CN102736545A

CN102736545A - 用于自动化设备的防呆监控方法及其装置

Info

Publication number: CN102736545A
Application number: CN2012102080726A
Authority: CN
Inventors: 丁少华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-10-17

Abstract

一种用于自动化设备的防呆监控方法及其装置，方法包括：实时采集现场设备工况图像；生成现场设备工况模板，提取现场设备工况特征；预处理；模式匹配；差异计算；BLOB分析；模板对比；I/O及通讯；生成GUI界面。装置包括：图像传感器、3G/4G调制解调器、WI-FI/GPS、DSP/ARM处理器、SD存储卡、现场可编程模块、触摸式显示器、Flash控制器、NORFlash、NANDFlash、IO模块、串口通讯模块。

Description

用于自动化设备的防呆监控方法及其装置

技术领域

本发明涉及用于自动化设备现场工况的监控装置，主要是指一种用于自动化设备的防呆监控方法及其装置。

背景技术

现有的自动化设备相当多的都自带监测诊断模块，通过对工况参数的采集和处理，分析得出异常发生的判断，并报警和停机。但是，这类自诊断功能不足以防止设备产生次品，严重时对设备自身还会造成损坏，所以自动化设备有必要安装防止工艺过程出偏的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于自动化设备的防呆监控方法及其装置，目的是当自动化设备出现异常，且这种异常不能被设备自带的诊断功能察觉和有效报警时，防呆监控器能即时捕捉到该异常马上报警，并停止设备的运行，以防设备在工艺出偏时还不断产出。

实现本发明的方法是：采用标准模板与现场工况模板比对的方式，将现场实时采集到的设备工况图像与正常工况的标准图像进行比较，实现捕捉异常、分析判断、报警停机。

该方法还包括：下列步骤：

实时采集现场设备工况图像；

生成现场设备工况模板，

提取现场设备工况特征；

预处理；

模式匹配；

差异计算；

BLOB分析；

模板对比；

I/O及通讯；

生成GUI界面。

所述标准模板是指对设备正常工况下的影像进行分析并提取特征。

所述正常工况的标准图像是指设备在正常工作即没有异常发生的情况下，对包括工件本身或者模具或者刀具等被监视对象，进行拍照所得到的图像。

所述预处理包括对图像进行分析之前的去掉噪声、加强边缘特征、对图像进行腐蚀等处理。

实现本发明的装置是：包括图像传感器、3G/4G调制解调器、WI-FI/GPS、DSP/ARM处理器、SD存储卡、现场可编程模块、触摸式显示器、Flash控制器、NOR Flash、NAND Flash、IO模块、串口通讯模块；其中DSP/ARM处理器分别与图像传感器、3G/4G调制解调器、WI-FI/GPS、SD存储卡、触摸式显示器、Flash控制器连接；其中Flash控制器连接分别与NOR Flash和NAND Flash连接，SD存储卡经现场可编程模块分别连接IO模块和串口通讯模块。

该装置还包括：

所述IO模块设置上配备GPIO通用输入输出，接收现场发送过来的触发信号，并发送到设备的控制信号。

所述I/O模块还配置了无线通讯接口和无线网络接口，用于远程监控和云端运算的应用提供通讯支持。

本发明具有的有益效果：当自动化设备出现异常，且这种异常不能被设备自带的诊断功能察觉和有效报警时，本防呆监控装置能即时捕捉到该异常马上报警，并停止设备的运行，以防设备在工艺出偏时还不断产出。该装置能有效地避免次品产生，在无人执守的情况下都能对工艺和设备起到自动放错和保护的作用，减少人工的需求，降低工厂的成本。

附图说明

图1是本发明装置的方框图。

图中；1图像传感器、2 3G/4G调制解调器、3 WI-FI/GPS、4 SD存储卡、5 DSP/ARM处理器、6 Flash控制器、7 NOR Flash、8 NADN Flash 、9现场可编程模块、10触摸式显示器、11电源、12 IO模块、13串口通讯模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

智能视觉防呆作为自动化生产设备的一个组成部分，成为其一种功能，成为设备自诊断模块的一个环节，是一种新的产品品类。

如图所示，本装置基于图像分析技术对设备作业过程进行监视，采用模板比对的方式，将现场实时采集到的图像与正常工况的标准图像进行比较，实现捕捉异常、分析判断、报警停机的功能。标准的模板是基于对正常工况下的影像进行分析，提取特征，比对时只是对模板的特征（组合）与现场实时图像中相应的特征进行比较，借以判断是否有异常发生。这种监测方法并不能取代自动设备所具备的自诊断功能，但对防止作业过程走偏，防止次品的产出，甚至设备遭受破坏等具有良好的效果。

