一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法及系统的制作方法
【专利摘要】一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法及系统。包括：获取快件的俯视图像和侧视图像；根据快件的俯视图像和侧视图像获取快件边缘点的坐标、快件所属区域及快件在所述传送装置上的摆放姿态，机器人估算快件的当前位置；当快件进入分拣区后，利用估算的快件当前位置、机器人的相关参数调整机械手臂的位置，拍摄运动中的快件的二维图像，通过视觉伺服技术对快件进行定位并计算出离散值；根据所述离散值控制所述末端操作装置，进行快件的抓取。
【专利说明】一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及物流自动化领域，尤指一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法 及系统。
【背景技术】
[0002] -般地，机器人被广泛运用于电子产品中，如汽车工业、塑料工业、药品工业及食 品工业等领域，用于完成搬取、装配、喷涂、焊接等操作，以代替人工操作，从而提高生产效 率。
[0003] 在快递行业中，快递包装品的分拣一般由人工实现，这种操作方式效率低、准确性 难以保证，由于工作量大，经常出现员工不按规范操作，以扔的方式将物品归类，包装盒内 的物品极易受损。另外，分拣操作需要大量的工作人员，随着人工成本的升高，使得快递的 成本也水涨船高，影响快递行业的发展。基于机器视觉的机器人分拣与人工分拣作业相比， 不但高效、准确，而且在质量保障、卫生保障等方面有着人工作业无法替代的优势。与传统 的机械分拣作业相比，基于机器视觉的机器人分拣系统则有着适应范围广、随时能变换作 业对象和变换分拣工序的优势。
[0004] 在现有的技术中，没有将机器人应用于快递分拣中的文献资料和相关专利。
【发明内容】
[0005] 鉴于以上内容，有必要提出一种效率高、准确性好又能节省人力基于机器人视觉 伺服技术的快递分拣方法及系统。
[0006] -种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法，包括一传送装置、第一拍摄装置、 第二拍摄装置及一机器人，所述第一拍摄装置、第二拍摄装置和所述传送装置分别与机器 人相连，所述方法包括如下步骤：
[0007] 启动传送装置，所述第一拍摄装置和第二拍摄装置对快件进行拍照，获取快件的 俯视图像和侧视图像；
[0008] 根据快件的俯视图像和侧视图像获取快件边缘点的坐标、快件所属区域及快件在 所述传送装置上的摆放姿态，并通过相机手眼标定将边缘坐标变换到机器人坐标系当中； [0009] 所述机器人根据快件的摆放姿态调整机械手臂上的末端操作装置的姿态和相关 参数；
[0010] 所述机器人中的一测速模块根据所述传送装置的传送速度估算快件的当前位 置；
[0011]当快件进入分拣区后，利用估算的快件当前位置、机器人的相关参数调整机械手 臂的位置，使机器人上的第三拍摄装置能够清晰的拍摄到运动中的快件的二维图像；
[0012] 所述机器人中的处理模块对所述二维图像及快件的实时位置，通过视觉伺服技术 对快件进行定位并计算出离散值；
[0013] 根据所述离散值控制所述末端操作装置，进行快件的抓取；
[0014] 所述末端操作装置根据快件所属区域将快件放置到分属不同区域的无人搬运车 上，所述无人搬运车按照设定的路径将包裹搬运到指定的快件归类处。
[0015] 在一实施方式中，传送装置设有一拍照区域，所述第一拍摄装置位于所述拍照区 域的正上方，所述第二拍摄装置位于所述拍照区域的侧方。
[0016] 在一实施方式中，在所述第一拍摄装置和第二拍摄装置对快件进行拍照，获取快 件的俯视图像和侧视图像之前还包括：所述传送装置还包括一感应模块和一中断模块，当 快件的最前端经过所述感应模块，所述感应模块将信号传送给所述中断模块，启动定时中 断，以保证所述快件到达拍照区域时拍摄装置能获取快件的完整信息；中断的时间由感应 模块与拍照区域的距离确定，已事先存储在所述中断模块中。
[0017] 在一实施方式中，所述相关参数主要包括机器人的运动路径、运动速度。
[0018] 在一实施方式中，通过视觉伺服技术对快件进行定位并计算出离散值，具体步骤 为：
