CN113339687A - 基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，包含步骤：持续采集压力机工作台的运动方向信号；激活第一激光雷达并屏蔽第二激光雷达，或屏蔽第一激光雷达并激活第二激光雷达；第一激光雷达、第二激光雷达的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；设定当前防区的范围；持续扫描当前防区中是否有障碍物；设定雷达预警信号并输出；如果为“防区无侵入”，则当前的运动状态；如果为“防区被侵入”，则停止运动，发出警报声；将运动方向信号设为“运动停止”。本发明不占用工作场所空间，对现场物料、换模吊装、天车操作均无任何影响；防区设置灵活；独立防区的自动切换；完全没有盲区和死角。

Description

基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法

技术领域

本发明涉及一般安全装置技术领域，具体地涉及基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法。

背景技术

现有压力机，由于设计缺陷，压机压力机工作台移动区域未考虑设置安全保护，移动压力机工作台本身也都缺乏安全防护装置。压力机工作台移动时，与人员行走路线交叉，没有考虑压力机工作台移动对人员的伤害风险，压力机工作台在移动过程中有碰撞人员腿部和挤压脚部的风险，存在人员伤害的安全隐患。

压力机工作台移动的安全防护措施，目前完全依靠操作工的安全操作来进行把握。压机压力机工作台的移进和移出由人工手动操作完成，压力机工作台移动时，操作工必须时刻保持警惕，注意是否有其他人员进入压力机工作台移动区域。当有人进入时，则立即停止压力机工作台的移动操作，保证人员安全。一旦操作人员操作出现疏忽或注意力不够集中，而有人误闯压力机工作台移动区域，则极易发生压力机工作台挤压的安全事故。

为了解决上述问题，主流的现有技术有两类：机械防护技术和电气防护技术；具体来说：

所谓机械防护技术的基本原理为在压机压力机工作台移动区域的外围，设置1.2米高的机械围栏，将整个压力机工作台移动区域围起来，阻挡人员进入压力机工作台活动范围，将压力机工作台活动区域和人员活动区域强行隔离开，从而达到安全防护的目地。同时，在围栏上设置安全门，安全门上再设置门锁开关，将开关信号接入压机PLC控制系统，与压力机工作台移动回路形成联锁条件。当进行设备检修或故障排查时，可从围栏安全门内进入压力机工作台区域内。此时，门锁开关断开，压力机工作台不能移动，从而对人员起到保护作用。当检修完毕，人员从安全门退出，插好门锁，并且按安全门复位按钮，才可恢复压力机工作台的正常运行。

机械防护技术的缺陷如下：

1.由于围栏为固定设置，且占用了一定的工作场所的面积，从而缩小了有限的作业区域和作业空间，妨碍了通道的通畅性，对物流的运输造成很大影响；

2.由于围栏占用一定的高度空间，从而压缩了模具吊装的空间，换模时妨碍了模具吊装线路，增加了模具吊装和天车操作的难度，降低了换模效率。操作天车和吊装模具稍有不慎，吊装的模具极易撞击到围栏，造成围栏损坏，甚至造成吊模安全事故；

3.由于围栏保护不是全方位、全区域立体防护，存在很大的防护盲区和死角，从而有失效的可能性；尤其是有人从安全门进入隔离区，且另有人误操作，将安全门及门锁开关复位，则防护装置将完全失效。

所谓电气防护技术的基本原理为在压力机工作台移动区域四周，安装光电反射式光栅，形成一个方型保护区域。光栅采用一类激光作为探测光束，探测光束从发射器内发出，中间经过两个镜面反射器反射后，最后由接收器接收。通过发射器、反射器和接收器，探测光束就形成了一个方型的立体光幕，将压力机工作台活动区域包围起来，就构成了光栅的保护区域。光栅保护信号被接入到压机PLC控制系统，与压力机工作台移动回路形成联锁。当压力机工作台移动时，若有人员闯入保护区域，光栅检测到光束被侵入，立即停止压力机工作台的移动，并发出报警信号。

电气防护技术的缺陷如下：

1.由于光栅防护装置为固定设置，且占用了一定的工作场所的面积，从而缩小了有限的作业区域和作业空间，妨碍了通道的通畅性，对物流的运输造成很大影响；

2.由于光栅安装占用一定的高度空间，从而压缩了模具吊装的空间，换模时妨碍了模具吊装线路，增加了模具吊装和天车操作的难度，降低了换模效率；而且有很大概率由于操作天车和吊装模具时不谨慎，吊装的模具极易撞击到光栅，造成光栅损坏，甚至造成吊模安全事故；

3.由于光栅的光束扫描只是单个平面的扫描，只有此平面光束被持续侵入，光栅保护才有效，从而造成光栅保护也不是全方位、全区域立体防护，存在很大的防护盲区和死角；尤其是如果人员已离开此平面，进入到防护区域内部，同时保护报警信号被人为误复位，则此时光栅保护将完全失效，无法起到保护作用。

