统能够根据不同位置发光器5接收光接收器6的间隔，计算物料在运输平台101的移动速度，通过光接收器6接收发光器5的时间和间隔，能够判定物料是否卡死在运输平台101或掉落，并及时反馈报警系统报警，提醒操作员及时处理异常问题。指示灯设置在运输平台101前端，蜂鸣器设置在指示灯侧边。发光器5、光接收器6还用于不同载具之间的间隔参考，当光接收器6检测到当前位置有载具104时，载具104长度为50厘米，则当距离当前位置光接收器6之后60厘米处存在载具104时，控制系统控制运输后一载具104的带传送件停止运行，防止不同载具104发生碰撞。
30.基于人体行为分析的智能送料装置还包括云端服务器，分析系统通过网络与云端服务器通信连接，云端服务器用于更新分析系统的信息库，分析系统将无法识别的信息上传至云端服务器，由云端服务器分配人工识别，人工识别结果再通过云端服务器反馈至分析系统作出生效指令，同时分析系统将上述内容更新至信息库。采集系统还将物料信息上传云端服务器，对比分析当前物料是否属于当前工位的待加工物料。同时云端服务器还可以设置新的动作指令并发送至每个送料装置的分析系统，由采集系统采集新动作，分析系统对比分析，控制系统控制送料装置执行。比如：在云端服务器录入v字型手势，左手的其中2个手指竖起，另外3个手指呈握拳状，v字型手势代表异常排出，送料机构正常送料，则采集系统采集到操作员作出该动作后，分析系统判定手势代表指令，控制系统控制送料机构正常送料，节省了维修人员手动重启设备的时间，提高了整体维修效率。
31.工作原理：1、控制系统通过后置摄像头202信号接收下一制程需要送料的信息，并控制载具104进入送料工位的运输平台101，显示端显示待料，提醒操作员上料，将物料按照规定动作放置在凹槽a105内。
32.2、前置摄像头201采集操作员的动作和物料相对载具104的位置，分析系统对比该动作是否与信息库一致，若一致，则控制系统控制送料机构正常进料，若一致，则报警系统报警，采集系统将不一致信息上传显示端，操作员进行人工排查，前置摄像头201采集操作员的面部信息，分析系统对比分析操作员的状态，若状态不佳，则发送信息至管理员，由人工判定当前工位操作员是否需要更替。
33.3、载具104带动物料在运输平台101上移动，后置摄像头202采集物料在后一工位加工动作，并由分析系统分析该动作是否存在异常，若有，发送信号至云端服务器，提醒维修人员排查异常风险，发光器5和光接收器6测量载具104的移动速度和载具104到达的工位信息，若有异常，则发送报警信息。
34.4、夹具4通过云端服务器，控制升降杆404、电推推杆和吸盘402配合运动，将物料的不同工作面显露在不同工位上，同时进行夹紧和以识别区为基准定位。
35.一种基于人体行为分析的智能送料装置的控制方法：a.控制系统通过后置摄像头202信号接收下一制程需要送料的信息，并发送信号至显示端，提醒操作员上料；b.操作员将物料按标准动作放置在凹槽a固定位置内，前置摄像头201采集操作员的动作和物料相对载具104的位置，分析系统对比该动作是否与信息库一致；若一致，则控制系统控制送料机构正常进料；若一致，则报警系统报警，采集系统将不一致信息上传显示端，操作员进行人工排查；若信息库无对比信息，则报警系统报警，分析系统上传云端服务器分配人工识别或提醒操作员进行人工识别，人工识别信息录入云端服务器和信息库中。
36.接收器与云端服务器无线电性连接，当载具104将物料运输至工位t时，工位t检测载具104识别区当前物料是否为工位t加工物料，若是则接收器接收工位t反馈信号，并反馈控制系统，控制系统控制气缸、电动推杆401运作和吸盘402运作，将物料夹紧并固定工位t的非加工面，并露出工位t的加工面；若不是，则反馈工位t的报警系统报警。
37.支架3通过螺纹螺母304能够调整高度，所述高度为支架3下表面至运输平台101的间隙，是运输平台101当前运输物料和夹具4升降的最大高度，所述前置摄像头201和后置摄像头202均具备测距功能并且能够检测物料的外观并上传分析系统对比；若当前物料局部突出高于支架3限定高度，而前置摄像头201未检测到物料异常，则当前物料会触碰支架3并被支架3阻挡无法前进，物料相对运输平台101滑动，报警系统就会报警，后置摄像头202采集物料后一个制程加工阶段的机械动作，并上传分析系统对比，以监测物料加工阶段的状态；若对比结果不一致，将采集信息传送至显示端并且控制系统控制后一个制程设备停止工作，报警系统报警，操作员进行人工排查；通过分为前置摄像头201和后置摄像头202对地面或前后设备的对比，还能够判定送料机构与前后设备的水平度是否达标，并且前置摄像头201和后置摄像头202能够检测当前送料机构的水平度，并显示在显示端，以帮助操作员调整水平度。
38.需要说明的是，在本文中，诸如前、后和上、下等之类的关系术语仅仅用来将一个
实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还是包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
39.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。