一种基于机器视觉的机器人自动储售货系统的制作方法

本实用新型涉及物料自动化技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的机器人自动储售货系统。

背景技术：

在一些电子行业和自动化行业，常常需要对生产物料及相关零件按照工单进行分拣、存储和取用等工作，不同工作人员需要进行身份识别，不同工单的物料还需要进行身份标识，以利于生产管控。这就要求对物料按照工单类别和数量进行分拣，并分别进行存储，同时还需要按照工单类别和数量进行取用。如果依靠人工进行大批量的物料识别、分拣、存储和取用，会消耗大量人力，速度慢，效率低，容易出错。

目前已经有很多工厂将机器人应用到分拣上，还有各种分拣机器人应运而生，分拣机器人的主要作用是可以快速准确地将物料送到指定地点，例如专利CN204847270U《一种SMT物料分拣线》，通过上料机、打印贴标机、扫描装置、物料分拣机器人和物料传送带将物料整齐统一地堆放起来，便于物料的快速拿取；再例如专利CN205032395U《一种机器人视觉分拣设备》，通过视觉照相机、抓取工架及对应的跟踪抓取工件的蜘蛛手，搭配视觉系统进行高速灵活的分拣工作；再例如专利CN205521414U《一种基于机器视觉的球泡灯分拣和装箱系统》，同样基于机器视觉系统，采用六轴机器人、机械手爪和PLC控制箱对球泡灯进行分拣和装箱系统，其中该专利中的视觉软件模块包括2D相机、光源、工控机一体机和视觉软件系统，视觉软件系统包括In-Sight软件，该软件使用FindPaterns算法，建立图像比对模型，使用Calibrate Advanced算法，校正世界坐标，使用Sort Patterns算法与之前建立的模型对比，计算当前球泡灯的位置，使用TransPixelToWorld算法将工件的像素坐标转换为全局坐标，针对球泡灯的不同姿态，经视觉软件系统分析运算后，得出球泡灯的位置坐标，引导六轴机器人对球泡灯进行抓取，以完成球泡灯的分拣和装箱。

但是目前大部分采用基于机器视觉的机器人多用于物料的分拣上，在物料的存储和取用上应用较少，且占用工厂较大空间，结构不紧凑，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于机器视觉的机器人自动储售货系统，解决了现有技术中机器人在物料的存储和取用应用较少，且占用工厂较大空间，结构不紧凑，成本较高的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于机器视觉的机器人自动储售货系统，包括：外壳、位于所述外壳内的多个储货物架单元、多个分拣机器人单元、多个储售货数据库管理单元和储取货机器人，多个所述储货物架单元沿着所述外壳均匀布置，且多个所述所述储货物架单元构成正多边形结构，所述储取货机器人位于所述正多边形的中心，且每间隔一条边布置一个所述分拣机器人单元和一个所述储售货数据库管理单元，每个所述储售货数据库管理单元均布置在对应边所布置的所述储货物架单元的外围，所述正多边形的边数为偶数；

每个所述储货物架单元包括：货架和多个物料盒，所述货架中布置有多个单元，每个所述单元中均布置一个所述物料盒，每个所述物料盒中布置有多个具有电子标签的物料；

每个所述分拣机器人单元包括：互相连接的机器视觉设备和分拣机器人；

每个所述储售货数据库管理单元包括：嵌在所述外壳上的储售物窗口，安装在所述储售物窗口上且安装有数据库软件的上位机，以及与所述上位机均电连接的触摸屏和电子标签阅读器；

所述储取货机器人包括：夹爪。

本实用新型的有益效果是：基于机器视觉技术，通过机器视觉设备和分拣机器人实现对物料的识别和分拣，并通过储取机器人将分拣后的物料运送至储货物架单元进行存储，或通过储取机器人对物料进行取用，再由分拣机器人单元将取用的物料运送至取货人手上，本实用新型的基于机器视觉的机器人自动储售货系统在自动化领域上完成各种货物的存储和取用功能，紧凑的机械结构和合理化的布局能够最大化利用机器人的工作空间，实现更多数量物料的存取，提高生产效率，结构紧凑，节省空间和成本。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：每个储售货数据库管理单元还包括：与所述上位机连接的人脸识别系统。

上述进一步方案的有益效果：通过人脸识别系统对取货人和送货人的身份信息进行验证，保证取货人和送货人为系统注册的用户，可以使用本系统进行取货和储货，提高本系统的安全防御性。

进一步：所述储取货机器人和所述分拣机器人均为六轴机器人。

上述进一步方案的有益效果：由于六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，变化灵活，六轴机器人比四轴机器人多两个关节，有更多的行动自由度，六轴机器人的机械手的第一个关节能像四轴机械手一样在水平面自由旋转，后两个关节能在垂直平面移动，且六轴机械手有一个“手臂”，两个“腕”关节，具有类似人类的手臂和手腕的能力，可以拿起水平面上任意朝向的部件或物料，并以特殊的角度放入产品或物料盒里，因此通过六轴机器人对物料进行识别和分拣，以及对物料进行存储和取用，一方面代替了传统的转台设计，有效简化了设备或装置结构，另一方面可以更加灵活、快速、准确、稳定地完成自动储售货，提高工作效率。

