专利名称：一种基于三维位置传感装置的工人动作检测及报警方法
技术领域：
本发明涉及一种检测人体动作并进行报警的方法，特别是一种基 于三维位置传感装置的用于检测工人动作及报警的方法。
背景技术：
在现代工业生产过程中，流水线的引进提高了生产效率，降低了 经营成本，提高了企业管理效率。但是，由于流水线上每个工序的工 作节拍是一定的，而且每个工位上的工人所做的动作是非常有规律 的， 一旦工人的某个动作出现错误，就可能导致无法在工作节拍内按 时完成其工作内容，产品也可能成为残次品，以致降低产品的成品率。 为了防止这种现象的出现，就需要有种方法来检测工人的动作是否正 确。目前，市场上尚未有用于检测流水线上工人的动作并进行提醒的 同类方法出现。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于检测流水线 上工人的动作是否正确且能对不正确动作进行报警提醒的方法。 本发明为解决上述问题采用的技术方案是
一种基于三维位置传感装置的工人动作检测及报警方法，通过三 维位置传感装置感应工人的动作，所述三维位置传感装置采集工人动 作的三轴信息后，连接三维位置传感装置的微处理器将采集到的三轴 信息与存储器中记录的的标准动作样本信息进行比对，若采样值与标 准动作的样本值相符，则表明动作正确；不相符则判断动作错误，并进行报警。
进一步，所述标准动作样本信息通过以下过程学习得到工人重 复多次做正确动作，所述三维位置传感装置采集工人动作的三轴信息 并将三轴的值输入微处理器，所述微处理器通过具有学习能力的算法 记录所接收到的三轴的值并提取出所述三轴信息的特征值后，将所述 三轴特征值作为标准动作的样本特征信息记录存储至存储器中。
进一步，所述三维位置传感装置感应工人动作并采集其三轴信
息，然后将采样信号传输到微处理器，所述微处理器通过具有识别能
力的算法将三维位置传感装置采集到的三轴信息与存储器中的标准 动作样本特征信息进行比对，如果采样值均落入三轴特征值的区域
内，则表明动作正确；否则，判断动作为错误动作，并通过报警装置 进行报警。
本发明的有益效果是基于三维位置传感装置检测工人的动作， 能够检测该动作是否符合标准或者是否正确，对不正确的动作进行报 警提醒，以便能及时纠正。将本方法应用于流水线生产中，检测流水 线上的工人的操作动作，能够判断工人在工序中的动作是否正确，不 正确则发出报警信号进行提醒，以便及时纠正，从而能确保工人在规 定节拍内完成相应工作内容，可以有效地提高生产效率和产品的成品 率。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图1是本发明的方法步骤流程图；图2是本发明的一个实施例的信号流程图。
具体实施例方式
参照图1， 一种基于三维位置传感装置的工人动作检测及报警方 法，通过三维位置传感装置感应工人的动作。
首先是"学习"阶段工人重复多次做正确动作，所述三维位置 传感装置对工人动标准作的三轴信息进行采样并将采样值输入微处 理器，所述微处理器通过具有学习能力的算法如神经网络算法、遗传 算法等记录所接收到的三轴的值并确定该动作三轴特征值的区域后， 将所述三轴特征值作为标准动作的样本信息记录存储至存储器中。
然后是"工作"阶段工人完成工作时的相应动作，所述三维位 置传感装置感应工人动作并采集其三轴动作信息，然后将采样信号传 输到微处理器，所述微处理器通过具有识别能力的算法如模式识别、 可拓方法等将三维位置传感装置采集到的三轴信息与存储器中的标 准动作样本信息进行比对，如果采样值均落入三轴特征值的区域内， 则表明动作正确；否则，判断动作为错误动作，并通过报警装置进行 报警。
参照图2，作为优选实施方式，本发明的方法适用于流水线生产 中对工人动作进行检测及报警，通过带在流水线上的工人手腕上的护 腕状装置，来检测工人的动作(如果需要提高精度，可以釆用多个传感 装置协同检测，传感装置可以分别放置在手腕、小臂、和上臂等处)。 护腕状装置包括位置检测传感装置、模式选择开关、确认按键、信号 处理装置、存储器、微处理器、报警装置以及电池。所述位置检测传感装置包括三轴加速度计、三维位置传感器等检测三轴位置的器件，
用于检测工人三维动作；模式选择开关有"学习"和"工作"两个档 位；确认按键用于学习过程中对标准动作的学习结束进行确认；信号 处理装置用于处理位置检测传感装置采集到的模拟信号，对其进行放 大、滤波、模数转换等；存储器用于记录所有工序的标准动作信息， 以用于同"工作"模式下位置检测传感装置采集到的动作信息进行对 比和判断；微处理器用于将采样样本与标准样本比较或分类，当采样 样本落入三轴特征值的区域内，则表明动作正确，否则判断动作为错 误动作；报警装置对不正确动作可以发出声、光、震动中的一种报警 信号，也可以是几种报警信号的组合，以提醒工人进行纠正；电池为 整个装置供电。
