CN110580024A - 基于增强现实的车间辅助作业实现方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于增强现实的车间辅助作业实现方法、系统及存储介质，其方法包括：通过增强现实设备对工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；基于第一次识别结果，通过增强现实设备对工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息。本发明通过二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，提高生产效率；而且本发明方案通过结合标识符识别和图像特征识别两种方式，提高了信息搜寻准确度与搜索效率，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
Description
技术领域
本发明涉及生产控制技术领域，尤其涉及一种基于增强现实的车间辅助作业实现方法、系统及存储介质。
背景技术
目前，生产车间自动化水平参差不齐，电子制造业下游(模组装配段)仍然依靠较多的劳动力来作业，车间产线属于半自动化水平，此类工厂受人员流动影响较大，需要一直对新员工进行培训；对于自动化水平高的工厂，往往需要技术、作业人员对生产设备、工艺流程等生产信息比较了解，繁多的生产信息资料易产生信息孤岛，导致人员技术、作业水平不一。
增强现实技术是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术。近年来由于智能硬件的快速迭代，增强现实设备也有了较大发展，其应用场景越来越广泛。
就增强现实在工业上应用来说，由于车间生产线环境较为复杂，单纯的图像识别并不能完全对应复杂的辅助作业信息(如TFT-LCD/OLED行业中同一系列的产品屏幕模组，其内在光学、电学性能参数的改变并不能在外观上有较大变化，其生产设备、工位工具、夹具也变化不大，但设备参数、作业指导书内容却有很大变化)，根据工作台图像轮廓特征识别，具有很强的模糊性与不确定性；而较为成熟、识别精度较高的标识符识别方式(如图形化标识符、条形码/二维码)，只能以此标识符为定位坐标，将虚拟信息叠加在屏幕上，不能根据工件、夹具、工具的类别或位置姿态进行图像提取，缺乏灵活性与适应性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于增强现实的车间辅助作业实现方法、系统以及存储介质，旨在通过精准的识别来提供准确的作业信息，并对复杂的工况与作业环境进行匹配，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
为实现上述目的，本发明提供一种基于增强现实的车间辅助作业实现方法，车间作业人员佩戴增强现实设备，所述车间基于生产线设有相应的工位/工作台，所述工位/工作台具有标识符，所述基于增强现实的车间辅助作业实现方法包括：
通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；
基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。
可选地，所述基于增强现实的车间辅助作业实现方法还包括：
将所述第二次识别结果在所述增强现实设备的镜片上显示。
可选地，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果的步骤包括：
通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，识别定位出所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，作为所述第一次识别结果。
可选地，所述基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果的步骤包括：
通过所述增强现实设备根据所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，分析所述工位/工作台的作业环境下的作业对象的轮廓特征，所述作业对象包括：所述工位/工作台的作业环境下的作业设备、夹具及作业产品中的一种或多种；
根据所述作业对象的轮廓特征匹配预设的可识别图像；
根据匹配到的可识别图像调取服务器数据库中所对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。
可选地，所述通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果的步骤之前还包括：
定位车间各生产线上的工位/工作台；
获取车间各生产线上的工位/工作台在不同作业环境下的作业对象的轮廓特征，存储为可识别图像；
为每一个作业对象的可识别图像配置对应的虚拟辅助作业信息，并将可识别图像与对应的虚拟辅助作业信息关联存储至所述服务器数据库中。
可选地，所述工位/工作台上设有标识符生成器，所述通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果的步骤之前还包括：
