一种智能封口贴标设备及方法与流程

本发明涉及贴标领域，特别涉及一种智能封口贴标设备及方法。

背景技术：

随着物流及电商的发展，越来越多的商品需要快速贴标，封口贴标行业得到长足的发展。

塑料袋快递一般用于打包服装快递或小件快递。在现有技术中，对塑料袋的快递包裹封口往往采用人工方式，极大限定了封口打包的效率；并且在采用机械封口的技术中，不能确定塑料袋快递内的快递所在位置，而使得折叠封口时将快递袋内的快递也一起折叠打包，这样就很容易破坏快递袋内的快递。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种智能封口贴标方法，解决现有技术中快递袋自动打包容易将快递袋内的快递一起打包的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种智能封口贴标方法，所述方法包括：

控制流水线将待打包的第一包裹依次运送经过图像采集区、封口区以及贴标区；所述图像采集区包含图像采集模块、用于旋转所述第一包裹的机械手；所述封口区包括称重传感阵列模块、包裹折叠模块以及封口模块；所述贴标区包括贴标机；

在所述图像采集区，位于传送带上方的所述图像采集模块采集所述第一包裹的第一图像，确定所述第一包裹的开口方向以及拟旋转角度；控制所述机械手抓持所述第一包裹，并根据所述拟旋转角度对所述第一包裹进行旋转使所述开口方向调整为流水线的正前方；

在所述封口区，所述称重传感阵列模块采集所述第一包裹的重量分布情况，根据所述重量分布情况，确定所述第一包裹的折叠线的位置信息；根据所述折叠线的所述位置信息，控制所述包裹折叠模块对所述第一包裹进行折叠并由所述封口模块封口；其中，沿所述折叠线对所述第一包裹进行折叠封口而不会将所述第一包裹内的物品折叠到；

在贴标区，控制所述贴标机向所述第一包裹上贴附标签。

在该技术方案中，通过图像采集模块、机械手实现快递排放情况的获取和调整，以便将包裹的开口方向调整合适；并且，在封口区，是通过称重传感阵列模块对包裹的重量分布进行称量，判断折叠线，避免后续折叠而把内部的物品折叠到，避免折叠封口破坏第一包裹内的物品。

在一具体实施方式中，所述第一包裹的袋子上设置有开口标记；所述方法包括：

根据所述开口标记，确定所述第一包裹的所述开口方向；所述拟旋转角度为所述开口方向与所述流水线之间的角度。

在该技术方案中，设置开口标记，以便更好的识别第一包裹的开口位置。

在一具体实施方式中，所述称重传感阵列模块采集所述第一包裹的重量分布情况，根据所述重量分布情况，确定所述第一包裹的折叠线的位置信息，包括：

采集所述称重传感阵列模块的子单元收所述第一包裹的承重而所各自采集到的重量数据值；

比较各个所述重量数据值与第一阈值的大小关系，比对所述第一图像中所述第一包裹的所在的第一图像区域，确定在所述第一图像区域内且所述重量数据值小于所述第一阈值的子区域构成的集合为可折叠区；

在所述可折叠区域靠近所述开口方向的连续区域内选取一线段作为所述折叠线，保存所述折叠线的所述位置信息。

在该技术方案中，通过图像处理获得第一包裹边缘，并更具称重传感阵列模块在各个子区域的称重情况，判断第一包裹的那些区域可以折叠，并在开口方向的可以折叠区域旋转折叠线，基于此，能够避免第一包裹折叠的时候把内部的物品也折叠了，有效避免对包裹内物品的破坏。

在一具体实施方式中，所述拟旋转角度的求解步骤包括：

采集所述第一包裹的四个角在所述第一图像中的坐标系的坐标位置；所述坐标位置包括沿逆时针排布的第一坐标、第二坐标、第三坐标、第四坐标，所述坐标系的x轴方向为所述流水线的行进方向，所述坐标系的y轴与所述行进方向相垂直；

根据所述第一坐标a(x1,y1)、所述第二坐标b(x2,y2)、所述第三坐标c(x3,y3)、所述第四坐标d(x4,y4)，求解所述第一包裹的中心与所述坐标系的坐标原点之间的距离r、方位角φ以及偏转角所述第一坐标a(x1,y1)、所述第四坐标d(x4,y4)为所述开口方向所在边的两个角；

