一种基于空间传感器阵列的工业现场安全管理装置的制作方法

本实用新型涉及传感器的空间布局以及自动化工业现场控制领域，尤其涉及一种基于空间传感器阵列的工业现场安全管理装置。

背景技术：

目前自动化工业机器大量投入工厂使用，可是绝大多数工业机器人的安全性和可靠性并未得到保证，非工作人员的闯入和机器程序的不友好都能导致安全事故的发生。为提高自动化工业机器在工业环境中的安全性，在于研发一套适用于工业机器人的安全管理系统，在于提高工业生产现场环境的可靠性和人性化是十分必要的。

为此，本发明为一套安全可靠、移植性强的工业现场安全管理系统，通过多种高精度传感器构成的空间传感器阵列、人工智能选择平台、自动控制系统以及自动化工业机器四者的通信和配合来保证工业现场中人员不受到机器的误伤，并且保证机器不受损坏，在达到安全可靠的前提下，促进工业机器人更广泛地用于工业领域生产、提高工业生产效率的目的。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种基于空间传感器阵列的工业现场安全管理装置，多种高精度传感器构成的空间传感器阵列、人工智能选择平台、自动控制系统以及自动化工业机器四者的通信和配合来保证工业现场中人员不受到机器的误伤，并且保证机器不受损坏，在达到安全可靠的前提下，促进工业机器人更广泛地用于工业领域生产、提高工业生产效率的目的。

根据本实用新型实施例的一种基于空间传感器阵列的工业现场安全管理装置，包括工业生产核心区周围内布置的四根立式支架，四根所述立式支架上均设有两层传感器放置平台，上层所述传感器放置平台上设有激光传感器的接收管、舵机与超声波传感器组合模块、激光传感器的发射管，下层所述传感器放置平台上设有两个人体热释电传感器，两个所述人体热释电传感器之间设有两块隔板，所述传感器放置平台通过骑马卡、角铝固定在立式支架上，所述立式支架内设有不锈钢管，所述不锈钢管内安装有传感器信号线以及供电线并且延伸到隐藏在立式支架底座下的控制平台内。

在本实用新型的一些实施例中，所述立式支架上的两层传感器放置平台上的固定搭配可以完成90°范围的移动和检测，四个所述立式支架上的固定搭配组成360°的全方位的检测。

在本实用新型的另一些实施例中，四个所述立式支架中每两个立式支架共用一块控制芯片，其中一个控制芯片为主控制中心、另一个控制芯片为副控制中心。

在本实用新型的另一些实施例中，所述主控制中心和副控制中心之间设有2.4G无线通信模块来共享信息，所述副控制中心把所检测的信息发送给主控制中心。

在本实用新型的另一些实施例中，所述主控制中心与副控制中心单独供电。

在本实用新型的另一些实施例中，所述主控制中心内设有系统蓝牙模块，手机终端蓝牙与系统蓝牙通过密码配对来控制整套安全系统装置的安全防护功能的开启和关闭。

在本实用新型的另一些实施例中，四个所述立式支架形成一个正方形区域。

在本实用新型的另一些实施例中，所述超声波传感器模块安装在舵机上并通过舵机转动带动超声波传感器模块转动方向进行检测。

在本实用新型的另一些实施例中，所述主控制中心的控制芯片上还安装有液晶显示器和语音提示模块。

本实用新型中，1、通过多种高精度传感器构成的空间传感器阵列、人工智能选择平台、自动控制系统以及自动化工业机器四者的通信和配合来保证工业现场中人员不受到机器的误伤，并且保证机器不受损坏，在达到安全可靠的前提下，促进工业机器人更广泛地用于工业领域生产、提高工业生产效率的目的；

2、立式支架上的两层传感器放置平台上的固定搭配可以完成90°范围的移动和检测，四个立式支架上的固定搭配组成360°的全方位的检测，达到全方位无死角的检测。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提出的一种基于空间传感器阵列的工业现场安全管理装置的结构示意图；