防呆监控装置由以下几个主要部分构成：

·基于DSP/ARM的核心处理器

·光学镜头、图像传咸器、前端处理及通讯模块（即摄像机部分）

·FPGA充当图像处理的加速器和外设接口逻辑

·触控显示器

·GPIO和串行通讯

·无线通讯接口和无线网络功能

软件平台是Linux或Android，基于OS的应用程序主要实现如下的逻辑功能：

·图像采集

·模板生成，特征提取

·预处理

·模式匹配

·差异计算

·BLOB分析

·I/O及通讯

·GUI界面等

I/O设置上配备GPIO（通用输入输出），与现场发送过来的触发信号（输入，触发拍照），和发送到设备的控制信号（输出）。系统还配置了无线通讯接口和无线网络接口，对于需要远程监控和云端运算的应用提供通讯支持。

图形化的用户界面，方便用户选择目标和生成模板，设置参数。其用户体验接近智能手机，基于用户习惯来设计，简便易学。

特点：

是基于嵌入式平台的产品，可靠性高，结构紧凑，成本低廉；

面向防呆监控的专业化用户界面，操作简单，无需编程；

采用与智能手机相同的触摸显示技术，用户体验好，易于学习和使用；

带有无线通讯和网络功能，便于与云端服务器进行连接，并使之成为物联网的端点；

为自动化设备提供所需的防呆保护功能，满足“前装”市场的需求，填补该领域空白。

实施例：

本装置由图像传感器1、3G/4G调制解调器2、WI-FI/GPS 3、DSP/ARM处理器5、SD存储卡4、现场可编程模块9、触摸式显示器10、Flash控制器6、NOR Flash 7、NAND Flash 8、IO模块12、串口通讯模块13和电源11组成。

名词解释：

1．防呆，英文叫Fool Proofing，源自日本，或称Poka-Yoke，是一种预防矫正的行为约束手段，运用避免产生错误的限制方法，让操作者不需要花费注意力，也不需要经验与专业知识即可直觉无误地完成正确的操作。在工业设计上，为了避免使用者的操作失误造成机器或人身伤害，会有针对这些可能发生的情况来做预防措施，称为防呆。

2．DSP/ARM，数字信号处理器/手臂。

3．Flash，闪存。

4．设备的正常工况的标准图象：设备在正常工作即没有异常发生的情况下，对被监视对象，比如：工件本身，或者模具，或者刀具，进行拍照，所得到的图像。

5．特征：物体的特征一般指外形或者外观上的一些数据。比如我们人脸的特征，有：方脸还是圆脸，长睫毛还是短睫毛，颧骨高还是低等等。

6．预处理：在对图像进行分析之前，一般要作预处理，比如去掉噪声，加强边缘特征，对图像进行腐蚀等等。这在图象处理学科领域，是非常常见的。

7．模式匹配:英文叫：Template Match，或Pattern Match，用标准模板来套物体，相识的就称匹配。

8.BLOB分析:Binary Large Object 的简写。俗称：斑点分析，先通过阈值划分对图像进行分割，然后对斑点进行统计学运算，找到它的面积、周长等。

以上所述仅为本发明型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims

1.一种用于自动化设备的防呆监控方法，其特征是包括采用标准模板与现场工况模板比对的方式，将现场实时采集到的设备工况图像与正常工况的标准图像进行比较，实现捕捉异常、分析判断、报警停机。

2.如权利要求1所述的用于自动化设备的防呆监控方法，其特征是还包括下列步骤：

1）实时采集现场设备工况图像；

2）生成现场设备工况模板，

3）提取现场设备工况特征；

4）预处理；

5）模式匹配；

6）差异计算；

7）BLOB分析；

8）模板对比；

9）I/O及通讯；

10）生成GUI界面。

3.如权利要求1所述的用于自动化设备的防呆监控方法，其特征是所述标准模板是指对设备正常工况下的影像进行分析并提取特征。

4.如权利要求1所述的用于自动化设备的防呆监控方法，其特征是所述正常工况的标准图像是指设备在正常工作即没有异常发生的情况下，对包括工件本身或者模具或者刀具等被监视对象，进行拍照所得到的图像。

5.如权利要求1所述的用于自动化设备的防呆监控方法，其特征是所述预处理包括对图像进行分析之前的去掉噪声、加强边缘特征、对图像进行腐蚀处理。

6.实现权利要求1的用于自动化设备防呆监控方法的装置，其特征是包括图像传感器、3G/4G调制解调器、WI-FI/GPS、DSP/ARM处理器、SD存储卡、现场可编程模块、触摸式显示器、Flash控制器、NOR Flash、NAND Flash、IO模块、串口通讯模块；其中DSP/ARM处理器分别与图像传感器、3G/4G调制解调器、WI-FI/GPS、SD存储卡、触摸式显示器、Flash控制器连接；其中Flash控制器连接分别与NOR Flash和NAND Flash连接，SD存储卡经现场可编程模块分别连接IO模块和串口通讯模块。

7.如权利要求6所述的用于自动化设备的防呆监控装置，其特征是所述IO模块设置上配备GPIO通用输入输出，接收现场发送过来的触发信号，并发送到设备的控制信号。

8.如权利要求6所述的用于自动化设备的防呆监控装置，其特征是所述I/O模块还配置了无线通讯接口和无线网络接口，用于远程监控和云端运算的应用提供通讯支持。