避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法，步骤1，设置于切割机床工作台上的视频采集单元，对人员操作位置及切割机电火花溅射位置进行监控，对人员操作位置采集的每帧图像进行人脸检测获得面部图像，以确定人脸操作位置的人员是否具有操作权限，监测操作人员的活动范围是否与溅射区域产生交集，对所述切割机工作时的溅射图像集进行模拟预测，确定电火花最大的溅射边界以及溅射面积，对所述溅射图像进行分割进而确定溅射区域，所述危险区域为面积重合的位置；当监测到操作人员的活动范围与所述危险区域产生交集，则停止所述切割机的工作。则停止所述切割机的工作。则停止所述切割机的工作。

【技术实现步骤摘要】
避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法及系统


[0001]本专利技术涉及机械控制
，尤其涉及一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法及系统。

技术介绍

[0002]机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40％
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60％，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。
[0003]激光加工技术一直是国家重点支持和推动应用的一项高新技术、关键支撑技术；中国是制造业大国，制造工艺的进步和细分为中国激光加工设备提供了广阔的市场。随着制造业向中国的转移，国内加工设备将逐步升级，激光设备行业的发展将更为迅速，特别是汽车、半导体和电子制造产业的发展，将使中国的激光市场极具潜力。现有数控激光切割机常采用龙门单边驱动，伺服电机安装在龙门横梁的一端，再通过一根长轴将驱动力传递到另一端，实现双齿轮齿条传动，单伺服电机驱动。单边驱动使得横梁受力不对称，影响同步精度，降低机床的动态性能。
[0004]激光切割机是钣金加工的一次工艺革命，是钣金加工中的“加工中央”；激光切割机柔性化程度高，切割速度快，出产效率高，产品出产周期短，为客户赢得了广泛的市场，该技术的有效生命期长，国外超过2毫米厚度的板材大都采用激光切割机，很多国外的专家一致以为今后30
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40年是激光加工技术发展的黄金时期。
[0005]现在大部分的数控切割机均没有设置保护装置，无法保护操作工人的安全，并且，无法避免操作工人的误操作从而导致安全事故。同时，对于现在的激光切割时，均是会有废料的飞溅情况，而人员若站在设备附近会有波及的危险，同时在激光切割时人员还没有准备好就发生了误操作使得切割开始，造成了误伤情况也是不计其数的，传统的隔离结构均是采用了一体化的设计，使得在进行安装时比较费时费力，且现在的隔离结构只有隔离的一种功能使得功能的单一性，不能够对激光切割的加工效率带来直接性的帮助。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术公开一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，设置于切割机床工作台上的视频采集单元，对人员操作位置及切割机电火花溅射位置进行监控，其中，所述切割机电火花溅射位置为第一预设位置，从监控区域图像集中提取人员操作范围和切割机溅射范围的几何(geometric)图形并根据所述几何图形进行分块；
[0008]步骤2，对人员操作位置采集的每帧图像进行人脸检测获得面部图像，以确定人脸
操作位置的人员个数，若检测到的人员个数大于所述切割机床工作台的工作区域可以允许的最大人数则禁止该次切割工作的进行；预设时间间隔对采集的图像进行识别，若检测到的人员个数小于所述允许的最大人数则对所述面部图像进行跟踪获得人员的姿态数据，将采集到的面部图像与指定的允许使用的操作者的人脸数据库中图像进行人脸匹配，若至少一人的匹配结果为同类或相似度大于第一预设值，则所述当前帧面部图像的认证结果为通过，允许当前时刻的切割机工作台进行工作；
[0009]步骤3，若匹配结果不为同类或相似度小于第一预设值则对该人员的姿态数据进行分析；若获得的人员的所述姿态数据符合预设的操作安全姿态，则允许切割机的继续工作；
[0010]步骤4，监测操作人员的活动范围是否与溅射区域产生交集，建立机器学习单元，根据所述机器学习单元，对所述切割机工作时的溅射图像集进行模拟预测，确定电火花最大的溅射边界以及溅射面积，根据组合分块的分割方法对所述溅射图像进行分割进而确定溅射区域，其中，所述确定溅射区域为第二预设位置；
[0011]步骤5，对比所述第一预设位置和所述第二预设位置，确定溅射区域中的危险区域，其中，所述危险区域为面积重合的位置；
[0012]步骤6，当监测到操作人员的活动范围与所述危险区域产生交集，则停止所述切割机的工作。
[0013]更进一步地，所述步骤4进一步包括：将采集的切割机的工作数据进行记录，对其产生的切割电火花的溅射图像特征数据集进行数据处理，在经过数据清洗、数据转换后输入到所述机器学习单元的神经网络模型中进行回归分析，进而确定所述机器学习模型，再将实时切割图像影像输入到所述机器学习模型中，确定预测切割电火花的范围预测。
[0014]更进一步地，使用者在开启切割机床工作台时需要进行多重身份认证，所述多重身份认证包括：通过指纹、数字密码、面部识别、动态口令的一种或者多种进行使用者的身份认证，在全部身份认证全部通过后，允许使用者开启切割机床工作台。
[0015]更进一步地，所述对人员操作位置采集的每帧图像进行人脸检测获得面部图像进一步包括：使用所述视频采集单元采集用户的面部图像，所述面部图像处理器对所述面部图像进行清晰化处理，通过图像锐化、二值化等图像处理手段获得清晰度加强的处理图像，再对经过处理后的面部图像进行面部特征提取，获得数字化的实时面部特征。
