PL234021B1 - Urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów i sposób identyfikacji oznaczeń przewodów - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów charakteryzujące się tym, że ma obudowę (1), której górna ściana (3) wyposażona jest w monitor (4) nachylony pod kątem od 12 do 18 stopni względem płaszczyzny poziomej urządzenia, wewnątrz obudowy (1) zamocowany jest, poza polem obserwacji kamery (12), połączony z kamerą (12) mikrokomputer (13) wraz z układem zasilania (14), sygnalizatorem (15) i układem sterowania urządzeniami peryferyjnymi (16) tj. zestawem oświetlenia, monitorem (4), sygnalizatorem (15) i czujnikami (11), gdzie do dolnej części bocznych ścian (2a, 2b, 2c) obudowy (1) zamocowany jest wzdłużny pulpit (5), nad pulpitem (5) umieszczona jest równolegle do niego, symetrycznie w polu obserwacji kamery (12) i prostopadle do osi obserwacji kamery (O1) prowadnica (6) przewodu zawierająca prawy i lewy kanał prowadnicy (7a, 7b) oraz prawe i lewe łoże prowadnicy (8a, 8b), na krawędzi każdego łoża prowadnicy (8a, 8b) przewodu umieszczony jest co najmniej jeden czujnik (11), a nad prowadnicą (6) pod kątem nie mniejszym niż 10 i nie większym niż 20 stopni w stosunku do osi prowadnicy (O2) przewodu zamocowany jest zestaw oświetlenia składający się z co najmniej dwóch par reflektorów diodowych LED (10) usytuowanych nad każdym kanałem prowadnicy (7a, 7b), w tym na jego końcu, symetrycznie względem każdego łoża prowadnicy (8a, 8b) oraz symetrycznie względem osi obserwacji kamery (O1), przy czym wysokość kamery (12) nad osią prowadnicy (O2) przewodu dobrana jest tak, że pole obserwacji kamery (12) obejmuje pełną długość prowadnicy (6) przewodu. Przedmiotem wynalazku jest także sposób identyfikacji oznaczeń przewodów z użyciem tego urządzenia.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów i sposób identyfikacji oznaczeń przewodów, znajdujące zastosowanie do rozpoznawania i odczytywania oznaczeń nadrukowanych na przewodach, zwłaszcza w zautomatyzowanych środowiskach produkcyjnych i systemach montażowych.

Przewody oznaczane są ciągami znaków wykorzystujących fonty rastrowe, tj. pikselowe, składające się z kropek tworzących symbol w określonej prostokątnej matrycy znakowej. Urządzenie do identyfikacji tych znaków i sposób identyfikacji muszą realizować zadania z zakresu rozpoznawania obrazów - ang. image recognition, a w szczególności automatycznego rozpoznawania znaków - ang. optical character recognition. Sposób identyfikacji oznaczeń zbudowany jest w oparciu o zastosowanie głębokich konwolucyjnych sieci neuronowych. W rzeczywistości rozpoznawanie oznaczeń nadrukowanych na przewodach nie jest zawsze skuteczne z uwagi na defekty i zniekształcenia nadruków, tj. ugięcia i skręcenia przewodów, nadruki z odchyleniami od matrycy, rozmycia, roztarcia i braki punktów drukarskich.

Na proces widzenia zarówno naturalnego, jak i sztucznego składa się akwizycja obrazów; przetwarzanie obrazu, tj. filtracja wstępna, eliminacja zakłóceń, kompresja obrazu, eksponowanie ważnych cech etc.; analiza obrazu, tj. wydobycie cech charakteryzujących obraz; rozpoznanie obrazu i jego semantyczna interpretacja (Ryszard Tadeusiewicz, Przemysław Korohoda, „Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów”, Wydawnictwo Fundacji Postępu Telekomunikacji, Kraków 1997, str. 11). Standardowy system wizyjny do przetwarzania obrazu składa się z modułu wprowadzania obrazu, urządzenia do wyświetlania obrazów, urządzenia do tworzenia trwałej kopii obrazów, pamięci zewnętrznej, procesora obrazu (tamże, str. 12).

W naukach technicznych obraz rozumie się jako sygnał analogowy, dwuwymiarowy, rzadziej trójwymiarowy, który jest modelowany i przekształcany w sygnał cyfrowy (mgr inż. Małgorzata Zygarlicka, rozprawa doktorska pt. „Wybrane metody przetwarzania obrazów w analizach czasowo-częstotliwościowych na przykładzie zakłóceń w sieciach elektroenergetycznych”, Politechnika Opolska, Wydział Elektrotechniki, Informatyki i Automatyki, str. 11).

Rozpoznawanie obrazów zostało w znacznym stopniu zautomatyzowane z wykorzystaniem metod analitycznych, realizowanych za pomocą algorytmów, a także metod z zakresu sztucznej inteligencji, realizowanych za pomocą sieci neuronowych. Istnieje wiele zaawansowanych rozwiązań umożliwiających wyszukiwanie określonych przedmiotów czy identyfikacji określonych cech obrazu. Szczególnym obszarem zastosowań jest automatyzacja w fotografii, z metodami automatycznego wykrywania twarzy, eliminacji efektu zamkniętych oczu, wychwytywania uśmiechu, czy identyfikacji określonych zwierząt, np. psa, kota. Rozwiązania takie znane są przykładowo z opisów patentowych US9367730 i US9208575.

Rozpoznawanie obrazów jest również coraz szerzej stosowane w motoryzacji w układach aktywnego bezpieczeństwa, w których obraz z kamery wizyjnej lub podczerwieni jest analizowany w celu wykrycia ludzi lub zwierząt w pozycji potencjalnie kolizyjnej z torem jazdy. Rozwiązania takie znane są przykładowo z opisów patentowych US8384534 oraz US9361575.

Jednym z pierwszych obszarów rozpoznawania obrazów było automatyczne rozpo znawanie znaków - ang. optical character recognition, OCR. Dynamiczny rozwój w tym obszarze nastąpił od lat 90-tych dwudziestego wieku. W tym okresie rozpoczęto również prace nad wykorzystaniem sieci neuronowych do rozpoznawania znaków oraz pisma ręcznego. Rozwiązania z tego zakresu znane są m.in. z opisów patentowych: US5052043, US5712922, US5625707, US5048097, US5542006, US5742702, US6101270. Z opisu zgłoszeniowego JPH05159098 znany jest sposób rozpoznawania przerw między znakami, w którym najpierw identyfikuje się znaki a następnie przerwy między znakami, gdy przestrzeń między znakami jest większa niż progowa wartość ustalona od średniego przedziału znaków. Urządzenie wejściowe obrazu jest zaopatrzone w skaner, który optycznie czyta dokument, pamięć RAM przechowuje dokument obrazowy odczytany przez urządzenie wejściowe obrazu. Następuje segmentacja obrazu, po czym algorytm oblicza średnią wartość przestrzeni pomiędzy znakami we wprowadzonym ciągu znaków, oblicza średnie odstępy znaków przez określenie średniej wartości znaków mniejsze niż wartość progowa, porównuje ją z wartością progową, a gdy przestrzeń między znakami jest większa niż progowa wartość ustalona od średniego przedziału znaków można przestrzeń rozpoznać jako pustą.

Najnowsze rozwiązania z zakresu rozpoznawania obrazu zostały zdominowane przez zastosowanie konwolucyjnych sieci neuronowych, których struktura w naturalny sposób dopasowana jest

PL 234 021 B1 do analizowania danych dwuwymiarowych pod kątem wyszukiwania zdefiniowanych wzorców. Przykłady zastosowania konwolucyjnych sieci neuronowych do rozpoznawania obrazu znaleźć można w zgłoszeniu patentowym US20170083796, a także w następujących publikacjach:

- Max Jaderberg, Karen Simonyan, Andrea Vedaldi, Andrew Zisserman: Reading Text in the Wild with Convolutional Neural Networks, © Springer Science+Business Media New York 2015;

- Palka Jan, Palka Jiri, Navratil Milan: OCR systems based on convolutional neocognitron network, INTERNATIONAL JOURNAL OF MATHEMATICAL MODELS AND METHODS IN APPLIED SCIENCES, Issue 7, Volume 5, 2011;

- Christian Gerber, Mokdong Chung: Number Plate Detection with a Multi-Convolutional Neural Network Approach with Optical Character Recognition for Mobile Devices, Journal of Information Processing Systems 2016; 12(1): 100-108;

- Dae-Gun Ko, Su-Han Song, Ki-Min Kang, and Seong-Wook Han: Convolutional Neural Networks for Character-level Classification, IEIE Transactions on Smart Processing and Computing, vol. 6, no. 1, February 2017.

Z opisu zgłoszeniowego US2012033852 znane są system i sposób do rozpoznawania obiektów, bazujący na glifach. System ten zawiera następujące współpracujące ze sobą elementy: kamera, źródło światła, pamięć, system soczewek, układ zasilania, mikroprocesor sterujący używanym do rozpoznawania obiektów oprogramowaniem.

Próbą stworzenia sposobu automatycznego odczytywania oznaczeń przewodów jest wynalazek ujawniony w zgłoszeniu patentowym CN104820827, według którego rozpoznaje się znaki w postaci kropek za pomocą algorytmu Otsu i identyfikuje się ilość kropek w znakach, dokonuje binaryzacji obrazu metodą progowania, obraz binarny poddaje się filtracji, usuwa zakłócenia, za pomocą metody morfologicznej wyodrębnia się kropki składające się na poszczególne znaki, dokonuje się segmentacji obrazu, koryguje się pochylenie znaków, oddziela się i wyizolowuje każdy znak osobno, następnie porównuje się i dopasowuje każdy znak do matrycy w celu zidentyfikowania obrazu znaku. Zgłoszenie to nie ujawnia urządzenia do identyfikacji oznaczeń przewodów.

