一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法及系統(tǒng)。包括：獲取快件的俯視圖像和側(cè)視圖像；根據(jù)快件的俯視圖像和側(cè)視圖像獲取快件邊緣點的坐標(biāo)、快件所屬區(qū)域及快件在所述傳送裝置上的擺放姿態(tài)，機(jī)器人估算快件的當(dāng)前位置；當(dāng)快件進(jìn)入分揀區(qū)后，利用估算的快件當(dāng)前位置、機(jī)器人的相關(guān)參數(shù)調(diào)整機(jī)械手臂的位置，拍攝運(yùn)動中的快件的二維圖像，通過視覺伺服技術(shù)對快件進(jìn)行定位并計算出離散值；根據(jù)所述離散值控制所述末端操作裝置，進(jìn)行快件的抓取。
【專利說明】一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及物流自動化領(lǐng)域，尤指一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法 及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] -般地，機(jī)器人被廣泛運(yùn)用于電子產(chǎn)品中，如汽車工業(yè)、塑料工業(yè)、藥品工業(yè)及食 品工業(yè)等領(lǐng)域，用于完成搬取、裝配、噴涂、焊接等操作，以代替人工操作，從而提高生產(chǎn)效 率。
[0003] 在快遞行業(yè)中，快遞包裝品的分揀一般由人工實現(xiàn)，這種操作方式效率低、準(zhǔn)確性 難以保證，由于工作量大，經(jīng)常出現(xiàn)員工不按規(guī)范操作，以扔的方式將物品歸類，包裝盒內(nèi) 的物品極易受損。另外，分揀操作需要大量的工作人員，隨著人工成本的升高，使得快遞的 成本也水漲船高，影響快遞行業(yè)的發(fā)展?；跈C(jī)器視覺的機(jī)器人分揀與人工分揀作業(yè)相比， 不但高效、準(zhǔn)確，而且在質(zhì)量保障、衛(wèi)生保障等方面有著人工作業(yè)無法替代的優(yōu)勢。與傳統(tǒng) 的機(jī)械分揀作業(yè)相比，基于機(jī)器視覺的機(jī)器人分揀系統(tǒng)則有著適應(yīng)范圍廣、隨時能變換作 業(yè)對象和變換分揀工序的優(yōu)勢。
[0004] 在現(xiàn)有的技術(shù)中，沒有將機(jī)器人應(yīng)用于快遞分揀中的文獻(xiàn)資料和相關(guān)專利。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上內(nèi)容，有必要提出一種效率高、準(zhǔn)確性好又能節(jié)省人力基于機(jī)器人視覺 伺服技術(shù)的快遞分揀方法及系統(tǒng)。
[0006] -種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法，包括一傳送裝置、第一拍攝裝置、 第二拍攝裝置及一機(jī)器人，所述第一拍攝裝置、第二拍攝裝置和所述傳送裝置分別與機(jī)器 人相連，所述方法包括如下步驟：
[0007] 啟動傳送裝置，所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置對快件進(jìn)行拍照，獲取快件的 俯視圖像和側(cè)視圖像；
[0008] 根據(jù)快件的俯視圖像和側(cè)視圖像獲取快件邊緣點的坐標(biāo)、快件所屬區(qū)域及快件在 所述傳送裝置上的擺放姿態(tài)，并通過相機(jī)手眼標(biāo)定將邊緣坐標(biāo)變換到機(jī)器人坐標(biāo)系當(dāng)中； [0009] 所述機(jī)器人根據(jù)快件的擺放姿態(tài)調(diào)整機(jī)械手臂上的末端操作裝置的姿態(tài)和相關(guān) 參數(shù)；
[0010] 所述機(jī)器人中的一測速模塊根據(jù)所述傳送裝置的傳送速度估算快件的當(dāng)前位 置；
[0011]當(dāng)快件進(jìn)入分揀區(qū)后，利用估算的快件當(dāng)前位置、機(jī)器人的相關(guān)參數(shù)調(diào)整機(jī)械手 臂的位置，使機(jī)器人上的第三拍攝裝置能夠清晰的拍攝到運(yùn)動中的快件的二維圖像；
