一种机床操作智能保护系统及其运行方法与流程

本发明涉及机床设备，更具体讲的是一种机床操作智能保护系统及其运行方法。

背景技术：

1、“金工实习”属于实践性的技术基础课程，学生按照规定通过控制机床进行车工、铣工、铣工、钳工、特殊加工等操作，其目的是使高等院校工科学生掌握机械制造的基本工艺方法和技术，并培养学生的工程意识、动手能力和创新精神，提高综合素质。

2、学生在进入机床前侧作业场所前需要完成一系列的课程准备，包括佩戴护目镜和穿戴专用劳保鞋，以阻止实践过程中飞溅的废屑伤害眼部，同时预防学生在机床前侧作业场所中走动时，因穿戴普通鞋而易造成的扎伤事故。

3、目前，课程准备的完成情况由任课教师负责检查，但由于参与课程的学生人数众多，且课程时间有限，因此，任课教师往往难以做到逐一检查，同时，在课程进行过程中，常有学生擅自摘取护目镜，以及擅自穿脱劳保鞋的违规情况发生，任课教师在授课时受制于同这些学生间距离，以及视线受其他学生、机床设备的遮挡，无法及时的观察到这类违规行为并加以制止，致使在“金工实习”课程中常存在因学生未按规定佩戴防护镜和穿戴劳保鞋出现眼部受伤，以及扎伤的事故。

技术实现思路

1、针对以上情况，为克服上述现有技术中无法在金工实习的课程准备阶段逐一检查各学生佩戴护目镜和穿戴劳保鞋，以及课程进行过程中无法及时发现学生未按规定佩戴防护镜和穿戴劳保鞋的问题，致使课程中常存在安全事故的问题，本发明的目的是提供一种能够在“金工实习”课程中，于学生进入机床前侧作业场所前，以及进入后，实时自动监测护目镜佩戴情况和劳保鞋穿戴情况的，并可根据监测结果自动控制机床运行状态和生成结果反馈信息的，确保合规作业，避免安全事故发生的机床操作智能保护系统及其运行方法。

2、为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

3、一种机床操作智能保护系统，它包括处理器，学生信号采集设备、图像采集设备和劳保鞋信号采集设备，学生信号采集设备、图像采集设备和劳保鞋信号采集设备均与处理器建立通信连接，处理器与机床和任课教师控制端建立通信连接，学生信号采集设备用于自动监测机床前侧作业场所的学生信息，并根据监测结果产生学生监测信号，图像采集设备用于采集进入机床前侧作业场所学生的图像信息，劳保鞋信号采集设备用于采集进入机床前侧作业场所学生穿戴的劳保鞋信息，处理器用于接收由学生信号采集设备、图像采集设备和劳保鞋信号采集设备所采集信息，处理器根据学生信号采集设备采集的学生信息判断机床前侧作业场所是否有学生进入，并根据判断结果控制图像采集设备和劳保鞋信号采集设备运行，同时根据图像采集设备和劳保鞋信号采集设备所采集的信息进行判断，根据判断结果切换机床的运行状态，并将判断结果自任课教师控制端上显示。

4、作为优选的是，学生信号采集设备包括光电传感器和护板，护板设于机床前侧作业场所的一侧，且其与机床相间隔，光电传感器包括红外光发射仪和红外光接收仪，红外光发射仪和红外光接收仪分别分别设于护板和机床上，并保持相对，红外光接收仪用于接收由红外光发射仪发射的红外光。

5、作为优选的是，光电传感器配置有两组，两光电传感器的红外光发射仪设于护板的两端，两光电传感器的红外光接收仪设于机床上与各自对应的红外光发射仪的相对位置上。

6、作为优选的是，图像采集设备包括前侧摄像头、中部摄像头和后侧摄像头，前侧摄像头、中部摄像头和后侧摄像头分设于机床的的前侧、中部和后侧，前侧摄像头和后侧摄像头的镜头朝向机床前侧作业场所的外侧。

7、作为优选的是，劳保鞋信号采集设备包括压力传感器、信号发射芯片、信号收发器和信号识别芯片，压力传感器和信号发射芯片均内置于劳保鞋鞋底中，压力传感器和信号发射芯片电连接，信号收发器和信号识别芯片均设于机床上，信号收发器用于接收信号发射芯片发射的信号，信号识别芯片用于识别信号收发器接受的信号，信号收发器还用于将信号识别芯片的识别结果发送至处理器。

