适用于仓储大场景的物资轮廓数据采集装置及方法与流程

本发明涉及大场景仓储领域，特别是涉及大场景仓储的人工智能领域，更为具体的说是涉及应用于大场景的物资轮廓数据采集装置及方法。

背景技术：

“人工智能”作为目前多领域的研究重点和热点，其实则是一个大而宽泛的概念，在不同的领域中其实它有着不同的表现形式。

人工智能机器视觉识别技术，利用机器代替人眼来做各种测量和判断。它是计算机学科的一个重要分支，综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。图像处理和模式识别等技术的快速发展，也大大地推动了机器视觉的发展。

数据采集(daq)，又称数据获取，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析、处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。

在仓储大场景中实现工业自动化，特别是在仓储的装卸物资过程中实现自动化就必然要依赖于对运输车车板以及其所装载物资的准确识别。而要准确识别运输车车板以及其所装载物资就必须首先能够精准获得运输车车板及车载物资的准确轮廓数据。只有获得准确的运输车车板及车载物资的轮廓数据才能保证后续自动化作业的顺利进行。

目前行业内尚未有针对大场景物资轮廓的数据采集技术，同时现有的轮廓数据采集技术和方法也并不适合于仓储大场景下的物资。因此大场景物资轮廓的准确识别是限制仓储大场景下物资自动化发展的主要问题之一。

综上，找到一种可靠的大场景物资轮廓数据采集技术是目前仓储大场景，也是物资仓储过程中亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种通用性好，稳定性高，精确度高的适用于仓储大场景的物资轮廓数据采集装置。

同时，进一步地基于这一装置，本发明所要解决的另一技术问题是提供一种通用性好，稳定性高，精确度高的适用于仓储大场景的物资轮廓数据采集方法。

为了解决本发明所要解决的第一个技术问题，本发明公开了一种适用于仓储大场景的物资轮廓数据采集装置，所述的物资轮廓数据采集装置主要包括扫描传感器，所述扫描传感器固定在滑动杆的下端，所述滑动杆以可滑动的方式固定在滑动轨道上，还包括有主控上位机，所述主控上位机接收滑动杆的通信信号，并通过信号连通的方式控制扫描传感器开始或者停止扫描工作；所述滑动杆上设置有变频器，并通过变频器实现滑动杆行走速度的调整，所述滑动轨道的下方设置有指定扫描区域。

作为优选，所述扫描传感器为激光扫描传感器。

作为另一优选，所述滑动轨道设置在指定扫描区域的对称轴上方。

并且，作为优选，本发明还公开了该大场景物资轮廓数据采集装置还包括有两个行走装置，所述行走装置相互平行，并且均垂直于滑动轨道，所述滑动轨道的两端分别以可滑动的形式卡在行走轨道内，并且至少有一个行走轨道上设置有驱动器。

通过该行走装置，滑动轨道可以进入，或者远离扫描区域。同时，也可以通过该行走装置控制滑动轨道在扫描区域上方的位置，从而根据不同的物资状态，调整扫描传感器扫描的位置，进而提高扫描的准确度和精确度，缩短数据处理时间。

作为优选，两个行走轨道上均设置有驱动器。从而能够实现双驱动双定位。从而可以有效减小滑动杆的行走误差，使行走误差范围缩小至2cm以内。

在一个优选的技术方案中，所述主控上位机与滑动杆之间的通信协议为modbus协议。

为了解决本发明的第二个技术问题，本发明公开了一种适用于仓储大场景的物资轮廓数据采集方法，包括以下步骤：

步骤1：将物资停放在指定扫描区域内；

步骤2：扫描传感器在滑动杆的带动下到达指定扫描区域原点校准点；

步骤3：变频器控制滑动杆沿着滑动轨道匀速运动至终点，扫描传感器在滑动杆匀速运动的过程中不断采集数据；装置在扫描传感器内的数据处理系统对数据进行剔除，仅保留预先设置的感兴趣数据及对应的实际扫描传感器扫描圈数值；