通过所述标识符生成器为对应的工位/工作台生成标识符并显示。
可选地，所述标识符生成器与外部控制中心通讯连接。
可选地，所述虚拟辅助作业信息包括：用以提示作业人员作业任务的工艺卡片、图片、文本、作业指导书、音视频提示信息以及叠加在真实环境上的虚拟动态模型中的一种或多种。
此外，本发明实施例还提出一种基于增强现实的车间辅助作业实现系统，所述基于增强现实的车间辅助作业实现系统包括增强现实设备、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于增强现实的车间辅助作业实现程序，所述基于增强现实的车间辅助作业实现程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法的步骤。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于增强现实的车间辅助作业实现程序，所述基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时实现如上所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法的步骤。
本发明实施例提出的基于增强现实的车间辅助作业实现方法、系统以及存储介质，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。从而通过二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业，提高生产效率；而且本发明方案通过结合标识符识别和图像特征识别两种方式，提高了信息搜寻准确度与搜索效率，相比现有技术，本发明方案通过精准的识别来提供准确的作业信息，并能够对复杂的工况与作业环境进行匹配，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
附图说明
图1为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现系统的功能模块示意图；
图2为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现方法一示例性实施例的流程示意图；
图3为本发明实施例中一种生产线具体工位相关设备示例图；
图4a为本发明实施例中的一种图形化标识符示例图；
图4b为本发明实施例中的一种条形码/二维码示例图；
图5为本发明实施例中一种基于增强现实的车间辅助作业系统的示例示意图；
图6为本发明实施例中基于增强现实的二次识别方式的流程示意图；
图7为本发明实施例中基于增强现实的车间辅助作业系统的细化流程示意图；
图8为本发明实施例中一种车间作业人员作业环境示例图；
图9为本发明实施例中一种虚拟动态模型管理过程的示例图；
图10为本发明实施例中一种虚拟动态模型属性的示例图；
图11为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现方法另一示例性实施例的流程示意图；
图12为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现方法再一示例性实施例的流程示意图；
图13为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现方法又一示例性实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。从而通过此二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业，提高生产效率；而且本发明通过结合标识符识别和图像特征识别两种方式，提高了信息搜寻准确度与搜索效率，相比现有技术，本发明方案通过精准的识别来提供准确的作业信息，并能够对复杂的工况与作业环境进行匹配，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
本发明实施例涉及的专业术语包括：
增强现实(Augmented Reality)：是一种将真实和虚拟世界信息集成的新技术，把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息通过电脑等科学技术，模拟仿真再叠加后被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。
TFT-LCD(Thin film transistor liquid crystal display)：是一种微电子技术与液晶显示器技术结合的技术。
OLED(Organic Light-Emitting Diode)：指有机发光半导体。
本申请实施例考虑到，对于辅助作业的应用场景，既需要精准的识别来提供准确的作业信息，也需要对复杂的工况与作业环境进行匹配，需要极强的扩展性。通常增强现实主要有两种方式进行识别：根据工作台图像轮廓特征识别，以及标识符识别方式。前者通过机器学习，虽然可以不断扩大识别范围与精度，但仍具有比较强的模糊性与不确定性；而后者识别精度较高，但有限标识符的扩展性和适应性不强。因此相互独立的两种识别方式均不能对辅助作业提供有效的支持。
