CN109454004A - 机器人扫描分拣系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人扫描分拣系统及方法。其中，所述扫描分拣系统包括：机器人，用于在操作空间内对物品进行移动作业；扫描组件，包括至少一个扫描设备，所述扫描设备用于在所述操作空间以外预定距离的位置处获取物品图像；控制组件，包括图像提取模块、信息分析模块和物品分拣模块，根据所述物品图像控制所述机器人对物品进行分拣。本发明还提供了该系统的扫描分拣方法。本发明根据扫描组件拍摄货物图像，实现了在足够的无障碍空间中，控制组件在机器人控制货物速度、方向的情况下进行码的内容的读取，进而控制机器人对货物的移动处理操作，方便了货物的分拣处理，提高了工作效率，降低了投资成本。

Description

机器人扫描分拣系统及方法

技术领域

本发明涉及扫描技术领域，特别涉及机器人扫描分拣系统和方法。

背景技术

在现代化的分拣系统中，可以通过相机拍摄实现货物的分拣。相机拍摄扫描货物图像信息，查询数据库找到对应的货物数据内容，对货物进行下一阶段的处理。摄像扫描实现了对不同货物的分拣处理，方便了运输管理。

现有的条形码扫描系统利用摄像隧道系统对货物进行拍摄，实现货物的扫描分拣。但是，昂贵的摄像系统以及运输过程中确定不变的速度及方向，增加了投资成本，封闭庞大的体积造成了机器人操作的障碍。

随着社会的发展进步，迫切的需要一种使用方便，操作空间自由，运行速度快，运行方向随意，投资成本少的机器人扫描分拣系统。

发明内容

(一)发明目的

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了一种机器人扫描分拣系统和方法，利用相机扫描操作空间中的货物图像信息，获取无障碍自由移动的货物条形码信息，进行货物的移动操作处理，解决了提取信息造成的运送速度慢，以及传输过程中速度及方向的限制问题，节约投资成本。

(二)技术方案

作为本发明的第一方面，本发明公开了一种机器人扫描分拣系统，包括：

机器人，用于在操作空间内对物品进行移动作业；

扫描组件，包括至少一个扫描设备，所述扫描设备用于在所述操作空间以外预定距离的位置处获取物品图像；

控制组件，根据所述物品图像提取的信息控制所述机器人对物品进行分拣。

一种可能的实施方式中，所述扫描设备的成像视野和成像景深被设置为使所述扫描设备可以在所述预定距离的位置处获取物品图像。

一种可能的实施方式中，所述扫描组件包括至少一个设置于所述操作空间底部的扫描设备。

一种可能的实施方式中，所述扫描组件还包括至少一个设置于所述操作空间顶部、左侧、右侧、前方或后方的扫描设备。

一种可能的实施方式中，所述扫描组件包括一个设置于所述操作空间底部并且具有向上倾斜的拍摄视野的扫描设备，以及五个分别设置于所述操作空间的顶部、左侧、右侧、前方、后方位置的扫描设备。

一种可能的实施方式中，在所述操作空间底部具有向上倾斜的拍摄视野位置处设置的扫描设备为长焦相机或广角相机。

一种可能的实施方式中，在所述操作空间的顶部、左侧、右侧、前方、后方设置的扫描设备为长焦相机，在所述操作空间底部具有向上倾斜的拍摄视野位置处设置所述广角相机。

一种可能的实施方式中，所述长焦相机的成像视野和成像景深被设置为使所述长焦相机与所述操作空间的距离大于所述操作空间本身的宽度。

一种可能的实施方式中，所述扫描组件周围设有至少一个光源。

一种可能的实施方式中，，所述控制组件包括：图像提取模块，用于提取所述物品图像中包含的码的信息。

一种可能的实施方式中，所述图像提取模块在所述机器人对物品进行移动作业时提取所述码的信息。

一种可能的实施方式中，在所述物品上的码朝向所述操作空间顶部的状态下，所述图像提取模块在所述机器人上移物品时获取所述码的信息；在所述物品上的码朝向所述操作空间其它方向的状态下，所述图像提取模块在所述机器人上移物品到设定位置时获取所述码的信息。

