CN114281024A - 防撞检测方法、数控系统、加工设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防撞检测方法、数控系统、加工设备及存储介质，所述防撞检测方法包括：控制模块获取监控相机的监控视频；控制模块将监控视频显示在预设窗口上；控制模块将监控视频发送到检测模块中，通过检测模块判断监控视频中是否出现人体图案；若监控视频中出现人体图案，则检测模块在预设窗口的对应位置绘制识别框，控制模块控制加工设备停机和报警。本发明通过在数控系统内采用了人体检测与监控视频显示分离的控制方式，在保证监控视频的画面流畅显示的情况下，降低了对数控系统的算力需求，避免影响数控系统自身的控制任务，同时无需使用具有人体检测功能的监控相机，降低了防撞检测的成本。

Description

防撞检测方法、数控系统、加工设备及存储介质

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，特别涉及一种防撞检测方法、数控系统、加工设备及存储介质。

背景技术

在加工设备高速运转时，经常会出现相关人员误入加工区域造成人员伤亡和财产损失的情况，所以需要关注和研究如何提高使用设备的安全性。目前市场上出现了一体式监控相机人体防撞检测等方案，通过监控相机进行人体视觉检测，可在识别到人体进入相关区域时及时控制加工设备停机。但是，这类监控相机对相机的算力有一定的要求，相机的价格较贵，用于加工设备的成本较高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明提供一种防撞检测方法、数控系统、加工设备及存储介质，可以通过数控系统结合监控相机实现加工设备对人体的防撞检测，并降低防撞检测的成本。

