TWI608894B - Intelligent anti-collision safety system and tool machine using the same - Google Patents

Description

智慧防撞安全系統及應用其的工具機

本發明是有關於一種工具機，特別是指一種智慧防撞安全系統及應用其的工具機。

現有的大型工具機在進行加工作業時，一般是由工程師先手動進行規劃加工頭的移動路線，直到路線規劃完畢後才會改由自動控制。

然而，在操作該加工頭移動時，有時會因為路線規劃不良或視線死角而導致該加工頭碰撞到其他的元件，進而導致工具機的損壞，不僅增加了維修成本，且還必須等到維修完畢後才能繼續使用，也造成了時間的浪費。

因此，本發明之目的，即在提供一種智慧防撞安全系統及應用其的工具機。

於是，本發明智慧防撞安全系統，應用於一工具機，該工具機包括一可受控制而於一加工區內移動的加工頭，該智慧防 撞安全系統包含一三維影像擷取單元、一儲存單元、一運算控制單元，及一警告單元。

該三維影像擷取單元朝向該加工區拍攝一深度影像資訊，該儲存單元儲存該工具機的一三維模型資訊集合，該運算控制單元電連接該工具機、該三維影像擷取單元及該儲存單元，並根據該深度影像資訊及該三維模型資訊集合計算該加工頭與其他物件的相對距離，且於該加工頭與其他物件的相對距離低於一預設警告距離時輸出一警告訊號，該警告單元電連接該運算控制單元並於接收該警告訊號時發出警告。

於是，本發明應用智慧防撞安全系統的工具機，包含一加工頭、一工具機控制單元，及一智慧防撞安全系統。

該加工頭可受控制而於一加工區內移動，該工具機控制單元電連接並控制該加工頭移動，該智慧防撞安全系統包括一三維影像擷取單元、一儲存單元、一運算控制單元及一警告單元，該三維影像擷取單元朝向該加工區拍攝一深度影像資訊，該儲存單元儲存該工具機的一三維模型資訊集合，該運算控制單元電連接該工具機、該三維影像擷取單元及該儲存單元，並根據該深度影像資訊及該三維模型資訊集合計算該加工頭與其他物件的相對距離，且於該加工頭與其他物件的相對距離低於一預設警告距離時輸出一警 告訊號，該警告單元電連接該運算控制單元並於接收該警告訊號時發出警告。

本發明之功效在於：藉由該運算控制單元及該三維影像擷取單元的設置，能對該深度影像資訊進行運算而使該加工頭在碰撞到其他物件前得到警告，進而避免該加工機因碰撞而損壞。

2‧‧‧加工頭

3‧‧‧工具機控制單元

4‧‧‧智慧防撞安全系統

41‧‧‧三維影像擷取單元

411‧‧‧深度影像資訊

412‧‧‧實體影像

42‧‧‧儲存單元

43‧‧‧運算控制單元

44‧‧‧警告單元

5‧‧‧加工區

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明智慧防撞安全系統及應用其的工具機的一實施例的一系統方塊圖；圖2是該實施例的一三維影像擷取單元所拍攝的一深度影像資訊；及圖3是該實施例的該三維影像擷取單元所拍攝的一實體影像。

參閱圖1、2、3，本發明智慧防撞安全系統及應用其的工具機之一實施例，包含一加工頭2、一工具機控制單元3，及一智慧防撞安全系統4。

該加工頭2可受控制而於一加工區5內移動。

該工具機控制單元3電連接並控制該加工頭2移動，並可輸出一加工頭資訊集合，該加工頭資訊集合具有一對應該加工頭2的實際位置的加工頭位置資訊，及一對應該加工頭2的移動速度的加工頭速度資訊。

該智慧防撞安全系統4包括一三維影像擷取單元41、一儲存單元42、一運算控制單元43，及一警告單元44。

該三維影像擷取單元41朝向該加工區5拍攝一深度影像資訊411，及一實體影像412。於本實施例中，該三維影像擷取單元41是透過發射多個紅外線光束，並接收反射回的該等紅外線光束的強度而得出該深度影像資訊411，其中，圖2中顏色較深的影像代表距離較遠，而顏色較淡的影像代表位置較近，而該實體影像412是用以供使用者觀看使用。

該儲存單元42儲存該工具機的一三維模型資訊集合、複數人體模型資訊，及一速度警告表。

於本實施例中，該三維模型資訊集合可以是資料表或是電腦輔助設計(CAD)的圖檔，且具有該加工頭2及位於該加工區5內的地板的尺寸資訊，尺寸資訊的來源可以是根據該加工頭2及位於該加工區5內的地板的實體尺寸預先建製，但也可以是透過該三維影像擷取單元41事先拍攝的深度影像資訊411預先建模，該 等人體模型資訊分別是對應於人體的不同姿態，該速度警告表為多組分別對應該加工頭2的移動速度及預設警告距離的對應表。

該運算控制單元43電連接該工具機控制單元3、該三維影像擷取單元41及該儲存單元42，並可於計算出該加工頭2與其他物件的相對距離低於一預設警告距離時輸出一警告訊號。

