工件识别方法及装置与流程

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种工件识别方法及装置。

背景技术：

在大型机械设备(例如，风力发电机组)中，成千上万的工件关系着设备的运转和操作人员的安全。因此，针对已安装工件(尤其是关键工件)的定期检查显得尤为重要。在对已安装工件进行检查时，由于工件数量众多，加上工件的自身尺寸、安装位置、安装方式等因素，使得工件的身份识别成为一个难点。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术至少存在如下问题：现有技术中，一般采用喷墨或激光雕刻编号、粘贴或悬挂标签等方式来区分不同工件。但是，在工件表面喷墨或者雕刻编号，易受表面污染和金属锈迹的影响；而粘贴或悬挂标签，其寿命和可靠性则存在一定的不足。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种工件识别方法及装置，以解决现有技术中依靠外部标记无法从本质上进行工件身份识别的缺陷，实现精确、可靠的工件身份识别。

为达到上述目的，本发明实施例提供了一种工件识别方法，包括：获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及所述各工件对应的身份标识；对所述各工件的超声波回波进行预处理，提取出用于工件识别的基准数据；基于所述基准数据，确定目标工件的身份标识。

本发明实施例还提供了一种工件识别装置，包括：获取模块，用于获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及所述各工件对应的身份标识；预处理模块，用于对所述各工件的超声波回波进行预处理，提取出用于工件识别的基准数据；身份识别模块，用于基于所述基准数据，确定目标工件的身份标识。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于运行所述存储器中存储的所述计算机程序，以用于：获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及所述各工件对应的身份标识；对所述各工件的超声波回波进行预处理，提取出用于工件识别的基准数据；基于所述基准数据，确定目标工件的身份标识。

本发明实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有可被处理器执行的计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的工件识别方法。

本发明实施例提供的工件识别方法及装置，通过对返回到各工件表面的超声波回波进行预处理操作，以提取出更加优化的基准数据，用以在身份识别阶段确定目标工件的身份，从而提高了工件身份识别的准确性和效率，能够依据工件自身的材料结构特性进行工件身份识别，提高了工件身份识别的精确度和可靠性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明提供的工件识别方法一个实施例的流程图；

图2为本发明提供的工件识别方法另一个实施例的流程图；

图3为本发明提供的工件识别方法又一个实施例的流程图；

图4为本发明提供的工件识别方法再一个实施例的流程图；

图5为本发明提供的工件识别装置一个实施例的结构示意图；

图6为本发明提供的工件识别装置另一个实施例的结构示意图；

图7为本发明提供的计算机设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

图1为本发明提供的工件识别方法一个实施例的流程图。如图1所示，本发明实施例提供了一种工件识别方法，该方法的执行主体可以为工件识别装置，如检测终端等，也可以由检测终端和数据库配合进行执行。该方法包括如下步骤：

s101，获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及各工件对应的身份标识。

在本发明实施例中，利用工件对超声波产生回波的原理，在工件表面产生超声波(例如，可以在工件表面安装超声压电材料，通过对超声压电材料施加特定电压激励，使之在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波)，并获取由工件底部返回到工件表面的超声波回波(该超声波回波从工件表面穿过工件内部结构到达工件底部，然后再沿着底部返回到超声压电材料所在的表面，超声波和超声波回波的传输路径贯穿了工件的整个内部结构。由于每个工件都有自身的结构和材料特性，使得不同工件的超声波回波具有与工件自身特性相关的特性，这种超声波回波的特性可以作为工件的身份识别信息)。通过对超声波回波的分析处理，达到依据工件自身的材料结构特性，进行工件身份识别的目的。

在安装工件之前，首先需要对各工件进行超声波回波采集，及为各工件设置身份标识(如，编号)，一般情况下，在固定的20℃的温度下进行超声波回波的采集。通过上述手段获取工件(需要进行身份识别的所有工件)的超声波回波，将该回波信号转换为电压信号。

s102，对各工件的超声波回波进行预处理，提取出用于工件识别的基准数据。

在本发明实施例中，可以对超声波回波进行便于比对操作的预处理，提取出用于工件识别的基准数据，并将基准数据和工件的身份标识一起进行存储(例如，可以集中储存于专门的数据库中)。

s103，基于上述基准数据，确定目标工件的身份标识。

当获取到目标工件(待识别身份的工件)的现场数据(该现场数据也是由目标工件的工件底部返回到工件表面的超声波回波)后，基于上述基准数据，确定目标工件的身份标识，例如，将目标工件的现场数据与上述基准数据作比对，得到相似度最高的基准数据所对应的身份标识，即为该目标工件的身份标识。