本实施例采取了以下技术方案：

一种防撞检测方法，应用于数控系统，所述数控系统包括控制模块和检测模块，所述防撞检测方法包括：

控制模块获取监控相机的监控视频；

控制模块将监控视频显示在预设窗口上；

控制模块将监控视频发送到检测模块中，通过检测模块判断监控视频中是否出现人体图案；

若监控视频中出现人体图案，则检测模块在预设窗口的对应位置绘制识别框，控制模块控制加工设备停机和报警。

进一步的，在所述防撞检测方法中，所述控制模块将监控视频发送到检测模块中，通过检测模块判断监控视频中是否出现人体图案的步骤包括：

检测模块将监控视频解码为图像数据，并送入目标检测模型识别是否出现人体图案；

若出现人体图案，则检测模块生成识别框；

若出现人体图案，则检测模块改变预设参数；

控制模块监控预设参数的变化，判断是否需要控制加工设备停机及报警。

进一步的，在所述防撞检测方法中，在所述控制模块将监控视频发送到检测模块中，通过检测模块判断监控视频中是否出现人体图案的步骤之前，还包括步骤：

在检测模块内设置用于人体图案识别的目标检测模型，采集加工设备在加工环境下的人体图案数据，并将所述人体图案数据送入目标检测模型中进行学习训练。

进一步的，在所述防撞检测方法中，在检测模块内设置用于人体图案识别的目标检测模型的步骤之前，还包括步骤：

根据网络开源模型建立用于人体识别的目标检测模型，将目标检测模型中除人体识别外的结构进行删除或屏蔽。

进一步的，在所述防撞检测方法中，所述若监控视频中出现人体图案，则检测模块在预设窗口的对应位置绘制识别框，控制模块控制加工设备停机和报警的步骤包括：

控制模块在数控系统内开辟共享内存；

控制模块将预设窗口的窗口句柄写入到共享内存中；

检测模块到共享内存中去读取所述窗口句柄；

检测模块将识别框绘制在与所述窗口句柄对应的预设窗口上。

进一步的，在所述防撞检测方法中，所述控制模块将监控视频显示在预设窗口上的步骤包括：

控制模块检测数控系统是否连接有独立显示屏幕；

若有，则通过独立显示屏幕显示监控视频；

若没有，则通过数控系统的显示屏幕显示监控视频。

进一步的，在所述防撞检测方法中，所述控制模块将监控视频显示在预设窗口上的步骤包括：

控制模块检测数控系统是否连接有有刻录机；

若有，则通过刻录机接收监控相机的监控视频，并将监控视频保存在刻录机内；

若没有，则直接接收监控相机的监控视频，并将监控视频保存在数控系统内。

进一步的，在所述防撞检测方法中，在所述若监控视频中出现人体图案，则检测模块在预设窗口的对应位置绘制识别框，控制模块控制加工设备停机和报警的步骤之后，还包括步骤：

控制模块收到复位信号后，解除加工设备的报警。

一种数控系统，所述数控系统连接一个或多个监控相机，所述数控系统包括控制模块和检测模块，所述控制模块包括：

显示单元，用于将监控视频显示在预设窗口上；

第一交互单元，用于与检测模块进行信息交互；

停机报警单元，用于控制加工设备停机和报警；

所述检测模块包括：

目标检测模型，用于识别监控视频内的人体图案；

绘制单元，用于在预设窗口的对应位置绘制识别框；

第二交互单元，用于与控制模块进行信息交互。

一种数控加工设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的防撞检测方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行如权利要求1至8中任意一项所述的防撞检测方法。

相较于现有技术，本发明提供的一种防撞检测方法、数控系统、加工设备及存储介质，其中防撞检测方法在数控系统内采用了人体检测与监控视频显示分离的控制方式，在保证监控视频的画面流畅显示的情况下，降低了对数控系统的算力需求，避免影响数控系统自身的控制任务，同时无需使用具有人体检测功能的监控相机，降低了防撞检测的成本。

附图说明

图1为本发明提供的防撞检测方法的流程图。

图2为图1中具体实施例的流程图。

图3为图1中步骤S200的流程图。

图4为图1中步骤S300的流程图。

图5为图1中步骤S400的流程图。

图6为本发明提供的数控系统的结构框图。

图7为本发明提供的数控加工设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

本发明提供的防撞检测方法基于数控系统实现，数控系统包括控制模块和检测模块，同时数控系统连接有监控相关区域的监控相机。控制模块基于数控系统自身原有的控制功能，实现加工设备的加工控制；检测模块是在控制模块的基础上，增加的用于采集监控相机的监控图像并负责人体检测的模块。控制模型和检测模块在实施时可以通过两个单独的软件分别执行相关的功能，例如控制软件和检测软件。

请参阅图1，本发明提供的防撞检测方法包括：

S100、控制模块获取监控相机的监控视频；

S200、控制模块将监控视频显示在预设窗口上；

S300、控制模块将监控视频发送到检测模块中，通过检测模块判断监控视频中是否出现人体图案；

S400、若监控视频中出现人体图案，则检测模块在预设窗口的对应位置绘制识别框，控制模块控制加工设备停机和报警。

其中，监控相机仅用于拍摄并输出监控视频，其可采用不带人体检测功能的普通相机，人体检测功能通过数控系统的检测模块实现。并且，监控相机输出的监控视频由控制模块直接显示在预设窗口上，然后通过检测模块对监控视频进行人体检测，将图像的显示和人体检测任务进行分离，降低数控系统的运算量。

通常情况下，要完成一次人体检测和视频显示，须要在拿到监控相机的视频流后，将其解码成图像，然后送入检测模块进行识别，最终如果检测到人体的话，就把识别框绘制在图像上并显示在预设窗口上。上述方式中，如果要在预设窗口上较为流畅地显示监控画面的话，显示帧率基本上要达到每秒15帧以上的图像刷新频率，而这就间接地要求以这样的频率进行视频解码与图像识别。

在本发明中，在进行人体检测时采用了人体检测与监控视频显示分离的方法，能够在流畅地显示监控相机视频的同时，以一个较低的检测帧率(例如每秒3到4帧)去进行人体检测，避免了在较高的帧率检测下进行非必要的图像解码和图像识别，降低了数控系统的负载，节省的算力可以用来处理数控系统的其它任务。

因此，本发明通过数控系统进行人体检测，只需使用普通相机即可进行监控，降低了监控相机的购买成本。并且在数控系统内采用了人体检测与监控视频显示分离的控制方式，在保证监控视频的画面流畅显示的情况下，降低了对数控系统的算力需求，避免影响数控系统自身的控制任务。

对于步骤S100，在一些实施例中，监控相机可以设置多个，从不同角度进行监控拍摄，增加检测范围，以达到对加工设备更全面的人体防撞检测。并且在数控系统的软件设计上，可以利用C++的虚函数，设计数控系统的统一图像采集接口，从而适配市面上各类品牌的监控相机并可以随时进行更换。

