CN114154573A - 一种dna序列打印设备故障检测方法、系统及装置 - Google Patents

一种dna序列打印设备故障检测方法、系统及装置 Download PDF

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李浩澜
陈首信
谭光明
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Abstract

本发明涉及故障检测技术领域，具体公开了一种DNA序列打印设备故障检测方法、系统及装置，其中装置包括：数据同步模块，用于获取DNA序列打印机的打印信息，根据打印信息向采集模块同步发送触发信号；采集模块，用于在接收到触发信后，采集DNA序列打印机喷射口的图像数据；数据缓存模块，用于将图像数据加入数据缓存队列；检测模块，用于将图像数据输入训练完成的AI检测模型，通过AI检测模型识别喷射口的状态，并输出检测结果。采用本发明的技术方案能够对注入装置的故障进行快速检测。

Description

一种DNA序列打印设备故障检测方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及故障检测技术领域，特别涉及一种DNA序列打印设备故障检测方法、系统及装置。
背景技术
在生物研究中需要频繁地设计具有不同DNA序列的生物材料，将它们造出来进行实验，再修改设计，再造修改后的材料，再实验。而，通过DNA序列打印机，可以按照研究人员设计的DNA序列，打印出生物材料。
在DNA序列打印机工作时，DNA药品需要通过注入装置的气压喷射口进行喷射注入。注入装置在长时工作时，机械疲劳会使注入装置的气压控制阀失灵或者延迟，进而导致DNA打印序列的紊乱，此外长时间工作后DNA药品在注入装置内产生的固体结晶也会使得喷口堵塞，进而导致DNA打印序列的缺失。
为了发现上述故障，目前通常采用人工检测，但人工检测的方式存在以下问题或者缺点：
1、工作人员疲劳后可能产生漏检、或者工作人员带入情绪使检测结果具有主观性，从而难以保证检测结果的可靠；
2、由于工作人员的精力有限，导致人工检测的效率存在一个固定区间，无法大幅提升；
3、人工检测使得DNA序列打印机无法在密闭环境中进行，极易产生药品污染；
4、人工检测无法匹配DNA序列打印机组成的产线高速打印时的生产速度。
为此，需要一种能够对DNA序列打印机的注入装置进行快速检测的方法、系统及装置。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种DNA序列打印设备故障检测装置，能够对注入装置的故障进行快速检测。
为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种DNA序列打印设备故障检测装置，包括：
数据同步模块，用于获取DNA序列打印机的打印信息，根据打印信息向采集模块同步发送触发信号；
采集模块，用于在接收到触发信后，采集DNA序列打印机喷射口的图像数据；
数据缓存模块，用于将图像数据加入数据缓存队列；
检测模块，用于将图像数据输入训练完成的AI检测模型，通过AI检测模型识别喷射口的状态，并输出检测结果。
优选的，打印信息包括若干文本数据；
数据同步模块还用于将文本数据发送至数据缓存模块；
数据缓存模块还用于将文本数据加入数据缓存队列；
检测模块还用于将检测结果与文本数据中的喷头状态进行对比，生成对比结果。
优选的，还包括存储模块和可视化模块；
存储模块用于对图像数据进行存储；
可视化模块用于接收对比结果，还用于从存储模块获取对应的图像数据，基于图像数据和对比结果，生成可视化检测结果。
优选的，数据同步模块还根据预设的传输编码信息对文本数据进行校验，校验通过后将文本数据发送至数据缓存模块。
优选的，数据缓存模块还用于对图像数据的格式转换为预设格式；数据缓存模块还用于将文本数据和格式转换后的图像数据加入数据缓存队列。
优选的，检测结果包括喷射状态、停止状态、满溢状态和水滴状态。
本发明的目的之二在于提供一种DNA序列打印设备故障检测方法，包括如下步骤:
同步采集步骤：获取DNA序列打印机的打印信息；打印信息包括若干文本数据，通过文本数据确定喷射口的打开时间，基于喷射口的打开时间，通过预设的传输编码信息向采集模块同步发送触发信号，控制采集模块采集喷射口的图像数据；
文本校验步骤：根据传输编码信息对文本数据进行校验，校验通过后将文本数据加入数据缓存队列；
缓存步骤：对图像数据的格式转换为预设格式，将格式转换后的图像数据加入数据缓存队列；
AI推理步骤：将格式转换后的图像数据输入训练完成的AI检测模型，从AI检测模型获取检测结果；
对比步骤：将检测结果与文本数据中的喷头状态进行对比，生成对比结果。
优选的，还包括存储步骤：对格式转换后的图像数据进行存储；
显示步骤：接收对比结果，获取对应的已存储的图像数据，基于图像数据和对比结果，生成可视化检测结果。
优选的，所述检测结果包括喷射状态、停止状态、满溢状态和水滴状态。
