防误操作方法

摘要

本发明提供了一种防误操作系统和方法，应用于工业设备。该系统包括：图像采集装置，用于采集工业设备的操作人员查看的目标的图像，其中，查看目标为操作人员将要操作的目标在工业设备上的分布区域；图像处理装置，用于对采集的图像进行处理，得到图像中查看目标的预定特征；目标比对装置，用于将得到的查看目标的预定特征与操作人员操作的目标的预定特征作比较，并根据比较结果控制操作目标是否动作，其中，操作目标是工业设备中要被启动的动作机构。该方法包括：图像采集步骤；图像处理步骤；以及目标比对步骤，返回图像采集步骤。本发明操作简便，有效地对人为误操作进行保护，具有提醒功能，有效地减少经济损失以及人员伤亡。

权利要求

1.一种防误操作方法，应用于工业设备，其特征在于，该方法包括：步骤S1，采集所述工业设备的操作人员查看的目标的图像，其中，所述查看目标为操作人员将要操作的目标在所述工业设备上的分布区域；

步骤S2，对所采集的图像进行处理得到图像中查看目标的预定特征；

步骤S3，将得到的查看目标的预定特征与操作人员的操作目标的预定特征作比较，并根据比较结果控制操作目标是否动作，其中，所述操作目标是所述工业设备中要被启动的动作机构，返回步骤S1，其中步骤S3进一步包括：

步骤S31，接收到查看目标的预定特征；

步骤S32，检测操作人员是否按下所述工业设备中操作台上用于启动作为操作目标的动作机构的按钮，如果检测到按钮被按下则执行步骤S33，如果没有检测到按钮被按下则返回步骤S1；

步骤S33，将查看目标的预定特征与操作目标的预定特征作比较，如果查看目标与操作目标预定特征一致则执行步骤S34，如果不一致则执行步骤S35；

步骤S34，启动按下的按钮所控制的动作机构，返回步骤S1；

步骤S35，按下的按钮所控制的动作机构静止，返回步骤S1。

2.根据权利要求1所述的防误操作方法，其特征在于，所述预定特征是操作人员将要操作的目标在所述工业设备上的分布区域中图形标记的颜色。

3.根据权利要求1所述的防误操作方法，其特征在于，步骤S3中根据比较结果控制操作目标是否动作进一步包括：当操作人员的查看目标与操作目标的比较结果为预定特征不一致时报警提示操作人员。

说明书

防误操作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及工业控制领域，尤其涉及一种防误操作系统和方法。

背景技术

[0002] 现有的防误操作系统分为极限位置保护、互锁保护、连锁保护、以及人身安全防护。其中，极限位置保护多用于设备的调整机构，在调整机构的两个极限位分别装有一个接近开关对设备极限位进行保护。互锁保护一般用于设备同一机构，比如上升时不允许下降，正转时不允许反转。连锁保护一般用于设备不同机构，设备工作有着固定的动作流程，只有当前一个动作完成以后才能进行下一个动作。人身安全防护是利用安全光栅、安全门一系列安全保护元器件对人身进行保护，当人进入该区域内设备紧急停止。

[0003] 然而仅仅这些是不够的，安全门和安全光栅不可能覆盖到设备每一个角落，互锁保护只针对于设备同一机构，连锁保护只针对自动情况下和设备正常情况下的保护。而由人引起的误操是无法进行保护的。可见，现有的防误操作系统针对设备动作进行连锁、互锁保护，而并不能对人为原因造成的操作失误进行保护。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种通过视觉识别来防止误操作的防误操作系统和方法。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明公开了如下技术方案：

[0006] 一方面，提出一种防误操作系统，应用于工业设备。该系统包括：

[0007] 图像采集装置，用于采集所述工业设备的操作人员查看的目标的图像，其中，所述查看目标为操作人员将要操作的目标在所述工业设备上的分布区域；

[0008] 图像处理装置，用于对图像采集装置采集的图像进行处理，得到图像中查看目标的预定特征；

[0009] 目标比对装置，用于将图像处理装置得到的查看目标的预定特征与操作人员操作的目标的预定特征作比较，并根据比较结果控制操作目标是否动作，其中，所述操作目标是所述工业设备中要被启动的动作机构。