Pomimo dynamicznego rozwoju technik rozpoznawania obrazu brak jest na rynku rozwiązań umożliwiających automatyczną identyfikację alfanumerycznych oznaczeń na przewodach. Kompleksowe rozwiązania zapewniające wszechstronne konfekcjonowanie przewodów wykorzystywane w przemyśle, choć obejmują zaawansowane rozwiązania nadruku oznaczeń na przewodach, nie posiadają możliwości identyfikacji tych oznaczeń. Aspekty odróżniające ten obszar od szeroko rozwiniętych rozwiązań automatycznego rozpoznawania znaków to: małe rozmiary, tj. średnice, przewodów, krzywizna powierzchni nadruku, ugięcie i skręcanie się przewodów w trakcie obróbki, defekty drukarskie. Aspekty te skutkują istnieniem wielu problemów nie występujących w innych obszarach zastosowań automatycznego rozpoznawania znaków. Do głównych problemów związanych z poszczególnymi aspektami specyfiki oznaczeń na przewodach zaliczyć należy:

- małe rozmiary, tj. średnice, przewodów - skutkujące koniecznością stosowania małych matryc znakowych (np. 5 na 5 pikseli), co w znacznym stopniu zmniejsza możliwości różnicowania wyglądu znaków,

- krzywizna powierzchni nadruku - skutkująca wieloma niekorzystnymi zjawiskami związanymi z oświetleniem przewodu przy odczycie, takimi jak niejednorodne doświetlenie powierzchni, cienie, refleksy, zmniejszając jednorodność widoku w ramach pojedynczych znaków,

- ugięcie i skręcanie się przewodów - skutkujące powstawaniem nieliniowego ułożenia znaków w oznaczeniu oraz często niepełnym widokiem wszystkich znaków z jednego kierunku obserwacji,

- defekty drukarskie - duże prędkości nadruku stosowane przy oznaczaniu przewodów w warunkach przemysłowych powodują zniekształcenia znaków w postaci nieliniowego przeniesienia matrycy znakowej, roztarć tuszu, braku naniesienia niektórych punktów drukarskich - co przy małych matrycach powoduje duże różnice od wzorca.

Układy sterowania zawierają znaczną liczbę połączeń elektrycznych realizowanych przewodami. Każda linia technologiczna, węzeł produkcyjny, czy zautomatyzowany proces logistyczny wymagają zrealizowania indywidualnie zaprojektowanego układu sterowania. W nowoczesnych procesach produkcji układów sterowania stosowane jest konfekcjonowanie przewodów. Przewody znakowane są nadrukowywanymi oznaczeniami alfanumerycznymi wykonanymi w technologii punktowego druku atramentowego. Problemy w identyfikacji oznaczeń przedstawione w opisie stanu techniki nie zostały dotychczas pokonane i brak jest rozwiązań do automatycznego odczytu oznaczeń przewodów. Identyfikacja poszczególnych przewodów w procesie montażu układu sterowania odbywa się poprzez odczytywanie

PL 234 021 B1 oznaczeń na przewodach przez personel dokonujący montażu. Jest to proces czasochłonny, obarczony dużym ryzykiem pomyłki, z uwagi na małe rozmiary oznaczeń oraz ich składnię, a przez to bardzo kosztowny. Celem wynalazku jest zautomatyzowanie identyfikacji oznaczeń przewodów, co umożliwi znaczne obniżenie koszów produkcji układów sterowania poprzez skrócenie czasu montażu, poprawę w zapobieganiu błędów montażowych oraz wyższy stopień integracji kontroli jakości.

Powyższe cel został osiągnięty przez urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów i sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według wynalazku.

Urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów zawierające kamerę, mikrokomputer, zestaw oświetlenia oraz monitor charakteryzuje się według wynalazku tym, że ma obudowę, której górna ściana wyposażona jest w monitor nachylony pod kątem od 12 do 18 stopni względem płaszczyzny poziomej urządzenia, wewnątrz obudowy zamocowany jest, poza polem obserwacji kamery, połączony z kamerą mikrokomputer wraz z układem zasilania, sygnalizatorem i układem sterowania urządzeniami peryferyjnymi tj. zestawem oświetlenia, monitorem, sygnalizatorem i czujnikami, gdzie do dolnej części bocznych ścian obudowy zamocowany jest wzdłużny pulpit, nad pulpitem umieszczona jest równolegle do niego, symetrycznie w polu obserwacji kamery i prostopadle do osi obserwacji kamery prowadnica przewodu zawierająca prawy i lewy kanał prowadnicy oraz prawe i lewe łoże prowadnicy, na krawędzi każdego łoża prowadnicy przewodu umieszczony jest co najm niej jeden czujnik, a nad prowadnicą pod kątem nie mniejszym niż 10 i nie większym niż 20 stopni w stosunku do osi prowadnicy przewodu zamocowany jest zestaw oświetlenia składający się z co najmniej dwóch par reflektorów diodowych LED usytuowanych nad każdym kanałem prowadnicy, w tym na jego końcu, symetrycznie względem każdego łoża prowadnicy oraz symetrycznie względem osi obserwacji kamery, przy czym wysokość kamery nad osią prowadnicy przewodu dobrana jest tak, że pole obserwacji kamery obejmuje pełną długość prowadnicy przewodu.

Lewy i prawy kanał prowadnicy przewodu mają wysokość nie większą niż 10 mm, są otwarte od przodu urządzenia i usytuowane poziomo pomiędzy pulpitem i podstawą mocowania reflektorów diodowych, a lewe i prawe łoże prowadnicy przewodu mają przekrój półokręgu o średnicy nie większej niż 10 mm i usytuowane są na tylnym końcu każdego kanału prowadnicy na jego górnej krawędzi.

Środek osi prowadnicy przewodu usytuowany jest prostopadle do osi obserwacji kamery.

Długość prowadnicy przewodu, tj. odległość pomiędzy lewym i prawym kanałem prowadnicy wynosi nie mniej niż 75 mm.

Pulpit posiada białą, matową, gładką powierzchnię.

Reflektory diodowe LED wyposażone są w system regulacji jasności świecenia.

Korzystnie co najmniej jeden czujnik jest czujnikiem optycznym podczerwieni.

Sygnalizator jest sygnalizatorem dźwiękowym albo sygnalizatorem świetlnym stanowiącym diodę.

Monitor korzystnie wyposażony jest w panel dotykowy.

Urządzenie wyposażone jest w co najmniej jeden interfejs komunikacyjny, którego gniazdo zamocowane jest do zewnętrznej powierzchni jednej ze ścian obudowy.

Elementy i układy urządzenia połączone są przewodami. Możliwe jest jednak także stosowanie komunikacji bezprzewodowej.

W wariancie wykonania urządzenia obudowa osadzona jest na podeście.

W wariancie wykonania urządzenia do dolnych krawędzi bocznych ścian obudowy zamocowane jest rusztowanie, na którym osadzone są reflektory diodowe LED oraz prowadnica i czujniki.

W wariancie wykonania urządzenia pod wewnętrzną powierzchnią górnej ściany wykonana jest równolegle do pulpitu półka, do której dolnej powierzchni zamocowana jest kamera.

Korzystnie zewnętrzna powierzchnia bocznej ściany albo górnej ściany obudowy wyposażona jest w uchwyt.

Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów, w którym wykonuje się cyfrowe zdjęcia przewodów, poddaje się je przetwarzaniu, wydziela się cechy obrazu i poddaje się je analizie charakteryzuje się według wynalazku tym, że w urządzeniu mającym obudowę, której górna ściana wyposażona jest w monitor nachylony pod kątem od 12 do 18 stopni względem płaszczyzny poziomej urządzenia, zamocowany wewnątrz obudowy, poza polem obserwacji kamery i połączony z kamerą mikrokomputer wraz z układem zasilania, sygnalizatorem i układem sterowania urządzeniami peryferyjnymi tj. zestawem oświetlenia, monitorem, sygnalizatorem i czujnikami, gdzie do dolnej części bocznych ścian obudowy zamocowany jest wzdłużny pulpit, nad pulpitem umieszczona jest równolegle do niego, symetrycznie w polu obserwacji kamery i prostopadle do osi obserwacji kamery prowadnica przewodu zawierająca

PL 234 021 B1 prawy i lewy kanał prowadnicy oraz prawe i lewe łoże prowadnicy, na krawędzi każdego łoża prowadnicy przewodu umieszczony jest co najmniej jeden czujnik, a nad prowadnicą pod kątem nie mniejszym niż 10 i nie większym niż 20 stopni w stosunku do osi prowadnicy przewodu zamocowany jest zestaw oświetlenia składający się z co najmniej dwóch par reflektorów diodowych LED usytuowanych nad każdym kanałem prowadnicy, w tym na jego końcu, symetrycznie względem każdego łoża prowadnicy oraz symetrycznie względem osi obserwacji kamery, przy czym wysokość kamery nad osią prowadnicy przewodu dobrana jest tak, że pole obserwacji kamery obejmuje pełną długość prowadnicy przewodu:

- umieszcza się przewód w prowadnicy przewodu tak, że oznaczenie przewodu znajduje się całkowicie w prowadnicy i skierowane jest w stronę kamery, gdzie środek osi prowadnicy przewodu sytuuje się na osi obserwacji kamery prostopadle do tej osi,

- co najmniej jeden czujnik wykrywa przewód, aktywuje sygnał o obecności przewodu i wysyła sygnał za pośrednictwem układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi do mikrokomputera,

- mikrokomputer otrzymuje sygnał o obecności przewodu i wysyła sygnał sterujący do kamery, która wykonuje zdjęcie przewodu i przesyła zwrotny sygnał zawierający obraz do mikrokomputera,

- mikrokomputer wydziela cechy obrazu, dokonuje jego analizy i identyfikuje oznaczenie przewodu, przy czym w pierwszym etapie wyznacza się pola identyfikowanego oznaczenia i w wyizolowanym obrazie przewodu za pomocą pierwszej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie przerw pomiędzy znakami następuje identyfikacja tych przerw w obrazie oznaczenia przewodu, w drugim etapie w wyizolowanym obrazie przewodu za pomocą drugiej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie znaków następuje identyfikacja znaków w obrazie oznaczenia przewodu, a w trzecim etapie wykorzystuje się sygnały wygenerowane w poprzednich etapach przy identyfikowaniu przerw i znaków do identyfikacji oznaczenia przewodu,

- w przypadku nieskutecznej identyfikacji oznaczenia przewodu mikrokomputer wysyła do kamery sygnał sterujący, która wykonuje kolejne zdjęcie przewodu i przesyła zwrotny sygnał zawierający obraz do mikrokomputera, który ponownie wydziela cechy obrazu, dokonuje jego analizy i identyfikuje oznaczenie przewodu,

- w przypadku skutecznej identyfikacji oznaczenia przewodu mikrokomputer wysyła do sygnalizatora za pośrednictwem układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi sygnał o identyfikacji oznaczenia, a sygnalizator emituje sygnał o zakończeniu procesu identyfikacji oznaczenia przewodu.