本发明的目的之三在于提供一种DNA序列打印设备故障检测系统，使用上述DNA序列打印设备故障检测装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本方案中根据DNA序列打印机的打印信息向采集模块同步发送触发信号，可以保证喷射口喷射DNA药品和拍照同时进行，保证采集的准确性。通过AI检测模型识别喷射口的状态并输出检测结果，相比与人工检测，可以高效且快速监测喷射口的状态；实现对DNA序列打印设备注入装置的故障检测。通过获取对比结果和图像数据，基于图像数据和对比结果生成可视化检测结果，可以做到远程可视化检测报警监测。
附图说明
图1为实施例一一种DNA序列打印设备故障检测状态的逻辑框图；
图2为实施例一一种DNA序列打印设备故障检测装置中喷射状态的示意图；
图3为实施例一一种DNA序列打印设备故障检测装置中停止状态的示意图；
图4为实施例一一种DNA序列打印设备故障检测装置中满溢状态的示意图；
图5为实施例一一种DNA序列打印设备故障检测装置中水滴状态的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
本实施例提供一种DNA序列打印机，包括环形传送带，环形传送带用于传送试管，还包括注入装置，注入装置的喷射口用于向试管喷射注入DNA药品。喷射口的数量根据实际情况进行设置，本实施例中，喷射口采用气压喷射口。
如图1所示，本实施例的一种DNA序列打印设备故障检测装置，包括：采集模块、数据同步模块、数据缓存模块和检测模块。
采集模块的数量有若干个，本实施例中采集模块采用CCD黑白工业相机，以环形阵列的方式围绕DNA序列打印机的传送带进行排布，CCD黑白工业相机对准注入装置的喷射口。
本实施例中，还包括光源，光源具体采用LED条形光带，分别设置在CCD黑白工业相机的上方和下方，通过明场照明方式对喷射口进行照明。
数据同步模块用于获取DNA序列打印机的打印信息，打印信息包括若干文本数据。还用于通过文本数据确定喷射口的打开时间，基于喷射口的打开时间，通过预设的传输编码信息向采集模块同步发送触发信号，以实现拍照与喷射口注入DNA药品同步进行。本实施例中，打印信息由工作人员进行输入，用于对DNA序列打印机的打印工作进行控制。传输编码信息由通信双方提前指定，本实施例中为CRC16通信校验编码，可用于校验数据传输是否出错。
采集模块用于在接收到触发信后，采集喷射口的图像数据。本实施例中，数据同步模块采用数据同步器，数据同步器有多个，CCD黑白工业相机每四个为一组，由一个数据同步器进行控制。
数据同步模块还根据传输编码信息对文本数据进行校验，校验通过后将文本数据发送至数据缓存模块，本实施例中，数据缓存模块采用串口通讯的方式发送文本数据。文本数据包括喷头编号和喷头状态，喷头状态包括正在喷射和停止喷射。
本实施例中，采集模块采集的图像数据通过千兆以太网络传输到数据缓存模块。
数据缓存模块还用于对图像数据的格式转换为预设格式。本实施例中，预设格式为OpenCV所支持的格式。数据缓存模块还用于将文本数据和格式转换后的图像数据加入数据缓存队列，本实施例中，数据缓存队列采用并发队列。将文本数据与图像数据通过并发队列的形式进行缓存，可以解决数据高并发问题。
检测模块用于将格式转换后的图像数据输入训练完成的AI检测模型，AI检测模型识别喷射口的状态，并输出检测结果。本实施例中，AI检测模型采用YOLOX目标检测模型，检测结果包括喷射状态(图2)、停止状态(图3)、满溢状态(图4)和水滴状态(图5)。检测模块还用于将检测结果与文本数据中的喷头状态进行对比，生成对比结果，将对比结果发送至可视化模块。本实施例的对比结果中，喷头状态为正在喷射，检测结果为喷射状态，或喷头状态为停止喷射，检测结果为停止状态为正常；其他情况为异常，例如满溢状态、水滴状态或喷头状态为正在喷射，检测结果为停止状态等。
在其他实施例中，还可以包括存储模块和可视化模块，存储模块用于对格式转换后的图像数据进行存储，本实施例中图像数据中记录有拍摄时间。
可视化模块用于接收对比结果，还用于从存储模块获取对应的图像数据，基于图像数据和对比结果，生成可视化检测结果。本实施例中，可视化模块通过发布订阅的形式从以太网接收对比结果。可视化检测结果在GUI界面中进行显示。本实施例中，可视化检测结果包括标注后的喷射口的图片，以及日志信息。本实施例中，采用方框对喷射口的端部进行框选，再打上对应检测结果实现标注。日志信息例如，检测时间：2021年11月11日11:11:11；事件：检测到满溢状态；1号喷头满溢，7号喷头满溢，18号喷头满溢。
本实施例还提供一种DNA序列打印设备故障检测系统，使用上述DNA序列打印设备故障检测装置。
实施例二
基于DNA序列打印设备故障检测装置，本实施例还提供一种DNA序列打印设备故障检测方法，包括如下步骤：
同步采集步骤：获取DNA序列打印机的打印信息；打印信息包括若干文本数据，通过文本数据确定喷射口的打开时间，基于喷射口的打开时间，通过预设的传输编码信息向采集模块同步发送触发信号，控制采集模块采集喷射口的图像数据；以实现拍照与喷射口注入DNA药品同步进行。