由此，本发明实施例提出一种改进方案，结合标识符识别和图像轮廓特征识别两种方式，提高信息搜寻准确度与搜索效率，通过精准的识别来提供准确的作业信息，并能够对复杂的工况与作业环境进行匹配，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
具体实现增强现实的辅助作业的思路如下：
增强现实与物联网的关系十分密切，因为需要感知是什么物体，增强现实设备才会在其上附上相应的虚拟显示，因此物联网的服务器数据库及其管理系统也至关重要。对于增强现实的辅助作业系统，需要作业人员佩戴增强现实设备，或固定工位具有可供提示的看板屏幕，通过识别系统认知的识别方式，完成现实内容与虚拟辅助作业信息的叠加，为作业人员提供作业提示信息。而提示信息是通过生产车间与服务器数据库所在的技术中心相互连接，来实现指令请求与辅助作业信息数据的传输。
在基本不改变车间变生产线(仅增加标识符生成器)的基础上，作业人员通过穿戴增强现实设备，以丰富立体、直观生动的信息(包含但不限于工艺卡片，作业指导书，音视频提示信息，虚拟动态模型等)实时准确的获取所在工位的作业信息。
车间操作人员佩戴增强现实设备，通过识别标识符(如图形化的标识符，条形码/二维码)定位物理车间中生产线某特定工位/工作台，获取生产线及设备参数信息，以实现一次识别；通过分析某工位具体作业环境的工件、工具、夹具等作业对象的轮廓特征，匹配系统可识别图像，调取服务器数据库中所对应的虚拟辅助作业信息，以实现二次识别。从而通过此二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业。
具体地，参照图1，图1为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现系统的功能模块示意图。该基于增强现实的车间辅助作业实现系统可以是增强现实设备，也可以包括增强现实设备，还可以为独立于增强现实设备的、能够进行数据分析处理、显示的装置，其可以通过硬件或软件的形式承载于增强现实设备上。该增强现实设备可以为可穿戴增强现实设备，通过和头部的位移、姿态等传感器采集的数据配合，让增强现实设备上设置的三维引擎响应头部转动方向(和当前头部位置变化)，以很高的频率实时改变显示的辅助作业信息，用户头部转动的角度刚好和三维引擎模拟的辅助作业信息视觉一致，从而保证辅助作业信息与现实工作台上内容的有效叠加。
上述可穿戴增强现实设备可以为智能眼镜、智能头盔等头戴式智能设备，也可以包括智能手环、体感衣等监测人体状态的辅助穿戴设备。
在本实施例中，该基于增强现实的车间辅助作业实现系统至少包括输出模块110、第一处理器120、第一存储器130以及第一通信模块140。
第一存储器130中存储有第一操作系统以及基于增强现实的车间辅助作业实现程序，其中，基于增强现实的车间辅助作业实现系统还可以将增强现实设备对工位/工作台的标识符进行识别得到第一识别结果，以及增强现实设备对工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别的图像识别结果和对应的虚拟辅助作业信息存储于该第一存储器130中。
输出模块110可为显示屏、扬声器等，显示屏可以包括镜片，用于显示增强现实设备识别获取到的虚拟辅助作业信息。第一通信模块140可以包括WIFI模块、移动通信模块以及蓝牙模块等，通过第一通信模块140与外部终端设备或服务器进行通信。
作为一种实施方式，其中，第一存储器130中的基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时实现以下步骤：
通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；
基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。
进一步地，第一存储器130中的基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时还实现以下步骤：
将所述第二次识别结果在所述增强现实设备的镜片上显示。
进一步地，第一存储器130中的基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时还实现以下步骤：
通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，识别定位出所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，作为所述第一次识别结果。
进一步地，第一存储器130中的基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时还实现以下步骤：
通过所述增强现实设备根据所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，分析所述工位/工作台的作业环境下的作业对象的轮廓特征，所述作业对象包括：所述工位/工作台的作业环境下的作业设备、夹具及作业产品中的一种或多种；
根据所述作业对象的轮廓特征匹配预设的可识别图像；
根据匹配到的可识别图像调取服务器数据库中所对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。
