CN117475339A - 一种基于ai的物体识别加工操作辅助提示方法和系统 - Google Patents

一种基于ai的物体识别加工操作辅助提示方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于工程制造技术领域，具体涉及一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法和系统。方法包括以下步骤：S1.将目标物体与数字化模型数据库进行匹配，得到目标物体的数字化模型；S2.通过智能终端对目标物体进行扫描成像，并利用MR技术将目标物体的数字化模型与智能终端得到的目标物体的现实场景成像图像相结合，形成实幻结合图像；S3.基于智能终端上的实幻结合图像，为目标物体的识别和加工操作提供辅助提示。本发明利用MR手段将数字化模型投射到图像上的目标物体旁边或附着于其上，并通过数字化模型中的辅助信息对操作者进行操作指导，可以大大提高工作学习效率和安全性。

Description

一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法和系统
技术领域
本发明属于工程制造技术领域，具体涉及一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法和系统。
背景技术
对于工程制造技术领域来说，操作者在进行操作过程时，往往需要根据说明书或者操作文件来进行指导。传统的说明书或操作文件使用文字及图片等形式对操作者进行指导。由于文字及图片展示形式的限制，要求操作者必须具备一定的理解能力及相关知识，特别是针对专业性较强的操作过程，对操作者的基础经验有一定的要求。这就导致了只看说明书及操作文件与有人辅助指导的效果差异巨大。
AI(人工智能Artificial Intelligence)技术的迅速发展，为很多领域的工作提供了便利，若能将其应用于工程制造领域，辅助操作者进行操作，则可以达到事半功倍的效果，大大提高工作学习效率和安全。
发明内容
本发明为了解决现有工程制造技术领域中说明书与操作文件不易理解的问题，提供了一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法和系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，包括以下步骤：
S1.将目标物体与数字化模型数据库进行匹配，得到目标物体的数字化模型；
S2.通过智能终端对目标物体进行扫描成像，并利用MR技术将目标物体的数字化模型与智能终端得到的目标物体的现实场景成像图像相结合，形成实幻结合图像；
S3.基于智能终端上的实幻结合图像，为目标物体的识别和加工操作提供辅助提示。
所述步骤S1的具体方法为：
通过智能终端对目标物体进行扫描成像，基于智能终端上的AI系统识别目标物体后，查找数字化模型数据库，得到目标物体的数字化模型。
所述步骤S1的具体方法为：
通过智能终端对目标物体的二维码或者相关标志物进行扫描，根据扫描结果识别目标物体，然后查找数字化模型数据库，得到目标物体的数字化模型。
所述步骤S2具体包括以下步骤：
S201.轴心归零：获取目标物体的数字化模型中的所有构件的轴心点，将数字化模型的世界坐标原点作为锚点，将数字化模型中所有构件的轴心点对齐到数字化模型的锚点，得到所有构件的数字化模型文件，然后在数字化模型文件的锚点位置设置定位块后，将数字化模型文件进行格式匹配；
S202.锚点定位：通过智能终端对目标物体进行扫描成像，并捕捉图像中的定位点，在定位点处设置与定位块尺寸相同的定位板，将数字化模型文件中的定位块与扫描成像得到的图像中的定位板进行锚固，得到实幻结合图像。
所述目标物体的数字化模型内存储有辅助提示信息。
所述步骤S3中，提供的辅助提示包括：虚拟标识、透视展示、构/零件分层拆分、按步骤演示、虚实对比、虚拟拼装、生长动画中的一种或多种。
此外，本发明还提供了一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示系统，包括：
图像采集模块:用于采集目标物体的实时图像；
信息匹配模块：用于根据目标物体的相关信息，从数字化模型数据库匹配目标物体对应的数字化模型；
数字化模型数据库：用于存储各种目标物体的数字化模型；
MR模块：用于将目标物体的数字化模型与智能终端得到的目标物体的现实场景成像图像相结合，形成实幻结合图像。
所述的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示系统，还包括：
信息展示模块：用于展示实幻结合图像，并基于所述数字化模型内存储的辅助提示信息进行辅助展示。
