CN108413997B - 一种增强现实仪表*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增强现实仪表***，计算机主站通过工业总线连接生产***上的信息采集单元，信息采集单元采集测量项目的测量值，各测量项目处对应设置一标签；计算机主站获取测量值，以标签上载有的标签信息为索引保存测量值并在本地显示测量值，增强现实设备在生产***的设备现场扫描测量项目的标签，得到标签信息，向计算机主站发送包含标签信息查询请求，计算机主站根据标签信息查询并生成返回数据，返回数据在增强现实设备上显示。本发明将设备现场测量项目的测量值显示在增强现实设备的显示屏上，或测量值与真实场景叠加显示，免去了设备现场在各测试项目处均设置显示装置的复杂性，降低生成***的复杂度。

Description

一种增强现实仪表***

技术领域

本发明涉及一种增强现实仪表***，属于基于计算机和增强现实的智能制造领域。

背景技术

当前流程工业如化工、冶金等行业通过采用集中监测的方式，在控制室的屏幕上集中显示整个***内各设备的工作参数；而在设备现场通常采用机械仪表盘、数码显示管、电子屏幕的形式显示设备参数。机械仪表盘、数码管、电子屏幕等增加了***设计制造的复杂度、成本等，降低了***的稳定性。

公开号为CN107635133A的发明专利《一种基于增强现实的数据中心机器人巡视***》，包括巡视机器人、带有智能眼镜的头盔、由传感器节点组成的基层网络以及主要由中继网关、公网基站和服务器组成的上层网络。该技术方案通过巡视机器人与传感器节点进行短距离无线通信，才能获取用于监测待巡检数据中心物理设备的传感器节点的ID，且必须通过巡视机器人将获取的待巡检数据中心物理设备的真实空间图像和接收的增强信息进行融合，形成增强现实图像，并通过智能眼镜进行显示。而本发明仅需要增强显示设备扫描标签即可获得返回数据，将返回数据直接显示在增强现实设备的显示器上即可，若需要与现实空间叠加，仅需通过增强现实注册单元识别增强现实设备与标签间的方位关系，再将返回数据对应的显示界面直接叠加在真实空间里的标签上显示，其与公开技术方案中的——将真实空间图像和接收的增强信息进行融合，形成增强现实图像，并通过智能眼镜显示增强显示图像——有着本质不同。因此，该公开的技术方案与本发明要解决的技术问题相似，该技术方案对本发明的技术方案不存在技术启示。

本发明旨在发明一种增强现实仪表***，以代替传统的机械仪表盘、数码显示管、电子屏幕，将***监测的参数通过增强现实设备直接叠加在设备现场或增强现实设备的显示面板上显示。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种增强现实仪表***，将设备现场测量项目的测量值显示在增强现实设备的显示屏上，或测量值与真实场景叠加显示，免去了在设备现场各测试项目处均设置显示装置的复杂性，降低生成***的复杂度。

本发明的技术方案如下：

一种增强现实仪表***，计算机主站通过工业总线连接生产***上的信息采集单元，所述信息采集单元采集测量项目的测量值，各测量项目处对应设置一标签；计算机主站获取所述测量值，以标签上载有的标签信息为索引保存测量值并在本地显示测量值，增强现实设备在生产***的设备现场扫描测量项目的标签，得到标签信息，向计算机主站发送包含标签信息查询请求，计算机主站根据标签信息查询并生成返回数据，返回数据在增强现实设备上显示，从而实现在设备现场通过增强现实设备上显示测量项目的测量值。

更优地，所述计算机主站设有标签管理模块、数据监测模块以及第一界面设置库；所述标签管理模块建立所述标签、测量项目以及显示项目之间的对应关系，并设置各测量项目界面以及测量值显示界面，将所述界面保存在所述第一界面设置库中，并传输至所述增强现实设备；所述数据监测模块向连接在工业总线上的信息采集单元发送请求指令，获得各测量项目的测量值，根据标签管理模块建立的对应关系保存在数据库中对应表内，并记录***当前时间，然后在计算机主站上将所述测量值显示在与该测量项目对应的界面上，从而实现在计算机主站上监测生产***的工作状态；当所述数据监测模块接收到来自增强现实设备的查询请求时，根据查询请求中的标签信息获取对应测量项目的测量值，并根据所述标签信息查询所述第一界面设置库，获得对应测量值显示界面，将测量值和测量值显示界面进行结合处理后生成返回数据。