[0010] 对于上述防误操作系统，所述图像采集装置上还设有激光笔，激光笔用于帮助操作人员和图像采集装置指定目标。

[0011] 对于上述防误操作系统，所述图像采集装置为智能相机。

[0012] 对于上述防误操作系统，所述目标比对装置还用于当操作人员的查看目标与操作目标的比较结果为预定特征不一致时报警提示操作人员。

[0013] 对于上述防误操作系统，所述目标比对装置为可编程逻辑控制器PLC。

[0014] 对于上述防误操作系统，所述预定特征是操作人员将要操作的目标在所述工业设备上的分布区域中图形标记的颜色。

[0015] 另一方面，提出一种防误操作方法，应用于工业设备。该方法包括：

[0016] 步骤S1，采集所述工业设备的操作人员查看的目标的图像，其中，所述查看目标为操作人员将要操作的目标在所述工业设备上的分布区域；

[0017] 步骤S2，对所采集的图像进行处理得到图像中查看目标的预定特征；

[0018] 步骤S3，将得到的查看目标的预定特征与操作人员的操作目标的预定特征作比较，并根据比较结果控制操作目标是否动作，其中，所述操作目标是所述工业设备中要被启动的动作机构，返回步骤S1，

[0019] 其中步骤S3进一步包括：

[0020] 步骤S31，接收到查看目标的预定特征；

[0021] 步骤S32，检测操作人员是否按下所述工业设备中操作台上用于启动作为操作目标的动作机构的按钮，如果检测到按钮被按下则执行步骤S33，如果没有检测到按钮被按下则返回步骤S1；

[0022] 步骤S33，将查看目标的预定特征与操作目标的预定特征作比较，如果查看目标与操作目标预定特征一致则执行步骤S34，如果不一致则执行步骤S35；

[0023] 步骤S34，启动按下的按钮所控制的动作机构，返回步骤S1；

[0024] 步骤S35，按下的按钮所控制的动作机构静止，返回步骤S1。

[0025] 对于上述防误操作方法，所述预定特征是操作人员将要操作的目标在所述工业设备上的分布区域中图形标记的颜色。

[0026] 对于上述防误操作方法，步骤S3中根据比较结果控制操作目标是否动作进一步包括：当操作人员的查看目标与操作目标的比较结果为预定特征不一致时报警提示操作人员。

[0027] 在一些工业设备中，部件数量较多，生产工艺流程复杂，如果发生人为操作失误会对设备造成严重损坏以及对人员造成伤亡。本发明的防误操作系统和方法通过视觉检测与人员操作相结合，当查看目标与操作目标一致时作为操作目标的动作机构方可运行。本发明操作简便，不仅具有原有连锁、互锁保护功能，还有效地对人为误操作进行保护，具有提醒功能，有效地减少经济损失以及人员伤亡。

附图说明

[0028] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明实施例的一部分，只是作为示例用来解释本发明实施例，并不构成对本发明实施例的不当限定。在附图中：

[0029] 图1为本发明一个实施例提供的防误操作系统的结构示意图；

[0030] 图2为一个示例提供的一种工业设备的结构示意图；

[0031] 图3为本发明一个实施例提供的防误操作方法的流程图；

[0032] 图4为图3中步骤S3的具体流程图。

具体实施方式

[0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的部分，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示的以外的顺序实施。

[0035] 本发明不仅集成有现有的防误操作系统的功能，最重要的是加入了视觉识别与实际操作的比对功能，进一步地，在误操作的情况下对操作人员进行提醒。

[0036] 图1为本发明一个实施例提供的防误操作系统的结构示意图。图2为一个示例提供的一种工业设备的结构示意图。该防误操作系统1应用于工业设备2，包括图像采集装置11、与图像采集装置11相连的图像处理装置12、以及与图像处理装置12相连的目标比对装置13。图像采集装置11通过第一通讯电缆与图像处理装置12相连，图像处理装置12通过第二通讯电缆比如以太网电缆与目标比对装置13相连，目标比对装置13与工业设备2相连。

