基于机器视觉的工业设备指针读数用AI识别装置及其方法与流程

基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置及其方法
技术领域
1.本发明属于工业设备指针ai识别技术领域，具体为基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置及其方法。


背景技术：

2.电子制造线路板fpc行业对产品的品质以及产品多样性的要求逐年提升，因此，要实现fpc行业ds产线的工艺与质量数据追溯管理以及分析，首先要完成现场的数据采集，因其产线上的仪表多为老旧机械仪表，不支持传统的数据采集方式，为了降低企业成本，一般采用工业相机与ai视觉技术相结合对工业指针进行度数ai识别，因此需要基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置。
3.现有的基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置结构简单，主要依靠人工手提支撑对设备进行使用，由于缺乏有效支撑，设备的主体工业相机很容易晃动，不仅影响识别效率，而且由于设备过于靠近指针，容易造成相机脱落甚至损坏；当识别装置拍照取样时，会遇到光线很差的情况，此时，仅仅靠ai算法是不行的，现有的基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置的相机自带补光设备不仅光强低，而且不具备调节能力，无法提供最优质的补光功能；另外，现有的基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置作为ai芯片设备与工业相机的结合体，十分脆弱，为了提高使用效率，现有技术中一般没有防护缓冲结构，这就造成了一旦设备跌落会直接撞击，百分百会损坏，急需解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置，包括设备箱、显示屏和工业相机，所述设备箱的左右两侧均固定安装有侧把手，所述设备箱的顶部固定安装有上把手，所述设备箱的背面四角处均固定安装有固定柱，所述固定柱外表面的后端固定套接有密封圈，所述固定柱和密封圈的外表面活动套接有支撑筒，所述支撑筒的背面固定安装有真空吸盘，所述支撑筒的内部开设有固定槽，所述支撑筒的外表面开设有贯穿至固定槽内部的透气孔，所述固定柱的外表面活动套接有位于固定槽内部的三号弹簧，所述三号弹簧的两端分别与密封圈和固定槽固定连接，当工作人员握住侧把手并带动设备箱和真空吸盘向工业设备移动时，真空吸盘与工业设备本体接触并迅速受力形变然后贴合，形成有效的真空吸附条件，此时，随着工作人员施加压力的增大，固定柱开始带动密封圈向真空吸盘的内部移动，使得密封圈逐渐封堵住透气孔，避免空气进入真空吸盘的内部，此时，真空吸盘便可利用真空负压吸附在工业设备上，从而帮助工作人员省时省力。
6.优选的，所述设备箱的正面固定安装有显示屏，所述设备箱背面的中部固定安装有工业相机，所述固定柱的外表面活动套接有移动环，四个所述移动环的外表面之间固定
安装有上下两个一号调节机构和左右两个二号调节机构，在设备箱跌落时，装置整体开始向下做自由落体运动，真空吸盘必然首先接触地面，从而吸收大部分的震动损伤，然后，设备箱带动固定柱向下，带动密封圈向下移动并拉伸三号弹簧，再一次提供了缓冲，从而避免设备箱和工业相机直接跌落而损坏。
7.优选的，所述一号调节机构包括一号转动筒，所述一号转动筒的内部螺纹套接有一号螺杆和二号螺杆，所述一号螺杆和二号螺杆的另一端分别与相对应的移动环固定连接，所述一号转动筒内部位于一号螺杆和二号螺杆之间的部分活动套接有一号限位块、二号限位块和一号弹簧，所述一号弹簧的两端分别与一号限位块和二号限位块固定连接，所述一号螺杆的外螺纹与二号螺杆的外螺纹相反，所述一号螺杆和二号螺杆的外侧一端均与移动环固定连接，所述一号转动筒的外表面固定安装有连接板，所述连接板的外侧面固定安装有led灯条，一号调节机构的作用有两个，一方面通过转动一号转动筒控制一号螺杆与二号螺杆相向运动或逆向运动，从而改变对移动环的施压力度，从而可以带动移动环、连接板和led灯条沿着固定柱的外表面移动，改变led灯条与工业设备仪表的距离，从而使得led灯条可以提供有效补光功能；另一方面，转动拧紧后的一号转动筒还可以进行微调，从而改变led灯条的补光角度，进一步提高补光效果。
