CN114054990B - 基于机器视觉的便携式智能焊切装置及生命体征检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于机器视觉的便携式智能焊切装置及生命体征检测系统，其中便携式智能焊切装置包括：本体、电源模块、焊枪和割枪，图像采集装置；处理器，设置在本体内，与图像采集装置电连接；第一控制器，与第一输出端口连接，用于控制第一输出端口的输出；第二控制器，设置在本体内，与第二输出端口连接，用于控制第二输出端口的输出；处理器获取图像采集装置拍摄的实时图像，解析实时图像获取图像解析结果，基于图像解析结果通过第一控制器和/或第二控制器控制第一输出端口和/或第二输出端口的输出。本发明的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，基于机器视觉，实现对安全的监测，保障用户的安全。

Description

基于机器视觉的便携式智能焊切装置及生命体征检测系统

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的便携式智能焊切装置及生命体征检测系统。

背景技术

目前，在机械制造过程中，必不可避免地需要对构件进行焊接和切割处理；便携式焊切装置综合焊接与切割功能，具有轻巧可随意携带的特点，因其适用于移动作业环境；其安全问题是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明目的之一在于提供了一种基于机器视觉的便携式智能焊切装置，基于机器视觉，实现对安全的监测，保障用户的安全。

本发明实施例提供的一种基于机器视觉的便携式智能焊切装置，包括：本体、电源模块、焊枪和割枪，本体上设置有用于连接焊枪的第一输出端口和用于连接割枪的第二输出端口，还包括：

图像采集装置，设置在本体上；

处理器，设置在本体内，与图像采集装置电连接；

第一控制器，设置在本体内，与第一输出端口连接，用于控制第一输出端口的输出；

第二控制器，设置在本体内，与第二输出端口连接，用于控制第二输出端口的输出；

处理器获取图像采集装置拍摄的实时图像，解析实时图像获取图像解析结果，基于图像解析结果通过第一控制器和/或第二控制器控制第一输出端口和/或第二输出端口的输出。

优选的，第一输出端口包括：

正极接线柱和负极接线柱，对称设置在本体的正面；

第一控制器包括：电控开关。

优选的，第二输出端口包括：

割炬出气口，设置在本体的正面；

第二控制器包括：电控阀门。

优选的，图像采集装置包括：

两条平行的第一导轨，设置在本体的上表面；

第二导轨，两端分别设置在两条第一导轨上；第二导轨在第一导轨上滑动；

位姿调节机构，滑动设置在第二导轨上；

拍摄平台，底端通过第一连接体与位姿调节机构连接；

保护盖，固定设置在拍摄平台的上表面；

水平云台，设置在拍摄平台和保护盖所形成的空间内，其固定端与拍摄平台上表面固定连接；

转动机构，固定端与水平云台的转动端固定连接；

摄像头，固定设置在转动机构的转动端；

水平云台的转动带动摄像头在水平方向上转动；转动机构的转动带动摄像头在竖直方向上转动。

优选的，位姿调节机构包括：

主体，第二导轨贯穿主体设置；

第一凹槽，设置在主体的上表面；

两个第二凹槽，对称设置在第一凹槽两侧；第一凹槽与第二凹槽垂直设置；第二凹槽的深度小于第一凹槽的深度；

设置座，设置在第一凹槽内且位于第一凹槽与第二凹槽的中心线的交汇处；

第二连接体，一端与设置座铰接，另一端与第一连接体铰接；第二连接体与设置座铰接的铰接轴与第一凹槽的中心线垂直且位于第一凹槽的底端的水平面与第二凹槽的底端的水平面之间；第二连接体与第一连接体铰接的铰接轴与第二凹槽的中心线垂直且位于第二凹槽的底端的水平面与第二凹槽的开口的水平面之间；

两个第一伸缩机构，分别嵌设在第二凹槽的底端，且位于第二连接体两侧；两个第一伸缩机构可伸长至第二凹槽的开口；

两个第二伸缩机构，分别嵌设在第一凹槽的底端，且位于第二连接体两侧；两个第二伸缩机构可伸长至第一凹槽的底端的水平面；

当两个第一伸缩机构伸长至第二凹槽的开口且两个第二伸缩机构伸长至第一凹槽的底端的水平面时，将第一连接体限制在两个第一伸缩机构之间，将第二连接体限制在两个第二伸缩机构之间，使第一连接体、第二连接体和设置座的连线呈垂直于水平面的直线；

