CN107885177B - 一种基于机器视觉导航的agv的仓储管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统及方法，该系统包括AGV小车、控制中心和自动管理货架，仓储地面上设置有双色带导航线；AGV小车运动到货物的放置位置，调动叉铲实现自动装货；通过FRID射频扫描仪读取货物的FRID射频标签记录的位置信息，将位置信息发送给控制中心，控制中心进行路线规划；摄像头实时拍摄双色带导航线的图像，将双色带导航线的颜色信息转换为AGV小车的实时位置信息，进而控制AGV小车按照规划路线运动；运动至自动管理货架的位置完成自动卸货；控制中心统一调度所有的AGV小车，实现AGV小车的加减速、意外避障和排队等待。本发明提高了作业效率、减小了出错率，改善了仓储业务流程。

Description

一种基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统及方法

技术领域

本发明涉及仓储物流调度技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统及方法。

背景技术

随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术逐步发展、以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，AGV作为联系和调节离散型物流管理系统使其作业连续化的必要自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。AGV具有自动化程度高、安全、灵活等特点。因而它是柔性制造生产线和自动化立体仓库等现代化物流仓储系统的关键设备之一。

传统仓储管理存在两大弊端：一是仓储内部作业流程基本为人工操作，导致效率低下；二是仓储的客户不能及时获取货物的出入库及库存信息，无法实现仓储信息的及时共享。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中仓储内部作业流程效率低下的缺陷，提供一种基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统，设置在存储货物的仓储内，该系统包括AGV小车、控制中心和自动管理货架，仓储地面上设置有双色带导航线；其中：

货物上设置有FRID射频标签，该FRID射频标签上记录有货物待存放的货架的位置信息；

AGV小车上设置有FRID射频扫描仪、摄像头和叉铲，AGV小车运动到货物的放置位置，调动叉铲实现自动装货；通过FRID射频扫描仪读取货物的FRID射频标签记录的位置信息，将位置信息发送给控制中心，控制中心进行路线规划；摄像头实时拍摄双色带导航线的图像，将双色带导航线的颜色信息转换为AGV小车的实时位置信息，进而控制AGV小车按照规划路线运动；运动至自动管理货架的位置完成自动卸货；

控制中心与AGV小车、自动管理货架之间通过无线网络进行传递指令和存储信息，控制中心统一调度所有的AGV小车，实现AGV小车的加减速、意外避障和排队等待；

自动管理货架的卸货口上安装有FRID射频扫描仪，该FRID射频扫描仪读取货物存放在自动管理货架上的位置信息，进而通过自动管理货架的水平移动机构和垂直升降机构，将货物自动运输到存放位置；运输完成后，通过无线通信的方式，更新控制中心中存储的货物的位置信息。

进一步地，本发明的AGV小车上设置有支架，支架安装在AGV小车的顶部，并且支架可以自由旋转，摄像头安装在支架末端，通过支架调整摄像头的拍摄角度。

进一步地，本发明的AGV小车、控制中心和自动管理货架上均设置有无线发射和无线接收装置，三者之间通过无线通信的方式进行数据传输。

进一步地，本发明的双色带导航线为货物放置位置与自动管理货架之间的行驶轨迹，双色带导航线的两条导航线颜色不同，并且不同的双色带导航线之间的颜色也均不相同；不同的双色带导航线相交的位置产生颜色叠加，颜色叠加处显现出四色方块，四色方块的颜色与位置信息记录在控制中心。

本发明提供一种基于机器视觉导航的AGV的仓储管理方法，包括以下步骤：

S1、控制中心向AGV小车发出运输货物的指令；

S2、AGV小车运动至货物放置位置，通过叉铲自动取货，通过FRID射频扫描仪对货物上的FRID射频标签进行扫描，得到货物待存放的自动管理货架的位置信息，并将该位置信息发送给控制中心；

S3、控制中心根据AGV小车的当前位置，以及待存放的位置信息，自动进行路径规划，并将规划的初始路径发送给AGV小车；

S4、AGV小车通过摄像头实时采集运动过程中的双色带导航线的图像，并按照规划的路径中的双色带导航线行驶；

若行驶过程中遇到四色方块，AGV小车等待控制中心的路径指令，并将四色方块的图像发送给控制中心，控制中心根据四色方块的颜色识别当前位置，控制中心选择路径后发送给AGV小车；