发明内容

本发明针对上述问题，提供基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其目的在于使安全防护装置不占用工作场所空间，不影响现场物料、换模吊装、天车操作；使防区的设置灵活自由；完全消除防护盲区和死角，实现防护无遗漏。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，包含以下步骤：

S100.在压力机工作台运动的过程中，持续采集压力机工作台的运动方向信号；所述运动方向信号包含“纵向前移”、“横向左移”、“纵向后移”、“横向右移”和“运动停止”；

S200.根据所述运动方向信号激活第一激光雷达并屏蔽第二激光雷达，或屏蔽第一激光雷达并激活第二激光雷达；具体包含以下步骤：

S210a.如果所述运动方向信号为“纵向前移”或“横向左移”，则激活所述第一激光雷达并屏蔽所述第二激光雷达；

S210b.如果所述运动方向信号为“纵向后移”或“横向右移”，则屏蔽所述第一激光雷达并激活所述第二激光雷达；

所述第一激光雷达固定安装在压力机工作台的下端边缘；所述第二激光雷达固定安装在压力机工作台的下端边缘；所述第一激光雷达与第二激光雷达在垂直于地面方向上的安装高程相同；所述第一激光雷达与第二激光雷达的安装位置在水平方向上以压力机工作台的几何中心点呈中心对称分布；

所述第一激光雷达的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；所述第二激光雷达的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；

S300.根据所述运动方向信号设定当前防区的范围；所述当前防区为压力机工作台外侧且紧贴压力机工作台的一片空间区域；

S400.使用所述第一激光雷达或第二激光雷达持续扫描所述当前防区中是否有障碍物；然后根据扫描的结果，设定雷达预警信号并输出；所述雷达预警信号包含“防区被侵入”和“防区无侵入”；

S500.根据所述雷达预警信号，控制压力机工作台的运动状态；具体包含以下步骤：

S510a.如果所述雷达预警信号为“防区无侵入”，则通过所述PLC控制系统保持压力机工作台当前的运动状态；然后返回再次执行S100；

S510b.如果所述雷达预警信号为“防区被侵入”，则通过所述PLC控制系统停止压力机工作台的运动，同时通过所述PLC控制系统发出警报声；然后将所述运动方向信号设为“运动停止”。

优选地，所述第一激光雷达和所述第二激光雷达的正上方各安装有一个用于保护所述第一激光雷达和所述第二激光雷达的防护盖板。

优选地，所述当前防区包含第一防区、第二防区、第三防区和第四防区；其中：

所述第一防区为矩形，位于压力机工作台的前方；第一防区的后端紧贴压力机工作台的前侧面；第一防区的后端的长度大于压力机工作台的前侧面的长度；第一防区根据压力机工作台的前侧面的中心垂直线呈线对称分布；

所述第二防区为矩形，位于压力机工作台的左侧方；第二防区的右端紧贴压力机工作台的左侧面；第二防区的右端的长度与压力机工作台的左侧的长度相同；第二防区的左端与所述第一防区的左端共线；

所述第三防区为矩形，尺寸与所述第一防区完全一致，位于压力机工作台的后方；第三防区的前端紧贴压力机工作台的后侧面；第三防区的前端的长度大于压力机工作台的后侧面的长度；第三防区根据压力机工作台的后侧面的中心垂直线呈线对称分布；

所述第四防区为矩形，尺寸与所述第二防区完全一致，位于压力机工作台的右侧方；第四防区的左端紧贴压力机工作台的右侧面；第四防区的左端的长度与压力机工作台的右侧的长度相同；第四防区的右端与所述第一防区的右端共线。

优选地，所述第一激光雷达固定安装在压力机工作台的左上角的下端边缘；所述第二激光雷达固定安装在压力机工作台的右下角的下端边缘。

优选地，S300中所述根据所述运动方向信号设定当前防区的范围，具体包含以下步骤：

S310a.如果所述运动方向信号为“纵向前移”，则将所述当前防区的范围设为第一防区；

S310b.如果所述运动方向信号为“横向右移”，则将所述当前防区的范围设为第二防区；

S310c.如果所述运动方向信号为“纵向后移”，则将所述当前防区的范围设为第三防区；

S310d.如果所述运动方向信号为“横向左移”，则将所述当前防区的范围设为第四防区。

优选地，所述第一激光雷达固定安装在压力机工作台的左侧中点的下端边缘；所述第二激光雷达固定安装在压力机工作台的右侧中点的下端边缘。

优选地，S300中所述根据所述运动方向信号设定当前防区的范围，具体包含以下步骤：

S320a.如果所述运动方向信号为“横向右移”，则将所述当前防区的范围设为第二防区；

S320b.如果所述运动方向信号为“横向左移”，则将所述当前防区的范围设为第四防区。

优选地，所述第一激光雷达和所述第二激光雷达都为LS激光雷达；所述LS激光雷达的扫描角度范围不低于

优选地，所述LS激光雷达的工作参数由人工通过LSPD软件预先设定在LS激光雷达中；

所述工作参数包含响应时间、扫描次数、工作模式、区域组选择、区域设置、第一防区形状、第二防区形状、第三防区形状、第四防区形状。

优选地，所述响应时间设为为80ms；所述扫描次数设为2次。

本发明与现有技术对比，具有以下优点：

1.由于本发明所使用的激光雷达体积小巧，且安装在压力机工作台侧面或对角边沿处，且随压力机工作台一同运动，从而不是固定安装，不占用工作场所空间，对现场物料、换模吊装、天车操作均无任何影响；