当任意一个第一伸缩机构收缩时，第一连接体会相对铰接位置进行转动而落入收缩的第一伸缩机构对应的第二凹槽内；

当任意一个第二伸缩机构收缩时，第二连接体会相对铰接位置进行转动而落入收缩的第二伸缩机构对应的第一凹槽内。

优选的，基于机器视觉的便携式智能焊切装置，还包括：

盖板，固定设置在本体的上表面；盖板的上表面的四个边缘设置位弧面；在盖板的上表面交错设置有两个贯穿槽，其中一条贯穿槽位于盖板的上表面的部分与第一凹槽平行，另一条贯穿槽位于盖板的上表面的部分与第二凹槽平行；贯穿槽的两端延伸至盖板的侧面中部；第一连接体中部设置在贯穿槽中，拍摄平台位于盖板的上表面上方；

多个防尘机构，并排设置在贯穿槽的两侧壁上；

防尘机构包括：

防尘板，为T型，设置在位于贯穿槽的侧壁的T型槽内；防尘板远离T型槽的一端设置为弧形且固定设置有多个刷毛，刷毛的末端与防尘板的弧形的中部平齐；

至少两个限位导柱，设置在防尘板与T型槽的槽底之间，一端与防尘板固定连接，另一端设置在开设在T型槽的槽底的限位槽内；

至少两个复位弹簧，一一对应套设在限位导柱外，一端设置在限位槽内；

在第一连接体的中部设置由第三凹槽，第三凹槽的两侧边设置为弧形，第三凹槽的中部的宽度小于第三凹槽的两端的宽度；第三凹槽的底端也设置为弧形，第三凹槽的中部的深度小于第三凹槽的两端的深度。

优选的，在拍摄平台上表面设置有第三导轨和第四导轨；第三导轨与第四导轨垂直设置；在第三导轨和第四导轨上分别滑动设置有一个配重块。

优选的，处理器解析实时图像获取图像解析结果，包括：

获取预设的解析库，解析库中标准图像与图像解析结果一一对应；

将实时图像与标准图像进行一一匹配，获取与实时图像匹配的标准图像对应的图像解析结果。

优选的，基于机器视觉的便携式智能焊切装置，还包括：

第一定位模块和第二定位模块，设置在本体内的两个预设的位置，用于获取本体的第一定位信息和第二定位信息；

第三定位模块，设置在焊枪内，用于获取焊枪的第三定位信息；

第四定位模块，设置在割枪内，用于获取割枪的第四定位信息；

第一定位模块、第二定位模块、第三定位模块和第四定位模块分别与处理器电连接；

处理器执行如下操作：

通过第一定位模块获取第一定位信息，通过第二定位模块获取第二定位信息；

当通过焊枪上的触发开关接收准备作业指令时，通过第三定位模块获取第三定位信息；

基于第一定位信息和第三定位信息，确定第一方向向量；

基于第二定位信息和第三定位信息，确定第二方向向量；

获取预设的图像采集装置的控制库；

基于第一方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第二方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，从控制库中获取与第一标准向量和第二标准向量对应的图像采集装置的控制命令集；

或，

当通过割枪上的触发开关接收准备作业指令时，通过第四定位模块获取第四定位信息；

基于第一定位信息和第四定位信息，确定第三方向向量；

基于第二定位信息和第四定位信息，确定第四方向向量；

获取预设的图像采集装置的控制库；

基于第三方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第四方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，从控制库中获取与第一标准向量和第二标准向量对应的图像采集装置的控制命令集；

或，

当通过焊枪上的触发开关接收准备作业指令的同时通过割枪上的触发开关接收准备作业指令时，通过第三定位模块获取第三定位信息，通过第四定位模块获取第四定位信息；

基于第一定位信息和第三定位信息，确定第一方向向量；

基于第二定位信息和第三定位信息，确定第二方向向量；

基于第一定位信息和第四定位信息，确定第三方向向量；

基于第二定位信息和第四定位信息，确定第四方向向量；

基于第一方向向量和第三方向向量，确定第一夹角；

基于第二方向向量和第四方向向量，确定第二夹角；

当第一夹角大于等于预设的夹角阈值或第二夹角大于等于预设的夹角阈值时，输出异常报警；

当第一夹角和第二夹角都小于预设的夹角阈值时，基于第一定位信息、第三定位信息和第四定位信息，确定第五方向向量；第五方向向量为第一定位信息对应的点指向第三定位信息对应的点与第三定位信息对应的点的连线上的点；第五方向向量与第一方向向量的夹角、第五方向向量与第三方向向量的夹角相等；基于第二定位信息、第三定位信息和第四定位信息，确定第六方向向量；第六方向向量为第二定位信息对应的点指向第三定位信息对应的点与第三定位信息对应的点的连线上的点；第六方向向量与第二方向向量的夹角、第六方向向量与第四方向向量的夹角相等；

获取预设的图像采集装置的控制库；

基于第五方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第六方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，从控制库中获取与第一标准向量和第二标准向量对应的图像采集装置的控制命令集。