W pierwszym etapie wyznacza się pola identyfikowanego oznaczenia i w wyizolowanym obrazie przewodu za pomocą pierwszej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie przerw pomiędzy znakami następuje identyfikacja tych przerw w obrazie oznaczenia przewodu, w ten sposób, że:

- mikrokomputer przetwarza obraz przewodu i wyizolowuje obrazy składowe o rozmiarach 32 na 32 piksele wzdłuż całego obrazu przewodu, stanowiące sygnały wejściowe sieci neuronowej, która określa ich zgodność z wzorcem przerwy pomiędzy znakami, czyli prawdopodobieństwo, że w danej pozycji występuje przerwa pomiędzy znakami, tj. dany obraz składowy reprezentuje przerwę pomiędzy znakami,

- analiza sygnałów stanowiących obrazy składowe rozpoczyna się od obrazu składowego na lewym skraju całego obrazu przewodu i kontynuowana jest z krokiem jednego piksela w prawo dla całego obrazu przewodu,

- sieć neuronowa wytrenowana do rozpoznawania przerw pomiędzy znakami w miejscach identyfikacji przerwy zwraca na warstwie wyjściowej dla węzła reprezentującego przerwę pomiędzy znakami wartość prawdopodobieństwa bliską jeden, a w pozostałych miejscach wartość bliską zeru.

W drugim etapie w wyizolowanym obrazie przewodu za pomocą drugiej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie znaków następuje identyfikacja znaków w obrazie oznaczenia przewodu w ten sposób, że:

- mikrokomputer przetwarza obraz przewodu i wyizolowuje obrazy składowe o rozmiarach 32 na 32 piksele wzdłuż całego obrazu przewodu, stanowiące sygnały wejściowe sieci neuronowej, która określa ich zgodność z wzorcami poszczególnych znaków wykorzystywanych do tworzenia oznaczeń przewodów, czyli prawdopodobieństwo, że w danej pozycji występuje określony znak, tj. dany obraz składowy reprezentuje określony znak,

- analiza sygnałów stanowiących obrazy składowe rozpoczyna się od obrazu składowego na lewym skraju całego obrazu przewodu i kontynuowana jest z krokiem jednego piksela w prawo dla całego obrazu przewodu,

PL 234 021 B1

- sieć neuronowa wytrenowana do rozpoznawania poszczególnych znaków dla każdego obrazu składowego zwraca na warstwie wyjściowej dla węzłów reprezentujących poszczególne znaki wartość prawdopodobieństwa określającą wystąpienie w pozycji tego obrazu danego znaku i jeśli obraz składowy zostanie rozpoznany jako zgodny z wzorcem określonego znaku w węźle wyjściowym reprezentującym ten znak zwrócona zostaje wartość bliska jeden a w węzłach reprezentujących pozostałe znaki wartości bliskie zeru; natomiast jeśli obraz składowy nie niesie sygnału jednoznacznie identyfikującego określony znak wówczas dla większej liczby węzłów warstwy wyjściowej zwracane są wartości proporcjonalne do adekwatności sygnału względem określonych znaków, przy czym suma wartości zwracanych we wszystkich węzłach wyjściowych dla każdego obrazy składowego wynosi jeden,

- po wykonaniu procesu czynności dla wszystkich sygnałów wejściowych, tj. wszystkich obrazów składowych, wyznacza się sygnały wynikowe określające prawdopodobieństwo wystąpienia poszczególnych znaków w każdej z pozycji wzdłuż przewodu, liczonej w pikselach; sygnały te wyznaczane są poprzez przemnożenie sygnałów wyznaczonych dla poszczególnych węzłów wyjściowych sieci do rozpoznawania znaków z dopełnieniem do jeden sygnału wyznaczonego dla tej pozycji dla węzła określającego przerwę pomiędzy znakami w sieci do rozpoznawania przerw pomiędzy znakami.

W trzecim etapie wykorzystuje się sygnały wygenerowane w poprzednich etapach przy identyfikowaniu przerw i znaków do identyfikacji oznaczenia przewodu w ten sposób, że:

- mikrokomputer wykorzystuje sygnały reprezentujące zestaw oznaczeń dopuszczalnych dla danej grupy przewodów, tzw. sygnały referencyjne, przechowywane przez mikrokomputer w pamięci operacyjnej,

- mikrokomputer wykorzystuje sygnały wygenerowane w poprzednich etapach,

- mikrokomputer analizuje zgodność sekwencji sygnałów z poprzednich etapów z sygnałami referencyjnymi, wykorzystując metodę największej wiarygodności tj. maximum likelihood estymator, gdzie analiza zgodności umożliwia korektę identyfikowanego oznaczenia w przypadku ewentualnie błędnie rozpoznanych pojedynczych znaków oznaczenia, tj. błędnych sygnałów dla określonych pozycji wygenerowanych w poprzednich etapach.

Przewód umieszcza się w prowadnicy, której lewy i prawy kanał mają wysokość nie większą niż 10 mm, są otwarte od przodu urządzenia i usytuowane poziomo pomiędzy pulpitem i dolną podstawą mocowania reflektorów diodowych, a lewe i prawe łoże prowadnicy przewodu mają przekrój półokręgu o średnicy nie większej niż 10 mm i usytuowane są na tylnym końcu każdego kanału prowadnicy na jego górnej krawędzi.

Przewód umieszcza się w prowadnicy, której długość, tj. odległość pomiędzy lewym i prawym kanałem prowadnicy, wynosi nie mniej niż 75 mm.

Zdjęcia wykonuje się na tle pulpitu posiadającego białą, matową, gładką powierzchnię.

Jasność świecenia reflektorów diodowych LED reguluje się za pomocą systemu regulacji jasności świecenia.

Reflektorami diodowymi LED umieszczonymi przy lewym końcu prowadnicy przewodu oświetla się prawą połowę pola obserwacji kamery w płaszczyźnie prowadnicy przewodu, a reflektorami umieszczonymi przy prawym końcu prowadnicy przewodu oświetla się lewą połowę pola obserwacji kamery w płaszczyźnie prowadnicy przewodu.

Korzystnie sygnał o obecności przewodu aktywuje co najmniej jeden czujnik optyczny podczerwieni. Stosuje się sygnalizator dźwiękowy albo sygnalizator świetlny stanowiący diodę.

Korzystnie stosuje się monitor wyposażony w panel dotykowy.

Sygnały sterujące wysyła się za pomocą układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi zapewniającego regulację jasności oraz włączanie i wyłączanie reflektorów diodowych, włączanie i wyłączanie sygnalizatora, włączanie i wyłączanie monitora oraz przekazywanie sygnałów z czujników i sygnałów z panelu dotykowego monitora do mikrokomputera.

Używa się co najmniej jednego interfejsu komunikacyjnego, którego gniazdo zamocowane jest do zewnętrznej powierzchni jednej ze ścian obudowy.

Pomiędzy elementami i układami urządzenia stosuje się komunikację przewodową. Możliwe jest jednak także stosowanie komunikacji bezprzewodowej.

Wariantowo używa się urządzenia, którego obudowa osadzona jest na podeście.

Wariantowo używa się urządzenia, w którym do dolnych krawędzi bocznych ścian obudo wy zamocowane jest rusztowanie, na którym osadzone są reflektory diodowe LED oraz prowadnica i czujniki.

Wariantowo używa się urządzenia, w którym pod wewnętrzną powierzchnią górnej ściany wykonana jest równolegle do pulpitu półka, do której dolnej powierzchni zamocowana jest kamera.

PL 234 021 B1

Korzystnie używa się urządzenia, w którym zewnętrzna powierzchnia bocznej ściany albo górnej ściany obudowy wyposażona jest w uchwyt.

W wynalazku zastosowano rozwiązanie eliminujące refleksy w polu obserwacji kamery mające na celu zapewnienie optymalnego oświetlenia identyfikowanego oznaczenia przewodu, przy jednoczesnym zapewnieniu braku odbić światła w kierunku osi kamery. Wszelkie refleksy światła na powierzchni przewodu w polu obserwacji kamery powodowałyby efekt jasnych plam trudnych lub niemożliwych do odróżnienia od jasnych, np. białych, komponentów nadruku. Cel osiągany jest dzięki odpowiedniej konstrukcji układu oświetlenia i przestrzeni obserwacji przewodu. Rozwiązanie obejmuje zestaw oświetlenia w postaci reflektorów diodowych LED, prowadnicę przewodu oraz pulpit. Zestaw oświetlenia składa się z co najmniej czterech reflektorów, co najmniej po dwa nad każdym kanałem prowadnicy przewodu ułożonych symetrycznie względem każdego łoża prowadnicy oraz symetrycznie względem osi obserwacji kamery. Reflektory skierowane są ku dołowi, pod możliwie małym kątem w stosunku do osi prowadnicy kamery, tak, aby prawa para reflektorów oświetlała lewą połowę przestrzeni wzdłuż osi prowadnicy przewodu oraz aby lewa para reflektorów oświetlała prawą połowę przestrzeni wzdłuż osi prowadnicy przewodu. Zastosowanie co najmniej dwóch reflektorów po każdej stronie zapewnia równomierne oświetlenie przewodu przy jednoczesnej eliminacji cieni. Pulpit stanowi tło na zdjęciach służących do identyfikacji oznaczeń przewodów. Aby zapewnić możliwie najwyższą jednolitość tła pulpit ma jasną matową, gładką powierzchnię, korzystnie w postaci białej folii. Biały kolor zapewnia możliwie najwyższy uniwersalny kontrast, w stosunku do przewodów. Mat zapewnia eliminację refleksów. Gładkość powierzchni zapewnia eliminację efektu faktury i jednolitość tła, zwiększając efektywność jego odcięcia w procesie identyfikacji oznaczeń od widoku przewodu.

Wysoka efektywność identyfikacji oznaczeń przewodów realizowana jest przez zapewnienie optymalnego pozycjonowania oznaczenia przewodu w polu obserwacji kamery. Zapewnia to zastosowany w wynalazku układ pozycjonowania przewodu składający się z prowadnicy przewodu oraz monitora. Budowa prowadnicy, w tym jej długość i wyprofilowanie zapewniają możliwość obustronnego włożenia przewodu o średnicy do 10 mm. Oś prowadnicy przewodu usytuowana jest prostopadle do osi obserwacji kamery i równolegle do pulpitu. Środek osi prowadnicy przewodu usytuowany jest na osi obserwacji kamery. Długość prowadnicy przewodu wynosi nie mniej niż 75 mm. Wysokość instalacji kamery nad osią prowadnicy przewodu dobrana jest tak, aby pole obserwacji kamery obejmowało pełną długość prowadnicy przewodu. Po włożeniu przewodu do prowadnicy przewodu monitor zapewnia podgląd ułożenia przewodu w prowadnicy, w szczególności położenia oznaczenia przewodu względem kamery. Dzięki temu możliwe jest optymalne pozycjonowanie oznaczenia przewodu tak, aby w całości znajdowało się ono w polu obserwacji kamery oraz było ustawione całością znaków w kierunku kamery.