[0016]更进一步地，所述步骤3进一步包括：将具有单独操作工作台的使用者的数据记录于对于指定的允许使用的操作者的人脸数据库，对于实习使用者而已，其对所述切割机床工作台需要实时监控其操作规范，设立操作规范姿态特征，将采集到的实习使用者的姿态数据与所述操作规范姿态特征进行对比，若姿态数据的相似程度大于第二预设值，则判定所述姿态为安姿态。
[0017]本专利技术还公开了一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证系统，包括如下功能模块：
[0018]视频采集单元，设置于切割机床工作台上的视频采集单元，对人员操作位置及切割机电火花溅射位置进行监控，其中，所述切割机电火花溅射位置为第一预设位置，从监控区域图像集中提取人员操作范围和切割机溅射范围的几何(geometric)图形并根据所述几何图形进行分块；
[0019]身份认证单元，对人员操作位置采集的每帧图像进行人脸检测获得面部图像，以确定人脸操作位置的人员个数，若检测到的人员个数大于所述切割机床工作台的工作区域可以允许的最大人数则禁止该次切割工作的进行；预设时间间隔对采集的图像进行识别，若检测到的人员个数小于所述允许的最大人数则对所述面部图像进行跟踪获得人员的姿态数据，将采集到的面部图像与指定的允许使用的操作者的人脸数据库中图像进行人脸匹配，若至少一人的匹配结果为同类或相似度大于第一预设值，则所述当前帧面部图像的认证结果为通过，允许当前时刻的切割机工作台进行工作；
[0020]动作检测单元，若匹配结果不为同类或相似度小于第一预设值则对该人员的姿态数据进行分析；若获得的人员的所述姿态数据符合预设的操作安全姿态，则允许切割机的继续工作；
[0021]危险区域预测单元，监测操作人员的活动范围是否与溅射区域产生交集，建立机器学习单元，根据所述机器学习单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，设置于切割机床工作台上的视频采集单元，对人员操作位置及切割机电火花溅射位置进行监控，其中，所述切割机电火花溅射位置为第一预设位置，从监控区域图像集中提取人员操作范围和切割机溅射范围的几何(geometric)图形并根据所述几何图形进行分块；步骤2，对人员操作位置采集的每帧图像进行人脸检测获得面部图像，以确定人脸操作位置的人员个数，若检测到的人员个数大于所述切割机床工作台的工作区域可以允许的最大人数则禁止该次切割工作的进行；预设时间间隔对采集的图像进行识别，若检测到的人员个数小于所述允许的最大人数则对所述面部图像进行跟踪获得人员的姿态数据，将采集到的面部图像与指定的允许使用的操作者的人脸数据库中图像进行人脸匹配，若至少一人的匹配结果为同类或相似度大于第一预设值，则所述当前帧面部图像的认证结果为通过，允许当前时刻的切割机工作台进行工作；步骤3，若匹配结果不为同类或相似度小于第一预设值则对该人员的姿态数据进行分析；若获得的人员的所述姿态数据符合预设的操作安全姿态，则允许切割机的继续工作；步骤4，监测操作人员的活动范围是否与溅射区域产生交集，建立机器学习单元，根据所述机器学习单元，对所述切割机工作时的溅射图像集进行模拟预测，确定电火花最大的溅射边界以及溅射面积，根据组合分块的分割方法对所述溅射图像进行分割进而确定溅射区域，其中，所述确定溅射区域为第二预设位置；步骤5，对比所述第一预设位置和所述第二预设位置，确定溅射区域中的危险区域，其中，所述危险区域为面积重合的位置；步骤6，当监测到操作人员的活动范围与所述危险区域产生交集，则停止所述切割机的工作。2.如权利要求1所述的一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：将采集的切割机的工作数据进行记录，对其产生的切割电火花的溅射图像特征数据集进行数据处理，在经过数据清洗、数据转换后输入到所述机器学习单元的神经网络模型中进行回归分析，进而确定所述机器学习模型，再将实时切割图像影像输入到所述机器学习模型中，确定预测切割电火花的范围预测。3.如权利要求2所述的一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法，其特征在于，使用者在开启切割机床工作台时需要进行多重身份认证，所述多重身份认证包括：通过指纹、数字密码、面部识别、动态口令的一种或者多种进行使用者的身份认证，在全部身份认证全部通过后，允许使用者开启切割机床工作台。4.如权利要求3所述的一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法，其特征在于，所述对人员操作位置采集的每帧图像进行人脸检测获得面部图像进一步包括：使用所述视频采集单元采集用户的面部图像，所述面部图像处理器对所述面部图像进行清晰化处理，通过图像锐化、二值化等图像处理手段获得清晰度加强的处理图像，再对经过处理后的面部图像进行面部特征提取，获得数字化的实时面部特征。5.如权利要求1所述的一种避免电火花切割机床工作台误控制的认证方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：将具有单独操作工作台的使用者的数据记录于对于指定的允许使用的操作者的人脸数据库，对于实习使用者而已，其对所述切割机床工作台需要实时监
控其操作规范，设立操作规范姿态特征，将采集到的实习使用者的姿态数据与所述操作规范姿态特征进行对比，若姿态数据的相似程度大于第二预设值，则判定所述姿态为安姿态。6.一种避免电火花切割机床工作台误控制的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沛峰，项泽元，汪科林，项海峰，黄进，蒋晓龙，翁正华，
申请(专利权)人：池州市安安新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：