8.优选的，所述二号调节机构包括二号转动筒，所述二号转动筒的内部螺纹套接有三号螺杆和四号螺杆，所述三号螺杆和四号螺杆的另一端分别与相对应的移动环固定连接，所述二号转动筒内部位于三号螺杆和四号螺杆之间的部分活动套接有三号限位块、四号限位块和二号弹簧，所述二号弹簧的两端分别与三号限位块和四号限位块固定连接，所述三号螺杆的外螺纹与四号螺杆的外螺纹相反，所述三号螺杆和四号螺杆的外侧一端均与移动环固定连接，所述二号转动筒的外表面固定安装有连接板，所述连接板的外侧面固定安装有led灯条，二号调节机构的作用与一号调节机构相同，二号调节机构和一号调节机构相互配合能够实现四个移动环的稳定。
9.优选的，所述密封圈由橡胶块制成，所述密封圈与固定槽的内壁密封套接，所述密封圈位于透气孔的前端，如图8所示，密封圈密封套接在固定槽的内部，通过自身的形变挤压从而保持真空吸盘与外接空间的气压隔绝，当真空吸盘对工业设备本体进行真空吸附时，固定柱带动密封圈可以堵住透气孔并避免空气进入真空吸盘的内部。
10.优选的，所述三号弹簧受力状态过程为被压缩——恢复——被拉伸——恢复——被压缩，三号弹簧主要是为固定柱和密封圈提供复位的功能，当固定柱在设备箱的带动下向真空吸盘的方向移动，会带动密封圈移动并拉伸三号弹簧，在完成拍照提取后，通过向回拉拽设备箱带动固定柱向前移动，带动密封圈向原始位置移动，使得三号弹簧得以复位，而支撑筒与真空吸盘的重量回全部加在三号弹簧身上，此时，三号弹簧被压缩。
11.优选的，所述一号转动筒转动时，所述一号螺杆和二号螺杆沿着一号转动筒的内部做方向相反的同步线性运动，由于一号螺杆与二号螺杆的外螺纹相反，因此，在一号转动筒转动时，一号螺杆和二号螺杆会做方向相反的同步线性运动，如果一号螺杆与二号螺杆做相向运动，则一号螺杆和二号螺杆则会减小对移动环的压力，此时，移动环受力减小从而可以沿着固定柱的外表面移动，当一号螺杆与二号螺杆做逆向运动，则一号螺杆和二号螺杆则会对移动环施加压力，从而使得移动环固定在固定柱的外表面上，实现移动环的固定功能。
12.优选的，所述透气孔与固定槽连通，所述固定柱带动密封圈向真空吸盘的方向移动时密封圈将会堵住透气孔，透气孔与固定槽连通，在真空吸盘接触到工业设备的初始阶段时，真空吸盘受力发生形变并持续贴合工业设备的表面，此时透气孔与外接连通，当固定柱带动密封圈向真空吸盘的方向移动时，密封圈会堵住透气孔，使得真空吸盘的内部不再通入空气，从而实现了真空吸盘的真空吸附功能。
13.基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别方法，包括以下步骤：
14.首先：握住侧把手并将设备箱对准工业设备的仪表，将真空吸盘对准工业设备本体并与之相接触，用力按压侧把手并带动设备箱和固定柱向真空吸盘的方向移动，真空吸盘变形并开始向工业设备本体增大接触面，待真空吸盘吸附形变准备到位后，固定柱带动密封圈向真空吸盘的方向移动，拉伸三号弹簧，使得密封圈堵住透气孔，避免真空吸盘的内部漏气，从而使得真空吸盘吸附在工业设备本体上，此时，如果光线条件好，直接启动设备箱并控制工业相机对仪表指针读数进行拍照识别提取，如果光照条件不好，则开启led灯条；