[0012] 所述機(jī)器人中的處理模塊對所述二維圖像及快件的實時位置，通過視覺伺服技術(shù) 對快件進(jìn)行定位并計算出離散值；
[0013] 根據(jù)所述離散值控制所述末端操作裝置，進(jìn)行快件的抓?。?br> [0014] 所述末端操作裝置根據(jù)快件所屬區(qū)域?qū)⒖旒胖玫椒謱俨煌瑓^(qū)域的無人搬運(yùn)車 上，所述無人搬運(yùn)車按照設(shè)定的路徑將包裹搬運(yùn)到指定的快件歸類處。
[0015] 在一實施方式中，傳送裝置設(shè)有一拍照區(qū)域，所述第一拍攝裝置位于所述拍照區(qū) 域的正上方，所述第二拍攝裝置位于所述拍照區(qū)域的側(cè)方。
[0016] 在一實施方式中，在所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置對快件進(jìn)行拍照，獲取快 件的俯視圖像和側(cè)視圖像之前還包括：所述傳送裝置還包括一感應(yīng)模塊和一中斷模塊，當(dāng) 快件的最前端經(jīng)過所述感應(yīng)模塊，所述感應(yīng)模塊將信號傳送給所述中斷模塊，啟動定時中 斷，以保證所述快件到達(dá)拍照區(qū)域時拍攝裝置能獲取快件的完整信息；中斷的時間由感應(yīng) 模塊與拍照區(qū)域的距離確定，已事先存儲在所述中斷模塊中。
[0017] 在一實施方式中，所述相關(guān)參數(shù)主要包括機(jī)器人的運(yùn)動路徑、運(yùn)動速度。
[0018] 在一實施方式中，通過視覺伺服技術(shù)對快件進(jìn)行定位并計算出離散值，具體步驟 為：
[0019] 獲取快件實時位置和理想位置的差值；
[0020] 根據(jù)非線性方差最小化原理，定義其方差最小化函數(shù)；
[0021] 將所述最小化函數(shù)做泰勒級數(shù)展開，并計算其極值的表達(dá)式；
[0022] 對所述極值表達(dá)式進(jìn)行整理并離散化，求出離散值。
[0023] -種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀系統(tǒng)，包括一傳送裝置、第一拍攝裝置、 第二拍攝裝置及一機(jī)器人，所述第一拍攝裝置、第二拍攝裝置和所述傳送裝置分別與機(jī)器 人相連，包括：
[0024] 第一發(fā)送模塊，用于接收所述第一拍攝裝置拍攝的俯視圖像；
[0025] 第二發(fā)送模塊，用于接收所述第二拍攝裝置拍攝的側(cè)視圖像；
[0026] -信息獲取模塊，用于匯總所述第一發(fā)送模塊及第二發(fā)送模塊發(fā)送的圖像；
[0027] -分析模塊，用于接收所述第一發(fā)送模塊及第二發(fā)送模塊發(fā)送的圖像，并對圖像 進(jìn)行分析；
[0028] -測速模塊，用于根據(jù)所述傳送裝置的傳送速度估算快件的當(dāng)前位置；
[0029] -機(jī)械手臂，利用估算的快件當(dāng)前位置、機(jī)器人的相關(guān)參數(shù)調(diào)整所述機(jī)械手臂的 位置，使機(jī)械手臂上的第三拍攝裝置能夠清晰的拍攝到運(yùn)動中的快件的二維圖像；
[0030] -處理模塊，用于根據(jù)所述二維圖像以及快遞的實時位置，利用視覺伺服技術(shù)對 快件進(jìn)行定位并計算出離散值；
[0031] 一機(jī)械手末端操作裝置46,用于根據(jù)所述離散值對快件進(jìn)行抓?。徊⑶腋鶕?jù)快件 所屬區(qū)域?qū)⒖旒胖玫椒謱俨煌瑓^(qū)域的無人搬運(yùn)車上，所述無人搬運(yùn)車按照設(shè)定的路徑將 包裹搬運(yùn)到指定的快件歸類處。
[0032] 在一實施方式中，分析模塊用于接收所述第一發(fā)送模塊及第二發(fā)送模塊發(fā)送的圖 像，并對圖像進(jìn)行分析，具體為：采用Priwitt邊緣檢測算法對圖像中快件的邊緣點坐標(biāo)進(jìn) 行提取，并且通過相機(jī)手眼標(biāo)定將邊緣坐標(biāo)變換到機(jī)器人坐標(biāo)系當(dāng)中以及根據(jù)快件的詳情 單內(nèi)容分析快件的所屬區(qū)域及快件在所述傳送裝置上的擺放姿態(tài)。
