CN118011886A - 转动设备安全监控系统 - Google Patents

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CN118011886A
CN118011886A CN202311829365.0A CN202311829365A CN118011886A CN 118011886 A CN118011886 A CN 118011886A CN 202311829365 A CN202311829365 A CN 202311829365A CN 118011886 A CN118011886 A CN 118011886A
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孟亮
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BEA Electronics Beijing Co ltd
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BEA Electronics Beijing Co ltd
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Abstract

为解决现有技术的存在的问题,本发明提供了一种转动设备安全监控系统,包括分析系统,安装在转动设备上与转动设备同步转动的扫描式激光传感器和陀螺仪。所述扫描式激光传感器在转动设备转动方向的前端形成覆盖预设区域的扫描场。所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后进行:转动背景学习、转动安全分析。本发明通过在转动设备的运动前端设置感应光幕的方式,可以在发生对目标的危害前即对转动设备进行控制,以减少对目标的危害可能性或危害程度。

Description

转动设备安全监控系统
技术领域
本发明涉及光幕传感器应用技术领域,尤其涉及一种转动设备安全监控系统。
背景技术
基于门轴进行旋转打开或关闭的自动门是现在非常常见的自动门装置,现有技术对于这种旋转打开/关闭的自动门与侧向滑移打开/关闭的自动门控制方式一样,都是采用一个传感器形成目标探测场,当有目标进入探测场后即控制自动门进行打开/关闭。然而旋转打开/关闭的自动门由于需要经历一个门板围绕门轴转动的过程,因此常常会出现门板撞击或夹击到人员的问题。
发明内容
为解决现有技术存在的问题,本发明提供了一种转动设备安全监控系统,包括分析系统,安装在转动设备上与转动设备同步转动的扫描式激光传感器和陀螺仪。所述扫描式激光传感器在转动设备转动方向的前端形成覆盖预设区域的扫描场。所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后进行:转动背景学习、转动安全分析。
所述转动背景学习接收扫描式激光传感器的扫描场反馈信息和陀螺仪的转动角信息,通过分析形成各角度下的扫描场背景。
所述转动安全分析通过接收扫描式激光传感器的扫描场反馈信息和陀螺仪的转动角信息,结合各角度下的扫描场背景,判断该角度下扫描式激光传感器的扫描场中是否出现入侵物,如出现入侵物,则判定出现危险事件,形成相应的控制指令。
进一步的,所述陀螺仪安装在扫描式激光传感器内部,不干扰扫描式激光传感器扫描光幕形成光路的位置处。
进一步的,所述转动背景学习包括:获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,并记录基于该转动角度且无目标情况下,扫描式激光传感器的扫描场形成的扫描信息,将该扫描信息记录为该转动角度下的背景信息An,n为全部转动角度的自然数序号。
进一步的,所述转动安全分析包括:
步骤1.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息Bm,m为当前已转动角度序号,m∈n。
步骤1.2判断扫描信息Bm与背景信息Am的差异,如存在差异,则判断扫描场中存在入侵物,进行步骤1.3。如不存在差异,则回到步骤1.1。
步骤1.3截取差异部分进行分析。
