在计算机管理的生产设施中执行验收操作的方法和系统与流程

本发明涉及对制造过程特别是采用计算机管理的制造执行系统(MES)的生产设施中的制造过程的控制，并且更具体地，本发明涉及用于在这样的设施中执行验收操作的方法和系统。

背景技术：

在必须遵循高质量标准的制造系统中，已经引入了由操作者对手动制造任务的完成进行的电子验证。在本领域中，将该电子验证称为“验收(buyoff)”。实际上，验收是被施加至工厂中流转的纸的物理戳记的电子替代品，并且因此有助于消除制造中的纸质文档，而同时对执行的制造活动提供至少相同级别的记录或担保。

当前，通过使用专门的硬件/软件(遥控器(clicker))或者通过经由鼠标或键盘在工作站处的计算机图形界面上提供确认来执行验收。为了执行验收，操作者需要停止其活动，这导致生产线的相对长的停工时间，特别是在制造活动涉及大量操作的情况下。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于克服上述缺点。

上述目的通过用于在计算机管理的生产设施中执行验收操作的方法和系统来实现，其包括：

提供自然用户接口，该自然用户接口与设施的管理系统连接，并且该自然用户接口至少被布置成用于跟踪设施的工作场所处的操作者的运动并处理所述运动的数据，以识别指示制造任务的不同状态的特定姿势；

通过自然用户接口来检测工作场所中的操作者的存在；

通过由承担任务验收操作的操作者执行的第一预定义姿势来识别所述操作者，并且为所述操作者分配自然用户接口控制；

在任务结束时，由具有控制的操作者通过第二预定义姿势来向自然用户接口传送任务成功完成或者通过第三预定义姿势来向自然用户接口传送任务失败。

在本发明的实施方式中，提供了一种自然用户接口，该自然用户接口具有多个单元，每个单元各自与一个工作场所相关联，并且在每个工作场所处，每次为单个操作者分配对所关联的自然用户接口单元的控制。

在本发明的实施方式中，每个姿势具有预定最小持续时间。

在本发明的实施方式中，检测步骤包括为每个检测到的操作者分配识别码并且当操作者离开跟踪区域并重新进入该跟踪区域时重复码分配。

在本发明的实施方式中，具有控制的操作者在离开跟踪区域时失去控制并且在重新进入该跟踪区域时要重复第一姿势以用于恢复控制。

在本发明的实施方式中，具有控制的操作者被提供有处理结果的视觉反馈。

在本发明的实施方式中，生产设施采用MES系统。

附图说明

现在，将参照附图以优选但非排他的实施方式来描述本发明，其中：

图1是采用本发明的生产线的示意图；

图2是本发明的方法的流程图；

图3是将本发明应用于汽车装配线的示例性应用中的工作场所的3D呈现图；以及

图4至图6示出了由NUI提供给汽车装配线中的操作者的针对方法的不同步骤的反馈。

具体实施方式

参照图1，示意性地示出了生产设施——特别是采用计算机管理的制造执行系统(MES)的设施——的生产线1以及该设施的控制或管理系统2。沿生产线1布置有许多工作场所3A、……、3N，并且所述许多工作场所3A、……、3N各自由执行特定手动制造任务或操作的操作者来看管。一些操作者(具体地，在本文中所公开的示例性实施方式中，每个工作场所具有一个操作者)还承担对每个任务的完成的电子验证即验收。

根据本发明，通过使用自然用户接口(NUI)技术来执行验收。如已知的，自然用户接口是用于用户通过与自然的日常人类行为有关的直观动作进行操作的人机交互的系统。

因此，本发明包括NUI系统4，NUI系统4连接至管理系统2并且被布置成用于与工作场所3A、……、3N处的操作者进行交互。更具体地，NUI 4属于依赖于人体的类型，并且NUI 4能够跟踪操作者身体的运动并通过由操作者执行的一系列准确的姿势来识别操作的状态。人体的特定部位(手、肩、腕等)被用作参考点。

这种NUI是由微软制造和推广的名称为“Kinect for Windows(用于Windows的Kinect)”(简称为Kinect)的NUI，并且下述的描述将通过示例的方式涉及这种NUI的使用。

基于Kinect的NUI系统4包括许多单元4A、……、4N，其中每个单元各自与一个工作场所3A、……、3N相关联。每个单元4A、……、4N包括传感器5A、……、5N(Kinect for Windows v2)和处理装置6A、……、6N，处理装置6A、……、6N具有被布置成用于处理来自传感器5A、……、5N的原始数据的处理软件(Kinect for Windows SDK 2.0)。装置6A、……、6N与管理系统2连接(线路7A、……、7N)，装置6A、……、6N将处理结果传送至管理系统2。

