專利名稱：用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于自動(dòng)化設(shè)備現(xiàn)場工況的監(jiān)控裝置，主要是指一種用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法及其裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的自動(dòng)化設(shè)備相當(dāng)多的都自帶監(jiān)測診斷模塊，通過對(duì)工況參數(shù)的采集和處理，分析得出異常發(fā)生的判斷，并報(bào)警和停機(jī)。但是，這類自診斷功能不足以防止設(shè)備產(chǎn)生次品，嚴(yán)重時(shí)對(duì)設(shè)備自身還會(huì)造成損壞，所以自動(dòng)化設(shè)備有必要安裝防止工藝過程出偏的
>J-U
裝直。·

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法及其裝置，目的是當(dāng)自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)異常，且這種異常不能被設(shè)備自帶的診斷功能察覺和有效報(bào)警時(shí)，防呆監(jiān)控器能即時(shí)捕捉到該異常馬上報(bào)警，并停止設(shè)備的運(yùn)行，以防設(shè)備在工藝出偏時(shí)還不斷產(chǎn)出。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法是采用標(biāo)準(zhǔn)模板與現(xiàn)場工況模板比對(duì)的方式，將現(xiàn)場實(shí)時(shí)采集到的設(shè)備工況圖像與正常工況的標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)捕捉異常、分析判斷、報(bào)警停機(jī)。該方法還包括下列步驟
實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場設(shè)備工況圖像；
生成現(xiàn)場設(shè)備工況模板，
提取現(xiàn)場設(shè)備工況特征；
預(yù)處理；
模式匹配；
差異計(jì)算；
BLOB分析；
模板對(duì)比；
I/O及通訊；
生成⑶I界面。所述標(biāo)準(zhǔn)模板是指對(duì)設(shè)備正常工況下的影像進(jìn)行分析并提取特征。所述正常工況的標(biāo)準(zhǔn)圖像是指設(shè)備在正常工作即沒有異常發(fā)生的情況下，對(duì)包括工件本身或者模具或者刀具等被監(jiān)視對(duì)象，進(jìn)行拍照所得到的圖像。所述預(yù)處理包括對(duì)圖像進(jìn)行分析之前的去掉噪聲、加強(qiáng)邊緣特征、對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕等處理。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置是包括圖像傳感器、3G/4G調(diào)制解調(diào)器、WI-FI/GPS、DSP/ARM處理器、SD存儲(chǔ)卡、現(xiàn)場可編程模塊、觸摸式顯示器、Flash控制器、NOR Flash,NAND Flash、10模塊、串口通訊模塊；其中DSP/ARM處理器分別與圖像傳感器、3G/4G調(diào)制解調(diào)器、WI-FI/GPS、SD存儲(chǔ)卡、觸摸式顯示器、Flash控制器連接；其中Flash控制器連接分別與NOR Flash和NAND Flash連接，SD存儲(chǔ)卡經(jīng)現(xiàn)場可編程模塊分別連接IO模塊和串口通訊模塊。該裝置還包括
所述IO模塊設(shè)置上配備GPIO通用輸入輸出，接收現(xiàn)場發(fā)送過來的觸發(fā)信號(hào)，并發(fā)送到設(shè)備的控制信號(hào)。 所述I/O模塊還配置了無線通訊接口和無線網(wǎng)絡(luò)接口，用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和云端運(yùn)算的應(yīng)用提供通訊支持。本發(fā)明具有的有益效果當(dāng)自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)異常，且這種異常不能被設(shè)備自帶的診斷功能察覺和有效報(bào)警時(shí)，本防呆監(jiān)控裝置能即時(shí)捕捉到該異常馬上報(bào)警，并停止設(shè)備的運(yùn)行，以防設(shè)備在工藝出偏時(shí)還不斷產(chǎn)出。該裝置能有效地避免次品產(chǎn)生，在無人執(zhí)守的情況下都能對(duì)工藝和設(shè)備起到自動(dòng)放錯(cuò)和保護(hù)的作用，減少人工的需求，降低工廠的成本。


圖I是本發(fā)明裝置的方框圖。圖中；I圖像傳感器、2 3G/4G調(diào)制解調(diào)器、3 WI_FI/GPS、4 SD存儲(chǔ)卡、5 DSP/ARM處理器、6 Flash控制器、7 NOR Flash,8 NADN Flash、9現(xiàn)場可編程模塊、10觸摸式顯示器、11電源、12 IO模塊、13串口通訊模塊。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
