基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法

摘要

本发明涉及智能生产制造领域，具体涉及一种基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法，该方法包括：操作设备基于接收的控制数据执行若干生产步骤进行目标物的生产；生产过程中持续获取目标物图像，基于目标物图像判断时序上相邻的生产步骤是否相同；若相同，则获取所述时序上相邻的生产步骤对应的操作设备的控制数据，构成控制数据集合；基于所述控制数据集合确定数据发送端重复发送的冗余数据，进而确定新的数据发送端发送控制数据的规则。本发明重新确定了数据发送端发送控制数据的发送规则，减少了要发送的数据量，同时也减轻了数据传输过程的负担。

权利要求

1.一种基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法，其特征在于，该方法包括：

操作设备基于接收的控制数据执行若干生产步骤进行目标物的生产；

生产过程中持续获取目标物图像，基于操作设备的操作动作轨迹进行时序上相邻的生产步骤是否相同的初步判断，若相同，获取每个生产步骤对应的生产区域；每个生产步骤执行完成时的生产区域图像构成生产区域图像序列，计算生产区域图像序列中相邻生产区域图像的相似度，根据所述相似度判断时序上相邻的生产步骤是否相同；若相同，则获取所述时序上相邻的生产步骤对应的操作设备的控制数据，构成控制数据集合；

利用网络对所述控制数据集合进行处理，获取所述冗余数据；基于冗余数据确定新的数据发送端发送控制数据的规则，数据发送端发送控制数据的规则具体为：若时序上相邻的生产步骤相同，则所述时序上相邻的生产步骤构成步骤集合，数据发送端只发送步骤集合中首个生产步骤对应的控制数据，步骤集合中的其他生产步骤的控制数据在操作设备端基于首个生产步骤的控制数据得到；其中，所述首个生产步骤对应的控制数据为冗余数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相似度包括基于生产区域图像中的低频信息计算第一相似度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述相似度还包括基于生产区域图像中的高频信息计算的第二相似度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二相似度的计算方法为：

对于两张生产区域图像，获取每张生产区域图像对应的频谱图，获取频谱图对应的频谱曲线，基于两条频谱曲线中对应曲线点间的距离计算第二相似度。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述冗余数据为时序上相邻且相同的若干生产步骤中任意一个生产步骤对应的操作设备的控制数据。

说明书

基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及智能生产制造领域，具体涉及一种基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法。

背景技术

[0002] 目前在器件制造过程中，为了提高操作设备的制造质量，反复进行控制数据的传输，数据控制操作设备进行生产，这样对智能操作设备生产系统带来了巨大的压力，控制数据的冗余度过高，数据信息量大，不便于后续异常问题溯源。

发明内容

[0003] 为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法，所采用的技术方案具体如下：

[0004] 本发明一个实施例提供了一种基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法，该方法包括以下具体步骤：

[0005] 操作设备基于接收的控制数据执行若干生产步骤进行目标物的生产；

[0006] 生产过程中持续获取目标物图像，基于目标物图像判断时序上相邻的生产步骤是否相同；若相同，则获取所述时序上相邻的生产步骤对应的操作设备的控制数据，构成控制数据集合；

[0007] 基于所述控制数据集合确定数据发送端重复发送的冗余数据，进而确定新的数据发送端发送控制数据的规则。

[0008] 进一步地，在基于目标物图像判断时序上相邻的生产步骤是否相同之前，先基于操作设备的操作动作轨迹进行时序上相邻的生产步骤是否相同的初步判断。

[0009] 进一步地，所述基于目标物图像判断时序上相邻的生产步骤是否相同，具体为：

[0010] 获取每个生产步骤对应的生产区域；每个生产步骤执行完成时的生产区域图像构成生产区域图像序列，计算生产区域图像序列中相邻生产区域图像的相似度，根据所述相似度判断时序上相邻的生产步骤是否相同。

[0011] 进一步地，所述相似度包括基于生产区域图像中的低频信息计算第一相似度。

[0012] 进一步地，所述相似度还包括基于生产区域图像中的高频信息计算的第二相似度。

[0013] 进一步地，所述第二相似度的计算方法为：

[0014] 对于两张生产区域图像，获取每张生产区域图像对应的频谱图，获取频谱图对应的频谱曲线，基于两条频谱曲线中对应曲线点间的距离计算第二相似度。

[0015] 进一步地，利用网络对所述控制数据集合进行处理，获取所述冗余数据，所述冗余数据为时序上相邻且相同的若干生产步骤中任意一个生产步骤对应的操作设备的控制数据。

[0016] 进一步地，数据发送端发送控制数据的规则，具体为：

[0017] 若时序上相邻的生产步骤相同，则所述时序上相邻的生产步骤构成步骤集合，数据发送端只发送步骤集合中首个生产步骤对应的控制数据，步骤集合中的其他生产步骤的控制数据在操作设备端基于首个生产步骤的控制数据得到；其中，所述首个生产步骤对应的控制数据为冗余数据。