[0033] 在一實施方式中，傳送裝置還包括一感應(yīng)模塊和一中斷模塊，當(dāng)快件的最前端經(jīng) 過所述感應(yīng)模塊，所述感應(yīng)模塊將信號傳送給所述中斷模塊，啟動定時中斷，以保證所述快 件到達(dá)拍照區(qū)域時拍攝裝置能獲取快件的完整信息；中斷的時間由感應(yīng)模塊與拍照區(qū)域的 距離確定，已事先存儲在所述中斷模塊中。
[0034] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明達(dá)到的有益效果如下：
[0035] 效率高：在快件的詳情單上包括物品的單號和目的地，由人工掃描和分類效率較 低，采用視覺圖像處理的方式可以快速的獲得這些信息；
[0036] 準(zhǔn)確：人工長時間操作容易出現(xiàn)疲勞，使得準(zhǔn)確性降低，由工業(yè)機(jī)器人和視覺技術(shù) 提高了快件分揀的準(zhǔn)確性；
[0037] 質(zhì)量好：由于工業(yè)機(jī)器人穩(wěn)定性較高，使得在快件分揀中物品損壞率較低，分揀質(zhì) 量好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀系統(tǒng)的組織架構(gòu)圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法的一較佳實施方式 流程圖。
[0040] 主要元件符號說明

【權(quán)利要求】
1. 一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法，包括一傳送裝置、第一拍攝裝置、第 二拍攝裝置及一機(jī)器人，所述第一拍攝裝置、第二拍攝裝置和所述傳送裝置分別與機(jī)器人 相連，其特征在于： 啟動傳送裝置，所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置對快件進(jìn)行拍照，獲取快件的俯視 圖像和側(cè)視圖像； 根據(jù)快件的俯視圖像和側(cè)視圖像獲取快件邊緣點的坐標(biāo)、快件所屬區(qū)域及快件在所述 傳送裝置上的擺放姿態(tài)，并通過相機(jī)手眼標(biāo)定將邊緣坐標(biāo)變換到機(jī)器人坐標(biāo)系當(dāng)中； 所述機(jī)器人根據(jù)快件的擺放姿態(tài)調(diào)整機(jī)械手臂上的末端操作裝置的姿態(tài)和相關(guān)參 數(shù)； 所述機(jī)器人中的一測速模塊根據(jù)所述傳送裝置的傳送速度估算快件的當(dāng)前位置； 當(dāng)快件進(jìn)入分揀區(qū)后，利用估算的快件當(dāng)前位置、機(jī)器人的相關(guān)參數(shù)調(diào)整機(jī)械手臂的 位置，使機(jī)器人上的第三拍攝裝置能夠清晰的拍攝到運(yùn)動中的快件的二維圖像； 所述機(jī)器人中的處理模塊對所述二維圖像及快件的實時位置，通過視覺伺服技術(shù)對快 件進(jìn)行定位并計算出離散值； 根據(jù)所述離散值控制所述末端操作裝置，進(jìn)行快件的抓?。? 所述末端操作裝置根據(jù)快件所屬區(qū)域?qū)⒖旒胖玫椒謱俨煌瑓^(qū)域的無人搬運(yùn)車上，所 述無人搬運(yùn)車按照設(shè)定的路徑將包裹搬運(yùn)到指定的快件歸類處。
2. 如權(quán)利要求1中所述的一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法，其特征在 于：所述傳送裝置設(shè)有一拍照區(qū)域，所述第一拍攝裝置位于所述拍照區(qū)域的正上方，所述第 二拍攝裝置位于所述拍照區(qū)域的側(cè)方。
3. 如權(quán)利要求1中所述的一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法，其特征在 于：在所述第一拍攝裝置和第二拍攝裝置對快件進(jìn)行拍照，獲取快件的俯視圖像和側(cè)視圖 像之前還包括：所述傳送裝置還包括一感應(yīng)模塊和一中斷模塊，當(dāng)快件的最前端經(jīng)過所述 感應(yīng)模塊，所述感應(yīng)模塊將信號傳送給所述中斷模塊，啟動定時中斷，以保證所述快件到達(dá) 拍照區(qū)域時拍攝裝置能獲取快件的完整信息；中斷的時間由感應(yīng)模塊與拍照區(qū)域的距離確 定，已事先存儲在所述中斷模塊中。