若行驶过程没有遇到四色方块，则一直沿着双色带导航线运动；

S5、控制中心实时获取所有AGV小车的当前位置，并判断是否发生拥堵，若发生拥堵，控制中心调整拥堵位置的AGV小车的行驶路径，并将调整后的行驶路径重新发送给AGV小车；若没有发生拥堵，AGV小车继续沿着双色带导航线运动；

S6、AGV小车运动至待存放货物的自动管理货架前，通过叉铲将货物卸载到自动管理货架上，自动管理货架上的FRID射频扫描仪对货物上的FRID射频标签进行扫描，得到待存放货物的位置信息，通过自动管理货架将货物运输到该位置；

S7、将货物存放后的位置信息发送给控制中心，控制中心更新货物的储存信息。

进一步地，本发明的方法中还包括对AGV小车进行电量检测的方法：

控制中心实时获取所有AGV小车的电量信息，若AGV小车电量达到预警值，控制中心实时发出调整路径的指令，让低电量的AGV小车返回充电，并向另一辆AGV小车接替该低电量的AGV小车完成运输任务。

进一步地，本发明的方法中还包括对AGV小车进行意外避障的方法：

控制中心实时获取所有AGV小车的行驶图像，若发现行驶路径中出现意外障碍，向AGV小车发出指令，使其停止前进，等待控制中心调整行驶路径。

进一步地，本发明的方法中还包括控制AGV小车行驶速度的方法：

当AGV小车接近货物放置位置、自动管理货架和四色方块的位置时，减小AGV小车的行驶速度。

本发明产生的有益效果是：本发明的基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统及方法，采用AGV与RFID无线射频技术结合，将RFID系统作为仓储管理系统的釆集终端，提高作业效率、减小出错率，改善仓储业务流程，实现货物信息自动采集，保证信息的可靠性及实时数据应用，提高仓储管理信息系统的应用效益。实时准确地采集柔性生产线上各工作位的状态信息，高效精确地将零件装卸到指定的位置。基于无线网络控制和机器视觉导航的AGV的开发，实现了无线网络与有限网络的无缝集成，能够保证AGV按照上位机的指令安全可靠地完成制定任务。在基于RFID仓储管理系统中，高效准确地实现入库出库的操作，从而解放劳动力，提高效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的系统结构示意图；

图2是本发明实施例的小车结构示意图；

图3是本发明实施例的方法流程图；

图中：1-货物，2-AGV小车，3-控制中心，4-自动管理货架，5-支架，6-摄像头，7-叉铲，8-FRID射频扫描仪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统，设置在存储货物1的仓储内，该系统包括AGV小车2、控制中心3和自动管理货架4，仓储地面上设置有双色带导航线；其中：

货物1上设置有FRID射频标签，该FRID射频标签上记录有货物1待存放的货架4的位置信息；

AGV小车2上设置有FRID射频扫描仪、摄像头6和叉铲7，AGV小车2运动到货物1的放置位置，调动叉铲7实现自动装货；通过FRID射频扫描仪读取货物1的FRID射频标签记录的位置信息，将位置信息发送给控制中心3，控制中心3进行路线规划；摄像头6实时拍摄双色带导航线的图像，将双色带导航线的颜色信息转换为AGV小车2的实时位置信息，进而控制AGV小车2按照规划路线运动；运动至自动管理货架4的位置完成自动卸货；

控制中心3与AGV小车2、自动管理货架4之间通过无线网络进行传递指令和存储信息，控制中心3统一调度所有的AGV小车2，实现AGV小车2的加减速、意外避障和排队等待；

自动管理货架4的卸货口上安装有FRID射频扫描仪，该FRID射频扫描仪读取货物1存放在自动管理货架4上的位置信息，进而通过自动管理货架4的水平移动机构和垂直升降机构，将货物1自动运输到存放位置；运输完成后，通过无线通信的方式，更新控制中心3中存储的货物1的位置信息。

