CN111796341B - 在具有机械的组装环境中的接近检测 - Google Patents

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Abstract

在具有机械的组装环境中的接近检测。提供了用于制造环境中的接近检测的系统和方法。一个实施方式是一种在组装环境中报告接近的方法。该方法包括：将支架的臂插入到由托架保持并由机器人处理的零件的内部；将所述支架处的分度特征放置为与所述托架的分度特征接触；操作所述支架处的传感器以直接检测技术人员所穿戴的第一接近检测器的位置和所述机器人处的第二接近检测器的位置；以及如果所述第一接近检测器和所述第二接近检测器之间的距离小于阈值，则引导所述第一接近检测器向所述技术人员提供警告。

Description

在具有机械的组装环境中的接近检测
技术领域
本公开涉及组装领域，具体地，涉及组装环境中的人机交互。
背景技术
在组装环境中，仍期望的是尽可能快速且高效地组装新零件。某些组装任务由自动化机器执行，而其它组装任务由技术人员执行屡见不鲜。为了确保安全，在自动化机器正在操作的同时技术人员被限制进入自动化机器的操作区域。这导致“禁区”，这可降低技术人员操作的速度和效率，并且可导致较慢的组装速率，这些是不期望的。同时，最佳做法仍然是不依赖于操作者对附近的自动化机器的认知或者说允许自动化机器与同一区域中的技术人员一致操作。因此，如果自动化机器和技术人员二者将利用同一区域，则对其进行限制以分离使用时间。
使该问题进一步复杂的是，如果技术人员被区域内正在处理的大零件遮挡，则可能难以确定技术人员是否存在于该区域中。例如，用于飞行器的机翼或机身的复合零件跨越许多英尺，因此能够阻挡技术人员被看到。
因此，将期望的是有一种考虑了上述至少一些问题以及其它可能的问题的方法和设备。
发明内容
本文所描述的实施方式经由与机器和技术人员处的接近检测器交互的多个传感器来动态地感测技术人员与机器的接近。这些传感器能够基于在技术人员所占据的区域中是否正在处理零件而在不同的检测模式下操作(例如，通过利用不同的定时窗口或检测方法)。
一个实施方式是一种在组装环境中报告接近的方法。该方法包括：将支架的臂插入到由托架保持并由机器人处理的零件的内部；将所述支架处的分度特征放置为与所述托架的分度特征接触；操作所述支架处的传感器以直接检测技术人员所穿戴的第一接近检测器的位置和所述机器人处的第二接近检测器的位置；以及如果所述第一接近检测器和所述第二接近检测器之间的距离小于阈值，则引导所述第一接近检测器向所述技术人员提供警告。
另一实施方式是一种具体实现编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时能够操作以用于执行在组装环境中报告接近的方法。该方法包括：将支架的臂插入到由托架保持并由机器人处理的零件的内部；将所述支架处的分度特征放置为与所述托架的分度特征接触；操作所述支架处的传感器以直接检测技术人员所穿戴的第一接近检测器的位置和所述机器人处的第二接近检测器的位置；以及如果所述第一接近检测器和所述第二接近检测器之间的距离小于阈值，则引导所述第一接近检测器向所述技术人员提供警告。
另一实施方式是一种用于组装环境中的接近报告的系统。该系统包括：可穿戴的第一接近检测器；设置在所述组装环境的单元中的机器人处的第二接近检测器；托架，该托架保持具有内部的零件，该托架包括分度特征；以及支架。该支架包括：具有分度特征的基座，所述分度特征与所述托架的分度特征配合；臂，该臂插入到所述零件的内部；以及设置在所述臂处的多个传感器。
下面可描述其它例示性实施方式(例如，与上述实施方式有关的方法和计算机可读介质)。所讨论的特征、功能和优点可在各种实施方式中独立地实现，或者可在其它实施方式中组合，其进一步的细节可参考以下描述和附图看出。
附图说明
现在参照附图仅作为示例描述本公开的一些实施方式。在所有附图上相同的标号表示相同的元件或相同类型的元件。
图1示出例示性实施方式中的接近报告系统。
图2是示出例示性实施方式中的报告接近的方法的流程图。
图3是例示性实施方式中的接近检测器的图。
图4至图6描绘了例示性实施方式中的接近检测器之间的距离。
图7至图8示出例示性实施方式中在接近检测器与接近报告服务器之间发送的通信。
图9描绘了例示性实施方式中考虑到工厂车间处的遮挡零件的存在选择性地调节用于检测工厂车间处的技术人员的存在的感测试探的系统。
图10描绘了例示性实施方式中用于向能够由技术人员占据的遮挡零件的内部插入传感器的支架。
图11是示出例示性实施方式中的报告接近的另一方法的流程图。
图12是例示性实施方式中的接近报告系统的框图。
图13是例示性实施方式中的飞行器生产和服务方法的流程图。
图14是例示性实施方式中的飞行器的框图。
具体实施方式
附图和以下描述提供了本公开的特定例示性实施方式。因此将理解，本领域技术人员将能够想到各种布置方式，其尽管未在本文中明确地描述或示出但是具体实现了本公开的原理并且包括在本公开的范围内。此外，本文所描述的任何示例旨在帮助理解本公开的原理，并且将被解释为不限于这些具体陈述的示例和条件。结果，本公开不限于下面所描述的特定实施方式或示例，而是由权利要求及其等同物限制。