更优地，所述增强现实设备上设有图像采集识别单元、界面绘制单元以及第二界面设置库；所述第二界面设置库接收并保存所述计算机主站发来的界面；

所述图像采集识别单元通过增强现实设备上的图像传感器采集测量项目所对应标签的图像，并识别出标签信息，然后发送包含标签信息的查询请求至所述数据监测模块；所述界面绘制单元依据所述数据监测模块的返回数据和该标签信息对应的测量项目的界面，绘制该标签信息对应的显示界面，直接输出在增强现实设备的显示器上，从而实现在增强现实设备上显示测量项目的测量值。

更优地，所述增强现实设备上还设有增强现实注册单元，其依据标签的图像识别增强现实设备与标签之间的位置关系，将界面绘制单元绘制完成的显示界面叠加在所述标签上显示或在标签附近显示，从而实现显示界面与真实场景的叠加显示。

更优地，所述图像采集识别单元将所述图像分割出含有标签的图像区域，进而识别该图像区域所代表的标签信息，所述标签信息为编码信息。

更优地，所述界面绘制单元是依据标签信息查询所述第二界面设置库，获取测量项目的界面显示形式，将所述返回数据与界面显示形式相结合，从而绘制该标签对应的显示界面。

更优地，保存在所述第一界面设置库中的界面，包含了界面显示形式、尺寸和显示范围，所述界面显示形式包括文本、仪表盘、数码管、柱状图、曲线、报告、图片中的一种，或任意组合。

更优地，所述工业总线为EtherCAT总线，所述计算机主站通过网卡直接接入工业总线；或所述工业总线为非EtherCAT总线，所述计算机主站通过总线接口板接入工业总线，通过总线接口板实现工业总线与计算机主站之间的通信和数据交换。

更优地，所述标签为非对称形式的标签，包括条形码标签和/或二维码标签。

更优地，所述信息采集单元包括一个或多个采集组，各采集组均由相互连接的一测控电路板和一传感器组组成，所述传感器组由一个或多个传感器组成，所述测控电路板接入工业总线。

本发明具有如下有益效果：

本发明一种增强现实仪表***，在测量项目处设置标签，并在计算机主站上以标签为索引保存测量值，需要在设备现场查看某一测量项目的测量值时，仅需通过增强现实设备扫描该测量项目对应的标签，并向计算机主站发送查询请求，然后将计算机主站生成的返回数据显示在增强现实设备上，即可获知设备现场测量项目的测量值，从而代替了现有生产***中设备上的仪表盘、数码管、LED显示屏等显示装置，降低了生产***集成的复杂度。同时本发明还具有显示灵活、成本低等优点。

附图说明

图1为本发明一种增强现实仪表***中设备连接示意图；

图2为本发明一种增强现实仪表***的***框图；

图3为本发明一种增强现实仪表***的流程示意图。

图中附图标记表示为：

1、计算机主站；2、增强现实设备；3、信息采集单元；4、标签；31、传感器组；32、测控电路板。

具体实施方式

下面结合附图图1至图3和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

实施例一：

一种增强现实仪表***，计算机主站1通过工业总线连接生产***上的信息采集单元3，所述信息采集单元3采集测量项目的测量值，各测量项目处对应设置一标签；计算机主站1获取所述测量值，以标签上载有的标签信息为索引保存测量值并在本地显示测量值，增强现实设备2在生产***的设备现场扫描测量项目的标签，得到标签信息，向计算机主站1发送包含标签信息查询请求，计算机主站1根据标签信息查询并生成返回数据，返回数据在增强现实设备2上显示，从而实现在设备现场通过增强现实设备2上显示测量项目的测量值。所述增强现实设备2数量可以为多个，各增强现实设备2可同时向计算机主站1发送查询请求。

本发明增强现实仪表***，仅需使用增强现实设备2即可在设备现场查看测量项目的测量值，替代了现有生产***中设备上的仪表盘、数码管、LED显示屏等显示装置，降低了生产***集成的复杂度。

实施例二：

请参阅图2和图3，本实施例详细阐述了计算机主站1和增强现实设备2的实施方式。

一种增强现实仪表***，包括设于计算机主站1上的标签管理模块、数据监测模块以及第一界面设置库，和设于增强现实设备2上的图像采集识别单元、界面绘制单元以及第二界面设置库；

所述计算机主站1通过工业总线连接生产***上的信息采集单元3，所述信息采集单元3采集测量项目的测量值，各所述测量项目的对应位置均设有一标签4；所述增强现实设备2以所述标签4为索引获取测量项目的数据；所述标签4可以是条形码标签和/或二维码标签，且均为非对称形式的标签，以避免增强现实注册的歧义；所述标签4可以设置在测量项目对应的设备或面板上等。

