CN114155452A - 一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，属于工业自动化仪器仪表技术领域，具体方法包括：步骤一：获取目标仪表设备信息，应用虚拟现实技术建立目标仪表设备虚拟模型，标记为目标设备模型，目标设备模型中的虚拟仪表标记为仪表模型，仪表模型为无指针模型；步骤二：在现场目标仪表设备上设置固定的图像采集装置，建立指针库；步骤三：现场目标仪表设备第一次工作时，获取当前现场目标仪表设备的采集图像，充分的利用目前高速发展的虚拟现实技术和混合现实技术，实现管理人员仅需在固定的地点通过VR眼镜即可实时的了解到现场目标仪表设备的仪表参数，直观方便，避免管理人员频繁的在现场进行巡检，减少管理人员的工作任务。

Description

一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法

技术领域

本发明属于工业自动化仪器仪表技术领域，具体是一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法。

背景技术

仪表作为数据监控、数据收集的重要工具，在生产中发挥着巨大的作用，如工业中常用的各种气压表等多种类型的指针式仪表，但是在工业中存在的大量仪表，大部分都是通过人工的方式来进行读数，但是依靠人工来完成读数，这样工作量非常大，不仅成本高，而且误差率也较高；因此目前需要一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，用于解决工业生产中对仪表读数识别的问题。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，具体方法包括：

步骤一：获取目标仪表设备信息，应用虚拟现实技术建立目标仪表设备虚拟模型，标记为目标设备模型，目标设备模型中的虚拟仪表标记为仪表模型，所述仪表模型为无指针模型；

步骤二：在现场目标仪表设备上设置固定的图像采集装置，建立指针库；

步骤三：现场目标仪表设备第一次工作时，获取当前现场目标仪表设备的采集图像，标记为首次图像，根据首次图像获得对应的刻度指针，将刻度指针整合到仪表模型中；

步骤四：根据采集到的现场目标仪表设备的图像实时更新仪表模型中的刻度指针；

步骤五：对仪表模型进行实时预警分析。

进一步地，建立指针库的方法包括：

当图像采集装置设置完成后，调整仪表指针转动，并实时采集仪表指针转动图像，直到采集到全部的仪表指针所能转动的图像，对采集的图像进行去重，将去重后的图像标记为初始图像，在初始图像上建立坐标系，建立图像分割单元，通过图像分割单元对初始图像进行分割，获得仪表图像，并标记仪表图像的对应读数，根据仪表读数将同一个仪表的仪表图像进行排序，建立数据库，在数据库内设置仪表储存单元和指针储存单元，所述仪表储存单元内设有若干个仪表储存节点，将仪表储存节点标记对应的仪表编号，将对应仪表编号的仪表图像储存到对应的仪表储存节点中；建立刻度指针，并将建立的刻度指针与仪表图像进行关联，将当前的数据库标记为指针库。

进一步地，建立刻度指针，并将建立的刻度指针与仪表图像进行关联的方法包括：

设置混合现实单元，通过混合现实单元转化仪表图像中对应的指针，将转化后的指针标记为刻度指针；所述指针储存单元内设有若干个指针储存节点，将指针储存节点标记对应的仪表编号，将对应仪表编号的刻度指针储存到对应的指针储存节点，建立指针储存节点中刻度指针与仪表储存节点中仪表图像的快速访问通道。

进一步地，通过混合现实单元转化仪表图像中对应的指针的方法包括：

每个仪表转化一个刻度指针，统计当前转化的仪表图像中的指针与其他仪表图像中的指针的夹角，根据统计的夹角进行转动复制。

进一步地，通过图像分割单元对初始图像进行分割的方法包括：

获取初始图像，标记一张初始图像的仪表边界，识别仪表边界的坐标，将识别的坐标整合为坐标边界集合，按照坐标边界集合将全部的初始图像进行分割。

进一步地，根据首次图像获得对应的刻度指针的方法包括：

通过图像分割单元对首次图像进行分割，获得首次仪表图像，将首次仪表图像发送到指针库中进行匹配，获得对应的仪表图像，再根据获得的仪表图像获取对应的刻度指针。

进一步地，根据采集到的现场目标仪表设备的图像实时更新仪表模型中的刻度指针的方法包括：

实时获取现场目标仪表设备的采集图像，标记为分析图像，通过图像分割单元对分析图像进行分割，获得分析仪表图像，将分析仪表图像发送到指针库中进行匹配，获得对应的仪表图像，将当前获得仪表图像与上一次获取的仪表图像进行比较，判断当前获得的仪表图像与上一次获取的仪表图像是否相同，当两次获取的仪表图像相同时，不进行操作；当两次获取的仪表图像不相同时，获取对应的刻度指针，将当前获取的刻度指针替换仪表模型中的刻度指针。

