CN115273569A - 一种智能光影引导系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能光影引导系统，用于在制造环境中的生产作业引导及教学培训，利用投影式增强现实、视觉算法等技术将虚拟信息直接投射到真实场景，引导员工完成组装作业操作。通过控制智能光影设备、智能检测设备、文字看板发出各种不同的投影图像，基于增强现实技术、传感检测、视觉检测等技术，识别人员动作的正确性、工具物料拿取的准确性，实现作业过程的信息投影、视觉检测、部件及动作识别、漏装误装检测、作业数据追溯等功能，实现了产品生产过程的标准化作业、流程化作业，有效的提高了产品的作业质量。

Description

一种智能光影引导系统
技术领域
本发明涉及引导系统技术领域，具体涉及一种智能光影引导系统。
背景技术
投影指的是用一组光线将物体的形状投射到一个平面上去，称为“投影”。
发明专利，专利公开号为CN105867318,专利名称为“装配引导系统以及装配引导方法”中是通过文字、图像、动画的指导方式，通过提示板自动显示出作业流程，操作人员需要实时注意显示面板上的内容，造成操作不便。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出一种智能光影引导系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种智能光影引导系统，包括工作台，还包括：
主控系统，用于对系统数据进行运算并操作系统；
视觉检测系统，用于识别操作人员操作流程；
智能投影设备，用于接收主控系统的指令，根据指令将图像进行投射；
还包括智能工具，通过与主控系统通讯连接，用于对组装物件进行安装；
对于需要数值检测的工作台设置对应的智能工具，通过有线或无线的方式进行通讯连接，系统显示标准参数值，并对接智能工具的接口，获取智能工具在工作时检测或运作的数值，判断并保存至系统中，若检测或运作的数值值不在合格范围内，系统进行报警提醒，工艺步骤不可跳转，且自动记录不良作业信息；合格后自动跳转至下一步骤，记录作业信息；其中，报警提醒的内容将会通过声音和画面的方式对操作人员进行告知，并且通过视觉检测系统将操作人员错误的步骤录像后对该录像进行错误标注，并最后通过智能投影设备将被标注错误的录像进行投射，供操作人员观看；其中，在投射录像的时候也将会同时的播放动态的演示组装画面，从而供操作人员进行观看对比。
作为本发明进一步的方案：所述主控系统包括控制装置和显示装置，控制装置实时采集视觉检测系统和状态传感器的检测信号，显示装置用于显示系统数据。
作为本发明进一步的方案：所述视觉检测系统包括相机、光源和视觉算法单元。
作为本发明进一步的方案：所述视觉检测系统还包括：
动作识别模块，用于识别操作人员手部操作动作；
工具拿取管控模块，用于识别操作人员选择工具是否正确；
触摸检测模块，用于识别操作人员在操作环节中是否对非操作部位进行操作；
漏装误装检测模块，用于识别组装物件组装是否完整和是否正确组装。
作为本发明进一步的方案：还包括测控系统，用于测控设备与主控系统实时通讯，测控系统将指令传输至控制系统，由控制系统进行分析判断。
作为本发明进一步的方案：还包括输入装置，用于对控制装置输入数据。
作为本发明进一步的方案：还包括智能工具，通过与主控系统通讯连接，用于对组装物件进行安装。
作为本发明进一步的方案：所述智能工具是智能扭矩扳手、内径检测仪、外径检测仪、注油机和压机，带数据接口的智能工具。
作为本发明进一步的方案：错误标注将会以箭头搭配文字或箭头搭配语言的方式进行展示，提醒操作人员该步骤错误，并且还会将错误的步骤进行展示，随后再将正确的组装步骤进行演示；其中，错误标注的箭头将会通过投影的方式指向操作错误的地方或环节。
