CN111638672B - 一种工业机台的自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业机台的自动控制系统。其中，所述系统包括：工业机台和控制模块，所述工业机台和所述控制模块相连；其中，所述控制模块用于获取工业机台的图像数据，并根据图像数据自动选择操作指令；所述控制模块还用于将所述操作指令发送至所述工业机台，以供所述工业机台控制系统控制所述工业机台执行所述操作指令。本发明实施例的技术方案，通过控制模块获取工业机台的图像数据，并根据图像数据选择相应操作指令，进而将操作指令发送至工业机台，以控制工业机台执行操作指令，实现了通过识别前端设备画面来自动代替人工操作目的，避免了人工误操作所带来的各种损失。
Description
技术领域
本发明实施例涉及工业控制技术领域，尤其涉及一种工业机台的自动控制系统。
背景技术
随着工业自动化普及和日益增长的人力成本，工业应用场景中一些重复且固定性操作需要工作人员到达现场进行近端操作，效率低下且容易出错，给生产造成不可控或不必要的损失。
为了解决上述问题，目前业界普遍做法是将多台工业机台画面使用基于硬件的完全虚拟化的系统仿真器，(Keyboard Video Mouse，KVM)采集方式再通过以太网、WIFI、光纤等形式传送到远端计算机，经由人工进行操作来进行远端操作。然而，该方法存在信息收集不完善、人工操作易出错等问题。
发明内容
本发明提供一种工业机台的自动控制系统，以实现通过前端设备画面识别来自动代替人工操作目的。
本发明实施例提供了一种工业机台的自动控制系统，所述系统包括：工业机台和控制模块，所述工业机台和所述控制模块相连；
其中，所述控制模块用于获取工业机台的图像数据，并根据图像数据自动选择操作指令；
所述控制模块还用于将所述操作指令发送至所述工业机台，以控制所述工业机台执行所述操作指令。
可选的，所述控制模块包括信号处理单元、数据采集控制单元以及存储单元，所述信号处理单元、数据采集控制单元以及存储单元分别与所述信号处理单元相连；
其中，所述数据采集控制单元用于采集所述工业机台的图像数据并向所述信号处理单元发送所述工业机台的图像数据，并将所述信号处理单元生成的操作指令发送至所述工业机台；
所述存储单元，用于存储图像识别算法以及所述工业机台的自动控制流程。
可选的，所述控制模块用于获取工业机台的图像数据，并根据图像数据自动选择操作指令包括：
所述控制模块通过所述信号处理单元接收所述数据采集控制单元发送的图像数据，并根据所述存储单元存储的图像识别算法确定所述图像数据的图像特征；
所述控制模块通过所述信号处理单元将所述图像特征与所述存储单元存储的图像特征进行对比，确定所述工业机台的当前操作步骤，并根据所述存储单元中存储的自动控制流程自动选择操作指令。
可选的，若所述工业机台中存储有驱动程序，所述驱动程序用于采集所述工业机台的图像数据并识别所述图像数据的图像特征，并通过所述数据采集控制单元将所述驱动程序识别的图像特征发送至所述信号处理单元；
若所述工业机台中无驱动程序，所述数据采集控制单元通过硬件方式采集所述工业机台的图像数据，并通过所述数据采集控制单元将所述工业机台的图像数据发送至所述信号处理单元。
可选的，所述系统还包括服务器、网关以及远程操作终端；
所述服务器通过网关与所述控制模块连接，用于人工远程查看和控制所述工业机台，并向所述控制模块发送控制指令；所述远程操作终端的数量大于或等于1；
所述远程操作终端通过所述网关与所述控制模块通信连接，用于根据所述工业机台的图像数据生成的控制指令并发送至所述信号处理单元；
所述控制模块还包括通讯单元，用于将所述信号处理单元的处理结果发送给服务器。
可选的，所述信号处理模块还用于接收所述数据采集控制单元发送的所述工业机台的运行状态数据，并将所述运行状态数据与所述存储单元存储的运行状态模型进行比对；
若比对结果为需要人工介入，所述信号处理单元通过所述通讯单元连接网关将所述工业机台的图像数据实时的发送至所述服务器，以供所述服务器选择相应远程操作终端并将所述工业机台的图像数据发送至所述远程终端设备；
所述信号处理模块接收远程操作终端发送的控制指令，并将该控制指令通过数据采集控制单元发送至所述工业机台进行远程控制。
可选的，所述控制模块还包括边缘计算单元；
所述边缘计算单元包括至少一个边缘计算模块，与所述信号处理单元相连，用于分析所述工业机台的运行状况。
可选的，所述系统还包括外接传感器；
所述外接传感器与所述控制模块相连，用于将获取的所述工业机台的状态数据发送至所述控制模块。
可选的，所述控制模块还包括报警单元；