本发明还提供一种生命体征检测系统应用于上述任一基于机器视觉的便携式智能焊切装置的，包括：

视频图像采集模块，按固定帧频连续采集待测目标的视频图像；

自动检测模块，用于对视频图像进行人体轮廓识别，将人体轮廓区域内的像素从RGB空间转换到YCbCr空间进行肤色识别，自动检测出待测目标裸露在外的皮肤区域作为其心率检测的ROI区域；

信号分离模块，用于对ROI区域内的图像信号进行处理，实现生命体征信号和噪声的分离；

智能判决模块，用于根据ROI区域内的图像亮度的变化幅度判定并剔除强扰动信号；

信号频率提取模块，用于从生命体征信号中提取出其频率，并将其转换为生命体征；

处理器执行如下操作：

获取各个ROI区域对应人体的位置；

当存在ROI区域对应的人体的位置位于异常检测区域列表中的位置时，控制第一输出端口和/或第二输出端口不输出；

当生命体征异常时，控制第一输出端口和/或第二输出端口不输出。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种基于机器视觉的便携式智能焊切装置的示意图；

图2为本发明实施例中一种基于机器视觉的便携式智能焊切装置的结构示意图；

图3为图2的A处放大示意图；

图4为与图3对应的截面相垂直的截面的示意图；

图5为图2的B处放大示意图；

图6为本发明实施例中一种拍摄平台的示意图；

图7为本发明实施例中一种盖板的俯视图；

图8为本发明实施例中一种防尘机构的示意图；

图9为本发明实施例中一种拍摄平台的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种基于机器视觉的便携式智能焊切装置，如图1所示，包括：本体1、电源模块2、焊枪3和割枪4，本体1上设置有用于连接焊枪3的第一输出端口15和用于连接割枪4的第二输出端口16，还包括：

图像采集装置11，设置在本体1上；

处理器12，设置在本体1内，与图像采集装置11电连接；

第一控制器13，设置在本体1内，与第一输出端口15连接，用于控制第一输出端口15的输出；

第二控制器14，设置在本体1内，与第二输出端口16连接，用于控制第二输出端口16的输出；

处理器12获取图像采集装置11拍摄的实时图像，解析实时图像获取图像解析结果，基于图像解析结果通过第一控制器13和/或第二控制器14控制第一输出端口15和/或第二输出端口16的输出。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

便携式智能焊切装置综合焊接和切割的功能，通过第一输出端口15连接的焊枪3实现焊接功能，通过第二输出端口16连接的割枪4实现切割功能；本发明为了保障用户的安全，通过图像采集装置11拍摄实时图像，对实时图像进行识别，即解析实时图像获取图像解析结果，图像解析结果包括：正常作业及非正常作业、使用的是焊枪3还是割枪4，例如不带防护用具进行作业为非正常作业；当非正常作业时通过第一控制器13和/或第二控制器14断开第一输出端口15和/或第二输出端口16的输出，以保证用户的安全；此外，还可以根据实时图像识别出异常情况的发生，当发生时，通过第一控制器13和/或第二控制器14断开第一输出端口15和/或第二输出端口16的输出，防止二次伤害。

在一个实施例中，第一输出端口15包括：

正极接线柱和负极接线柱，对称设置在本体1的正面；

第一控制器13包括：电控开关。电控开关在焊枪3正常使用时为常闭状态，当发生异常情况或非正常作业时，电控开关受处理器12控制置为断开状态，进而控制空载正极接线柱和负极接线柱上电能的断开。

在一个实施例中，第二输出端口16包括：

割炬出气口，设置在本体1的正面；

第二控制器14包括：电控阀门。

切割功能主要是通过割枪4发出极高温度并高度电离的气体对工件进行切割；压缩空气进入割炬后由气室分配两路，形成等离子气体及辅助气体，等离子气体弧起融化金属的作用，而辅助气体则冷却割炬的各个部件并吹掉已融化的金属；通过电控阀门控制割炬出气口的出气，以实现割枪4的关断。