[0018] 本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明重新确定了数据发送端发送控制数据的发送规则，减少了要发送的数据量，同时也减轻了数据传输过程的负担；相对于计算量为指数级的通过控制数据的对比获取冗余数据的方法，本发明基于图像和网络获取冗余数据，减少了计算量。

具体实施方式

[0019] 为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

[0020] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

[0021] 本发明实施例以下面的应用场景为例对本发明进行说明：

[0022] 该应用场景为：本发明包括数据发送端和操作设备端，数据发送端发送控制操作设备的控制数据，操作设备端接收并执行控制数据做出相应的操作；优选地，操作设备为机械臂，目标物为机械器件，在制造车间中的某一固定位置，机械臂依据接收到的控制数据完成机械器件的生产。

[0023] 本发明一个实施例提供了一种基于人工智能的设备生产中数据发送的控制方法，该方法包括以下步骤：

[0024] 步骤S1，操作设备基于接收的控制数据执行若干生产步骤进行目标物的生产：数据发送端按照原有的数据发送规则进行控制数据的发送，其中，原有的数据发送规则可以为按照固定时间间隔一次发送一个生产步骤的控制数据，也可以为一次发送所有生产步骤的控制数据。

[0025] 步骤S2，生产过程中持续获取目标物图像，基于目标物图像判断时序上相邻的生产步骤是否相同；若相同，则获取所述时序上相邻的生产步骤对应的操作设备的控制数据，构成控制数据集合。

[0026] 在开始生产至生产结束这一过程进行目标物图像的采集时，机械臂在不断移动，为了保证采集到的目标物图像中不存在噪声所导致的纹理噪声，避免灯光照射不均等原因造成的像素模糊等问题，保证后续获取控制数据集合的准确率，本发明对目标物图像进行预处理，具体地，预处理操作包括图像去噪、图像增强；图像去噪利用中值滤波去噪算法，目的是为了去除目标物图像中存在的亮暗噪声点，保留图像中完整的边缘细节，避免亮暗点噪声对后续处理造成影响；图像增强利用直方图均衡化，提高图像像素点间的对比度。

[0027] 具体地，判断时序上相邻的生产步骤是否相同的方法为：

[0028] (a)基于操作设备的操作动作轨迹进行时序上相邻的生产步骤是否相同的初步判断：以时序上任意两个相邻的生产步骤为例，基于采集的多帧目标物图像，获取时序上相邻的两个生产步骤中每个生产步骤对应的操作设备即机械臂的操作动作轨迹，将两条操作动作轨迹曲线映射至同一坐标系下，基于两条操作动作轨迹曲线的相似度ψ1判断时序上相邻的生产步骤是否相同，具体地，基于两条操作动作轨迹曲线中对应曲线点间的欧式距离计算两条操作动作轨迹曲线的相似度ψ1，判断两条操作动作轨迹曲线是否重合，若重合，则说明时序上相邻的两个生产步骤对应的操作动作轨迹相同，执行步骤(b)。

[0029] (b)获取每个生产步骤对应的生产区域；每个生产步骤执行完成时的生产区域图像构成生产区域图像序列，具体地，获取每个生产步骤执行完成时的目标物图像，在相应的目标物图像中截取生产步骤对应的生产区域的图像，得到生产区域图像序列，计算生产区域图像序列中相邻生产区域图像的相似度，根据所述相似度判断时序上相邻的生产步骤是否相同。

[0030] 计算生产区域图像序列中相邻生产区域图像的相似度包括基于生产区域图像中的低频信息计算第一相似度：

[0031] 对于生产区域图像序列中任意两张相邻的生产区域图像，实施例通过两张生产区域图像灰度的均值μ，标准差σ和协方差δ来分别表示图像中的灰度相似度、像素点之间的对比度相似度和像素点的分布特征相似度，则第一相似度ψ2的计算方法为：

[0032]

[0033] 将两张生产区域图像转换为灰度图，μ1、σ1分别表示两张灰度图中一张灰度图的灰度均值、灰度标准差，μ2、σ2分别表示两张灰度图中另一张灰度图的灰度均值、灰度标准差；δ1,2表示基于两张灰度图的灰度均值得到的协方差；c为常数，避免分母为0，实施例中c值为
0.01。当第一相似度大于预设的第一阈值小于1时，说明两张生产区域图像部分相似，当第一相似度等于1时，说明两张生产区域图像完全相似。

[0034] 当第一相似度大于预设的第一阈值小于1时，为了避免图像中不相似的部分对后续第二相似度的计算造成干扰，本发明需要找出不相似的区域，并进行剔除，具体地：分别在两张生产区域图像按照预设规则基于预设大小的窗口进行滑窗，实施例中窗口大小设置为3*3，滑动步长为1，每次滑动后得到两个窗口区域，计算两个窗口区域的第一相似度，根据第一相似度判断两个窗口区域是否相似，若不相似，则将两个窗口区域中像素值置为0；滑窗结束后，得到两张新的生产区域图像。