2.由于本发明采用了防区灵活设置的方式，使用者可根据工作场所实际区域大小和形状，通过编程软件自由绘制防区的形状，从而使得防区的设置灵活自由，适应力很高；甚至还可以对于雷达附近的固定障碍物，通过软件绘图可进行规避或避让，避免对正常防区产生干扰；

3.由于本发明采用双向双区域防护并可自动切换，从而可以根据外部信号变化，实现两个独立防区的自动切换；

4.由于本发明在每个防区都可以做到100％全覆盖保护，从而完全没有盲区和死角，真正做到了防护无遗漏。

附图说明

图1为本发明具体实施例1的压力机工作台安装激光雷达的俯视示意图；

图2为本发明具体实施例1和2的LS激光雷达的防护区域示意图；

图3a为本发明具体实施例1和2的LS激光雷达模式1的防区示意图；

图3b为本发明具体实施例1和2的LS激光雷达模式2的防区示意图；

图3c为本发明具体实施例1和2的LS激光雷达模式3的防区示意图；

图3d为本发明具体实施例1和2的LS激光雷达模式4的防区示意图；

图4为本发明具体实施例1的压力机工作台纵向前移时屏蔽第二激光雷达的示意图；

图5为本发明具体实施例1的压力机工作台纵向前移时使第二防区失效的示意图；

图6为本发明具体实施例1的压力机工作台横向左移时屏蔽第二激光雷达的示意图；

图7为本发明具体实施例1的压力机工作台横向左移时使第一防区失效的示意图；

图8为本发明具体实施例1的压力机工作台纵向后移时屏蔽第一激光雷达的示意图；

图9为本发明具体实施例1的压力机工作台纵向后移时第四防区失效的示意图；

图10为本发明具体实施例1的压力机工作台横向右移时屏蔽第一激光雷达的示意图；

图11为本发明具体实施例1的压力机工作台横向右移时第三防区失效的示意图；

图12为本发明具体实施例1和2的方法流程示意图；

图13为本发明具体实施例2的压力机工作台安装激光雷达的俯视示意图；

图14为本发明具体实施例2的压力机工作台横向左移时屏蔽第二激光雷达且使第二防区有效的示意图；

图15为本发明具体实施例2的压力机工作台横向右移时屏蔽第一激光雷达且使第四防区有效的示意图；

其中：1.第一激光雷达，2.第二激光雷达，3.压力机工作台，4.第一防区，5.第二防区，6.第三防区，7.第四防区。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

具体实施例1：本发明在双压力机工作台上的应用。

需要事先说明的是，本具体实施例是基于以下应用场景的：

应用本发明的压力机为1300T压力机；这种压力机采用双工作台的工作方式；两个压力机工作台3需要移动换模，每个压力机工作台3需要横向和纵向双向移动；于是，在两个压力机工作台3的对角各安装一个激光雷达；两个压力机工作台3共需要安装四个激光雷达；

还需要说明的是，压力机工作台3都是矩形；为了区分方向，本发明中规定所有示意图中向前方向为向前，其余方向以向前方向为准类推。

如图1所示，为其中一个压力机工作台3安装激光雷达的俯视图；由于两个压力机工作台3的参数、安装方式完全一致，为表达简练、清晰的目的，因此图1只画出了1个压力机工作台3的激光雷达安装方式。

每个激光雷达可以实现双向双区域防护；具体来说第一激光雷达1负责防护第一防区4和第二防区5，第二激光雷达2负责防护第三防区6和第四防区7。第一激光雷达1和第二激光雷达2同时只能有一个起作用，不能同时有效，否则会造成双雷达信号交叉、错乱，相互干扰、影响，不能正常控制工作台的运动，工作台无法正常动作。第一激光雷达1和第二激光雷达2可随工作台移动方向而自动切换。

第一激光雷达1和第二激光雷达2的正上方各安装有一个用于保护第一激光雷达1和第二激光雷达2的防护盖板；防护盖板的厚度为8mm。

激光雷达的一个很大的优势在于装置体积小巧，外形尺寸仅有6cm*6cm*8cm，安装于压力机工作台3侧面或对角边沿处，不占用工作场所空间，对现场物料、换模吊装、天车操作均无任何影响。

第一激光雷达1和第二激光雷达2都为LS激光雷达；

LS激光雷达的扫描角度范围不低于

半径20米的反射率为70％(白色物体)，半径8米的反射率为10％(黑色物体)；测量误差为±4cm；角度分辨率为0.5°；激光光源的波长为905nm，为一类激光产品；工作电压为DC9V～DC30V；上电启动时间经典值为6s；功耗小于3w。