[0019] 获取快件实时位置和理想位置的差值；
[0020] 根据非线性方差最小化原理，定义其方差最小化函数；
[0021] 将所述最小化函数做泰勒级数展开，并计算其极值的表达式；
[0022] 对所述极值表达式进行整理并离散化，求出离散值。
[0023] -种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣系统，包括一传送装置、第一拍摄装置、 第二拍摄装置及一机器人，所述第一拍摄装置、第二拍摄装置和所述传送装置分别与机器 人相连，包括：
[0024] 第一发送模块，用于接收所述第一拍摄装置拍摄的俯视图像；
[0025] 第二发送模块，用于接收所述第二拍摄装置拍摄的侧视图像；
[0026] -信息获取模块，用于汇总所述第一发送模块及第二发送模块发送的图像；
[0027] -分析模块，用于接收所述第一发送模块及第二发送模块发送的图像，并对图像 进行分析；
[0028] -测速模块，用于根据所述传送装置的传送速度估算快件的当前位置；
[0029] -机械手臂，利用估算的快件当前位置、机器人的相关参数调整所述机械手臂的 位置，使机械手臂上的第三拍摄装置能够清晰的拍摄到运动中的快件的二维图像；
[0030] -处理模块，用于根据所述二维图像以及快递的实时位置，利用视觉伺服技术对 快件进行定位并计算出离散值；
[0031] 一机械手末端操作装置46,用于根据所述离散值对快件进行抓取；并且根据快件 所属区域将快件放置到分属不同区域的无人搬运车上，所述无人搬运车按照设定的路径将 包裹搬运到指定的快件归类处。
[0032] 在一实施方式中，分析模块用于接收所述第一发送模块及第二发送模块发送的图 像，并对图像进行分析，具体为：采用Priwitt边缘检测算法对图像中快件的边缘点坐标进 行提取，并且通过相机手眼标定将边缘坐标变换到机器人坐标系当中以及根据快件的详情 单内容分析快件的所属区域及快件在所述传送装置上的摆放姿态。
[0033] 在一实施方式中，传送装置还包括一感应模块和一中断模块，当快件的最前端经 过所述感应模块，所述感应模块将信号传送给所述中断模块，启动定时中断，以保证所述快 件到达拍照区域时拍摄装置能获取快件的完整信息；中断的时间由感应模块与拍照区域的 距离确定，已事先存储在所述中断模块中。
[0034] 相比于现有技术，本发明达到的有益效果如下：
[0035] 效率高：在快件的详情单上包括物品的单号和目的地，由人工扫描和分类效率较 低，采用视觉图像处理的方式可以快速的获得这些信息；
[0036] 准确：人工长时间操作容易出现疲劳，使得准确性降低，由工业机器人和视觉技术 提高了快件分拣的准确性；
[0037] 质量好：由于工业机器人稳定性较高，使得在快件分拣中物品损坏率较低，分拣质 量好。
【专利附图】
【附图说明】
[0038] 图1是本发明一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣系统的组织架构图；
[0039] 图2是本发明一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法的一较佳实施方式 流程图。
[0040] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法，包括一传送装置、第一拍摄装置、第 二拍摄装置及一机器人，所述第一拍摄装置、第二拍摄装置和所述传送装置分别与机器人 相连，其特征在于： 启动传送装置，所述第一拍摄装置和第二拍摄装置对快件进行拍照，获取快件的俯视 图像和侧视图像； 根据快件的俯视图像和侧视图像获取快件边缘点的坐标、快件所属区域及快件在所述 传送装置上的摆放姿态，并通过相机手眼标定将边缘坐标变换到机器人坐标系当中； 所述机器人根据快件的摆放姿态调整机械手臂上的末端操作装置的姿态和相关参 数； 所述机器人中的一测速模块根据所述传送装置的传送速度估算快件的当前位置； 当快件进入分拣区后，利用估算的快件当前位置、机器人的相关参数调整机械手臂的 位置，使机器人上的第三拍摄装置能够清晰的拍摄到运动中的快件的二维图像； 所述机器人中的处理模块对所述二维图像及快件的实时位置，通过视觉伺服技术对快 件进行定位并计算出离散值； 根据所述离散值控制所述末端操作装置，进行快件的抓取； 所述末端操作装置根据快件所属区域将快件放置到分属不同区域的无人搬运车上，所 述无人搬运车按照设定的路径将包裹搬运到指定的快件归类处。