如差异部分在扫描场中的位置位于预设危险区域,则产生转动设备停止转动或回转预设角度的控制指令。
如差异部分在扫描场中的位置位于非预设危险区域,则分析差异部分外轮廓,判断入侵物是否属于目标入侵物:
如判断入侵物属于目标入侵物,则产生转动设备停止转动或回转预设角度的控制指令。
如判断入侵物不属于目标入侵物,则回到步骤1.1。
进一步的,当同一转动角度的相同位置处出现预设次数的相同非目标入侵物,则将该非目标入侵物标记为背景物,并以扣除该非目标入侵物的扫描场作为该角度下的第M个背景信息Am-M,m为当前已转动角度序号,m∈n。M为额外背景信息的编号序号。
进行步骤1.2时,同时以背景信息Am和背景信息Am-M作为对比的背景信息。
进一步的,所述扫描式激光传感器形成的扫描场浮于转动设备表面且扫描场的扫面面与转动设备形成倾向远离转动设备的倾斜角。
进一步的,进行步骤1.3时,当首次判断入侵物不属于目标入侵物时,记录该角度下入侵物在该角度扫描场中的位置信息C0和轮廓信息D0。
进行下一次转动安全分析时,如果仍然产生不属于目标入侵物的判断,则再次记录该角度下入侵物在该角度扫描场中的位置信息C1和轮廓信息D1。
如连续重复H次转动安全分析,均出现目标入侵物的判断,则连续记录入侵物在对应角度扫描场中的位置信息CH和轮廓信息DH。H为重复进行转动安全分析的次数。
将相邻角度位置信息CH差距小于预设数值的轮廓信息DH相互拼接,进一步判断该目标是否属于目标入侵物。
进一步的,所述转动背景学习还包括:在靠近转动末端的预设角度范围内,根据扫描场形成的扫描信息,逐渐缩减扫描场的检测边界范围。
在转动末端回转过程的对应预设角度范围内,根据上述缩减扫描场的检测边界范围时的转动角度和缩减程度,在对应转动角度下,以响应的程度逐渐回复扫描场的检测边界范围。
进一步的,所述转动安全分析还包括:在所述扫描场在所述预设区域外,于预设转动角度范围内设有第二感应区。
当第二感应区感应到入侵物时,则产生预设的第二控制指令。
进一步的,所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后还包括进行:转动控制分析。所述转动控制分析包括:
步骤2.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度。
步骤2.2判断转动设备已转动的角度是否超出预设角度范围,
如转动设备已转动的角度达到或超出预设角度范围界限,则产生转动设备停止转动的控制指令。
如转动设备已转动的角度没有达到预设角度范围界限,则不产生控制指令。
进一步的,所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后还包括进行:误差分析。所述误差分析包括:安装位置误差分析和转动角度误差分析。
所述安装位置误差分析包括:
步骤3.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息。
步骤3.2以不存在入侵物时的某转动角度的实时的扫描场扫描信息与该转动角度下的背景信息对比,判断是否存在整体偏差。如存在整体偏差,则记录偏差信息,并进行步骤3.3。如不存在整体偏差,则回到步骤3.1。
步骤3.3偏差值超过预设偏差数值阈值时,或偏差次数超过预设偏差次数阈值时,提示用户进行位置矫正。
所述整体偏差为:扫描场中相同检测光束对同一背景物的经过角度差修正后的检测距离出现相同或相似的偏值差,则认为出现整体偏差。
所述转动角度误差分析包括:
步骤4.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息。
步骤4.2以不存在入侵物时转动角度R1的扫描场的实时扫描信息与背景信息对比,得到最接近实时扫描信息的背景信息W。
步骤4.3获取背景信息W对应的转动角度R2。
步骤4.4计算K=(R1-R2),当K出现连续预设次数的相同或相似值时,以连续预设次数的K的平均值对R1进行修正。
本发明至少具有以下有益效果之一:
1.本发明通过在转动设备的运动前端设置感应光幕的方式,可以在发生对目标的危害前即对转动设备进行控制,以减少对目标的危害可能性或危害程度。