进一步地，对仪表模型进行实时预警分析的方法包括：

为每个仪表设置对应的警戒值，实时获取仪表模型中刻度指针的读数，判断获取的刻度指针读数是否满足对应的警戒值要求，当获取的刻度指针读数满足对应的警戒值要求时，不进行操作；当获取的刻度指针读数不满足对应的警戒值要求时，获取对应的仪表编号，生成报警信号，将报警信号和对应的仪表编号发送给管理人员，管理人员佩戴VR眼镜观察对应仪表编号的仪表模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请中的图像分割方法充分利用图像采集装置的采集角度固定的先决条件，以一张初始图像为基础，仅需标记极少的仪表边界，即可完成批量的初始图像分割，以及后续采集图像的分割，极大的提高图片的分割效率；充分的利用目前高速发展的虚拟现实技术和混合现实技术，实现管理人员仅需在固定的地点通过VR眼镜即可实时的了解到现场目标仪表设备的仪表参数，直观方便，避免管理人员频繁的在现场进行巡检，减少管理人员的工作任务，且本申请与人工巡检相比，还大大的提高了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，具体方法包括：

步骤一：获取目标仪表设备信息，目标仪表设备信息包括用于建立目标仪表设备虚拟模型的全部信息，应用虚拟现实技术建立目标仪表设备虚拟模型，标记为目标设备模型，目标设备模型中的虚拟仪表标记为仪表模型，所述仪表模型为无指针模型；即仪表模型与真实仪表相比，仅仅是没有安装指针，表盘、刻度、单位等信息都有；具体的如何应用虚拟现实技术建立目标仪表设备虚拟模型为现有虚拟现实技术的应用，不进行详细叙述，可以通过现有的虚拟设备或软件进行建立；

步骤二：在现场目标仪表设备上设置固定的图像采集装置，即图像采集装置的采集角度固定，图像采集装置用于采集仪表的图像，建立指针库；

建立指针库的方法包括：

当图像采集装置设置完成后，调整仪表指针转动，并实时采集仪表指针转动图像，直到采集到全部的仪表指针所能转动的图像，即为指针所能转动的刻度全部都要采集图像；对采集的图像进行去重，将去重后的图像标记为初始图像，在初始图像上建立坐标系，建立图像分割单元，通过图像分割单元对初始图像进行分割，获得仪表图像，即只包括仪表的图像；并标记仪表图像的对应读数，根据仪表读数将同一个仪表的仪表图像进行排序，建立数据库，在数据库内设置仪表储存单元和指针储存单元，所述仪表储存单元内设有若干个仪表储存节点，并将仪表储存节点标记对应的仪表编号，每个仪表都标有编号，用于区别；将对应仪表编号的仪表图像储存到对应的仪表储存节点中；建立刻度指针，并将建立的刻度指针与仪表图像进行关联，将当前的数据库标记为指针库。

建立刻度指针，并将建立的刻度指针与仪表图像进行关联的方法包括：

设置混合现实单元，混合现实单元是基于现有的混合现实技术进行建立的，用于将真实的仪表指针转化为虚拟指针，通过混合现实单元转化仪表图像中对应的指针，将转化后的指针标记为刻度指针；即为将对应刻度的指针转化为刻度指针；所述指针储存单元内设有若干个指针储存节点，将指针储存节点标记对应的仪表编号，将对应仪表编号的刻度指针储存到对应的指针储存节点，建立指针储存节点中刻度指针与仪表储存节点中仪表图像的快速访问通道；即为当检索匹配到仪表图像时，通过快速访问通道可以快速的获取对应的刻度指针，具体的如何建立快速访问通道为本领域常识，不进行详细叙述。

通过混合现实单元转化仪表图像中对应的指针的方法包括：

在一个实施例中，按照采集仪表图像的方法，进行每个指针的逐一转化，但是这个转化方式较为耗费时间。

在一个实施例中，每个仪表转化一个刻度指针，统计当前转化的仪表图像中的指针与其他仪表图像中的指针的夹角，根据统计的夹角进行转动复制，本方法较为简单快速。

通过图像分割单元对初始图像进行分割的方法包括：

获取初始图像，标记一张初始图像的仪表边界，可以通过人工标记或现有图像识别算法进行标记，本实施例叙述的是标记一张，但是在其他实施例中可以是多张，再从多张中选取一张作为代表；识别仪表边界的坐标，将识别的坐标整合为坐标边界集合，按照坐标边界集合将全部的初始图像进行分割。本图像分割方法充分利用本申请中图像采集装置的采集角度固定的先决条件，以一张初始图像为基础，仅需标记极少的仪表边界，即可完成批量的初始图像分割，以及后续采集图像的分割，极大的提高图片的分割效率。

