【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及属于生产管理领域和数字孪生领域，特别是指基于数字孪生的制造车间有效工时可解释性计算方法。
技术介绍
1、工时是每个制造车间计算工人劳动时间、制定劳动定额、编制各项计划、衡量劳动生产率发展水平的重要的计量单位，并且工人的工时计算是企业管理的一个关键环节，直接关系到生产效率、成本控制、员工绩效等多个方面。对制造企业来说，制造车间工人工时准确高效的计算是非常重要的，通过有效地进行工时管理，企业能够更好地应对市场需求变化，更好地规划和优化人力资源，提高生产效率。
2、传统的制造车间工时的计算往往需要工作人员耗费大量时间去记录工时以及工作的内容，对工人的有效工时统计困难。随着科技的快速发展，出现了许多对车间工人工时的计算方法，比如制造执行系统mes(manufacturing execution system)中的人员绩效管理模块，为工人上岗离岗(非上班下班)刷卡记时，统计工人有效工作时间，有助于确保准确记录工时，避免因手工记录而引起的错误。也有通过机器视觉对工人进行人脸识别考勤计时，通过视觉检测工人在工作岗位的时间来计算有效工时等等。通过这些方法得到了工人的有效工时，但是也存在着一些工人打完卡不工作，在工作岗位上偷懒，而现有的视觉检测也存在受到光照、物体遮挡、环境变化等因素造成的检测误差，会导致所计算的工人的有效工时不够精确。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提出了一种基于数字孪生的复杂制造车间有效工时可解释性计算方法，解决了现有车间对工
2、本专利技术的技术方案的实现如下：
3、一种基于数字孪生的制造车间有效工时可解释性计算方法，具体步骤如下：
4、s1.建立车间工作人员的信息数据库：利用mysql数据库建立每个工人的信息数据表格，并对工人按照不同工作任务进行分类，便于管理信息。
5、s2.在unity中建立制造车间的虚拟场景，对车间的工人、各种设备、房屋等用三维软件3dmax进行建模，再进行渲染及转换为fbx格式后导入unity中，将设备、房屋按车间布局在unity中布置到准确的位置。将工人的模型按其工作任务进行分类并存放到相应的文件夹中，将它们都设置成预制体，便于通过实例化命令在虚拟车间中进行创建。
6、s3.采用双目相机与uwb超宽带设备识别并动态追踪车间工人以获取工人信息。
7、s4.将步骤s3获取到的工人信息导入到步骤s1建立的信息数据库中：将通过机器视觉方法获取的工人的三维坐标、时间戳以及分配的id信息和通过uwb超宽带设备获取的工人的身份id信息、三维坐标以及时间戳信息分别输入到信息数据库中对应的表格中。
8、s5.将信息数据库中通过机器视觉和uwb超宽带设备获取的三维坐标数据通过欧式距离法配对后再通过加权平均法进行融合得到更加真实的三维坐标，最后存储到信息数据库中。
9、s6.在unity中通过mysql.data插件和脚本建立unity与mysql信息数据库的连接，通过脚本获取并将融合后的三维坐标传给对应的工人模型，在三维虚拟场景中实时映射车间工人的移动轨迹，对有效工时进行可视化解释。
10、s7.根据s5中融合后的三维坐标数据以及身份信息判断工人在正常工作时间内是否进入车间工作区域：通过判断在世界坐标系下工人三维坐标是否在车间工作区域边界处坐标范围内，对未进入工作区域的工人，进行步骤s8，对进入安全区域的工人，进行步骤s9。
11、s8.计算工人在正常工作期间处于非工作区域的时间：通过工人时间戳信息计算其在正常工作期间在非工作区域的时间t0，设置一个时间阈值t，当t0超过所设定的阈值t时，对其外出行为进行记录到信息数据库对应的表格中，并在虚拟场景中通过弹窗提示管理人员。
12、s9.通过工人的时间戳变化来计算其处于工作区域的工时t1：在正常工作期间，从判断工人的三维坐标在工作区域范围的那一刻开始计时，期间离开工作区域的那一刻暂停计时，直到其回到工作区域范围内的那一刻继续计时，直到工作结束，记录其处于工作区域的工时总和，计为工作时间t1。
13、s10.通过姿态估计来分析工人在工作区域时的非工作行为占用时间：对进入到工作区域的工人进行二次识别，判断非工作行为，记算这些行为所占的时间总和，计为无效工作时间t2。
14、s11.计算有效工时：将工作时间t1减去无效工作时间t2得到工人有效工时t3。
15、s12.将车间工人的有效工时、无效工时等信息通过信息数据库反馈到unity三维虚拟场景中。通过ui text、ui image组件和脚本来实现通过点击工人三维模型弹出窗口显示该工人身份id、工作类型、有效工时t3、无效工时t2，外出记录等信息。更直观的向管理人员展示出工人的工作状态以及有效工作时间，便于管理人员对车间人员的管理，提高车间生产效率。
16、进一步地，步骤s1中信息数据表格包括员工身份、三维坐标及对应的时间戳、工作任务、有效工时、无效工时、外出记录等信息；工作任务包括包装、检测、加工。
17、进一步地，步骤s3具体为：
18、s3.1对时间进行同步：将双目相机和uwb超宽带设备都通过电脑连接到网络，通过ntp协议将电脑与一个ntp服务器进行通信；将ntp服务器连接到准确的时间源，并通过ntp协议将时间信息提供给双目相机和uwb超宽带设备。保证双目相机和uwb超宽带设备的时间戳同步，从而确保它们在时间上保持一致。
19、s3.2：通过双目相机对车间人员进行识别跟踪并获取他们在相机坐标系下的三维坐标、时间戳等信息。具体步骤如下：
20、s3.2.1标定相机：通过matlab中的stero camera cailbrator工具箱对双目相机进行标定，得到双目相机的畸变参数和内外参数，再对yolov5代码中对应的参数进行替换。
21、s3.2.2制作数据集：对车间不同工人进行不同角度进行拍照，使用labellmg进行图片的标注，制作车间工人的数据集。
22、s3.2.3获取信息：把通过双目相机进行测距中的计算物体深度的代码段加入并结合yolov5目标识别源码中输出物体坐标框的代码段，在检测到工人后，使用deepsort为其分配唯一的身份id信息(在向信息数据库输入三维坐标数据时可以通过不同id输入到不同表格)，通过对检测框范围内图像进行立体视觉处理，对目标检测框中心点(x，y)处附近的点云数据找到满足一定深度范围的点p，得到点p的深度信息z，最终得到工人的三维坐标(x，y，z)并记录对应的时间戳。
23、s3.3：通过uwb超宽带设备对车间人员进行识别跟踪以及获取他们的身份id信息、三维坐标、时间戳等信息。具体步骤如下：
24、s3.3.1布置基站及标签：在车间部署好uwb基站，并在每位工人身上各自佩戴一个uwb标签，每个标签包含唯一的标识符，作为工人的身本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的制造车间有效工时可解释性计算方法，其特征在于，具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的制造车间有效工时可解...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昊琪，陈高威，罗国富，李浩，解伟，翟中尚，文笑雨，张丽科，乔东平，郭伟飞，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：
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