一种自动贴标装置以及贴标方法与流程

本发明涉及一种贴标装置，尤其涉及一种自动贴标装置以及应用该装置的方法。

背景技术：

随着电子商务的迅速增长，传统仓储采用的人工和机械设备在面对日益增长的订单要求时，分拣、封装和发送的工作量急剧提高，由此导致物流时间增加。现有的自动化仓储系统一般采用堆垛机、穿梭车等，具备自动化、效率高的特点，但是对应该等堆垛机、穿梭车的设计，仓库中货架需要固定安装在场地当中，如此一来则会存在成本高、安装复杂、拓展性低等缺点。

为了解决上述缺点，国内外厂商均已开发了适用于该种环境的高效、低成本、拓展性高的智能搬运机器人及其配套系统。该系统涉及一种带有位置和方向信息的标签，机器人通过该标志来确定当前位置与行进方向，为了使机器人在整个工作环境中能够准确地确定自身位置与前进方向需要在工作平面铺设大量的标签。

现对于工作平面内已经规划好的贴标位置(贴标点)大多采用人工手动贴码，工作量巨大，人为造成的误差大，标志一致性差，严重阻碍该系统的使用。所以本发明提供一种贴标装置来代替人工手动贴码，以大幅减小人工工作量，减少人为误差，标志一致性高，并且在此基础上，提出一种配套的高精度贴标方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种自动贴标装置以及贴标方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种贴标装置，用于对目标贴标点进行贴标，包括控制模块，所述控制模块根据规划的路径控制贴标装置移动至目标贴标位姿，并控制贴标装置贴标。

进一步地，所述贴标装置还包括信息获取模块、信息处理模块，其中，在所述控制模块控制贴标装置贴标前，

所述信息获取模块，获取贴标装置在工作平面的位置信息；

所述信息处理模块，根据所述位置信息判断贴标装置是否处于目标贴标位姿；

所述控制模块，根据信息处理模块的判断结果调整贴标装置位姿。

进一步地，所述信息获取模块包括测距模块，用于测量所述贴标装置与至少一个基准面的距离；所述位置信息包括贴标装置与基准面的距离；

所述信息处理模块根据贴标装置与基准面的距离判断所述贴标装置是否处于目标贴标位姿。

进一步地，所述基准面包括第一基准面、第二基准面和第三基准面，其中，第一基准面分别与第二基准面、第三基准面垂直，第二基准面与第三基准面平行。

进一步地，所述信息处理模块还用于选取定位单元，所述定位单元由与目标贴标点相邻的至少一个已贴有标签的贴标点形成；

所述信息获取模块还包括视觉模块，用于获取定位单元的图像信息；

所述信息处理模块包括预设定位点，并用于计算图像信息中已贴标签的位置与预设定位点的偏差，其中，预设定位点与定位单元中已贴标签的个数相同，且分布一致。

一种对目标贴标点进行贴标的方法，应用上述的贴标装置，所述贴标装置根据规划的路径移动至目标贴标位姿，对目标贴标点贴标。

进一步地，该方法还包括在对目标点贴标前，

获取贴标装置在工作平面的位置信息；

根据所述位置信息判断贴标装置是否处于目标贴标位姿；

并根据判断结果调整贴标装置位姿。

进一步地，该方法还包括

所述位置信息通过测量贴标装置与至少一个基准面的距离获得；

根据贴标装置与基准面的距离判断所述贴标装置是否处于目标贴标位姿。

进一步地，所述基准面包括第一基准面、第二基准面和第三基准面，其中，第一基准面分别与第二基准面、第三基准面垂直，第二基准面与第三基准面平行。

进一步地，获取贴标装置在工作平面的位置信息包括

选取定位单元，所述定位单元由与目标贴标点相邻的至少一个已贴有标签的贴标点形成；

获取定位单元的图像信息，并计算图像信息中已贴标签的位置与预设定位点的偏差，其中，预设的定位点与已贴标签个数相同的，分布一致。

本发明的有益效果：利用可以移动的贴标装置取代人工贴标，效率高，适合大面积的标签码粘贴；设备自动贴标，可靠性高。通过激光测距仪与相机视觉结合的方式，最有效的减小局部误差，消除了累积误差，与传统贴标方式相比，精度大大提高。

附图说明

图1为贴标装置工作平面示意图；

图2改进的贴标装置示意图；

图3中，(a)为定位单元示意图，(b)与预设定位点示意图；

图4视觉模块获取的图像示意图；

图5贴标方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种贴标装置以及高精度的贴标方法用以完成对工作平面内的目标贴标点进行贴标，其中贴标点为整个工作平面内需要贴标的位置，一般都有规划，其在工作平面的位置已知，标签贴在贴标点上。在贴标的过程中，当前需要贴标的贴标点为目标贴标点，对目标贴标点进行贴标时贴标装置应当处于目标贴标位姿，主要是判断贴标装置是否处于目标贴标位姿，在目标贴标位姿进行贴标时，所贴的标签符合标准。