8、作为优选的是，它还包括报警器，报警器设于机床上，报警器与处理器建立通信连接，处理器根据图像采集设备和劳保鞋信号采集设备所采集的信息进行判断，根据判断结果切换报警器的运行状态。

9、作为优选的是，报警器为声光报警器。

10、一种上述机床操作智能保护系统的运行方法，它包括以下步骤：

11、s1:有学生自机床的前方作业场所任意一侧进入时，学生信号采集设备光电传感器的红外光发射仪所发出的红外光被阻断，对应的红外光接收仪产生电信号并反馈至处理器，处理器接收到反馈信号后自动控制图像采集设备和劳保鞋信号采集设备运行；

12、s2：图像采集设备的前侧摄像头或后部摄像头运行，采集进入至机床的前方作业场所中的学生面部图像，并发送至处理器，课程进行过程中，由中部摄像头实时采集前方作业场所中的学生面部图像，并发送至处理器；

13、劳保鞋信号采集设备的信号收发器若能接收来自该学生所穿戴的劳保鞋中信号发射芯片发射的信号，则将接收到的信号发送至信号识别芯片识别，经识别由信号识别芯片产生一类信号由信号收发器发送至处理器，若信号收发器无法接收到信号，则信号识别芯片产生二类信号由信号收发器发送至处理器。

14、s3：处理器对接收到的面部图像信息进行识别，判断学生面部图像信息所包含的面部特征中是否具有护目镜特征，若存在则表示进入机床前侧作业场所的学生已佩戴了护目镜；

15、处理器还对由劳保鞋信号采集设备反馈的信号进行分析，若为一类信号，则确定进入机床的前侧作业场所的学生穿戴了劳保鞋；

16、若当处理器所识别的面部图像信息中不包含护目镜特征，由劳保鞋信号采集设备反馈的为二类信号任意一项满足时，处理器自动切断对应机床的电源，并生成包含该学生所在的机床位置、未按规定佩戴护目镜、以及未按规定穿戴劳保鞋的警示信息，发送至任课教师控制端上显示。

17、作为优选的是，它还包括以下步骤：

18、s4：若当处理器所识别的面部图像信息中不包含护目镜特征，由劳保鞋信号采集设备反馈的为二类信号任意一项满足时，处理器控制报警器运行，通过报警器产生的警示光效、声效提醒对应机床的前侧作业区域中的学生和任课教师。

19、作为优选的是，它还包括以下步骤：

20、s5：由处理器反馈至任课教师控制端的警示信息于任课教师控制端上循环播放。

21、与现有技术相比，本发明的优点在于：

22、本发明的智能保护系统能够在“金工实习”课程准备阶段使任课教师及时的发现未按规定佩戴护目镜以及未按规定穿戴劳保鞋的学生，并加以制止和教育，且在课程进行过程中，也能够及时的发现学生随意摘取护目镜、穿脱劳保鞋的违规情况，确保参与课程的学生均能够合规操作，同时，在课程进行过程中，通过自动切断违规学生所在机床前侧作业场所对应的机床，防止飞溅的废屑对学生造成伤害，故本发明的智能保护系统能够极好的避免“金工实习”课程中因学生未按规定佩戴防护镜和穿戴劳保鞋出现眼部受伤，以及扎伤事故的产生。

技术特征：

1.一种机床操作智能保护系统，其特征在于，它包括处理器(1)，学生信号采集设备(2)、图像采集设备(3)和劳保鞋信号采集设备(4)，所述学生信号采集设备(2)、图像采集设备(3)和劳保鞋信号采集设备(4)均与处理器(1)建立通信连接，所述处理器(1)与机床和任课教师控制端建立通信连接，所述学生信号采集设备(2)用于自动监测机床前侧作业场所的学生信息，并根据监测结果产生学生监测信号，所述图像采集设备(3)用于采集进入机床前侧作业场所学生的图像信息，所述劳保鞋信号采集设备(4)用于采集进入机床前侧作业场所学生穿戴的劳保鞋信息，所述处理器(1)用于接收由学生信号采集设备(2)、图像采集设备(3)和劳保鞋信号采集设备(4)所采集信息，所述处理器(1)根据学生信号采集设备(2)采集的学生信息判断机床前侧作业场所是否有学生进入，并根据判断结果控制图像采集设备(3)和劳保鞋信号采集设备(4)运行，同时根据所述图像采集设备(3)和劳保鞋信号采集设备(4)所采集的信息进行判断，根据判断结果切换机床的运行状态，并将判断结果自任课教师控制端上显示。