[0037] 图像采集装置11用于采集工业设备2的操作人员查看的目标的图像。其中，查看目标为操作人员将要操作的目标在工业设备2上的分布区域。图像采集装置11可以以预定时隙为周期拍摄图像。图像采集装置11可以采用智能相机或者任何其他种类的相机。图像采集装置11通过绑定件固定于操作人员头部，绑定件比如为安全帽。优选的是，在图像采集装置11上安装激光笔，激光笔安装于图像采集装置11上用于帮助操作人员和图像采集装置11指定目标。图像采集装置11相当于人的眼睛，图像采集装置11本身带有自动对焦功能，用来测量和判断查看目标。

[0038] 图像处理装置12用于对图像采集装置11采集的图像进行处理，得到图像中查看目标的预定特征。这里，预定特征可以是操作人员将要操作的目标在工业设备2上的分布区域中图形标记的颜色，也可以是图形标记的形状等图形特征。如果图像采集装置11为相机，则相机和图像处理装置12之间的第一通讯线路可以为相机I/O电缆。图像处理装置12对图像的处理可以包括去噪，从采集的图像中提取预定目标，对提取的预定目标提取预定特征等等操作。图像处理装置12相当于人的大脑，对图像采集装置11采集到的数据进行处理、转换及传输。具体流程为视觉检测通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号；利用不同的检测工具根据事先设定的参数对这些信号进行各种运算来抽取分析目标的特征，进而由目标比对装置13得出判别结果。

[0039] 目标比对装置13用于将图像处理装置12得到的查看目标的预定特征与操作人员操作的目标的预定特征作比较，并根据比较结果控制操作目标是否动作。操作目标是工业设备2中要被启动的动作机构。进一步地，目标比对装置13还可以用于当操作人员的查看目标与操作目标的比较结果为预定特征不一致时报警提示操作人员。目标比对装置13可以采用可编程逻辑控制器(PLC：Programmable Logic Controller)，用于将图像处理装置12处理后的数据进行分类，对有用的数据进行提取，用提取到的查看目标的指定特征和操作目标的指定特征进行比较，在比较不一致的情况下报警提示。数据分类、提取数据、数据比较、报警提示都是在PLC中通过编程实现的。例如，图像处理装置12将从采集的图像中分析处理得到的查看目标的预定特征输送到目标比对装置13，目标比对装置13检测操作人员是否按下工业设备2中操作台上用于启动作为操作目标的动作机构的按钮，检测到按钮被按下时，目标比对装置13比较查看目标的预定特征比如红色与事先存储在目标比对装置13中的该按钮对应的预定特征是否一致，如果该按钮的预定特征是红色则比较结果为特征一致，如果该按钮的预定特征是比如黄色则比较结果为特征不一致。如果特征一致则启动按下的按钮所控制的动作机构，如果不一致则使按下的按钮所控制的动作机构静止。通过比对查看目标的预定特征和操作目标的预定特征，确定操作人员的查看目标和操作目标是否为同一目标。

[0040] 图3为本发明一个实施例提供的防误操作方法的流程图。如图3所示，该实施例提供的防误操作方法应用于工业设备2，该方法包括如下步骤：

[0041] 步骤S1，采集工业设备2的操作人员查看的目标的图像。查看目标为操作人员将要操作的目标在工业设备2上的分布区域。可以以设定时隙为周期采集图像，具体过程为每次采集图像完成后看是否计时到设定时隙，如果到了则再次采集图像，如果没有计时到设定时隙，则继续计时，直到设定时隙时再次采集图像。

[0042] 步骤S2，对所采集的图像进行处理得到图像中查看目标的预定特征。这里，预定特征可以是操作人员将要操作的目标在工业设备2上的分布区域中图形标记的颜色，也可以是图形标记的形状等图形特征。图像处理可以包括去噪，从采集的图像中提取预定目标，对提取的预定目标提取预定特征等等操作。

[0043] 步骤S3，将得到的查看目标的预定特征与操作人员的操作目标的预定特征作比较，并根据比较结果控制操作目标是否动作，返回步骤S1。操作目标是工业设备2中要被启动的动作机构。如图4所示，步骤S3的具体过程如下：