LS激光雷达的工作参数由人工通过LSPD软件预先设定在LS激光雷达中；

LS激光雷达的防护区域如图2所示，在本具体实施例中，需要用到的是LS激光雷达的output1和output2两个区域；另外，LS激光雷达的

扫描角度需要全部用满，具体来说是LS激光雷达背靠压力机工作台3的一角，将扫描区域全部朝向压力机工作台3的外侧，以形成防区。

工作参数包含响应时间、扫描次数、工作模式、区域组选择、区域设置、第一防区4形状、第二防区5形状、第三防区6形状和第四防区7形状。

本具体实施例中，响应时间设为80ms；扫描次数设为2次；工作模式设为模式2；区域组选择设为区域组一；区域设置设为绘图。

第一防区4形状、第二防区5形状、第三防区6形状和第四防区7形状如下：

第一防区4为矩形，位于压力机工作台3的前方；第一防区4的后端紧贴压力机工作台3的前侧面；第一防区4的后端的长度大于压力机工作台3的前侧面的长度；第一防区4根据压力机工作台3的前侧面的中心垂直线呈线对称分布；

第二防区5为矩形，位于压力机工作台3的左侧方；第二防区5的右端紧贴压力机工作台3的左侧面；第二防区5的右端的长度与压力机工作台3的左侧的长度相同；第二防区5的左端与第一防区4的左端共线；

第三防区6为矩形，尺寸与第一防区4完全一致，位于压力机工作台3的后方；第三防区6的前端紧贴压力机工作台3的后侧面；第三防区6的前端的长度大于压力机工作台3的后侧面的长度；第三防区6根据压力机工作台3的后侧面的中心垂直线呈线对称分布；

第四防区7为矩形，尺寸与第二防区5完全一致，位于压力机工作台3的右侧方；第四防区7的左端紧贴压力机工作台3的右侧面；第四防区7的左端的长度与压力机工作台3的右侧的长度相同；第四防区7的右端与第一防区4的右端共线。

需要进一步说明的是，LS激光雷达可以提供四种不同的工作模式，分别为模式1、模式2、模式3和模式4；具体模式所对应的说明如表1和图3a～3d所示：

表1.LS激光雷达工作模式对应表

本具体实施例中，选择模式2，以适应图1中的防区设置需求。

需要进一步说明的是，扫描次数为响应时间内的扫描圈数，因此折算成扫描频率则为25Hz。

需要进一步说明的是，1300T压力机的压力机工作台3尺寸为4500mm*2200mm；相应的第一防区4和第三防区6的尺寸为5500mm*1000mm；相应的第二防区5和第四防区7的尺寸为2200mm*1000mm；

需要进一步说明的是，工作模式设为模式2意味着激光雷达配置了相互独立的两个防区，对应两个输出信号output1和output2；又由于有两个激光雷达，因此共有四个防区域，即对应图1中的第一防区4、第二防区5、第三防区6、第四防区7；其中：

第一激光雷达1负责第一防区4和第二防区5；其中第一防区4对应输出信号output1，第二防区5对应输出信号output2。当第一防区4或第二防区5出现障碍物时，都会有雷达预警信号输出“防区被侵入”。

此外，输出信号output1与压力机工作台3纵向前移的控制回路相关联；输出信号output2与压力机工作台3横向左移的控制回路相关联；

第二激光雷达2负责第三防区6和第四防区7；其中第三防区6对应输出信号output1，第四防区7对应输出信号output2。当第三防区6或第四防区7出现障碍物时，都会有雷达预警信号输出“防区被侵入”。

此外，输出信号output1与压力机工作台3纵向后移的控制回路相关联；输出信号output2与压力机工作台3横向右移的控制回路相关联；

PLC控制系统就是依据压力机工作台3横向或纵向的运动方向，来自动判断和选择当前有效的雷达防区，是选择第一激光雷达1的第一防区4或第二防区5，还是选择第二激光雷达2的第三防区6或第四防区7，具体对应逻辑和关联关系如表2所示：

表2.1300T压力机工作台3运动方向与有效防区对应关系表

以下就压力机工作台3的不同移动方向与激光雷达、防区的关联关系进行一个详细的说明：

压力机工作台3纵向前移时：

如图4所示，当压力机工作台3纵向前移时，PLC程序通过程序关联逻辑判断，自动选择并激活第一激光雷达1的防护功能，此时第一激光雷达1处于正常防护工作状态，而第二激光雷达2则被屏蔽，保护功能失效。第一激光雷达1和第二激光雷达2同时只能有一个起作用，不能同时有效，否则会造成双雷达信号交叉、错乱，相互干扰、影响，不能正常控制压力机工作台3的运动，压力机工作台3无法正常动作。

然后，如图5所示，PLC依靠程序的关联逻辑进行判断，可以识别程序中第一激光雷达1第一防区4的输出信号output1关联、接入到压力机工作台3纵向前移的控制回路上，从而将第一激光雷达1的当前有效防区自动切换到第一防区4，第二防区5则失效，不起作用。