所述目标物体的数字化模型内存储有辅助提示信息；所述辅助提示包括：虚拟标识、透视展示、构/零件分层拆分、按步骤演示、虚实对比、虚拟拼装、生长动画中的一种或多种。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供了一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，通过数字移动智能终端对目标物体进行图像扫描，然后利用AI系统进行识别，识别出该物体后，与数据库中对应的数字化模型相匹配；或根据已掌握的数据，直接利用二维码或相关标识物进行匹配。然后利用MR(混合现实Mixed Reality)手段将数字化模型投射到智能终端得到的目标物体的现实场景成像图像上的目标物体旁边或附着于其上，并通过MR手段对操作者进行操作指导，可以大大提高工作学习效率和安全性。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法的流程示意图；
图2为本发明实施例一中轴心归零的原理示意图；
图3为本发明实施例一中板块定位的原理示意图；
图4为本发明实施例一中信息展示的界面示意图；
图5为本发明实施例一中三维演示的界面示意图；
图6为本发明实施例一中虚拟标识的界面示意图；
图7为本发明实施例一中透视展示的界面示意图；
图8为本发明实施例一中构/零件分层拆分的界面示意图；
图9为本发明实施例一中按步骤演示的界面示意图；
图10为本发明实施例一中虚实对比的界面示意图；
图11为本发明实施例一中虚拟拼装的界面示意图；
图12为本发明实施例一中生长动画的界面示意图；
图13为本发明实施例二提供的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供了一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，对于目标物体，利用数字移动智能终端进行扫描，利用AI系统进行识别，识别出该物体后，与数据库中对应的数字化模型相匹配；或根据已掌握的数据，直接利用二维码或相关标识物进行匹配。同时利用MR手段将数字化模型投射到目标物体旁边或附着于其上。并通过MR手段对操作者进行操作指导。其包括以下步骤：
S1.将目标物体与数字化模型数据库进行匹配，得到目标物体的数字化模型。
具体地，本实施例中，所述步骤S1的具体方法为：
通过智能终端对目标物体进行扫描成像，基于智能终端上的AI系统识别目标物体后，查找数字化模型数据库，得到目标物体的数字化模型。
本实施例中，对于目标物体，利用数字移动智能终端进行扫描，积累一定的物体模型图片后，利用AI系统进行识别，可以输出该物体的数字化模型。
进一步地，本实施例中，所述步骤S1的具体方法还可以为：
通过智能终端对目标物体的二维码或者相关标志物进行扫描，根据扫描结果识别目标物体，然后查找数字化模型数据库，得到目标物体的数字化模型。
本实施例中，对各种数字化模型建立数据库并进行编码匹配。利用互联网平台进行访问及匹配。同时也可利用已积累掌握的数据，直接利用二维码或相关标识物进行匹配。
S2.通过智能终端对目标物体进行扫描成像，并利用MR技术将目标物体的数字化模型与智能终端得到的目标物体的现实场景成像图像相结合，形成实幻结合图像。所述实幻结合图像中，既包括智能终端扫描得到的目标物体的现实场景成像图像，还包括数字化模型中构建的目标物体的数字化图像，通过二者图像的重合，可以将数字化模型中携带的辅助提示信息直接映射到扫描图像中，则操作者可以根据扫描图像与现实场景的实体对应关系，精准确定目标物体的各个部件，因此，本发明可以为操作者提供更加便捷和形象的辅助提示，进而提高工程制造的效率和准确性。
具体地，本实施例中，所述目标物体的数字化模型可以为BIM(建筑信息模型Building Information Modeling)模型，也可以为其它相关数字化模型。
本实施例中，运用MR虚实结合定位控制方法进行辅助定位，具体地，其通过MR技术将数字化模型和现实场景合成一个无缝衔接的实幻结合图像，其中的数字对象(数字化模型)和物理实体(现实场景)满足真实的空间三维投影关系。并通过轴心归零、虚实定位、名示信息的方法达到数字化模型与现实场景准确定位的效果，从而实现现场虚实对比、空间定位，查询信息与虚实互动功能。
具体地，本实施例中，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S201.轴心归零：获取目标物体的数字化模型中的所有构件的轴心点，将数字化模型的世界坐标原点作为锚点，将数字化模型中所有构件的轴心点对齐到数字化模型的锚点，得到所有构件的数字化模型文件，然后在数字化模型文件的锚点位置设置与实物场景的定位板对应的定位块后，将数字化模型文件进行格式匹配；