在一个实施例中，可以通过使用内置坐标系的图像采集装置进行图像采集，不用再自建坐标系，简化图像分割方法流程，进一步的提高图像分割效率。

步骤三：现场目标仪表设备第一次工作时，指的是使用本方法后的第一次工作；获取当前现场目标仪表设备的采集图像，标记为首次图像，根据首次图像获得对应的刻度指针，将刻度指针整合到仪表模型中；

根据首次图像获得对应的刻度指针的方法包括：

通过图像分割单元对首次图像进行分割，获得首次仪表图像，将首次仪表图像发送到指针库中进行匹配，获得对应的仪表图像，再根据获得的仪表图像获取对应的刻度指针。

在一个实施例中，为了增加本方法的仪器仪表信息识别准确度，可以在刻度指针和仪表模型整合后进行人工巡检校核。

步骤四：根据采集到的现场目标仪表设备的图像实时更新仪表模型中的刻度指针；

根据采集到的现场目标仪表设备的图像实时更新仪表模型中的刻度指针的方法包括：

实时获取现场目标仪表设备的采集图像，标记为分析图像，通过图像分割单元对分析图像进行分割，获得分析仪表图像，将分析仪表图像发送到指针库中进行匹配，获得对应的仪表图像，将当前获得仪表图像与上一次获取的仪表图像进行比较，判断当前获得的仪表图像与上一次获取的仪表图像是否相同，当两次获取的仪表图像相同时，不进行操作；当两次获取的仪表图像不相同时，获取对应的刻度指针，将当前获取的刻度指针替换仪表模型中的刻度指针。

步骤五：对仪表模型进行实时预警分析；

对仪表模型进行实时预警分析的方法包括：

为每个仪表设置对应的警戒值，警戒值是根据每台现场目标仪表设备的使用规范进行设置的，实时获取仪表模型中刻度指针的读数，判断获取的刻度指针读数是否满足对应的警戒值要求，当获取的刻度指针读数满足对应的警戒值要求时，不进行操作；当获取的刻度指针读数不满足对应的警戒值要求时，获取对应的仪表编号，生成报警信号，将报警信号和对应的仪表编号发送给管理人员，管理人员由用户自行设置，管理人员佩戴VR眼镜观察对应仪表编号的仪表模型；后续管理人员可以根据观察的结果进行相应的处理；

本申请充分的利用目前高速发展的虚拟现实技术和混合现实技术，实现管理人员仅需在固定的地点通过VR眼镜即可实时的了解到现场目标仪表设备的仪表参数，直观方便，避免管理人员频繁的在现场进行巡检，减少管理人员的工作任务，且本申请与人工巡检相比，还大大的提高了检测效率。

在一个实施例中，因为工作环境和工作时长的原因，因为某些特殊情况下可能会产生异常数据，例如仪表被遮挡，导致采集不到目标图像，造成在指针库中匹配不到对应的仪表图像，产生异常信号；图像采集装置因为碰触等原因，导致拍摄角度变化，造成在指针库中匹配不到对应的仪表图像，产生异常信号；相当于在指针库中匹配不到对应的仪表图像时，将会产生异常信号；为了解决上述问题，需要提出一个校核问题的方法；

当产生异常信号时，获取对应的分析仪表图像，建立异常分析模型，异常分析模型是基于CNN网络或DNN网络建立的，通过和获取大量异常的分析仪表图像和对应设置的异常分析进行训练的，将获取的分析仪表图像输入到异常分析模型中，获得对应的异常分析，异常分析包括角度问题、遮挡问题。

在一个实施例中，还可以直接采取人工校核的方式进行异常分析，因为异常的分析仪表图像的异常原因可以直观的从分析仪表图像中观察出来，正常的分析仪表图像的边界就是仪表的边界，当分析仪表图像的边界不是仪表的边界时，就是角度问题；遮挡问题同样可以直观的判断。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：获取目标仪表设备信息，应用虚拟现实技术建立目标仪表设备虚拟模型，标记为目标设备模型，目标设备模型中的虚拟仪表标记为仪表模型，在现场目标仪表设备上设置固定的图像采集装置，建立指针库；现场目标仪表设备第一次工作时，获取当前现场目标仪表设备的采集图像，标记为首次图像，根据首次图像获得对应的刻度指针，将刻度指针整合到仪表模型中；根据采集到的现场目标仪表设备的图像实时更新仪表模型中的刻度指针；对仪表模型进行实时预警分析。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，其特征在于，具体方法包括：