Sposób identyfikacji oznaczeń realizowany jest z wykorzystaniem głębokich konwolucyjnych sieci neuronowych. W rozwiązaniu według wynalazku zastosowane są dwie sieci neuronowe: jedna służy do rozpoznania przerw pomiędzy znakami, druga do rozpoznania znaków składających się na oznaczenie przewodu. Struktura obu sieci jest podobna. Różnią się one na ostatniej, w pełni połączonej warstwie wyjściowej.

Struktura zastosowanych głębokich konwolucyjnych sieci neuronowych jest następująca:

a) warstwa wejściowa o rozmiarze (32 na 32 na 3) - 32 na 32 piksele, 3 kolory,

b) pierwsza warstwa konwolucyjna o 32 filtrach o rozmiarze wejściowym 3 na 3,

c) pierwsza warstwa MaxPooling o rozmiarze 2 na 2,

d) druga warstwa konwolucyjna o 32 filtrach o rozmiarze wejściowym 3 na 3,

e) druga warstwa MaxPooling o rozmiarze 2 na 2,

f) warstwa gęsta o rozmiarze 128 węzłów,

g) warstwa wyjściowa - różna dla każdej z sieci:

- w sieci do wyszukiwania przerw pomiędzy znakami ma 2 węzły (przerwa między znakami, znak),

- w sieci do rozpoznawania znaków ma tyle węzłów z ilu różnych znaków tworzone są oznaczenia przewodów (parametr konfigurowalny).

Wszystkie funkcje aktywujące w obu sieciach są typu rektyfikowanych jednostek liniowych, ang. rectified linear unit, ReLU.

Sieć neuronową wykorzystuje się do identyfikacji oznaczeń przewodów, jednak najpierw musi być ona wydrenowana do analizy zdjęć przewodów i rozpoznawania znaków.

Proces trenowania sieci neuronowych odbywa się poza urządzeniem, na komputerze o dużej mocy obliczeniowej i prowadzony jest z udziałem człowieka. Proces ten obejmuje trzy zasadnicze fazy:

PL 234 021 Β1

1) Opisanie znaków na zdjęciach treningowych przez człowieka,

2) Wytrenowanie sieci neuronowej rozpoznającej odstępy między znakami,

3) Wytrenowanie sieci neuronowej rozpoznającej poszczególne znaki.

W procesie treningu obu sieci zastosowany jest algorytm optymalizacji funkcji stochastycznych o nazwie Adam.

Proces trenowania sieci neuronowych rozpoczyna się od wykonania reprezentatywnej puli zdjęć obrazujących rzeczywiste oznaczenia przewodów, których rozpoznawanie ma zostać zautomatyzowane. Dla zapewnienia odpowiedniego poziomu wytrenowania sieci neuronowych istotnym jest, aby pula zdjęć prezentowała wszystkie znaki występujące w docelowych oznaczeniach. Ważne jest również, aby zdjęcia prezentowały poszczególne znaki wielokrotnie i obejmowały możliwe zniekształcenia, rozmycia, czy inne defekty, które mogą wystąpić w rzeczywistych oznaczeniach. Przewody prezentowane na zdjęciach są wstępnie przetwarzane z zastosowaniem metod adaptacyjnego progu, ang. adaptive threshold oraz przeszukiwania promieniowego, ang. beam-search, na obraz liniowy. Stosowana jest obróbka zdjęć kolorowych RGB. Adaptacyjne progi wyznaczane są dla poszczególnych kolorów składowych, a następnie wybierana jest ta składowa, dla której przeszukiwanie promieniowe wyznacza najdłuższą lokalną ciągłość krawędzi, liczoną w pikselach. Następnie wskazywane są poszczególne znaki znajdujące się na zdjęciu. Dla każdego znaku podawane są:

- pozycja liczona w pikselach od lewej krawędzi zdjęcia do początku pola znakowego obejmującego dany znak (pole znakowe ma rozmiar 32 na 32 piksele),

- kod znaku.

Poniżej przedstawiono wyizolowane znaki na zdjęciu oznaczenia przewodu:

Proces ten prowadzony jest z udziałem człowieka. Dla danego zdjęcia wprowadzane są informacje o pozycjach i kodach występujących na nim znaków. W przykładzie zilustrowanym powyżej zdjęcie zostaje skojarzone z następującym ciągiem par opisu: (190, =), (222, 0), (254, 0), (284, 2), (316,.), (347, S), (380, P), (412, 0), (443, 1), (475, -), (508, S), (540, F), (573, 1), (605, :), (636, 2), (669, 1), (701, spacja), (732, T), (764, L). Przygotowane w powyższy sposób dane wejściowe umożliwiają stopniowe wytrenowanie sieci neuronowych w aspektach rozpoznawania poszczególnych znaków oraz rozpoznawania przerw pomiędzy znakami - czyli identyfikacji fragmentów sfotografowanego przewodu, gdzie nie występuje żaden znak.

Trenowanie sieci neuronowej do rozpoznawania poszczególnych znaków odbywa się poprzez podanie wszystkich wskazanych na zdjęciach odwzorowań określonego znaku.

Poniżej przedstawiono przykładowe odwzorowania znaku Ό’ na podstawie zdjęcia oznaczenia przewodu:

Dzięki wielości zdjęć i występujących na nich odwzorowań określonego znaku, obrazujących niedoskonałości nadruku, następuje wytrenowanie sieci neuronowej do poziomu zapewniającego skuteczne rozpoznawanie rzeczywistych oznaczeń przewodów z odpornością na występujące w rzeczywistości defekty i zniekształcenia znaków.

Trenowanie sieci neuronowej do rozpoznawania przerw pomiędzy znakami wykorzystuje informacje o położeniu każdych kolejnych dwóch znaków. Obraz przerwy pomiędzy znakami przyjmowany jest jako zawartość matrycy 32 na 32 piksele, której pierwsza, tj. skrajna lewa kolumna znajduje się

PL 234 021 Β1 w połowie pomiędzy wskazanymi polami kolejnych dwóch znaków. Wyjątek stanowi przypadek występowania obok siebie dwóch znaków spacji. W takim przypadku przyjmowane jest, że przerwa pomiędzy nimi nie występuje i matryca wyznaczana w połowie pomiędzy wskazanymi spacjami nie jest rozpatrywana jako wzorzec przerwy pomiędzy znakami. Poniżej przedstawiono wyznaczenie odwzorowań trzech początkowych przerw pomiędzy znakami na przykładzie przewodu, dla którego znaki określono na ilustracji powyżej. Pola tych przerw rozpoczynają się w pozycjach 206, 238 i 269, liczonych w pikselach od lewej krawędzi zdjęcia.

Wczytując obrazy poszczególnych przerw i stosując algorytm Adam następuje optymalizacja parametrów w poszczególnych warstwach konwolucyjnej sieci neuronowej do rozpoznawania przerw. Zgodnie z powyższą ilustracją wzorzec przerwy pomiędzy znakami charakteryzuje się dużą zmiennością, przede wszystkim z uwagi na zmienność znaków występujących po lewej i prawej stronie przerwy. Dodatkowym czynnikiem zmienności wzorca jest jakość i deformacje druku. W procesie treningu następuje optymalizacja parametrów sieci, zapewniająca uogólnienie wynikowego wzorca przerwy pomiędzy znakami, w taki sposób, że reprezentuje on cechy wspólne oraz elastycznie modelowane warianty różnic poszczególnych rzeczywistych obrazów przerwy pomiędzy znakami.

Po zakończeniu procesu trenowania sieci neuronowych rezultat zamieniany jest na kod wykonywalny na mikrokomputerze urządzenia. Kod ten realizuje proces automatycznego rozpoznawania oznaczeń przewodów opisany w sposobie według wynalazku.

Wynalazek został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów w widoku z przodu, bez przedniej ściany; fig. 2 pokazuje urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów w widoku z boku; fig. 3a i 3b przedstawiają sposób działania urządzenia do identyfikacji oznaczeń przewodów realizującego sposób według wynalazku w ujęciu blokowym; fig. 4a, 4b i 4c przedstawiają etapy identyfikacji oznaczenia przewodu za pomocą głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej; fig. 5 pokazuje wariant wykonania urządzenia do identyfikacji oznaczeń przewodów w widoku z przodu, bez przedniej ściany; fig. 6 przedstawia fragment urządzenia zawierający pulpit, prowadnicę oraz kamerę.

Pokazane na fig. 1 urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów ma obudowę 1 składającą się z dwóch bocznych ścian: 2a, 2b, bocznej tylnej ściany 2c, nieuwidocznionej na rysunku bocznej przedniej ściany 2d oraz górnej ściany 3. Górna ściana 3 wyposażona jest w monitor 4 w postaci wyświetlacza LCD z panelem dotykowym, nachylony pod kątem 12 stopni względem płaszczyzny poziomej urządzenia. Do dolnej części ścian 2a, 2b, 2c, 2d obudowy 1 zamocowany jest wzdłużny pulpit 5. Pulpit 5 posiada białą, matową, gładką powierzchnię w postaci folii. Nad pulpitem 5 umieszczona jest prowadnica 6 przewodu zawierająca prawy i lewy kanał prowadnicy la, 7b oraz prawe i lewe łoże prowadnicy 8a, 8b. Nad prowadnicą 6 zamocowany jest pod kątem 10 stopni w stosunku do osi prowadnicy 02 przewodu, za pomocą podstawy 9, zestaw oświetlenia składający się z dwóch par reflektorów diodowych LED 10 wyposażonych w system regulacji jasności świecenia usytuowanych nad każdym kanałem prowadnicy la, 7b, w tym na jego końcu, symetrycznie względem każdego łoża prowadnicy 8a, 8b oraz symetrycznie względem osi obserwacji kamery O1. Na krawędzi każdego łoża prowadnicy 8a, 8b umieszczony jest jeden czujnik optyczny podczerwieni 11. Lewy i prawy kanał prowadnicy 7a, 7b mają wysokość 10 mm, są otwarte od przodu urządzenia i usytuowane poziomo pomiędzy pulpitem 5 i podstawą mocowania 9 reflektorów diodowych LED 10, a lewe i prawe łoże prowadnicy 8a, 8b mają przekrój półokręgu o średnicy 10 mm i usytuowane są na tylnym końcu każdego kanału prowadnicy la, 7b na jego górnej krawędzi. Długość prowadnicy 6 przewodu, tj. odległość pomiędzy lewym i prawym kanałem prowadnicy la, 7b wynosi 75 mm. Do wewnętrznej powierzchni górnej ściany 3 zamocowana jest kamera HD 12, której wysokość nad osią prowadnicy 6 przewodu dobrana jest tak, że pole obserwacji kamery 12 obejmuje pełną długość prowadnicy 6 przewodu. Do wewnętrznej powierzchni bocznej ściany 2a obudowy 1 zamocowany jest, poza polem obserwacji kamery 12, połączony z kamerą 12 mikrokomputer 13 wraz z układem zasilania 14, sygnalizatorem dźwiękowym 15

PL 234 021 B1 i układem sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 tj. zestawem oświetlenia, monitorem 4, sygnalizatorem 15 i czujnikami optycznymi podczerwieni 11. Prowadnica 6 przewodu umieszczona jest nad pulpitem 5 równolegle do niego i symetrycznie w polu obserwacji kamery 12, a środek osi prowadnicy O2 przewodu usytuowany jest prostopadle do osi obserwacji kamery O1.

Układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 zapewnia regulację jasności oraz włączanie i wyłączanie reflektorów diodowych LED 10, włączanie i wyłączanie sygnalizatora 15, włączanie i wyłączanie monitora 4 oraz przekazywanie sygnałów z czujników optycznych podczerwieni 11 do mikrokomputera 13.

Układ zasilania 14 zapewnia stabilizowane napięcie 5 V z dokładnością do 0,1 V.

Urządzenie wyposażone jest w dwa nieuwidocznione na rysunku gniazda interfejsów komunikacyjnych zamocowane do zewnętrznej powierzchni tylnej bocznej ściany 2c obudowy 1.

Elementy i układy urządzenia połączone są przewodami. Zewnętrzna powierzchnia tylnej bocznej ściany 2c obudowy 1 wyposażona jest w nieuwidoczniony na rysunku uchwyt.

Kamera HD 12 realizuje dwie funkcje:

• podgląd ułożenia identyfikowanego przewodu w prowadnicy 6 przewodu; widok podglądu wyświetlany jest na monitorze 4 umożliwiając użytkownikowi ustawienie oznaczenia przewodu w kierunku kamery 12, • wykonywanie zdjęć do identyfikacji oznaczeń przewodów.

Zastosowanie kamery wysokiej rozdzielczości gwarantuje uzyskanie zdjęć umożliwiających identyfikację oznaczeń niezależnie od średnicy przewodów oraz wielkości znaków - od 1 mm.

Wyposażony w pamięć operacyjną mikrokomputer 13 realizuje algorytm sterujący sposobem identyfikacji oznaczeń przewodów oraz zapewnia komunikację urządzenia z urządzeniami i systemami zewnętrznymi, w szczególności transmisję zidentyfikowanego oznaczenia przewodu do środowiska produkcyjnego.

Reflektory diodowe LED 10 zapewniają właściwe oświetlenie identyfikowanego przewodu. Reflektory diodowe LED 10 ustawione są tak, aby oświetlały identyfikowany przewód wzdłuż jego powierzchni, jednocześnie prawie prostopadle do osi kamery 12. Takie ustawienie reflektorów 10 zapobiega powstawaniu refleksów w obrazie obserwacji kamery 12. Zastosowanie reflektorów diodowych LED 10 usytuowanych po obu stronach prowadnicy przewodu 6 zapewnia eliminację cieni identyfikowanego przewodu.

Monitor - wyświetlacz LCD 4 z panelem dotykowym - zapewnia podgląd ułożenia identyfikowanego przewodu, umożliwiając jego odpowiednie ułożenie względem kamery 12, gwarantując optymalną ekspozycję oznaczenia przewodu. Dodatkowymi funkcjami monitora 4 są wyświetlanie zidentyfikowanego oznaczenia przewodu oraz zapewnienie interfejsu z użytkownikiem poprzez panel dotykowy.

Sygnalizator dźwiękowy 15 zapewnia dźwiękowe powiadomienie użytkownika o zakończeniu identyfikacji oznaczenia przewodu.

Czujniki optyczne podczerwieni 11 identyfikują pojawienie się przewodu w prowadnicy 6 i wysyłają do mikrokomputera 13 sygnał aktywujący rozpoczęcie procesu identyfikacji oznaczenia przewodu.

Układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 ma znaną budowę i realizuje następujące funkcje:

• sterowanie reflektorami diodowymi LED 10, tj. włączaniem, regulacją jasności oświetlenia, wyłączaniem, • sterownie monitorem 4, tj. włączaniem, wyłączaniem, • sterownie sygnalizatorem 15, tj. włączaniem, wyłączaniem, • pomiar poziomu sygnałów z czujników optycznych podczerwieni 11 wykrywających obecność identyfikowanego przewodu i przekazywanie odpowiedniej informacji do mikrokomputera 13.

Układ zasilania 14 ma znaną budowę i zapewnia odpowiednie zasilanie wszystkich elementów i układów urządzenia.

Prowadnica 6 przewodu zapewnia optymalne ułożenie identyfikowanego przewodu w polu obserwacji kamery 12 oraz jego odpowiednie oświetlenie reflektorami diodowymi LED 10. Konstrukcja prowadnicy 6 przewodu zapewnia jednocześnie odizolowanie przestrzeni obserwacji kamery 12 od wpływu oświetlenia zewnętrznego gwarantując jednolite powtarzalne warunki identyfikacji niezależne od otoczenia.

Pulpit 5 stanowi tło identyfikowanego przewodu. Posiada on białą, gładką, matową powierzchnię w postaci białej folii zapewniającą maksymalne eliminowanie refleksów.

PL 234 021 B1

Interfejsy komunikacyjne Ethernet i USB umożliwiają transmisję danych do i z urządzenia, w szczególności zapewniając możliwość wysyłania zidentyfikowanych oznaczeń przewodów do systemów i urządzeń zewnętrznych oraz uaktualnianie oprogramowania na urządzeniu.

Mikrokomputer 13 za pomocą algorytmu sterującego realizuje sposób identyfikacji oznaczeń przewodów. Umieszczenie przewodu w prowadnicy 6 powoduje aktywację czujników optycznych podczerwieni 11 i wysłanie do mikrokomputera 13 sygnału aktywującego proces identyfikacji oznaczenia przewodu. W procesie tym wykonuje się cyklicznie zdjęcia przewodu kamerą HD 12 oraz dokonuje się ekstrakcji i analizy oznaczenia przewodu umieszczonego w prowadnicy 6 przy pomocy mikrokomputera 13. Identyfikacja oznaczenia kończy proces. Mikrokomputer 13 wysyła sygnał do sygnalizatora 15 oraz udostępnia informację o zidentyfikowanym oznaczeniu przewodu urządzeniom współpracującym z nim w środowisku produkcyjnym.

Fig. 2 przedstawia urządzenie opisane w pierwszym przykładzie realizacji i pokazane na fig. 1, w widoku z boku.

Opisane w pierwszym przykładzie realizacji urządzenie ma obudowę 1 składającą się z nieuwidocznionej na rysunku bocznej ściany 2a, bocznej ściany 2b, bocznej tylnej ściany 2c, bocznej przedniej ściany 2d oraz górnej ściany 3 wyposażonej w monitor 4. Monitor 4 nachylony jest pod kątem 12 stopni względem płaszczyzny poziomej urządzenia. Urządzenie wyposażone jest w dwa gniazda interfejsów komunikacyjnych 17 zamocowane do zewnętrznej powierzchni bocznej tylnej ściany 2c obudowy 1. Zewnętrzna powierzchnia bocznej tylnej ściany 2c obudowy 1 wyposażona jest w uchwyt 18. W prowadnicy 6 przewodu znajdującej się nad pulpitem 5 umieszczony został przewód 19.

Na krawędzi łoża prowadnicy 8b, usytuowanego na tylnym końcu kanału prowadnicy 7b, umieszczony jest jeden czujnik optyczny podczerwieni 11.

Fig. 3a i 3b pokazują sposób działania urządzenia opisanego w pierwszym i drugim przykładzie realizacji oraz sposób według wynalazku w ujęciu blokowym.

W urządzeniu umieszczony został w prowadnicy 6 przewodu przewód 19 zawierający oznaczenie = 002.SP01-SF1: 21 TL tak, że oznaczenie to znalazło się całkowicie w prowadnicy 6 i skierowane jest w stronę kamery 12, a środek osi O2 prowadnicy 6 przewodu usytuowany został na osi O1 obserwacji kamery 12 prostopadle do tej osi. Reflektorami diodowymi LED 10 umieszczonymi przy lewym końcu prowadnicy 6 przewodu oświetlona została prawa połowa pola obserwacji kamery 12 w płaszczyźnie prowadnicy 6 przewodu, a reflektorami diodowymi LED 10 umieszczonymi przy prawym końcu prowadnicy 6 przewodu oświetlona została lewa połowa pola obserwacji kamery 12 w płaszczyźnie prowadnicy 6 przewodu. Zgodnie z fig. 3a przewód 19 został wykryty przez czujniki optyczne podczerwieni 11, które aktywowały sygnał S 1 o obecności przewodu 19 i wysłały go za pośrednictwem układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 w postaci sygnału S 1b do mikrokomputera 13. Mikrokomputer 13 otrzymał sygnał S 1b o obecności przewodu 19 i wysłał sygnał sterujący S2 do kamery 12, która wykonała zdjęcie przewodu 19 i przesłała zwrotny sygnał S3 zawierający obraz do mikrokomputera 13. Mikrokomputer 13 znanymi metodami wydzielił cechy obrazu, dokonał jego analizy i zidentyfikował oznaczenie przewo du 19, przy czym w pierwszym etapie wyznaczone zostały pola identyfikowanego oznaczenia i w wyizolowanym obrazie przewodu 19 za pomocą pierwszej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie przerw pomiędzy znakami nastąpiła identyfikacja tych przerw w obrazie oznaczenia przewodu 19, w drugim etapie w wyizolowanym obrazie przewodu 19 za pomocą drugiej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie znaków nastąpiła identyfikacja znaków w obrazie oznaczenia prz ewodu 19, a w trzecim etapie sygnały wygenerowane w poprzednich etapach S4 i S5 zostały wykorzystane przy identyfikowaniu przerw i znaków do identyfikacji oznaczenia przewodu 19. Etapy działania głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej pokazują fig. 4a, 4b i 4c.

Nastąpiła nieskuteczna identyfikacja oznaczenia przewodu 19 i mikrokomputer 13 wysłał do kamery 12 sygnał sterujący S2, po czym kamera 12 wykonała kolejne zdjęcie przewodu 19 i przesłała zwrotny sygnał S3 zawierający obraz do mikrokomputera 13, który ponownie wydzielił cechy obrazu, dokonał jego analizy i skutecznie zidentyfikował oznaczenie przewodu 19.

