一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统结构，包括：AR眼镜、声信号采集器、图像采集器、微型投影仪和中央控制器；本发明专利技术的系统通过将增强现实技术应用于设备异响检测功能上，具有较高程度的智能控制和自主分析功能，能够为使用者提供一系列可视化的分析数据，使用者不需要运用较为丰富的维修经验对设备异响进行分析，即可获知异响所对应的故障类型及发生异响的具体位置信息，提高了系统的人群适用范围，同时也降低了人为辨识所带来的误差，避免给后续的维修带来错误导向；另外，本系统还可根据故障的类型，适当地给予维修策略，指导使用者完成故障部件拆卸、更换或紧固等操作，避免设备因长时间停产而产生的经济损失。

A device abnormal sound detection system based on Augmented Reality Technology Application

The invention relates to a device abnormal sound detection system structure based on Augmented Reality Technology application, including: AR glasses, acoustic signal acquisition device, image acquisition device, miniature projector and central controller; the system of the invention has a higher degree of intelligent control by applying augmented reality technology to device abnormal sound detection function. And the function of self-analysis can provide a series of visual analysis data for users. Users do not need to use more maintenance experience to analyze equipment abnormal sound, they can get the corresponding fault types and specific location information of abnormal sound, which improves the system's crowd application range, and at the same time reduces the number of abnormal sound. In addition, according to the type of fault, the system can also give appropriate maintenance strategy to guide the user to complete the operation of disassembly, replacement or fastening of the faulty parts, to avoid the economic losses caused by long-term shutdown of equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统
本专利技术涉及设备异响检测领域，具体涉及一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统。
技术介绍
目前，在工程机械设备出现故障时，一般需要急召检修人员进行故障诊断及检修。但是，由于急召检修人员可能需要耗费大量资金和时间，或检修人员身在外地，短时间内无法迅速赶往故障地点，只能延迟检修，导致设备无法进行生产作业。众所周知，世间所有物体皆存在固有频率，当外界震动频率达到物体固有频率时，该物体就会发生共振，进而产生异响。发生异响的原因为：当物体发生共振时，由于物体与物体之间存在碰触，而无缓冲，极易发生小范围内振动撞击而产生异响。对于机械设备而言，如果故障部件在较长时间内始终处于碰撞状态，必然会给设备的运行效果和部件的寿命造成不良的影响。而在设备发生故障的早期，有些部件会在运行时产生这种异响，具有丰富经验的使用者能够根据当前所发出的声音快速判定故障类型，并准确定位故障点，以减少设备损坏的程度。但是经验丰富的使用者毕竟占比不多，大多经验欠缺的使用者甚至是维修人员只能根据维修流程逐一进行排查，进行故障诊断，造成长时间停产检修，造成较大的经济损失。因此，在设备出现异响的情况下，如果方便设备使用人员或检修人员快速诊断故障类型，是目前工程机械故障诊断中亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为克服现有技术中无法实现以设备异响作为故障监测依据，以确定故障类型及其定位的问题，提供一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统，本专利技术的系统以采集的设备异响进行数据分析，能够快速、准确的判定故障类型，并对故障点进行精确定位及可视化显示。