步骤4：将获得的实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值进行比对，并将二者之间的误差与预设在系统中的可接受误差范围进行比对，如果实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值误差在可接受误差范围内，则将相对应的感兴趣数据作为有效采集数据；如果实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值误差超出可接受误差范围，则认为其相对应的感兴趣数据为无效数据，重新进行扫描，直至获得有效采集数据；

步骤5：扫描传感器在滑动杆的带动下返回指定扫描区域原点，进入等待下次扫描任务的状态。

这里所说的感兴趣数据是指由多组数据组成的一系列的非连续的物资截面内的数据包。

作为优选，上述的感兴趣数据中每组数据均包括扫描传感器与物资之间的距离值，以及该距离值对应的扫描传感器与物资该点连线与垂直线之间的夹角角度值。

作为优选的技术方案，在步骤3中滑动杆的运动速度与扫描器频率相匹配。从而保证扫描获得的数据更加准确、精确。

进一步优选的技术方案是，所述滑动轨道上还设置有若干校准点，所述校准点设置在原点与终点之间。从而可以将行程细分为多个区域，对滑动杆进行多点校准、定位。能够有效提高各个检测点坐标转化的精度，使得扫描获得数据更加准确，也更加精确。

采用本发明所公开的技术方案，能够高准确度、高精确度的自动采集大场景物资轮廓数据，从而为后续的自动化操作提供可靠的基础数据。

附图说明

图1为本发明大场景物资轮廓数据采集装置俯视图。

图2为本发明大场景物资轮廓数据采集装置主视图。

图3为扫描器部分的示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面我们结合具体的实施例对本发明进行进一步的阐述。

在本实施例中对大场景物资轮廓采集技术如何实现大场景物资轮廓数据采集的目的，进行具体的阐述和说明。

实施例1

在本实施例中，以一个运输平板车为例，同时扫描传感器以激光扫描传感器为例。

如图1-图3中所示的适用于仓储大场景的物资轮廓数据采集装置，所述的物资轮廓数据采集装置主要包括扫描传感器1，所述扫描传感器1固定在滑动杆2的下端，所述滑动杆2以可滑动的方式固定在滑动轨道3上，还包括有主控上位机4，所述主控上位机4接收滑动杆2的通信信号，并通过信号连通的方式控制扫描传感器1开始或者停止扫描工作；所述滑动杆2上设置有变频器5，并通过变频器5实现滑动杆行走速度的调整，所述滑动轨道3的下方设置有指定扫描区域。

如图1中所示的那样，所述滑动轨道3设置在指定扫描区域的对称轴上方。

装载物资的运输平板车倒车入库至指定扫描区域，在本实施例中该指定扫描区域的宽度为10米，长度为20米(主要取决于运输平板车的长度)。

主控上位机发出启动命令，并通过modbus协议将信号传输至滑动杆，滑动杆带动激光扫描传感器运动，至到达指定扫描区域原点校准点后，停止运动，主控上位机发送信号给激光扫描传感器，激光扫描传感器进入扫描状态，同时主控上位机根据激光扫描传感器的扫描频率，在系统内计算获得激光扫描传感器的移动速度，并将该移动速度数据传输至变频器，变频器控制滑动杆以该移动速度拖动激光扫描传感器沿滑动轨道开始扫描，同时激光扫描传感器以周期性重复的形式在辐射角度内进行扇形扫描。需要说明的是，在本发明中除非特别说明，否则一般信号传输协议均为tcp/ip协议。

系统定向采集一系列的非连续的物资截面内的距离信息、角度信息和时间戳信息，并将每一个采集位置的距离信息、角度信息和时间戳信息作为一组数据，传输至主控上位机。同时为保证扫描结果，即采集数据的可靠性和准确性，系统同时会将实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值进行比对，并将二者之间的误差与预设在系统中的可接受误差范围进行比对，如果实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值误差在可接受误差范围内，则将相对应的感兴趣数据作为有效采集数据；如果实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值误差超出可接受误差范围，则认为其相对应的感兴趣数据为无效数据，重新进行扫描，直至获得有效采集数据。