如下文将要描述的，就涉及身体跟踪而言，每个传感器5A、……、5N能够观察与所关联的工作场所3A、……、3N对应的跟踪区域中的多个(例如，最高达6个)操作者的身体，并且能够实际上跟踪这些操作者中的一个操作者(承担验收的操作者)的运动。在下文中，这样的操作者将被称为“终端操作者”。工作场所3X(X＝A、……、N)处的终端操作者还可以从相应的Kinect单元4X接收处理结果的反馈(线路8A、……、8N)。

现在将参照图2来公开本发明的方法。

第一步骤11是由UNI单元来检测其跟踪区域——即所关联的工作场所——中的身体(即操作者)。作为检测的结果，该单元为所检测到的每个身体分配识别码。每当身体离开跟踪区域并且重新进入该跟踪区域时，都会被分配新的识别码。

在这方面，该工作场所的承担验收的操作者可以执行第一姿势A例如抬起一只手臂来取得对该单元的控制并且被该单元识别为终端操作者(步骤12)。由于对于每个工作场所而言，每次仅一个操作者要作为终端操作者，所以这个动作是必需的，并且这个动作使得能够消除来自同一工作场所中的其他操作者的可能的干扰。

在完成操作(步骤13)时，在成功完成的情况下终端操作者将通过执行姿势B(例如，抬起另一只手臂)来传送操作结果或者在失败的情况下终端操作者将通过执行姿势C(例如，同时抬起两只手臂)来传送操作结果(步骤14)。

操作结果还被Kinect单元传送至管理系统2。

出于安全原因，每个姿势必须具有预定最小持续时间(例如，大约4秒)，以确保终端操作者的不自主运动或者同一工作场所中的其他操作者的运动不被Kinect单元考虑。

如果出于任何原因，终端操作者离开传感器的跟踪区域，则他/她失去控制(步骤15)并且必须再次执行姿势A来恢复该控制。

图3示出了汽车装配线中的工作场所的呈现图，其中，屏幕9向终端操作者提供由Kinect单元进行的处理的视觉反馈。可视化可以是可选的并且取决于系统配置而被启用。

图4至图6示出了在一般工作场所3X处的屏幕9上的针对以下三个操作的序列的可能的视觉反馈：安装电池、固定发动机和检查发动机。在所示的示例中，这样的反馈示出了：

来自Kinect单元的输出(图的下部)，特别是由传感器5X的相机获取的身体图像以及作为一组点的轮廓的表示；

以下述方框形式的操作序列(图的左部)，每个方框针对每个操作包括识别号、名称和示意简图以及右上角的小方框，其中该小方框指示操作是否已经被执行或指示操作的结果；

正在被装配的汽车的数据(图的右上部)。

在图像的顶部，还指示了所涉及的工作场所。

在图4中，Kinect输出示出了抬高右臂(姿势A)以取得控制的操作者。Kinect输出下方的图例报告了该操作者的识别码以及正在取得控制。所有的操作方框中的小方框中的箭头指示操作仍然要被执行。

在图5中，Kinect输出示出了通过抬高左臂(姿势B)来确认第一操作成功完成的操作者。Kinect输出下方的图例指示成功完成，并且在“安装电池”方框的小方框中还出现了“成功完成”勾号。

假定第二操作也被成功完成，由此，显示将与图5中的显示相似。

相反，图6假定“检查发动机”操作失败，并且Kinect输出示出了抬高两只手臂(姿势C)以用信号传送该消息的操作者。在小方框中出现“失败”勾号并且在Kinect输出下方的图例中还指示了该失败。

除了上文描述的本发明的实施方式之外，本领域技术人员将能够实现各种其他布置和步骤，即使这些布置和步骤在本文档中没有被明确描述但也落入所附权利要求书的范围内。

具体地，即使已经描述了实际上可用的版本的Kinect for Windows的使用，但是也可以使用至少能够跟踪人体的运动并且识别特定姿势的任何其他UNI。不同的NUI系统或不同版本的Kinect for Windows还可以涉及NUI单元与工作场所之间的与本文中所描述的一对一关联性不同的关联性，或者可以使得能够跟踪一个传感器的跟踪区域中的多于一个的终端操作者的运动。