智能視覺防呆作為自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的一個(gè)組成部分，成為其一種功能，成為設(shè)備自診斷模塊的一個(gè)環(huán)節(jié)，是一種新的產(chǎn)品品類。如圖所示，本裝置基于圖像分析技術(shù)對(duì)設(shè)備作業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)視，采用模板比對(duì)的方式，將現(xiàn)場實(shí)時(shí)采集到的圖像與正常工況的標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)捕捉異常、分析判斷、報(bào)警停機(jī)的功能。標(biāo)準(zhǔn)的模板是基于對(duì)正常工況下的影像進(jìn)行分析，提取特征，比對(duì)時(shí)只是對(duì)模板的特征(組合)與現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像中相應(yīng)的特征進(jìn)行比較，借以判斷是否有異常發(fā)生。這種監(jiān)測方法并不能取代自動(dòng)設(shè)備所具備的自診斷功能，但對(duì)防止作業(yè)過程走偏，防止次品的產(chǎn)出，甚至設(shè)備遭受破壞等具有良好的效果。防呆監(jiān)控裝置由以下幾個(gè)主要部分構(gòu)成
基于DSP/ARM的核心處理器
光學(xué)鏡頭、圖像傳咸器、前端處理及通訊模塊(即攝像機(jī)部分)
FPGA充當(dāng)圖像處理的加速器和外設(shè)接口邏輯 觸控顯示器
GPIO和串行通訊
無線通訊接口和無線網(wǎng)絡(luò)功能
軟件平臺(tái)是Linux或Android，基于OS的應(yīng)用程序主要實(shí)現(xiàn)如下的邏輯功能
圖像采集 模板生成，特征提取 預(yù)處理 模式匹配 差異計(jì)算
BLOB分析
I/O及通訊
GUI界面等
I/O設(shè)置上配備GPIO (通用輸入輸出)，與現(xiàn)場發(fā)送過來的觸發(fā)信號(hào)(輸入，觸發(fā)拍照)，和發(fā)送到設(shè)備的控制信號(hào)(輸出)。系統(tǒng)還配置了無線通訊接口和無線網(wǎng)絡(luò)接口，對(duì)于需要遠(yuǎn)程監(jiān)控和云端運(yùn)算的應(yīng)用提供通訊支持。圖形化的用戶界面，方便用戶選擇目標(biāo)和生成模板，設(shè)置參數(shù)。其用戶體驗(yàn)接近 智能手機(jī)，基于用戶習(xí)慣來設(shè)計(jì)，簡便易學(xué)。 特點(diǎn)
是基于嵌入式平臺(tái)的產(chǎn)品，可靠性高，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉；
面向防呆監(jiān)控的專業(yè)化用戶界面，操作簡單，無需編程；
采用與智能手機(jī)相同的觸摸顯示技術(shù)，用戶體驗(yàn)好，易于學(xué)習(xí)和使用；
帶有無線通訊和網(wǎng)絡(luò)功能，便于與云端服務(wù)器進(jìn)行連接，并使之成為物聯(lián)網(wǎng)的端點(diǎn)； 為自動(dòng)化設(shè)備提供所需的防呆保護(hù)功能，滿足“前裝”市場的需求，填補(bǔ)該領(lǐng)域空白。實(shí)施例
本裝置由圖像傳感器1、3G/4G調(diào)制解調(diào)器2、WI-FI/GPS 3、DSP/ARM處理器5、SD存儲(chǔ)卡4、現(xiàn)場可編程模塊9、觸摸式顯示器10、Flash控制器6、N0R Flash 7,NAND Flash 8、I0模塊12、串口通訊模塊13和電源11組成。名詞解釋
I.防呆，英文叫Fool Proofing,源自日本,或稱Poka-Yoke,是一種預(yù)防矯正的行為約束手段，運(yùn)用避免產(chǎn)生錯(cuò)誤的限制方法，讓操作者不需要花費(fèi)注意力，也不需要經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)知識(shí)即可直覺無誤地完成正確的操作。在工業(yè)設(shè)計(jì)上，為了避免使用者的操作失誤造成機(jī)器或人身傷害，會(huì)有針對(duì)這些可能發(fā)生的情況來做預(yù)防措施，稱為防呆。2. DSP/ARM，數(shù)字信號(hào)處理器/手臂。3. Flash，閃存。4.設(shè)備的正常工況的標(biāo)準(zhǔn)圖象設(shè)備在正常工作即沒有異常發(fā)生的情況下，對(duì)被監(jiān)視對(duì)象，比如工件本身，或者模具，或者刀具，進(jìn)行拍照，所得到的圖像。5.特征物體的特征一般指外形或者外觀上的一些數(shù)據(jù)。比如我們?nèi)四樀奶卣?，有方臉還是圓臉，長睫毛還是短睫毛，顴骨高還是低等等。6.預(yù)處理在對(duì)圖像進(jìn)行分析之前，一般要作預(yù)處理，比如去掉噪聲，加強(qiáng)邊緣特征，對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕等等。這在圖象處理學(xué)科領(lǐng)域，是非常常見的。7.模式匹配英文叫Template Match,或Pattern Match,用標(biāo)準(zhǔn)模板來套物體，相識(shí)的就稱匹配。