系统会自动对采集数据进行验证，主要是在系统中设置扫描传感器扫描圈数标准值以及可接受的误差范围，通过比对实际扫描结果与设置的误差范围，判定此次扫描数据是否可接受。

譬如，假定传感器扫描频率是50hz，也就是说传感器每秒钟转动50圈，能够扫描50行有目标点数据组成的数据。同时系统设定每行数据之间的间隔距离，比如设定为x公分，那么50行数据的总长度就是50x公分，则系统可以自动调整小车速度为50x公分/秒以匹配扫描频率。

在程序中获取扫描传感器当前的扫描圈数，如果有跳变超过10行则数据验证不合格。也就是说，如果实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值(50行)误差超出可接受误差范围(10行)，则认为其相对应的感兴趣数据为无效数据，重新进行扫描，直至获得有效采集数据。

实施例2

在本实施例中，以一个运输平板车为例，同时扫描传感器以激光扫描传感器为例。

与实施例1不同的是，在本实施例中，还包括有行走装置。如图1中所示，本发明公开的大场景物资轮廓数据采集装置还包括有两个行走装置6，所述行走装置6相互平行，并且均垂直于滑动轨道3，所述滑动轨道3的两端分别以可滑动的形式卡在行走轨道6内，并且至少有一个行走轨道上设置有驱动器7。

作为优选，在本实施例中两个行走轨道上均设置有驱动器7。

装载物资的运输平板车倒车入库至指定扫描区域，在本实施例中该指定扫描区域的宽度为10米，长度为20米(主要取决于运输平板车的长度)。

通过该行走装置，滑动轨道可以进入，或者远离扫描区域。同时，也可以通过该行走装置控制滑动轨道在扫描区域上方的位置，从而根据不同的物资状态，调整扫描传感器扫描的位置，进而提高扫描的准确度和精确度，缩短数据处理时间。

滑动轨道在行走装置的驱动器的控制下，沿行走装置运动，并从远离扫描区域的位置逐步进入到扫描区域内，控制该滑动轨道停在扫描区域的中线位置。

然后主控上位机发出启动命令，并通过modbus协议将信号传输至滑动杆，滑动杆带动激光扫描传感器运动，至到达指定扫描区域原点校准点后，停止运动，主控上位机发送信号给激光扫描传感器，激光扫描传感器进入扫描状态，同时主控上位机根据激光扫描传感器的扫描频率，在系统内计算获得激光扫描传感器的移动速度，并将该移动速度数据传输至变频器，变频器控制滑动杆以该移动速度拖动激光扫描传感器沿滑动轨道开始扫描，同时激光扫描传感器以周期性重复的形式在辐射角度内进行扇形扫描。需要说明的是，在本发明中除非特别说明，否则一般信号传输协议均为tcp/ip协议。

系统定向采集一系列的非连续的物资截面内的距离信息、角度信息和时间戳信息，并将每一个采集位置的距离信息、角度信息和时间戳信息作为一组数据，传输至主控上位机。同时为保证扫描结果，即采集数据的可靠性和准确性，系统同时会将实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值进行比对，并将二者之间的误差与预设在系统中的可接受误差范围进行比对，如果实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值误差在可接受误差范围内，则将相对应的感兴趣数据作为有效采集数据；如果实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值误差超出可接受误差范围，则认为其相对应的感兴趣数据为无效数据，重新进行扫描，直至获得有效采集数据。

系统会自动对采集数据进行验证，主要是在系统中设置扫描传感器扫描圈数标准值以及可接受的误差范围，通过比对实际扫描结果与设置的误差范围，判定此次扫描数据是否可接受。

譬如，假定传感器扫描频率是50hz，也就是说传感器每秒钟转动50圈，能够扫描50行有目标点数据组成的数据。同时系统设定每行数据之间的间隔距离，比如设定为x公分，那么50行数据的总长度就是50x公分，则系统可以自动调整小车速度为50x公分/秒以匹配扫描频率。

在程序中获取扫描传感器当前的扫描圈数，如果有跳变超过10行则数据验证不合格。也就是说，如果实际扫描传感器扫描圈数值与该系统中预设的扫描传感器扫描圈数标准值(50行)误差超出可接受误差范围(10行)，则认为其相对应的感兴趣数据为无效数据，重新进行扫描，直至获得有效采集数据。

以上所述是本发明的具体实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。