作为本发明进一步的方案：在查看错误录像的过程中，操作人员可随时通过手势或按键暂停、回放、放大或缩小。
本发明的有益效果：
智能光影引导系统用于在制造环境中的生产作业引导及教学培训，利用投影式增强现实、视觉算法等技术将虚拟信息直接投射到真实场景，引导员工完成组装作业操作。通过控制智能光影设备、智能检测设备、文字看板发出各种不同的投影图像，基于增强现实技术、传感检测、视觉检测等技术，识别人员动作的正确性、工具物料拿取的准确性，实现作业过程的信息投影、视觉检测、部件及动作识别、漏装误装检测、作业数据追溯等功能，实现了产品生产过程的标准化作业、流程化作业，有效的提高了产品的作业质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的结构关系示意图；
图2是本发明的系统拓扑示意图；
图3是本发明系统运行操作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本发明为一种智能光影引导系统，包括工作台，还包括：
主控系统，用于对系统数据进行运算并操作系统；所述主控系统包括控制装置和显示装置，控制装置实时采集视觉检测系统和状态传感器的检测信号，显示装置用于显示系统数据。
其中，控制装置是工控机，而显示装置是显示器，工控机实时采集视觉检测系统、智能扭矩扳手以及状态传感器的检测信号，由软件系统进行逻辑运算，按照工艺流程控制智能投影设备、智能信号灯、文字看板发出各种不同的投影图像。
视觉检测系统，用于识别操作人员操作流程；所述视觉检测系统包括相机、光源和视觉算法单元。
其中，识别操作人员未按规定流程作业时，视觉系统通过工控机控制智能投影设备和智能信号灯发送报警信号。
所述视觉检测系统还包括：
动作识别模块，用于识别操作人员手部操作动作；
工具拿取管控模块，用于识别操作人员选择工具是否正确；
触摸检测模块，用于识别操作人员在操作环节中是否对非操作部位进行操作；
漏装误装检测模块，用于识别组装物件组装是否完整和是否正确组装。
智能投影设备，用于接收主控系统的指令，根据指令将图像进行投射。
其中，智能投影设备和智能信号灯接收工控机输出的控制指令，根据控制指令投影不同的图像到装配板上。
其中，还包括定时跳步、扭力扳手数据收发、字符识别、评分管理、实时记录作业数据，系统通过一键导入标准格式的Excel工艺文件，自动生成某产品的投影引导逻辑，后续无需通过代码来新增或修改工艺投影流程。
当系统检测合格后工艺程序自动跳转到下一页作业指导界面，不合格则给予声音+文字+图片的方式进行NG报警。
系统具有拖动式视觉尺寸检测平台，通过开启相机视觉检测实物的尺寸及高度元素，检测完成后将信息保存在数据库中，用于系统运行的播放参数。
系统利用投影设备将配置的工艺作业投影在工作台面上。
系统具有移动、闪烁的图片动态显示效果。
还包括测控系统，用于测控设备与主控系统实时通讯，测控系统将指令传输至控制系统，由控制系统进行分析判断。
其中，智能信息灯、传感器等测控设备与工控机实时通讯，工作时将实时的作业管控指令传输给工控机，由工控机进行自动判断检测，合格后跳转到下一工步。
还包括输入装置，用于对控制装置输入数据。
其中，输入装置是键盘、按键等。
还包括智能工具，通过与主控系统通讯连接，用于对组装物件进行安装。
其中，智能工具是智能扭矩扳手、内径检测仪、外径检测仪、注油机和压机等带数据接口的智能工具。
其中，对于需要扭矩紧固螺栓的工作台设置有智能扭矩扳手，通过有线或无线的方式进行通讯连接，系统显示标准参数值，并对接扭力扳手接口，获取扭力矩值，判断并保存至系统中，若扭力值不在合格范围内，系统进行报警提醒，工艺步骤不可跳转，且自动记录不良作业信息；合格后自动跳转至下一步骤，记录作业信息。利用扭力扳手和系统判断的双层防错，有效降低检定误差。