[0035] 至此，通过第一相似度可判断任意两张相邻的生产区域图像是否相似，若相似，则进行第二相似度的计算，具体地，若任意两张相邻的生产区域图像的第一相似度值为1，则继续计算所述任意两张相邻的生产区域图像的第二相似度，若任意两张相邻的生产区域图像的第一相似度大于预设的第一阈值小于1，则计算剔除不相似区域后得到的所述两张新的生产区域图像的第二相似度；其中，基于生产区域图像中的高频信息计算的第二相似度，具体地，对于生产区域图像序列中任意两张生产区域图像，获取每张生产区域图像对应的频谱图，获取频谱图对应的频谱曲线，优选地，对频谱图进行Radon变换获取频谱图对应的频谱曲线，将两条频谱曲线映射至同一坐标系下，基于两条频谱曲线中对应曲线点间的距离计算第二相似度ψ3：

[0036]

[0037] dk(l1,l2)表示两条频谱曲线中第k个曲线点间的欧式距离，m为曲线点总个数，第二相似度反应图像中纹理信息的相似度。第二相似度大于预设的第二阈值时，两张图像相似。若生产区域图像序列中相邻的生产区域图像的第二相似度大于预设的第二阈值，则对应的时序上相邻的生产步骤相同，获取所述时序上相邻的生产步骤对应的操作设备的控制数据，构成控制数据集合；若生产区域图像序列中连续多张生产区域图像均相似，则获取时序上连续的多个生产步骤对应的操作设备的控制数据，构成控制数据集合。

[0038] 步骤S3，基于所述控制数据集合确定数据发送端重复发送的冗余数据，进而确定新的数据发送端发送控制数据的规则。

[0039] 优选地，实施例利用网络对所述控制数据集合进行处理，获取所述冗余数据；即控制数据集合中包括连续且相同的若干生产步骤对应的操作设备的控制数据，网络的作用是对控制数据集合中的控制数据进行数据截取，提取冗余数据，所述冗余数据为时序上相邻且相同的若干生产步骤中任意一个生产步骤对应的操作设备的控制数据。

[0040] 优选地，实施例中网络的结构为Encoder‑Fc结构，所述控制数据集合输入Encoder，经过网络处理后，Fc输出冗余数据；训练网络所用损失函数Loss＝L1+L2，其中，L1为均方误差损失， 具体地，L2的获取方法为：时序上相邻且相同的两个或多个生产步骤中任意一个生产步骤执行完成时的生产区域图像作为标准图像，所述任意一个生产步骤对应的控制数据为标准数据，将网络输出的冗余数据发送给机械臂，机械臂执行完后获取冗余数据对应的生产区域图像，根据机械臂分别执行冗余数据和标准数据时的操作动作轨迹计算ψ1，根据冗余数据对应的生产区域图像与标准图像计算ψ2和ψ3，进而得到L2，训练过程中要使L2的尽可能小，保证冗余数据对应的生产区域图像与标准图像尽可能相似，即冗余数据与标准数据要尽可能相同。

[0041] 优选地，基于冗余数据确定新的数据发送端发送控制数据的规则，数据发送端发送控制数据的规则具体为：若时序上相邻的生产步骤相同，则所述时序上相邻的生产步骤构成步骤集合，数据发送端只发送步骤集合中首个生产步骤对应的控制数据，步骤集合中的其他生产步骤的控制数据在操作设备端基于首个生产步骤的控制数据得到；其中，所述首个生产步骤对应的控制数据为冗余数据；具体地，对应原有的数据发送规则，原有的数据发送规则为按照固定时间间隔一次发送一个生产步骤的控制数据，则新的发送控制数据的规则为，若时序上相邻的生产步骤不相同，则按照固定时间间隔一次发送一个生产步骤的控制数据，若时序上相邻的生产步骤相同，则获取步骤集合，数据发送端只发送步骤集合中首个生产步骤的控制数据，例如，步骤集合中有4个生产步骤，则数据发送端发送规则对应的指令编码为1000，1和0为控制数据发送端发送控制数据的指令编码，分别表示发送数据和不发送数据；原有的数据发送规则为一次发送所有生产步骤的控制数据，则新的发送控制数据的规则为，若时序上相邻的生产步骤不相同，则发送所有生产步骤的控制数据，若所有生产步骤中存在时序上相邻的生产步骤相同，例如所有生产步骤为[W,X,X,X,Y,Z]，则数据发送端一次发送的数据中包括[w,x,#,#,y,z]，#表示此处无控制数据，w，x，y，z分别为生产步骤W，X，Y，Z对应的控制数据。

[0042] 需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

[0043] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

[0044] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。