根据所述距离r以及所述方位角φ，控制所述机械手抓持所述第一包裹，根据所述偏转角控制所述机械手对所述第一包裹进行旋转使所述开口方向调整为流水线的正前方；

若在根据所述偏转角对所述第一包裹进行旋转后的所述图像采集模块所采集到的第二图像中，所述第一包裹的所述开口方向与所述流水线的行进方向相反，则再对所述第一包裹旋转180°；

其中，所述距离所述方位角所述方位角φ满足：所述偏转角其中，当x1+x4-x2-x3＝0，偏转角若所述偏转角为负，则控制所述机械手逆时针旋转，反之，控制所述机械手顺时针旋转；所述偏转角取值范围为：

在该技术方案中，通过第一图像，获得第一包裹四角的坐标，通过公式求解第一包裹的中心的方位角以及与原点的距离，以便机械手到达第一包裹的中心并进行加持旋转操作；并且，在该技术方案中，通过公式求解获得第一包裹所需要的旋转角度来对开口方向进行调整以便与流水线适配，并进行下一工序；基于上述，有效实现图像采集模块、机械手实现快递排放情况的获取和调整。

在本发明的第二方面，提供一种智能封口贴标设备，所述设备包括：

流水线装置；所述流水线装置沿传送方向依次包括：图像采集区、封口区以及贴标区；

位于所述图像采集区的图像采集模块以及用于旋转所述第一包裹的机械手；

位于所述封口区的称重传感阵列模块、包裹折叠模块以及封口模块；

位于所述贴标区的贴标机；

以及主控制器；

所述主控制器包括：

采集旋转控制模块，用于控制位于传送带上方的所述图像采集模块采集所述第一包裹的第一图像，确定所述第一包裹的开口方向以及拟旋转角度，控制所述机械手抓持所述第一包裹，并根据所述拟旋转角度对所述第一包裹进行旋转使所述开口方向调整为流水线的正前方；

折叠封口控制模块，用于控制所述称重传感阵列模块采集所述第一包裹的重量分布情况，根据所述重量分布情况，确定所述第一包裹的折叠线的位置信息，根据所述折叠线的所述位置信息，控制所述包裹折叠模块对所述第一包裹进行折叠并由所述封口模块封口；其中，沿所述折叠线对所述第一包裹进行折叠封口而不会将所述第一包裹内的物品折叠到；

贴标控制模块，用于控制所述贴标机向所述第一包裹上贴附标签。

在该技术方案中，通过图像采集模块、机械手实现快递排放情况的获取和调整，以便将包裹的开口方向调整合适；并且，在封口区，是通过称重传感阵列模块对包裹的重量分布进行称量，判断折叠线，避免后续折叠而把内部的物品折叠到，避免折叠封口破坏第一包裹内的物品。

在一具体实施方式中，所述第一包裹的袋子上设置有开口标记；所述采集旋转控制模块还包括：

开口方向确定单元，用于根据所述开口标记，确定所述第一包裹的所述开口方向；所述拟旋转角度为所述开口方向与所述流水线之间的角度。

在该技术方案中，设置开口标记，以便更好的识别第一包裹的开口位置。

在一具体实施方式中，所述折叠封口控制模块，还包括：

称重数据采集单元，采集所述称重传感阵列模块的子单元收所述第一包裹的承重而所各自采集到的重量数据值；

可折叠区确定单元，用于比较各个所述重量数据值与第一阈值的大小关系，比对所述第一图像中所述第一包裹的所在的第一图像区域，确定在所述第一图像区域内且所述重量数据值小于所述第一阈值的子区域构成的集合为可折叠区；

折叠线信息保存单元，用于在所述可折叠区域靠近所述开口方向的连续区域内选取一线段作为所述折叠线，保存所述折叠线的所述位置信息。

在该技术方案中，通过图像处理获得第一包裹边缘，并更具称重传感阵列模块在各个子区域的称重情况，判断第一包裹的那些区域可以折叠，并在开口方向的可以折叠区域旋转折叠线，基于此，能够避免第一包裹折叠的时候把内部的物品也折叠了，有效避免对包裹内物品的破坏。