一种可能的实施方式中，所述控制组件还包括：信息分析模块，用于分析所述图像提取模块提取的所述码的信息，进而得到物品信息。

一种可能的实施方式中，所述信息分析模块根据获得的所述码的信息查询数据库，找到与所述码对应的物品信息。

一种可能的实施方式中，所述控制组件包括：物品分拣模块，用于根据所述信息分析模块得到的物品信息，向所述机器人下达对物品进行分拣的指令。

一种可能的实施方式中，所述机器人根据所述指令规划移动路径，并根据所述规划的路径对物品进行移动分拣。

作为本发明的第二方面，本发明公开了一种机器人扫描分拣方法，包括以下步骤：

扫描步骤，在机器人的操作空间以外预定距离的位置处获取物品图像；

图像提取步骤，提取所获取的物品图像中包含的码的信息；

信息分析步骤，分析所述图像提取步骤提取的所述码的信息，进而得到物品信息；

物品分拣步骤，根据所述信息分析步骤得到的物品信息，对货物进行分拣处理，向机器人下达对物品进行分拣的指令。

一种可能的实施方式中，在所述扫描步骤中，通过以扫描组件对物品进行扫描的方式来获取物品图像。

一种可能的实施方式中，在所述图像提取步骤中，在所述机器人对物品进行移动作业时提取物品图像中的码的信息。

一种可能的实施方式中，在所述图像提取步骤中，在所述图像提取步骤中，在所述货物上的码朝向所述操作空间顶部的状态下，在所述机器人上移物品的同时获取所述码的信息；或者，在所述货物上的码朝向所述操作空间其它方向的状态下，在所述机器人上移物品到设定位置时获取所述码的信息。

一种可能的实施方式中，在所述信息分析步骤中，根据获得的所述码的信息查询数据库，找到与所述码对应的物品信息。

一种可能的实施方式中，在所述物品分拣模块中，所述机器人根据所述指令规划移动路径，并根据所述规划的路径对物品进行移动分拣。

(三)有益效果

本发明提供的一种机器人扫描分拣系统及方法，通过利用机器人提取操作空间中的货物，相机拍摄货物图像信息，查询条形码对应内容，货物一边移动一边等待物品分拣模块发送指令给机器人，进而对货物进行分拣处理。在足够的无障碍空间中，机器人控制货物的速度及方向，不仅提高了运送效率，而且降低了货物的分拣处理成本。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。

图1是本发明提供的机器人扫描分拣系统的结构框图。

图2是本发明提供的机器人扫描分拣系统的俯视结构示意图。

图3是本发明提供的机器人扫描分拣系统的侧视结构示意图。

图4是本发明提供的机器人扫描分拣系统的结构框图。

图5是本发明提供的机器人扫描分拣方法的流程示意图。

附图标记：

1，2，4，5，6 长焦相机

3 广角相机

7 操作空间

8 机器人

9 货物

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。

需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，均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保护范围的限制。

下面参考图1、图2和图4详细描述本发明提供的机器人扫描分拣系统的第一实施例。如图1-图4所示，本实施例提供的扫描分拣系统主要包括：扫描组件、控制组件以及机器人。

如图1所示，扫描组件在所述操作空间以外预定距离的位置处获取货物图像，由控制组件根据货物图像提取条形码的信息，通过条形码对应的货物信息内容，向机器人发送货物分拣指令。其中，扫描组件，包括至少一个扫描设备，扫描设备用于在操作空间以外预定距离的位置处获取货物图像。扫描设备的成像视野和成像景深被设置为使扫描设备可以在预定距离的位置处获取货物图像。扫描组件周围设有至少一个光源。