所述报警单元包括声音报警子单元和光信号报警子单元，所述报警单元与所述信号处理单元相连，用于对当前所述工业机台的运行状况进行提示。
可选的，所述数据采集控制系统将所述外接传感器采集的状态数据发送至所述信号处理单元；
所述信号处理单元根据状态数据的类型将所述状态数据发送至所述边缘运算模块；
所述边缘计算模块通过所述存储单中存储的预警分析算法确定所述工业机台的运行状况，并根据所述所述工业机台的运行状况控制所述报警单元进行显示。
本发明提供了一种工业机台控制系统，该系统包括工业机台和控制模块，所述工业机台和控制模块相连，通过控制模块获取工业机台的图像数据，并根据图像数据生成操作指令，进而将操作指发送至工业机台，以供工业机台自动执行操作指令，本发明实施例提供的技术方案，实现了通过识别前端设备画面来自动代替人工操作目的，避免了人工误操作所带来的各种损失。
附图说明
图1本发明实施例提供的一种工业机台自动控制系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种控制模块的结构示意；
图3为本发明实施例提供的另一种工业机台自动控制系统的结构示意图。
图中：
10-工业机台；20-控制模块；30-服务器；40-网关；50-远程操作终端；60-外接状态传感器；70-电子看板；
21-信号处理单元；211-AI图像处理器；212-主处理器；22-数据采集控制单元；23-存储单元；24-通讯单元；25-EDGE边缘计算单元；26-报警单元；27-供电单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种工业机台10的自动控制系统的结构示意，该系统包括工业机台10和控制模块20，所述工业机台10和所述控制模块20相连；
其中，所述控制模块20用于获取工业机台10的图像数据，并根据图像数据自动选择操作指令；
所述控制模块20还用于将所述操作指令发送至所述工业机台10，以控制所述工业机台10执行所述操作指令。
其中，工业机台10为工业生产中用到的各种工业设备，例如可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)、嵌入式工业板卡、工业主机、工业一体机、注塑机、冲压机等。上述工业机台10中设有通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)、以太网、串行通信接口(RS232、RS485和RS422)、通用接口总线(General-Purpose InterfaceBus，GPIB)、控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)、开关量通道(DI/DO)、外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)、控制与通信链路系统(Control&Communication Link，CC-LINK)、Analog Output(模拟输出信号)等。
进一步参见图2，上述控制模块20还包括信号处理单元21、数据采集控制单元22以及存储单元23，所述信号处理单元21、数据采集控制单元22以及存储单元23分别与所述信号处理单元21相连；
其中，信号处理单元21包括主处理器212和人工智能(Artificial Intelligence，AI)图像处理器，主处理器212主要用于传感器数据分析及设备健康预测，AI图像处理主要负责图像的分析识别。
所述数据采集控制单元22包括USB、RS232、RS485、CAN、PCI、ADC、以太网、IO输入信号采集模块等，用于采集所述工业机台的图像数据并向所述信号处理单元21发送所述工业机台10的图像数据，并将所述信号处理单元21生成的操作指令发送至所述工业机台10。
所述存储单元23包括随机存储内存(Random Access Memory，RAM)和只读内存(Read-Only Memory，ROM)，用于存储图像识别算法以及所述工业机台10的自动控制流程，同时还用于系统数据、数据库等数据的存储与交换。其中，图像识别算法为预置在存储单元23的AI算法模型，用户可以根据实际的使用场景和使用需求自定义AI模型，提高了该控制系统的灵活性和实用性。
具体的，所述控制模块20用于获取工业机台10的图像数据，并根据图像数据自动选择操作指令包括：
所述控制模块20通过所述信号处理单元21接收所述数据采集控制单元22发送的图像数据，并根据所述存储单元23存储的图像识别算法确定所述图像数据的图像特征；