本发明提供的贴标装置，用于对目标贴标点进行贴标，所述贴标装置包括控制模块，所述控制模块控制贴标装置移动至目标贴标位姿，并控制贴标装置贴标，所述目标贴标位姿为贴标装置给目标贴标点贴标时在工作平面所处的位姿。由于在工作平面内，每一个贴标点的位置唯一确定，当贴标点作为目标贴标点时贴标装置都有对应的目标贴标位姿，尤其是针对粘贴具有方向性的标签，只有当贴标装置处于目标贴标位姿时，所贴的标签的位姿才符合标准。如图1，本实施例中，工作平面内贴标点O_yx两两间距为d，其中，x表示在X轴方向第x个贴标点，y表示在Y轴方向第y个贴标点，当O₁₁为目标贴标点时，控制模块控制贴标装置移动至给目标贴标点O₁₁贴标时的对应的目标贴标位姿进行贴标后，目标贴标点为O₂₁,向Y轴正方向移动距离d，使贴标装置处于目标贴标点O₂₁对应的目标贴标位姿后进行贴标，完成Y轴第一列的贴标。

在此实施例中，贴标装置向Y轴正方向移动距离d可通过贴标装置内部的里程计计算算获得，由于移动过程中可能会出现方向偏离等产生误差，本发明同时提供一种改进贴标装置，图2为改进的贴标装置的结构示意图。

所述改进的贴标装置包括信息获取模块、信息处理模块和运动控制模块，其中：

信息获取模块，用于获取贴标装置在工作平面的位置信息；

信息处理模块，用于根据所述位置信息判断是否处于目标贴标位姿；

控制模块，根据信息处理模块的判断结果调整贴标装置位姿，并控制贴标装置贴标。

在对目标贴标点进行贴标的过程中，当信息处理模块判断信息获取模块获取的位置信息处于目标贴标位姿时，控制模块不需要调整贴标装置的位置，此时贴标装置当前所处的位置即为正确的贴标位置，控制模块控制贴标装置对目标贴标点进行贴标，若信息处理模块判断信息获取模块获取的位置信息不是贴标装置的目标贴标位姿，那么控制模块控制贴标装置调整位姿，使其处于目标贴标位姿后对目标贴标点进行贴标。

具体地，信息获取模块包括测距模块(例如激光测距模块)，所述信息获取模块获取的贴标装置在工作平面的位置信息为测距模块通过测量获得的贴标装置与至少一个基准面的距离信息。其中，如图1，所述第一基准面m1位于工作平面一侧，当测距模块测量获得的贴标装置与第一基准面m1的距离与目标贴标位姿距离第一基准面m1的距离相等时，则信息处理模块判断测距模块获取贴标装置在工作平面的位置信息符合目标贴标位姿。进一步的，所述基准面可以为一个、两个或者三个，图1中所述基准面包括第一基准面m1、第二基准面m2、第三基准面m3，每个基准面在工作平面的位置固定，具体实施例中，第一基准面m1分别与第二基准面m2、第三基准面m3垂直，第二基准面m2与第三基准面m3平行，即目标贴标位姿与每个基准面的距离一定，通过多个基准面测量贴标装置的位置可以提高测量的精度。

当O₁₁为目标贴标点时，信息获取模块获取贴标装置与第一基准面m1的距离等于目标贴标位姿与基准面的距离nd时，信息处理模块判断贴标装置处于目标贴标位姿，控制模块不需要调整贴标装置的位姿对目标贴标点O₁₁进行贴标，否则，信息处理模块判断贴标装置未到达目标贴标位姿或者贴标装置姿态倾斜(贴标装置未正对第一基准面m1)。目标贴标点为O₂₁,贴标装置向Y轴正方向移动距离d，使贴标装置处于目标贴标点O₂₁对应的目标贴标位姿后进行贴标，为保证其始终与Y方向基准墙面垂直，信息获取模块需要实时获取贴标装置当前位姿。可通过激光测距仪反馈回的数值，判断当前位姿。为完成Y轴第一列的贴标。在前进方向每经过一个间隔d，贴标装置到第一基准面m1的距离就减小d，为保证贴标装置朝Y轴正方向移动，在贴标装置前进过程中，信息获取模块获取贴标装置与第二基准面m2的距离，信息处理模块判断贴标装置与第二基准面m2的距离是否保持nd不变，即可保证贴标装置朝Y轴正方向移动。同理，本发明也可以同时测量贴标装置与第三基准面m3的距离，信息处理模块以此判断贴标装置是否处于正确的位姿。

