[发明专利]一种坐式手工装配线模特值评测系统

摘要

本发明涉及一种坐式手工装配线模特值评测系统，属于体感交互领域，旨在设计，利用体感交互技术和计算机技术自动计算工人动作时间，旨在替代传统的人工计时方法。具体包括Kinect v2外设，Kinect v2定位机构，数据处理模块，A/D转换模块，数显模块，数据库模块，评估模块。Kinect v2定位机构，包括定位结构、纵向移动结构和横向移动结构。模特法识别模块，采用半身识别的方法，模特法识别模块仅对模特法中上肢动作进行评测，其中包括移动动作、终结动作、放置动作测算，其中移动动作包括范围测算方法和时间测算方法，范围测算方法包括移动范围测算、移动动作的速度测算、移动动作的判定。评估模块分为识别双手平衡、独臂工作和无效动作。

主权项

一种坐式手工装配线模特值评测系统，可以实现计算机记录工人动作时间，其特征在于：本产品经过Kinect v2识别，通过内置算法即可得到坐式手工装配线的模特值，并根据模特值给出评价，其中Kinect v2可通过定位机构实现横纵向移动，具体包括：Kinect v2外设，Kinect v2定位机构，数据处理模块，A/D转换模块，数显模块，数据库模块，评估模块；所述Kinect v2外设需要供电电源驱动，Kinect v2外设包含三个体感交互模块：语音识别模块、面孔识别模块、骨骼识别模块，Kinect v2根据上述体感交互模块能够捕捉用户动作以及用户的相对位置，采集的数据将被送到CPU进行下一步处理；所述Kinect v2定位机构由电机驱动，包含滚珠丝杠机构和连杆机构，分别控制Kinect左右位置和上下位置的移动；所述数据处理模块分为两个子模块：模特法识别模块和Kinect v2位置调整模块，所述模特法识别模块，采用半身识别的方法，模特法识别模块仅对模特法中上肢动作进行评测，其中包括移动动作、终结动作、放置动作；测算得到动作的时间结果返回CPU并存入数据库；Kinect v2位置调整模块将CPU传来的用户相对位置数据进行识别、分析，并计算出要使Kinect v2正对用户时，Kinect v2需要调整的位置数据，并输出给A/D转换模块；所述A/D转换模块是将数据处理模块计算输出的数字量转换成模拟量；数据处理模块输出的是要使Kinect v2与用户正对应调整的位置代码，经过A/D转换成真实的位置量后传输到可活动固定机构；所述数显模块将CPU传来的数据处理模块结果显示到界面，便于研究者采集和进行下一步精益研究；所述数据库模块从CPU接收数据处理模块和A/D转换模块数据，便于研究者采集和进行下一步精益研究；所述评估模块，将数据库模块储存数据导出，通过评估算法进行分析处理，输出评估结果和改进方案；所述Kinect v2定位机构，包括定位结构、纵向移动结构和横向移动结构；所述定位结构，通过将固定螺母I(2)和固定螺母II(14)上的螺栓I(1)和螺栓II(11)旋动，可调节挡板I(3)和挡板II(13)与基座的间距，使装置定位在坐式装配线工人操作台的对面，其中定位宽度可调节，从而适应不同操作台，保证Kinect v2与操作台水平；所述纵向移动结构，电机II(12)驱动使得连杆I(5)和连杆II(10)移动，完成纵向移动；所述横向移动结构，电机I(6)驱动使得丝杠(7)旋转，滚珠板(8)横向移动；取出固定件(9)，将Kinect v2放在滚珠板(8)上，再放置固定件(9)，即可保证Kinect v2与操作台保持水平，从而简化之后的模特法的换算；所述Kinect v2在探测时会以自己为坐标原点，X轴是从Kinect v2感应器角度观看，左边为正半轴，右边为负半轴，Y轴正轴竖直向上，仅表示Kinect v2正常放置，并未出现倒置现象，Z表示纵深程度，Kinect v2摄像方向为正方向；当装配线工人坐在工位上，Kinect v2通过面孔识别模块识别，将采集的面孔数据与数据库中面孔数据对比，相似度达到95％时，启动设备，Kinect v2骨骼识别追踪采集人体各个部分三坐标数据，其中包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱；所述的移动动作包括手指动作、手腕动作、小臂动作、大臂动作和伸直手臂，范围测算方法具体测算包括移动范围测算；移动动作的速度测算；移动动作的判定；步骤一：首先确定默认范围在移动范围测算之前，需要装配线工人坐在Kinect v2设备前，等待5秒，此时Kinect v2根据工人骨骼测算出移动的作业范围，并默认装配线工人仅在长为A，宽为B的范围内活动；步骤二：移动范围测算采集相关骨骼点，针对左右手，测算出在M2、M3、M4和M5模特值的移动范围，其中M2、M3、M4范围是以左右肩膀为原点，根据相关的距离测算公式计算出的距离l绕点旋转的半圆即为相关模特值的活动范围，其它范围即为M5范围；其中M2还有一个限制，必须不能超过左/右肩膀点向左/右发射出的45度直线；步骤三：移动动作的速度测算需要监测左手动态数据右手动态数据左指尖动态数据右指尖动态数据通过计算出左指尖的移动速度，进而求出右指尖速度V2，左手速度V3，右手速度V4，其中速度超过阈值即视为移动动作启动，定义阈值为v；步骤四：移动动作的判定手指动作通过判断V1和V2是否大于v，当大于之后即为M1指尖移动；手腕动作、小臂动作、大臂动作和伸直手臂需要考虑两个因素，即V3和V4大于v后即认为开始移动，当V3和V4小于v时即认为停止移动，此时左右手位置在模特值M2、M3、M4和M5的相关范围内，即认为完成相关的模特值动作；由于手腕动作、小臂动作、大臂动作和伸直手臂均会带动手指空间移动，所以认为当左右手视为移动后，即停止判断手指模特值。