所述控制模块20通过所述信号处理单元21将所述图像特征与所述存储单元23存储的图像特征进行对比，确定所述工业机台10的当前操作步骤，并根据所述存储单元23中存储的自动控制流程自动选择操作指令。
本实施例中，上述工业机台10可以为PC类的工业设备，如台式电脑、笔记本电脑等；工业机台10也可以为非PC类的工业设备，如PLC、嵌入式工业板卡等。
作为一种可选的实施方式，可以通过在工业机台10中预先安装驱动程序来实现对工业机台10的自动控制。
具体的，所述工业机台10中存储有驱动程序，所述驱动程序用于采集所述工业机台10的图像数据并识别所述图像数据的图像特征，并通过所述数据采集控制单元22将所述驱动程序识别的图像特征发送至所述信号处理单元21。进一步的，信号处理单元21结合存储单元23内部的自动控制流程判断下一步该做的相应操作，自动选择对应的操作指令并将该操作指令发送到工业机台10内部的驱动程序进行自动控制。
作为另一种可选的实施方式，若无法预先在工业机台10中预置驱动程序，则可以通过模拟外部硬件的方式来实现工业机台10的自动控制过程。例如可以通过模拟键盘、鼠标等硬件设备的功能来进行数据的获取等操作。具体的，数据采集控制单元22通过硬件方式采集所述工业机台的图像数据，并将工业机台10图像数据发送至信号处理单元21，信号处理单元21将数据采集控制单元22采集到的图像数据分配给AI图像处理器211或主处理器212，结合存储单元23内部存储的图像识别算法进行图像识别，以获取图像识别特征，进而根据图像识别特征和存储单元23内部存储的画面特征比对来确定目前操作到哪一步，进而结合存储单元23内部存储的自动控制流程判断下一步该做的相应操作，自动选择对应的操作指令并将操作指令通过数据采集控制单元22发送到工业机台10进行自动控制。
本实施例提供的技术方案，通过控制模块20获取工业机台10的图像数据，并根据图像数据自动选择操作指令，进而将操作指发送至工业机台10，以控制工业机台10自动执行操作指令，本发明实施例提供的技术方案，实现了通过识别前端设备画面来自动代替人工操作目的，避免了人工误操作所带来的各种损失。
在上述实施例的基础上，所述系统还包括服务器30、网关40以及远程操作终端50；
所述服务器30通过网关40与所述控制模块20连接，用于接收所述信号处理单元21发送的所述工业机台10的图像数据，并将所述工业机台10的图像数据发送至远程操作终端50；
所述远程操作终端50通过所述网关40与所述控制模块20连接，用于人工远程查看和控制所述工业机台，并向所述控制模块发送控制指令，即相关的操作人员可以通过远程操作终端50发送控制指令至控制模块20，对工业机台进行控制，所述远程操作终端的数量大于等于1，本系统中可以支持1个或者多个远程操作终端设备同时使用。所述控制模块20还包括通讯单元24，用于将所述信号处理单元21的处理结果发送给服务器30。
进一步的，所述信号处理模块还用于接收所述数据采集控制单元22发送的所述工业机台10的运行状态数据，并将所述运行状态数据与所述存储单元23存储的运行状态模型进行比对；
若比对结果为需要人工介入，所述信号处理单元21通过所述通讯单元24连接网关40将所述工业机台10的图像数据实时的发送至所述服务器30，以供所述服务器30选择相应远程操作终端50并将所述工业机台10的图像数据发送至所述远程终端设备；
所述信号处理模块接收远程操作终端50发送的控制指令，并将该控制指令通过数据采集控制单元22发送至所述工业机台10进行远程控制。
本实施例中，当根据工业机台10的运行状态检测到工业机台10设备异常时，此时需要人工介入进行修正，通过将图像数据反馈至远程终端设备，由远程操作终端50处的专业操作人员进行控制指令的下发，从而实现自动派工来解决工业机台10当前出现的问题。
具体的，作为一种可选的实施方式，若工业机台10的内部预先安装了驱动程序，则通过预先安装在工业机台10内部的驱动程序捕获工业机台10的图像数据及并分析图像数据的特征数据，通过数据采集控制单元22将识别的图像特征发送至信号处理单元21，信号处理单元21结合存储单元23内部存储的图像特征进行比对，进而判断是否需要人工介入，若需要人工介入，信号处理单元21通过数据采集控制单元22通知工业机台10内部的驱动程序发送实时图像数据，工业机台10的实时图像数据通过数据采集控制单元22发送至信号处理单元21。进一步的，信号处理单元21通过通讯单元24连接网关40将工业机台10实时图像数据发送至服务器30。服务器30在接收到实时图像数据时，根据远程操作终端50的负载状况自动将任务分配给某一远程操作终端50，以供远程操作终端50的操作人员根据实时图像数据进行相应操作，从而生成相应的控制指令。远程操作终端50事先内置的驱动程序将控制指令通过网关40发送至通讯单元24，通讯单元24将操作指令传输至信号处理单元21，信号处理单元21将控制指令通过数据采集控制单元22发送至工业机台10预先安装在内部的驱动程序，从而通过工业机台10内部的驱动程序实现远程控制。