图1是例示性实施方式中的接近报告系统100的图。接近报告系统100包括能够操作以动态地确定组装环境内的接近传感器之间的距离并基于零件是否位于单元中来改变检测模式/试探的任何系统。接近报告系统100已被进一步增强以在技术人员和机器之间进行区分，并基于技术人员和机器之间的距离来提供警告和/或其它补救措施。通过确保在机器附近工作的技术人员的安全，同时还增加单元内的机器的正常运行时间，这提供了技术益处。其还确保了单元中的零件不遮挡技术人员被检测。如本文所用，“单元”包括旨在操作一个或更多个机器/机器的任何专用工作空间或容积。
在此实施方式中，接近报告系统100包括接近报告服务器110和传感器120(例如，无线电天线、超宽带(UWB)收发器、相机等)。传感器120从设置在组装环境130(例如，工厂车间)的一个或更多个单元132-133内的接近检测器160接收输入，因此传感器120用作接近报告服务器110的接口。控制器112从传感器接收超宽带(UWB)输入。接近检测器160能够由一个或更多个技术人员150穿戴，并且还可设置在机器140的部分142(例如，移动组件)处。机器140可包括机器人臂、自动引导车(AGV)、柔性跟踪机器以及在单元内移动的其它自动化装置。如所描绘的，技术人员150在单元132内的第一位置P1处穿戴着接近检测器160，并且距在单元132内的第二位置P2处具有接近检测器162的机器140处于距离/接近D。接近检测器162可位于机器140的移动部分、机器140的基座、机器140处的末端执行器等处。此外，如所描绘的，单元133内当前没有技术人员或接近检测器。
基于来自接近检测器160和162的信号，接近报告服务器110的控制器112确定各个接近检测器160和162的位置。如果一个或更多个技术人员的接近检测器160距机器140处的接近检测器162比存储在存储器114中的预定义的阈值更近，则控制器112可提供警告。例如，控制器112可被实现为定制电路、执行编程指令的硬件处理器或其一些组合。
为了考虑可能阻挡到接近检测器的视线(因此阻碍对技术人员或机器的检测)的遮挡物170(例如，机身的区段、机翼面板等)的存在，放置一个或更多个反射镜180以便形成检测通路182。反射镜180能够反射传感器120所利用的电磁辐射的波长。因此，在传感器包括相机的实施方式中，反射镜180反射光学波长。在传感器检测无线电波长的实施方式中，反射镜180能够反射无线电波长。如本文所用，如果反射镜重定向信号而不会显著衰减信号(例如，超过10％、超过1％等)，则其“能够反射”。
接近报告系统100(例如，接近报告服务器110)被配置为响应于单元132中的遮挡物170的存在而调节感测试探(sensing heuristic)。这样，传感器120能够利用沿着检测通路182经由反射镜180传递的信令来检测技术人员。物体的存在可由传感器自动地检测，或者可由从外部源提供给控制器112的输入指示。
对于全向的传感器120，感测试探的改变可包括调节获取输入的定时窗口(即，为了考虑到由于由反射镜所导致的路径长度的增加而增加的输入延迟)。即，在一个实施方式中，路径长度的增加导致对应延迟，用于经由传感器120检测输入的采样窗口在时间上移动与该延迟相等的量。这种对采样窗口定时的改变在传感器120之间变化，但是可基于与各个传感器120交互的反射镜180的位置和取向来知道。对于定向的并且能够调节以指向新方向的传感器120，感测试探的改变可包括将传感器120指向反射镜180以便从检测通路182接收信令。在一个实施方式中，有限数量的传感器调节其感测试探。选择该数量以确保能够从遮挡物170背后的任何位置一次由至少三个传感器检测技术人员，从而允许(在变换接收信号定时以考虑由反射镜导致的路径差异之后)位置的三角测量。这使技术人员150能够在单元132内移动的同时保持被检测到，这是高度期望的。
简而言之，机器140和技术人员150配备有收发器以传送其位置，并且这些位置可彼此比较。基于该比较，提供不同级别的警告/补救(例如，警告人和/或关闭机器)以便在人和机器在同一单元/区域中一起工作时确保安全。反射镜180的使用确保了无论是否存在遮挡物，本文所讨论的接近报告技术和系统保持有效。
将关于图2的流程图讨论接近报告系统100的操作的例示性细节。对于此实施方式，假设图1的技术人员150计划进入机器140当前正在操作的单元132。例如，机器可能正在组装/接合用于飞行器的复合零件和/或金属零件。
图2是示出例示性实施方式中的报告接近的方法200的流程图。参照图1的接近报告系统100来描述方法200的步骤，但是本领域技术人员将理解，可在其它系统中执行方法200。本文所描述的流程图的步骤并非全部包括，可包括未示出的其它步骤。本文所描述的步骤也可按照另选顺序执行。
在步骤202中，为技术人员150配备第一接近检测器(例如，一个或更多个接近检测器160)。第一接近检测器是可穿戴的，因为它可按照免提方式携带在技术人员身上。例如，接近检测器可被添加到技术人员的头饰(例如，头盔)，可通过钩环紧固件(例如，Velcro)织物来配备到技术人员150所穿戴的衣服上，可被放置在技术人员的口袋中，可以是技术人员150所穿戴的吊坠或智能腕表的形式，可被缝到或粘到技术人员150所穿戴的衣服上，可被实现为提供视觉、音频或振动警告或其任何组合的智能安全眼镜，或者可经由其它手段来配备。在另外的实施方式中，第一接近检测器包括蜂窝电话或平板，并且可利用诸如全球定位系统(GPS)技术的技术。