首先，工人将护腕带好后在工位上站好，将护腕状装置的模式选 择开关设置到"学习"模式，此时工人做拾取工件的动作，微处理器 收到学习状态信号后确认接收由位置检测传感装置采集的三轴动作 信息；工人将该动作重复多次，每做完一次标准动作，按一次"确认" 键，微处理器收到此确认信号后，记录下标准动作三轴信号的变化特 征；待多次重复完成后，按两次"确认"键，微处理器计算出该动作 信号变化的区域，并作为特征值记录到存储单元中，此时一个标准动 作的学习过程结束。
然后进入下一个动作的学习，工人依次做完各个拾取动作，整个 装置完成全部标准动作的学习功能。此时存储器中已记录并存储所 有标准动作的样本信息。接下来，将模式选择开关设置为"工作"模式，微处理器接收到 工作状态信号。工人按之前学习的动作顺序，依次完成相应动作。 由于拾取工件的动作幅度大，位置检测传感装置产生的信号相应的 也会较其他时候的动作信号更强烈，幅值更大，即拾取工件动作的 特征值较其他环节不同。因此，微处理器可以通过检测到的位置信 号强度，判断该动作是否为拾取动作。
位置检测传感装置将采集到的三维动作信号中的数字量直接传 输到微处理器，而模拟量需经过信号处理器进行放大、滤波、模数 转换等环节后再输入微处理器。由于微处理已接收到工作状态信号， 此时微处理器会将检测到的信息与存储器中的几组拾取动作的标准 样本进行比较，判断是否与应当执行的动作特征区域相符，若相符，
确认为拾取动作，则不报警；若不相符，则与其他动作标准样本比 较，与其他动作相符时，微处理器启动震动报警系统；若都不相符， 则忽略，认为是无效动作，而非拾取动作。
以上仅为本发明的一个优选实施例，只要其以基本相同的手段达 到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种基于三维位置传感装置的工人动作检测及报警方法，通过三维位置传感装置感应工人的动作，其特征在于所述三维位置传感装置采集工人动作的三轴信息后，连接三维位置传感装置的微处理器将采集到的三轴信息与存储器中记录的的标准动作样本信息进行比对，若采样值与标准动作的样本值相符，则表明动作正确；不相符则判断动作错误，并进行报警。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述标准动作样本信 息通过以下过程学习得到工人重复多次做正确动作，所述三维位置 传感装置采集工人动作的三轴信息并将三轴的值输入微处理器，所述 微处理器通过具有学习能力的算法记录所接收到的三轴的值并提取 出所述三轴信息的特征值后，将所述三轴特征值作为标准动作的样本 特征信息记录存储至存储器中。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述三维位置传 感装置感应工人动作并采集其三轴信息，然后将采样信号传输到微处 理器，所述微处理器通过具有识别能力的算法将三维位置传感装置采 集到的三轴信息与存储器中的标准动作样本特征信息进行比对，如果 采样值均落入三轴特征值的区域内，则表明动作正确；否则，判断动 作为错误动作，并通过报警装置进行报警。
4、 根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于 所述三维位置传感装置为可检测三轴位置信息的器件。
5、 根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于所述三轴信息包括模拟信号和数字信号，所述数字信号被直接传输至 微处理器，所述模拟信号经过信号处理转变为数字量后，被输入微处 理器。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述报警装置发出的 报警信号为声、光、震动中的至少一种。
全文摘要
本发明公开了一种基于三维位置传感装置的工人动作检测及报警方法，通过三维位置传感装置感应工人的动作，所述三维位置传感装置采集工人动作的三轴信息后，连接三维位置传感装置的微处理器将采集到的三轴信息与存储器中记录的的标准动作样本信息进行比对，若采样值与标准动作的样本值相符，则表明动作正确；不相符则判断动作错误，并进行报警。本方法用于检测流水线上的工人其操作动作是否正确，对错误动作进行报警提醒，可以有效地提高工作效率和产品成品率，另外，基于本方法可以开发出相应的应用产品，也可以应用至其他领域用于对动作进行检测和报警，有利于大范围推广和使用。
文档编号G08B21/00GK101673449SQ200910193140
公开日2010年3月17日 申请日期2009年10月16日 优先权日2009年10月16日
发明者周松斌, 张严林, 曹永军, 王志平, 肖先文, 飞 袁, 钟震宇, 陈光黎 申请人:广东省科学院自动化工程研制中心