[0044] 步骤S31，接收到查看目标的预定特征；

[0045] 步骤S32，检测操作人员是否按下工业设备2中操作台上用于启动作为操作目标的动作机构的按钮，如果检测到按钮被按下则执行步骤S33，如果没有检测到按钮被按下则返回步骤S1；

[0046] 步骤S33，将查看目标的预定特征与操作目标的预定特征作比较，如果查看目标与操作目标预定特征一致则执行步骤S34，如果不一致则执行步骤S35；

[0047] 步骤S34，启动按下的按钮所控制的动作机构，返回步骤S1；

[0048] 步骤S35，按下的按钮所控制的动作机构静止，返回步骤S1。

[0049] 优选地，步骤S3中根据比较结果控制操作目标是否动作进一步包括：当操作人员的查看目标与操作目标的比较结果为预定特征不一致时报警提示操作人员。

[0050] 如图2所示，以工业设备2是轧钢设备为例对本发明做进一步说明。轧钢设备中部件数量较多，生产工艺流程复杂，容易发生操作人员的误操作。在该实施例中，将轧钢设备中的部件按照动作机构划分，在不同的动作机构分布的区域上涂不同颜色的正方形标记。例如，在上辊高度调整的动作机构分布的区域中用红色正方形21标记，在下辊角度调整的动作机构分布的区域中用黄色正方形22标记，在下辊主传动运行的动作机构分布的区域中用蓝色正方形23标记。当然，轧钢设备中操作台上启动上述各个动作机构的按钮最好也标识相应的颜色，这样操作人员不容易发生误操作。启动上辊高度调整的按钮为红色按钮，启动下辊角度调整的按钮为黄色按钮，启动下辊主传动运行的按钮为蓝色按钮。同时，在PLC中将不同颜色的标记定义为与之对应的动作机构。

[0051] 可见，在这个实施例中，目标的预定特征是目标上的图形颜色。通过视觉系统对轧钢设备不同动作机构的颜色检测，从而确定查看目标上标记的图形的颜色，查看目标通过PLC与操作目标的颜色进行比对。如果比对一致，那么按下的按钮启动的动作机构将按照指定动作运行；如果不一致，那么按下的按钮启动的动作机构将处于静止状态同时进行报警提示。

[0052] 在相机上安装激光笔并固定到操作人员安全帽上，并保证激光射出方向与相机拍摄方向一致。当操作人员站在轧钢设备的操作台前开始操作时，眼睛所查看的目标为将要被操作的目标在轧钢设备上分布的区域，然后微微转头调整激光角度，激光所指目标为将要操作的目标，此时相机会自动调整焦距查找目标的标记。相机通过第一通讯电缆将采集到的数据传给图像处理装置12，图像处理装置12再通过第二通讯电缆将数据传输给PLC，通过PLC编程来完成比较和报警提示等功能。操作人员按下按钮时，当按钮所对应的操作目标的颜色与查看目标的颜色一致时，作为操作目标的动作机构开始动作。当按钮所对应的操作目标的颜色与查看目标的颜色不一致时，作为操作目标的动作机构静止，并报警提示。如果操作人员要操作的动作机构是下辊角度调整，操作人员在按下启动下辊角度调整的按钮之前查看的却是下辊主传动运行的区域，则采集到的查看目标的颜色与操作人员操作目标的颜色不一致，因此PLC使轧钢设备中下辊角度调整的动作机构静止。反之，如果查看目标的颜色与操作目标的颜色一致，则PLC使轧钢设备中下辊角度调整的动作机构照常启动动作。

[0053] 在另一个实施例中，目标的预定特征可以是目标上的图形形状。例如，在轧钢设备中上辊高度调整的分布区域标记红色矩形，在下辊角度调整的分布区域标记红色三角形，而且在下辊主传动运动的分布区域标记红色圆形，通过不同动作机构上标记的不同形状的图形来区分这些不同的动作机构。相对应地，轧钢设备中操作台上启动上述各个动作机构的按钮最好也标识相应的形状，这样操作人员不容易发生误操作。同时，在PLC中将不同形状的标记定义为与之对应的动作机构。

[0054] 本发明有效地防止了人为的误操作﹑及时报警提示。解决了工业设备生产线中误操作的问题，既可以提高人身安全，又可以减少经济损失，市场前景良好。

[0055] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。