[發明專利]適用于CPS自動化控制系統的增強現實人機交互系統

有效

• 申請號: 201810514807.5
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108776444B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 范業鵬;岑泉偉;高祿軍;遲玉森;張忠;韓家文
• 申請（專利權）人: 江西博異自動化科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所(普通合伙) 13113
• 代理人: 張紅衛;劉蘭芳

本發明公開了一種適用于CPS自動化控制系統的增強現實人機交互系統，基于CPS自動化控制系統而實現，包括：AR控制裝置，用于通過CPS自動化控制系統內的目標CPS設備具備的唯一身份標識，利用CPS自動化控制系統內的CPS網絡實時采集、顯示相應目標CPS設備的真實場景，并建立相應目標CPS設備的AR影像與真實場景的三維位置匹配關聯；Digital Twin數據服務器，具備SCADA功能，通過CPS自動化控制系統的CPS網絡實時對目標CPS設備進行數據采集、存儲，以及大數據挖掘分析，用于對目標CPS設備進行遠程控制，同時AR控制裝置通過CPS網絡采集Digital Twin數據服務器采集存儲的相應目標CPS設備的數據。本發明更加智能化，功能更加齊全，提高使用者的操作效率。本發明適用于任意CPS自動化控制系統。

技術領域

本發明屬于增強現實系統領域，用于對CPS設備的智能控制，具體地說是一種適用于CPS自動化控制系統的增強現實人機交互系統。

背景技術

增強現實（AR：Augmented Reality）技術是近二十年出現的新興技術。而隨著自動化控制技術的發展，具備CPS（Cyber-Physical Systems，即信息物理系統）特征的自動化控制設備的應用日益廣泛， CPS設備（如數控系統、機器人控制器等）實時相關的數據信息量也大幅增加，主要表現為更復雜的控制指令，更多的傳感器反饋數據，更詳盡的報警信息，更智能的診斷向導，以及更豐富的網絡協作設備。而目前自動控制設備的人機交互（HMI）模式依舊采用近40年前（自二十世紀七十年代）方法，人機交互（HMI）的界面布局也沒有發生本質改變。雖然現有的人機交互（HMI）采用更大尺寸的顯示裝置（例如大尺寸顯示屏等），采用了豐富的輸入方式（例如采用觸控屏幕等），但是人機數據與操作方式仍留在二維交互層面上，用戶不能迅速的從龐大的CPS數據及時的獲得關切數據，更大的屏幕中更多的顯示數據反而令使用者的操作效率變得低下。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于CPS自動化控制系統的增強現實人機交互系統，通過增強現實（AR）技術特有的情景感知特性，實現了以“真實設備場景”為中心，基于CPS網絡的“Digital Twin”數據為驅動的全新交互框架。

本發明為實現上述目的，所采用的技術方案如下：

一種適用于CPS自動化控制系統的增強現實人機交互系統，基于CPS自動化控制系統而實現，包括：

AR控制裝置，用于通過CPS自動化控制系統內的目標CPS設備具備的唯一身份標識，利用CPS自動化控制系統內的CPS網絡實時采集、顯示相應目標CPS設備的真實場景，并建立相應目標CPS設備的AR影像與真實場景的三維位置匹配關聯；

Digital Twin數據服務器，具備SCADA功能，通過CPS自動化控制系統的CPS網絡實時對目標CPS設備進行數據采集、存儲，以及大數據挖掘分析，用于對目標CPS設備進行遠程控制，同時AR控制裝置通過CPS網絡采集Digital Twin數據服務器采集存儲的相應目標CPS設備的數據，以及大數據挖掘分析的間接關聯數據。

作為對本發明的限定：所述AR控制裝置包括：

影像獲取模塊，用于根據目標CPS設備的唯一身份標識獲取目標CPS設備的實際場景信息；

信息處理模塊，用于根據影像獲取模塊獲取的目標CPS設備實際場景信息與Digital Twin數據服務器獲取的目標CPS設備的數據信息進行計算，完成目標CPS設備AR影像與實際場景信息疊加融合計算得到最終場景模式；

顯示模塊，用于向AR控制裝置的使用者提供影像獲取模塊獲得的目標CPS設備實際場景，以及信息處理模塊疊加融合計算得到的最終場景；

輸出/操作設備，通過無線通訊的方式與信息處理模塊形成綁定的通訊關系，用于為AR控制裝置的使用者提供目標CPS設備操作控制數據輸入。