本发明实施例提供的工件识别方法，通过对返回到各工件表面的超声波回波进行预处理操作，以提取出更加优化的基准数据，用以在身份识别阶段确定目标工件的身份，从而提高了工件身份识别的准确性和效率，能够依据工件自身的材料结构特性进行工件身份识别，提高了工件身份识别的精确度和可靠性。

实施例二

图2为本发明提供的工件识别方法另一个实施例的流程图。如图2所示，在上述图1所示实施例的基础上，本发明实施例提供的工件识别方法可以进一步包括如下步骤：

s201，对预先设置于工件表面的超声压电材料施加超声波激发信号，以在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波。

s202，获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及各工件对应的身份标识。

在本发明实施例中，可以在工件表面安装超声压电材料，通过对超声压电材料施加特定电压激励，使之在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波。获取各工件的超声波回波以及对应的身份标识。

s203，截取超声波回波的指定波段，作为基准数据。

在本发明实施例中，对各工件的超声波回波进行预处理操作可以具体为：对各超声波回波进行截取指定波段(例如，指定波段能够较好地表示工件的固有特性，该固有特性一般是不变或变化很小的)的操作。

s204，将目标工件的现场数据的指定波段与各基准数据进行比对。

s205，将相似度最高的基准数据所对应的身份标识确定为目标工件的身份标识。

举例说明，检测终端采集到的各工件的超声波回波(电压信号)的总长度都大于100μs，根据经验认为该点压信号的2～12μs的波形能够代表工件的固有特性，则数据库截取各工件超声波回波的第2～12μs，作为基准数据进行存储。在数据比对阶段，同样截取现场数据的指定数据段(第2～12μs)进行比对，例如，可以分别进行相关性计算(如，计算现场数据与基准数据的相关系数或者互相关函数最大值等)，相关性最大的基准数据所对应的身份即为目标工件的身份。

本发明实施例提供的工件识别方法，通过提取能够代表工件的固有特性的指定波段作为基准数据，使得身份识别阶段采用更加优化的基准数据与现场数据进行比对，能够较大地提高工件身份识别的精确度。

实施例三

图3为本发明提供的工件识别方法又一个实施例的流程图。如图3所示，在上述图1所示实施例的基础上，本发明实施例提供的工件识别方法可以进一步包括如下步骤：

s301，对预先设置于工件表面的超声压电材料施加超声波激发信号，以在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波。

s302，获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及各工件对应的身份标识。

在本发明实施例中，可以在工件表面安装超声压电材料，通过对超声压电材料施加特定电压激励，使之在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波。获取各工件的超声波回波以及对应的身份标识。

s303，对超声波回波进行分段处理，形成多个分段的基准数据。

在本发明实施例中，对各工件的超声波回波进行预处理操作可以具体为：对各超声波回波进行分段处理。

s304，分别将每个基准数据的多个分段与现场数据进行分段比对。

s305，将分段比对成功数目最多的基准数据所对应的身份标识确定为目标工件的身份标识。

举例说明，假设数据库已预先采集了100个工件的超声波回波(100个电压信号的波形)，对这100个超声波回波进行分段处理(假设每个回波等分为5段)，则基准数据ni由5个分段ni,j组成，分段ni,j表示第i个超声波回波的第j段分段，其中0≤i≤99，0≤j≤4，i和j为自然数。而对目标工件的现场数据进行分段处理后，得到5个分段(假设为t0、t1、t2、t3和t4)。数据库将这5个分段分别与各个ni,j进行比对(例如，可以进行相关系数计算，相关系数大于预设阈值时，则认定为比对成功)，假设做完所有比对后，基准数据n3中比对成功了3个分段(t0、t1、t3)、基准数据n5中比对成功了4个分段(t1、t2、t3和t4)、……。则比对成功数目最多的基准数据n5所对应的身份即为目标工件的身份。进一步地，如果在比对过程中，找到与目标工件所有的分段都比对成功的基准数据，如，基准数据n8中比对成功了5个分段(t0、t1、t2、t3和t4)，则可以停止比对，直接将基准数据n8所对应的身份确认为目标工件的身份。