15.然后：转动一号转动筒并控制一号螺杆和二号螺杆相向移动，带动一号限位块和二号限位块相向移动并压缩一号弹簧，使得一号螺杆和二号螺杆对移动环的压力减小，同时，转动二号转动筒并控制三号螺杆和四号螺杆相向移动，带动三号限位块和四号限位块相向移动并压缩二号弹簧，使得三号螺杆和四号螺杆对移动环的压力减小，拉动一号转动筒和一号螺杆带动移动环沿着固定柱的外表面移动直至调整至合适的位置，将一号转动筒和二号转动筒分别反转回去使得一号螺杆、二号螺杆、三号螺杆、四号螺杆重新对移动环施加压力，然后分别继续微微转动一号转动筒和二号转动筒，带动连接板和led灯条进行角度的微调，将光线对准仪表指针；
16.最后:通过工业相机对仪表指针进行拍照识别上传，其具体步骤如下：
17.1)通过4g/5g/wifi等无线网络的固定采集终端获取仪表度数图像；
18.2)将获取到的仪表读数图像传输至工业互联网云平台进行读数智能分析；
19.3)通过将对采集图像的分析，将模拟数据转换为数值信息，实现设备状态的数据读取和结构化分析；
20.4)通过标识解析技术绑定产品、在制品、工艺属性与设备关键运行参数；
21.5)基于生产链的数字关系绑定，管理、控制影响产品良率等指标的制备工艺参数，进而用于追述产品质量的稳定形等，评价优化工艺。
22.本发明的有益效果如下：
23.1、本发明通过设置有固定柱、支撑筒、透气孔、真空吸盘、固定槽和三号弹簧等实现了设备箱的稳定支撑功能，通过设置有设备箱在工作人员的带动下带动固定柱向工业设备本体移动，使得真空吸盘贴合工业设备本体并形成吸附需要的形变条件，通过固定柱带动密封圈向真空吸盘的方向移动，一方面通过拉伸三号弹簧维持复位力度，同时，移动的密封圈对透气孔进行封堵，使得真空吸盘的内部不再有空气流动，从而使得真空吸盘具备的真空吸附能力，从而实现了对设备箱的辅助支撑功能。
24.2、本发明通过设置有固定柱、移动环、一号调节机构、二号调节机构、连接板和led灯条实现了补光功能，通过设置有一号转动筒和二号转动筒在转动时分别带动一号螺杆、二号螺杆和三号螺杆、四号螺杆做方向相反的线性运动，从而使得一号转动筒和二号转动
筒在正反转时分别控制一号螺杆、二号螺杆和三号螺杆、四号螺杆对移动环进行压紧和放松操作，使得移动环可以沿着固定柱的外表面进行移动，从而可以带动连接板和led灯条移动至指定位置，在一号转动筒和二号转动筒转动复位并拧紧后继续微调从而改变led灯条的角度，从而可以将二号调节机构的光线更加准确地照射到设备仪表上，从而提供出色的补光功能。
25.3、本发明通过设置有真空吸盘在设备箱不慎跌落后正面朝下，完成自由落体运动后并开始触地，通过设置有真空吸盘与地面接触并通过自身形变吸收落地时所产生的能量，通过设置有固定柱带动密封圈向下移动并拉伸三号弹簧进一步吸收震动，配合侧把手和上把手从而为设备箱和工业相机提供全方位的防护，在地面光滑时，真空吸盘在落地后可以在密封圈封堵透气孔时首先对地面的真空吸附，从而使得设备箱正面朝上稳定的下落，直接避免了侧把手和上把手与地面接触，从而使得设备箱和工业相机避免了跌落时产生的损伤。
附图说明
26.图1为本发明结构示意图；
27.图2为本发明结构的背面外观示意图；
28.图3为本发明结构的侧面剖切示意图；
29.图4为本发明二号调节机构的分离示意图；
30.图5为本发明一号调节机构的分离示意图；
31.图6为本发明固定柱、支撑筒、透气孔、真空吸盘、固定槽、三号弹簧和密封圈的分离示意图；
32.图7为本发明设备箱的背面外观示意图；
33.图8为本发明图3中a处结构的放大示意图。
34.图中：1、设备箱；2、显示屏；3、侧把手；4、上把手；5、固定柱；6、移动环；7、一号调节机构；71、一号转动筒；72、一号螺杆；73、二号螺杆；74、一号限位块；75、二号限位块；76、一号弹簧；8、二号调节机构；81、二号转动筒；82、三号螺杆；83、四号螺杆；84、三号限位块；85、四号限位块；86、二号弹簧；9、连接板；10、led灯条；11、工业相机；12、支撑筒；13、透气孔；14、真空吸盘；15、固定槽；16、三号弹簧；17、密封圈。
具体实施方式
35.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。