2.根据权利要求1所述的一种机床操作智能保护系统，其特征在于，所述学生信号采集设备(2)包括光电传感器(201)和护板(202)，所述护板(202)设于机床前侧作业场所的一侧，且其与机床相间隔，所述光电传感器(201)包括红外光发射仪(201a)和红外光接收仪(201b)，所述红外光发射仪(201a)和红外光接收仪(201b)分别分别设于护板(202)和机床上，并保持相对，所述红外光接收仪(201b)用于接收由红外光发射仪(201a)发射的红外光。

3.根据权利要求2所述的一种机床操作智能保护系统，其特征在于，所述光电传感器(201)配置有两组，两所述光电传感器(201)的红外光发射仪(201a)设于护板(202)的两端，两所述光电传感器(201)的红外光接收仪(201b)设于机床上与各自对应的红外光发射仪(201a)的相对位置上。

4.根据权利要求1所述的一种机床操作智能保护系统，其特征在于，所述图像采集设备(3)包括前侧摄像头(301)、中部摄像头(302)和后侧摄像头(303)，所述前侧摄像头(301)、中部摄像头(302)和后侧摄像头(303)分设于机床的的前侧、中部和后侧，所述前侧摄像头(301)和后侧摄像头(303)的镜头朝向机床前侧作业场所的外侧。

5.根据权利要求1所述的一种机床操作智能保护系统，其特征在于，所述劳保鞋信号采集设备(4)包括压力传感器(401)、信号发射芯片(402)、信号收发器(403)和信号识别芯片(404)，所述压力传感器(401)和信号发射芯片(402)均内置于劳保鞋鞋底中，所述压力传感器(401)和信号发射芯片(402)电连接，所述信号收发器(403)和信号识别芯片(404)均设于机床上，所述信号收发器(403)用于接收所述信号发射芯片(402)发射的信号，所述信号识别芯片(404)用于识别信号收发器(403)接受的信号，所述信号收发器(403)还用于将信号识别芯片(404)的识别结果发送至处理器(1)。

6.根据权利要求1所述的一种机床操作智能保护系统，其特征在于，它还包括报警器(5)，所述报警器(5)设于机床上，所述报警器(5)与处理器(1)建立通信连接，所述处理器(1)根据图像采集设备(3)和劳保鞋信号采集设备(4)所采集的信息进行判断，根据判断结果切换所述报警器(5)的运行状态。

7.根据权利要求6所述的一种机床操作智能保护系统，其特征在于，所述报警器(5)为声光报警器(5)。

8.一种如上述权利要求1-7任意一项所述的机床操作智能保护系统的运行方法，其特征在于，它包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的机床操作智能保护系统的运行方法，其特征在于，它还包括以下步骤：

10.根据权利要求8所述的机床操作智能保护系统的运行方法，其特征在于，它还包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种机床操作智能保护系统及其运行方法，它包括处理器，学生信号采集设备、图像采集设备和劳保鞋信号采集设备，处理器与机床和任课教师控制端建立通信连接，处理器根据对学生信号采集设备采集信息的判断结果控制图像采集设备和劳保鞋信号采集设备运行，同时根据二者采集的信息进行判断，以此切换机床的运行状态，并将判断结果自任课教师控制端显示。本技术方案可在“金工实习”课程中，于学生进入机床前侧作业场所前，以及进入后，实时自动监测护目镜佩戴情况和劳保鞋穿戴情况，并可根据监测结果自动控制机床运行状态和生成结果反馈信息，确保合规作业，避免安全事故发生。

技术研发人员：乐崇年,袁立丰,闫光琦,胡麟,张廷
受保护的技术使用者：宁波市北仑职业高级中学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13