在步骤204中，将第二接近检测器设置于在组装环境130内移动的机器140的部分142处。这可包括在单元内的各个机器140处附连多个接近检测器162(例如，设置在其上或其内)，并且可在期望维修或检查之前在机器140的初始设置和校准期间执行。在一些实施方式中，第二接近检测器(即，接近检测器162)与机器140的电源联接，并且与机器140的控制器通信。在第一接近检测器(即，接近检测器160)和第二接近检测器(即，接近检测器162)就位的情况下，技术人员150前进到单元132中(例如，为了进行检查、帮助组装或维修)。在此期间，单元132内的机器140可继续操作。然而，在放置第二接近检测器期间以及在接近检测器使用期间，机器不需要处于连续运动中。相反，在机器操作期间以及在机器的操作暂停期间，接近检测器均能够检测机器的位置。
在步骤206中，控制器112确定单元内是否存在遮挡物170(例如，单元中正在处理的零件，例如机身区段或机翼)。在一个实施方式中，控制器112基于引导机器140的动作的数控(NC)程序的检查来确定是否存在遮挡物170。如果机器140的当前NC程序被引导向在遮挡物上进行工作，则控制器112推断出存在遮挡物170(即，因为其当前正在由单元中的机器处理)。在另一实施方式中，控制器112基于技术人员150直接提供的输入或者基于来自传感器120的输入来推断遮挡物170的存在。例如，当利用单元132在各自具有预期取向的有限选择的零件上进行工作时，传感器120直接基于来自传感器120的输入(例如，基于指示位于单元132内的遮挡物170的传感器读数)来检测遮挡物170的存在。例如，传感器120可利用激光或声传感器来测量其下方的距离。如果由多个传感器测量的距离小于到地板的已知距离，则存在遮挡物170。在另一实施方式中，为了检测遮挡物的存在，利用相机形式的传感器120。
步骤208包括当不存在遮挡物170时，操作单元132处的传感器120以直接检测第一接近检测器的位置和第二接近检测器的位置。在一个实施方式中，第一接近检测器向组装环境130中的传感器120(例如，设置在单元132外、单元132内、机器140处等的传感器120)发送第一信号。在传感器120处直接从第一接近检测器接收第一信号(即，而不被反射镜180反射)。
在此实施方式中，第一信号包括超宽带(UWB)无线电信号，其为第一接近检测器提供唯一标识符以将它与组装环境130中的其它接近检测器160和162区分开。第一接近检测器可与接近报告服务器110的存储器114中指示的特定技术人员关联。在另一实施方式中，第一信号还明确地陈述第一接近检测器附接至的技术人员或机器。在另外的实施方式中，经由多个不同的无线电频带或通信信道来发送第一信号。在某些实施方式中，甚至可经由发光二极管(LED)作为视觉码来发送第一信号。经由多个不同的通信信道发送第一信号提供了确保信号可被传感器120接收和处理的技术益处。可连续地或周期性地(例如，每秒一次或多次)发送第一信号。
第二接近检测器(即，接近检测器162)向传感器120发送第二信号。在传感器120处直接从第二接近检测器接收第二信号(即，不被反射镜180反射)。第二信号唯一地标识第二接近检测器，并且可经由与第一信号相同的信道并以相似的方式发送。在传感器120处接收第一信号和第二信号，并且这些信号被提供给接近报告服务器110以用于分析。接下来，控制器112可执行三角测量以确定接近检测器的位置，并且可对定时和/或坐标系应用期望的变换以考虑到一个或更多个传感器120使用反射镜。
在某一时间点，遮挡物170被添加到单元132，这使得进入单元132的技术人员在占据某些位置时被遮挡从而无法直接看见。此条件由控制器112检测。
步骤210包括当存在遮挡物170时，操作单元132处的传感器120以经由反射镜180间接检测第一接近检测器的位置P1和第二接近检测器的位置P2。在传感器是定向的实施方式中，这可包括将传感器120指向一个或更多个反射镜180。在一个实施方式中，传感器与反射镜交互，使得为各个位置提供至少三条不同的通路以便允许三角测量。在传感器是全向的实施方式中，间接检测还可包括更改传感器120的感测试探。对于各个传感器，存在预期最大检测距离和最小检测距离，其与检查来自传感器120的输入的采样窗口对应。遍历检测通路182的信令更改(例如，增加)了最小和最大检测距离，继而更改(例如，增加)了预期到来信令的定时。因此，可将采集信号以进行分析的采样窗口调节与预期信令定时的改变相等的量。基于所接收的信令，确定第一接近检测器的位置和第二接近检测器的位置(例如，经由三角测量)。
在接近检测器的位置已知的情况下，控制器112在步骤212中确定接近检测器之间的距离。这可这样执行：查阅存储在存储器114中的指示各个传感器的位置的信息，基于在各个传感器120处接收的信号强度对第一接近检测器的第一位置P1和第二接近检测器的第二位置P2进行三角测量，并确定第一位置与第二位置之间的分离量。作为此处理的一部分，存储器114可存储来自传感器120的信号。在传感器120包括相机的另外的实施方式中，可使用各个相机的角度以及立体设备或技术以便确定位置。在另外的实施方式中，控制器112可选择哪些接近检测器以确定它们之间的距离。例如，控制器112可选择性地放弃位于技术人员身上的接近检测器、位于同一实体(例如，同一技术人员、同一机器等)上的接近检测器、位于机器上的接近检测器(例如，在机器的现有碰撞避免技术已经防止碰撞的情况下)等之间的距离确定。这可允许更大的资源分配以便于控制器112执行最相关(即，最有可能增强安全性)的距离确定。在另外的实施方式中，可在随时间采集的距离数据上使用运动检测技术以确定技术人员或机器的当前速度和/或方向。一旦确定了距离，就将距离与阈值进行比较。如果距离不小于阈值(例如，将向技术人员提供安全警告的距离，或者机器将被停止以确保安全的距离)，则处理继续至步骤206，并且系统确定接近检测器的新位置。另选地，如果距离在阈值内，则处理继续至步骤214。