进一步地，信息处理模块还包括视觉模块，通过视觉模块中定位单元的位置获取贴标装置在工作平面的位置来判断贴标装置是否处于目标贴标位姿。具体地，信息处理模块选取定位单元，所述定位单元由与目标贴标点相邻的一个或两个或多个已贴有标签的贴标点形成，已贴有标签的贴标点越多越好。如图1所示，若O₂₂为目标贴标点，选取O₁₁、O₁₂、O₂₁三个贴标点形成定位单元a，且O₁₁、O₁₂、O₂₁已贴有标签a1、a2、a3；若O₂₄为目标贴标点，选取O₂₃、O₁₃两个贴标点形成定位单元b，且O₂₃、O₁₃已贴有标签b1、b2；若O₂₅为目标贴标点，选取O₁₅贴标点形成的定位单元c，且O₁₅已贴有标签c1、c2，图1、图3中，已贴标签用阴影部分表示。

具体地，信息获取模块还包括视觉模块，所述视觉模块获取定位单元的图像信息，信息处理模块计算图像信息中已贴标签的位置与预设定位点的偏差，其中，信息处理模块预设有定位点，且预设的定位点与定位单元中已贴标签个数相同，分布一致。当已贴标签的位置与预设定位点的偏差在一定范围内，信息处理单元判断贴标装置处于目标贴标位姿，控制模块不需要调整贴标装置的位置，此时贴标装置当前所处的位置即为正确的贴标位姿，控制模块进行贴标，否则，控制模块控制贴标装置调整位置，使其处于目标贴标位姿后进行贴标。

如图3，具体实施时，所述视觉模块为设置在贴标装置顶角上的相机，相机的视野中心为预设定位点(P1、P2、P3)，所述预设定位点(P1、P2、P3)与定位单元a中对应的已贴标签(a1、a2、a3)个数一样，且分布一致，即已贴有标签a1与a2间距为d，a1与a3间距为d，且a1与a2的连线垂直a1与a3的连线，同时，定位点P1与P2间距为d，P1与P3间距为d，且P1与P2的连线垂直P1与P3的连线，因此当预设定位点(P1、P2、P3)分别与定位单元图像中已贴标签(a1、a2、a3)的位置重合或在一定偏差范围内，则贴标装置处于目标贴标位姿。

如图4，计算偏差的方法为图像坐标系中，已贴标签a1与预设定位点P1的偏差为(Δx₁,Δy₁,Δθ₁)，已贴标签a2与预设定位点P2的偏差为(Δx₂,Δy₂,Δθ₂)，已贴标签a3与预设定位点P3的偏差为(Δx₃,Δy₃,Δθ₃)，若平均偏差在可接受的偏差范围内，信息处理模块判断贴标装置处于目标贴标位姿，控制模块控制贴标装置进行贴标，否则，控制模块控制贴标装置调整位置，一般将偏差调整至加权平均最小值，使其处于可接受的偏差范围内后进行贴标。本发明实施例中，已贴标签均符合符合标准。

一种应用上述贴标装置对目标贴标点进行贴标的方法，所述贴标装置根据规划的路径移动至目标贴标位姿，对目标贴标点贴标，所述目标贴标位姿为贴标装置给目标贴标点贴标时在工作平面所处的位姿。如图1，本实施例中，工作平面内贴标点O_yx两两间距为d，其中，x表示在X轴方向第x个贴标点，y表示在Y轴方向第y个贴标点，当O₁₁为目标贴标点时，贴标装置移动至给目标贴标点O₁₁贴标时的对应的目标贴标位姿进行贴标后，目标贴标点为O₂₁,向Y轴正方向移动距离d，使贴标装置处于目标贴标点O₂₁对应的目标贴标位姿后进行贴标，完成Y轴第一列的贴标。

贴标装置向Y轴正方向移动距离d可通过贴标装置内部的里程计计算获得，由于移动过程中可能会出现方向偏离等产生误差，本发明的贴标方法在对目标点贴标前，先获取贴标装置在工作平面的位置信息；根据所述位置信息判断贴标装置是否处于目标贴标位姿；并根据判断结果调整贴标装置位姿。

在对目标贴标点的过程中，当贴标装置判断其位姿处于目标贴标位姿时，则不需要调整贴标装置的位置，此时贴标装置当前处于正确的贴标位姿，贴标装置可以对目标贴标点进行贴标，若获取的位置信息不是贴标装置的目标贴标位姿，则调整贴标装置位姿，使其处于目标贴标位姿后对目标贴标点进行贴标。