所述标签管理模块建立所述标签4、测量项目以及显示项目（即测量项目对应的测量值）之间的对应关系，并设置各测量项目界面和、测量值显示界面，将所述界面保存在所述第一界面设置库中，并传输至所述第二界面设置库中；

所述数据监测模块周期性地向连接在工业总线上的信息采集单元3发送请求指令，获得各测量项目的测量值，根据标签管理模块建立的对应关系保存在数据库中对应表中并记录***当前时间，然后在计算机主站1上将所述测量值显示在与该测量项目对应的界面上，显示方式可以通过经过投影***输出或通过显示屏输出，从而实现在计算机主站1上监测生产***的工作状态；当所述数据监测模块接收到来自增强现实设备2的查询请求时，根据查询请求中的标签信息获取对应测量项目的测量值，并根据所述标签信息查询所述第一界面设置库，获得对应测量项目的界面，将测量值和界面进行结合处理后生成返回数据；所述返回数据包括标签信息、测量值、图片等；

所述图像采集识别单元通过增强现实设备2上的图像传感器采集测量项目所对应标签4的图像，并识别出标签信息，然后发送包含标签信息的查询请求至所述数据监测模块；具体地，所述图像采集识别单元将所述图像分割出含有标签4的图像区域，进而识别该图像区域所代表的标签信息，例如，所述标签信息为编码信息；

所述界面绘制单元依据所述数据监测模块的返回数据和该标签信息对应的测量项目的界面，绘制该标签信息对应的显示界面，直接输出在增强现实设备2的显示器上，从而实现在增强现实设备2上显示测量项目的测量值。具体地，所述界面绘制单元是依据标签信息查询所述第二界面设置库，获取测量项目的界面显示形式，并绘制该标签4对应的显示界面。

更优地，所述增强现实设备2上还设有增强现实注册单元，其依据标签4的图像识别增强现实设备2与标签4之间的位置关系，将界面绘制单元绘制完成的显示界面叠加在所述标签4上显示或在标签4附近显示，从而实现显示界面与真实场景的叠加显示。所述增强显示注册单元负责增强现实设备的图像传感器的空间定位跟踪和界面绘制单元绘制完成的显示界面（虚拟物体）在真是空间中的定位，具体地，通过图像传感器实时地检测出增强现实设备相对于真标签的位置和方向角，根据这些信息确定所述显示界面在投影平面中的映射位置，最后将所述显示界面显示在标签4上或根据需要在标签4附近显示。

重点请参阅图3，在本实施例中，所述信息采集单元3包括一个或多个采集组，各采集组均由相互连接一测控电路板32和一传感器组31组成，所述传感器组31由一个或多个传感器组成，所述测量项目与传感器对应。所述测控电路板32通过工业总线与所述计算机主站1间进行信息传输。

当工业总线为485总线时，工业总线需要使用总线接口板实现工业总线与计算机主站1接口之间的通信和数据交换，例如，所述总线接口板可选用232-485线接口板或者USB-485总线接口板，使计算机主站1通过232或者USB接口与工业总线通信。当工业总线为EtherCAT总线，则不需要总线接口板，因为EtherCAT总线使用标准的网线，通过网卡即可实现计算机主站1与EtherCAT总线的硬件连接。

保存在所述第一界面设置库和第二界面设置库中的界面，其包含了界面显示形式、尺寸、显示范围等参数，所述界面显示形式包括文本、仪表盘、数码管、柱状图、曲线、报告、图片等，或者是上述界面显示形式中多个组成的一个集合。例如，通过增强现实设备可以看到一个仪表盘，仪表盘上显示当前测量值。

所述增强现实设备2包括增强现实眼镜、手机等智能终端。

本发明增强现实仪表***的工作流程是：

步骤10、管理员操作标签管理模块建立标签信息与测量项目（测量项目与传感器组31相对应）、测量项目的测量值之间的对应关系，并设置各测量项目的测量值在增强现实智能设备上的界面显示形式，分别保存在第一界面设置库和第二界面设置库中；

步骤20、计算机主站1上：周期性地发送请求指令，从工业总线上接收各测量项目的测量值，将各测量值、对应的测量项目、对应的标签信息以及***当前时间保存在数据库中对应表中，然后更新本地显示界面上的测量值，经显示***输出；若计算机主站1接收到增强现实设备2发来的查询请求，根据查询请求中的标签信息获取对应测量项目的测量值，并根据所述标签信息查询所述第一界面设置库，获得对应测量项目的界面，将测量值和界面进行结合处理后生成返回数据；