Mikrokomputer 13 wysłał sygnał S6 do sygnalizatora dźwiękowego 15 za pośrednictwem układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 w postaci sygnału S6b o identyfikacji oznaczenia, a sygnalizator dźwiękowy 15 wyemitował sygnał S7 o zakończeniu procesu identyfikacji oznaczenia przewodu 19.

Pomiędzy aktywnymi elementami urządzenia następuje przepływ sygnałów elektrycznych zgodnie z przedstawionym na fig. 3b schematem blokowym.

PL 234 021 B1

Sygnał S2 jest sygnałem sterowania kamerą HD 12 przez mikrokomputer 13. Sygnał S3 jest sygnałem danych wizyjnych z kamery HD 12 do mikrokomputera 13.

Sygnały S8 i S9 obejmują kanały komunikacyjne umożliwiające przesyłanie informacji o identyfikacji przewodów do urządzeń i systemów zewnętrznych w środowisku produkcyjnym oraz uaktualnianie oprogramowania na urządzeniu identyfikacji oznaczeń przewodów.

Sygnały S1 b, S6, S10, S11, S12b obejmują przepływ informacji oraz sygnały sterujące pomiędzy mikrokomputerem 13 oraz układem sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16. Układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 pośredniczy w komunikacji mikrokomputera 13 z zestawem oświetlenia LED (sygnał S10 jest sygnałem sterującym wysyłanym z mikrokomputera 13, a sygnał S10b jest sygnałem wystawianym przez układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 w reakcji na sygnał S10), monitorem 4 (sygnał S11 jest sygnałem określającym sterowanie monitorem 4 wysyłanym z mikrokomputera 13, a sygnał S11lb jest sygnałem wysyłanym przez układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 w reakcji na sygnał S111; sygnał S12 jest sygnałem wysyłanym z panelu dotykowego monitora 4, a sygnał S12b jest sygnałem przekazywanym przez układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 do mikrokomputera 13 w reakcji na sygnał S12), sygnalizatorem 15 (sygnał S6 jest sygnałem sterującym wysyłanym z mikrokomputera 13, a sygnał S6b jest sygnałem wystawianym przez układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 w reakcji na sygnał S6) oraz czujnikami optycznymi podczerwieni 11 (sygnał S1 jest sygnałem wystawianym przez czujniki optyczne podczerwieni 11, a sygnał S1 b jest sygnałem wystawianym przez układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 do mikrokomputera 13 w reakcji na sygnał S1).

Sygnał S10b stanowi sygnał sterujący reflektorami diodowymi LED 10 przez układ sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16. Sygnał ten jest sygnałem wykonawczym - regulacji jasności oświetlenia, włączenie, wyłączenie reflektorów. Sygnał ten jest reakcją układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi 16 na sygnał sterujący S10 z mikrokomputera 13.

Sygnał S13 jest sygnałem wizyjnym z mikrokomputera 13 do monitora 4.

Fig. 4a, 4b i 4c przedstawiają etapy identyfikacji oznaczenia przewodu za pomocą głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej.

Proces analizy zdjęcia przewodu 19 umieszczonego w prowadnicy 6 rozpoczął się od rozpoznania położenia przewodu 19 na zdjęciu za pomocą metody adaptacyjnego progu do wykrywania potencjalnego położenia krawędzi przewodu oraz metody promieniowego przeszukiwania lokalnego do zidentyfikowania faktycznego położenia krawędzi 19 na bazie założenia ciągłości krawędzi. Metoda działa na zdjęciach kolorowych RGB. Adaptacyjne progi wyznaczane były dla poszczególnych kolorów składowych, a następnie wybierana była ta składowa, dla której przeszukiwanie promieniowe wyznaczało najdłuższą lokalną ciągłość krawędzi, liczoną w pikselach. Po wyznaczeniu położenia przewodu fragmenty zdjęcia zawierające się pomiędzy krawędziami przewodu 19 zostały wyizolowane ze zdjęcia i zamienione na obraz liniowy, tworząc opis wyprostowanego przewodu 19.

Następnie w wyizolowanym obrazie przewodu 19 za pomocą pierwszej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie przerw pomiędzy znakami nastąpiła w pierwszym etapie identyfikacja przerw w obrazie oznaczenia przewodu 19, w ten sposób, że:

- mikrokomputer 13 przetworzył obraz przewodu 19 i wyizolował obrazy składowe o rozmiarach 32 na 32 piksele wzdłuż całego obrazu przewodu 19, stanowiące sygnały wejściowe sieci neuronowej, która określiła ich zgodność z wzorcem przerwy pomiędzy znakami, czyli prawdopodobieństwo, że w danej pozycji występuje przerwa pomiędzy znakami, tj. dany obraz składowy reprezentuje przerwę pomiędzy znakami,

- analiza sygnałów stanowiących obrazy składowe rozpoczęła się od obrazu składowego na lewym skraju całego obrazu przewodu 19 i kontynuowana była z krokiem jednego piksela w prawo dla całego obrazu przewodu 19, prawdopodobieństwo wystąpienia przerwy pomiędzy znakami w obrazie składowym rozpoczynającym się w określonym pikselu, licząc wzdłuż przewodu przedstawia fig. 4a,

- sieć neuronowa wytrenowana do rozpoznawania przerw pomiędzy znakami w miejscach identyfikacji przerwy zwróciła na warstwie wyjściowej dla węzła reprezentującego przerwę pomiędzy znakami wartość prawdopodobieństwa bliską jeden, a w pozostałych miejscach wartość bliską zeru.

PL 234 021 B1

W drugim etapie nastąpiła za pomocą drugiej głębokiej sieci konwolucyjnej identyfikacja znaków w obrazie oznaczenia przewodu 19 w ten sposób, że:

- mikrokomputer 13 przetworzył obraz przewodu 19 i wyizolował obrazy składowe o rozmiarach 32 na 32 piksele wzdłuż całego obrazu przewodu 19, stanowiące sygnały wejściowe sieci neuronowej, która określiła ich zgodność z wzorcami poszczególnych znaków wykorzystywanych do tworzenia oznaczeń przewodów, czyli prawdopodobieństwo, że w danej pozycji występuje określony znak, tj. dany obraz składowy reprezentuje określony znak,

- analiza sygnałów stanowiących obrazy składowe rozpoczęła się od obrazu składowego na lewym skraju całego obrazu 19 i kontynuowana była z krokiem jednego piksela w prawo dla całego obrazu przewodu 19,

- sieć neuronowa wytrenowana do rozpoznawania poszczególnych znaków dla każdego obrazu składowego zwróciła na warstwie wyjściowej dla węzłów reprezentujących poszczególne znaki wartość prawdopodobieństwa określającą wystąpienie w pozycji tego obrazu danego znaku i jeśli rozpoznała obraz składowy jako zgodny z wzorcem określonego znaku w węźle wyjściowym reprezentującym ten znak zwróciła wartość bliską jeden a w węzłach reprezentujących pozostałe znaki wartości bliskie zeru; natomiast jeśli obraz składowy nie niósł sygnału jednoznacznie identyfikującego określony znak wówczas dla większej liczby węzłów warstwy wyjściowej zwracane były wartości proporcjonalne do adekwatności sygnału względem określonych znaków, przy czym suma wartości zwracanych we wszystkich węzłach wyjściowych dla każdego obrazy składowego wyniosła jeden; wyznaczone prawdopodobieństwo wystąpienia znaku ‘0’ w obrazie składowym rozpoczynającym się w określonym pikselu, licząc wzdłuż przewodu 19, przedstawia fig. 4b,

- po wykonaniu procesu czynności dla wszystkich sygnałów wejściowych, tj. wszystkich obrazów składowych, wyznaczone zostały sygnały wynikowe określające prawdopodobieństwo wystąpienia poszczególnych znaków w każdej z pozycji wzdłuż przewodu 19, liczonej w pikselach; sygnały te wyznaczone zostały poprzez przemnożenie sygnałów wyznaczonych dla poszczególnych węzłów wyjściowych sieci do rozpoznawania znaków z dopełnieniem do jeden sygnału wyznaczonego dla tej pozycji dla węzła określającego przerwę pomiędzy znakami w sieci do rozpoznawania przerw pomiędzy znakami; fig. 4c przedstawia histogram obrazujący wynikowe prawdopodobieństwo występowania określonego znaku w każdej pozycji wzdłuż przewodu na przykładzie przewodu 19 rozważanego powyżej przy założeniu, że oznaczenia przewodów mogą zawierać cyfry, duże litery, spację oraz wybrane znaki interpunkcyjne.

W trzecim etapie wykorzystane zostały sygnały wygenerowane w poprzednich etapach przy identyfikowaniu przerw i znaków do identyfikacji oznaczenia przewodu 19 w ten sposób, że:

- mikrokomputer 13 wykorzystał sygnały reprezentujące zestaw oznaczeń dopuszczalnych dla danej grupy przewodów, tzw. sygnały referencyjne, przechowywane przez mikrokomputer 13 w pamięci operacyjnej,

- mikrokomputer 13 wykorzystał sygnały wygenerowane w poprzednich etapach,

- mikrokomputer 13 przeanalizował zgodność sekwencji sygnałów z poprzednich etapów z sygnałami referencyjnymi, wykorzystując metodę największej wiarygodności tj. maximum likelihood estymator, w której analiza zgodności umożliwiła korektę identyfikowanego oznaczenia w przypadku ewentualnie błędnie rozpoznanych pojedynczych znaków oznaczenia, tj. błędnych sygnałów dla określonych pozycji wygenerowanych w poprzednich etapach.

Fig. 5 obrazuje wariant wykonania urządzenia opisanego w pierwszym przykładzie realizacji.

W urządzeniu tym obudowa 1 osadzona jest na połączonym z nią podeście 20, co ułatwia sytuowanie przewodu w prowadnicy 6. Pod wewnętrzną powierzchnią górnej ściany 3 wykonana jest równolegle do pulpitu 5 półka 21, do której dolnej powierzchni zamocowana jest kamera 12, a na górnej powierzchni półki 21 znajduje się połączony z kamerą 12 mikrokomputer 13 wraz z układem zasilania 14, sygnalizatorem 15 i układem sterowania 16 reflektorami diodowymi LED 10, monitorem 4, sygnalizatorem świetlnym 15 i czujnikami optycznymi podczerwieni 11.

W urządzeniu tym monitor 4 nachylony jest pod kątem 18 stopni względem płaszczyzny poziomej urządzenia. Urządzenie wyposażone jest w trzy pary reflektorów diodowych LED 10 usytuowanych pod kątem 20 stopni w stosunku do osi prowadnicy O2 przewodu.