作为另一种可选的实施方式，若无法在工业机台10中预置驱动程序，工业机台10通过数据采集控制单元22将工业机台10图像数据发送至信号处理单元21，信号处理单元21将图像数据分配AI图像处理器211或处理器，并给结合存储单元23内部存储的特征算法进行图像特征识别，进而根据识别的图像特征存储单元23内部存储的图像特征比对判断是否需要人工介入，若需要人工介入，信号处理单元21通过通讯单元24连接网关40将工业机台10的实时图像数据发送至服务器30，服务器30根据远程操作终端50的负载状况自动将任务分配给某一远程操作终端50，以供远程操作终端50的操作人员根据图像数据进行相应操作，并生成相应的控制指令，通过通讯单元24将控制指令传输至信号处理单元21，信号处理单元21将控制指令通过数据采集控制单元22发送到工业机台10进行远程控制。
本实施例的技术方案，通过上述方式可以将工业机台10运行过程中出现的异常问题进行汇总反馈，统一由远程操作终端50处的专业操作人员进行处理，大大的节省了工业机台10维护的人力成本。
所述控制模块20还包括EDGE(Edge Computing)边缘计算单元25，所述EDGE边缘计算单元25包括至少一个边缘计算模块，与所述信号处理单元21相连，用于分析所述工业机台10的运行状况。
所述系统还包括外接传感器，所述外接传感器与所述控制模块20相连，用于将获取的所述工业机台10的状态数据发送至所述控制模块20。其中，上述外接传感器包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、流量传感器、电压传感器、电流传感器、功率传感器、转速传感器等各类传感器，上述外接传感器的种类可根据实际应用的工业机台10进行选配。
所述控制模块20还包括报警单元26；所述报警单元26包括声音报警子单元和光信号报警子单元，所述报警单元26与所述信号处理单元21相连，用于对当前所述工业机台10的运行状况进行提示。
进一步的，所述数据采集控制系统将所述外接传感器采集的状态数据发送至所述信号处理单元21；
所述信号处理单元21根据状态数据的类型将所述状态数据发送至所述边缘运算模块；
所述边缘计算模块通过所述存储单中存储的预警分析算法确定所述工业机台10的运行状况，并根据所述所述工业机台10的运行状况控制所述报警单元26进行显示。
可选的，该系统还包括电子看板70，所述电子看板70通过网关40与所述智能代操模块进行连接，用于实时的显示所述工业机台10的工作状态信息。
该系统还包括所述系统还包括供电单元27，所述供电单元27包括微电池和/或用于与外部电源连接的电源接口，用于对整个系统以及外部传感器进行供电。
进一步的，该控制系统的预警分析过程如下：工业机台10和/或外接状态传感器60的数据通过数据采集控制单元22将采集到的数据发送至信号处理单元21，信号处理单元21对接收到的数据根据数据的类型进行分类，进而将分类后的数据分配给边缘计算单元或主处理器212，结合存储单元23内部事先预置的算法程序进行设备健康分析趋势分析，当发现工业机台10和/或外接状态传感器60数据有劣变趋势，然后通过劣变趋势分析预测达到故障点时间，且预测故障点时间小于或等于用户设置时间长度时，通过通讯单元24连接网关40将报警信息发送至远程操作终端50以及服务器30，并将实时状态发送到电子看板70，同时开启报警单元26提示用户尽快安排检修或维护工作。
上述实施例提供的技术方案，直接针对工业机台10，提高了数据采集控制的实时性以及系统的运行效率；并且本申请上述实施例中的控制系统支持自定义AI模型、多种预测模型、运算识别模型，实现了真正边缘运算以及少人或无人操作，大大降低了数据通讯带宽、降低了企业网络压力、服务器30架购成本，为企业降低可观的建制成本。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种工业机台的自动控制系统，其特征在于，所述系统包括：工业机台和控制模块，所述工业机台和所述控制模块相连；
其中，所述控制模块用于获取工业机台的图像数据，并根据图像数据自动选择操作指令；
所述控制模块还用于将所述操作指令发送至所述工业机台，以控制所述工业机台执行所述操作指令；