为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统，该系统具体包括：AR眼镜、声信号采集器、图像采集器、微型投影仪和中央控制器；所述AR眼镜的两侧镜架上对称设置有至少两个图像采集器，所述的图像采集器用于采集其可视范围内的图像，并将生成的图像数据发送至中央控制器；所述声信号采集器的信号输出端与中央控制器连接，在设备周围不同的位置上设置有至少两个声信号采集器，用于采集设备发出的异响，将其转化为声信号并发送至中央控制器；所述的中央控制器利用接收到的图像数据构建设备所处环境的三维空间模型，并在所述的三维空间模型中对异响部位进行空间定位，生成定位数据，同时从接收到的声信号中提取出异响的特征数据，通过对特征数据进行辨识以判定引起异响的故障类型，同时将含有故障类型的数据进行图像转化，获得虚拟显示对象，结合真实场景对虚拟显示对象进行渲染，并通过微型投影仪将渲染后的虚拟显示对象按定位数据指示的坐标位置进行投影，该中央控制器还用于从接收的图像数据中识别出人体的手势数据，通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并利用该动作数据执行人机交互操作；所述微型投影仪的信号输入端与中央控制器连接，该微型投影仪的投射端与AR眼镜上设置的半透射镜相对，用于将中央控制器输出的图像投影至半透射镜上。作为上述技术方案的进一步改进，所述的中央控制器包括：图像信号处理模块、声信号处理模块、空间模型构建模块、特征提取模块、故障判定模块、故障定位模块、图像渲染模块和手势辨识模块；所述图像信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供空间模型构建模块和手势辨识模块识别的图像数据；所述的声信号处理模块用于接收声信号采集器输出的声信号，并将声信号进行处理，生成供特征提取模块识别的声波数据；所述的空间模型构建模块利用图像数据构建设备所处环境的三维空间模型；所述的特征提取模块用于在声波数据中提取出异响的特征数据，并将获得的特征数据发送至故障判定模块，所述的特征数据包括异响的音频、幅度和相位；所述的故障判定模块用于从特征数据中识别获得故障类型，生成故障类型数据；所述的故障定位模块以各声信号采集器在三维空间模型中对应的坐标位置，及接收异响的方向对设备异响部位进行空间定位，生成定位数据；所述的图像渲染模块用于将故障类型数据进行图像转化，获得虚拟显示对象，并以定位数据指示的坐标位置选定虚拟显示对象的显示位置，同时根据真实场景图像帧中的亮度对虚拟显示对象进行光照渲染；所述的手势辨识模块用于在图像数据中识别出人体的手势数据，并通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据。作为上述技术方案的进一步改进，所述的中央控制器还包括策略匹配模块和策略存储模块；所述的策略匹配模块用于将故障类型数据与策略存储模块中存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的故障维修策略；所述的策略存储模块用于存储各种特征组合序列，所述的特征组合序列为故障类型数据与故障维修策略之间的映射。作为上述技术方案的进一步改进，所述的图像信号处理模块包括：A/D转换器、信号放大器和滤波器，用于将图像采集器输出的图像信号依次进行模数转换、放大和滤波处理。作为上述技术方案的进一步改进，所述的声信号处理模块包括：A/D转换器、信号放大器、功分器、低通滤波器和高通滤波器，所述的A/D转换器和信号放大器用于将声信号采集器输出的声信号依次进行模数转换和放大处理，并将处理后的信号经功分器分两路输出至低通滤波器和高通滤波器，所述的低通滤波器和高通滤波器用于将接收到的信号进行低通滤波和高通滤波处理，并将处理后的信号输出至特征提取模块。作为上述技术方案的进一步改进，所述的图像采集器采用CCD摄像头对图像进行采集。作为上述技术方案的进一步改进，所述的声信号采集器为沿同一平面分布的若干个麦克风组成的阵列。本专利技术的一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统优点在于：本专利技术的系统通过将增强现实技术应用于设备异响检测功能上，与传统的人工检测方法及使用的检测设备相比，本系统具有较高程度的智能控制和自主分析功能，能够为使用者提供一系列可视化的分析数据，使用者不需要运用较为丰富的维修经验对设备异响进行分析，即可获知异响所对应的故障类型及发生异响的具体位置信息，提高了系统的人群适用范围，同时也降低了人为辨识所带来的误差，避免给后续的维修带来错误导向；另外，本系统还可根据故障的类型，适当地给予维修策略，指导使用者完成故障部件拆卸、更换或紧固等操作，避免设备因长时间停产而产生的经济损失。