压力机工作台3横向左移时：

如图6所示，当压力机工作台3横向左移时，PLC程序通过程序关联逻辑判断，自动选择并激活第一激光雷达1的防护功能，此时第一激光雷达1依然处于正常防护工作状态，而第二激光雷达2依然被屏蔽。

如图7所示，当第一激光雷达1被激活后，PLC依靠程序的关联逻辑进行判断，将第一激光雷达1的当前有效防区自动切换到第二防区5，第一防区4则失效，不起作用。

压力机工作台3纵向后移时：

如图8所示，当压力机工作台3纵向后移时，PLC程序通过程序关联逻辑判断，自动选择并激活第二激光雷达2的防护功能，此时第二激光雷达2处于正常防护工作状态，而第一激光雷达1则被屏蔽，保护功能失效。

如图9所示，当第二激光雷达2被激活后，PLC依靠程序的关联逻辑进行判断，将第二激光雷达2的当前有效防区自动切换到第三防区6，第四防区7则失效，不起作用。

压力机工作台3横向右移时：

如图10所示，当压力机工作台3横向右移时，PLC程序通过程序关联逻辑判断，自动选择并激活第二激光雷达2的防护功能，此时第二激光雷达2依然处于正常防护工作状态，而第一激光雷达1依然被屏蔽。

如图11所示，当第二激光雷达2被激活后，PLC依靠程序的关联逻辑进行判断，将第二激光雷达2的当前有效防区自动切换到第四防区7，第三防区6则失效，不起作用。

激光雷达的具体安装方法如下：

如图1所示，第一激光雷达1固定安装在压力机工作台3的下端边缘；第二激光雷达2固定安装在压力机工作台3的下端边缘；具体来说，第一激光雷达1固定安装在压力机工作台3的左上角的下端边缘；第二激光雷达2固定安装在压力机工作台3的右下角的下端边缘。

第一激光雷达1与第二激光雷达2在垂直于地面方向前的安装高程相同；第一激光雷达1与第二激光雷达2的安装位置在水平方向前以压力机工作台3的几何中心点呈中心对称分布；

第一激光雷达1的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；第二激光雷达2的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；

基于上述关于应用场景的相关说明，本具体实施例的方法如下：

如图12所示，基于激光雷达的随动式压力机工作台3安全防护方法，包含以下步骤：

S100.在压力机工作台3运动的过程中，持续采集压力机工作台3的运动方向信号；运动方向信号包含“纵向前移”、“横向左移”、“纵向后移”、“横向右移”和“运动停止”；

S200.根据运动方向信号激活第一激光雷达1并屏蔽第二激光雷达2，或屏蔽第一激光雷达1并激活第二激光雷达2；具体包含以下步骤：

S210a.如果运动方向信号为“纵向前移”或“横向左移”，则激活第一激光雷达1并屏蔽第二激光雷达2；

S210b.如果运动方向信号为“纵向后移”或“横向右移”，则屏蔽第一激光雷达1并激活第二激光雷达2；

S300.根据运动方向信号设定当前防区的范围；当前防区为压力机工作台3外侧且紧贴压力机工作台3的一片空间区域；具体包含以下步骤：

S310a.如果运动方向信号为“纵向前移”，则将当前防区的范围设为第一防区4；

S310b.如果运动方向信号为“横向右移”，则将当前防区的范围设为第二防区5；

S310c.如果运动方向信号为“纵向后移”，则将当前防区的范围设为第三防区6；

S310d.如果运动方向信号为“横向左移”，则将当前防区的范围设为第四防区7。

当前防区包含第一防区4、第二防区5、第三防区6和第四防区7

S400.使用第一激光雷达1或第二激光雷达2持续扫描当前防区中是否有障碍物；然后根据扫描的结果，设定雷达预警信号并输出；雷达预警信号包含“防区被侵入”和“防区无侵入”；

S500.根据雷达预警信号，控制压力机工作台3的运动状态；具体包含以下步骤：

S510a.如果雷达预警信号为“防区无侵入”，则通过PLC控制系统保持压力机工作台3当前的运动状态；然后返回再次执行S100；

S510b.如果雷达预警信号为“防区被侵入”，则通过PLC控制系统停止压力机工作台3的运动，同时通过PLC控制系统发出警报声；然后将运动方向信号设为“运动停止”。

本具体实施例中，每个压力机工作台3上都设有一个蜂鸣报警器和一个报警灯；激光雷达和蜂鸣报警器以及报警灯的I/O信号接入PLC控制系统的输入输出模块内；雷达预警信号与压力机工作台3移动回路形成联锁；

当压力机工作台3移动时，蜂鸣报警器持续发出蜂鸣声，提醒现场人员注意；当防区内有障碍物时，光栅检测到光束被侵入，则雷达预警信号为“防区被侵入”时，立即停机并报警，发出尖锐的报警声进行提示，直至侵入报警消除，压力机工作台3才可恢复运行。在此同时，报警灯也发出闪光，作为报警声的补充，形成双重警报，提示在场的工作人员清障。