2. 如权利要求1中所述的一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法，其特征在 于：所述传送装置设有一拍照区域，所述第一拍摄装置位于所述拍照区域的正上方，所述第 二拍摄装置位于所述拍照区域的侧方。
3. 如权利要求1中所述的一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法，其特征在 于：在所述第一拍摄装置和第二拍摄装置对快件进行拍照，获取快件的俯视图像和侧视图 像之前还包括：所述传送装置还包括一感应模块和一中断模块，当快件的最前端经过所述 感应模块，所述感应模块将信号传送给所述中断模块，启动定时中断，以保证所述快件到达 拍照区域时拍摄装置能获取快件的完整信息；中断的时间由感应模块与拍照区域的距离确 定，已事先存储在所述中断模块中。
4. 如权利要求1中所述的一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法，其特征在 于：所述相关参数主要包括机器人的运动路径、运动速度。
5. 如权利要求1中所述的一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣方法，其特征在 于：所述通过视觉伺服技术对快件进行定位并计算出离散值，具体步骤为： 获取快件实时位置和理想位置的差值； 根据非线性方差最小化原理，定义其方差最小化函数； 将所述最小化函数做泰勒级数展开，并计算其极值的表达式； 对所述极值表达式进行整理并离散化，求出离散值。
6. -种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣系统，包括一传送装置、第一拍摄装置、第 二拍摄装置及一机器人，所述第一拍摄装置、第二拍摄装置和所述传送装置分别与机器人 相连，其特征在于： 第一发送模块，用于接收所述第一拍摄装置拍摄的俯视图像； 第二发送模块，用于接收所述第二拍摄装置拍摄的侧视图像； 一信息获取模块，用于汇总所述第一发送模块及第二发送模块发送的图像； 一分析模块，用于接收所述第一发送模块及第二发送模块发送的图像，并对图像进行 分析； 一测速模块，用于根据所述传送装置的传送速度估算快件的当前位置； 一机械手臂，利用估算的快件当前位置、机器人的相关参数调整所述机械手臂的位置， 使机械手臂上的第三拍摄装置能够清晰的拍摄到运动中的快件的二维图像； 一处理模块，用于根据所述二维图像以及快递的实时位置，利用视觉伺服技术对快件 进行定位并计算出离散值； 一机械手末端操作装置46,用于根据所述离散值对快件进行抓取；并且根据快件所属 区域将快件放置到分属不同区域的无人搬运车上，所述无人搬运车按照设定的路径将包裹 搬运到指定的快件归类处。
7. 如权利要求6所述的一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣系统，其特征在于： 所述分析模块用于接收所述第一发送模块及第二发送模块发送的图像，并对图像进行分 析，具体为：采用Priwitt边缘检测算法对图像中快件的边缘点坐标进行提取，并且通过相 机手眼标定将边缘坐标变换到机器人坐标系当中以及根据快件的详情单内容分析快件的 所属区域及快件在所述传送装置上的摆放姿态。
8. 如权利要求6所述的一种基于机器人视觉伺服技术的快递分拣系统，其特征在于： 所述传送装置还包括一感应模块和一中断模块，当快件的最前端经过所述感应模块，所述 感应模块将信号传送给所述中断模块，启动定时中断，以保证所述快件到达拍照区域时拍 摄装置能获取快件的完整信息；中断的时间由感应模块与拍照区域的距离确定，已事先存 储在所述中断模块中。
【文档编号】B07C5/342GK104511436SQ201310451789
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月28日 优先权日:2013年9月28日
【发明者】李邦宇, 邹风山, 徐方, 刘晓帆, 董状, 张涛 申请人:沈阳新松机器人自动化股份有限公司