步骤214包括如果第一接近检测器和第二接近检测器之间的距离小于阈值，则引导第一接近检测器向技术人员提供警告。本文所描述(以及图4至图6示出)的距离阈值可基于每机器静态地定义，或者可随着机器继续操作基于机器的NC程序中指示的移动和/或NC程序内的机器的位置来动态地确定。例如，如果未来机器的路径预期会使得机器减小其到技术人员的距离，则可增大阈值以确保更快速地发出警告。
在一个实施方式中，如果距离不小于第一阈值，则技术人员150远离机器140。因此，机器140可继续操作。另选地，如果距离小于第一阈值，则控制器112经由检测通路182引导第一接近检测器(例如，经由传感器120)向技术人员150提供警告。即，通过检测通路182提供警告。具体地，横跨检测通路182提供的传输使得第一接近检测器经由任何合适的手段(例如，视觉手段、听觉手段、振动手段等)警示技术人员。单元132内的操作环境可包括可能使技术人员150的感官迟钝的视觉、听觉和/或其它刺激。因此，可生成警告以刺激多种感官(例如，经由亮光、振动运动或独特的声音)。根据技术人员相对于机器的位置，警告甚至可采取言语警告“停止向前移动”、“请勿向左移动”、“请勿向南移动”或类似短语的形式。警告是针对技术人员150的促使提高认知和谨慎的提示。在另外的实施方式中，警告可按照技术人员的头盔、眼镜或手套上的闪光灯的形式实现，或实现为机器处的闪光灯或警报器。
如果第一接近检测器和第二接近检测器之间的距离小于第二阈值，则控制器112引导机器140停止。通过即使当技术人员移动靠近积极操作的机器时仍确保技术人员安全，这提供了技术益处。这还因为其不需要各个机器包括其自己的专用技术人员避开传感器和逻辑而提供了技术益处。
可针对多组接近检测器基本上同时且异步地执行方法200。例如，可执行方法200以确定技术人员的接近检测器与附加机器处的接近检测器之间的附加距离。这使得能够针对制造单元内的所有相关实体，或者甚至横跨整个工厂车间执行接近检测。方法200还通过防止诸如大型零件的遮挡物使技术人员不可检测而提供了技术益处。方法200还通过允许遵守机器人工业协会(RIA)标准(例如，RIA15.06)而提供了技术益处。
图3是例示性实施方式中的接近检测器300的图。接近检测器300包括控制器310、存储器320和主收发器330以及辅收发器340。主收发器330和辅收发器340使用不同的频率范围(或通信方式，例如光学对无线电)来操作，以便从接近检测器300发送信号。因此，如果一个频率范围经历干扰或噪声，则另一收发器仍可在另一频率范围提供信号。接近检测器300还包括振动生成器360(例如，压电元件、振动马达等)和扬声器350。当生成警告时，控制器310可启用这些元件中的一者或二者以吸引技术人员的注意。在另外的实施方式中，接近检测器300可在技术人员150所穿戴的护目镜处生成警示，以导致提供警告的闪光、其它视觉输入或振动。例如，可通过护目镜的靠近技术人员的太阳穴的部分，特别是镜腿端部来生成音频警告。在另外的实施方式中，护目镜包括具有视觉、音频或振动警告或其任何组合的智能安全眼镜。在一些实施方式中，利用蓝牙技术，其中技术人员穿戴基站，该基站与实现接近检测器的可穿戴装置(例如，帽子、头盔、手套、眼镜、背心等)通信。在此实施方式中，为技术人员配备第一接近检测器包括引导技术人员穿戴包括/集成有第一接近检测器的衣物(例如，经由标志或程序)。在此实施方式中，接近检测器300还包括电池370和传感器380。传感器380检测电池电量(例如，通过测量电池370处的电压)。传感器380可将该电池电量报告给控制器310。如果电池电量低于期望的值，则控制器310可经由扬声器350和/或振动生成器360生成电池电量警告。接近检测器300还可包括按钮390。按压按钮390可操作第一接近检测器以发出远程地停止与技术人员150在同一单元内的机器140的命令。
图3还描绘了惯性测量单元(IMU 395)，其能够检测指示接近检测器300的运动的加速度。通过在一段时间内对这些加速度进行积分(例如，每秒一次、每隔几分之一秒、以几千赫兹等)，可确定技术人员的移动。该信息可用于验证或补充经由传感器120确定的位置数据。例如，IMU 395可具有显著高于传感器120的采样率。因此，可利用IMU 395来在传感器120所接收/发送的UWB脉冲之间检测技术人员的快速运动。即使在传感器120的检测脉冲之间技术人员快速地移动时，这也有助于准确地检测技术人员的位置。
在一个实施方式中，IMU 395向控制器112提供位置更新，而在另外的实施方式中，IMU 395接收指示接近检测器300以及机器的接近检测器的位置的信息。然后，在传感器120没有操作的间歇期间(例如，在几分之一秒内)，控制器310基于来自IMU 395的输入内部地更新其位置。如果在间歇期间来自IMU 395的输入指示接近检测器300已移动得比阈值距离(例如，图4至图6的D2)更近，则控制器310如上所述生成警告以便警告穿戴接近检测器300的技术人员。