在一具体实施方式中，所述采集旋转控制模块，还包括：

四角坐标采集单元，用于采集所述第一包裹的四个角在所述第一图像中的坐标系的坐标位置；所述坐标位置包括沿逆时针排布的第一坐标、第二坐标、第三坐标、第四坐标，所述坐标系的x轴方向为所述流水线的行进方向，所述坐标系的y轴与所述行进方向相垂直；

包裹中心参数求解单元，用于根据所述第一坐标a(x1,y1)、所述第二坐标b(x2,y2)、所述第三坐标c(x3,y3)、所述第四坐标d(x4,y4)，求解所述第一包裹的中心与所述坐标系的坐标原点之间的距离r、方位角φ以及偏转角所述第一坐标a(x1,y1)、所述第四坐标d(x4,y4)为所述开口方向所在边的两个角；

包裹调整单元，用于根据所述距离r以及所述方位角φ，控制所述机械手抓持所述第一包裹，根据所述偏转角控制所述机械手对所述第一包裹进行旋转使所述开口方向调整为流水线的正前方；

包裹调整验证单元，用于响应于在根据所述偏转角对所述第一包裹进行旋转后，若在所述图像采集模块所采集到的第二图像中，所述第一包裹的所述开口方向与所述流水线的行进方向相反，则再对所述第一包裹旋转180°；

其中，所述距离所述方位角所述方位角φ满足：所述偏转角其中，当x1+x4-x2-x3＝0，偏转角若所述偏转角为负，则控制所述机械手逆时针旋转，反之，控制所述机械手顺时针旋转；所述偏转角取值范围为：

在该技术方案中，通过第一图像，获得第一包裹四角的坐标，通过公式求解第一包裹的中心的方位角以及与原点的距离，以便机械手到达第一包裹的中心并进行加持旋转操作；并且，在该技术方案中，通过公式求解获得第一包裹所需要的旋转角度来对开口方向进行调整以便与流水线适配，并进行下一工序；基于上述，有效实现图像采集模块、机械手实现快递排放情况的获取和调整。

本发明的有益效果是：本发明通过图像采集模块、机械手实现快递排放情况的获取和调整，以便将包裹的开口方向调整合适；并且，在封口区，是通过称重传感阵列模块对包裹的重量分布进行称量，判断折叠线，避免后续折叠而把内部的物品折叠到，避免折叠封口破坏第一包裹内的物品。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式中提供的一种智能封口贴标方法的流程示意图；

图2是本发明一具体实施方式中提供的一种智能封口贴标设备的结构示意图；

图3是本发明一具体实施方式在折叠之前的第一包裹的状态示意图；

图4是本发明一具体实施方式在折叠之后的第一包裹的状态示意图；

图5是本发明一具体实施方式中提供的一种智能封口贴标方法中拟旋转角度求解的几何模型图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1-5所示，在本发明第一实施例中，提供一种智能封口贴标方法，所述方法包括：

控制流水线将待打包的第一包裹依次运送经过图像采集区、封口区以及贴标区；所述图像采集区包含图像采集模块、用于旋转所述第一包裹的机械手；所述封口区包括称重传感阵列模块、包裹折叠模块以及封口模块；所述贴标区包括贴标机；

在所述图像采集区，位于传送带上方的所述图像采集模块采集所述第一包裹的第一图像，确定所述第一包裹的开口方向以及拟旋转角度；控制所述机械手抓持所述第一包裹，并根据所述拟旋转角度对所述第一包裹进行旋转使所述开口方向调整为流水线的正前方；

在所述封口区，所述称重传感阵列模块采集所述第一包裹的重量分布情况，根据所述重量分布情况，确定所述第一包裹的折叠线的位置信息；根据所述折叠线的所述位置信息，控制所述包裹折叠模块对所述第一包裹进行折叠并由所述封口模块封口；其中，沿所述折叠线对所述第一包裹进行折叠封口而不会将所述第一包裹内的物品折叠到；

在贴标区，控制所述贴标机向所述第一包裹上贴附标签。

在本实施例中，所述第一包裹的袋子上设置有开口标记；所述方法包括：

根据所述开口标记，确定所述第一包裹的所述开口方向；所述拟旋转角度为所述开口方向与所述流水线之间的角度。

在本实施例中，所述称重传感阵列模块采集所述第一包裹的重量分布情况，根据所述重量分布情况，确定所述第一包裹的折叠线的位置信息，包括：

采集所述称重传感阵列模块的子单元收所述第一包裹的承重而所各自采集到的重量数据值；

比较各个所述重量数据值与第一阈值的大小关系，比对所述第一图像中所述第一包裹的所在的第一图像区域，确定在所述第一图像区域内且所述重量数据值小于所述第一阈值的子区域构成的集合为可折叠区；