36.如图1至图8所示，本发明实施例中，基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别装置，包括设备箱1、显示屏2和工业相机11，设备箱1的左右两侧均固定安装有侧把手3，设备箱1的顶部固定安装有上把手4，设备箱1的背面四角处均固定安装有固定柱5，固定柱5外表面的后端固定套接有密封圈17，固定柱5和密封圈17的外表面活动套接有支撑筒12，支撑筒12的背面固定安装有真空吸盘14，支撑筒12的内部开设有固定槽15，支撑筒12的外表面
开设有贯穿至固定槽15内部的透气孔13，固定柱5的外表面活动套接有位于固定槽15内部的三号弹簧16，三号弹簧16的两端分别与密封圈17和固定槽15固定连接，当工作人员握住侧把手3并带动设备箱1和真空吸盘14向工业设备移动时，真空吸盘14与工业设备本体接触并迅速受力形变然后贴合，形成有效的真空吸附条件，此时，随着工作人员施加压力的增大，固定柱5开始带动密封圈17向真空吸盘14的内部移动，使得密封圈17逐渐封堵住透气孔13，避免空气进入真空吸盘14的内部，此时，真空吸盘14便可利用真空负压吸附在工业设备上，从而帮助工作人员省时省力。
37.其中，设备箱1的正面固定安装有显示屏2，设备箱1背面的中部固定安装有工业相机11，固定柱5的外表面活动套接有移动环6，四个移动环6的外表面之间固定安装有上下两个一号调节机构7和左右两个二号调节机构8，在设备箱1跌落时，装置整体开始向下做自由落体运动，真空吸盘14必然首先接触地面，从而吸收大部分的震动损伤，然后，设备箱1带动固定柱5向下，带动密封圈17向下移动并拉伸三号弹簧16，再一次提供了缓冲，从而避免设备箱1和工业相机11直接跌落而损坏。
38.其中，一号调节机构7包括一号转动筒71，一号转动筒71的内部螺纹套接有一号螺杆72和二号螺杆73，一号螺杆72和二号螺杆73的另一端分别与相对应的移动环6固定连接，一号转动筒71内部位于一号螺杆72和二号螺杆73之间的部分活动套接有一号限位块74、二号限位块75和一号弹簧76，一号弹簧76的两端分别与一号限位块74和二号限位块75固定连接，一号螺杆72的外螺纹与二号螺杆73的外螺纹相反，一号螺杆72和二号螺杆73的外侧一端均与移动环6固定连接，一号转动筒71的外表面固定安装有连接板9，连接板9的外侧面固定安装有led灯条10，一号调节机构7的作用有两个，一方面通过转动一号转动筒71控制一号螺杆72与二号螺杆73相向运动或逆向运动，从而改变对移动环6的施压力度，从而可以带动移动环6、连接板9和led灯条10沿着固定柱5的外表面移动，改变led灯条10与工业设备仪表的距离，从而使得led灯条10可以提供有效补光功能；另一方面，转动拧紧后的一号转动筒71还可以进行微调，从而改变led灯条10的补光角度，进一步提高补光效果。
39.其中，二号调节机构8包括二号转动筒81，二号转动筒81的内部螺纹套接有三号螺杆82和四号螺杆83，三号螺杆82和四号螺杆83的另一端分别与相对应的移动环6固定连接，二号转动筒81内部位于三号螺杆82和四号螺杆83之间的部分活动套接有三号限位块84、四号限位块85和二号弹簧86，二号弹簧86的两端分别与三号限位块84和四号限位块85固定连接，三号螺杆82的外螺纹与四号螺杆83的外螺纹相反，三号螺杆82和四号螺杆83的外侧一端均与移动环6固定连接，二号转动筒81的外表面固定安装有连接板9，连接板9的外侧面固定安装有led灯条10，二号调节机构8的作用与一号调节机构7相同，二号调节机构8和一号调节机构7相互配合能够实现四个移动环6的稳定。
40.其中，密封圈17由橡胶块制成，密封圈17与固定槽15的内壁密封套接，密封圈17位于透气孔13的前端，如图8所示，密封圈17密封套接在固定槽15的内部，通过自身的形变挤压从而保持真空吸盘14与外接空间的气压隔绝，当真空吸盘14对工业设备本体进行真空吸附时，固定柱5带动密封圈17可以堵住透气孔13并避免空气进入真空吸盘14的内部。