本实施例通过上述方案，基于增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。从而通过二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业，提高生产效率；而且本发明方案通过结合标识符识别和图像特征识别两种方式，提高了信息搜寻准确度与搜索效率，相比现有技术，本发明方案通过精准的识别来提供准确的作业信息，并能够对复杂的工况与作业环境进行匹配，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
基于上述系统架构但不限于上述系统架构，提出本发明方法实施例。
参照图2，图2为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现方法一示例性实施例的流程示意图。在该实施例中，通过车间作业人员佩戴增强现实设备，所述车间基于生产线设有相应的工位/工作台，所述工位/工作台具有标识符，所述基于增强现实的车间辅助作业实现方法包括：
步骤S101，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；
本实施例方案主要是利用增强现实技术，基于增强现实来实现车间辅助作业信息的提示。
本实施例方法执行主体可以是增强现实设备，也可以是独立于增强现实设备的、能够进行数据分析处理、显示的基于增强现实的车间辅助作业实现装置，其可以通过硬件或软件的形式承载于增强现实设备上。本实施例以执行主体为增强现实设备进行举例说明，但并不对此构成唯一限定。
该增强现实设备可以为可穿戴增强现实设备，增强现实设备上设置有三维引擎，通过和头部的位移、姿态等传感器采集的数据配合，让增强现实设备上的三维引擎响应头部转动方向(和当前头部位置变化)，以很高的频率实时改变显示的辅助作业信息，用户头部转动的角度刚好和三维引擎模拟的辅助作业信息视觉一致，从而保证辅助作业信息与现实工作台上内容的有效叠加。
其中，车间根据生成情况设有一个或多个生产线，每个生产线设有相应的工位/工作台，如图3所示，图3仅为一种生产线具体工位相关设备示例，本发明实施例不限于图示设备的外形、位置等。
在本实施例中，每个工位/工作台具有标识符，该标识符可以是图形化的标识符，也可以是条形码/二维码，包括但不限于图4a所示的图形化标识符与图4b所示的条形码/二维码。
作为一种实施方式，该标识符可以由系统或外部设备预先生成，并通过电子方式显示在每个工位/工作台，或者通过纸质标签的方式贴在每个工位/工作台上相应位置。
作为另一种实施方式，也可以在每个工位/工作台上设置标识符生成器，由标识符生成器生成标识符并显示，如图3所示。该标识符生成器是一种具备通讯功能的显示装置，其显示内容为定位某生产线工位/工作台的标识符，用以实现增强现实设备的一次定位；此标识符生成器通过有线连接或无线通讯连接服务器，以完成车间控制中心对其显示内容的控制以及与车间生产线调整同步更新。
本实施例通过所述增强现实设备对车间生成线上的工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果。
具体通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，识别定位出所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，该状态信息包括但不限于设备参数情况，作为所述第一次识别结果。
步骤S102，基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。
通过一次识别获取到工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息后，再通过增强现实设备进行二次识别，以得到不同作业对象对应的虚拟辅助作业信息，提示给穿戴增强现实设备的操作人员，方便操作人员根据提示信息进行作业。
具体地，本实施例预先在服务器数据库针对不同的作业对象，关联存储有对应的虚拟辅助作业信息。
在二次识别时，首先，由所述增强现实设备根据所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，分析所述工位/工作台的作业环境下的作业对象的轮廓特征，其中，所述作业对象包括：所述工位/工作台的作业环境下的作业设备(比如工具)、夹具及作业产品(比如工件)中的一种或多种；
然后，根据所述作业对象的轮廓特征匹配预设的可识别图像；
最后，根据匹配到的可识别图像调取服务器数据库中所对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。
其中，所述虚拟辅助作业信息包括：用以提示作业人员作业任务的工艺卡片、图片、文本、作业指导书、音视频提示信息以及叠加在真实环境上的虚拟动态模型中的一种或多种。当然，本实施例车间生产线的辅助作业信息内容不局限于上述提到的工艺卡片、图片、文本、作业指导书、音视频提示信息以及叠加在真实环境上的虚拟动态模型，其举例只是表示辅助作业人员作业的虚拟信息，如还可以包括技术人员与作业人员的实时通讯信息等。
其中，虚拟辅助作业信息的识别结果可以在所述增强现实设备的镜片上直接显示，也可以传输到设置在固定工位上可供提示的看板屏幕上。