在另外的实施方式中，可将电池电量信息报告给接近报告服务器110。各个单元可与预定电池电量关联。这可以是在技术人员在该单元内执行检查或维修的同时，为了确保接近检测器300继续操作而期望的电池电量。在进入单元时(例如，基于接近检测器300的三角测量的位置确定)，控制器112可将当前电池电量与单元所期望的电池电量进行比较。当技术人员试图进入单元时，如果电池电量低于预定电池电量，则控制器112还可引导接近检测器300生成警告。接近报告服务器110还可估计技术人员预期停留在他们当前所占据的单元132中的时间段，并且在检查或维修处理期间如果电池电量下降至低于该时间点所预期的电池电量，则指示接近检测器300生成电池电量警告。
在另外的实施方式中，接近报告服务器110可确定接近检测器在比预定义的持续时间(例如，一秒、十秒、三十秒、一分钟等)更长的时间内没有发送信号。响应于该确定，接近报告服务器110可向位于最后检测到接近检测器的单元中的所有机器发送停止指令。这在接近检测器的意外功率损耗的情况下确保安全，并且即使在电池耗尽或装置故障的情况下也使技术人员能够安全地离开单元。
诸如设置在机器140处的附加接近检测器可不配备有振动生成器、电池、电池传感器和/或扬声器。这些接近传感器可直接附接到它们所附接至的机器的电源，并且可具有与安装有它们的机器140的控制器直接通信的控制器。
图4至图6描绘了例示性实施方式中的接近检测器之间的距离。对于此实施方式，假设接近检测器410位于正在单元内移动的技术人员处。如图4所示，技术人员正在朝着设置在第一机器处的接近检测器420和设置在第二机器处的接近检测器430移动。附接有接近检测器420和430的机器也正在不同的方向上移动。随着技术人员和机器移动，接近检测器410与接近检测器420和430之间的距离减小，直至接近检测器420在距离D2内，如图5所示。这使得接近检测器410发出警告。在图6中，技术人员和机器继续移动，使得接近检测器420在距离D1内并使得接近检测器430在距离D2内。继续从接近检测器410发出警告，并且附接有接近检测器420的机器停止。停止机器可包括防止机器移动、停用机器、使得机器移动到“安全”姿态或其它缩回状态、或者使机器主动地远离技术人员移动。
图7至图8示出例示性实施方式中在接近检测器与接近报告服务器之间发送的通信。图7示出接近检测器所发送的信号的通信700。该通信可根据熟知的无线协议(例如，根据IEEE 802.11协议、根据蓝牙等)来封包并经由传感器120接收，或者可以其它方式调制以承载信息。根据图7，通信700包括指示机器或其所附接至的人的主ID。通信700还包括将接近检测器与同一人或机器处的其它接近检测器唯一地区分开的装置ID。通信700还报告生成该通信的接近检测器的电池电量。
图8描绘了可由接近报告服务器110提供给接近检测器的通信800。在此实施方式中，通信800包括通知。通信800包括其指向的装置的标识符、其指向的接近检测器的标识符以及提供给接近检测器的指令。示例指令可包括警告、停止操作的指令、恢复操作的指令等。例如，如果机器处的接近检测器的距离小于第一阈值，则可向技术人员所穿戴的接近检测器提供第一通知(例如，引导第一接近检测器发出警告的通知)，如果距离小于比第一阈值小的第二阈值，则可向第二接近检测器提供第二通知(例如，引导第二接近检测器停止或关闭机器的通知)。
图9描绘了例示性实施方式中考虑到工厂车间处的遮挡零件的存在选择性地调节用于检测工厂车间处的技术人员的存在的感测试探的系统。在图9中，单元910包括技术人员920。在机翼930进入单元之前，传感器940直接检测技术人员的接近检测器的存在。然而，在机翼930已进入单元之后，技术人员不再从所有位置对所有传感器直接可见。即，并非所有传感器均具有到技术人员920的直接视线。因此，在一个或更多个传感器经由反射镜942间接检测技术人员的存在的模式下操作传感器940。基于该检测方案，确定技术人员920到机器950的距离(例如，图1的D)。
图10描绘了例示性实施方式中用于将传感器1028插入到能够被技术人员920占据的遮挡物1000(例如，机身的部分或区段)的内部1004的支架1020。可利用支架1020以及类似装置以便即使在技术人员处于正被处理的遮挡物1000(诸如零件)内部1004的同时也允许技术人员到机器的接近检测。在图10中，遮挡物1000包括阻碍内部1004内的技术人员的检测的外部1002(例如，因为它对用于检测的波长是不透明的)。遮挡物1000由托架1010保持，托架1010包括基座1014以及提供物理支撑的柱1012。基座1014包括用于精确地定位支架1020的分度特征1016(例如，杯或锥)。因此，当分度特征1023(例如，杯或锥)被放置到分度特征1016处的位置时，精确地知道支架1020相对于遮挡物1000的位置。由于支架1020的基座1022、塔架1024和臂1026是刚性的，所以传感器1028(例如，UWB传感器)相对于遮挡物1000的位置也已知。这使得能够利用设置在臂1026处/下方的传感器1028来精确地跟踪内部1004内的技术人员，并确定技术人员与在遮挡物1000的内部进行工作的机器1030之间的距离。