如图2所示，AGV小车2上设置有支架5，支架5安装在AGV小车2的顶部，并且支架5可以自由旋转，摄像头6安装在支架5末端，通过支架5调整摄像头6的拍摄角度。

AGV小车2、控制中心3和自动管理货架4上均设置有无线发射和无线接收装置，三者之间通过无线通信的方式进行数据传输。

双色带导航线为货物1放置位置与自动管理货架4之间的行驶轨迹，双色带导航线的两条导航线颜色不同，并且不同的双色带导航线之间的颜色也均不相同；不同的双色带导航线相交的位置产生颜色叠加，颜色叠加处显现出四色方块，四色方块的颜色与位置信息记录在控制中心3。

如图3所示，本发明实施例的基于机器视觉导航的AGV的仓储管理方法，包括以下步骤：

S1、控制中心向AGV小车发出运输货物的指令；

S2、AGV小车运动至货物放置位置，通过叉铲自动取货，通过FRID射频扫描仪对货物上的FRID射频标签进行扫描，得到货物待存放的自动管理货架的位置信息，并将该位置信息发送给控制中心；

S3、控制中心根据AGV小车的当前位置，以及待存放的位置信息，自动进行路径规划，并将规划的初始路径发送给AGV小车；

S4、AGV小车通过摄像头实时采集运动过程中的双色带导航线的图像，并按照规划的路径中的双色带导航线行驶；

若行驶过程中遇到四色方块，AGV小车等待控制中心的路径指令，并将四色方块的图像发送给控制中心，控制中心根据四色方块的颜色识别当前位置，控制中心选择路径后发送给AGV小车；

若行驶过程没有遇到四色方块，则一直沿着双色带导航线运动；

S5、控制中心实时获取所有AGV小车的当前位置，并判断是否发生拥堵，若发生拥堵，控制中心调整拥堵位置的AGV小车的行驶路径，并将调整后的行驶路径重新发送给AGV小车；若没有发生拥堵，AGV小车继续沿着双色带导航线运动；

S6、AGV小车运动至待存放货物的自动管理货架前，通过叉铲将货物卸载到自动管理货架上，自动管理货架上的FRID射频扫描仪对货物上的FRID射频标签进行扫描，得到待存放货物的位置信息，通过自动管理货架将货物运输到该位置；

S7、将货物存放后的位置信息发送给控制中心，控制中心更新货物的储存信息。

该方法中还包括对AGV小车进行电量检测的方法：

控制中心实时获取所有AGV小车的电量信息，若AGV小车电量达到预警值，控制中心实时发出调整路径的指令，让低电量的AGV小车返回充电，并向另一辆AGV小车接替该低电量的AGV小车完成运输任务。

该方法中还包括对AGV小车进行意外避障的方法：

控制中心实时获取所有AGV小车的行驶图像，若发现行驶路径中出现意外障碍，向AGV小车发出指令，使其停止前进，等待控制中心调整行驶路径。

该方法中还包括控制AGV小车行驶速度的方法：

当AGV小车接近货物放置位置、自动管理货架和四色方块的位置时，减小AGV小车的行驶速度。

在本发明的另一个具体实施例中：

将货物按照规定放置，基于机器视觉导航的AGV小车调动叉铲，实现自动装货，根据各个AGV小车反馈的位置信息，控制系统规划出实时线路并进行控制AGV小车加减速、意外避障和排队等待，AGV沿着规划的线路运动，当快要到达仓库货架时减速前进，到达货架指定位置时，通过FRID射频扫描仪对货物上的FRID标签进行扫描来确定货物应该存放在自动管理货架上的位置信息，货架通过接受到的信息自动地将货物输送到货架相应的存储位置，实现自动卸货。在自动管理货架的卸货口上安装FRID射频扫描仪，它的自动识别设备采集货物标签数据；通过无线通信技术,把采集来的数据传递到服务器端；最后对采集的数据进行管理和更新。小车与控制中心之间、自动管理货架与控制中心之间都由无线网络传递指令以及储存信息。全过程由控制中心统一控制，当AGV小车的电量达到预警值时，控制中心会实时的调整作业方案，让电量低的AGV小车返回充电，减少空车等待；AGV小车行车路线统一规划，导航线为双色带导航线，由相机拍照回传给控制中心比对颜色来确定是否按照规定路线行进以及灵活变更行进路线，将导航线的颜色信息转换为AGV小车的位置信息；若在行进路线上出现意外障碍物，通过视觉拍照回传给控制中心，使小AGV小车停止前进，等待控制中心的调整方案；AGV小车在搬运货物时如果出现堵塞，则由控制中心发出排队等待信号，逐一通行，统一调度，实现AGV小车的高效率作业。