41.其中，三号弹簧16受力状态过程为被压缩——恢复——被拉伸——恢复——被压缩，三号弹簧16主要是为固定柱5和密封圈17提供复位的功能，当固定柱5在设备箱1的带动下向真空吸盘14的方向移动，会带动密封圈17移动并拉伸三号弹簧16，在完成拍照提取后，
通过向回拉拽设备箱1带动固定柱5向前移动，带动密封圈17向原始位置移动，使得三号弹簧16得以复位，而支撑筒12与真空吸盘14的重量回全部加在三号弹簧16身上，此时，三号弹簧16被压缩。
42.其中，一号转动筒71转动时，一号螺杆72和二号螺杆73沿着一号转动筒71的内部做方向相反的同步线性运动，由于一号螺杆72与二号螺杆73的外螺纹相反，因此，在一号转动筒71转动时，一号螺杆72和二号螺杆73会做方向相反的同步线性运动，如果一号螺杆72与二号螺杆73做相向运动，则一号螺杆72和二号螺杆73则会减小对移动环6的压力，此时，移动环6受力减小从而可以沿着固定柱5的外表面移动，当一号螺杆72与二号螺杆73做逆向运动，则一号螺杆72和二号螺杆73则会对移动环6施加压力，从而使得移动环6固定在固定柱5的外表面上，实现移动环6的固定功能。
43.其中，透气孔13与固定槽15连通，固定柱5带动密封圈17向真空吸盘14的方向移动时密封圈17将会堵住透气孔13，透气孔13与固定槽15连通，在真空吸盘14接触到工业设备的初始阶段时，真空吸盘14受力发生形变并持续贴合工业设备的表面，此时透气孔13与外接连通，当固定柱5带动密封圈17向真空吸盘14的方向移动时，密封圈17会堵住透气孔13，使得真空吸盘14的内部不再通入空气，从而实现了真空吸盘14的真空吸附功能。
44.基于机器视觉的工业设备指针读数用ai识别方法，括以下步骤：
45.首先：握住侧把手3并将设备箱1对准工业设备的仪表，将真空吸盘14对准工业设备本体并与之相接触，用力按压侧把手3并带动设备箱1和固定柱5向真空吸盘14的方向移动，真空吸盘14变形并开始向工业设备本体增大接触面，待真空吸盘14吸附形变准备到位后，固定柱5带动密封圈17向真空吸盘14的方向移动，拉伸三号弹簧16，使得密封圈17堵住透气孔13，避免真空吸盘14的内部漏气，从而使得真空吸盘14吸附在工业设备本体上，此时，如果光线条件好，直接启动设备箱1并控制工业相机11对仪表指针读数进行拍照识别提取，如果光照条件不好，则开启led灯条10；
46.然后：转动一号转动筒71并控制一号螺杆72和二号螺杆73相向移动，带动一号限位块74和二号限位块75相向移动并压缩一号弹簧76，使得一号螺杆72和二号螺杆73对移动环6的压力减小，同时，转动二号转动筒81并控制三号螺杆82和四号螺杆83相向移动，带动三号限位块84和四号限位块85相向移动并压缩二号弹簧86，使得三号螺杆82和四号螺杆83对移动环6的压力减小，拉动一号转动筒71和一号螺杆72带动移动环6沿着固定柱5的外表面移动直至调整至合适的位置，将一号转动筒71和二号转动筒81分别反转回去使得一号螺杆72、二号螺杆73、三号螺杆82、四号螺杆83重新对移动环6施加压力，然后分别继续微微转动一号转动筒71和二号转动筒81，带动连接板9和led灯条10进行角度的微调，将光线对准仪表指针；
47.最后:通过工业相机11对仪表指针进行拍照识别上传，其具体步骤如下：
48.1)通过4g/5g/wifi等无线网络的固定采集终端获取仪表度数图像；
49.2)将获取到的仪表读数图像传输至工业互联网云平台进行读数智能分析；
50.3)通过将对采集图像的分析，将模拟数据转换为数值信息，实现设备状态的数据读取和结构化分析；
51.4)通过标识解析技术绑定产品、在制品、工艺属性与设备关键运行参数；
52.5)基于生产链的数字关系绑定，管理、控制影响产品良率等指标的制备工艺参数，
进而用于追述产品质量的稳定形等，评价优化工艺。
53.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。