图11是示出例示性实施方式中的用于报告接近的另一方法1100的流程图。步骤1102包括将支架的臂插入到由托架保持并由机器处理的零件的内部。这意味着设置在臂1026处的各个传感器1028具有到零件内部的视线。步骤1104包括将支架处的分度特征放置为与托架的分度特征接触。这可包括将锥放置到杯中。在步骤1106中，操作支架处的传感器以直接检测技术人员所穿戴的第一接近检测器的位置和机器处的第二接近检测器的位置。在一个实施方式中，操作传感器包括从接近检测器接收UWB信号。步骤1108包括如果第一接近检测器和第二接近检测器之间的距离小于阈值，则引导第一接近检测器向技术人员提供警告。在一个实施方式中，这包括如果距离小于第一阈值，则发起从接近报告服务器到技术人员处的第一接近检测器的传输(例如，经由传感器1028)。响应于该传输，第一接近检测器向技术人员提供警告。如果距离小于比第一阈值小的第二阈值，则接近报告服务器向机器发起停止机器的传输。
通过即使当技术人员被隐藏在正被处理的零件内部时也允许跟踪技术人员到机器的接近，方法1100提供了优于现有技术的技术益处。
示例
在以下示例中，在接近报告系统的背景下描述附加工艺、系统和方法。
图12是例示性实施方式中的接近报告系统的框图。如图12所示，制造单元1200包括机器1250。机器1250附接到基座1210，并且包括控制器1252。控制器1252引导致动器1212、1214和1216的操作，以便重新定位刚体1220和1230(例如，根据数控(NC)程序)。这还重新定位了末端执行器1232。致动器1212、1214和1216与刚体1220和1230(包括末端执行器1232)的组合形成运动链1254。
接近检测器1290被安装到机器1250，并且联接以用于与控制器1252通信。接近检测器1290包括生成用于由接近报告服务器1280处理的信号的控制器1292，并且还包括存储器1294。经由主收发器1296和/或辅收发器1298发送信号，以便提供冗余并降低信号被干扰的可能性。在传感器1270处接收从接近检测器1290发送的信号。
接近报告服务器1280包括存储器1282和控制器1284。存储器1282存储指示第一阈值以及小于第一阈值的第二阈值的数据。控制器1284确定组装环境的单元内是否存在遮挡物，并且当存在遮挡物时，操作单元处的传感器以经由反射镜间接检测第一接近检测器的位置和第二接近检测器的位置。控制器1284确定第一接近检测器和第二接近检测器之间的距离，如果距离小于第一阈值则向第一接近检测器提供通知，如果距离小于第二阈值则向第二接近检测器提供通知。
接近检测器1260由制造单元1200内的技术人员穿戴。接近检测器1260包括生成信号的控制器1261、存储用于生成和解释信号的指令的存储器1262。接近检测器1260还包括主收发器1263和辅收发器1264。扬声器1265和振动生成器1266用于为技术人员生成警告，并且电池1267提供移动电源。传感器1268向控制器1261报告电池电量以用于解释。还描绘了反射器/反射镜1299，其在考虑到遮挡物的存在更改传感器1270的感测试探时选择性地利用。
更具体地参照附图，本公开的实施方式可在如图13所示的飞行器制造和服务方法1300以及如图14所示的飞行器1302的背景下描述。在生产前，方法1300可包括飞行器1302的规格和设计1304以及材料采购1306。在生产期间，进行飞行器1302的组件和分总成制造1308以及系统集成1310。此后，飞行器1302可经受认证和配送1312以投入服务1314。在被顾客投入服务的同时，在维修和保养1316中为飞行器1302安排例行工作(还可包括修改、重新配置、改造等)。本文中具体实现的设备和方法可用在方法1300中所描述的生产和服务的任一个或更多个合适的阶段(例如，规格和设计1304、材料采购1306、组件和分总成制造1308、系统集成1310、认证和配送1312、服务1314、维修和保养1316)期间和/或飞行器1302的任何合适的组件(例如，机身1318、系统1320、内部1322、推进系统1324、电气系统1326、液压系统1328、环境系统1330)。
方法1300的各个处理可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，顾客)来执行或完成。为了本说明书的目的，系统集成商可包括(但不限于)任何数量的飞行器制造商和主系统分包商；第三方可包括(但不限于)任何数量的卖方、分包商和供应商；运营商可以是航空公司、租赁公司、军方实体、服务组织等。
如图14所示，通过方法1300生产的飞行器1302可包括机身1318以及多个系统1320和内部1322。系统1320的示例包括推进系统1324、电气系统1326、液压系统1328和环境系统1330中的一个或更多个。可包括任何数量的其它系统。尽管示出了航空航天示例，但是本发明的原理可应用于其它工业，例如汽车工业。
如上面已经提及的，本文中具体实现的设备和方法可在方法1300中所描述的生产和服务的任一个或更多个阶段期间采用。例如，与组件和分总成制造1308对应的组件或分总成可按照与飞行器1302投入服务的同时生产的组件或分总成相似的方式来加工或制造。另外，一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可在分总成制造1308和系统集成1310期间使用(例如，显著加快组装或降低飞行器1302的成本)。类似地，一个或更多个设备实施方式、方法实施方式或其组合可在飞行器1302投入服务的同时(例如但不限于，在维修和保养1316期间)使用。例如，本文所描述的技术和系统可用于材料采购1306、组件和分总成制造1308、系统集成1310、服务1314和/或维修和保养1316，和/或可用于机身1318和/或内部1322。这些技术和系统甚至可用于包括例如推进系统1324、电气系统1326、液压系统1328和/或环境系统1330的系统1320。