本发明实施例提供的工件识别方法，通过提取各工件的超声波回波的各分段作为基准数据，使得身份识别阶段采用更加优化的基准数据与现场数据进行比对，能够较大地提高工件身份识别的精确度。

实施例四

图4为本发明提供的工件识别方法再一个实施例的流程图。如图4所示，在上述图1所示实施例的基础上，本发明实施例提供的工件识别方法可以进一步包括如下步骤：

s401，对预先设置于工件表面的超声压电材料施加超声波激发信号，以在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波。

s402，获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及各工件对应的身份标识。

在本发明实施例中，可以在工件表面安装超声压电材料，通过对超声压电材料施加特定电压激励，使之在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波。获取各工件的超声波回波以及对应的身份标识。

s403，对超声波回波进行特征提取，形成基准数据。

在本发明实施例中，对各超声波回波进行预处理操作可以具体为：对各超声波回波进行特征提取。可以对超声波回波(电压信号)进行特征提取(时域、频域、时频域)。例如，时域特征可以为：最大值、最小值、顶值、底值、幅值、正负过冲、平均值、方差、标准差、有效值或均方值；频域特征可以为：幅频特性、相频特性、相干函数、中心频率或带宽；或者可以将时域特征和频域特征相结合。

s404，将各基准数据与现场数据进行特征匹配。

s405，将匹配成功的基准数据所对应的身份标识确定为目标工件的身份标识。

在本发明实施例中，超声波经由工件表面、穿过工件内部结构到达工件底部、并最终返回回波至工件表面，所经历的时间跨度，称之为回波时长。经实验验证，同种材料、同尺寸(型号)的工件，其温度(tp)对回波时长(t)的影响是呈线性的。也就是说，温度影响超声波在介质中的传播波速，温度越高，超声波速越慢。当温度变化后，使得超声波回波中，本来应该出现在某个位置的一个波峰向前或向后移动。因此，当工件的环境温度变化较大时，在获取各工件超声波回波的同时，还可以获取各工件所在现场的基准温度数据，并根据基准温度数据，对超声波回波进行修正，形成能够用于工件识别的基准数据。然后将现场数据与修正后得到的基准数据进行比对，例如，分别进行相关系数计算，相关系数最大的基准数据所对应的身份即为目标工件的身份。

本发明实施例提供的工件识别方法，通过提取各工件的超声波回波的特征作为基准数据，使得身份识别阶段采用更加优化的基准数据与现场数据进行特征匹配，并根据基准温度数据对超声波回波进行温度补偿，使得工件身份识别的精确度更高。

实施例五

图5为本发明提供的工件识别装置一个实施例的结构示意图，可用执行如图1所示的方法步骤。如图5所示，本发明实施例提供了工件识别装置，包括：获取模块51、预处理模块52和身份识别模块53。

其中，获取模块51用于获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及各工件对应的身份标识；预处理模块52用于对各工件的超声波回波进行预处理，提取出用于工件识别的基准数据；身份识别模块53用于基于上述基准数据，确定目标工件的身份标识。

在本发明实施例中，利用工件对超声波产生回波的原理，在工件表面产生超声波(例如，可以在工件表面安装超声压电材料，通过对超声压电材料施加特定电压激励使之在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波)，并获取由工件底部返回到工件表面的超声波回波，作为工件的身份识别信息。通过对超声波回波的分析处理，达到依据工件自身的材料结构特性，进行工件身份识别的目的。

在安装工件之前，首先需要对各工件进行超声波回波采集，及为各工件设置身份标识(如，编号)。获取模块51通过上述手段获取工件(需要进行身份识别的所有工件)的超声波回波，将该回波信号转换为电压信号。预处理模块52对各超声波回波进行便于比对操作的预处理。

当获取到目标工件(待识别身份的工件)的现场数据(该现场数据也是由目标工件的工件底部返回到工件表面的超声波回波)后，身份识别模块53基于上述基准数据，确定目标工件的身份标识，例如，将目标工件的现场数据与上述基准数据作比对，得到相似度最高的基准数据所对应的身份标识，即为该目标工件的身份标识。

本发明实施例提供的工件识别装置，通过对返回到各工件表面的超声波回波进行预处理操作，以提取出更加优化的基准数据，用以在身份识别阶段确定目标工件的身份，从而提高了工件身份识别的准确性和效率，能够依据工件自身的材料结构特性进行工件身份识别，提高了工件身份识别的精确度和可靠性。