4. 如權(quán)利要求1中所述的一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法，其特征在 于：所述相關(guān)參數(shù)主要包括機(jī)器人的運(yùn)動路徑、運(yùn)動速度。
5. 如權(quán)利要求1中所述的一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀方法，其特征在 于：所述通過視覺伺服技術(shù)對快件進(jìn)行定位并計算出離散值，具體步驟為： 獲取快件實時位置和理想位置的差值； 根據(jù)非線性方差最小化原理，定義其方差最小化函數(shù)； 將所述最小化函數(shù)做泰勒級數(shù)展開，并計算其極值的表達(dá)式； 對所述極值表達(dá)式進(jìn)行整理并離散化，求出離散值。
6. -種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀系統(tǒng)，包括一傳送裝置、第一拍攝裝置、第 二拍攝裝置及一機(jī)器人，所述第一拍攝裝置、第二拍攝裝置和所述傳送裝置分別與機(jī)器人 相連，其特征在于： 第一發(fā)送模塊，用于接收所述第一拍攝裝置拍攝的俯視圖像； 第二發(fā)送模塊，用于接收所述第二拍攝裝置拍攝的側(cè)視圖像； 一信息獲取模塊，用于匯總所述第一發(fā)送模塊及第二發(fā)送模塊發(fā)送的圖像； 一分析模塊，用于接收所述第一發(fā)送模塊及第二發(fā)送模塊發(fā)送的圖像，并對圖像進(jìn)行 分析； 一測速模塊，用于根據(jù)所述傳送裝置的傳送速度估算快件的當(dāng)前位置； 一機(jī)械手臂，利用估算的快件當(dāng)前位置、機(jī)器人的相關(guān)參數(shù)調(diào)整所述機(jī)械手臂的位置， 使機(jī)械手臂上的第三拍攝裝置能夠清晰的拍攝到運(yùn)動中的快件的二維圖像； 一處理模塊，用于根據(jù)所述二維圖像以及快遞的實時位置，利用視覺伺服技術(shù)對快件 進(jìn)行定位并計算出離散值； 一機(jī)械手末端操作裝置46,用于根據(jù)所述離散值對快件進(jìn)行抓??；并且根據(jù)快件所屬 區(qū)域?qū)⒖旒胖玫椒謱俨煌瑓^(qū)域的無人搬運(yùn)車上，所述無人搬運(yùn)車按照設(shè)定的路徑將包裹 搬運(yùn)到指定的快件歸類處。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀系統(tǒng)，其特征在于： 所述分析模塊用于接收所述第一發(fā)送模塊及第二發(fā)送模塊發(fā)送的圖像，并對圖像進(jìn)行分 析，具體為：采用Priwitt邊緣檢測算法對圖像中快件的邊緣點坐標(biāo)進(jìn)行提取，并且通過相 機(jī)手眼標(biāo)定將邊緣坐標(biāo)變換到機(jī)器人坐標(biāo)系當(dāng)中以及根據(jù)快件的詳情單內(nèi)容分析快件的 所屬區(qū)域及快件在所述傳送裝置上的擺放姿態(tài)。
8. 如權(quán)利要求6所述的一種基于機(jī)器人視覺伺服技術(shù)的快遞分揀系統(tǒng)，其特征在于： 所述傳送裝置還包括一感應(yīng)模塊和一中斷模塊，當(dāng)快件的最前端經(jīng)過所述感應(yīng)模塊，所述 感應(yīng)模塊將信號傳送給所述中斷模塊，啟動定時中斷，以保證所述快件到達(dá)拍照區(qū)域時拍 攝裝置能獲取快件的完整信息；中斷的時間由感應(yīng)模塊與拍照區(qū)域的距離確定，已事先存 儲在所述中斷模塊中。
【文檔編號】B07C5/342GK104511436SQ201310451789
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】李邦宇, 鄒風(fēng)山, 徐方, 劉曉帆, 董狀, 張濤 申請人:沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司