一种应用于制造业的可溯源工业互联网系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于制造业的可溯源工业互联网系统，包括智能可溯源信息平台、生产行为智能视觉感知装置和边缘计算装置，边缘计算装置使用加工全流程智能识别算法对人员操作行为信息和工件流程状态进行处理以提取视觉感知信息，使用区块链记录模块记录视觉感知信息和加工监控信息，加工信息聚合工控机采集现场信息并传输至本地调度服务器。本发明专利技术基于面向人员、工件的目标追踪算法，结合人员行为理解与加工工序识别，利用区块链技术将操作流程信息与具体工件绑定，形成可溯源的唯一标识码，利用在原有厂房基础上改造的边云协同工业互联网基础设施，传输现场信息至云端平台统一管理调度，能够进一步提升工业互联网智能化水平。水平。水平。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于制造业的可溯源工业互联网系统


[0001]本专利技术涉及一种应用于制造业的可溯源工业互联网系统，属于一种融合视觉感知的可溯源工程机械工业互联网技术。

技术介绍

[0002]工程机械制造产业在我国工业生产中具有极其重要的地位，为国家工业化现代化建设提供保障。现阶段大型工程装备的自动化制造和生产已经逐步发展为世界领先水平，但是部分厂房网络化与智能化水平受限。工业互联网平台作为工程机械制造产业现代化发展的未来发展方向逐步成为基础建设之一，为工业生产提供数据分析支撑，指导生产决策，可以为企业提供更高的经济效益。
[0003]然而目前面向制造业的工业互联网受限于封闭的工业系统，采集方式和传输数据形式局限于加工控制参数，缺少对加工流程中人员与工件等影响生产实体的感知。并且由于生产流程复杂多变，生产中具体过程信息难以有效地组织和采集，不利于生产工序的细粒度分析优化与责任问询。如何构建包含加工行为细粒度智能感知且具备信息溯源能力的工业互联网平台，是促进工程机械制造业发展的关键之一。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种工程机械制造业工业互联网系统，依赖智能视觉感知提取生产过程中的人员与工件信息，利用区块链技术记录生产数据，依托边云协同工业互联网基础设施构建可溯源的互联网平台。
[0005]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种应用于制造业的可溯源工业互联网系统，包括边云协同工业互联网基础设施和智能可溯源信息平台；
[0007]所述边云协同工业互联网基础设施，用于收集加工过程中的视觉感知信息与加工监控信息，并管理加工程序，主要包括生产行为智能视觉感知装置和边缘计算装置；
[0008]所述生产行为智能视觉感知装置主要包括厂房监控模块和加工监控模块；所述厂房监控模块部署在厂房四周对厂房进行全覆盖监控，用于工件和人员的识别，并通过识别信息获取人员操作行为信息和工件流程状态；所述加工监控模块部署在加工设备旁的非人员活动区域，用于工件加工过程的监控与识别，并通过识别信息获取加工监控信息；
[0009]所述边缘计算装置使用面向工程机械制造的加工全流程智能识别算法对人员操作行为信息和工件流程状态进行处理以提取视觉感知信息，使用区块链记录模块记录视觉感知信息和加工监控信息；
[0010]所述智能可溯源信息平台主要包括加工信息聚合工控机和本地调度服务器，加工信息聚合工控机通过部署在厂房内部的光纤网络与本地调度服务器连接；所述加工信息聚合工控机部署在加工设备旁，与边缘计算装置和加工监控模块相连；所述加工信息聚合工控机通过部署在厂房内部的光纤网络采集包括视觉感知信息与加工监控信息在内的现场
信息，并将采集到的现场信息传输至本地调度服务器，通过本地调度服务器将现场信息传输至云端，由智能可溯源信息平台统一管理调度。
[0011]优选的，所述厂房监控模块包括球形摄像头，加工监控模块包括球形摄像头、固态激光雷达加工控制器；球形摄像头部署在厂房四周并以一定倾斜角度安装在防护盖的下方，用于获取工件和人员的视频流；固态激光雷达安装在防护盖的上方，用于获取工件的点云信息。更为优选的，所述边缘计算装置置于保护盒内，保护盒设置在支撑杆上，边缘计算装置通过支撑杆的内部线路与球形摄像头和固态激光雷达相连接。
[0012]更为优选的，部分防护盖通过电动滑轨安装在支撑杆，在电动滑轨的上下两端各设置一个限位环，在防护盖的上方和下方分别安装有固态激光雷达和球形摄像头，在支撑杆的底部设置有底盘；部分防护盖通过可拆卸连接器悬置于厂房顶部或安装在支撑杆端部，在防护盖的下方安装有球形摄像头。
[0013]优选的，使用区块链记录模块记录工件全流程的人员操作行为信息、工件流程状态信息和加工监控信息，每个工件在每个工序中拥有唯一的区块链标识码，采用加工过程区块链唯一标识算法计算工件在当前工序中的区块链标识码：工件在当前工序中的区块链标识码为H1＝h(h(P1),h(S1),H0,TX0)，h(
·
)表示哈希函数，P1表示当前工序的工件流程状态信息，S1表示当前工序的人员操作行为信息，H0表示工件在上一工序中的区块链标识码，TX0表示工件在上一工序中的交易地址。
[0014]优选的，所述面向工程机械制造的加工全流程智能识别算法包括人员识别追踪算法、人员操作行为识别算法、工件识别追踪算法和工件流程状态评估算法；
[0015]所述人员识别追踪算法，基于已有公开数据集、现场背景数据集和现场人员数据集，利用优化后的YOLOX模型训练人员识别网络以识别人员位置，利用基于识别特征复用的卡尔曼滤波追踪算法对视频流中的人员进行追踪；