2.本发明的可在使用过程中自动学习,从而将背景环境的变化纳入学习和判断过程,从而显著降低误触发可能性。
3.本发明在使用过程中具有误差矫正功能,可以实现自动的位置误差和角度误差矫正,从而提高分析控制的准确性。
附图说明
图1所示为本发明光幕检测场的分割示意图;
图2所示为转动开关门在本发明系统监测下进行转动时没有入侵物的转动示意图;
图3所示为转动开关门在本发明系统监测下进行转动时有入侵物的转动示意图;
图4所示为本发明一种形成倾斜扫描场的示意图;
图5所示为本发明一种具有陀螺仪的扫描式激光传感器的结构示意图;
图6所示为本发明实施例中门板靠近墙体后的扫描场边界变化示意图;
图7所示为图6中A部的放大结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本申请范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
下面结合附图,对本申请的多光幕检测系统进行详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
实施例1
一种转动设备安全监控系统,包括分析系统,安装在转动设备上与转动设备同步转动的扫描式激光传感器和陀螺仪。所述扫描式激光传感器在转动设备转动方向的前端形成覆盖预设区域的扫描场。所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后进行:转动背景学习、转动安全分析。
所述转动背景学习接收扫描式激光传感器的扫描场反馈信息和陀螺仪的转动角信息,通过分析形成各角度下的扫描场背景。
所述转动安全分析通过接收扫描式激光传感器的扫描场反馈信息和陀螺仪的转动角信息,结合各角度下的扫描场背景,判断该角度下扫描式激光传感器的扫描场中是否出现入侵物,如出现入侵物,则判定出现危险事件,形成相应的控制指令。
本发明覆盖预设区域的扫描场的形成原理如图1所示,扫描式激光传感器安装在门板3顶部靠近转轴的一侧,向侧下方形成由数条不同偏转角的检测光束401构成的检测场。通过对每条检测光束401设定最大有效响应时间t1的方式,形成检测光束401的有效效应和无效响应分割点,将全部分割点连接后形成与门板3对应的分割线403。分割线403将检测场切分为有效感应部分404和无效感应部分402。即处于有效感应部分404内的物体可以形成检测值,而处于无效感应部分402内的物体不产生检测值。
本发明通过在转动设备,如自动旋转开关门的门板上加装扫描式激光传感器和陀螺仪,通过采集扫描式激光传感器的扫描信息和陀螺仪的角度信息,经过所述转动安全分析后判断转动设备的转动是否会危害目标,例如门板转动过程中,如果扫描式激光传感器的扫描场探测到人,说明门板距离人员过近,此时应当控制门板停止转动。
通过本发明即可在转动装置的转动过程中的安全性进行有效的分析和控制,有效避免转动装置对于目标,尤其是对人员目标的危害。
实施例2
基于实施例1的转动设备安全监控系统,所述转动背景学习包括:获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,并记录基于该转动角度且无目标情况下,扫描式激光传感器的扫描场形成的扫描信息,将该扫描信息记录为该转动角度下的背景信息An,n为全部转动角度的自然数序号。
本发明由于是对转动过程中的设备进行安全分析和控制,因此在设备转动过程中的空白背景很难保持不变化。
采用本发明上述转动背景学习方法,可以根据转动角度和对应角度下的扫描信息形成覆盖整个转动区域的背景信息,从而为转动安全分析提供准确的分析参照,进而提高转动安全分析的分析准确性。
实施例3
基于实施例2的转动设备安全监控系统,所述转动安全分析包括:
步骤1.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息Bm,m为当前已转动角度序号,m∈n。
步骤1.2判断扫描信息Bm与背景信息Am的差异,如存在差异,则判断扫描场中存在入侵物,进行步骤1.3。如不存在差异,则回到步骤1.1。
步骤1.3截取差异部分进行分析。
如差异部分在扫描场中的位置位于预设危险区域,则产生转动设备停止转动或回转预设角度的控制指令。