实施例六

图6为本发明提供的工件识别装置另一个实施例的结构示意图。如图6所示，在上述图5所示实施例的基础上，本发明提供的工件识别装置还可以包括：超声波激发模块61。该超声波激发模块61可以用于对预先设置于工件表面的超声压电材料施加超声波激发信号，以在工件表面产生朝向工件底部方向传播的超声波。

进一步地，本发明实施例中的预处理模块52可以包括：截取单元521。该截取单元521用于截取超声波回波的指定波段，作为基准数据；此时，身份识别模块53可以包括：第一比对单元531和第一确定单元532。其中，第一比对单元531用于将目标工件的现场数据的指定波段与各基准数据的指定波段进行比对；第一确定单元532可以用于将相似度最高的基准数据所对应的身份标识确定为目标工件的身份标识。

更进一步地，本发明实施例中的预处理模块52还可以包括：分段处理单元522。该分段处理单元522用于对超声波回波进行分段处理，形成多个分段的基准数据；此时，身份识别模块53可以包括：第二比对单元533和第二确定单元534。其中，第二比对单元533可以用于分别将每个基准数据的多个分段与现场数据进行分段比对；第二确定单元534可以用于将分段比对成功数目最多的基准数据所对应的身份标识确定为目标工件的身份标识。

另外，本发明实施例中的预处理模块52还可以包括：特征提取单元523。该特征提取单元523用于对超声波回波进行特征提取，形成基准数据；此时，身份识别模块53可以包括：特征匹配单元535和第三确定单元536。其中，特征匹配单元535可以用于将各基准数据与现场数据进行特征匹配；第三确定单元536用于将匹配成功的基准数据所对应的身份标识确定为目标工件的身份标识。

另外，在本发明实施例中，获取模块51还可以用于，在获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波时，获取各工件所在现场的基准温度数据；而预处理模块52则用于根据目标工件的现场温度数据和上述基准温度数据对回波进行修正，形成用于工件识别的基准数据。

本发明实施例中各功能模块及单元的具体功能实现详见上述方法实施例中的描述，在此不再赘述。

本发明实施例提供的工件识别装置，通过对各工件的超声波回波进行预处理操作，提取出更加优化的基准数据，使得身份识别阶段采用基准数据与现场数据进行比对，提高了数据比对的准确性和效率，能够依据工件自身的材料结构特性进行工件身份识别，提高了工件身份识别的精确度和可靠性。

实施例七

以上描述了工件识别装置的内部功能和结构，该装置可实现为一种计算机设备。图7为本发明提供的计算机设备实施例的结构示意图。如图7所示，该计算机设备包括存储器71和处理器72。

存储器71，用于存储程序。除上述程序之外，存储器71还可被配置为存储其它各种数据以支持在计算机设备上的操作。这些数据的示例包括用于在计算机设备上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。

存储器71可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

处理器72，与存储器71耦合，执行存储器71所存储的计算机程序，以用于：

获取各工件从工件底部返回到工件表面的超声波回波，以及各工件对应的身份标识；对各工件的超声波回波进行预处理，提取出用于工件识别的基准数据；基于基准数据，确定目标工件的身份标识。

进一步，如图7所示，计算机设备还可以包括：通信组件73、电源组件74、音频组件75、显示器76等其它组件。图7中仅示意性给出部分组件，并不意味着计算机设备只包括图7所示组件。

通信组件73被配置为便于计算机设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。计算机设备可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi，2g或3g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件73经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，该通信组件73还包括近场通信(nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(rfid)技术，红外数据协会(irda)技术，超宽带(uwb)技术，蓝牙(bt)技术和其他技术来实现。

电源组件74，为计算机设备的各种组件提供电力。电源组件74可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为计算机设备生成、管理和分配电力相关联的组件。

音频组件75被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件75包括一个麦克风(mic)，当计算机设备处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器71或经由通信组件73发送。在一些实施例中，音频组件75还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

显示器76包括屏幕，其屏幕可以包括液晶显示器(lcd)和触摸面板(tp)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。该触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

本发明实施例还提供一种非临时性计算机可读存储介质。该存储介质上存储有可被处理器执行的计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中所描述的工件识别方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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。