货物应按照指定位置放置，快速精确的确定货物位置，从而实现自主装货；

AGV小车沿着导航线进行搬运，AGV小车上的信息要实时的反馈给控制中心，AGV小车与控制中心用无线网络进行信息交互；

导航线为预先设定好的AGV小车可能行驶的轨迹，导航线为双色带导航线，双色带的颜色不同，而且不同导航路线的双色带的颜色也不同，不同双色带导航线之间有颜色交叠，交叠处显现出对应的四色方块，此时AGV小车需要等待控制中心的路线指令；AGV小车行进过程中一直通过相机对双色带导航线进行扫描，然后反馈给控制中心对比，以保证正确的行驶路线；如果色带颜色没有变化，则按照指定路线行驶；如果扫描到的是四色方块，则要等待控制中心发送重新规划后的路线指令；

仓库中的货架是按照指定位置放置，FRID射频扫描仪安装在货架卸货口，以便扫描货物上的FRID标签，获取货物的存放位置信息，使自动管理货架能够正确的将货物输送到相应的存放位置；自动管理货架实时的将货物存放信息反馈给控制中心，以便控制中心安排后期货物的FRID标签，实时的更新货架存储信息；

控制中心将所有的导航线路以及AGV小车的信息、仓库的信息、货物信息实时采集并反馈，以实现AGV小车的统一调度，实现AGV小车的高效工作。

装货完毕之后，执行控制中心3发来的路径命令，旋转支架5到合适位置，然后摄像头6对双色带导航线进行扫描，将照片通过无线WiFi反馈给控制中心3，由控制中心3进行颜色比对及再定位，再发送命令给AGV小车2，按照指定路线行进；行进过程中如果遇到障碍物，障碍物会覆盖双色带导航线的的颜色，使摄像头6无法扫描到正确的色带，反馈给控制中心3后，控制中心3发送停止指令给AGV小车2，对比所有AGV小车2的位置信息后，控制中心3发送应对指令给AGV小车2，使其走其他路线，绕开障碍物，到达指定位置；如果出现堵塞情况，同一双色带导航线上有多辆AGV小车2，所有AGV小车2将色带信息发送给控制中心3时，控制中心3会统计所有AGV小车2的位置信息，控制中心3会发送相应的调度指令给不同的AGV小车2，保证整个系统的正常运行。当AGV小车2快要进入仓库时，减速进入仓库，到达自动管理货架4的卸货口位置；

到达货架卸货口位置，启动叉铲7进行自主卸货到货架相应位置，卸货口安装的FRID射频扫描仪8对货物上的FRID标签进行扫描，获得货物的存放位置信息，自动管理货架4自动将货物运送到相应的存放位置。自动管理货架4实时的将货物存放信息反馈给控制中心3，是控制中心3实时地更新货物存放的信息，以便后期安排货物FRID标签；

卸货完成后继续执行任务，在执行任务的过程中可能会出现意外障碍、堵塞、电量预警等意外情况，此时控制中心3调整调度，则AGV小车2执行相应命令。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统，其特征在于，设置在存储货物(1)的仓储内，该系统包括AGV小车(2)、控制中心(3)和自动管理货架(4)，仓储地面上设置有双色带导航线；其中：

货物(1)上设置有FRID射频标签，该FRID射频标签上记录有货物(1)待存放的自动管理货架(4)的位置信息；

AGV小车(2)上设置有FRID射频扫描仪、摄像头(6)和叉铲(7)，AGV小车(2)运动到货物(1)的放置位置，调动叉铲(7)实现自动装货；通过FRID射频扫描仪读取货物(1)的FRID射频标签记录的位置信息，将位置信息发送给控制中心(3)，控制中心(3)进行路线规划；摄像头(6)实时拍摄双色带导航线的图像，将双色带导航线的颜色信息转换为AGV小车(2)的实时位置信息，进而控制AGV小车(2)按照规划路线运动；运动至自动管理货架(4)的位置完成自动卸货；