对于步骤S200，请结合图2和图3，在一些实施例中，包括对数控系统是否连接刻录机的判断步骤：

S210、控制模块检测数控系统是否连接有有刻录机；

S220、若有，则通过刻录机接收监控相机的监控视频，并将监控视频保存在刻录机内；

S230、若没有，则直接接收监控相机的监控视频，并将监控视频保存在数控系统内。

通过上述步骤，数控系统不管是否有连接刻录机，都能够采集监控视频和保存监控视频。在配置了刻录机的情况下，可以将监控相机的网口与刻录机上的网口用网线连接并且将数控系统的网口与刻录机的网口连接，在将这些设备的IP地址设置到同一网段后，在数控系统上运行的人体检测软件便可以采集与刻录机连接的监控相机的图像，而视频保存功能则由刻录机完成。在没有配置刻录机的情况下，可以通过将工控机和监控相机网口进行连接，视频保存功能则在检测软件上实现，将监控视频保存在数控系统内。

同时，步骤S200还包括对数控系统是否连接独立显示屏幕的判断步骤：

S240、控制模块检测数控系统是否连接有独立显示屏幕；

S250、若有，则通过独立显示屏幕显示监控视频；

S260、若没有，则通过数控系统的显示屏幕显示监控视频。

在很多应用场景下，在使用数控系统控制软件对机床进行操作时，操作人员都须要实时关注机床相关监控区域，因此很多时候都会配置一个监控相机独立显示屏幕用来专门显示监控相机的图像。通常情况该屏幕是与刻录机连接在一起，由刻录机来控制其显示与数控系统没有任何的连接关系。按照这种做法，在实现人体检测功能时，是无法在上面显示人体检测的识别框的，不便于观察。

针对此情况，本发明中将监控相机独立显示屏幕连接到数控系统，在数控系统控制软件检测到有多个显示设备后，会将监控相机图像的显示窗口进行分屏，显示到监控相机独立显示屏幕上，这样就实现了在监控相机独立显示屏幕显示人体检测识别框的功能。

若是数控系统没有连接独立显示屏幕，则监控视频可以直接显示在数控系统自带的显示屏幕上，并通过操作人员的指令切换控制软件的控制界面和监控显示界面。

值得一提的是，上述步骤的排列顺序仅为了方便表示，在实施时也可以按其它顺序执行本发明中的相关步骤，本发明对此不做限定，以下步骤同理。

对于步骤S300，请结合图1和图2，在一些实施例中，在实施之前，还包括步骤：

X1、根据网络开源模型建立用于人体识别的目标检测模型，将目标检测模型中除人体识别外的结构进行删除或屏蔽。

X2、采集加工设备在加工环境下的人体图案数据，并将所述人体图案数据送入目标检测模型中进行学习训练。

其中，步骤X1中网络开源模型(例如YOLO系列模型、Faster R-CNN系列模型和SSD系列模型)是指基于目标检测算法建立，即通过输入的图像来完成物体的检测，解决物体是什么以及物体在哪里的问题的模型。选择合适的网络开源模型后，可修改模型的结构，例如删除或屏蔽模型的其余部分，仅保留人体识别的部分，使其专用于人体检测，降低在进行人体检测时的计算量。

建立目标检测模型后，还可采集机床环境下的人体图案数据，并将人体图案数据送入目标检测模型中进行迁移学习，提高目标检测模型检测时的准确性，避免误检测。

对于步骤S300，请结合图2和图4，在一些实施例中，实施时包括步骤：

S310、检测模块将监控视频解码为图像数据，并送入目标检测模型识别是否出现人体图案；

S320、若出现人体图案，则检测模块生成识别框；

S330、若出现人体图案，则检测模块改变预设参数；

S340、控制模块监控预设参数的变化，判断是否需要控制加工设备停机及报警。

其中，当检测模块内的目标检测模型识别出人体图案后，即可根据人体图案的位置生成识别框，并绘制在预设窗口上。同时，检测模块可以通过改变预设参数，使控制模块获取人体识别后的结果，并判断是否需要控制加工设备停机及报警。

具体的，预设参数可以为P参数，P参数是一组由控制模块进行管理的有序排列的参数，如p1，p2……p100。检测模块和控制模块都可以给p参数赋值，如p1＝100，p2＝50，以及可以实时监控p参数的值，以达到相互通信的目的。例如，检测模块在识别到人体图案后，给p1赋值为1；控制模块在监控到p1＝1后，控制相关的硬件进行报警处理。

