一种基于视觉识别的侧立式吊耳吨袋自动摘挂钩系统

1.本发明涉及起重运输自动无人摘挂钩领域，包括视觉识别装置和吨袋的起升吊具装置，以及侧立式吊耳吨袋。


背景技术：

2.在起重运输领域，柔软性运输包装容器作为对散粒物料运输的容器，因为其承载重量大、结构简单、成本低，可塑性强等优点，越来越广泛的被应用到对散粒物料进行包装转运的领域。柔软性运输包装容器中吨袋的应用最为广泛，吨袋的结构为拥有吊耳的类立方体结构，提拉吊耳可以对吨袋进行起重及转运，吨袋在运输散粒物料过程中，由于吨袋的柔软性，需要对吨袋进行人为的摘挂钩动作，而且对于某些大型的转运设备，驾驶员的视野也会受到吊具的影响，不能准确的观察到吨袋的位姿，同样需要人为进行导航与检测，极大的耗费人力资源，难以实现无人车间，自动化作业目标。另外在运输例如铝粉等金属粉末的过程中，工作人员难免会接触到有害金属粉末，存在安全防护等级低等问题。因此不满足现有的需求，基于这种情况，本发明提出一种基于视觉识别的侧立式吊耳吨袋自动摘挂钩系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于视觉识别的侧立式吊耳吨袋自动摘挂钩系统，以解决对吨袋进行摘挂钩需要人为进行识别、人为主动挂载和摘钩的问题，人为摘挂钩不仅耗费人力资源，且存在安全等级低的问题。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于视觉识别的侧立式吊耳吨袋自动摘挂钩系统，包括视觉识别装置和吨袋的起升吊具装置，以及侧立式吊耳吨袋三个部分，所述视觉识别装置安装在对吨袋执行吊运动的起重机、叉车等转运设备上，所述视觉识别装置使用单目相机、双目相机、结构光传感器、激光雷达等三维感知传感器，所述起升吊具装置为针对侧立式吊耳吨袋的特性制作的吊具，包括一根伸缩轴，两根伸缩杆、两个限位块，一个连接轴，两个转动挂钩结构，所述伸缩杆安装在伸缩轴的两端，可以沿着伸缩轴左右移动，所述两个伸缩杆与两个转动挂钩结构通过连接轴连接，限位块安装于伸缩杆的底部，起到限制转动挂钩结构向下转动的目的，所述转动挂钩结构中间是拥有两个带轮的传送带，且转动挂钩结构末端安装有两个力矩传感器，所述侧立式吊耳吨袋与滑块连接，滑块安装在弹簧盒内，滑块可在弹簧盒内滑动，并且通过安装在滑块上的弹簧进行自由状态下的回弹。
4.优选的，所述单目相机、结构光传感器、双目相机、激光雷达等三维传感器配合使用，传感器进行异源信息融合，得到精度合适、鲁棒性高的三维地图，依据三维地图进行摘挂钩动作的导航与检测。传感器均安装于对吨袋执行吊运动的起重机、叉车等转运设备上。
5.优选的，所述起升吊具装置的两根伸缩杆通过伸缩轴连接，具有伸缩功能，目的在于能使转动挂钩结构能从吨袋侧面顺利进入吨袋吊耳中，并且可以适应不同宽度的吨袋。
6.优选的，所述转动挂钩结构分别与两个伸缩杆通过连接轴连接，转动挂钩结钩在
与水平面平行基础上可绕连接轴向靠近伸缩杆侧转动，目的在于使吊耳在成功挂钩后，吨袋吊耳能在吨袋重力作用下，吨袋吊耳向转动挂钩结构与伸缩杆的连接处滑动，从而不容易发生脱钩现象。
7.优选的，所述转动挂钩结钩由两个带轮转轴连接，两个带轮转轴上安装有两个带轮，传送带安装在带轮上，带轮可在吊具工作时转动，带动传送带转动，摘挂钩过程中，传送带与吨袋吊耳产生摩擦，极大的增加了摘挂钩的成功率。
8.优选的，所述吨袋吊耳与滑块连接，侧立于吨袋的侧面，且吨袋吊耳高于吨袋上表面，滑块安装在弹簧盒内，滑块可在弹簧盒内滑动，拉动吊耳，滑块会被一同拉出一段，放松拉力，吨袋吊耳通过安装在滑块上的弹簧进行自由状态下的回弹。
9.优选的，所述吨袋吊耳涂有特殊颜色，方便视觉识别装置对吊耳的位姿进行识别。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明在吊具对吨袋进行自动摘挂钩时，加入了视觉识别装置，通过三维感知传感器对吊具、吨袋、吨袋吊耳的位姿进行识别，随后根据先验信息对吊具和背景进行剔除，然后根据吨袋吊耳的外形以及颜色信息对吨袋包身和吨袋吊耳进行分割，保留吊耳部分的视觉信息，从而判断吨袋吊耳的位置和姿态。2.本发明的视觉识别装置获取吊耳三维模型，起重机、叉车等转运设备会根据吊耳的不同位姿自行进行挂载和摘钩动作。3. 本发明的起升吊具装置中的转动挂钩结构，安装有传送带，在吊具工作过程中，带轮可带动传送带在吊具工作时转动，传送带和吨袋吊耳的摩擦，极大的增加了吊具对吊耳进行自动摘挂钩的成功率。4.本发明的侧立式吊耳吨袋是针对起升吊具装置设计的，吨袋侧面安装有弹簧盒，弹簧盒中安装有滑块，滑块上安装有弹簧，吨袋吊耳与滑块连接，受到拉力时滑块弹出，拉力消失后，滑块会回弹到弹簧盒内，这种设计使吊耳的位姿始终保持直立，不会左右倾斜，方便摘挂钩动作的完成。