双色带导航线为货物(1)放置位置与自动管理货架(4)之间的行驶轨迹，双色带导航线的两条导航线颜色不同，并且不同的双色带导航线之间的颜色也均不相同；不同的双色带导航线相交的位置产生颜色叠加，颜色叠加处显现出四色方块，四色方块的颜色与位置信息记录在控制中心(3)；

控制中心(3)与AGV小车(2)、自动管理货架(4)之间通过无线网络进行传递指令和存储信息，控制中心(3)统一调度所有的AGV小车(2)，实现AGV小车(2)的加减速、意外避障和排队等待；

自动管理货架(4)的卸货口上安装有FRID射频扫描仪，该FRID射频扫描仪读取货物(1)存放在自动管理货架(4)上的位置信息，进而通过自动管理货架(4)的水平移动机构和垂直升降机构，将货物(1)自动运输到存放位置；运输完成后，通过无线通信的方式，更新控制中心(3)中存储的货物(1)的位置信息。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统，其特征在于，AGV小车(2)上设置有支架(5)，支架(5)安装在AGV小车(2)的顶部，并且支架(5)可以自由旋转，摄像头(6)安装在支架(5)末端，通过支架(5)调整摄像头(6)的拍摄角度。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统，其特征在于，AGV小车(2)、控制中心(3)和自动管理货架(4)上均设置有无线发射和无线接收装置。

4.一种采用权利要求1的基于机器视觉导航的AGV的仓储管理系统的仓储管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、控制中心向AGV小车发出运输货物的指令；

S2、AGV小车运动至货物放置位置，通过叉铲自动取货，通过FRID射频扫描仪对货物上的FRID射频标签进行扫描，得到货物待存放的自动管理货架的位置信息，并将该位置信息发送给控制中心；

S3、控制中心根据AGV小车的当前位置，以及待存放的位置信息，自动进行路径规划，并将规划的初始路径发送给AGV小车；

S4、AGV小车通过摄像头实时采集运动过程中的双色带导航线的图像，并按照规划的路径中的双色带导航线行驶；

双色带导航线为货物放置位置与自动管理货架之间的行驶轨迹，双色带导航线的两条导航线颜色不同，并且不同的双色带导航线之间的颜色也均不相同；不同的双色带导航线相交的位置产生颜色叠加，颜色叠加处显现出四色方块，四色方块的颜色与位置信息记录在控制中心；

若行驶过程中遇到四色方块，AGV小车等待控制中心的路径指令，并将四色方块的图像发送给控制中心，控制中心根据四色方块的颜色识别当前位置，控制中心选择路径后发送给AGV小车；

若行驶过程没有遇到四色方块，则一直沿着双色带导航线运动；

S5、控制中心实时获取所有AGV小车的当前位置，并判断是否发生拥堵，若发生拥堵，控制中心调整拥堵位置的AGV小车的行驶路径，并将调整后的行驶路径重新发送给AGV小车；若没有发生拥堵，AGV小车继续沿着双色带导航线运动；

S6、AGV小车运动至待存放货物的自动管理货架前，通过叉铲将货物卸载到自动管理货架上，自动管理货架上的FRID射频扫描仪对货物上的FRID射频标签进行扫描，得到待存放货物的位置信息，通过自动管理货架将货物运输到该位置；

S7、将货物存放后的位置信息发送给控制中心，控制中心更新货物的储存信息。

5.根据权利要求4所述的仓储管理方法，其特征在于，该方法中还包括对AGV小车进行电量检测的方法：

控制中心实时获取所有AGV小车的电量信息，若AGV小车电量达到预警值，控制中心实时发出调整路径的指令，让低电量的AGV小车返回充电，并向另一辆AGV小车接替该低电量的AGV小车完成运输任务。

6.根据权利要求4所述的仓储管理方法，其特征在于，该方法中还包括对AGV小车进行意外避障的方法：

控制中心实时获取所有AGV小车的行驶图像，若发现行驶路径中出现意外障碍，向AGV小车发出指令，使其停止前进，等待控制中心调整行驶路径。

7.根据权利要求4所述的仓储管理方法，其特征在于，该方法中还包括控制AGV小车行驶速度的方法：

当AGV小车接近货物放置位置、自动管理货架和四色方块的位置时，减小AGV小车的行驶速度。