在一个实施例中，如图2至图9所示，图像采集装置11包括：

两条平行的第一导轨21，设置在本体1的上表面；

第二导轨22，两端分别设置在两条第一导轨21上；第二导轨22在第一导轨21上滑动；第一导轨21和第二导轨22都可以为滚珠丝杆或电缸等；

位姿调节机构23，滑动设置在第二导轨22上；通过第一导轨21和第二导轨22的设置实现位置调节机构在平面内任意自由运动；

拍摄平台25，底端通过第一连接体24与位姿调节机构23连接；

保护盖29，固定设置在拍摄平台25的上表面；用于保护拍摄平台25上的拍摄部件，例如摄像头28。

水平云台26，设置在拍摄平台25和保护盖29所形成的空间内，其固定端与拍摄平台25上表面固定连接；

转动机构27，固定端与水平云台26的转动端固定连接；

摄像头28，固定设置在转动机构27的转动端；

水平云台26的转动带动摄像头28在水平方向上转动；转动机构27的转动带动摄像头28在竖直方向上转动。

其中，位姿调节机构23包括：

主体231，第二导轨22贯穿主体231设置；

第一凹槽233，设置在主体231的上表面；

两个第二凹槽235，对称设置在第一凹槽233两侧；第一凹槽233与第二凹槽235垂直设置；第二凹槽235的深度小于第一凹槽233的深度；

设置座234，设置在第一凹槽233内且位于第一凹槽233与第二凹槽235的中心线的交汇处；

第二连接体232，一端与设置座234铰接，另一端与第一连接体24铰接；第二连接体232与设置座234铰接的铰接轴与第一凹槽233的中心线垂直且位于第一凹槽233的底端的水平面与第二凹槽235的底端的水平面之间；第二连接体232与第一连接体24铰接的铰接轴与第二凹槽235的中心线垂直且位于第二凹槽235的底端的水平面与第二凹槽235的开口的水平面之间；

两个第一伸缩机构236，分别嵌设在第二凹槽235的底端，且位于第二连接体232两侧；两个第一伸缩机构236可伸长至第二凹槽235的开口；

两个第二伸缩机构237，分别嵌设在第一凹槽233的底端，且位于第二连接体232两侧；两个第二伸缩机构237可伸长至第一凹槽233的底端的水平面；

当两个第一伸缩机构236伸长至第二凹槽235的开口且两个第二伸缩机构237伸长至第一凹槽233的底端的水平面时，将第一连接体24限制在两个第一伸缩机构236之间，将第二连接体232限制在两个第二伸缩机构237之间，使第一连接体24、第二连接体232和设置座234的连线呈垂直于水平面的直线；

当任意一个第一伸缩机构236收缩时，第一连接体24会相对铰接位置进行转动而落入收缩的第一伸缩机构236对应的第二凹槽235内；

当任意一个第二伸缩机构237收缩时，第二连接体232会相对铰接位置进行转动而落入收缩的第二伸缩机构237对应的第一凹槽233内。

其中，基于机器视觉的便携式智能焊切装置，还包括：

盖板5，固定设置在本体1的上表面；盖板5的上表面的四个边缘设置位弧面；在盖板5的上表面交错设置有两个贯穿槽7，其中一条贯穿槽7位于盖板5的上表面的部分与第一凹槽233平行，另一条贯穿槽7位于盖板5的上表面的部分与第二凹槽235平行；贯穿槽7的两端延伸至盖板5的侧面中部；第一连接体24中部设置在贯穿槽7中，拍摄平台25位于盖板5的上表面上方；

多个防尘机构6，并排设置在贯穿槽7的两侧壁上；

防尘机构6包括：

防尘板62，为T型，设置在位于贯穿槽7的侧壁的T型槽61内；防尘板62远离T型槽61的一端设置为弧形且固定设置有多个刷毛63，刷毛63的末端与防尘板62的弧形的中部平齐；

至少两个限位导柱64，设置在防尘板62与T型槽61的槽底之间，一端与防尘板62固定连接，另一端设置在开设在T型槽61的槽底的限位槽66内；

至少两个复位弹簧65，一一对应套设在限位导柱64外，一端设置在限位槽66内；

在第一连接体24的中部设置由第三凹槽241，第三凹槽241的两侧边设置为弧形，第三凹槽241的中部的宽度小于第三凹槽241的两端的宽度；第三凹槽241的底端也设置为弧形，第三凹槽241的中部的深度小于第三凹槽241的两端的深度。

其中，在拍摄平台25上表面设置有第三导轨31和第四导轨32；第三导轨31与第四导轨32垂直设置；在第三导轨31和第四导轨32上分别滑动设置有一个配置块33。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

盖板5的交错设置的两个贯穿槽7限制了第一连接杆的移动区域，即摄像平台只能在贯穿槽7上方移动，即可以实现摄像平台调整到本体1的四周侧面，不仅实现了本体1上方的全面图像获取，还可以实现本体1四周任意方向上的图像获取，并且还不会因为本体1的自身遮挡进而降低获取的图像的范围，实现了用户无需在意使用时本体1的放置位置的问题，提高了图像获取的智能化。其中，位姿调节机构23中第一凹槽233、第二凹槽235、第一伸缩机构236和第二伸缩机构237的设置，实现了第一连接体24和第二连接体232的限位，进而实现了拍摄平台25通过贯穿槽7而落到本体1的侧面方位；拍摄平台25上设置的第三导轨31、第四导轨32上的配置块，为第一连接体24和第二连接体232的倾倒提供力，当第一伸缩机构236或第二伸缩机构237收缩时，第一连接体24和第二连接体232竖直状态，不受力的情况下是不会发生倾倒的，采用第三导轨31和第四导轨32的配置块33的移动，调整拍摄平台25的重心，形成倾倒的力，实现了拍摄平台25经由贯穿槽7导向下移动到侧面。防尘板62与第一连接体24凹槽的配合实现了导向作用，并且防尘板62起密闭防尘作用。