本实施例通过上述方案，基于增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。从而通过二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业，提高生产效率；而且本发明方案通过结合标识符识别和图像特征识别两种方式，提高了信息搜寻准确度与搜索效率，相比现有技术，本发明方案通过精准的识别来提供准确的作业信息，并能够对复杂的工况与作业环境进行匹配，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
以下结合具体实例对本实施例方案进行详细阐述：
如图5及图6所示，图5是本发明实施例中一种基于增强现实的车间辅助作业系统的示例示意图。图6是本发明实施例中基于增强现实的二次识别方式的流程示意图。
具体实现流程如下：
首先，车间作业人员佩戴增强现实设备，通过识别工位上的特定标识符(如图形化的标识符、条形码/二维码等)实现第一次识别，定位出物理车间中生产线某特定工序Pij的工位/工作台，并获取此工位在生产线的状态，如设备参数情况；
然后，通过可穿戴增强现实设备，通过二次识别，分析已确定工位/工作台的具体作业环境的工件、工具、夹具等轮廓特征，匹配系统可识别图像；
最后，根据可识别图像及标识符地址信息，调取辅助作业信息服务器数据库中所对应的虚拟辅助作业信息，在可穿戴增强现实设备的镜片上显示，完成与真实环境的叠加。
本实施例中基于增强现实的车间辅助作业系统的细化流程可以参照图7所示。其中虚拟辅助作业信息为广义的SOP(SOP(Standard Operating Procedure，即标准作业程序，就是将某一事件的标准操作步骤和要求以统一的格式描述出来，用来指导和规范日常的工作)，某SOPi可以为工艺卡片、图片、文本、作业指导书、音视频提示信息以及叠加在真实环境上的虚拟动态模型。
具体地，本实施例涉及的车间环境是以作业人员为中心其所在的车间环境，分为真实环境与虚拟环境。如图8所示，图8是一种车间作业人员作业环境示例图。
其中，真实环境为生产作业车间、生产线上及其某位置的工位/工作台，以及作业设备、夹具及工件等，其映射对象为作业人员的作业对象，在工位/工作台设有标识符生成器；虚拟环境为辅助作业信息，映射内容为作业人员的作业任务。
本实施例中的识别对象均为静态对象，作业人员通过佩戴增强现实设备，识别工位上的特定标识符(如图形化的标识符、条形码/二维码等)实现第一次识别，定位出物理车间中生产线某特定工序的工位/工作台，并获取此工位/工作台在生产线的状态，如设备参数情况。
再通过增强现实设备对作业对象的图像轮廓特征进行采集分析，进而与服务器数据库中轮廓信息进行匹配，即对作业对象进行二次识别，并调用与所关联的作业内容虚拟映射的辅助作业信息，辅助作业信息由独立的辅助作业信息管理器处理。辅助作业信息包括：工艺卡片、图片、文本、作业指导书、音视频提示信息以及叠加在真实环境上的虚拟动态模型等。由此，通过增强现实设备的二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，完成虚拟信息与现实环境的有效叠加，指导相应工位作业人员的作业过程中某工位任务，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业，提高生产效率。
其中，虚拟动态模型是辅助车间产线作业人员作业的关键信息，其内容叠加在真实环境上，直观且实时的辅助作业人员跟随动态模型做相应操作，如图9所示，图9为一种虚拟动态模型管理过程的示例图。虚拟动态模型管理过程如下：
首先，通过模型数据管理，分析工位环境作业对象的轮廓特征信息，存储为可识别图像；创建虚拟模型及其动画，并关联轮廓特征，为其分配存储空间及地址，并上传至动态模型信息数据库以便统一管理；
其次，数据缓存队列存储着以某算法(比如神经网络算法、机器学习算法等)在动态模型信息数据库中提取的虚拟动态模型及其轮廓特征参数，以先进先出顺序逐次与增强现实设备识别的图像轮廓特征进行匹配。
若匹配成功，则调用相应动态模型并显示在增强现实设备镜片上，完成虚拟辅助作业信息与真实环境的有效叠加；
若匹配失败，则与数据缓存队列的下一成员进行匹配，同时在动态模型信息数据库提取新的信息，同步更新缓存队列，直至匹配成功；
若全部匹配失败，则提示失败消息，作业人员可通过增强现实设备与技术中心的技术人员即时通讯，由技术人员审查后做出相应措施。
其中，虚拟动态模型需要具备一些必备属性，如图10所示，图10为一种虚拟动态模型属性的示例图。虚拟动态模型属性包括：所属标识符地址以实现工序定位，可识别图像轮廓特征数据以实现与增强现实设备观察到的内容的匹配，现实环境坐标以实现虚拟动态模型与现实环境的有效叠加，动态模型、提示信息等多媒体信息以提示作业人员相应作业内容；以及，其他一些信息如工艺信息，分配的作业人员，模型描述等。
