飞行时间人机接口的制作方法
【专利说明】飞行时间人机接口
[0001]本申请是申请人于2011年10月14日向中国专利局提交的发明名称为“飞行时间人机接口”、申请号为201110322080.9的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]所要求保护的主题内容一般涉及工业控制系统，并且更具体地涉及在对工业环境中的工作的执行中利用飞行时间感测来控制工业设备。
【背景技术】
[0003]在目前为止，人机配合基于人类用户在工业机器离线时对工业机器进行操作或对工业机器进行编程的主从关系，这仅允许执行静态任务。此外，为了确保安全，通常在时间或者空间上分隔人类和工业设备的工作区。如将被了解到的那样，前述方案无法发挥潜在的人机设备/机器配合的优势，在潜在的人机设备/机器中，每个成员、人类和工业设备/机器都可以基于它们各自的能力主动地(actively)进行控制并且对任务的解决做出贡献。
[0004]为了交流的目的，在社会中以及在听力受损者中广泛性地利用了手语。此外，在嘈杂环境和/或距离对于传送命令和/或指示有影响的环境中，利用了手语和/或身体姿势/语言。例如，在诸如飞行器制造厂的工业工地处，看到人员在调动重型部件(诸如用于附接到制造中的航空器的机身的机翼)时使用手和/或手臂信号来指引吊车操作者并不是反常的。此外，与世界的地区和/或文化无关，特定的手语和/或身体姿势/表情可以具有通用性并且可以传达基本上相似的涵义。
[0005]如将被了解到的那样，工业环境或者这些工业环境内的工作区域，可能对于不经意地进入它们的人员造成巨大的危险和危害。在工业环境中，可能存在大量能以可观的速率和/或通过极大的力量进行旋转和/或移动的机械，使得妨碍这些机器的人被严重伤害甚至可能导致死亡。
[0006]在工业应用中采用的触摸屏幕监视器(如人机接口(HMI))，甚至在最无菌和/或洁净的条件下，尽管不断的清洁(例如，通过湿擦)，仍可以随着时间而通过尘垢和/或碎肩(例如，尘土、来自与手指的接触的油、来自工业处理(特别是来自乳胶或橡胶手套)的油等)变得结壳。这样的尘垢和/或碎肩层的积聚可以使得触摸屏监视器的灵敏度随着时间而下降。此外，一些触摸屏监视器需要在身体部位(例如，手指)和屏幕之间进行真正的身体接触。例如，存在当人佩戴着手套时不起作用的触摸屏监视器。如所能想到的，在触摸屏监视器位于化学腐蚀性工业环境中的情况下，这可能是个问题，在化学腐蚀性工业环境中为了操纵显示在屏幕上的物体而暴露皮肤可能具有危害性的后果。
[0007]此外，因为在触摸屏的表面上划动或者拖动触笔可能最终永久地划伤或者蚀刻表面，使得以后对屏幕的观看变得有困难或者有问题，所以使用触笔或其他划线装置的触摸屏也会受制于缺点。此外，在工业工厂中很多工作区域可能位于如下环境中，在该环境中，大气中充满了能够沉降在触摸屏上的油和/或风媒的研磨颗粒物质。该研磨颗粒物质单独地或者与用作润滑剂的任何沉降的油相结合地，通过在触摸屏上拖动的触笔或者其他划线装置，能够不可消除地切割触摸屏。此外，使用光笔、光棒或光枪而非触笔通常与由于节约空间的原因而利用平板屏幕技术来摆脱阴极射线管(CRT)监视器的当前工业趋势不相符，并且进一步地，使用光笔、光棒或光枪需要用户相对靠近CRT监视器。
[0008]为了标出或者划出并且/或者监控可以包括以大的快速性和/或力量移动和/或转动的各种机器的工业自动化环境中的危害性区域，常用的实践是采用栅栏(fence)、光帘等，以在这些机器的操作期间人不经意地绊倒进入这样的危险区域并且/或者四肢意外地进入这样的危险区域的情况下，立即停止受控区域或者有边界的区域中的这些机器。也被用于防止无意地进入受限制的和/或受监督区(其在工业自动化环境中将生命和/或肢体暴露于风险)的更广泛实践是通过使用位置标记点，其中相机检测和查明位置标记点的位置并且生成所保护区域的边界，此后可以针对有意的和/或无意的/意外进入来监控所保护区域的边界。
【发明内容】
[0009]以下
【发明内容】
呈现了简化的概况，以提供对本文所描述的特定方面的基本理解。该
【发明内容】
不是广泛的概况，也不意在标识出关键元件或者描绘出本文所描述的各方面的范围。该
【发明内容】
的唯一目的是以简化的形式呈现一些特征，作为稍后呈现的更详细的描述的前序。
[0010]根据本公开的各种方面和/或实施例，提供了一种用于在工业自动化环境中利用用户的身体移动的方法。该方法包括:采用飞行时间传感器来检测用户的身体部位的移动，查明身体部位的移动是否符合身体部位的所辨别的移动，将身体部位的所辨别的移动解释为可执行动作，并且基于身体部位的所辨别的移动，开动工业机器以执行可执行动作。
[0011]根据另外的方面或实施例，公开了一种在工业自动化环境中采用身体移动来控制工业机器的系统。该系统可以包括:飞行时间传感器，其检测位于飞行时间传感器附近的用户的身体部位的移动；工业控制器，其确立身体部位的移动是否符合身体部位的所辨别的移动；以及工业机器，其至少部分地基于从工业控制器接收的指令来执行动作。
[0012]根据再另外的方面或实施例，描述了一种利用由用户执行的移动来开动工业设备上的动作的系统。该系统可以包括:用于不断地监控由用户执行的移动的装置；用于检测由用户执行的适当移动的装置；用于在所生成的或者所存储的工业工厂环境的地图上标出安全区的装置，安全区围绕由用户执行的适当移动而描述的工业设备；以及用于开动工业设备以针对无意闯入来监控安全区的装置。