在一个实施方式中，零件包括机身1318的一部分，并且在组件和分总成制造1308期间制造。然后零件可在系统集成1310中被组装到飞行器中，然后用于服务1314，直到磨损使得零件不可用。然后，在维修和保养1316中，零件可被丢弃并被新制造的零件替换。本发明的组件和方法可贯穿组件和分总成制造1308使用以便方便制造新零件的系统的检查和维修。
附图中示出或本文中描述的各种控制元件(例如，电气或电子组件)中的任一个可被实现为硬件、实现软件的处理器、实现固件的处理器或者这些的一些组合。例如，元件可被实现为专用硬件。专用硬件元件可被称为“处理器”、“控制器”或者一些相似的术语。当由处理器提供时，可由单个专用处理器，由单个共享处理器，或者由多个单独的处理器(其中一些可被共享)提供功能。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专指能够执行软件的硬件，可隐含地包括(但不限于)数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)或其它电路、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机采取存储器(RAM)、非易失性存储装置、逻辑或者一些其它物理硬件组件或模块。
另外，控制元件可被实现为指令，其可由处理器或计算机执行以执行元件的功能。指令的一些示例是软件、程序代码和固件。指令在由处理器执行时可指示处理器执行元件的功能。指令可被存储在可由处理器读取的存储装置上。存储装置的一些示例是数字或固态存储器、磁存储介质(例如，磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光学可读数字数据存储介质。
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种在组装环境中报告接近的方法，该方法包括以下步骤：将支架的臂插入到由托架保持并由机器人处理的零件的内部；将所述支架处的分度特征放置为与所述托架的分度特征接触；操作所述支架处的传感器以直接检测技术人员所穿戴的第一接近检测器的位置和所述机器人处的第二接近检测器的位置；以及如果所述第一接近检测器和所述第二接近检测器之间的距离小于阈值，则引导所述第一接近检测器向所述技术人员提供警告。
条款2.根据条款1所述的方法，其中：所述第一接近检测器与所述技术人员穿戴的衣物集成。
条款3.根据条款1或2所述的方法，其中：操作所述传感器的步骤包括接收超宽带UWB信号。
条款4.根据条款1到3中任一项所述的方法，其中：操作所述传感器的步骤包括操作布置在所述支架的所述臂下面的传感器。
条款5.根据条款1到4中任一项所述的方法，其中：将所述支架处的分度特征放置为与所述托架的分度特征接触的步骤包括将锥放置到杯中。
条款6.根据条款1到5中任一项所述的方法，其中：所述警告包括视觉和听觉刺激。
条款7.根据条款1到6中任一项所述的方法，该方法还包括以下步骤：基于来自所述第一接近检测器处的惯性测量单元IMU的输入来更新所述距离。
条款8.根据条款1至7中的任一项所述的方法组装的飞行器的一部分。
条款9.一种具体实现编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时能够操作以用于执行条款1至7中的任一项所述的在组装环境中报告接近的方法。
条款10.一种具体实现编程指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时能够操作以用于执行一种在组装环境中报告接近的方法，该方法包括以下步骤：将支架的臂插入到由托架保持并由机器人处理的零件的内部；将所述支架处的分度特征放置为与所述托架的分度特征接触；操作所述支架处的传感器以直接检测技术人员所穿戴的第一接近检测器的位置和所述机器人处的第二接近检测器的位置；以及如果所述第一接近检测器和所述第二接近检测器之间的距离小于阈值，则引导所述第一接近检测器向所述技术人员提供警告。
条款11.根据条款10所述的介质，其中：所述第一接近检测器与所述技术人员穿戴的衣物集成。
条款12.根据条款10或11所述的介质，其中：操作所述传感器的步骤包括接收超宽带UWB信号。
条款13.根据条款10到12中任一项所述的介质，其中：操作所述传感器的步骤包括操作布置在所述支架的所述臂下面的传感器。
条款14.根据条款10到13中任一项所述的介质，其中：将所述支架处的分度特征放置为与所述托架的分度特征接触的步骤包括将锥放置到杯中。
条款15.根据条款10到14中任一项所述的介质，其中：所述警告包括视觉和听觉刺激。
条款16.根据条款10到15中任一项所述的介质，该方法还包括以下步骤：基于来自所述第一接近检测器处的惯性测量单元IMU的输入来更新所述距离。
条款17.根据条款10至16中任一项所述的计算机可读介质上存储的指令所定义的方法组装的飞行器的一部分。
条款18.一种用于组装环境中的接近报告的系统，该系统包括：可穿戴的第一接近检测器；设置在所述组装环境的单元中的机器人处的第二接近检测器；托架，该托架保持具有内部的零件，该托架包括分度特征；以及支架。该支架包括：具有分度特征的基座，所述分度特征与所述托架的分度特征配合；臂，该臂插入到所述零件的内部；以及设置在所述臂处的多个传感器。