具体实施例2：本发明在单一压力机工作台上的应用。

需要事先说明的是，本具体实施例是基于以下应用场景的：

应用本发明的压力机为800T压力机；这种压力机采用单一工作台的工作方式；这个压力机工作台3需要横向移动；于是，在这个压力机工作台3的左右两侧的正中心各安装一个激光雷达；一个压力机工作台3共需要安装两个激光雷达；

还需要说明的是，压力机工作台3都是矩形；为了区分方向，本发明中规定所有示意图中向前方向为向前，其余方向以向前方向为准类推。

如图13所示，为压力机工作台3安装激光雷达的俯视图。

每个激光雷达可以实现双向双区域防护；但本具体实施例中，由于压力机工作台3只有横向动作，因此虽然激光雷达可以负责双区域，但此处只使用一个防区；具体来说第一激光雷达1负责防护第二防区5，第二激光雷达2负责防护第四防区7。第一激光雷达1和第二激光雷达2同时只能有一个起作用，不能同时有效，否则会造成双雷达信号交叉、错乱，相互干扰、影响，不能正常控制工作台的运动，工作台无法正常动作。第一激光雷达1和第二激光雷达2可随工作台移动方向而自动切换。

第一激光雷达1和第二激光雷达2的正上方各安装有一个用于保护第一激光雷达1和第二激光雷达2的防护盖板；防护盖板的厚度为8mm。

激光雷达的一个很大的优势在于装置体积小巧，外形尺寸仅有6cm*6cm*8cm，安装于压力机工作台3侧面或对角边沿处，不占用工作场所空间，对现场物料、换模吊装、天车操作均无任何影响。

第一激光雷达1和第二激光雷达2都为LS激光雷达；

LS激光雷达的扫描角度范围不低于

半径20米的反射率为70％(白色物体)，半径8米的反射率为10％(黑色物体)；测量误差为±4cm；角度分辨率为0.5°；激光光源的波长为905nm，为一类激光产品；工作电压为DC9V～DC30V；上电启动时间经典值为6s；功耗小于3w。

LS激光雷达的工作参数由人工通过LSPD软件预先设定在LS激光雷达中；

LS激光雷达的防护区域如图2所示，在本具体实施例中，需要用到的是LS激光雷达的output1；另外，LS激光雷达的

扫描角度不需要全部用满，只需要用到

具体来说是LS激光雷达背靠压力机工作台3的一个侧边，将扫描区域全部朝向压力机工作台3的外侧，以形成防区。

工作参数包含响应时间、扫描次数、工作模式、区域组选择、区域设置、第二防区5形状和第四防区7形状。

本具体实施例中，响应时间设为80ms；扫描次数设为2次；工作模式设为模式2；区域组选择设为区域组一；区域设置设为绘图。

第二防区5形状和第四防区7形状如下：

第二防区5为矩形，位于压力机工作台3的左侧方；第二防区5的右端紧贴压力机工作台3的左侧面；第二防区5的右端的长度与压力机工作台3的左侧的长度相同；第二防区5的上端与压力机工作台3的上端共线；第二防区5的下端与压力机工作台3的下端共线；

第四防区7为矩形，尺寸与第二防区5完全一致，位于压力机工作台3的左侧方；第四防区7的左端紧贴压力机工作台3的右侧面；第四防区7的左端的长度与压力机工作台3的右侧的长度相同；第四防区7的上端与压力机工作台3的上端共线；第四防区7的下端与压力机工作台3的下端共线。

需要进一步说明的是，LS激光雷达可以提供四种不同的工作模式，分别为模式1、模式2、模式3和模式4；具体模式所对应的说明如表1和图3a～3d所示：

表1.LS激光雷达工作模式对应表

本具体实施例中，选择模式1，以适应图13中的防区设置需求。

需要进一步说明的是，扫描次数为响应时间内的扫描圈数，因此折算成扫描频率则为25Hz。

需要进一步说明的是，800T压力机的压力机工作台3尺寸为4000mm*2000mm；相应的第二防区5和第四防区7的尺寸为2000mm*1000mm；

需要进一步说明的是，工作模式设为模式1意味着激光雷达配置了远近两个防区，对应两个输出信号output1和output2；实际上每个激光雷达只使用了output1；又由于有两个激光雷达，因此共有两个防区域，即对应图13中的第二防区5和第四防区7；其中：

第一激光雷达1负责第二防区5，对应输出信号output1，。当第二防区5出现障碍物时，会有雷达预警信号输出“防区被侵入”。

此外，输出信号output1与压力机工作台3横向左移的控制回路相关联；

第二激光雷达2负责第四防区7，对应输出信号output1。当第四防区7出现障碍物时，会有雷达预警信号输出“防区被侵入”。

此外，输出信号output1与压力机工作台3横向右移的控制回路相关联；

PLC控制系统就是依据压力机工作台3横向的运动方向，来自动判断和选择当前有效的雷达防区，是选择第一激光雷达1的第二防区5，还是选择第二激光雷达2的第四防区7，具体对应逻辑和关联关系如表3所示：