附图说明
11.图1为起升吊具装置的结构示意图；
12.图2为起升吊具装置中转动挂钩结构示意图；
13.图3为侧立式吊耳吨袋的结构示意图；
14.附图标记说明：1、伸缩轴；2、伸缩杆；3、连接轴；4、限位块；5、转动挂钩结构；6、吨袋；501、力矩传感器；502、转动杆；503、带轮；504、带轮转轴；505、传送带；601、吨袋吊耳；602、弹簧盒；603、滑块；604、弹簧。
具体实施方式
15.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些动力装置及其说明可能省略是可以理解的；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“底部”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明提供的一种实施例：一种基于视觉识别的侧立式吊耳吨袋自动摘挂钩系统，包括视觉识别装置、起升吊具装置、侧立式吊耳吨袋，其中视觉识别装置安装在对吨袋执行吊运动的起重机、叉车等转运设备上，起升吊具装置安装在起重机吊具位置上，吨袋安放于待转运位置，首先起重机上的视觉识别装置开始工作，视觉识别装置获取工作环境中吊具、吨袋、吨袋吊耳的三维模型，得到精度合适、鲁棒性高的三维地图，然后依据三维地图进行摘挂钩动作的导航与检测。本发明使用三维传感器作为系统主要检测设备。
17.视觉识别技术中由三维传感器获取关于被吊运物体及周边环境的栅格三维模型。接下来由视觉识别装置根据先验信息对栅格三维模型进行识别，剔除吊具和环境的背景信息，保留吨袋的视觉信息，然后根据吨袋的外形和吊耳的颜色对吊耳和吨袋袋身进行分割，保留吊耳的位姿信息，最后根据吊耳的不同种位姿，编码动作信息，从而驱动起重机的动力装置，实现起升吊具装置的不同动作，完成对侧立式吊耳吨袋的自动摘挂钩动作。
18.由于对吨袋进行了改装，安装有弹簧盒，这就致使吨袋吊耳的位姿总是竖直侧立在吨袋的侧面，且吊耳高于吨袋上表面，可以使吊耳不受拉力时，转动挂钩结构可以顺利进入吊耳中，当吊耳受到拉力，滑块会沿着弹簧盒竖直向上伸出一段，当拉力消失，滑块上的弹簧会使滑块回弹到弹簧盒中，拉动吊耳回到自由状态。
19.请参阅图1，起升吊具装置包括伸缩轴1、伸缩杆2、连接轴3、限位块4、转动挂钩结构5。视觉识别装置，检测吊耳位姿，动力装置驱动起升吊具装置运动到吨袋正上方，两个转动挂钩结构5分别在吨袋有吊耳的两个侧面，伸缩杆2 沿着伸缩轴1向两侧移动，保证吊具顺利向下运动，不对吨袋进行干涉，起升吊具装置整体向下运动，运动到当转动挂钩结构5对准吨袋吊耳601口时停止，期间转动挂钩结构5保持水平状态。参请阅图2，转动挂钩结构5包括力矩传感器 501、转动杆502、带轮503、带轮转轴504、传送带505。接下来，两个伸缩杆 2沿着伸缩轴1向中间收缩，带轮503开始绕带轮转轴504转动，带动传送带505 转动，转动方向为左侧带轮503逆时针，右侧带轮503顺时针，传送带可与吊耳产生摩擦，极大的增加挂钩的成功率。请参阅图3，吨袋6包括吨袋吊耳601、弹簧盒602、滑块603、弹簧604。当视觉识别装置检测到两个转动挂钩机构5 均进入到吊耳中，会传输信息给动力系统，两个伸缩杆2停止收缩，起升吊具装置整体向上缓慢运动，当力矩传感器501感应到转动挂钩结构5受到拉力，两个转动挂钩结构5将绕连接轴3向上转动一个角度，目的于使吨袋吊耳601在吨袋重力作用下向伸缩杆2与转动挂钩结构5的连接处滑动，不容易发生脱钩现象，同时带轮503停止转动，从而完成对侧立式吊耳吨袋的自动无人挂载动作。
20.当起重机运输吨袋6运动到吨袋堆垛区域，吨袋6与地面进行接触，转动挂钩结构5向恢复水平方向转动，然后伸缩杆2沿着伸缩轴1向两侧拉伸，同时带轮503绕带轮转轴504转动，带动传送带505转动，转动方向为左侧带轮503 顺时针，右侧带轮503逆时针，直到视觉识别装置检测到两吊耳完全脱离吊具，伸缩杆2停止伸缩，带轮503停止转动。由于传送带505与吨袋吊耳601的摩擦，极大的增加了吊耳脱离吊具的成功率，自此完成对侧立式吊耳吨袋的自动无人摘钩动作。
21.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。