在一个实施例中，处理器12解析实时图像获取图像解析结果，包括：

获取预设的解析库，解析库中标准图像与图像解析结果一一对应；

将实时图像与标准图像进行一一匹配，获取与实时图像匹配的标准图像对应的图像解析结果。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

解析库是事先建立，基于大量的正常作业的标准图像、非正常作业的标准图像及突发异常的标准图像建立，通过事先对标准图像进行关联对应的图像解析结果而形成。采用解析库对实时图像进行识别解析，进而实现了确定当前用户的工作是否是正常作业以及是否发生突发状况。其中，将实时图像与标准图像进行一一匹配，可以采用对实时图像和标准图像进行特征提取，计算实时图像与标准图像的特征之间的相似度，相似度可以采用余弦相似度法等方法计算；当相似度大于预设的阈值(0.95)时，确定实时图像与标准图像匹配。

在一个实施例中，基于机器视觉的便携式智能焊切装置，还包括：

第一定位模块和第二定位模块，设置在本体1内的两个预设的位置，用于获取本体1的第一定位信息和第二定位信息；通过第一定位模块的第一定位信息、第二定位模块的第二定位信息以及设置在本体1内的预设的位置，实时掌握本体1的位置及姿态；

第三定位模块，设置在焊枪3内，用于获取焊枪3的第三定位信息；

第四定位模块，设置在割枪4内，用于获取割枪4的第四定位信息；

第一定位模块、第二定位模块、第三定位模块和第四定位模块分别与处理器12电连接；

处理器12执行如下操作：

通过第一定位模块获取第一定位信息，通过第二定位模块获取第二定位信息；

当通过焊枪3上的触发开关接收准备作业指令时，即只有焊枪3被使用时，通过第三定位模块获取第三定位信息；

基于第一定位信息和第三定位信息，确定第一方向向量；

基于第二定位信息和第三定位信息，确定第二方向向量；

获取预设的图像采集装置11的控制库；

基于第一方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第二方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，从控制库中获取与第一标准向量和第二标准向量对应的图像采集装置11的控制命令集；

或，

当通过割枪4上的触发开关接收准备作业指令时，即只有割枪4被使用时，通过第四定位模块获取第四定位信息；

基于第一定位信息和第四定位信息，确定第三方向向量；

基于第二定位信息和第四定位信息，确定第四方向向量；

获取预设的图像采集装置11的控制库；

基于第三方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第四方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，从控制库中获取与第一标准向量和第二标准向量对应的图像采集装置11的控制命令集；

或，

当通过焊枪3上的触发开关接收准备作业指令的同时通过割枪4上的触发开关接收准备作业指令时，即焊枪3与割枪4同时被使用时，通过第三定位模块获取第三定位信息，通过第四定位模块获取第四定位信息；

基于第一定位信息和第三定位信息，确定第一方向向量；

基于第二定位信息和第三定位信息，确定第二方向向量；

基于第一定位信息和第四定位信息，确定第三方向向量；

基于第二定位信息和第四定位信息，确定第四方向向量；

基于第一方向向量和第三方向向量，确定第一夹角；

基于第二方向向量和第四方向向量，确定第二夹角；

当第一夹角大于等于预设的夹角阈值或第二夹角大于等于预设的夹角阈值时，输出异常报警；

当第一夹角和第二夹角都小于预设的夹角阈值时，基于第一定位信息、第三定位信息和第四定位信息，确定第五方向向量；第五方向向量为第一定位信息对应的点指向第三定位信息对应的点与第三定位信息对应的点的连线上的点；第五方向向量与第一方向向量的夹角、第五方向向量与第三方向向量的夹角相等；基于第二定位信息、第三定位信息和第四定位信息，确定第六方向向量；第六方向向量为第二定位信息对应的点指向第三定位信息对应的点与第三定位信息对应的点的连线上的点；第六方向向量与第二方向向量的夹角、第六方向向量与第四方向向量的夹角相等；

获取预设的图像采集装置11的控制库；

基于第五方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第六方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，从控制库中获取与第一标准向量和第二标准向量对应的图像采集装置11的控制命令集。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