在所述可折叠区域靠近所述开口方向的连续区域内选取一线段作为所述折叠线，保存所述折叠线的所述位置信息。

在本实施例中，所述拟旋转角度的求解步骤包括：

采集所述第一包裹的四个角在所述第一图像中的坐标系的坐标位置；所述坐标位置包括沿逆时针排布的第一坐标、第二坐标、第三坐标、第四坐标，所述坐标系的x轴方向为所述流水线的行进方向，所述坐标系的y轴与所述行进方向相垂直；

根据所述第一坐标a(x1,y1)、所述第二坐标b(x2,y2)、所述第三坐标c(x3,y3)、所述第四坐标d(x4,y4)，求解所述第一包裹的中心与所述坐标系的坐标原点之间的距离r、方位角φ以及偏转角所述第一坐标a(x1,y1)、所述第四坐标d(x4,y4)为所述开口方向所在边的两个角；

根据所述距离r以及所述方位角φ，控制所述机械手抓持所述第一包裹，根据所述偏转角控制所述机械手对所述第一包裹进行旋转使所述开口方向调整为流水线的正前方；

若在根据所述偏转角对所述第一包裹进行旋转后的所述图像采集模块所采集到的第二图像中，所述第一包裹的所述开口方向与所述流水线的行进方向相反，则再对所述第一包裹旋转180°；

其中，所述距离所述方位角所述方位角φ满足：所述偏转角其中，当x1+x4-x2-x3＝0，偏转角若所述偏转角为负，则控制所述机械手逆时针旋转，反之，控制所述机械手顺时针旋转；所述偏转角取值范围为：

值得一提的是，所述第一包裹的中心未达到所述第一图像的中心，所述第一包裹已被采集，故而所述第一包裹的中心位于坐标系的第二象限或第三象限，所述方位角φ满足：

如图5所示，坐标b、坐标c中点e坐标为：坐标a、坐标d中点f坐标为：

则

则与x轴的夹角满足：

则其中，角度为负，则逆时针旋转第一包裹；角度为正，则顺时针旋转第一包裹；

值得一提的是，机械手可以采用真空负压进行抓持第一包裹，即，将机械手下降到第一包裹上，将吸附盘附着在第一包裹抽真空负压来抓持第一包裹。可选的，也可以采用夹持的方案进行第一包裹的抓持。

此外，值得一提的是，如图3-4所示，包裹折叠模块203包含有旋转轴2031以及折叠操作杆2032，在旋转轴2031的驱动下带动折叠操作杆2032旋转并驱动第一包裹进行折叠；在实际应用中，流水线运载第一包裹并使折叠线到达旋转轴2031的上方区域，然后进行折叠；并且，封口模块202下移到折叠后的开口附件进行封口；典型的封口方案可以采用热压封口。

如图1-5所示，在本发明的第二实施例中，提供一种智能封口贴标设备，所述设备包括：

流水线装置500；所述流水线装置500沿传送方向依次包括：图像采集区100、封口区200以及贴标区300；

位于所述图像采集区100的图像采集模块101以及用于旋转所述第一包裹400的机械手102；

位于所述封口区200的称重传感阵列模块201、包裹折叠模块203以及封口模块202；

位于所述贴标区300的贴标机301；

以及主控制器；

所述主控制器包括：

采集旋转控制模块，用于控制位于传送带上方的所述图像采集模块101采集所述第一包裹400的第一图像，确定所述第一包裹400的开口方向以及拟旋转角度，控制所述机械手102抓持所述第一包裹400，并根据所述拟旋转角度对所述第一包裹400进行旋转使所述开口方向调整为流水线的正前方；

折叠封口控制模块，用于控制所述称重传感阵列模块201采集所述第一包裹400的重量分布情况，根据所述重量分布情况，确定所述第一包裹400的折叠线401的位置信息，根据所述折叠线401的所述位置信息，控制所述包裹折叠模块203对所述第一包裹400进行折叠并由所述封口模块202封口；其中，沿所述折叠线401对所述第一包裹400进行折叠封口而不会将所述第一包裹400内的物品折叠到；