[0016]所述人员操作行为识别算法，首先基于人员识别追踪算法对视频流中的人员进行追踪，再利用自监督视频特征提取网络提取人员行为特征，然后利用人员操作行为识别算法对人员操作行为信息进行识别，识别结果以新区块的形式更新对应工件的区块链标识码；
[0017]所述工件识别追踪算法，基于工件CAD模型，并利用真实数据贴图与随机背景进行场景渲染，在多个视角(根据工件特征等条件选择一个、两个或更多个视角)下采集用于训练工件识别网络的仿真数据集，利用优化后的YOLOX模型训练工件识别网络以识别工件位置，利用基于识别特征复用的卡尔曼滤波追踪算法对视频流中的工件进行追踪；
[0018]所述工件流程状态评估算法，基于扫描得到的工件点云，经过点云去噪后，利用CAD先验的表面点云，通过ICP算法匹配，获取工件位姿并对比CAD模型评估工件流程状态，识别工件流程状态信息，识别结果按照加工工序以新区块的形式更新对应工件的区块链标识码。
[0019]更为优选的，所述优化后的YOLOX模型，先针对YOLOX模型，利用无跨层残差的多分组卷积模块替换CSPDarknet53的基础模块以提高YOLOX模型的性能；再在YOLOX模型训练完成后利用结构重参数化方法合并多分组卷积以降低YOLOX模型的规模。
[0020]更为优选的，在人员识别追踪算法和工件识别追踪算法中，先利用优化后的YOLOX模型对识别物进行解耦，得到分类头特征图和检测头特征图，再结合识别物的位置分别提
取对应分类头特征图和对应检测头特征图的矩阵数据，最后对两个矩阵数据进行L2正则化处理即可构建识别物的描述特征；采用卡尔曼滤波算法，根据识别物在前一图片中的位置计算识别物在当前图片中的预测位置，计算识别物在当前图片中的预测位置与实际位置的马氏距离为d1；记识别物在当前图片中的描述特征为F，识别物在前m幅图片中的描述特征为(F
′1,F
′2,...,F
′
m
)，计算F与(F
′1,F
′2,...,F
′
m
)的平均距离为d2；利用匈牙利算法实现对识别物的追踪，即min D＝d1+d2。
[0021]更为优选的，利用射频收发器识别人员携带的电子身本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于制造业的可溯源工业互联网系统，其特征在于：包括边云协同工业互联网基础设施和智能可溯源信息平台；所述边云协同工业互联网基础设施，用于收集加工过程中的视觉感知信息与加工监控信息，并管理加工程序，主要包括生产行为智能视觉感知装置和边缘计算装置(19)；所述生产行为智能视觉感知装置主要包括厂房监控模块(1)和加工监控模块(2)；所述厂房监控模块(1)部署在厂房四周对厂房进行全覆盖监控，用于工件(6)和人员(7)的识别，并通过识别信息获取人员操作行为信息和工件流程状态；所述加工监控模块(2)部署在加工设备(3)旁的非人员活动区域，用于工件(6)加工过程的监控与识别，并通过识别信息获取加工监控信息；所述边缘计算装置(19)使用面向工程机械制造的加工全流程智能识别算法对人员操作行为信息和工件流程状态进行处理以提取视觉感知信息，使用区块链记录模块记录视觉感知信息和加工监控信息；所述智能可溯源信息平台主要包括加工信息聚合工控机(10)和本地调度服务器(5)，加工信息聚合工控机(10)通过部署在厂房内部的光纤网络与本地调度服务器(5)连接；所述加工信息聚合工控机(10)部署在加工设备(3)旁，与边缘计算装置(19)和加工监控模块(2)相连；所述加工信息聚合工控机(10)通过部署在厂房内部的光纤网络采集包括视觉感知信息与加工监控信息在内的现场信息，并将采集到的现场信息传输至本地调度服务器(5)，通过本地调度服务器(5)将现场信息传输至云端，由智能可溯源信息平台统一管理调度。2.根据权利要求1所述的应用于制造业的可溯源工业互联网系统，其特征在于：所述厂房监控模块(1)包括球形摄像头(12)，加工监控模块(2)包括球形摄像头(12)、固态激光雷达(11)和加工控制器(9)；球形摄像头(12)部署在厂房四周并以一定倾斜角度安装在防护盖(13)的下方，用于获取工件(6)和人员(7)的视频流；固态激光雷达(11)安装在防护盖(13)的上方，用于获取工件(6)的点云信息。3.根据权利要求2所述的应用于制造业的可溯源工业互联网系统，其特征在于：所述边缘计算装置(19)置于保护盒(18)内，保护盒(18)设置在支撑杆(17)上，边缘计算装置(19)通过支撑杆(17)的内部线路与球形摄像头(12)和固态激光雷达(11)相连接。4.根据权利要求2所述的应用于制造业的可溯源工业互联网系统，其特征在于：部分防护盖(13)通过电动滑轨(14)安装在支撑杆(17)，在电动滑轨(14)的上下两端各设置一个限位环(15)，在防护盖(13)的上方和下方分别安装有固态激光雷达(11)和球形摄像头(12)，在支撑杆(17)的底部设置有底盘(16)。5.根据权利要求2所述的应用于制造业的可溯源工业互联网系统，其特征在于：部分防护盖(13)通过可拆卸连接器(21)悬置于厂房顶部或安装在支撑杆(17)端部，在防护盖(13)的下方安装有球形摄像头(12)。6.根据权利要求1所述的应用于制造业的可溯源工业互联网系统，其特征在于：使用区块链记录模块记录工件全流程的人员操作行为信息、工件流程状态信息和加工监控信息，每个工件在每个工序中拥有唯一的区块链标识码，采用加工过程区块链唯一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，陈朋朋，张启亮，高守婉，刘董经典，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：