如差异部分在扫描场中的位置位于非预设危险区域,则分析差异部分外轮廓,判断入侵物是否属于目标入侵物:
如判断入侵物属于目标入侵物,则产生转动设备停止转动或回转预设角度的控制指令。
如判断入侵物不属于目标入侵物,则回到步骤1.1。
如图2所示,门板3带动具有陀螺仪的扫描式激光传感器1随门板3一起沿门轴2转动,具有陀螺仪的扫描式激光传感器1形成的光幕扫描场4位于门板3两侧。
如图2所示,在门板3、具有陀螺仪的扫描式激光传感器1转动过程中,由于光幕扫描场4没有检测到入侵物,因此门板3转动至目标位置。
如图3所示,在门板3、具有陀螺仪的扫描式激光传感器1转动过程中,由于光幕扫描场4检测到入侵物6,因此门板3停止转动或反向回转预设角度。
本发明的光幕扫描场4位于门板3运动方向的前端,因此当光幕扫描场4检测到入侵物并判断为目标(如:人)时,说明门板3已经转动至很靠近人员的位置了,即门板3继续转动时会具有较高的危害性,此时控制门板3停止转动或反向回转预设角度可以有效降低门板3对人员的危害可能性,或以静止或低速碰撞人员,相比高速转动可显著降低对人员的危害性。
实施例4
基于实施例3的转动设备安全监控系统,当同一转动角度的相同位置处出现预设次数的相同非目标入侵物,则将该非目标入侵物标记为背景物,并以扣除该非目标入侵物的扫描场作为该角度下的第M个背景信息Am-M,m为当前已转动角度序号,m∈n。M为额外背景信息的编号序号。
进行步骤1.2时,同时以背景信息Am和背景信息Am-M作为对比的背景信息。
在实际使用过程中,背景环境很难维持一成不变,因此本发明引入了对背景的学习功能,可以在实际使用过程中判断背景环境的变化情况,并根据背景环境的变化形成新的背景信息。持续学习更新的背景信息进一步提高了转动安全分析的准确性,可以有效避免背景障碍物对转动安全分析的误导,从而降低误判的可能性,提高系统的准确性和稳定性。
实施例5
基于实施例3的转动设备安全监控系统,所述扫描式激光传感器形成的扫描场浮于转动设备表面且扫描场的扫面面与转动设备形成倾向远离转动设备的倾斜角。
如图4所示,通过调节扫描式激光传感器的朝向或使用具有偏转角的扫描式激光传感器,使得扫描场成倾斜的方式设置,可以在不改变传感器安装位置的基础上,使得扫描场可以更早的发现入侵物,并进行分析判断。
实施例6
基于实施例5的转动设备安全监控系统,进行步骤1.3时,当首次判断入侵物不属于目标入侵物时,记录该角度下入侵物在该角度扫描场中的位置信息C0和轮廓信息D0。
进行下一次转动安全分析时,如果仍然产生不属于目标入侵物的判断,则再次记录该角度下入侵物在该角度扫描场中的位置信息C1和轮廓信息D1。
如连续重复H次转动安全分析,均出现目标入侵物的判断,则连续记录入侵物在对应角度扫描场中的位置信息CH和轮廓信息DH。H为重复进行转动安全分析的次数。
将相邻角度位置信息CH差距小于预设数值的轮廓信息DH相互拼接,进一步判断该目标是否属于目标入侵物。
与垂直的扫描场发现入侵物时即检测入侵物的整体外轮廓不同,倾斜的扫描场发现入侵物时会呈现一种自下而上的渐进方式,一开始检测到的轮廓很可能与入侵物实际轮廓不符,继续采用一次判断法容易产生误判。因此本发明采用了一种与倾斜扫描场相匹配的入侵物判断方法,通过不断累积连续检测信息的方式,构建入侵物的轮廓信息,从而可以基于一个相对完成的入侵物轮廓信息进行准确判断。而基于这种累积连续检测信息的方式,又可以在入侵物并未完全被检测时,通过模型对比的方式预判入侵物的轮廓信息,实现相比垂直扫描场更早的提前预判控制,进一步减少转动装置对人员造成危害的可能性。
实施例7
基于实施例5的转动设备安全监控系统,所述转动背景学习还包括:在靠近转动末端的预设角度范围内,根据扫描场形成的扫描信息,逐渐缩减扫描场的检测边界范围。
在转动末端回转过程的对应预设角度范围内,根据上述缩减扫描场的检测边界范围时的转动角度和缩减程度,在对应转动角度下,以响应的程度逐渐回复扫描场的检测边界范围。