文本校验步骤：根据传输编码信息对文本数据进行校验，校验通过后将文本数据加入数据缓存队列，文本数据包括喷头编号和喷头状态，喷头状态包括正在喷射和停止喷射。一条文本数据可控制多个喷头。
缓存步骤：对图像数据的格式转换为预设格式。本实施例中，预设格式为OpenCV所支持的格式。将格式转换后的图像数据加入数据缓存队列，本实施例中，数据缓存队列采用并发队列。将文本数据与图像数据通过并发队列的形式进行缓存，可以解决数据高并发问题。
AI推理步骤：将格式转换后的图像数据输入训练完成的AI检测模型，从AI检测模型获取检测结果。本实施例中，AI检测模型采用YOLOX目标检测模型，检测结果包括喷射状态(图2)、停止状态(图3)、满溢状态(图4)和水滴状态(图5)。
对比步骤：将检测结果与文本数据中的喷头状态进行对比，生成对比结果；本实施例的对比结果中，喷头状态为正在喷射，检测结果为喷射状态，或喷头状态为停止喷射，检测结果为停止状态为正常；其他情况为异常，例如满溢状态、水滴状态或喷头状态为正在喷射，检测结果为停止状态等。
存储步骤：对格式转换后的图像数据进行存储，本实施例中图像数据中记录有拍摄时间。
显示步骤：接收对比结果，获取对应的图像数据，基于图像数据和对比结果，生成可视化检测结果。本实施例中，可视化检测结果在GUI界面中进行显示。可视化检测结果包括标注后的喷射口的图片，以及日志信息。本实施例中，采用方框对喷射口的端部进行框选，再打上对应检测结果实现标注。日志信息例如，检测时间：2021年11月11日11:11:11；事件：检测到满溢状态；1号喷头满溢，7号喷头满溢，18号喷头满溢。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种DNA序列打印设备故障检测装置，其特征在于，包括：
数据同步模块，用于获取DNA序列打印机的打印信息，根据打印信息向采集模块同步发送触发信号；
采集模块，用于在接收到触发信后，采集DNA序列打印机喷射口的图像数据；
数据缓存模块，用于将图像数据加入数据缓存队列；
检测模块，用于将图像数据输入训练完成的AI检测模型，通过AI检测模型识别喷射口的状态，并输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的DNA序列打印设备故障检测装置，其特征在于：
打印信息包括若干文本数据；
数据同步模块还用于将文本数据发送至数据缓存模块；
数据缓存模块还用于将文本数据加入数据缓存队列；
检测模块还用于将检测结果与文本数据中的喷头状态进行对比，生成对比结果。
3.根据权利要求2所述的DNA序列打印设备故障检测装置，其特征在于：还包括存储模块和可视化模块；
存储模块用于对图像数据进行存储；
可视化模块用于接收对比结果，还用于从存储模块获取对应的图像数据，基于图像数据和对比结果，生成可视化检测结果。
4.根据权利要求3所述的DNA序列打印设备故障检测装置，其特征在于：所述数据同步模块还根据预设的传输编码信息对文本数据进行校验，校验通过后将文本数据发送至数据缓存模块。
5.根据权利要求4所述的DNA序列打印设备故障检测装置，其特征在于：所述数据缓存模块还用于对图像数据的格式转换为预设格式；数据缓存模块还用于将文本数据和格式转换后的图像数据加入数据缓存队列。
6.根据权利要求5所述的DNA序列打印设备故障检测装置，其特征在于：所述检测结果包括喷射状态、停止状态、满溢状态和水滴状态。
7.一种DNA序列打印设备故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
同步采集步骤：获取DNA序列打印机的打印信息；打印信息包括若干文本数据，通过文本数据确定喷射口的打开时间，基于喷射口的打开时间，通过预设的传输编码信息向采集模块同步发送触发信号，控制采集模块采集喷射口的图像数据；
文本校验步骤：根据传输编码信息对文本数据进行校验，校验通过后将文本数据加入数据缓存队列；
缓存步骤：对图像数据的格式转换为预设格式，将格式转换后的图像数据加入数据缓存队列；
AI推理步骤：将格式转换后的图像数据输入训练完成的AI检测模型，从AI检测模型获取检测结果；
对比步骤：将检测结果与文本数据中的喷头状态进行对比，生成对比结果。
8.根据权利要求7所述的DNA序列打印设备故障检测方法，其特征在于：还包括存储步骤：对格式转换后的图像数据进行存储；
显示步骤：接收对比结果，获取对应的已存储的图像数据，基于图像数据和对比结果，生成可视化检测结果。
9.根据权利要求8所述的DNA序列打印设备故障检测方法，其特征在于：所述检测结果包括喷射状态、停止状态、满溢状态和水滴状态。
10.一种DNA序列打印设备故障检测系统，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的DNA序列打印设备故障检测装置。
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