CN108994834A - 基于机器视觉的无人运物系统 - Google Patents

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陈盛雨
黄宇豪
麦家全
马宇杰
龙和文
黄松
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的无人运物系统，本系统包括运动机构和载物机构，运动机构与载物机构之间通过机械部件连接，还包括上位机、下位机、摄像组件和标志物，上位机、下位机和摄像组件设于载物机构，标志物设于运动机构需要抵达的各个目标地点，摄像组件获取标志物的方位和距离信息并传输至上位机，上位机对摄像组件获取的信息进行机器视觉计算并规划运动路径并将规划运动路径传输至下位机，下位机按规划运动路径指令运动机构移动至各个目标地点。本运物系统克服传统运物作业的缺陷，本系统通过机器视觉识别运物的目标地点，可以减少操作人员解放生产力的同时，给场地的铺设带来便利，减少人力资源投入，降低运物系统的成本。

Description

基于机器视觉的无人运物系统
技术领域
本发明涉及运输物体的系统，尤其涉及一种基于机器视觉的无人运物系统。
背景技术
公知的物体运输系统多种多样，有原始的人力运输，也有人为操控机器运作的大型机械系统，有在轨道上行驶的载物车体，也有通过依靠绳索运动的载物设备。诸如此类的运物系统大多需要人为操作，从而造成人力资源的浪费；同时对于具有轨道或者绳索的运物系统，其轨道或绳索的铺设及维护也是一道麻烦的工序，极大提高运物系统的成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的无人运物系统，本运物系统克服传统运物作业的缺陷，本系统通过机器视觉识别运物的目标地点，可以减少操作人员解放生产力的同时，给场地的铺设带来便利，减少人力资源投入，降低运物系统的成本。
为解决上述技术问题，本发明基于机器视觉的无人运物系统包括运动机构和载物机构，所述运动机构与载物机构之间通过机械部件连接，还包括上位机、下位机、摄像组件和标志物，所述上位机、下位机和摄像组件分别设于所述载物机构，所述标志物设于所述运动机构需要抵达的各个目标地点，所述摄像组件获取所述标志物的方位和距离信息并传输至所述上位机，所述上位机对所述摄像组件获取的信息进行机器视觉计算并规划运动路径，所述上位机将规划运动路径传输至所述下位机，所述下位机按规划运动路径指令所述运动机构移动至各个目标地点。
进一步，所述上位机进行机器视觉计算采用逆透视变换算法来确定标志物的位置信息。
进一步，所述摄像组件包括三个高清摄像头，所述三个高清摄像头呈120°角布置并且位于同一平面。
进一步，所述高清摄像头的拍摄角度为100°角。
进一步，所述标志物是具有纹路或颜色的物体。
进一步，所述标志物是以固定频率闪烁的信号灯。
进一步，所述信号灯是闪烁频率为10Hz、发光波长为5100A～5300A的绿色LED灯。
由于本发明基于机器视觉的无人运物系统采用了上述技术方案，即本系统包括运动机构和载物机构，运动机构与载物机构之间通过机械部件连接，还包括上位机、下位机、摄像组件和标志物，上位机、下位机和摄像组件设于载物机构，标志物设于运动机构需要抵达的各个目标地点，摄像组件获取标志物的方位和距离信息并传输至上位机，上位机对摄像组件获取的信息进行机器视觉计算并规划运动路径并将规划运动路径传输至下位机，下位机按规划运动路径指令运动机构移动至各个目标地点。本运物系统克服传统运物作业的缺陷，本系统通过机器视觉识别运物的目标地点，可以减少操作人员解放生产力的同时，给场地的铺设带来便利，减少人力资源投入，降低运物系统的成本。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明基于机器视觉的无人运物系统结构示意图；
图2为本系统中摄像组件布置示意图；
图3为本系统中高清摄像头的拍摄角度示意图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本发明基于机器视觉的无人运物系统包括运动机构4和载物机构5，所述运动机构4与载物机构5之间通过机械部件连接，还包括上位机2、下位机3、摄像组件1和标志物6，所述上位机2、下位机3和摄像组件1分别设于所述载物机构5，所述标志物6设于所述运动机构4需要抵达的各个目标地点，所述摄像组件1获取所述标志物6的方位和距离信息并传输至所述上位机2，所述上位机2对所述摄像组件1获取的信息进行机器视觉计算并规划运动路径，所述上位机2将规划运动路径传输至所述下位机3，所述下位机3按规划运动路径指令所述运动机构4移动至各个目标地点。