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统结构示意图；图2为本专利技术一个实施例中提供的中央控制器结构示意图；图3为本专利技术另一个实施例中提供的中央控制器结构示意图；图4为本专利技术实施例中提供的声信号处理模块结构示意图；图5为本专利技术实施例中提供的图像信号处理模块结构示意图；图6a为本专利技术实施例中提供的AR眼镜佩戴示意图；图6b为本专利技术实施例中提供的AR眼镜外部结构示意图；图7为利用本专利技术实施例中提供的AR眼镜进行虚拟成像的效果图。附图标记1、AR眼镜2、图像采集器3、微型投影仪4、半透射镜具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术所述的一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统进行详细说明。如图1所示，本专利技术提供的一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统结构，包括：AR眼镜、声信号采集器、图像采集器、微型投影仪和中央控制器。如图6b所示，所述AR眼镜1的两侧镜架上对称设置有至少两个图像采集器2，所述的图像采集器2用于采集其可视范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统结构，其特征在于，包括：AR眼镜、声信号采集器、图像采集器、微型投影仪和中央控制器；所述AR眼镜(1)的两侧镜架上对称设置有至少两个图像采集器(2)，所述的图像采集器(2)用于采集其可视范围内的图像，并将生成的图像数据发送至中央控制器；所述声信号采集器的信号输出端与中央控制器连接，在设备周围不同的位置上设置有至少两个声信号采集器，用于采集设备发出的异响，将其转化为声信号并发送至中央控制器；所述的中央控制器利用接收到的图像数据构建设备所处环境的三维空间模型，并在所述的三维空间模型中对异响部位进行空间定位，生成定位数据，同时从接收到的声信号中提取出异响的特征数据，通过对特征数据进行辨识以判定引起异响的故障类型，同时将含有故障类型的数据进行图像转化，获得虚拟显示对象，结合真实场景对虚拟显示对象进行渲染，并通过微型投影仪(3)将渲染后的虚拟显示对象按定位数据指示的坐标位置进行投影，该中央控制器还用于从接收的图像数据中识别出人体的手势数据，通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并利用该动作数据执行人机交互操作；所述微型投影仪(3)的信号输入端与中央控制器连接，该微型投影仪(3)的投射端与AR眼镜(1)上设置的半透射镜(4)相对，用于将中央控制器输出的图像投影至半透射镜(4)上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于增强现实技术应用的设备异响检测系统结构，其特征在于，包括：AR眼镜、声信号采集器、图像采集器、微型投影仪和中央控制器；所述AR眼镜(1)的两侧镜架上对称设置有至少两个图像采集器(2)，所述的图像采集器(2)用于采集其可视范围内的图像，并将生成的图像数据发送至中央控制器；所述声信号采集器的信号输出端与中央控制器连接，在设备周围不同的位置上设置有至少两个声信号采集器，用于采集设备发出的异响，将其转化为声信号并发送至中央控制器；所述的中央控制器利用接收到的图像数据构建设备所处环境的三维空间模型，并在所述的三维空间模型中对异响部位进行空间定位，生成定位数据，同时从接收到的声信号中提取出异响的特征数据，通过对特征数据进行辨识以判定引起异响的故障类型，同时将含有故障类型的数据进行图像转化，获得虚拟显示对象，结合真实场景对虚拟显示对象进行渲染，并通过微型投影仪(3)将渲染后的虚拟显示对象按定位数据指示的坐标位置进行投影，该中央控制器还用于从接收的图像数据中识别出人体的手势数据，通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并利用该动作数据执行人机交互操作；所述微型投影仪(3)的信号输入端与中央控制器连接，该微型投影仪(3)的投射端与AR眼镜(1)上设置的半透射镜(4)相对，用于将中央控制器输出的图像投影至半透射镜(4)上。2.根据权利要求1所述的基于增强现实技术应用的设备异响检测系统结构，其特征在于，所述的中央控制器包括：图像信号处理模块、声信号处理模块、空间模型构建模块、特征提取模块、故障判定模块、故障定位模块、图像渲染模块和手势辨识模块；所述图像信号处理模块用于接收图像采集器(2)输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供空间模型构建模块和手势辨识模块识别的图像数据；所述的声信号处理模块用于接收声信号采集器输出的声信号，并将声信号进行处理，生成供特征提取模块识别的声波数据；所述的空间模型构建模块利用图像数据构建设备所处环境的三维空间模型；所述的特征提取模块用于在声波数据中提取出异响的特征数据，并将获得的特征数据发送至故障判定模块，所述的特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翠先，
申请(专利权)人：刘翠先，
类型：发明
国别省市：山东,37