具体地，通过测量贴标装置与至少一个基准面的距离获得贴标装置在工作平面的位置信息。其中，如图1，所述第一基准面m1位于工作平面一侧，比如用激光测距测量获得的贴标装置与第一基准面m1的距离与目标贴标位姿距离该基准面的距离相等时，则判断贴标装置在工作平面的位置信息符合目标贴标位姿。进一步的，所述基准面可以为一个、两个或者三个，图1中所述基准面包括第一基准面m1、第二基准面m2、第三基准面m3，每个基准面在工作平面的位置固定，具体实施例中，第一基准面m1分别与第二基准面m2、第三基准面m3垂直，第二基准面m2与第三基准面m3平行，即目标贴标位姿与每个基准面的距离一定，通过多个基准面测量贴标装置的位置可以提高测量的精度。

当O₁₁为目标贴标点时，当测量到贴标装置与第一基准面m1的距离等于目标贴标位姿与基准面的距离nd时，则判断贴标装置处于目标贴标位姿，不需要调整贴标装置的位姿即可对目标贴标点O₁₁进行贴标，否则，则判断贴标装置未到达目标贴标位姿或者贴标装置姿态倾斜(贴标装置未正对第一基准面m1)，调整贴标装置的位姿后进行贴标。当目标贴标点为O₂₁,贴标装置向Y轴正方向移动距离d，使贴标装置处于目标贴标点O₂₁对应的目标贴标位姿后进行贴标，为保证其始终与Y方向基准墙面垂直，需要实时获取贴标装置当前位姿。可通过激光测距仪反馈回的数值，判断当前位姿。为完成Y轴第一列的贴标。在前进方向每经过一个间隔d，贴标装置到第一基准面m1的距离就减小d，为保证贴标装置朝Y轴正方向移动，在贴标装置前进过程中，判断贴标装置的位置于第二基准面m2的距离是否保持nd不变，即可保证贴标装置朝Y轴正方向移动。同理，本发明也可以同时测量贴标装置与第三基准面m3的距离，以此判断贴标装置是否处于正确的位姿。

进一步地，获取贴标装置在工作平面的位置信息包括选取定位单元，所述定位单元由与目标贴标点相邻的一个或两个或多个已贴有标签的贴标点形成；获取定位单元的图像信息，并计算图像信息中已贴标签的位置与预设定位点的偏差，其中，预设的定位点与已贴标签个数相同的，分布一致。

具体地，所述定位单元由与目标贴标点相邻的一个或两个或多个已贴有标签的贴标点形成，已贴有标签的贴标点越多越好。如图3所示，若O₂₂为目标贴标点，选取O₁₁、O₁₂、O₂₁三个贴标点形成定位单元a，且O₁₁、O₁₂、O₂₁已贴有标签a1、a2、a3；若O₂₄为目标贴标点，选取O₂₃、O₁₃两个贴标点形成定位单元b，且O₂₃、O₁₃已贴有标签b1、b2；若O₂₅为目标贴标点，选取O₁₅贴标点形成的定位单元c，且O₁₅已贴有标签c1、c2，图1、图3中，已贴标签用阴影部分表示。

具体地，获取定位单元的图像信息，计算图像信息中已贴标签的位置与预设定位点的偏差，其中，预设定位点与定位单元中已贴标签个数相同的，分布一致。当已贴标签的位置与预设定位点的偏差在一定范围内，则判断贴标装置处于目标贴标位姿，这时不需要调整贴标装置的位置，此时贴标装置当前所处的位置即为正确的贴标位姿即可进行贴标，否则，调整贴标装置位置，使其处于目标贴标位姿后进行贴标。

如图3，具体实施时，贴标装置设置有预设定位点(P1、P2、P3)，所述预设定位点(P1、P2、P3)与定位单元a中已贴标签(a1、a2、a3)个数一样，且分布一致，即已贴有标签a1与a2间距为d，a1与a3间距为d，且a1与a2的连线垂直a1与a3的连线，那么定位点P1与P2间距为d，P1与P3间距为d，且P1与P2的连线垂直P1与P3的连线，因此当预设定位点(P1、P2、P3)分别与定位单元图像中已贴标签(a1、a2、a3)的位置重合或在一定偏差范围内，则贴标装置处于目标贴标位姿。

如图4，计算偏差方法为图像坐标系中，已贴标签a1与预设定位点P1偏差为(Δx₁,Δy₁,Δθ₁)，已贴标签a2与预设定位点P2偏差为(Δx₂,Δy₂,Δθ₂)，已贴标签a3与预设定位点P3偏差为(Δx₃,Δy₃,Δθ₃)，若平均偏差在可接受的偏差范围内，信息处理模块判断贴标装置处于目标贴标位姿，控制模块控制贴标装置进行贴标，否则，控制模块控制贴标装置调整位置，一般将偏差调整至加权平均最小值，使其处于可接受的偏差范围内后进行贴标。本发明实施例中，已贴标签均符合符合标准。