表3.800T压力机工作台3运动方向与有效防区对应关系表

以下就压力机工作台3的不同移动方向与激光雷达、防区的关联关系进行一个详细的说明：

压力机工作台3横向左移时：

如图14所示，当压力机工作台3横向左移时，PLC程序通过程序关联逻辑判断，自动选择并激活第一激光雷达1的防护功能，此时第一激光雷达1依然处于正常防护工作状态，而第二激光雷达2依然被屏蔽；当第一激光雷达1被激活后，PLC依靠程序的关联逻辑进行判断，将第一激光雷达1的当前有效防区自动切换到第二防区5。

压力机工作台3横向右移时：

如图15所示，当压力机工作台3横向右移时，PLC程序通过程序关联逻辑判断，自动选择并激活第二激光雷达2的防护功能，此时第二激光雷达2依然处于正常防护工作状态，而第一激光雷达1依然被屏蔽；当第二激光雷达2被激活后，PLC依靠程序的关联逻辑进行判断，将第二激光雷达2的当前有效防区自动切换到第四防区7。

激光雷达的具体安装方法如下：

如图13所示，第一激光雷达1固定安装在压力机工作台3的下端边缘；第二激光雷达2固定安装在压力机工作台3的下端边缘；具体来说，第一激光雷达1固定安装在压力机工作台3的左侧中点的下端边缘；第二激光雷达2固定安装在压力机工作台3的右侧中点的下端边缘。

第一激光雷达1与第二激光雷达2在垂直于地面方向前的安装高程相同；第一激光雷达1与第二激光雷达2的安装位置在水平方向前以压力机工作台3的几何中心点呈中心对称分布；

第一激光雷达1的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；第二激光雷达2的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；

基于上述关于应用场景的相关说明，本具体实施例的方法如下：

如图12所示，基于激光雷达的随动式压力机工作台3安全防护方法，包含以下步骤：

S100.在压力机工作台3运动的过程中，持续采集压力机工作台3的运动方向信号；运动方向信号包含“横向左移”、“横向右移”和“运动停止”；

S200.根据运动方向信号激活第一激光雷达1并屏蔽第二激光雷达2，或屏蔽第一激光雷达1并激活第二激光雷达2；具体包含以下步骤：

S210a.如果运动方向信号为“横向左移”，则激活第一激光雷达1并屏蔽第二激光雷达2；

S210b.如果运动方向信号为“横向右移”，则屏蔽第一激光雷达1并激活第二激光雷达2；

S300.根据运动方向信号设定当前防区的范围；当前防区为压力机工作台3外侧且紧贴压力机工作台3的一片空间区域；具体包含以下步骤：

S310a.如果运动方向信号为“横向右移”，则将当前防区的范围设为第二防区5；

S310b.如果运动方向信号为“横向左移”，则将当前防区的范围设为第四防区7。

当前防区包含第二防区5和第四防区7

S400.使用第一激光雷达1或第二激光雷达2持续扫描当前防区中是否有障碍物；然后根据扫描的结果，设定雷达预警信号并输出；雷达预警信号包含“防区被侵入”和“防区无侵入”；

S500.根据雷达预警信号，控制压力机工作台3的运动状态；具体包含以下步骤：

S510a.如果雷达预警信号为“防区无侵入”，则通过PLC控制系统保持压力机工作台3当前的运动状态；然后返回再次执行S100；

S510b.如果雷达预警信号为“防区被侵入”，则通过PLC控制系统停止压力机工作台3的运动，同时通过PLC控制系统发出警报声；然后将运动方向信号设为“运动停止”。

本具体实施例中，每个压力机工作台3上都设有一个蜂鸣报警器和一个报警灯；激光雷达和蜂鸣报警器以及报警灯的I/O信号接入PLC控制系统的输入输出模块内；雷达预警信号与压力机工作台3移动回路形成联锁；

当压力机工作台3移动时，蜂鸣报警器持续发出蜂鸣声，提醒现场人员注意；当防区内有障碍物时，光栅检测到光束被侵入，则雷达预警信号为“防区被侵入”时，立即停机并报警，发出尖锐的报警声进行提示，直至侵入报警消除，压力机工作台3才可恢复运行。在此同时，报警灯也发出闪光，作为报警声的补充，形成双重警报，提示在场的工作人员清障。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：包含以下步骤：

S100.在压力机工作台(3)运动的过程中，持续采集压力机工作台(3)的运动方向信号；所述运动方向信号包含“纵向前移”、“横向左移”、“纵向后移”、“横向右移”和“运动停止”；

S200.根据所述运动方向信号激活第一激光雷达(1)并屏蔽第二激光雷达(2)，或屏蔽第一激光雷达(1)并激活第二激光雷达(2)；具体包含以下步骤：

S210a.如果所述运动方向信号为“纵向前移”或“横向左移”，则激活所述第一激光雷达(1)并屏蔽所述第二激光雷达(2)；

S210b.如果所述运动方向信号为“纵向后移”或“横向右移”，则屏蔽所述第一激光雷达(1)并激活所述第二激光雷达(2)；

所述第一激光雷达(1)固定安装在压力机工作台(3)的下端边缘；所述第二激光雷达(2)固定安装在压力机工作台(3)的下端边缘；所述第一激光雷达(1)与第二激光雷达(2)在垂直于地面方向前的安装高程相同；所述第一激光雷达(1)与第二激光雷达(2)的安装位置在水平方向前以压力机工作台(3)的几何中心点呈中心对称分布；