图2为①号立式支架的结构示意图；

图3为上层传感器放置平台上装置结构示意图；

图4为下层传感器放置平台上装置结构示意图；

图5为安全系统执行的流程图；

图中：1，5-人体热释电传感器、2-激光传感器的接收管、3-舵机与超声波传感器组合模块、31-超声波传感器组合模块、32-舵机、4-激光传感器的发射管、6-隔板、7-立式支架、8-传感器放置平台、9-骑马卡、10-角铝、11-控制平台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-3，一种基于空间传感器阵列的工业现场安全管理装置，包括工业生产核心区周围内布置的四根立式支架7，四根立式支架7上均设有两层传感器放置平台8，上层传感器放置平台8上设有激光传感器的接收管2、舵机(MG996R金属舵机)与超声波传感器组合模块3、激光传感器的发射管4，下层传感器放置平台8上设有两个人体热释电传感器(1,5)，两个人体热释电传感器(1,5)之间设有两块隔板6，传感器放置平台8通过骑马卡、角铝固定在立式支架7上，立式支架7内设有不锈钢管，不锈钢管内安装有传感器信号线以及供电线并且延伸到隐藏在立式支架7底座下的控制平台11内。

在本实用新型的一些实施例中，立式支架7上的两层传感器放置平台8上的固定搭配可以完成90°范围的移动和检测，四个立式支架7上的固定搭配组成360°的全方位的检测。

在本实用新型的另一些实施例中，四个立式支架7中每两个立式支架共用一块控制芯片，其中一个控制芯片为主控制中心、另一个控制芯片为副控制中心，其中①和②立式支架为一组，其上安装有主控制中心；③和④立式支架为一组，其上安装有副控制中心。

在本实用新型的另一些实施例中，主控制中心和副控制中心之间设有2.4G无线通信模块来共享信息，副控制中心把所检测的信息发送给主控制中心。

在本实用新型的另一些实施例中，主控制中心与副控制中心单独供电。

在本实用新型的另一些实施例中，主控制中心内设有系统蓝牙模块，手机终端蓝牙与系统蓝牙通过密码配对来控制整套安全系统装置的安全防护功能的开启和关闭。

在本实用新型的另一些实施例中，四个立式支架7形成一个正方形区域。

在本实用新型的另一些实施例中，超声波传感器模块安装在舵机上并通过舵机转动带动超声波传感器模块转动方向进行检测。

在本实用新型的另一些实施例中，主控制中心的控制芯片上还安装有液晶显示器和语音提示模块。

传感器放置平台8为亚克力板。

系统的控制平台搭建：本实用新型在传感器布局的基础上，控制芯片选用ARM公司的嵌入式STM32F103ZET6系列芯片，该芯片运行速度高，中断数量多，稳定性能好，并结合芯片的功能，拓展出蓝牙模块以及2.4G无线通信模块,①②号立式支架上的电子器件共用一块控制芯片，③④号立式支架共用一块控制芯片，前者是主控制中心，后者为副控制中心，主副控制中心通过2.4G无线通信模块共享信息，副控制中心把③④号立式支架所检测的信息发送给主控制中心，这样主控制中心就能分析①②③④号立式支架上所有传感器检测到的数据，按照现场情况的紧急程度启动三级、二级或者是一级紧急情况响应，主控制中心、副控制中心单独供电，不需要用导线连接，方便整套系统的拆卸和安装，管理者的手机蓝牙功能与该系统主控制中心之间信息互换，达到管理者实时监控工厂的生产情况；另外主控制中心芯片还接有液晶显示器和语音提示模块，液晶显示器实时显示出闯入人员的位置信息，语音提示模块实时对闯入生产区的人员进行提醒。

三种不同级别紧急响应的空间分区设计(如图3)，在整套安全系统被设定为“开启”的情况下，一旦有人员闯入自动化工业机械工作核心区周围的3米(可调)范围内，系统会产生第三级紧急响应，包括语音模块对人员提醒以及系统会启动90°扫描测距功能；若在工作核心区2米(可调)的范围内未能扫描到闯入人员，视为无危险，若扫描到有人员进入，系统会启动第二级紧急响应，包括语音模块进行警告、将危险情况发送给管理者手机终端、在主控制中心的液晶屏上打印出闯入者的位置和闯入方向信息；如果闯入人员继续靠近核心区(四根立式支架构成的正方形区域)并且越过该正方形的边线，人体会遮住激光光幕产生信号，系统无延时地启动第一级紧急响应，包括通过继电器切断自动化工业机器的电路、发出警报。

激光传感器的接收管和激光传感器的发射管两个整体型号为E3F-20C1/20L，超声波传感器模块HC-SR04声波测距模块，人体热释电传感器的型号为HC-SR501。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。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，或仅仅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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。