CN117892751A - 面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法及系统。现有识别技术存在易受干扰、易出现识别偏差、只能近距离识别等问题。本方法采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型；建立工具的标准重量数据库；赋予工具单独唯一的RFID标签或唯一性条码；在检测区域，通过RFID阅读器阅读待识别工具的RFID标签，通过相机获取待识别工具的图像，通过重量传感器采集待识别工具的重量，判断待识别工具的状态。本发明将射频识别、称重检测以及条码识别三种方式进行合理利用形成优势互补，以图像识别作为技术补充，可完成对工具的唯一性识别，实现对工具完整性的验证，能够全方位、多角度的精准识别定位到当前工具的唯一类别。

Description

面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法及系统

技术领域

本发明涉及地铁车辆检修技术领域，具体涉及一种面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法及系统。

背景技术

地铁车辆进行设备检修维护时，需要种类繁多、规格型号大小各异的大量工具进行检修作业。对于数量庞大的各种工具，借、还过程中工具状态和数量的清查、识别以及确认，从初始的人工台账记录出入库，逐渐发展出了射频识别(Radio FrequencyIdentification，RFID)、称重检测以及条码识别等方式。

射频识别方式能够对工具实现远距离快速的唯一性识别，但是易受电磁干扰等方面的影响，而且RFID标签在工具使用过程中容易脱落磨损。称重检测方式可以对工具数量、完整性进行验证，但是传感器因使用寿命和使用频率的影响，容易出现识别偏差，需要定期对传感器进行校核标定。条码识别方式也能够对工具实现唯一性识别，但是需要依托扫码枪或扫码摄像头，且只能进行近距离识别。

因此，有必要提出新的识别方法，克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法及系统，以解决现有技术存在的易受干扰、易出现识别偏差、只能近距离识别等问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，所述方法包括：

采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型；

建立工具的标准重量数据库；

赋予工具单独唯一的RFID标签；

在检测区域，通过RFID阅读器阅读待识别工具的RFID标签，通过相机获取待识别工具的图像，通过重量传感器采集待识别工具的重量，判断待识别工具的状态。

进一步地，采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型，包括：

采用相机对所有工具进行多角度标准图像数据采集；

对标准图像中的所有工具进行相应的标签标记，生成标准图像数据集；

建立工具分类模型，利用标准图像数据集对工具分类模型进行训练测试；

训练后得到图像识别模型。

进一步地，赋予工具单独唯一的RFID标签，包括：

为所有工具赋予单独唯一的RFID标签；

并为所有工具赋予唯一性条形码；

将工具被赋予的RFID标签和唯一性条形码，补充到标准图像数据集中的标签标记中。

进一步地，判断待识别工具的状态，包括：

对待识别工具进行RFID检测；

检测到RFID标签信息，则进行重量检测；

根据标准重量数据库进行重量检测，若待识别工具的重量不在合格区间范围，判定待识别工具损坏，若待识别工具的重量在合格区间范围，则进行图像检测；

利用图像识别模型进行图像检测，若待识别工具图像不匹配，判定待识别工具摆放异常，若待识别工具图像匹配，判定待识别工具完好无缺。

进一步地，判断待识别工具的状态，包括：

对待识别工具进行RFID检测；

未检测到RFID标签信息，则进行图像检测；

利用图像识别模型进行图像检测，若待识别工具图像不匹配且待识别工具原本具有RFID标签，判定待识别工具摆放异常且RFID标签缺损，若待识别工具图像不匹配且待识别工具原本不具有RFID标签，判定待识别工具摆放异常，若待识别工具图像匹配，则进行重量检测；

根据标准重量数据库进行重量检测，若待识别工具的重量不在合格区间范围，判定待识别工具损坏且RFID标签缺损，若待识别工具的重量在合格区间范围，判定待识别工具RFID标签缺损。