[0013]为了完成前述的以及相关的目标，以下描述以及附图详细说明了特定示意性方面。这些方面仅仅指示了可以采用本文所描述的原理的各种方式中的少数。在结合考虑以下详细描述时，根据以下详细描述，其他优点和新特征可以变得明显。
【附图说明】
[0014]图1是图示了利用用户的身体移动来控制工业自动化环境中的工业设备或机器的工业控制系统的说明性框图。
[0015]图2是描绘了采用由位于飞行时间传感器附近的用户执行的身体移动来开动工业设备或工业机器上的任务的工业控制系统的另外的说明性框图。
[0016]图3是描绘了采用由位于飞行时间传感器的视线内的用户执行的身体移动来开动工业设备或工业机器上的任务的工业控制系统的其他说明性框图。
[0017]图4是图示了用于采用由位于飞行时间传感器的视线内的用户执行的身体移动来控制工业机器或者设备的处理的流程图。
[0018]图5是图示了用于利用由用户执行的姿态或移动来开动或实现工业设备或机器上的动作的处理的流程图。
[0019]图6是采用由用户执行的身体移动来控制工业机器或设备的示例性系统。
[0020]图7是利用由用户执行的姿态或移动来开动或实现工业设备或机器上的动作的另外的示例性系统。
[0021]图8至10图示了飞行时间传感器构思的例子。
[0022]图11是描绘了可操作以执行所公开的系统的计算机的框图。
[0023]图12是用于对根据另一方面的所公开的构架进行处理的示意性计算环境的说明性框图。
【具体实施方式】
[0024]在工业自动化环境中采用用户的身体移动、姿势或姿态来控制工业设备的系统。在一个实施例中，提供了一种方法，该方法采用飞行时间传感器来检测用户的身体部位的移动，查明身体部位的移动是否符合身体部位的所辨别的移动，将身体部位的所辨别的移动解释为可执行动作，并且其后开动工业机器以执行可执行动作。在另外的实施例中，提供了一种在工业自动化环境中采用身体移动来控制工业机器的系统，其中:可以采用飞行时间传感器来检测位于飞行时间传感器附近的用户的身体部位的移动；可以使用工业控制器来确立身体部位的移动是否符合身体部位的所辨别的移动(或者移动的模式)；并且工业机器可以响应于从工业控制器接收的指令来执行动作。
[0025]最初参照图1，图示了利用用户的身体移动来控制工业设备或机器的工业控制系统100。系统100可以包括飞行时间传感器102，飞行时间传感器102持续不断地监控站在或者工作在时间传感器102的视线(例如，如朝着用户投射的虚线所描绘的)内的用户的移动。在一个实施例中，飞行时间传感器102通常监控或检测的身体移动是通常能够向感知该身体移动的人类观察者传达含义的身体移动。例如，在大规模的工业自动化环境中或者在由于距离和/或压倒性的环境噪音而导致声音命令徒劳的情况下，采用身体移动(例如，手势、手臂动作等)来指引控制工业设备执行任务的人是不罕见的，诸如，指引叉车操作者将具有货物的货板装载到存储架上，或者通知架空龙门架操作者将超尺寸的或者重型的部件部分(例如，机翼翼梁或者引擎)提升或者放下、向前后左右移动以附接到航空器的机身。这些人的手、手臂、身体姿势和/或手指姿态对于人类观察者来说可以具有通用的含义，并且/或者如果它们没有被立即理解，则它们通常是足够直观的使得它们可以在没有大量训练投入的情况下被容易地学会，并且此外，它们在大多数情况下可以被通用地和/或准确地大量重复。
[0026]以与人类观察者可以理解用来传送辅助含义的一贯地可重复的身体运动或移动的方式相同的方式，系统100也可以利用人类身体移动、身体姿势和/或手指姿态来以命令的形式传送有含义的信息，并且因此可以至少部分地基于所解释的身体移动和潜在的命令来执行随后的动作。因而，如前所述，飞行时间传感器102可以监控位于其视线内的用户的身体运动。飞行时间传感器102可以监控或检测任何与人类身体相关联的运动。按照一个实施例，飞行时间传感器102可以监控或检测位于飞行时间传感器102附近的用户的躯干相关联的运动。按照另一实施例，飞行时间传感器102可以检测或监控与位于飞行时间传感器102的视线内的用户的手和/或手臂相关联的运动。按照再另外的实施例，飞行时间传感器102可以检测或监控与位于飞行时间传感器102的工作界限内的用户相关联的眼睛移动。按照另一实施例，飞行时间传感器102可以检测或监控与位于飞行时间传感器102的最优操作区附近的用户的手和/或手指或脚趾(例如，手指)相关联的移动。
[0027]此时，要注意，在没有限制或者损失一般性的情况下，飞行时间传感器102与其他部件(例如，控制器104和逻辑部件106)相结合或者相协作，可以感知至少三维的运动。因此，按照实施例，飞行时间传感器102不仅可以感知发生在其视线内的侧向身体移动(例如，在χ-y平面中的移动)，也可以察觉在z轴中的身体移动。
[0028]此外，在与另外的部件(诸如，控制器104和/或相关联的逻辑部件106)的协作中，飞行时间传感器102可以测定执行身体移动、姿态或姿势的速度。例如，在位于飞行时间传感器102附近的用户以大的力气或速度来移动他们的手的情况下，飞行时间传感器102与控制器1