以转轴开关门作为转动装置为例,当门板3转动至靠近墙体5的过程中,扫描场4会自底而顶的逐渐探测到墙体5,此时如不改变扫描场4的检测边界范围,则扫描场4会持续触发响应,并使得分析系统进行持续的分析,而由于此时门板3已经很接近墙体5,此时分析系统进行的转动安全分析并无太大意义,仅为运算资源的浪费。因此,本发明提出实施例7的技术方案,如图6所示,以某转轴开关门为例,在系统安装调试阶段,进行门板3全程转动,当门板3转动至例如85°后扫描场开始接触墙体,得到检测值2.30米;当门板3转动至例如85.1°后扫描场接触墙体,得到检测值2.25米;...;当门板3转动至例如90°后扫描场接触墙体,得到检测值0.2米。采用本发明实施例7的方法,当门板3转动至例如85°时,扫描场的边界从原本的2.3米,相对墙体5的墙面回缩至2.2米,使得扫描场4的边界与墙体墙面之间形成如图7所示的10cm的扫描间距7,之后均以此类推,使得门板3在靠近墙体的过程中扫描场4的边界与墙体墙面之间总是保持10cm的扫描间距7。由此可以使得门板3在靠近墙体的过程,不再额外触发扫描场4的检测响应,也就不再触发分析系统进行的转动安全分析,节约系统资源。
当门板3由靠墙一侧向门框回转时,在对应的转动角,根据扫描场检测边界范围的缩减程度,进行扫描场检测边界范围的恢复,以使得扫描场在远离墙体5后能够恢复正常的预设检测范围。
实施例8
基于实施例1的转动设备安全监控系统,所述转动安全分析还包括:在所述扫描场在所述预设区域外,于预设转动角度范围内设有第二感应区。
当第二感应区感应到入侵物时,则产生预设的第二控制指令。
如图1所示,通过在穿过门板3侧缘处的检测光束401上设置第二有效响应时间t2的方式,使得位于门板3侧缘外部一定范围的检测场由无效向无效感应部分402转变为第二感应区405。而这种第二感应区405与有效感应部分404不同,仅在门板3转动一定角度的范围内出现,例如开门转动15°至完全打开的角度范围内。
申请人经过研究,在转动装置转动过程中,尤其是双开的旋转开关门,当人员位于两道门板3之间时,上述有效感应部分404无法感应到位于两道门板3之间的人员,但是此时相向运动的两道门板3很可能会夹伤人员。
通过上述第二感应区的设置,可在两道门板3靠近人员时触发响应,从而控制门板停止相向运动,避免门板3夹伤人员。当一段时间第二感应区没有触发感应时意味着人员已经通过门区域,门板3可继续转动。从而有效避免了双开的旋转开关门可能造成的对人员的夹伤危害。
实施例9
基于实施例1的转动设备安全监控系统,所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后还包括进行:转动控制分析。所述转动控制分析包括:
步骤2.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度。
步骤2.2判断转动设备已转动的角度是否超出预设角度范围,
如转动设备已转动的角度达到或超出预设角度范围界限,则产生转动设备停止转动的控制指令。
如转动设备已转动的角度没有达到预设角度范围界限,则不产生控制指令。
一般旋转装置转动到一定程度后就需要停止转动,以避免转动装置碰撞背景物。如图2所示,当门板3转动至一定角度后已经靠近墙体5,此时就需要停止转动以避免门板3撞击墙体5造成损伤。另外门板3回转时,也需要进行转动角度监控,否则门板3可能无法有效回转至门框内完成闭锁,或者已经回转至门框内,但是电机仍在提供转动力,造成电机损伤。
在进行转动控制过程中,还可以结合扫描场的扫描信息进行转动控制。例如门板3转动至靠近墙体5时,扫描场被墙体5遮挡,形成独特的检测信息,此时应当停止门板3转动。例如门板3转动至门框内时,扫描场穿过门框会形成独特的检测信息变化历程,经过此变化历程时应当停止门板3的转动。
实施例10
基于实施例1的转动设备安全监控系统,所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后还包括进行:误差分析。所述误差分析包括:安装位置误差分析和转动角度误差分析。
所述安装位置误差分析包括:
步骤3.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息。
步骤3.2以不存在入侵物时的某转动角度的实时的扫描场扫描信息与该转动角度下的背景信息对比,判断是否存在整体偏差。如存在整体偏差,则记录偏差信息,并进行步骤3.3。如不存在整体偏差,则回到步骤3.1。
步骤3.3偏差值超过预设偏差数值阈值时,或偏差次数超过预设偏差次数阈值时,提示用户进行位置矫正。