进一步地，所述方法还包括：

重量传感器在运行前进行自检，包括：

采集待识别工具的图像，利用图像识别模型进行图像检测；

匹配后从标准图像数据集中提取对应的标签标记；

根据标签标记，在标准重量数据库中提取对应的重量；

对重量传感器采集的重量与标准重量数据库中提取的重量进行比对，比对一致，判定重量传感器正常，对比不一致，判定重量传感器故障。

进一步地，判定待识别工具RFID标签缺损后，通过人工扫描唯一性条形码确认工具身份信息后，复写补充RFID标签。

另一方面，提供面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别系统，所述系统用于实施所述的方法，包括：

图像识别模型建立模块，用于采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型；

标准重量数据库建立模块，用于建立工具的标准重量数据库；

赋予模块，用于赋予工具单独唯一的RFID标签；

识别判断模块，用于判断待识别工具的状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法及系统，将射频识别、称重检测以及条码识别三种方式进行合理利用形成优势互补，以图像识别作为技术补充，可完成对工具外观、类别、样式的唯一性识别确定，实现对工具完整性的验证，实现重量传感器的实时自检，能够全方位、多角度的精准识别定位到当前工具的唯一类别。四种检测方式互补，既能保证工具借还全过程的无人化，也能保证工具借还摆放的规范化。

本发明将射频识别、称重检测以及条码识别三种方式进行合理利用形成优势互补，以图像识别作为技术补充，可以避免单一技术手段可靠性不佳，存在漏检的弊端。

通过将上述四种工具检测识别方法进行整合，优先为所有工具粘贴单独唯一的RFID标签，赋予每一个工具单独的身份信息；对于无法粘贴RFID标签的工具，则粘贴唯一性条形码作为替代；当RFID标签无法检测时，由于工具种类较多，相同类型具备不同的大小规格，仅通过图像识别外观无法达到精准识别，因此借助称重技术手段实现图像检测不具备的对相同外观、不同规格的工具的分辨。

通过RFID为主，视觉、重量为辅，条码识别作为维护手段的综合性工具识别判断流程，最终可完成对工具外观、类别、样式的唯一性识别确定，实现对工具完整性的验证，实现重量传感器的实时自检，能够全方位、多角度的精准识别定位到当前工具的唯一类别。四种检测方式互补，既能保证工具借还全过程的无人化，也能保证工具借还摆放的规范化。

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地介绍，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实施例的附图。

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明的S4流程图。

图3是重量传感器的自检流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

应注意到，相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个实施例中被定义，则在随后的实施例中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“包括”等以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

还应注意到，虽然在方法描述中涉及了步骤顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行，不应被理解为对步骤顺序的限制。

地铁车辆进行设备检修维护时，需要种类繁多、规格型号大小各异的大量工具进行检修作业。工具包括扳手、螺丝刀、电钻、测量工具、绝缘工具、清洁工具等，如扳手可分为：开口扳手，常见规格型号有6mm、8mm、10mm、13mm、17mm、19mm等；活动扳手，常见规格型号有8mm-10mm、10mm-12mm、12mm-14mm、14mm-17mm等；管子扳手，常见规格型号有6mm-8mm、8mm-10mm、10mm-12mm、12mm-14mm等。螺丝刀可分为：十字螺丝刀，常见规格型号有#0、#1、#2、#3等；平头螺丝刀，常见规格型号有3mm、4mm、5mm、6mm等；六角螺丝刀，常见规格型号有2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm等。本发明对单个工具赋予RFID、重量检测、视觉识别与条码信息，并搭建数据库对数据进行存储，在工具借还过程中能够对每个工具进行不同类型的检测识别用于判断工具当前状态；通过四种检测方式，组合形成工具识别方法流程，即通过RFID为主，视觉、重量为辅，条码识别作为维护手段的综合性工具识别判断流程。

实施例1：

本实施例提供了一种面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，具体包括以下步骤：

S1：采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型。包括：

S101：采用相机对所有工具进行多角度标准图像数据采集；

S102：对标准图像中的所有工具进行相应的标签标记，生成标准图像数据集；

S103：建立工具分类模型，利用标准图像数据集对工具分类模型进行训练测试；

S104：训练后得到图像识别模型。

在标准图像数据集中，通过卷积神经网络(CNN)对工具的外形轮廓、表面特征、颜色外观等特征信息进行提取，用于模型训练，经过大数据样本训练、测试得到的模型具有良好的分类性能。