PL 234 021 B1

Lewy i prawy kanał prowadnicy 7a, 7b przewodu mają wysokość 5 mm, a lewe i prawe łoże prowadnicy 8a, 8b przewodu mają przekrój półokręgu o średnicy 5 mm. Długość prowadnicy 6 przewodu, tj. odległość pomiędzy lewym i prawym kanałem prowadnicy 7a, 7b wynosi 90 mm.

Na górnej ścianie 3 umieszczone jest gniazdo 17 interfejsu komunikacyjnego.

Na fig. 6 pokazany został fragment urządzenia zawierający pulpit, prowadnicę oraz kamerę.

Do półki 21 zamocowana jest kamera HD 12, której wysokość nad osią prowadnicy O2 przewodu dobrana jest tak, że pole obserwacji kamery 12 obejmuje pełną długość prowadnicy 6 przewodu. Do dolnej części bocznych ścian obudowy 1 zamocowane zostało rusztowanie 22, na którym osadzony jest zestaw oświetlenia w postaci dwóch par reflektorów diodowych 10 oraz prowadnica 6 i dwa czujniki optyczne podczerwieni 11. Prowadnica 6 przewodu ma prawy i lewy kanał prowadnicy 7a, 7b oraz prawe i lewe łoże prowadnicy 8a, 8b. Każda para reflektorów diodowych LED 10 zamocowana jest do rusztowania 22 nad każdym kanałem prowadnicy 7a, 7b, w tym na jego końcu, symetrycznie względem każdego łoża prowadnicy 8a, 8b oraz symetrycznie względem osi obserwacji kamery O1. Na krawędzi każdego łoża prowadnicy 8a, 8b umieszczony jest jeden czujnik optyczny podczerwieni 11. Do dolnej części bocznych ścian zamocowany jest wzdłużny pulpit 5, znajdujący się pod prowadnicą 6. Prowadnica 6 przewodu umieszczona jest nad pulpitem 5 równolegle do niego i symetrycznie w polu obserwacji kamery 12, a środek osi prowadnicy O2 przewodu usytuowany jest prostopadle do osi obserwacji kamery O1.

Claims (36)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do identyfikacji oznaczeń przewodów zawierające kamerę, mikrokomputer, zestaw oświetlenia oraz monitor, znamienne tym, że ma obudowę (1), której górna ściana (3) wyposażona jest w monitor (4) nachylony pod kątem od 12 do 18 stopni względem płaszczyzny poziomej urządzenia, wewnątrz obudowy (1) zamocowany jest, poza polem obserwacji kamery (12), połączony z kamerą (12) mikrokomputer (13) wraz z układem zasilania (14), sygnalizatorem (15) i układem sterowania urządzeniami peryferyjnymi (16) tj. zestawem oświetlenia, monitorem (4), sygnalizatorem (15) i czujnikami (11), gdzie do dolnej części bocznych ścian (2a, 2b, 2c, 2d) obudowy (1) zamocowany jest wzdłużny pulpit (5), nad pulpitem (5) umieszczona jest równolegle do niego, symetrycznie w polu obserwacji kamery (12) i prostopadle do osi obserwacji kamery (O1) prowadnica (6) przewodu zawierająca prawy i lewy kanał prowadnicy (7a, 7b) oraz prawe i lewe łoże prowadnicy (8a, 8b), na krawędzi każdego łoża prowadnicy (8a, 8b) przewodu umieszczony jest co najmniej jeden czujnik (11), a nad prowadnicą (6) pod kątem nie mniejszym niż 10 i nie większym niż 20 stopni w stosunku do osi prowadnicy (O2) przewodu zamocowany jest zestaw oświetlenia składający się z co najmniej dwóch par reflektorów diodowych LED (10) usytuowanych nad każdym kanałem prowadnicy (7a, 7b), w tym na jego końcu, symetrycznie względem każdego łoża prowadnicy (8a, b) oraz symetrycznie względem osi obserwacji kamery (O1), przy czym wysokość kamery (12) nad osią prowadnicy (O2) przewodu dobrana jest tak, że pole obserwacji kamery (12) obejmuje pełną długość prowadnicy (6) przewodu.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że lewy i prawy kanał prowadnicy (7a, 7b) przewodu mają wysokość nie większą niż 10 mm, są otwarte od przodu urządzenia i usytuowane poziomo pomiędzy pulpitem (5) i podstawą (9) reflektorów diodowych LED (10), a lewe i prawe łoże prowadnicy (8a, 8b) przewodu mają przekrój półokręgu o średnicy nie większej niż 10 mm i usytuowane są na tylnym końcu każdego kanału prowadnicy (7a, 7b) na jego górnej krawędzi.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że środek osi prowadnicy (O2) przewodu usytuowany jest prostopadle do osi obserwacji kamery (O1).
4. 4. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 3, znamienne tym, że długość prowadnicy (6) przewodu, tj. odległość pomiędzy lewym i prawym kanałem prowadnicy (7a, 7b) wynosi nie mniej niż 75 mm.
5. 5. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 4, znamienne tym, że pulpit (5) posiada białą, matową, gładką powierzchnię.
6. 6. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 5, znamienne tym, że reflektory diodowe LED (10) wyposażone są w system regulacji jasności świecenia.

   PL 234 021 B1
7. 7. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 6, znamienne tym, że co najmniej jeden czujnik (11) jest czujnikiem optycznym podczerwieni.
8. 8. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 7, znamienne tym, że sygnalizator (15) jest sygnalizatorem dźwiękowym.
9. 9. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 7, znamienne tym, że sygnalizator (15) jest sygnalizatorem świetlnym stanowiącym diodę.
10. 10. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 9, znamienne tym, że monitor (4) wyposażony jest w panel dotykowy.
11. 11. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 10, znamienne tym, że wyposażone jest w co najmniej jeden interfejs komunikacyjny, którego gniazdo (17) zamocowane jest do zewnętrznej powierzchni jednej ze ścian (2a, 2b, 2c, 2d) obudowy (1).
12. 12. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 11, znamienne tym, że elementy i układy urządzenia połączone są przewodami.
13. 13. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 12, znamienne tym, że obudowa (1) osadzona jest na podeście (20).
14. 14. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 13, znamienne tym, że do dolnych krawędzi bocznych ścian (2a, 2b, 2c, 2d) obudowy (1) zamocowane jest rusztowanie (22), na którym osadzone są reflektory diodowe LED (10) oraz prowadnica (6) i czujniki (11).
15. 15. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 14, znamienne tym, że pod wewnętrzną powierzchnią górnej ściany (3) wykonana jest równolegle do pulpitu (5) półka (21), do której dolnej powierzchni zamocowana jest kamera (12).
16. 16. Urządzenie według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 15, znamienne tym, że zewnętrzna powierzchnia bocznej ściany (2a, 2b, 2c) albo górnej ściany (3) obudowy (1) wyposażona jest w uchwyt (18).
17. 17. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów, w którym wykonuje się cyfrowe zdjęcia przewodów, poddaje się je przetwarzaniu, wydziela się cechy obrazu i poddaje się je analizie, znamienny tym, że w urządzeniu mającym obudowę (1), której górna ściana (3) wyposażona jest w monitor (4) nachylony pod kątem od 12 do 18 stopni względem płaszczyzny poziomej urządzenia, zamocowany wewnątrz obudowy (1), poza polem obserwacji kamery (12) i połączony z kamerą (12) mikrokomputer (13) wraz z układem zasilania (14), sygnalizatorem (15) i układem sterowania urządzeniami peryferyjnymi (16) tj. zestawem oświetlenia, monitorem (4), sygnalizatorem (15) i czujnikami (11), gdzie do dolnej części bocznych ścian (2a, 2b, 2c, 2d) obudowy zamocowany jest wzdłużny pulpit (5), nad pulpitem (5) umieszczona jest równolegle do niego, symetrycznie w polu obserwacji kamery (12) i prostopadle do osi obserwacji kamery (O1) prowadnica (6) przewodu zawierająca prawy i lewy kanał prowadnicy (7a, 7b) oraz prawe i lewe łoże prowadnicy (8a, 8b), na krawędzi każdego łoża prowadnicy (8a, 8b) przewodu umieszczony jest co najmniej jeden czujnik (11), a nad prowadnicą (6) pod kątem nie mniejszym niż 10 i nie większym niż 20 stopni w stosunku do osi prowadnicy (O2) przewodu zamocowany jest zestaw oświetlenia składający się z co najmniej dwóch par reflektorów diodowych LED (10) usytuowanych nad każdym kanałem prowadnicy (7a, 7b), w tym na jego końcu, symetrycznie względem każdego łoża prowadnicy (8a, 8b) oraz symetrycznie względem osi obserwacji kamery (O1), przy czym wysokość kamery (12) nad osią prowadnicy (O2) przewodu dobrana jest tak, że pole obserwacji kamery (12) obejmuje pełną długość prowadnicy (6) przewodu:

    - umieszcza się przewód (19) w prowadnicy (6) przewodu tak, że oznaczenie przewodu (19) znajduje się całkowicie w prowadnicy (6) i skierowane jest w stronę kamery (12), gdzie środek osi prowadnicy (O2) przewodu sytuuje się na osi obserwacji kamery (O1) prostopadle do tej osi (O1),

    - co najmniej jeden czujnik (11) wykrywa przewód (19), aktywuje sygnał o obecności przewodu (S1) i wysyła sygnał (S1 b) za pośrednictwem układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi (16) do mikrokomputera (13),

    - mikrokomputer (13) otrzymuje sygnał o obecności przewodu (S1b) i wysyła sygnał sterujący (S2) do kamery (12), która wykonuje zdjęcie przewodu (19) i przesyła zwrotny sygnał (S3) zawierający obraz do mikrokomputera (13),

    PL 234 021 B1

    - mikrokomputer (13) wydziela cechy obrazu, dokonuje jego analizy i identyfikuje oznaczenie przewodu (19), przy czym w pierwszym etapie wyznacza się pola identyfikowanego oznaczenia i w wyizolowanym obrazie przewodu (19) za pomocą pierwszej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie przerw pomiędzy znakami następuje identyfikacja tych przerw w obrazie oznaczenia przewodu (19), w drugim etapie w wyizolowanym obrazie przewodu (19) za pomocą drugiej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie znaków następuje identyfikacja znaków w obrazie oznaczenia przewodu (19), a w trzecim etapie wykorzystuje się sygnały (S4, S5) wygenerowane w poprzednich etapach przy identyfikowaniu przerw i znaków do identyfikacji oznaczenia przewodu (19),