所述整体偏差为:扫描场中相同检测光束对同一背景物的经过角度差修正后的检测距离出现相同或相似的偏值差,则认为出现整体偏差。
所述转动角度误差分析包括:
步骤4.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息。
步骤4.2以不存在入侵物时转动角度R1的扫描场的实时扫描信息与背景信息对比,得到最接近实时扫描信息的背景信息W。
步骤4.3获取背景信息W对应的转动角度R2。
步骤4.4计算K=(R1-R2),当K出现连续预设次数的相同或相似值时,以连续预设次数的K的平均值对R1进行修正。
由于传感器需要安装在转动装置上,有时可能会由于安装问题倒是传感器发生位移,从而造成扫描场的检测值发生变化。经过本发明安装位置误差分析可以修正由于这种传感器位移导致的检测值误差。此外陀螺仪在使用过程中往往会慢慢失准,现有技术一般需要人员进行定期校准,显著提高了维护成本。而通过本发明的转动角度误差分析,可以将陀螺仪随使用过程产生的误差转变为修正量,从而将误差的转动角修正为正确或接近正确的转动角。
根据本发明的一个实施例,所述陀螺仪安装在扫描式激光传感器内部,不干扰扫描式激光传感器扫描光幕形成光路的位置处。如图5所示,扫描式激光传感器1内部设有脉冲源102和光电检测器103,旋转镜被隔光板106光隔离为发射器偏转镜104和接收器偏转镜105,其中发射器偏转镜104在转动过程中将脉冲源102的脉冲激光偏转至不同的角度,从而形成扫描光幕。接收器偏转镜105将扫描光幕触碰目标后反射回的光信号偏转至光电检测器103。背光隔板101将脉冲源102、光电检测器103、旋转镜与其他组件光隔离。光电检测器103接受的光信号经过转换后发送至分析系统108,陀螺仪107安装在背光隔板101外部,并持续向分析系统108发送转动角度信息。该设置不仅可以满足本发明的功能需要,且具有较紧凑的结构,使得传感器具有更好的安装和使用性能。
根据需要,分析系统可加载在扫描式激光传感器内部,作为传感器的一个分析模块存在,也可以加装在转动设备或远程系统的控制系统中作为一个分析模块存在,也可以作为一个独立的分析装置分别与传感器和转动设备信号连接后进行数据接收、数据分析、控制指令发送工作。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.转动设备安全监控系统,其特征在于,包括分析系统,安装在转动设备上与转动设备同步转动的扫描式激光传感器和陀螺仪;所述扫描式激光传感器在转动设备转动方向的前端形成覆盖预设区域的扫描场;所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后进行:转动背景学习、转动安全分析;
所述转动背景学习接收扫描式激光传感器的扫描场反馈信息和陀螺仪的转动角信息,通过分析形成各角度下的扫描场背景;
所述转动安全分析通过接收扫描式激光传感器的扫描场反馈信息和陀螺仪的转动角信息,结合各角度下的扫描场背景,判断该角度下扫描式激光传感器的扫描场中是否出现入侵物,如出现入侵物,则判定出现危险事件,形成相应的控制指令。
2.根据权利要求1所述转动设备安全监控系统,其特征在于,所述转动背景学习包括:获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,并记录基于该转动角度且无目标情况下,扫描式激光传感器的扫描场形成的扫描信息,将该扫描信息记录为该转动角度下的背景信息An,n为全部转动角度的自然数序号。
3.根据权利要求2所述转动设备安全监控系统,其特征在于,所述转动安全分析包括:
步骤1.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息Bm,m为当前已转动角度序号,m∈n;
步骤1.2判断扫描信息Bm与背景信息Am的差异,如存在差异,则判断扫描场中存在入侵物,进行步骤1.3;如不存在差异,则回到步骤1.1;
步骤1.3截取差异部分进行分析;
如差异部分在扫描场中的位置位于预设危险区域,则产生转动设备停止转动或回转预设角度的控制指令;