当只有焊枪3或割枪4其中一个被使用时，即只需确定其与本体1的相对位置关系，然后通过预设的控制库，对图像采集装置11进行控制，实现自动的图像采集装置11的调整，图像采集装置11的控制命令集中包括：第一导轨21的控制指令、第二导轨22的控制指令、第三导轨31的控制指令、第四导轨32的控制指令、第一伸缩机构236的控制指令、第二伸缩机构237的控制指令、水平云台26的控制指令、转动机构27的控制指令；通过对图像采集装置11的控制，实现摄像头28正对着焊枪3或割枪4进行拍摄，提高了便携式智能焊切装置的智能化；其中，基于第三方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第四方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，基于第一方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第二方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，基于第五方向向量与控制库内的第一标准向量的匹配、第六方向向量与控制库内的第二标准向量的匹配，向量的匹配可以采用计算向量的夹角的方式，当夹角等于0时，可以确定向量相匹配，但是这样需要控制库具有大量的第一标准向量和第二标准向量作为基准；为了简化控制库的大小，可以设定夹角小于预设的阈值(例如5度)，可以确定向量之间匹配。此外，在同时使用焊枪3和割枪4时，当两者使用的位置超出了摄像头28的拍摄视角时，就不能同时拍摄焊枪3与割枪4的使用了，故首先对焊枪3与本体1的预设位置的连线、割枪4与本体1的预设位置的连线之间的夹角进行判定，是否小于预设的夹角阈值，该夹角阈值可以为摄像头28的拍摄视角；更近一步，考虑到焊枪3与割枪4使用人员的被拍摄入画情况，夹角阈值可以采用60％的拍摄视角进行限定；例如拍摄视角为120度，夹角阈值为72度。

本发明还提供一种生命体征检测系统应用于上述任一基于机器视觉的便携式智能焊切装置的，包括：

视频图像采集模块，按固定帧频连续采集待测目标的视频图像；

自动检测模块，用于对视频图像进行人体轮廓识别，将人体轮廓区域内的像素从RGB空间转换到YCbCr空间进行肤色识别，自动检测出待测目标裸露在外的皮肤区域作为其心率检测的ROI区域；

信号分离模块，用于对ROI区域内的图像信号进行处理，实现生命体征信号和噪声的分离；

智能判决模块，用于根据ROI区域内的图像亮度的变化幅度判定并剔除强扰动信号；

信号频率提取模块，用于从生命体征信号中提取出其频率，并将其转换为生命体征；

处理器12执行如下操作：

获取各个ROI区域对应人体的位置；

当存在ROI区域对应的人体的位置位于异常检测区域列表中的位置时，控制第一输出端口和/或第二输出端口不输出；

当生命体征异常时，控制第一输出端口和/或第二输出端口不输出。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：

生命体征检测系统对焊切装置使用人员的生命体征进行监控，当异常时，及时关闭装置，保证人员的生命安全，例如通过生命体征判定人员是否为疲劳状态、休克状态等。生命体征包括：心率，心率的检测对应的ROI区域为裸露在外的皮肤，即各个ROI区域对应人体的位置，表示人体裸露在外皮肤的位置，在焊接作业或切割作业中要求是穿戴防护用品，例如手部佩戴防护手套，此时手部部位裸露位置，当裸露时，可以控制第一输出端口和/或第二输出端口不输出，即当存在ROI区域对应的人体的位置位于异常检测区域列表中的位置时，其中，异常检测区域列表中罗列着正常作业时不该裸露的皮肤位置。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的便携式智能焊切装置，包括：本体、电源模块、焊枪和割枪，所述本体上设置有用于连接所述焊枪的第一输出端口和用于连接所述割枪的第二输出端口，其特征在于，还包括：

图像采集装置，设置在所述本体上；

处理器，设置在所述本体内，与所述图像采集装置电连接；

第一控制器，设置在所述本体内，与所述第一输出端口连接，用于控制所述第一输出端口的输出；

第二控制器，设置在所述本体内，与所述第二输出端口连接，用于控制所述第二输出端口的输出；

所述处理器获取所述图像采集装置拍摄的实时图像，解析所述实时图像获取图像解析结果，基于所述图像解析结果通过所述第一控制器和/或所述第二控制器控制所述第一输出端口和/或所述第二输出端口的输出。