进一步：所述机器视觉设备至少包括工业CCD相机、光源、图像采集卡和工控机，所述工业CCD相机、所述光源、所述图像采集卡均与所述工控机电连接，所述工业CCD相机与所述图像采集卡电连接，所述工控机与所述分拣机器人电连接。

上述进一步方案的有益效果：采用至少由工业CCD相机、光源、图像采集卡和工控机组成的机器视觉设备能有效提高定位测量精度，定位精准，且工控机的设置，可定制个性化操作界面，运行效率高，操作简单，安全可靠，通过机器视觉设备和分拣机器人的结合，有效实现了基于机器视觉的物料分拣，其结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全稳定好。其中，分拣机器人基于机器视觉实现物料分拣为现有技术，具体不再赘述。

进一步：多个所述储货物架单元沿着所述正多边形均匀布置，且所述正多边形的每条边均布置一个所述储货物架单元。

上述进一步方案的有益效果：通过沿着正多边形均匀布置的多个储货物架单元，一方面符合工业自动化的要求，另一方面使得本实用新型的机器人自动储售货系统更加紧凑，节省空间，便于物料的存储和取用，提高生产效率；并且每条边均布置一个储货物架单元，便于送货人和收货人能从不同的方向来通过本自动储售货系统进行自动存储或取用，最大化地提高生产效率。

进一步：所述货架中的多个所述单元均匀布置，且多个所述单元构成阵列。

上述进一步方案的有益效果：通过阵列形式均匀布置的多个单元，可以使得货架最大化利用空间，合理布局，以使整个自动储售货系统的机械结构更加紧凑，更加节省空间。

进一步：每个所述物料盒中的多个所述物料均匀布置，且多个所述物料构成阵列。

上述进一步方案的有益效果：通过阵列形式构成的物料盒，一方面可进一步最大化利用空间，且整体布局更加合理规范，便于分拣、存储和取用，另一方面物料盒和物料可随意地拆卸和组装，实用性更高。

进一步：每个所述物料盒中均匀布置的多个所述物料构成3*3阵列。

上述进一步方案的有益效果：通过3*3阵列形式均匀布置的物料盒，可以使得整体布局更加合理规范美观，最大化节省空间，便于分拣、存储和取用，提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种机器人自动储售货系统的结构图；

图2为本实用新型实施例中的分拣机器人单元的结构图；

图3为本实用新型另一实施例提供的物料盒的结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外壳，2、储货物架单元，3、分拣机器人单元，4、储售货数据库管理单元，5、储取货机器人，21、货架，22、物料盒，32、分拣机器人，51、夹爪，311、工业CCD相机，312、光源，313、工控机，314、拍照区。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-3所示，一种机器人自动储售货系统，包括：外壳1、位于所述外壳1内的多个储货物架单元2、多个分拣机器人单元3、多个储售货数据库管理单元4和储取货机器人5，多个所述储货物架单元2沿着所述外壳布置，且多个所述储货物架单元2构成正多边形结构，，所述储取货机器人5位于所述正多边形的中心，且每间隔一条边布置一个所述分拣机器人单元3和一个所述储售货数据库管理单元4，每个所述储售货数据库管理单元4均布置在对应边所布置的所述储货物架单元2的外围，所述正多边形的边数为偶数；

每个所述储货物架单元2包括：货架21和多个物料盒22，所述货架21中布置有多个单元，每个单元中布置一个所述物料盒22，每个所述物料盒22中布置有多个具有电子标签的物料；

如图2所示，每个所述分拣机器人单元3包括：互相连接的机器视觉设备和分拣机器人32；

每个所述储售货数据库管理单元4包括：嵌在所述外壳1上的储售物窗口，安装在所述储售物窗口上的安装有数据库软件的上位机，以及与所述上位机均电连接的触摸屏和电子标签阅读器；

所述储取货机器人5包括：夹爪51。

本实施例的自动储售货系统，基于机器视觉技术，通过机器视觉设备和分拣机器人实现对物料的识别和分拣，并通过储取机器人将分拣后的物料运送至储货物架单元进行存储，或通过储取机器人对物料进行取用，再由分拣机器人单元将取用的物料运送至取货人手上，本实用新型的基于机器视觉的机器人自动储售货系统在自动化领域上完成各种货物的存储和取用功能，紧凑的机械结构和合理化的布局能够最大化利用机器人的工作空间，实现更多数量物料的存取，提高生产效率，结构紧凑，节省空间和成本；