相比现有技术，本实施例方案利用增强现实技术，设计一种基于增强现实的车间辅助作业方法，在基本不改变车间生产线(仅增加标识符生成器)基础上，作业人员通过穿戴增强现实设备，以丰富立体，直观生动的信息(包含但不限于工艺卡片，作业指导书，音视频提示信息，虚拟动态模型等)实时准确的获取所在工位的作业信息。具有实现时，车间操作人员佩戴增强现实设备，通过识别标识符(如图形化的标识符，条形码/二维码)定位物理车间中生产线某特定工位/工作台，获取生产线及设备参数信息，以实现一次识别；通过分析某工位作业环境的工件、工具、夹具等轮廓特征，通过此轮廓特征匹配系统可识别图像，调取服务器数据库中所对应的虚拟辅助作业信息，以实现二次识别)。从而通过此二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业。
其中，一次定位根据标识符精确识别车间生产线工作台/工位位置以及生产线设备参数，二次定位识别图像特征，虽然具有一定模糊性，但工作台/工位数据节点已确定，从而大大缩小信息数据遍历范围，提高搜寻准确度与搜索效率；此外，由于车间生产环境复杂多变，生产线工作台/工位调整周期同工位具体作业信息变化周期不一致，本实施例方案通过两种识别方式进行区分，便于数据管理。
参照图11，图11为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现方法另一示例性实施例的流程示意图。基于上述图2所示的实施例，在该实施例中，所述基于增强现实的车间辅助作业实现方法还包括：
步骤S103，将所述第二次识别结果在所述增强现实设备的镜片上显示。
相比上述图2所示的实施例，本实施例还包括：将识别结果在所述增强现实设备的镜片上显示的方案。
具体地，在通过增强现实设备对车间工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；基于所述第一次识别结果，对车间工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息后，将识别结果在所述增强现实设备的镜片上显示。
由此通过增强现实设备的二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，完成虚拟信息与现实环境的有效叠加，指导相应工位作业人员的作业过程中某工位任务，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业，提高生产效率。
参照图12，图12为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现方法再一示例性实施例的流程示意图。基于上述图2所示的实施例，在该实施例中，在上述步骤S101，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果之前还包括：
步骤S1001，定位车间各生产线上的工位/工作台；
步骤S1002，获取车间各生产线上的工位/工作台在不同作业环境下的作业对象的轮廓特征，存储为可识别图像；
步骤S1003，为每一个作业对象的可识别图像配置对应的虚拟辅助作业信息，并将可识别图像与对应的虚拟辅助作业信息关联存储至服务器数据库中。
本实施例在服务器数据库针对不同的作业对象，关联存储有对应的虚拟辅助作业信息。具体地，首先定位车间各生产线上的工位/工作台；获取车间各生产线上的工位/工作台在不同作业环境下的作业对象的轮廓特征，存储为可识别图像；然后为每一个作业对象的可识别图像配置对应的虚拟辅助作业信息，并将可识别图像与对应的虚拟辅助作业信息关联存储至服务器数据库中。
其中，作业对象包括：所述工位/工作台的作业环境下的作业设备(比如工具)、夹具及作业产品(比如工件)等；虚拟辅助作业信息包括：工艺卡片、图片、文本、作业指导书、音视频提示信息以及叠加在真实环境上的虚拟动态模型等。
以作业人员为中心，其所在的车间环境分为真实环境与虚拟环境。真实环境为生产作业车间、生产线上及其某位置的工位/工作台，以及作业设备、夹具及工件等，其映射对象为作业人员的作业对象，在工位/工作台设有标识符生成器；虚拟环境为辅助作业信息，映射内容为作业人员的作业任务。
为了便于特征匹配，获得当前工位/工作台的作业对象的相关辅助作业信息，提示给相应工位工作人员，指导其作业过程中某工位任务，在服务器数据库针对不同的作业对象，关联存储有对应的虚拟辅助作业信息。
以虚拟动态模型为例，虚拟动态模型是辅助车间产线作业人员作业的关键信息，其内容叠加在真实环境上，直观且实时的辅助作业人员跟随动态模型做相应操作。在增强现实设备识别作业对象的图像轮廓特征进行匹配之前，需要创建虚拟动态模型，具体通过模型数据管理，分析工位环境作业对象的轮廓特征信息，存储为可识别图像，然后创建虚拟模型及其动画，并关联轮廓特征，为其分配存储空间及地址，将上述信息上传至动态模型信息数据库以便统一管理，便于后续匹配操作。
动态模型信息数据库设置有数据缓存队列，在增强现实设备识别作业对象的图像轮廓特征进行匹配时，数据缓存队列存储着以某算法(比如神经网络算法、机器学习算法等)在动态模型信息数据库中提取的虚拟动态模型及其轮廓特征参数，以先进先出顺序逐次与增强现实设备识别的图像轮廓特征进行匹配。
若匹配成功，则调用相应动态模型并显示在增强现实设备镜片上，完成虚拟辅助作业信息与真实环境的有效叠加；
若匹配失败，则与数据缓存队列的下一成员进行匹配，同时在动态模型信息数据库提取新的信息，同步更新缓存队列，直至匹配成功；
若全部匹配失败，则提示失败消息，作业人员可通过增强现实设备与技术中心的技术人员即时通讯，由技术人员审查后做出相应措施。