步骤一：获取目标仪表设备信息，应用虚拟现实技术建立目标仪表设备虚拟模型，标记为目标设备模型，目标设备模型中的虚拟仪表标记为仪表模型，所述仪表模型为无指针模型；

步骤二：在现场目标仪表设备上设置固定的图像采集装置，建立指针库；

步骤三：现场目标仪表设备第一次工作时，获取当前现场目标仪表设备的采集图像，标记为首次图像，根据首次图像获得对应的刻度指针，将刻度指针整合到仪表模型中；

步骤四：根据采集到的现场目标仪表设备的图像实时更新仪表模型中的刻度指针；

实时获取现场目标仪表设备的采集图像，标记为分析图像，通过图像分割单元对分析图像进行分割，获得分析仪表图像，将分析仪表图像发送到指针库中进行匹配，获得对应的仪表图像，将当前获得仪表图像与上一次获取的仪表图像进行比较，判断当前获得的仪表图像与上一次获取的仪表图像是否相同，当两次获取的仪表图像相同时，不进行操作；当两次获取的仪表图像不相同时，获取对应的刻度指针，将当前获取的刻度指针替换仪表模型中的刻度指针。

2.根据权利要求1所述的一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，其特征在于，建立指针库的方法包括：

当图像采集装置设置完成后，调整仪表指针转动，并实时采集仪表指针转动图像，直到采集到全部的仪表指针所能转动的图像，对采集的图像进行去重，将去重后的图像标记为初始图像，在初始图像上建立坐标系，建立图像分割单元，通过图像分割单元对初始图像进行分割，获得仪表图像，并标记仪表图像的对应读数，根据仪表读数将同一个仪表的仪表图像进行排序，建立数据库，在数据库内设置仪表储存单元和指针储存单元，所述仪表储存单元内设有若干个仪表储存节点，将仪表储存节点标记对应的仪表编号，将对应仪表编号的仪表图像储存到对应的仪表储存节点中；建立刻度指针，并将建立的刻度指针与仪表图像进行关联，将当前的数据库标记为指针库。

3.根据权利要求2所述的一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，其特征在于，建立刻度指针，并将建立的刻度指针与仪表图像进行关联的方法包括：

设置混合现实单元，通过混合现实单元转化仪表图像中对应的指针，将转化后的指针标记为刻度指针；所述指针储存单元内设有若干个指针储存节点，将指针储存节点标记对应的仪表编号，将对应仪表编号的刻度指针储存到对应的指针储存节点，建立指针储存节点中刻度指针与仪表储存节点中仪表图像的快速访问通道。

4.根据权利要求3所述的一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，其特征在于，通过混合现实单元转化仪表图像中对应的指针的方法包括：

每个仪表转化一个刻度指针，统计当前转化的仪表图像中的指针与其他仪表图像中的指针的夹角，根据统计的夹角进行转动复制。

5.根据权利要求2所述的一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，其特征在于，通过图像分割单元对初始图像进行分割的方法包括：

获取初始图像，标记一张初始图像的仪表边界，识别仪表边界的坐标，将识别的坐标整合为坐标边界集合，按照坐标边界集合将全部的初始图像进行分割。

6.根据权利要求2所述的一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，其特征在于，根据首次图像获得对应的刻度指针的方法包括：

通过图像分割单元对首次图像进行分割，获得首次仪表图像，将首次仪表图像发送到指针库中进行匹配，获得对应的仪表图像，再根据获得的仪表图像获取对应的刻度指针。

7.根据权利要求1所述的一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，其特征在于，还包括步骤五：对仪表模型进行实时预警分析。

8.根据权利要求7所述的一种用于工业自动化仪器仪表的信息识别方法，其特征在于，对仪表模型进行实时预警分析的方法包括：

为每个仪表设置对应的警戒值，实时获取仪表模型中刻度指针的读数，判断获取的刻度指针读数是否满足对应的警戒值要求，当获取的刻度指针读数满足对应的警戒值要求时，不进行操作；当获取的刻度指针读数不满足对应的警戒值要求时，获取对应的仪表编号，生成报警信号，将报警信号和对应的仪表编号发送给管理人员，管理人员佩戴VR眼镜观察对应仪表编号的仪表模型。

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