其中，报警提醒的内容将会通过声音和画面的方式对操作人员进行告知，并且通过视觉检测系统将操作人员错误的步骤录像后对该录像进行错误标注，并最后通过智能投影设备将被标注错误的录像进行投射，供操作人员观看；
其中，在投射录像的时候也将会同时的播放动态的演示组装画面，从而供操作人员进行观看对比。
其中，演示组装画面可以是图片、动画、录像等方式进行演示。
错误标注将会以箭头搭配文字或箭头搭配语言的方式进行展示，提醒操作人员该步骤错误，并且还会将错误的步骤进行展示，随后再将正确的组装步骤进行演示；
其中，错误标注的箭头将会通过投影的方式指向操作错误的地方或环节。
在查看错误录像的过程中，操作人员可随时通过手势或按键暂停、回放、放大或缩小。
软件运行环境：
Figure 56469DEST_PATH_IMAGE002
基于NET Core框架进行开发，支持跨平台部署，系统可在Windows、Linux、macOS等操作系统上运行。
基于Windows的用户界面框架，提供了统一的编程模型、语言和框架，实现了分离界面设计人员与开发人员的工作；同时它提供了全新的多媒体交互用户图形界面。
利用通讯技术建立软件与仪器仪表、传感器等硬件设备的通讯连接。采用OPC、串口、网络通讯等方式进行数据交互。
采用ORM框架实现程序对象到关系数据库数据的映射，支持多类型、多版本数据库。包括Access、MySQL、SQL Server、SQLite。
系统支持兼容多种产品及型号的装配工艺流程配置功能，系统实现可拖拽式的工艺配置功能，对工艺流程的工位、工序、工步、工具、工艺参数检测项五层工艺级别步骤进行逐级配置，包括设置指导作业的视频、图像、文字、参数值范围、物料、工具等工艺要求的提示信息，并自动生成某产品的投影引导逻辑，后续无需通过代码来新增或修改工艺投影流程。
系统具有拖动式视觉尺寸检测平台，通过开启相机视觉检测实物的尺寸及高度元素，检测完成后将信息保存在数据库中，用于系统运行时播放参数，并具有播放元素的移动、闪烁的图片动态显示效果。
并支持对相似工艺路线的复制功能；具有对工艺顺序“上移”、“下移”的简便操作功能对产品工艺过程步骤进行灵活配置，严格控制作业人员按既定的工艺文件要求操作，建立标准化作业流程。
系统利用智能投影设备将配置的工艺作业投影在工作台面上。
系统具有移动、闪烁的图片动态显示效果。
系统运作操作流程其一：启动光影系统后提示是否已具有工艺程序基本信息和是否已具有产品基础信息，选择否后将会启动工艺配置程序，创建产品型号基础信息和创建工艺程序基础信息，下一步新增工序、工步，打开相机校准相机检测区域，统一布局拖拽式配置背景图片，分别对误触检测、触摸检测、漏装检测进行配置，添加文本、图片、视频，设置文本、图片动画效果，最后保存工艺配置信息。
系统运作操作流程其二：启动光影系统后提示是否已具有工艺程序基本信息和是否已具有产品基础信息，当是否已具有产品程序基础信息选择是后，进入到选择产品型号基础信息中，选择完毕后启动光影引导程序，操作人员根据系统自动引导进行作业。
系统运作操作流程其三：启动光影系统后提示是否已具有工艺程序基本信息和是否已具有产品基础信息，当是否已具有工艺程序基础信息选择是后，进入到选择工艺型号基础信息中，选择完毕后启动光影引导程序，操作人员根据系统自动引导进行作业。
适用领域广：几乎在任何行业或制造环境中作业引导应用和教学培训。
对生产效率的影响：减少部分主动检测功能，系统可以做到几乎不影响原有的生产效率。
便捷升级：可在既有工位上直接升级，无需大规模改造工位。
工位简洁：指导信息通过智能投影设备投射到工作台面上，消除工位对指导手册等纸质文档的依赖。
光影引导：提供文本、图片、视频、动画等各类型的光影及视觉提示，更好的引导和防呆防错。