如差异部分在扫描场中的位置位于非预设危险区域,则分析差异部分外轮廓,判断入侵物是否属于目标入侵物:
如判断入侵物属于目标入侵物,则产生转动设备停止转动或回转预设角度的控制指令;
如判断入侵物不属于目标入侵物,则回到步骤1.1。
4.根据权利要求3所述转动设备安全监控系统,其特征在于,当同一转动角度的相同位置处出现预设次数的相同非目标入侵物,则将该非目标入侵物标记为背景物,并以扣除该非目标入侵物的扫描场作为该角度下的第M个背景信息Am-M,m为当前已转动角度序号,m∈n;M为额外背景信息的编号序号;
进行步骤1.2时,同时以背景信息Am和背景信息Am-M作为对比的背景信息。
5.根据权利要求3所述转动设备安全监控系统,其特征在于,所述扫描式激光传感器形成的扫描场浮于转动设备表面且扫描场的扫面面与转动设备形成倾向远离转动设备的倾斜角。
6.根据权利要求5所述转动设备安全监控系统,其特征在于,进行步骤1.3时,当首次判断入侵物不属于目标入侵物时,记录该角度下入侵物在该角度扫描场中的位置信息C0和轮廓信息D0;
进行下一次转动安全分析时,如果仍然产生不属于目标入侵物的判断,则再次记录该角度下入侵物在该角度扫描场中的位置信息C1和轮廓信息D1;
如连续重复H次转动安全分析,均出现目标入侵物的判断,则连续记录入侵物在对应角度扫描场中的位置信息CH和轮廓信息DH;H为重复进行转动安全分析的次数;
将相邻角度位置信息CH差距小于预设数值的轮廓信息DH相互拼接,进一步判断该目标是否属于目标入侵物。
7.根据权利要求5所述转动设备安全监控系统,其特征在于,所述转动背景学习还包括:在靠近转动末端的预设转动角度范围内,根据扫描场形成的扫描信息,逐渐缩减扫描场的检测边界范围;
在转动末端回转过程的对应预设角度范围内,根据上述缩减扫描场的检测边界范围时的转动角度和缩减程度,在对应转动角度下,以响应的程度逐渐回复扫描场的检测边界范围。
8.根据权利要求1所述转动设备安全监控系统,其特征在于,所述转动安全分析还包括:在所述扫描场在所述预设区域外,于预设转动角度范围内设有第二感应区;
当第二感应区感应到入侵物时,则产生预设的第二控制指令。
9.根据权利要求1所述转动设备安全监控系统,其特征在于,所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后还包括进行:转动控制分析;所述转动控制分析包括:
步骤2.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度;
步骤2.2判断转动设备已转动的角度是否超出预设角度范围,
如转动设备已转动的角度达到或超出预设角度范围界限,则产生转动设备停止转动的控制指令;
如转动设备已转动的角度没有达到预设角度范围界限,则不产生控制指令。
10.根据权利要求1所述转动设备安全监控系统,其特征在于,所述分析系统接收扫描式激光传感器和陀螺仪的信息后还包括进行:误差分析;所述误差分析包括:安装位置误差分析和转动角度误差分析;
所述安装位置误差分析包括:
步骤3.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息;
步骤3.2以不存在入侵物时的某转动角度的实时的扫描场扫描信息与该转动角度下的背景信息对比,判断是否存在整体偏差;如存在整体偏差,则记录偏差信息,并进行步骤3.3;如不存在整体偏差,则回到步骤3.1;
步骤3.3偏差值超过预设偏差数值阈值时,或偏差次数超过预设偏差次数阈值时,提示用户进行位置矫正;
所述整体偏差为:扫描场中相同检测光束对同一背景物的经过角度差修正后的检测距离出现相同或相似的偏值差,则认为出现整体偏差;
所述转动角度误差分析包括:
步骤4.1获取陀螺仪信息,得到当前转动设备已转动的角度,同时获取扫描式激光传感器的扫描场扫描信息;
步骤4.2以不存在入侵物时转动角度R1的扫描场的实时扫描信息与背景信息对比,得到最接近实时扫描信息的背景信息W;
步骤4.3获取背景信息W对应的转动角度R2;
步骤4.4计算K=(R1-R2),当K出现连续预设次数的相同或相似值时,以连续预设次数的K的平均值对R1进行修正。
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