[发明专利]一种生产行为数字孪生模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种生产行为数字孪生模型的构建方法，涉及安防管控技术领域，解决了生产行为中人体行为和关键资源的管控不够完整且效率不高的技术问题，其技术方案要点是通过构建视觉传感网络、训练人员行为识别模型和物料种类识别模型，从而构建人员、物料的数字孪生模型，为实现物理世界和信息世界智能互联与交互融合提供一种有效参考。能够实现无需人工参与，即可管控车间人员，实时获取员工动态位置、行为信息，并可实时获取目标区域内的物料种类以及摆放情况，如有异常立即采取相应管理措施，达到无人化监控。

技术领域

本申请涉及安防管控技术领域，涉及生产管控技术，尤其涉及一种生产行为数字孪生模型的构建方法。

背景技术

随着时代的发展，以互联网信息技术和工业生产不断融合为代表的智能制造技术发展迅速。数字孪生作为将制造信息物理融合的关键“粘合剂”逐渐被人们重视，该技术使用数字化手段，将多维度、多尺度的虚拟化模型与现实物理世界深度融合，使二者相互映射、相互影响。目前，已有不少研究成果采用信息传感器网络，将产品设计、生产、制造等全生命周期中的多源数据融合，构建产品数字孪生模型。

目前，国内学者对生产环境内的设备、产品的数字孪生体已有不少研究，但对人的数字孪生体缺乏系统性。而人是生产环境中的重要组成部分，也是大部分生产行为的执行主体，因此如何实现人体行为数字孪生模型的快速构建对于生产现场的高效、准确管控有着重要的意义。

另一方面，生产现场中往往会堆放各式各样的制造资源，这些资源物料的随意堆放或是错误堆放容易导致生产效率的降低乃至危险事件的发生，如何通过数字孪生模型对一些关键作业区域内的物料进行查验，对于生产现场的安全管控极为重要。

发明内容

本申请提供了一种生产行为数字孪生模型的构建方法，其技术目的是将生产场景内人员的数字孪生体、关键制造资源的数字孪生体等有效结合形成完整的、全方位的数字孪生模型，进而为实现制造物理世界和信息世界的智能互联和交互融合提供有效参考，并能够对生产现场进行高效安全的管控。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种生产行为数字孪生模型的构建方法，包括：

S1：在生产区域内构建视觉传感网络，所述视觉传感网络包括深度视觉传感器和摄像头；

S2：摄像头采集RGB图像，对摄像头所监管区域进行标定和目标区域划分，构建目标检测网络，然后通过所述目标检测网络对目标区域内的关键制造资源进行识别与分类，得到关键制造资源的识别分类结果和像素坐标，所述像素坐标根据宏观映射关系f₁得到关键制造资源的物理世界坐标；

S3：通过深度视觉传感器获取生产场景内全部人员的骨架关节点坐标数据，对骨架关节点坐标数据进行二次处理，得到由骨架关节点间的夹角和距离值组成的特征向量Features；

S4：使用标准化重构方法对所述特征向量Features进行归一化处理，得到人体行为的时空特征灰度图像；构建行为识别模型，通过所述行为识别模型对所述时空特征灰度图像进行时空域的行为识别，得到行为识别结果；

S5：根据微观映射关系f₂，对人体骨架关节点坐标数据进行处理，将每个骨架关节点的坐标从相机坐标系转换为世界坐标系，得到生产人员物理世界坐标，所述生产人员物理世界坐标结合所述行为识别结果即生产行为的微观表述；

S6：将所述关键制造资源的物理世界坐标和识别分类结果、所述生产人员物理世界坐标和所述行为识别结果作为生产行为孪生数据构建数字孪生模型。

本申请的有益效果在于：

(1)本申请提出了一种可应用于生产场景人员管控的方法，通过构建视觉传感网络、训练人员行为识别模型，能够实现无需人工参与，即可管控车间人员，实时获取员工动态位置、行为信息，如有异常立即采取相应管理措施，达到无人化监控。