相比现有技术，本实施例方案利用增强现实技术，设计一种基于增强现实的车间辅助作业方法，在基本不改变车间生产线(仅增加标识符生成器)基础上，作业人员通过穿戴增强现实设备，以丰富立体，直观生动的信息(包含但不限于工艺卡片，作业指导书，音视频提示信息，虚拟动态模型等)实时准确的获取所在工位的作业信息。具有实现时，车间操作人员佩戴增强现实设备，通过识别标识符(如图形化的标识符，条形码/二维码)定位物理车间中生产线某特定工位/工作台，获取生产线及设备参数信息，以实现一次识别；通过分析某工位作业环境的工件、工具、夹具等轮廓特征，通过此轮廓特征匹配系统可识别图像，调取服务器数据库中所对应的虚拟辅助作业信息，以实现二次识别)。从而通过此二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业。
参照图13，图13为本发明基于增强现实的车间辅助作业实现方法又一示例性实施例的流程示意图。基于上述图2所示的实施例，在该实施例中，所述工位/工作台上设有标识符生成器，在上述步骤S101，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果之前还包括：
步骤S1004，通过所述标识符生成器为对应的工位/工作台生成标识符并显示。
其中，所述标识符生成器与外部控制中心通讯连接。
在本实施例中，每个工位/工作台具有标识符，该标识符可以是图形化的标识符，也可以是条形码/二维码，包括但不限于图4a所示的图形化标识符与图4b所示的条形码/二维码。
在本实施例中，在每个工位/工作台上设置标识符生成器，由标识符生成器生成标识符并显示，如图3所示。该标识符生成器是一种具备通讯功能的显示装置，其显示内容为定位某生产线工位/工作台的标识符，用以实现增强现实设备的一次定位；此标识符生成器通过有线连接或无线通讯连接服务器，以完成车间控制中心对其显示内容的控制以及与车间生产线调整同步更新。
后续，通过增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，识别定位出所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，该状态信息包括但不限于设备参数情况，作为所述第一次识别结果。
需要说明的是，上述各实施例之间可以根据实际情况合理组合实施。
相比现有技术，本发明实施例方案，通过标识符生成器为对应的工位/工作台生成标识符并显示，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。从而通过二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业，提高生产效率；而且本发明方案通过结合标识符识别和图像特征识别两种方式，提高了信息搜寻准确度与搜索效率，相比现有技术，本发明方案通过精准的识别来提供准确的作业信息，并能够对复杂的工况与作业环境进行匹配，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
需要说明的是，本实施例方案，通过增强现实设备识别现实物体，采集并识别轮廓信息技术，包括基于标识符的一次识别与基于可识别图像的二次识别；此二次定位识别方式在数据结构上表现为，车间生产线工作台/工位为父节点，工作台/工位上根据工件、工具、夹具变化而改变的可识别图像为子节点，辅助作业信息直接属于子节点。其调用过程为：增强现实设备→第一次识别→定位生产线工作台/工位并获取设备参数→第二次识别→识别工位具体工件、工具图像→匹配数据库信息数据→虚拟信息显示在增强现实设备上，完成虚拟信息与现实信息的叠加。
此外，本发明实施例还提出一种基于增强现实的车间辅助作业实现系统，所述基于增强现实的车间辅助作业实现系统包括增强现实设备、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于增强现实的车间辅助作业实现程序，所述基于增强现实的车间辅助作业实现程序被所述处理器执行时实现如上述实施例所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法的步骤。
由于本基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时，采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于增强现实的车间辅助作业实现程序，所述基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法的步骤。
由于本基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时，采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