S202.锚点定位：通过智能终端对目标物体进行扫描成像，捕捉图像中的定位点或定位板，将所有构件的数字化模型文件中的定位块与现实图像中的定位板进行锚定，得到实幻结合图像。
下面介绍本发明的图像结合原理。
1轴心归零
如图2所示，由于数字化模型包含众多构件，须将所有构件的轴心点对齐到数字化模型的原点(即锚点)，就可以在相关数字化模型文件中保存构件与原点的三维空间尺寸、三维旋转信息、大小缩放信息等内容，从而确保每个构件的空间位置、形状、尺寸准确。为本发明中应用虚实对比打下基础。
2虚实定位
如图3所示，锚点可以理解为像航海中用锚将船定位一样，将数字化模型锚定到相关平面或物体上。本发明中，锚定后的数字化模型与智能终端扫描得到的现实中的定位点产生固定关系，保持数字化模型的位置稳定。本实施例中，将锚点分为两个，一个是数字化模型中的锚点，为三维坐标系中的X、Y、Z轴0,0,0点，即原点。另一个是现实场景中的定位点，这个定位点与相关构件的空间位置及数字化模型原点对应。由于具体应用时，直接将两个锚点对齐缺乏参照物，故本实施例将现实图像中的定位板作为锚点，同时在数字化模型中采用半透明的虚拟定位块作为锚点，将虚拟定位块与现实定位板准确对齐，即可保证定位的准确。具体地，本实施例中，现实图像中的锚点采用的定位板具体地可以为2D图像、二维码、坐标点等等。
具体地，为了实现数字化模型中的定位块与现实图像中的定位板的准确对齐，还可以采用以下方法：
a基于2D图像及平面的快速定位方法：在智能终端设备的程序中存入2D图像，并标定2D图像与数字化模型的坐标对应关系，结合智能终端设备的加速度计、陀螺仪及固态罗盘等硬件设备，可以得出设备的自身状态数据，并结合图像算法将2D图像原图抽象为基于对比度、像素而形成的特征值，并将其与现实中的图像进行对比，如对比成功则建立锚点；
b基于地面墙面特征面的快速定位：直接由智能终端设备的加速度计、陀螺仪及固态罗盘等硬件设备复合计算出现实世界的地面及墙面，并在其上建立锚点；锚点可基本实现6DOF(自由度Degree Of Freedom)，即在三维空间内依据右手坐标系实现前后-沿Z轴移动、左右-沿X轴移动、上下-沿Y轴移动、俯仰角-围绕X轴旋转、航向角-围绕Y轴旋转、侧倾角-围绕Z轴旋转)基本的定位。
此外，实现数字化模型与现实图像的初步定位后，还可以采用拖移及旋转定位微调，并结合世界坐标系进行数据调整，进而实现数字化模型与现实图像的准确定位。
S3.基于智能终端上的实幻结合图像，为目标物体的识别和加工操作提供辅助提示。
具体地，本实施例中，所述数字化模型内存储有辅助提示信息。
进一步地，所述步骤S3中，提供的辅助提示包括：三维演示、虚拟标识、透视展示、构/零件分层拆分、按步骤演示、虚实对比、虚拟拼装、生长动画中的一种或多种。
如图4所示，可以在MR生成的实幻结合图像画面中，展示各个构件的编号、型号、类别等信息，为操作人员提供辅助提示。具体地，可以在数字化模型制作阶段进行提前策划，用模型名称直接标示物体构件的名称，并在名称中标明相关信息，如：构件编号、类别、型号尺寸等。对于信息较多的应用场景，另可附加对应列表展示完整信息。在具体MR应用中，通过相关措施展示构件名称，以获得相应信息。
本发明实施例的辅助提示方法，还可以实现MR互动操作，具体地，通过MR实景三维演示及虚拟标识、透视展示、构/零件分层拆分、按步骤演示、虚实对比、虚拟拼装、生长动画等手段运用文字、语音、图像、模型等形式多维度展示操作流程，能够起到超越真人讲解的辅助提示作用。从而降低操作者的运用门槛。达到良好的操作指引作用。
如图5所示，本发明可以实现三维演示，即在虚拟空间中对数字化模型进行360度全角度查看，以了解各个角度的模型形状。
如图6所示，本发明可以实现虚拟标识，即在空间中应用虚拟信息界面展示物体构件的名称、编号、型号、尺寸等信息。由于虚拟标识可与物体构件位置准确匹配，具有非常好的直观性，使得操作者可以更加便捷准确地获取各个构件的相关信息。
如图7所示，本发明还可以实现透视展示，即通过将部分数字化模型构件透明化，以达到查看内部构件的效果，使操作者可以更加便捷地获取相关辅助信息。
如图8所示，本发明还可以实现构件分层拆分，即可将组合在一起的数字化模型按一定顺序拆分成单体构件，以方便操作者的理解与操作。
如图9所示，本发明还可以实现按步骤演示，即将一个完整的数字化模型按照组装顺序分步骤进行拼装演示，以展示拼装过程。
如图10所示，本发明还可以实现虚实对比，即将虚拟的等比例数字化模型与现实场景物体实现1:1准确融合的虚实结合效果，以实现数字化模型与现实场景物体的对应检查。
如图11所示，本发明还可以实现虚拟拼装，即将数字化模型在虚拟空间中提前进行预拼装，使得操作者可以提高工程制造的拼装效率。