并且，控制模块与检测模块之间的信息交互方式还包括bat文件。bat文件是windows系统的一种文件格式，打开文件之后，windows系统就会执行bat文件里的脚本命令。在控制模块启动的时候会打开一个bat文件，该文件中写入启动检测模块的启动脚本，这样就实现了检测模块跟随控制模块启动的功能。

对于步骤S400，请结合图2和图5，在一些实施例中，实施时包括步骤：

S410、控制模块在数控系统内开辟共享内存；

S420、控制模块将预设窗口的窗口句柄写入到共享内存中；

S430、检测模块到共享内存中去读取所述窗口句柄；

S440、检测模块将识别框绘制在与所述窗口句柄对应的预设窗口上。

在控制模块启动之后就会在数控系统的内存中开辟一块共享内存，将其需要显示监控视频的预设窗口的窗口句柄(windows系统中窗口的唯一标示符)按照约定好的规则写入到共享内存中。检测模块启动之后，就会到共享内存中去读取该窗口句柄，让监控视频在预设窗口上进行显示并在进行人体检测的时候将识别框也绘制在预设窗口上。

通过共享内存将图像显示窗口的句柄共享给检测模块，检测模块将监控视频导向对应的窗口，并且可以跟随控制模块启动，使得控制模块既可以保持相对的独立，又可以显示监控相机的图像和配合进行人体检测，在开发过程中控制模块的改动量较小，降低了改动时的工作量。

并且，在监控相机监控的区域内检测到人体图案之后，检测模块会更改对应的P参数，控制模块检测到p参数改变为相应的状态后，就会加工设备停止工作，例如停止电机运动，并且让加工设备的状态灯进入急停状态同时加工设备的蜂鸣器器会发出报警声、在相应显示区域提示报警信息。

在步骤S400之后，请继续参阅图1和图2，在一些实施例中，还包括步骤：

S500、控制模块收到复位信号后，解除加工设备的报警。

控制模块控制加工设备停机和报警后，加工设备保持报警状态，由工作人员检查确认没有出现人体碰撞或者排除危险后，可以通过数控系统控制软件的复位按钮消除报警状态。

综上所述，通过实施本发明提供的防撞检测方法，具体以下优点：

1、使用普通的监控相机采集图像，在数控系统上运行目标检测模型，统一多个监控相机的监控视频的人体检测，而不是采用具备人体检测功能的智能监控相机，大大降低了成本。

2、通过修改目标检测模型的模型结构，降低了模型的参数量，节省了计算资源，同时采用迁移学习的方式，通过加工环境下的人体图像对模型进行训练，从而提高了识别的准确率。

3、通过检测模块和控制模块的分工及信息交互，在开发过程中针对数控系统原有控制软件的改动较小，降低了工作量。

4、采用了人体检测与监控视频显示分离的设计，在保证监控相机的监控画面流畅的情况下，降低了数控系统关于人体检测的计算量。

5、在没有刻录机的情况下，也能进行监控视频的保存。

6、可以将监控相机的监控视频分屏显示在监控相机独立显示屏上，也可以通过数控系统原有的显示屏显示监控视频，提高了便捷性。

7、可支持多个监控相机，增大检测范围。

此外，请参阅图6，本发明还提供一种数控系统，包括控制模块10和检测模块20，控制模块10包括：

显示单元11，用于将监控视频显示在预设窗口上；

第一交互单元12，用于与检测模块20进行信息交互；

停机报警单元13，用于控制加工设备停机和报警；

检测模块20包括：

目标检测模型21，用于识别人体图案；

绘制单元22，用于在预设窗口的对应位置绘制识别框；

第二交互单元23，用于与控制模块10进行信息交互。

在一些实施例中，控制模块还包括：

检测单元14，用于检测数控系统是否连接有刻录机和独立显示屏幕。

在一些实施例中，控制模块还包括：

复位单元15，用于在收到复位信号后，解除加工设备的报警。

本发明还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述实施例中的防撞检测方法。

本发明还提供了一种数控加工设备，请参阅图7，数控加工设备A连接有一个或多个监控相机B，同时数控加工设备A还可连接独立显示屏C和刻录机D，数控加工设备A包括：

至少一个中央处理器A1(processor)，图6中以一个中央处理器A1为例；存储器A2(memory)，还可以包括显示屏A3、电机A4、蜂鸣器A5、报警灯A6、通信接口(CommunicationsInterface)和总线。其中，中央处理器A1、存储器A2、显示屏A3、电机A4、蜂鸣器A5、报警灯A6和通信接口可以通过总线完成相互间的通信；显示屏A3设置为显示初始设置模式中预设的用户操作界面；通信接口可以传输信息；中央处理器A1可以调用存储器A2中的逻辑指令，以执行上述实施例中的方法。