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，其特征在于，所述第一输出端口包括：

正极接线柱和负极接线柱，对称设置在所述本体的正面；

所述第一控制器包括：电控开关。

3.如权利要求1所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，其特征在于，所述第二输出端口包括：

割炬出气口，设置在所述本体的正面；

所述第二控制器包括：电控阀门。

4.如权利要求1所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，其特征在于，所述图像采集装置包括：

两条平行的第一导轨，设置在所述本体的上表面；

第二导轨，两端分别设置在两条所述第一导轨上；所述第二导轨在所述第一导轨上滑动；

位姿调节机构，滑动设置在所述第二导轨上；

拍摄平台，底端通过第一连接体与所述位姿调节机构连接；

保护盖，固定设置在所述拍摄平台的上表面；

水平云台，设置在所述拍摄平台和所述保护盖所形成的空间内，其固定端与所述拍摄平台上表面固定连接；

转动机构，固定端与所述水平云台的转动端固定连接；

摄像头，固定设置在所述转动机构的转动端；

所述水平云台的转动带动所述摄像头在水平方向上转动；所述转动机构的转动带动所述摄像头在竖直方向上转动。

5.如权利要求4所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，其特征在于，所述位姿调节机构包括：

主体，所述第二导轨贯穿所述主体设置；

第一凹槽，设置在所述主体的上表面；

两个第二凹槽，对称设置在所述第一凹槽两侧；所述第一凹槽与所述第二凹槽垂直设置；所述第二凹槽的深度小于所述第一凹槽的深度；

设置座，设置在所述第一凹槽内且位于所述第一凹槽与所述第二凹槽的中心线的交汇处；

第二连接体，一端与所述设置座铰接，另一端与所述第一连接体铰接；所述第二连接体与所述设置座铰接的铰接轴与所述第一凹槽的中心线垂直且位于所述第一凹槽的底端的水平面与所述第二凹槽的底端的水平面之间；所述第二连接体与所述第一连接体铰接的铰接轴与所述第二凹槽的中心线垂直且位于所述第二凹槽的底端的水平面与所述第二凹槽的开口的水平面之间；

两个第一伸缩机构，分别嵌设在所述第二凹槽的底端，且位于所述第二连接体两侧；两个所述第一伸缩机构可伸长至所述第二凹槽的开口；

两个第二伸缩机构，分别嵌设在所述第一凹槽的底端，且位于所述第二连接体两侧；两个所述第二伸缩机构可伸长至所述第一凹槽的底端的水平面；

当两个所述第一伸缩机构伸长至所述第二凹槽的开口且两个所述第二伸缩机构伸长至所述第一凹槽的底端的水平面时，将所述第一连接体限制在两个所述第一伸缩机构之间，将所述第二连接体限制在两个所述第二伸缩机构之间，使第一连接体、第二连接体和所述设置座的连线呈垂直于水平面的直线；

当任意一个所述第一伸缩机构收缩时，所述第一连接体会相对铰接位置进行转动而落入收缩的所述第一伸缩机构对应的所述第二凹槽内；

当任意一个所述第二伸缩机构收缩时，所述第二连接体会相对铰接位置进行转动而落入收缩的所述第二伸缩机构对应的所述第一凹槽内。

6.如权利要求5所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，其特征在于，还包括：

盖板，固定设置在所述本体的上表面；所述盖板的上表面的四个边缘设置位弧面；在所述盖板的上表面交错设置有两个贯穿槽，其中一条贯穿槽位于所述盖板的上表面的部分与所述第一凹槽平行，另一条所述贯穿槽位于所述盖板的上表面的部分与所述第二凹槽平行；所述贯穿槽的两端延伸至所述盖板的侧面中部；所述第一连接体中部设置在所述贯穿槽中，所述拍摄平台位于所述盖板的上表面上方；

多个防尘机构，并排设置在所述贯穿槽的两侧壁上；

所述防尘机构包括：

防尘板，为T型，设置在位于所述贯穿槽的侧壁的T型槽内；所述防尘板远离所述T型槽的一端设置为弧形且固定设置有多个刷毛，所述刷毛的末端与所述防尘板的弧形的中部平齐；

至少两个限位导柱，设置在所述防尘板与所述T型槽的槽底之间，一端与所述防尘板固定连接，另一端设置在开设在所述T型槽的槽底的限位槽内；

至少两个复位弹簧，一一对应套设在所述限位导柱外，一端设置在所述限位槽内；

在所述第一连接体的中部设置由第三凹槽，所述第三凹槽的两侧边设置为弧形，所述第三凹槽的中部的宽度小于所述第三凹槽的两端的宽度；所述第三凹槽的底端也设置为弧形，所述第三凹槽的中部的深度小于所述第三凹槽的两端的深度。

7.如权利要求6所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，其特征在于，在所述拍摄平台上表面设置有第三导轨和第四导轨；所述第三导轨与所述第四导轨垂直设置；在所述第三导轨和所述第四导轨上分别滑动设置有一个配重块。

8.如权利要求1所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，其特征在于，所述处理器解析所述实时图像获取图像解析结果，包括：