如图12所示，本发明还可以实现生长动画，即对现实中未安装的构件进行提前预安装，以准确定位及校验拼装方法。
实施例二
如图13所示，本发明实施例二提供了一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示系统，包括：
图像采集模块:用于采集目标物体的实时图像；
信息匹配模块：用于根据目标物体的相关信息，从数字化模型数据库匹配目标物体对应的数字化模型；
数字化模型数据库：用于存储各种目标物体的数字化模型；
MR模块：用于将目标物体的数字化模型与智能终端得到的目标物体的现实场景成像图像相结合，形成实幻结合图像。
进一步地，本实施例的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示系统，还包括：
信息展示模块：用于展示实幻结合图像，并基于所述数字化模型内存储的辅助提示信息进行辅助展示。
进一步地，本实施例中，所述目标物体的数字化模型内存储有辅助提示信息；所述辅助提示包括：虚拟标识、透视展示、构/零件分层拆分、按步骤演示、虚实对比、虚拟拼装、生长动画中的一种或多种。其中，信息展示模块的展示信息如图4～12所示。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将目标物体与数字化模型数据库进行匹配，得到目标物体的数字化模型；
S2.通过智能终端对目标物体进行扫描成像，并利用MR技术将目标物体的数字化模型与智能终端得到的目标物体的现实场景成像图像相结合，形成实幻结合图像；
S3.基于智能终端上的实幻结合图像，为目标物体的识别和加工操作提供辅助提示。
2.根据权利要求1所述的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法为：
通过智能终端对目标物体进行扫描成像，基于智能终端上的AI系统识别目标物体后，查找数字化模型数据库，得到目标物体的数字化模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法为：
通过智能终端对目标物体的二维码或者相关标志物进行扫描，根据扫描结果识别目标物体，然后查找数字化模型数据库，得到目标物体的数字化模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S201.轴心归零：获取目标物体的数字化模型中的所有构件的轴心点，将数字化模型的世界坐标原点作为锚点，将数字化模型中所有构件的轴心点对齐到数字化模型的锚点，得到所有构件的数字化模型文件，然后在数字化模型文件的锚点位置设置定位块后，将数字化模型文件进行格式匹配；
S202.锚点定位：通过智能终端对目标物体进行扫描成像，并捕捉图像中的定位点，在定位点处设置与定位块尺寸相同的定位板，将数字化模型文件中的定位块与扫描成像得到的图像中的定位板进行锚固，得到实幻结合图像。
5.根据权利要求1所述的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，其特征在于，所述目标物体的数字化模型内存储有辅助提示信息。
6.根据权利要求5所述的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示方法，其特征在于，所述步骤S3中，提供的辅助提示包括：虚拟标识、透视展示、构/零件分层拆分、按步骤演示、虚实对比、虚拟拼装、生长动画中的一种或多种。
7.一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示系统，其特征在于，包括：
图像采集模块:用于采集目标物体的实时图像；
信息匹配模块：用于根据目标物体的相关信息，从数字化模型数据库匹配目标物体对应的数字化模型；
数字化模型数据库：用于存储各种目标物体的数字化模型；
MR模块：用于将目标物体的数字化模型与智能终端得到的目标物体的现实场景成像图像相结合，形成实幻结合图像。
8.根据权利要求7所述的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示系统，其特征在于，还包括：
信息展示模块：用于展示实幻结合图像，并基于所述数字化模型内存储的辅助提示信息进行辅助展示。
9.根据权利要求7所述的一种基于AI的物体识别加工操作辅助提示系统，其特征在于，所述目标物体的数字化模型内存储有辅助提示信息；所述辅助提示包括：虚拟标识、透视展示、构/零件分层拆分、按步骤演示、虚实对比、虚拟拼装、生长动画中的一种或多种。
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