工艺配置平台：基于视觉平台的UI前端设计，可灵活配置作业指导工艺来实现新产品投影引导。
作业管控：稳定可靠的部件拿取视觉检测算法设计。
信息采集：自动记录生产作业过程信息，实现作业数据统计和分析。
教学实训：学员可在视觉信息的引导下完成装配作业，减轻教师的指导工作量。
智能光影引导系统用于在制造环境中的生产作业引导及教学培训，利用投影式增强现实、视觉算法等技术将虚拟信息直接投射到真实场景，引导员工完成组装作业操作。
通过控制智能光影设备、智能检测设备、文字看板发出各种不同的投影图像，基于增强现实技术、传感检测、视觉检测等技术，识别人员动作的正确性、工具物料拿取的准确性，实现作业过程的信息投影、视觉检测、部件及动作识别、漏装误装检测、作业数据追溯等功能，实现了产品生产过程的标准化作业、流程化作业，有效的提高了产品的作业质量。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种智能光影引导系统，包括工作台，其特征在于，还包括：
主控系统，用于对系统数据进行运算并操作系统；
视觉检测系统，用于识别操作人员操作流程；
智能投影设备，用于接收主控系统的指令，根据指令将图像进行投射；
还包括智能工具，通过与主控系统通讯连接，用于对组装物件进行安装；
对于需要数值检测的工作台设置对应的智能工具，通过有线或无线的方式进行通讯连接，系统显示标准参数值，并对接智能工具的接口，获取智能工具在工作时检测或运作的数值，判断并保存至系统中，若检测或运作的数值值不在合格范围内，系统进行报警提醒，工艺步骤不可跳转，且自动记录不良作业信息；合格后自动跳转至下一步骤，记录作业信息；
其中，报警提醒的内容将会通过声音和画面的方式对操作人员进行告知，并且通过视觉检测系统将操作人员错误的步骤录像后对该录像进行错误标注，并最后通过智能投影设备将被标注错误的录像进行投射，供操作人员观看；
其中，在投射录像的时候也将会同时的播放动态的演示组装画面，从而供操作人员进行观看对比。
2.根据权利要求1所述的一种智能光影引导系统,其特征在于，所述主控系统包括控制装置和显示装置，控制装置实时采集视觉检测系统和状态传感器的检测信号，显示装置用于显示系统数据。
3.根据权利要求1所述的一种智能光影引导系统,其特征在于，所述视觉检测系统包括相机、光源和视觉算法单元。
4.根据权利要求3所述的一种智能光影引导系统,其特征在于，所述视觉检测系统还包括：
动作识别模块，用于识别操作人员手部操作动作；
工具拿取管控模块，用于识别操作人员选择工具是否正确；
触摸检测模块，用于识别操作人员在操作环节中是否对非操作部位进行操作；
漏装误装检测模块，用于识别组装物件组装是否完整和是否正确组装。
5.根据权利要求1所述的一种智能光影引导系统,其特征在于，还包括测控系统，用于测控设备与主控系统实时通讯，测控系统将指令传输至控制系统，由控制系统进行分析判断。
6.根据权利要求5所述的一种智能光影引导系统,其特征在于，还包括输入装置，用于对控制装置输入数据。
7.根据权利要求1所述的一种智能光影引导系统,其特征在于，所述智能工具是智能扭矩扳手、内径检测仪、外径检测仪、注油机和压机，带数据接口的智能工具。
8.根据权利要求1所述的一种智能光影引导系统,其特征在于，错误标注将会以箭头搭配文字或箭头搭配语言的方式进行展示，提醒操作人员该步骤错误，并且还会将错误的步骤进行展示，随后再将正确的组装步骤进行演示；
其中，错误标注的箭头将会通过投影的方式指向操作错误的地方或环节。
9.根据权利要求1或8所述的一种智能光影引导系统,其特征在于，在查看错误录像的过程中，操作人员可随时通过手势或按键暂停、回放、放大或缩小。
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