所述中央处理器A1可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器A1还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

此外，上述的存储器A2中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器A2作为一种计算机可读存储介质，可设置为存储软件程序、计算机可执行程序，如本发明实施例中的方法对应的程序指令或模块。中央处理器A1通过运行存储在存储器A2中的软件程序、指令或模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的方法。

存储器A2可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器A2可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以是非暂态存储介质，包括U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁盘或光盘等等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种防撞检测方法，应用于数控系统，所述数控系统包括控制模块和检测模块，其特征在于，所述防撞检测方法包括：

控制模块获取监控相机的监控视频；

控制模块将监控视频显示在预设窗口上；

控制模块将监控视频发送到检测模块中，通过检测模块判断监控视频中是否出现人体图案；

若监控视频中出现人体图案，则检测模块在预设窗口的对应位置绘制识别框，控制模块控制加工设备停机和报警。

2.根据权利要求1所述的防撞检测方法，其特征在于，所述控制模块将监控视频发送到检测模块中，通过检测模块判断监控视频中是否出现人体图案的步骤包括：

检测模块将监控视频解码为图像数据，并送入目标检测模型识别是否出现人体图案；

若出现人体图案，则检测模块生成识别框；

若出现人体图案，则检测模块改变预设参数；

控制模块监控预设参数的变化，判断是否需要控制加工设备停机及报警。

3.根据权利要求1所述的防撞检测方法，其特征在于，在所述控制模块将监控视频发送到检测模块中，通过检测模块判断监控视频中是否出现人体图案的步骤之前，还包括步骤：

在检测模块内设置用于人体图案识别的目标检测模型，采集加工设备在加工环境下的人体图案数据，并将所述人体图案数据送入目标检测模型中进行学习训练。

4.根据权利要求1所述的防撞检测方法，其特征在于，在检测模块内设置用于人体图案识别的目标检测模型的步骤之前，还包括步骤：

根据网络开源模型建立用于人体识别的目标检测模型，将目标检测模型中除人体识别外的结构进行删除或屏蔽。

5.根据权利要求1所述的防撞检测方法，其特征在于，所述若监控视频中出现人体图案，则检测模块在预设窗口的对应位置绘制识别框，控制模块控制加工设备停机和报警的步骤包括：

控制模块在数控系统内开辟共享内存；

控制模块将预设窗口的窗口句柄写入到共享内存中；

检测模块到共享内存中去读取所述窗口句柄；

检测模块将识别框绘制在与所述窗口句柄对应的预设窗口上。

6.根据权利要求1所述的防撞检测方法，其特征在于，所述控制模块将监控视频显示在预设窗口上的步骤包括：

控制模块检测数控系统是否连接有独立显示屏幕；

若有，则通过独立显示屏幕显示监控视频；

若没有，则通过数控系统的显示屏幕显示监控视频。

7.根据权利要求1所述的防撞检测方法，其特征在于，所述控制模块将监控视频显示在预设窗口上的步骤包括：

控制模块检测数控系统是否连接有有刻录机；

若有，则通过刻录机接收监控相机的监控视频，并将监控视频保存在刻录机内；

若没有，则直接接收监控相机的监控视频，并将监控视频保存在数控系统内。

8.根据权利要求1所述的防撞检测方法，其特征在于，在所述若监控视频中出现人体图案，则检测模块在预设窗口的对应位置绘制识别框，控制模块控制加工设备停机和报警的步骤之后，还包括步骤：

控制模块收到复位信号后，解除加工设备的报警。

9.一种数控系统，其特征在于，所述数控系统连接一个或多个监控相机，所述数控系统包括控制模块和检测模块，所述控制模块包括：

显示单元，用于将监控视频显示在预设窗口上；

第一交互单元，用于与检测模块进行信息交互；

停机报警单元，用于控制加工设备停机和报警；

所述检测模块包括：

目标检测模型，用于识别监控视频内的人体图案；

绘制单元，用于在预设窗口的对应位置绘制识别框；

第二交互单元，用于与控制模块进行信息交互。

10.一种数控加工设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的防撞检测方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行如权利要求1至8中任意一项所述的防撞检测方法。

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