該警告單元44電連接該運算控制單元43並於接收該警告訊號時發出警告。

使用時，該運算控制單元43於接收該工具機控制單元3所輸出的該加工頭資訊集合後，先根據該加工頭位置資訊、該深度影像資訊411及該三維模型資訊集合分別計算出該加工頭2及位於該加工區5內的其他物件分別對應於該深度影像資訊411中的實際位置。於本實施例中，該加工頭位置資訊是用以得知該加工頭2的實際位置，該深度影像資訊411用以進行三維影像建模，該三維模型資訊集合用以供定位出該加工頭2及地板分別位於該深度影像資訊411內的位置，藉此便能計算出該加工頭2及其他物件分別對應於該深度影像資訊411中的實際位置。要說明的是，在這裡所指的其他物件指的是除了該加工頭2以外的物件，例如是待加工件、用以夾持該待加工件的夾具、用以供該夾具設置的底座、牆壁及地板等等。

該運算控制單元43接著計算該加工頭2與其他物件的相對距離，且於該加工頭2與其他物件的相對距離低於該預設警告距離時輸出該警告訊號。於本實施例中，該運算控制單元43是根據該加工頭速度資訊及該速度警告表調整該預設警告距離。

該運算控制單元43並根據該深度影像資訊411及該等人體模型資訊判斷是否有人體位於該加工區5內，且於判斷有人體位於該加工區5內時輸出該警告訊號及停止該工具機運作。

由於根據該等人體模型資訊而於影像中判斷出人體的位置的演算方法為影像處理技術的應用，並非本案的主要特徵，因此於本說明書中不再進行說明。

要說明的是，在其他的實施態樣中，也可對應該加工區5設置多組以不同角度朝該加工區5進行拍攝的三維影像擷取單元41，並經由多個不同角度的深度影像資訊411的拼接而產生環場效果，進而減少該加工區5中的各物件相互遮蔽的情形，而能更精準地對該加工頭2與其他物件的位置進行計算，進而提高準確性。

綜上所述，藉由該運算控制單元43及該三維影像擷取單元41的設置，能對該深度影像資訊411進行運算而使該加工頭2在碰撞到其他物件前得到警告，進而避免該加工機或待加工件因碰撞而損壞，再者，利用該深度影像資訊411可即時掌握該加工區5內各物件的相對位置與相對距離，並可掌握該待加工件的即時加工 狀況，而不需隨著該待加工件的不同加工程序而再分別對該待加工件另行建模，因此可減少對待加工件建模的時間或錯誤，另外，當有人體位於該加工區5內時還能夠發出警告並停止該工具機運作，而避免工安意外的發生，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧加工頭

3‧‧‧工具機控制單元

4‧‧‧智慧防撞安全系統

41‧‧‧三維影像擷取單元

42‧‧‧儲存單元

43‧‧‧運算控制單元

44‧‧‧警告單元

Claims (6)

1. 一種智慧防撞安全系統，應用於一工具機，該工具機包括一可受控制而於一加工區內移動的加工頭，該智慧防撞安全系統包含：一三維影像擷取單元，朝向該加工區拍攝一深度影像資訊；一儲存單元，儲存該工具機的一三維模型資訊集合；一運算控制單元，電連接該工具機、該三維影像擷取單元及該儲存單元，並根據該深度影像資訊及該三維模型資訊集合計算該加工頭與其他物件的相對距離，且於該加工頭與其他物件的相對距離低於一預設警告距離時輸出一警告訊號；及一警告單元，電連接該運算控制單元並於接收該警告訊號時發出警告。
2. 如請求項1所述的智慧防撞安全系統，其中，該工具機輸出一加工頭資訊集合至該運算控制單元，該加工頭資訊集合具有一對應該加工頭的實際位置的加工頭位置資訊，該三維模型資訊集合具有該加工頭的尺寸資訊，該運算控制單元先根據該加工頭位置資訊、該深度影像資訊及該三維模型資訊集合分別計算出該加工頭及其他物件分別對應於該深度影像資訊中的實際位置，接著計算該加工頭與其他物件的相對距離。
3. 如請求項2所述的智慧防撞安全系統，其中，該加工頭資訊集合還具有一對應該加工頭的移動速度的加工頭速度 資訊，該運算控制單元根據該加工頭速度資訊調整該預設警告距離。
4. 如請求項3所述的智慧防撞安全系統，其中，該儲存單元還儲存一速度警告表，該速度警告表為多組分別對應加工頭的移動速度及預設警告距離的對應表，該運算控制單元根據該加工頭速度資訊及該速度警告表調整該預設警告距離。
5. 如請求項4所述的智慧防撞安全系統，其中，該儲存單元還儲存複數人體模型資訊，該運算控制單元並根據該深度影像資訊及該等人體模型資訊判斷是否有人體位於該加工區內，且於判斷有人體位於該加工區內時輸出該警告訊號及停止該工具機運作。
6. 一種應用智慧防撞安全系統的工具機，包含：一加工頭，可受控制而於一加工區內移動；一工具機控制單元，電連接並控制該加工頭移動；及一智慧防撞安全系統，包括一三維影像擷取單元、一儲存單元、一運算控制單元及一警告單元，該三維影像擷取單元朝向該加工區拍攝一深度影像資訊，該儲存單元儲存該工具機的一三維模型資訊集合，該運算控制單元電連接該工具機、該三維影像擷取單元及該儲存單元，並根據該深度影像資訊及該三維模型資訊集合計算該加工頭與其他物件的相對距離，且於該加工頭與其他物件的相對距離低於一預設警告距離時輸出一警告訊號，該警告單元電連接該運算控制單元並於接收該警告訊號時發出警告。