S2：建立工具的标准重量数据库。

通过设置每一种工具的标准克重建立标准重量数据库，并通过将不同重量范围的工具放置在具有不同分度值精度的称重传感器的货架上，通过将当前重量与标准重量数据库进行对比实现对工具完整性的验证。由于工具种类较多，相同类型具备不同的大小规格，仅通过外观无法达到精准识别，因此借助称重技术手段实现上述第一步中不具备的对相同外观、不同规格的工具的分辨。

S3：赋予工具单独唯一的RFID标签。包括：

S301：为所有工具赋予单独唯一的RFID标签，通过在可以粘贴RFID标签的工具上粘贴RFID标签，赋予每一个工具单独的身份信息；

S302：并为所有工具赋予唯一性条形码，在工具材质允许的情况下通过激光镭射或粘贴等方式，在工具表面设置粘贴工具唯一性条形码(也可为二维码)；

S303：将工具被赋予的RFID标签和唯一性条形码，补充到标准图像数据集中的标签标记中。

根据工具材质及工具表面积尺寸，为所有工具粘贴唯一性条形码。根据工具类型及尺寸，为上述已经赋予了唯一性条形码的工具，再赋予单独唯一的RFID标签。RFID标签可以感应识别，更为便捷，所有优先标识。

S4：在检测区域，通过RFID阅读器阅读待识别工具的RFID标签，通过相机获取待识别工具的图像，通过重量传感器采集待识别工具的重量，判断待识别工具的状态。

如图2，判断待识别工具的状态，包括两种情况：

①检测到RFID标签信息：

S401：对待识别工具进行RFID检测；

S402：检测到RFID标签信息，则进行重量检测；

S403：根据标准重量数据库进行重量检测，若待识别工具的重量不在合格区间范围，判定待识别工具损坏，若待识别工具的重量在合格区间范围，则进行图像检测；

S404：利用图像识别模型进行图像检测，若待识别工具图像不匹配，判定待识别工具摆放异常，若待识别工具图像匹配，判定待识别工具完好无缺。

②未检测到RFID标签信息：

S401：对待识别工具进行RFID检测；

S402：未检测到RFID标签信息，则进行图像检测；

S403：利用图像识别模型进行图像检测，若待识别工具图像不匹配且待识别工具原本具有RFID标签，判定待识别工具摆放异常且RFID标签缺损，若待识别工具图像不匹配且待识别工具原本不具有RFID标签，判定待识别工具摆放异常，若待识别工具图像匹配，则进行重量检测；

S404：根据标准重量数据库进行重量检测，若待识别工具的重量不在合格区间范围，判定待识别工具损坏且RFID标签缺损，若待识别工具的重量在合格区间范围，判定待识别工具RFID标签缺损。

本实施例的方法还包括重量传感器在运行前进行自检的步骤，具体包括：

S501：采集待识别工具的图像，利用图像识别模型进行图像检测；

S502：匹配后从标准图像数据集中提取对应的标签标记；

S503：根据标签标记，在标准重量数据库中提取对应的重量；

S504：对重量传感器采集的重量与标准重量数据库中提取的重量进行比对，比对一致，判定重量传感器正常，对比不一致，判定重量传感器故障。

另外，判定待识别工具RFID标签缺损后，通过人工扫描唯一性条形码确认工具身份信息后，复写补充RFID标签

本实施例的方法可实现在大量工具借还过程中，准确、可靠、高效的识别出当前工具，并且能够对工具当前状态进行判断，能够利用图像识别技术对重量传感器进行实时自检，提高工具借还过程中工具识别方法的可靠性、准确性、高效性，减少工具借还过程中的人为介入，提高工具入库清查、借还过程的智能化程度，更好的兼容于数字化、智能化工程现场。

实施例2：

本实施例提供了一种面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别系统，用于实施实施例1所述的方法，包括：