获取预设的解析库，所述解析库中标准图像与所述图像解析结果一一对应；

将所述实时图像与所述标准图像进行一一匹配，获取与所述实时图像匹配的所述标准图像对应的所述图像解析结果。

9.如权利要求1至8任一所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置，其特征在于，还包括：

第一定位模块和第二定位模块，设置在所述本体内的两个预设的位置，用于获取所述本体的第一定位信息和第二定位信息；

第三定位模块，设置在所述焊枪内，用于获取所述焊枪的第三定位信息；

第四定位模块，设置在所述割枪内，用于获取所述割枪的第四定位信息；

所述第一定位模块、所述第二定位模块、所述第三定位模块和所述第四定位模块分别与所述处理器电连接；

所述处理器执行如下操作：

通过所述第一定位模块获取所述第一定位信息，通过所述第二定位模块获取所述第二定位信息；

当通过所述焊枪上的触发开关接收准备作业指令时，通过所述第三定位模块获取所述第三定位信息；

基于所述第一定位信息和所述第三定位信息，确定第一方向向量；

基于所述第二定位信息和所述第三定位信息，确定第二方向向量；

获取预设的图像采集装置的控制库；

基于所述第一方向向量与所述控制库内的第一标准向量的匹配、所述第二方向向量与所述控制库内的第二标准向量的匹配，从所述控制库中获取与所述第一标准向量和所述第二标准向量对应的所述图像采集装置的控制命令集；

或，

当通过所述割枪上的触发开关接收准备作业指令时，通过所述第四定位模块获取所述第四定位信息；

基于所述第一定位信息和所述第四定位信息，确定第三方向向量；

基于所述第二定位信息和所述第四定位信息，确定第四方向向量；

获取预设的图像采集装置的控制库；

基于所述第三方向向量与所述控制库内的第一标准向量的匹配、所述第四方向向量与所述控制库内的第二标准向量的匹配，从所述控制库中获取与所述第一标准向量和所述第二标准向量对应的所述图像采集装置的控制命令集；

或，

当通过所述焊枪上的触发开关接收准备作业指令的同时通过所述割枪上的触发开关接收准备作业指令时，通过所述第三定位模块获取所述第三定位信息，通过所述第四定位模块获取所述第四定位信息；

基于所述第一定位信息和所述第三定位信息，确定第一方向向量；

基于所述第二定位信息和所述第三定位信息，确定第二方向向量；

基于所述第一定位信息和所述第四定位信息，确定第三方向向量；

基于所述第二定位信息和所述第四定位信息，确定第四方向向量；

基于所述第一方向向量和所述第三方向向量，确定第一夹角；

基于所述第二方向向量和所述第四方向向量，确定第二夹角；

当所述第一夹角大于等于预设的夹角阈值或所述第二夹角大于等于预设的夹角阈值时，输出异常报警；

当所述第一夹角和所述第二夹角都小于预设的夹角阈值时，基于所述第一定位信息、所述第三定位信息和所述第四定位信息，确定第五方向向量；所述第五方向向量为所述第一定位信息对应的点指向所述第三定位信息对应的点与所述第三定位信息对应的点的连线上的点；所述第五方向向量与所述第一方向向量的夹角、所述第五方向向量与所述第三方向向量的夹角相等；基于所述第二定位信息、所述第三定位信息和所述第四定位信息，确定第六方向向量；所述第六方向向量为所述第二定位信息对应的点指向所述第三定位信息对应的点与所述第三定位信息对应的点的连线上的点；所述第六方向向量与所述第二方向向量的夹角、所述第六方向向量与所述第四方向向量的夹角相等；

获取预设的图像采集装置的控制库；

基于所述第五方向向量与所述控制库内的第一标准向量的匹配、所述第六方向向量与所述控制库内的第二标准向量的匹配，从所述控制库中获取与所述第一标准向量和所述第二标准向量对应的所述图像采集装置的控制命令集。

10.一种应用于如权利要求1至8任一所述的基于机器视觉的便携式智能焊切装置的生命体征检测系统，其特征在于，包括：

视频图像采集模块，按固定帧频连续采集待测目标的视频图像；

自动检测模块，用于对所述视频图像进行人体轮廓识别，将人体轮廓区域内的像素从RGB空间转换到YCbCr空间进行肤色识别，自动检测出待测目标裸露在外的皮肤区域作为其心率检测的ROI区域；

信号分离模块，用于对ROI区域内的图像信号进行处理，实现生命体征信号和噪声的分离；

智能判决模块，用于根据所述ROI区域内的图像亮度的变化幅度判定并剔除强扰动信号；

信号频率提取模块，用于从所述生命体征信号中提取出其频率，并将其转换为所述生命体征；

所述处理器执行如下操作：

获取各个所述ROI区域对应人体的位置；

当存在所述ROI区域对应的人体的位置位于异常检测区域列表中的位置时，控制所述第一输出端口和/或所述第二输出端口不输出；

当所述生命体征异常时，控制所述第一输出端口和/或所述第二输出端口不输出。

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