相比现有技术，本发明实施例提出的基于增强现实的车间辅助作业实现方法、系统以及存储介质，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。从而通过二次定位识别方式，实现车间生产线某特定工位与虚拟辅助作业信息的叠加，指导相应工位作业人员的作业过程，使工人不必经过周期较长的培训课程，能够快速上线作业，提高生产效率；而且本发明方案通过结合标识符识别和图像特征识别两种方式，提高了信息搜寻准确度与搜索效率，相比现有技术，本发明方案通过精准的识别来提供准确的作业信息，并能够对复杂的工况与作业环境进行匹配，提升增强现实识别的灵活性与适应性，对车间辅助作业提供有效的支持。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本发明每个实施例的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于增强现实的车间辅助作业实现方法，其特征在于，车间作业人员佩戴增强现实设备，所述车间基于生产线设有相应的工位/工作台，所述工位/工作台具有标识符，所述基于增强现实的车间辅助作业实现方法包括：
通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果；
基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。
2.根据权利要求1所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法，其特征在于，所述基于增强现实的车间辅助作业实现方法还包括：
将所述第二次识别结果在所述增强现实设备的镜片上显示。
3.根据权利要求1所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法，其特征在于，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果的步骤包括：
通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，识别定位出所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，作为所述第一次识别结果。
4.根据权利要求3所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法，其特征在于，所述基于所述第一次识别结果，通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的作业环境下的作业对象进行图像识别，并基于图像识别结果获取对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果的步骤包括：
通过所述增强现实设备根据所述工位/工作台的位置、生产线，以及所述工位/工作台在生产线的状态信息，分析所述工位/工作台的作业环境下的作业对象的轮廓特征，所述作业对象包括：所述工位/工作台的作业环境下的作业设备、夹具及作业产品中的一种或多种；
根据所述作业对象的轮廓特征匹配预设的可识别图像；
根据匹配到的可识别图像调取服务器数据库中所对应的虚拟辅助作业信息，得到第二次识别结果。
5.根据权利要求4所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法，其特征在于，所述通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果的步骤之前还包括：
定位车间各生产线上的工位/工作台；
获取车间各生产线上的工位/工作台在不同作业环境下的作业对象的轮廓特征，存储为可识别图像；
为每一个作业对象的可识别图像配置对应的虚拟辅助作业信息，并将可识别图像与对应的虚拟辅助作业信息关联存储至所述服务器数据库中。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法，其特征在于，所述工位/工作台上设有标识符生成器，所述通过所述增强现实设备对所述工位/工作台的标识符进行识别，得到第一次识别结果的步骤之前还包括：
通过所述标识符生成器为对应的工位/工作台生成标识符并显示。
7.根据权利要求6所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法，其特征在于，所述标识符生成器与外部控制中心通讯连接。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法，其特征在于，所述虚拟辅助作业信息包括：用以提示作业人员作业任务的工艺卡片、图片、文本、作业指导书、音视频提示信息以及叠加在真实环境上的虚拟动态模型中的一种或多种。
9.一种基于增强现实的车间辅助作业实现系统，其特征在于，所述基于增强现实的车间辅助作业实现系统包括增强现实设备、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于增强现实的车间辅助作业实现程序，所述基于增强现实的车间辅助作业实现程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有基于增强现实的车间辅助作业实现程序，所述基于增强现实的车间辅助作业实现程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的基于增强现实的车间辅助作业实现方法的步骤。
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