优选的，所述上位机2进行机器视觉计算采用逆透视变换算法来确定标志物6的位置信息。
由逆透视原理可以得到世界坐标与摄像坐标之间的转化，当得到标志物的位置信息之后，上位机再通过该标志物是由哪个摄像头拍摄到的，从而做出运动路线的规划，并且向下位机发出运动信号，下位机接收到上位机的信号后负责控制运动机构向标志物移动。
如图2所示，优选的，所述摄像组件1包括三个高清摄像头11，所述三个高清摄像头11呈120°角布置并且位于同一平面。三个高清摄像头同时工作，用来获取标志物的方位和距离信息。
如图3所示，优选的，所述高清摄像头11的拍摄角度为100°角。
在实际使用时，由于高清摄像头的拍摄角度为100°角，且呈120°角布置，因此会形成一定的盲区，这个盲区恰好避免了多个高清摄像头同时拍摄到同一标志物而带来程序逻辑上的紊乱，盲区只需要通过运动机构原地旋转微小的角度就可以消除，因而大大简化了上位机的算法。
优选的，所述标志物6是具有纹路或颜色的物体。
优选的，所述标志物6是以固定频率闪烁的信号灯。
优选的，所述信号灯是闪烁频率为10Hz、发光波长为5100A～5300A的绿色LED灯。
由此可以通过硬件层面的滤光片滤光或者软件层面的滤波算法来确定标志物，而选用10Hz的闪烁频率相当于做了一次光强调制，也是为了避免其他杂光的干扰，防止上位机在寻找标志物的时候出现误判而导致出错。
本系统通过在运输物体的机器上安装摄像设备，上位机采用机器视觉的算法来识别标志物，标志物设置在运输物体的机器需要抵达的各个目标地点上，上位机通过机器视觉计算得到目标地点的方向和距离，接着上位机向下位机发出运动指令，下位机控制运输物体的机器运动到相应的目标地点。由此一来，整个运输物体的系统可以实现无人操作，大大节省了劳动力，同时，对于场地的布置只需要设置简单的标志物即可，减少了轨道铺设等等的麻烦，能为生产生活带来极大的便利。本系统适用于仓储、车间物料输送等运物场所，运动机构可以是运输小车，载物机构的材质及大小等可以根据运输物体的不同而作出相应改变。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的无人运物系统，包括运动机构和载物机构，所述运动机构与载物机构之间通过机械部件连接，其特征在于：还包括上位机、下位机、摄像组件和标志物，所述上位机、下位机和摄像组件分别设于所述载物机构，所述标志物设于所述运动机构需要抵达的各个目标地点，所述摄像组件获取所述标志物的方位和距离信息并传输至所述上位机，所述上位机对所述摄像组件获取的信息进行机器视觉计算并规划运动路径，所述上位机将规划运动路径传输至所述下位机，所述下位机按规划运动路径指令所述运动机构移动至各个目标地点。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的无人运物系统，其特征在于：所述上位机进行机器视觉计算采用逆透视变换算法来确定标志物的位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉的无人运物系统，其特征在于：所述摄像组件包括三个高清摄像头，所述三个高清摄像头呈120°角布置并且位于同一平面。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的无人运物系统，其特征在于：所述高清摄像头的拍摄角度为100°角。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的无人运物系统，其特征在于：所述标志物是具有纹路或颜色的物体。
6.根据权利要求4所述的基于机器视觉的无人运物系统，其特征在于：所述标志物是以固定频率闪烁的信号灯。
7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的无人运物系统，其特征在于：所述信号灯是闪烁频率为10Hz、发光波长为5100A～5300A的绿色LED灯。
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