贴标控制模块，用于控制所述贴标机301向所述第一包裹400上贴附标签。

在本实施例中，所述第一包裹400的袋子上设置有开口标记403；所述采集旋转控制模块还包括：

开口方向确定单元，用于根据所述开口标记403，确定所述第一包裹400的所述开口方向；所述拟旋转角度为所述开口方向与所述流水线之间的角度。

在本实施例中，所述折叠封口控制模块，还包括：

称重数据采集单元，采集所述称重传感阵列模块201的子单元收所述第一包裹400的承重而所各自采集到的重量数据值；

可折叠区确定单元，用于比较各个所述重量数据值与第一阈值的大小关系，比对所述第一图像中所述第一包裹400的所在的第一图像区域，确定在所述第一图像区域内且所述重量数据值小于所述第一阈值的子区域构成的集合为可折叠区；

折叠线信息保存单元，用于在所述可折叠区域靠近所述开口方向的连续区域内选取一线段作为所述折叠线401，保存所述折叠线401的所述位置信息。

在本实施例中，所述采集旋转控制模块，还包括：

四角坐标采集单元，用于采集所述第一包裹400的四个角在所述第一图像中的坐标系的坐标位置；所述坐标位置包括沿逆时针排布的第一坐标、第二坐标、第三坐标、第四坐标，所述坐标系的x轴方向为所述流水线的行进方向，所述坐标系的y轴与所述行进方向相垂直；

包裹中心参数求解单元，用于根据所述第一坐标a(x1,y1)、所述第二坐标b(x2,y2)、所述第三坐标c(x3,y3)、所述第四坐标d(x4,y4)，求解所述第一包裹400的中心与所述坐标系的坐标原点之间的距离r、方位角φ以及偏转角所述第一坐标a(x1,y1)、所述第四坐标d(x4,y4)为所述开口方向所在边的两个角；

包裹调整单元，用于根据所述距离r以及所述方位角φ，控制所述机械手102抓持所述第一包裹400，根据所述偏转角控制所述机械手102对所述第一包裹400进行旋转使所述开口方向调整为流水线的正前方；

包裹调整验证单元，用于响应于在根据所述偏转角对所述第一包裹400进行旋转后，若在所述图像采集模块101所采集到的第二图像中，所述第一包裹400的所述开口方向与所述流水线的行进方向相反，则再对所述第一包裹400旋转180°；

其中，所述距离所述方位角所述方位角φ满足：所述偏转角其中，当x1+x4-x2-x3＝0，偏转角若所述偏转角为负，则控制所述机械手102逆时针旋转，反之，控制所述机械手102顺时针旋转；所述偏转角取值范围为：

值得一提的是，所述第一包裹400的中心未达到所述第一图像的中心，所述第一包裹400已被采集，故而所述第一包裹400的中心位于坐标系的第二象限或第三象限，所述方位角φ满足：

如图5所示，坐标b、坐标c中点e坐标为：坐标a、坐标d中点f坐标为：

则

则与x轴的夹角满足：

则其中，角度为负，则逆时针旋转第一包裹400；角度为正，则顺时针旋转第一包裹400。

值得一提的是，机械手102可以采用真空负压进行抓持第一包裹400，即，将机械手102下降到第一包裹400上，将吸附盘附着在第一包裹400抽真空负压来抓持第一包裹400。可选的，也可以采用夹持的方案进行第一包裹400的抓持。

值得一提的是，封口区200可以再设置一个图像采集模块101来采集第一图像，以便获得第一包裹400的轮廓并判断哪些区域为未称重区域；也可以通过图像采集区100采集旋转后的第一图像，并将该图像保存留待封口区200使用。

此外，值得一提的是，如图3-4所示，包裹折叠模块203包含有旋转轴2031以及折叠操作杆2032，在旋转轴2031的驱动下带动折叠操作杆2032旋转并驱动第一包裹进行折叠；在实际应用中，流水线运载第一包裹并使折叠线到达旋转轴2031的上方区域，然后进行折叠；并且，封口模块202下移到折叠后的开口附件进行封口；典型的封口方案可以采用热压封口。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。