其中，所述控制模块包括信号处理单元，所述信号处理单元包括主处理器和人工智能图像处理器，主处理器主要用于传感器数据分析及设备健康预测，人工智能图像处理主要负责图像的分析识别；
所述控制模块包括数据采集控制单元以及存储单元，所述信号处理单元、数据采集控制单元以及存储单元分别与所述信号处理单元相连；
其中，所述数据采集控制单元用于采集所述工业机台的图像数据并向所述信号处理单元发送所述工业机台的图像数据，并将所述信号处理单元生成的操作指令发送至所述工业机台；
所述存储单元，用于存储图像识别算法以及所述工业机台的自动控制流程；
所述控制模块用于获取工业机台的图像数据，并根据图像数据自动选择操作指令包括：
所述控制模块通过所述信号处理单元接收所述数据采集控制单元发送的图像数据，并根据所述存储单元存储的图像识别算法确定所述图像数据的图像特征；
所述控制模块通过所述信号处理单元将所述图像特征与所述存储单元存储的图像特征进行对比，确定所述工业机台的当前操作步骤，并根据所述存储单元中存储的自动控制流程自动选择操作指令；
所述控制模块还包括边缘计算单元，所述边缘计算单元包括至少一个边缘计算模块，与所述信号处理单元相连，用于分析所述工业机台的运行状况；
所述边缘计算模块通过所述存储单元中存储的预警分析算法确定所述工业机台的运行状况，并根据所述工业机台的运行状况控制报警单元进行显示；
信号处理单元对接收到的数据根据数据的类型进行分类，进而将分类后的数据分配给边缘计算单元或主处理器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：
若所述工业机台中存储有驱动程序，所述驱动程序用于采集所述工业机台的图像数据并识别所述图像数据的图像特征，并通过所述数据采集控制单元将所述驱动程序识别的图像特征发送至所述信号处理单元；
若所述工业机台中无驱动程序，所述数据采集控制单元通过硬件方式采集所述工业机台的图像数据，并通过所述数据采集控制单元将所述工业机台的图像数据发送至所述信号处理单元。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括服务器、网关以及远程操作终端；
所述服务器通过网关与所述控制模块连接，用于接收所述信号处理单元发送的所述工业机台的图像数据，并将所述工业机台的图像数据发送至远程操作终端；
所述远程操作终端通过所述网关与所述控制模块连接，用于人工远程查看和控制所述工业机台，并向所述控制模块发送控制指令；所述远程操作终端的数量大于或等于1；
所述控制模块还包括通讯单元，用于将所述信号处理单元的处理结果发送给服务器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述信号处理单元还用于接收所述数据采集控制单元发送的所述工业机台的运行状态数据，并将所述运行状态数据与所述存储单元存储的运行状态模型进行比对；
若比对结果为需要人工介入，所述信号处理单元通过所述通讯单元连接网关将所述工业机台的图像数据实时的发送至所述服务器，以供所述服务器选择相应远程操作终端并将所述工业机台的图像数据发送至所述远程操作终端；
所述信号处理单元接收远程操作终端发送的控制指令，并将该控制指令通过数据采集控制单元发送至所述工业机台进行远程控制。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块还包括边缘计算单元；
所述边缘计算单元包括至少一个边缘计算模块，与所述信号处理单元相连，用于分析所述工业机台的运行状况。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括外接传感器；所述外接传感器与所述控制模块相连，用于将获取的所述工业机台的状态数据发送至所述控制模块。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块还包括报警单元；
所述报警单元包括声音报警子单元和光信号报警子单元，所述报警单元与所述信号处理单元相连，用于对当前所述工业机台的运行状况进行提示。
8.根据权利要求5-7任一项所述的系统，其特征在于，所述数据采集控制单元将所述外接传感器采集的状态数据发送至所述信号处理单元；
所述信号处理单元根据状态数据的类型将所述状态数据发送至所述边缘计算模块；
所述边缘计算模块通过所述存储单中存储的预警分析算法确定所述工业机台的运行状况，并根据所述工业机台的运行状况控制所述报警单元进行显示。
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