图像识别模型建立模块，用于采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型，对应实施例1的S1。

标准重量数据库建立模块，用于建立工具的标准重量数据库，对应实施例1的S2。

赋予模块，用于赋予工具单独唯一的RFID标签或唯一性条码，对应实施例1的S3。

识别判断模块，用于判断待识别工具的状态，对应实施例1的S4。

本发明通过将四种技术手段优势互补，可以避免单一技术手段可靠性不佳，存在漏检的弊端。通过将上述四种工具检测识别方法进行整合，将RFID识别优先级设置为最高作为第一检测识别方法，可以实现快速远距离的工具唯一性识别。RFID识别方便，但标签易磨损脱落消磁，因此借助条形码能够对脱落或磨损消磁的RFID标签进行及时更换，保留工具唯一的身份信息。RFID识别易受电磁干扰RFID标签容易脱落，因此再结合称重技术以及图像识别配合使用。当RFID标签存在时，技术优先级由高到底分别为：RFID射频识别、重量检测、图像识别。当RFID标签丢失失效时，技术优先级由高到底分别为：图像识别、重量检测。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (8)

1.面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，其特征在于：

所述方法包括：

采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型；

建立工具的标准重量数据库；

赋予工具单独唯一的RFID标签；

在检测区域，通过RFID阅读器阅读待识别工具的RFID标签，通过相机获取待识别工具的图像，通过重量传感器采集待识别工具的重量，判断待识别工具的状态。

2.根据权利要求1所述的面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，其特征在于：

采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型，包括：

采用相机对所有工具进行多角度标准图像数据采集；

对标准图像中的所有工具进行相应的标签标记，生成标准图像数据集；

建立工具分类模型，利用标准图像数据集对工具分类模型进行训练测试；

训练后得到图像识别模型。

3.根据权利要求2所述的面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，其特征在于：

赋予工具单独唯一的RFID标签，包括：

为所有工具赋予单独唯一的RFID标签；

并为所有工具赋予唯一性条形码；

将工具被赋予的RFID标签和唯一性条形码，补充到标准图像数据集中的标签标记中。

4.根据权利要求3所述的面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，其特征在于：

判断待识别工具的状态，包括：

对待识别工具进行RFID检测；

检测到RFID标签信息，则进行重量检测；

根据标准重量数据库进行重量检测，若待识别工具的重量不在合格区间范围，判定待识别工具损坏，若待识别工具的重量在合格区间范围，则进行图像检测；

利用图像识别模型进行图像检测，若待识别工具图像不匹配，判定待识别工具摆放异常，若待识别工具图像匹配，判定待识别工具完好无缺。

5.根据权利要求3所述的面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，其特征在于：

判断待识别工具的状态，包括：

对待识别工具进行RFID检测；

未检测到RFID标签信息，则进行图像检测；

利用图像识别模型进行图像检测，若待识别工具图像不匹配且待识别工具原本具有RFID标签，判定待识别工具摆放异常且RFID标签缺损，若待识别工具图像不匹配且待识别工具原本不具有RFID标签，判定待识别工具摆放异常，若待识别工具图像匹配，则进行重量检测；

根据标准重量数据库进行重量检测，若待识别工具的重量不在合格区间范围，判定待识别工具损坏且RFID标签缺损，若待识别工具的重量在合格区间范围，判定待识别工具RFID标签缺损。

6.根据权利要求3所述的面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，其特征在于：

所述方法还包括：

重量传感器在运行前进行自检，包括：

采集待识别工具的图像，利用图像识别模型进行图像检测；

匹配后从标准图像数据集中提取对应的标签标记；

根据标签标记，在标准重量数据库中提取对应的重量；

对重量传感器采集的重量与标准重量数据库中提取的重量进行比对，比对一致，判定重量传感器正常，对比不一致，判定重量传感器故障。

7.根据权利要求5所述的面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别方法，其特征在于：

判定待识别工具RFID标签缺损后，通过人工扫描唯一性条形码确认工具身份信息后，复写补充RFID标签。

8.面向地铁车辆检修作业的工具唯一性识别系统，其特征在于：

所述系统用于实施权利要求1所述的方法，包括：

图像识别模型建立模块，用于采集工具的标准图像数据，获得图像识别模型；

标准重量数据库建立模块，用于建立工具的标准重量数据库；

赋予模块，用于赋予工具单独唯一的RFID标签；

识别判断模块，用于判断待识别工具的状态。