    - w przypadku nieskutecznej identyfikacji oznaczenia przewodu (19) mikrokomputer (13) wysyła do kamery (12) sygnał sterujący (S2), która wykonuje kolejne zdjęcie przewodu (19) i przesyła zwrotny sygnał (S3) zawierający obraz do mikrokomputera (13), który ponownie wydziela cechy obrazu, dokonuje jego analizy i identyfikuje oznaczenie przewodu (19),

    - w przypadku skutecznej identyfikacji oznaczenia przewodu (19) mikrokomputer (13) wysyła do sygnalizatora (15) za pośrednictwem układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi (16) sygnał (S6) o identyfikacji oznaczenia, a sygnalizator (15) emituje sygnał (S7) o zakończeniu procesu identyfikacji oznaczenia przewodu (19).
18. 18. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według zastrz. 17, znamienny tym, że w pierwszym etapie wyznacza się pola identyfikowanego oznaczenia i w wyizolowanym obrazie przewodu (19) za pomocą pierwszej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie przerw pomiędzy znakami następuje identyfikacja tych przerw w obrazie oznaczenia przewodu, w ten sposób, że:

    - mikrokomputer (13) przetwarza obraz przewodu i wyizolowuje obrazy składowe o rozmiarach 32 na 32 piksele wzdłuż całego obrazu przewodu (19), stanowiące sygnały wejściowe sieci neuronowej, która określa ich zgodność z wzorcem przerwy pomiędzy znakami, czyli prawdopodobieństwo, że w danej pozycji występuje przerwa pomiędzy znakami, tj. dany obraz składowy reprezentuje przerwę pomiędzy znakami,

    - analiza sygnałów stanowiących obrazy składowe rozpoczyna się od obrazu składowego na lewym skraju całego obrazu przewodu (19) i kontynuowana jest z krokiem jednego piksela w prawo dla całego obrazu przewodu (19),

    - sieć neuronowa wytrenowana do rozpoznawania przerw pomiędzy znakami w miejscach identyfikacji przerwy zwraca na warstwie wyjściowej dla węzła reprezentującego przerwę pomiędzy znakami wartość prawdopodobieństwa bliską jeden, a w pozostałych miejscach wartość bliską zeru.
19. 19. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według zastrz. 18, znamienny tym, że w drugim etapie w wyizolowanym obrazie przewodu (19) za pomocą drugiej głębokiej konwolucyjnej sieci neuronowej wytrenowanej na rozpoznawanie znaków następuje identyfikacja znaków w obrazie oznaczenia przewodu (19) w ten sposób, że:

    - mikrokomputer (13) przetwarza obraz przewodu (19) i wyizolowuje obrazy składowe o rozmiarach 32 na 32 piksele wzdłuż całego obrazu przewodu (19), stanowiące sygnały wejściowe sieci neuronowej, która określa ich zgodność z wzorcami poszczególnych znaków wykorzystywanych do tworzenia oznaczeń przewodów, czyli prawdopodobieństwo, że w danej pozycji występuje określony znak, tj. dany obraz składowy reprezentuje określony znak,

    - analiza sygnałów stanowiących obrazy składowe rozpoczyna się od obrazu składowego na lewym skraju całego obrazu przewodu (19) i kontynuowana jest z krokiem jednego piksela w prawo dla całego obrazu przewodu (19),

    - sieć neuronowa wytrenowana do rozpoznawania poszczególnych znaków dla każdego obrazu składowego zwraca na warstwie wyjściowej dla węzłów reprezentujących poszczególne znaki wartość prawdopodobieństwa określającą wystąpienie w pozycji tego obrazu danego znaku i jeśli obraz składowy zostanie rozpoznany jako zgodny z wzorcem określonego znaku w węźle wyjściowym reprezentującym ten znak zwrócona zostaje wartość bliska jeden a w węzłach reprezentujących pozostałe znaki wartości bliskie zeru; natomiast jeśli obraz składowy nie niesie sygnału jednoznacznie identyfikującego określony znak wówczas dla większej liczby węzłów warstwy wyjściowej zwracane są wartości proporcjonalne do adekwatności sygnału względem określonych znaków, przy czym

    PL 234 021 B1 suma wartości zwracanych we wszystkich węzłach wyjściowych dla każdego obrazu składowego wynosi jeden,

    - po wykonaniu procesu czynności dla wszystkich sygnałów wejściowych, tj. wszystkich obrazów składowych, wyznacza się sygnały wynikowe określające prawdopodobieństwo wystąpienia poszczególnych znaków w każdej z pozycji wzdłuż przewodu (19), liczonej w pikselach; sygnały te wyznaczane są poprzez przemnożenie sygnałów wyznaczonych dla poszczególnych węzłów wyjściowych sieci do rozpoznawania znaków z dopełnieniem do jeden sygnału wyznaczonego dla tej pozycji dla węzła określającego przerwę pomiędzy znakami w sieci do rozpoznawania przerw pomiędzy znakami.
20. 20. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według zastrz. 19, znamienny tym, że w trzecim etapie wykorzystuje się sygnały wygenerowane w poprzednich etapach przy identyfikowaniu przerw i znaków do identyfikacji oznaczenia przewodu (19) w ten sposób, że:

    - mikrokomputer (13) wykorzystuje sygnały reprezentujące zestaw oznaczeń dopuszczalnych dla danej grupy przewodów, tzw. sygnały referencyjne, przechowywane przez mikrokomputer (13) w pamięci operacyjnej,

    - mikrokomputer (13) wykorzystuje sygnały wygenerowane w poprzednich etapach,

    - mikrokomputer (13) analizuje zgodność sekwencji sygnałów z poprzednich etapów z sygnałami referencyjnymi, wykorzystując metodę największej wiarygodności tj. maximum likelihood estymator, gdzie analiza zgodności umożliwia korektę identyfikowanego oznaczenia w przypadku ewentualnie błędnie rozpoznanych pojedynczych znaków oznaczenia, tj. błędnych sygnałów dla określonych pozycji wygenerowanych w poprzednich etapach.
21. 21. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 20, znamienny tym, że przewód (19) umieszcza się w prowadnicy (6), której lewy i prawy kanał (7a, 7b) mają wysokość nie większą niż 10 mm, są otwarte od przodu urządzenia i usytuowane poziomo pomiędzy pulpitem (5) i dolną podstawą mocowania (9) reflektorów diodowych LED (10), a lewe i prawe łoże prowadnicy (8a, 8b) przewodu mają przekrój półokręgu o średnicy nie większej niż 10 mm i usytuowane są na tylnym końcu każdego kanału prowadnicy (7a, 7b) na jego górnej krawędzi.
22. 22. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 21, znamienny tym, że przewód (19) umieszcza się w prowadnicy (6), której długość, tj. odległość pomiędzy lewym i prawym kanałem prowadnicy (7a, 7b), wynosi nie mniej niż 75 mm.
23. 23. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 22, znamienny tym, że zdjęcia wykonuje się na tle pulpitu (5) posiadającego białą, matową, gładką powierzchnię.
24. 24. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 23, znamienny tym, że reguluje się jasność świecenia reflektorów diodowych LED (10) za pomocą systemu regulacji jasności świecenia.
25. 25. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 24, znamienny tym, że reflektorami diodowymi LED (10) umieszczonymi przy lewym końcu prowadnicy (6) przewodu oświetla się prawą połowę pola obserwacji kamery (12) w płaszczyźnie prowadnicy (6) przewodu, a reflektorami (10) umieszczonymi przy prawym końcu prowadnicy (6) przewodu oświetla się lewą połowę pola obserwacji kamery (12) w płaszczyźnie prowadnicy (6) przewodu.
26. 26. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 25, znamienny tym, że sygnał o obecności przewodu (S1) aktywuje co najmniej jeden czujnik optyczny podczerwieni (11).
27. 27. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 26, znamienny tym, że stosuje się sygnalizator (15) dźwiękowy.
28. 28. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 26, znamienny tym, że stosuje się sygnalizator (15) świetlny stanowiący diodę.
29. 29. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 28 , znamienny tym, że stosuje się monitor (4) wyposażony w panel dotykowy.
30. 30. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 29, znamienny tym, że sygnały sterujące (S6, S10, S11) wysyła się za pomocą układu sterowania urządzeniami peryferyjnymi (16) zapewniającego regulację jasności oraz włączanie i wyłącza

    PL 234 021 Β1 nie reflektorów diodowych (10), włączanie i wyłączanie sygnalizatora (15), włączanie i wyłączanie monitora (4) oraz przekazywanie sygnałów (S1) z czujników (11) i sygnałów (S12) z panelu dotykowego monitora (4) do mikrokomputera (13).
31. 31. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 30, znamienny tym, że używa się co najmniej jednego interfejsu komunikacyjnego, którego gniazdo (17) zamocowane jest do zewnętrznej powierzchni jednej ze ścian (2a, 2b, 2c, 2d) obudowy (1).
32. 32. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 31, znamienny tym, że pomiędzy elementami i układami urządzenia stosuje się komunikację przewodową.
33. 33. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 32, znamienny tym, że używa się urządzenia, którego obudowa (1) osadzona jest na podeście (20).
34. 34. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 33, znamienny tym, że używa się urządzenia, w którym do dolnych krawędzi bocznych ścian (2a, 2b, 2c, 2d) obudowy (1) zamocowane jest rusztowanie (22), na którym osadzone są reflektory diodowe LED (10) oraz prowadnica (6) i czujniki (11).
35. 35. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 34, znamienny tym, że używa się urządzenia, w którym pod wewnętrzną powierzchnią górnej ściany (3) wykonana jest równolegle do pulpitu (5) półka (21), do której dolnej powierzchni zamocowana jest kamera (12).
36. 36. Sposób identyfikacji oznaczeń przewodów według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 35, znamienny tym, że używa się urządzenia, w którym zewnętrzna powierzchnia bocznej ściany (2a, 2b, 2c) albo górnej ściany (3) obudowy (1) wyposażona jest w uchwyt (18).

    Rysunki

    3 4

    Fig. 1

    PL 234 021 Β1

    Fig. 2

    PL 234 021 Β1

    S4 S5

    Fig. 3a

    S4 S5 S13

    Fig. 3b

    PL 234 021 Β1 prawdopodobieństwo wystąpiena przerwy pomiędzy znakami

    piksel

    Fig. 4a prawdopodobieństwo wystąpienia znaku '0'

    Fig. 4b

    PL 234 021 Β1 prawdopodobieństwo wystąpienia

    Fig. 4c

    PL 234 021 Β1

    Fig. 5

    PL 234 021 Β1

    Fig. 6