条款19.根据条款18所述的系统，其中：所述传感器包括超宽带UWB传感器。
条款20.根据条款18或19所述的系统，所述系统还包括接近服务器，该接近服务器确定所述第一接近检测器和所述第二接近检测器之间的距离，如果所述距离小于第一阈值，则向所述第一接近检测器提供通知，如果所述距离小于第二阈值，则向所述第二接近检测器提供通知。
条款21.根据条款18至20中任一项所述的系统，其中：所述零件包括飞行器机身的区段。
条款22.根据条款18至21中任一项所述的系统，其中：设置在所述臂处的所述传感器中的每一个传感器具有到所述零件的内部的视线。
条款23.根据条款18至22中任一项所述的系统，其中：所述支架处的分度特征和所述托架的分度特征从由杯和锥构成的组中选择。
条款24.使用条款18至23中任一项所述的系统制造飞行器的一部分。
尽管本文中描述了特定实施方式，但是本公开的范围不限于那些特定实施方式。本公开的范围由随附权利要求及其任何等同物限定。

Claims (11)

1.一种在组装环境(130)中报告接近的方法(1100)，该方法(1100)包括以下步骤：
将支架(1020)的臂(1026)插入(1102)到由托架(1010)保持并由机器人(140,1030,1250)处理的零件(1000)的内部(1004)；
将所述支架(1020)处的分度特征(1016)放置(1104)为与所述托架(1010)的分度特征(1023)接触；
操作(1106)所述支架(1020)处的传感器(120,1028,1270)以直接检测技术人员(150,920)所穿戴的第一接近检测器(160,300,410,1260)的位置和所述机器人(140,1030,1250)处的第二接近检测器(162,420,430,1290)的位置；以及
如果所述第一接近检测器(160,300,410,1260)和所述第二接近检测器(162,420,430,1290)之间的距离小于阈值，则引导(1108)所述第一接近检测器(160,300,410,1260)向所述技术人员(150,920)提供警告。
2.根据权利要求1所述的方法(1100)，其中：
所述第一接近检测器(160,300,410,1260)与所述技术人员(150,920)穿戴的衣物集成。
3.根据权利要求1所述的方法(1100)，其中：
操作(1106)所述传感器(120,1028,1270)的步骤包括接收超宽带UWB信号。
4.根据权利要求1所述的方法(1100)，其中：
操作(1106)所述传感器(120,1028,1270)的步骤包括操作布置在所述支架(1020)的所述臂(1026)下面的传感器(1028)。
5.根据权利要求1所述的方法(1100)，其中：
将所述支架(1020)处的分度特征(1016)放置(1104)为与所述托架(1010)的分度特征(1023)接触的步骤包括将锥放置到杯中。
6.根据权利要求1所述的方法(1100)，其中：
所述警告包括视觉和听觉刺激。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法(1100)，该方法还包括以下步骤：
基于来自所述第一接近检测器(160,300,410,1260)处的惯性测量单元IMU(395)的输入来更新所述距离。
8.一种用于组装环境(130)中的接近报告的系统(100)，该系统(100)包括：
可穿戴的第一接近检测器(160,300,410,1260)；
设置在所述组装环境(130)的单元(132,133,1200)中的机器人(140,1030,1250)处的第二接近检测器(162,420,430,1290)；
托架(1010)，该托架(1010)保持具有内部(1004)的零件(1000)，该托架(1010)包括分度特征(1023)；以及
支架(1020)，该支架(1020)包括：
具有分度特征(1016)的基座(1014,1210)，所述分度特征(1016)与所述托架(1010)的分度特征(1023)配合；
臂(1026)，该臂(1026)插入到所述零件(1000)的内部(1004)；以及
设置在所述臂(1026)处的多个传感器(120,1028,1270)。
9.根据权利要求8所述的系统(100)，所述系统还包括：
接近报告服务器(110,1280)，该接近报告服务器(110,1280)确定所述第一接近检测器(160,300,410,1260)和所述第二接近检测器(162,420,430,1290)之间的距离，如果所述距离小于第一阈值，则向所述第一接近检测器(160,300,410,1260)提供通知，如果所述距离小于第二阈值，则向所述第二接近检测器(162,420,430,1290)提供通知。
10.根据权利要求8所述的系统(100)，其中：
设置在所述臂(1026)处的所述传感器(120,1028,1270)中的每一个传感器具有到所述零件(1000)的内部(1004)的视线。
11.根据权利要求8到10中任一项所述的系统(100)，其中：
所述支架(1020)处的分度特征(1016)和所述托架(1010)的分度特征(1023)从由杯和锥构成的组中选择。
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