8. BLOB分析Binary Large Object的簡寫。俗稱斑點(diǎn)分析，先通過閾值劃分對(duì)圖像進(jìn)行分割，然后對(duì)斑點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)運(yùn)算，找到它的面積、周長等。以上所述僅為本發(fā)明型較佳可行的實(shí)施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法，其特征是包括采用標(biāo)準(zhǔn)模板與現(xiàn)場エ況模板比對(duì)的方式，將現(xiàn)場實(shí)時(shí)采集到的設(shè)備エ況圖像與正常エ況的標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)捕捉異常、分析判斷、報(bào)警停機(jī)。
2.如權(quán)利要求I所述的用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法，其特征是還包括下列步驟 1)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場設(shè)備エ況圖像； 2)生成現(xiàn)場設(shè)備エ況模板， 3)提取現(xiàn)場設(shè)備エ況特征； 4)預(yù)處理； 5)模式匹配； 6)差異計(jì)算； 7)BLOB 分析； 8)模板對(duì)比； 9)I/O及通訊； 10)生成GUI界面。
3.如權(quán)利要求I所述的用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法，其特征是所述標(biāo)準(zhǔn)模板是指對(duì)設(shè)備正常エ況下的影像進(jìn)行分析并提取特征。
4.如權(quán)利要求I所述的用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法，其特征是所述正常エ況的標(biāo)準(zhǔn)圖像是指設(shè)備在正常工作即沒有異常發(fā)生的情況下，對(duì)包括エ件本身或者模具或者刀具等被監(jiān)視對(duì)象，進(jìn)行拍照所得到的圖像。
5.如權(quán)利要求I所述的用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法，其特征是所述預(yù)處理包括對(duì)圖像進(jìn)行分析之前的去掉噪聲、加強(qiáng)邊緣特征、對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕處理。
6.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I的用于自動(dòng)化設(shè)備防呆監(jiān)控方法的裝置，其特征是包括圖像傳感器、3G/4G調(diào)制解調(diào)器、WI-FI/GPS、DSP/ARM處理器、SD存儲(chǔ)卡、現(xiàn)場可編程模塊、觸摸式顯示器、Flash控制器、NOR Flash,NAND Flash、IO模塊、串ロ通訊模塊；其中DSP/ARM處理器分別與圖像傳感器、3G/4G調(diào)制解調(diào)器、WI-FI/GPS、SD存儲(chǔ)卡、觸摸式顯示器、Flash控制器連接；其中Flash控制器連接分別與NOR Flash和NAND Flash連接，SD存儲(chǔ)卡經(jīng)現(xiàn)場可編程模塊分別連接IO模塊和串ロ通訊模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控裝置，其特征是所述IO模塊設(shè)置上配備GPIO通用輸入輸出，接收現(xiàn)場發(fā)送過來的觸發(fā)信號(hào)，并發(fā)送到設(shè)備的控制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6所述的用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控裝置，其特征是所述I/O模塊還配置了無線通訊接口和無線網(wǎng)絡(luò)接ロ，用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和云端運(yùn)算的應(yīng)用提供通訊支持。
全文摘要
一種用于自動(dòng)化設(shè)備的防呆監(jiān)控方法及其裝置，方法包括實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場設(shè)備工況圖像；生成現(xiàn)場設(shè)備工況模板，提取現(xiàn)場設(shè)備工況特征；預(yù)處理；模式匹配；差異計(jì)算；BLOB分析；模板對(duì)比；I/O及通訊；生成GUI界面。裝置包括圖像傳感器、3G/4G調(diào)制解調(diào)器、WI-FI/GPS、DSP/ARM處理器、SD存儲(chǔ)卡、現(xiàn)場可編程模塊、觸摸式顯示器、Flash控制器、NORFlash、NANDFlash、IO模塊、串口通訊模塊。
文檔編號(hào)G05B19/048GK102736545SQ20121020807
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者丁少華 申請(qǐng)人:丁少華