其中，本实施例的多个储货物架单元沿着外壳的内接正多边形布置，能进一步最大化地利用机器人的工作空间，实现更多数量物料的存取，提高生产效率。

其中，本实施例的自动储售货系统的工作过程如下：

存储物料过程：送货人将物料在储售货数据库管理单元4通过电子标签阅读器进行电子标签扫描，数据库软件会记录电子标签中的物料信息，然后送货人将其送入储售货物窗口(其中，数据库软件为现有技术，例如Erp物料管理系统，具体不再赘述)；基于机器视觉技术，分拣机器人32通过机器视觉设备将物料分拣到指定位置，然后储取货机器人5通过夹爪51进行获取抓取，将其送到货架21上的空的物料盒22中；其中，分拣机器人32通过机器视觉设备将物料分拣到指定位置为现有技术，例如分拣机器人32将物料抓取到机器视觉设备的拍照区314对物料进行定位拍照，通过机器视觉设备的测试分析后，确定物料的位置坐标，再通过分拣机器人32将物料运送至确定的位置坐标处，机器视觉设备的测试分析为现有技术，具体不再赘述(例如背景技术中的记载的测试分析软件包括In-Sight软件，该软件使用FindPaterns算法，建立图像比对模型，再使用Calibrate Advanced算法，校正世界坐标，然后使用Sort Patterns算法与之前建立的模型对比，计算当前物料的位置，使用TransPixelToWorld算法将物料的像素坐标转换为全局坐标，得出物料确定的位置坐标)。

取用物料过程：收货人按照工单，通过储售货数据库管理单元4的数据库软件选取物料，并通过触摸屏将工单的物料一一确定选择，然后储取货机器人5会在货架21上选取物料盒22中对应的物料，送到储售货窗口，分拣机器人32会将收货人需要的物料送出。

优选地，每个所述储售货数据库管理单元4还包括：与上位机连接的人脸识别系统。人脸识别系统用于验证取货人和送货人的身份信息，提高本系统的安全防御性。

具体地，取货人站在储售物窗口前面，通过人脸识别系统验证取货人身份，验证成功后，使用上位机和触摸屏选择要取的物料。

优选地，所述储取货机器人5和所述分拣机器人32均为六轴机器人。

六轴机器人集成度高、自由度高、运动灵活、快速、稳定，六轴机器人的机械手有一个“手臂”，两个“腕”关节，具有类似人类的手臂和手腕的能力，可以拿起水平面上任意朝向的部件或物料，并以特殊的角度放入产品或物料盒里，因此通过六轴机器人对物料进行识别和分拣，以及对物料进行存储和取用，一方面代替了传统的转台设计，有效简化了设备或装置结构，另一方面可以更加灵活、快速、准确、稳定地完成自动储售货，提高工作效率。

优选地，如图2所示,所述机器视觉设备至少包括工业CCD相机311、光源312、图像采集卡(图中未画出)和工控机313，所述工业CCD相机311、所述光源312、所述图像采集卡均与所述工控机313电连接，所述工业CCD相机311与所述图像采集卡电连接，所述工控机313与所述分拣机器人32电连接。

采用至少由工业CCD相机、光源、图像采集卡和工控机组成的机器视觉设备能有效提高定位测量精度，定位精准，且工控机的设置，可定制个性化操作界面，运行效率高，操作简单，安全可靠，通过机器视觉设备和分拣机器人的结合，有效实现了基于机器视觉的物料分拣，其结构简单、集成度高、安装方便、分拣速度快、效率高、成本低和安全稳定好。

本实施例的机器视觉设备还可以增加激光扫描仪，通过激光扫描仪能进一步提高物料的识别精度，提高分拣的准确性。

优选地，多个所述储货物架单元2沿着所述正多边形均匀布置，且所述正多边形的每条边均布置一个所述储货物架单元2。

本实施例通过沿着正多边形均匀布置的多个储货物架单元，一方面符合工业自动化的要求，另一方面使得本实用新型的机器人自动储售货系统更加紧凑，节省空间，便于物料的存储和取用，提高生产效率；并且每条边均布置一个储货物架单元，便于送货人和收货人能从不同的方向来通过本自动储售货系统进行自动存储或取用，最大化地提高生产效率。

优选地，所述货架21中的多个所述单元均匀布置，且多个所述单元构成阵列。

通过阵列形式均匀布置的多个单元，可以使得货架最大化利用空间，合理布局，以使整个自动储售货系统的机械结构更加紧凑，更加节省空间。其中，本实施例可根据实际情况设置货架上的每个单元存储同一类物料。

优选地，如图3所示，每个所述物料盒22中的多个所述物料均匀布置，且多个所述物料221构成阵列。

通过阵列形式构成的物料盒，一方面可进一步最大化利用空间，且整体布局更加合理规范，便于分拣、存储和取用，另一方面物料盒和物料可随意地拆卸和组装，实用性更高。

优选地，每个所述物料盒22中均匀布置的多个所述物料构成3*3阵列。

通过3*3阵列形式均匀布置的物料盒，可以使得整体布局更加合理规范美观，最大化节省空间，便于分拣、存储和取用，提高工作效率。

本实用新型旨在保护外壳、位于所述外壳内的多个储货物架单元、多个分拣机器人单元、多个储售货数据库管理单元和储取货机器人之间的物理连接关系，并不涉及对计算机程序的改进。本实用新型通过外壳、位于所述外壳内的多个储货物架单元、多个分拣机器人单元、多个储售货数据库管理单元和储取货机器人之间的机械结构和合理化的布局能够最大化利用机器人的工作空间，实现更多数量物料的存取，提高生产效率，结构紧凑，节省空间和成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。