所述第一激光雷达(1)的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；所述第二激光雷达(2)的信号输出端与PLC控制系统的信号输入端电信号耦接；

S300.根据所述运动方向信号设定当前防区的范围；所述当前防区为压力机工作台(3)外侧且紧贴压力机工作台(3)的一片空间区域；

S400.使用所述第一激光雷达(1)或第二激光雷达(2)持续扫描所述当前防区中是否有障碍物；然后根据扫描的结果，设定雷达预警信号并输出；所述雷达预警信号包含“防区被侵入”和“防区无侵入”；

S500.根据所述雷达预警信号，控制压力机工作台(3)的运动状态；具体包含以下步骤：

S510a.如果所述雷达预警信号为“防区无侵入”，则通过所述PLC控制系统保持压力机工作台(3)当前的运动状态；然后返回再次执行S100；

S510b.如果所述雷达预警信号为“防区被侵入”，则通过所述PLC控制系统停止压力机工作台(3)的运动，同时通过所述PLC控制系统发出警报声；然后将所述运动方向信号设为“运动停止”。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：所述第一激光雷达(1)和所述第二激光雷达(2)的正上方各安装有一个用于保护所述第一激光雷达(1)和所述第二激光雷达(2)的防护盖板。

3.根据权利要求2所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：所述当前防区包含第一防区(4)、第二防区(5)、第三防区(6)和第四防区(7)；其中：

所述第一防区(4)为矩形，位于压力机工作台(3)的前方；第一防区(4)的后端紧贴压力机工作台(3)的前侧面；第一防区(4)的后端的长度大于压力机工作台(3)的前侧面的长度；第一防区(4)根据压力机工作台(3)的前侧面的中心垂直线呈线对称分布；

所述第二防区(5)为矩形，位于压力机工作台(3)的左侧方；第二防区(5)的右端紧贴压力机工作台(3)的左侧面；第二防区(5)的右端的长度与压力机工作台(3)的左侧的长度相同；第二防区(5)的左端与所述第一防区(4)的左端共线；

所述第三防区(6)为矩形，尺寸与所述第一防区(4)完全一致，位于压力机工作台(3)的后方；第三防区(6)的前端紧贴压力机工作台(3)的后侧面；第三防区(6)的前端的长度大于压力机工作台(3)的后侧面的长度；第三防区(6)根据压力机工作台(3)的后侧面的中心垂直线呈线对称分布；

所述第四防区(7)为矩形，尺寸与所述第二防区(5)完全一致，位于压力机工作台(3)的右侧方；第四防区(7)的左端紧贴压力机工作台(3)的右侧面；第四防区(7)的左端的长度与压力机工作台(3)的右侧的长度相同；第四防区(7)的右端与所述第一防区(4)的右端共线。

4.根据权利要求3所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：所述第一激光雷达(1)固定安装在压力机工作台(3)的左上角的下端边缘；所述第二激光雷达(2)固定安装在压力机工作台(3)的右下角的下端边缘。

5.根据权利要求4所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：S300中所述根据所述运动方向信号设定当前防区的范围，具体包含以下步骤：

S310a.如果所述运动方向信号为“纵向前移”，则将所述当前防区的范围设为第一防区(4)；

S310b.如果所述运动方向信号为“横向右移”，则将所述当前防区的范围设为第二防区(5)；

S310c.如果所述运动方向信号为“纵向后移”，则将所述当前防区的范围设为第三防区(6)；

S310d.如果所述运动方向信号为“横向左移”，则将所述当前防区的范围设为第四防区(7)。

6.根据权利要求3所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：所述第一激光雷达(1)固定安装在压力机工作台(3)的左侧中点的下端边缘；所述第二激光雷达(2)固定安装在压力机工作台(3)的右侧中点的下端边缘。

7.根据权利要求6所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：S300中所述根据所述运动方向信号设定当前防区的范围，具体包含以下步骤：

S320a.如果所述运动方向信号为“横向右移”，则将所述当前防区的范围设为第二防区(5)；

S320b.如果所述运动方向信号为“横向左移”，则将所述当前防区的范围设为第四防区(7)。

8.根据权利要求1～7任一所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：所述第一激光雷达(1)和所述第二激光雷达(2)都为LS激光雷达；所述LS激光雷达的扫描角度范围不低于

9.根据权利要求8所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：所述LS激光雷达的工作参数由人工通过LSPD软件预先设定在LS激光雷达中；

所述工作参数包含响应时间、扫描次数、工作模式、区域组选择、区域设置、第一防区(4)形状、第二防区(5)形状、第三防区(6)形状、第四防区(7)形状。

10.根据权利要求9所述的基于激光雷达的随动式压力机工作台安全防护方法，其特征在于：所述响应时间设为为80ms；所述扫描次数设为2次。

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