步骤30、增强现实设备2端：通过所述图像采集识别单元通过增强现实设备2上的图像传感器采集测量项目所对应标签4的图像，并识别出标签信息，然后发送包含标签信息的查询请求至所述数据监测模块；

步骤40、所述界面绘制单元依据所述数据监测模块的返回数据和该标签信息对应的测量项目的界面，绘制该标签信息对应的显示界面，直接输出在增强现实设备2的显示器上，从而实现在增强现实设备2上显示测量项目的测量值，或通过增强现实注册单元叠加在标签4上显示或在标签4附近显示。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种增强现实仪表***，其特征在于：计算机主站(1)通过工业总线连接生产***上的信息采集单元(3)，所述信息采集单元(3)采集测量项目的测量值，各测量项目处对应设置一标签；

计算机主站(1)获取所述测量值，以标签上载有的标签信息为索引保存测量值并在本地显示测量值，具体地：所述计算机主站(1)设有标签管理模块、数据监测模块以及第一界面设置库，所述标签管理模块建立所述标签(4)、测量项目以及显示项目之间的对应关系，并设置各测量项目界面以及测量值显示界面，将所述界面保存在所述第一界面设置库中，并传输至增强现实设备(2)；所述数据监测模块向连接在工业总线上的信息采集单元(3)发送请求指令，获得各测量项目的测量值，根据标签管理模块建立的对应关系保存在数据库中对应表内，并记录***当前时间，然后在计算机主站(1)上将所述测量值显示在与该测量项目对应的界面上；

增强现实设备(2)在生产***的设备现场扫描测量项目的标签，得到标签信息，向计算机主站(1)发送包含标签信息的查询请求，计算机主站(1)根据标签信息查询并生成返回数据，返回数据在增强现实设备(2)上显示，从而实现在设备现场通过增强现实设备(2)显示测量项目的测量值。

2.根据权利要求1所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：当所述数据监测模块接收到来自增强现实设备(2)的查询请求时，根据查询请求中的标签信息获取对应测量项目的测量值，并根据所述标签信息查询所述第一界面设置库，获得对应测量值显示界面，将测量值和测量值显示界面进行结合处理后生成返回数据。

3.根据权利要求2所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：所述增强现实设备(2)上设有图像采集识别单元、界面绘制单元以及第二界面设置库；

所述第二界面设置库接收并保存所述计算机主站(1)发来的界面；

所述图像采集识别单元通过增强现实设备(2)上的图像传感器采集测量项目所对应标签(4)的图像，并识别出标签信息，然后发送包含标签信息的查询请求至所述数据监测模块；

所述界面绘制单元依据所述数据监测模块的返回数据和该标签信息对应的测量项目的界面，绘制该标签信息对应的显示界面，直接输出在增强现实设备(2)的显示器上，从而实现在增强现实设备(2)上显示测量项目的测量值。

4.根据权利要求3所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：所述增强现实设备(2)上还设有增强现实注册单元，其依据标签(4)的图像识别增强现实设备(2)与标签(4)之间的位置关系，将界面绘制单元绘制完成的显示界面叠加在所述标签(4)上显示或在标签(4)附近显示，从而实现显示界面与真实场景的叠加显示。

5.根据权利要求3所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：所述图像采集识别单元将所述图像分割出含有标签(4)的图像区域，进而识别该图像区域所代表的标签信息，所述标签信息为编码信息。

6.根据权利要求3所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：所述界面绘制单元是依据标签信息查询所述第二界面设置库，获取测量项目的界面显示形式，将所述返回数据与界面显示形式相结合，从而绘制该标签(4)对应的显示界面。

7.根据权利要求2所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：保存在所述第一界面设置库中的界面，包含了界面显示形式、尺寸和显示范围，所述界面显示形式包括文本、仪表盘、数码管、柱状图、曲线、报告、图片中的一种，或任意组合。

8.根据权利要求1所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：所述工业总线为EtherCAT总线，所述计算机主站(1)通过网卡直接接入工业总线；或所述工业总线为非EtherCAT总线，所述计算机主站(1)通过总线接口板接入工业总线，通过总线接口板实现工业总线与计算机主站(1)之间的通信和数据交换。

9.根据权利要求1所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：所述标签(4)为非对称形式的标签，包括条形码标签和/或二维码标签。

10.根据权利要求1所述的一种增强现实仪表***，其特征在于：所述信息采集单元(3)包括一个或多个采集组，各采集组均由相互连接的一测控电路板(32)和一传感器组(31)组成，所述传感器组(31)由一个或多个传感器组成，所述测控电路板(32)接入工业总线。

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