在本实施例中，扫描组件包括一个设置于操作空间底部的扫描设备，以及设置于操作空间顶部、左侧、右侧、前方和后方的扫描设备。所述扫描设备可以包括长焦相机或者广角相机，以上相机的成像视野和成像景深被设置为使长焦相机与操作空间的距离大于操作空间本身的宽度。如图2、3所示，扫描组件包括，分别设置于操作空间7的顶部、前方、后方、左侧、右侧，以及底部位置的长焦相机1、2、4、5、6和广角相机3。其中优选地长焦相机2、5、1、6、4分别设置于操作空间7的顶部、前方、后方、左侧、右侧，且将广角相机3设置于操作空间7的底部具有向上倾斜的拍摄视野位置处，使得扫描组件能够全方位扫描获取操作空间中货物9表面的全部图像。长焦相机视野狭窄景深较长，广角相机视野较宽景深较长，并且长焦相机与操作空间7的距离大于操作空间的本身宽度，使得操作空间与相机和相机框架(图中未给出)之间存在足够的无障碍空间，供货物移动。并且相机周围有足够光源，使得拍摄的图像清晰没有阴影。机器人8在操作空间7中向上移动货物9，长焦相机1、2、4、5、6与广角相机3拍摄货物图像。

在其中一个实施例中，机器人扫描分拣系统设有多个分拣柜，多个分拣柜围成所述操作空间7；假设操作空间7本身的宽度设置为2米，则长焦相机与操作空间的距离可设置为2.1米，即使得长焦相机处在操作空间略微靠外的位置，使得长焦相机可以固定在机器人扫描分拣系统的分拣柜上。或者，长焦相机也可以与操作空间7的距离设置为5米，将长焦相机固定在其它的外置的结构上。

如图1和4所示，控制组件根据货物图像控制机器人对货物进行分拣。控制组件包括图像提取模块、信息分析模块和物品分拣模块。图像提取模块用于提取扫描组件(长焦相机和广角相机)获取的图像中的条形码的信息。图像提取模块可以是在机器人对货物进行移动作业时提取条形码的信息，例如，在机器人上移货物时并且货物上的条形码朝向操作空间顶部状态时，或者，在机器人上移货物到设定位置时并且货物上的条形码朝向操作空间其它方向时，图像提取模块获取条形码的信息。信息分析模块，用于分析图像提取模块提取的条形码的信息，进而得到货物信息。根据获得的条形码的信息查询数据库，找到条形码对应的货物信息。例如，信息分析模块根据提取的条形码信息查询数据库，得到条形码对应的货物目的地内容。物品分拣模块，用于根据信息分析模块得到的货物信息，向机器人下达对货物进行分拣的指令。

图像提取模块还可以包括图像识别单元，用于对扫描组件获取的图像进行识别，以便判断图像中是否包含条形码，可以进行条形码信息的提取。图像提取模块的图像识别单元，比如图像识别单元识别并判断出扫描组件拍摄的图像实体不是分拣的货物，则机器人停止抓取，不进行条形码信息的提取，当通过图像识别判断拍摄的图像实体包含分拣的货物时，才进行条形码信息的提取。

如图1所示，机器人根据指令规划移动路径，并根据规划的路径对货物进行移动分拣，将货物分拣到对应位置后，机器人进行又一货物的移动分拣操作。由机器人分拣到达对应位置的货物可进行下一阶段的移动分拣，直至货物分拣结束，到达目的地位置。机器人在操作空间当中提取货物，并控制其速度和方向；因此，长焦相机与机器人操作空间的距离大于操作空间的本身宽度，使得可操作空间与相机和相机框架之间存在足够的无障碍空间供货物移动。

长焦相机与广角相机在机器人移动货物时拍摄货物图像，从而条形码可以在机器人控制货物速度方向的情况下被读取，避免了机器人提取货物时要停止等待一段扫描时间，提高了机器人的移动速度以及分拣的效率。

具体来说，当二维码朝向操作空间顶部状态，在机器人将要抓取到货物时，操作空间的顶部长焦相机即刻拍摄到有二维码的货物图像，获得货物图像信息，控制组件根据货物图像信息控制机器人对货物进行分拣。进一步包括一个3D相机，3D相机获取货物在操作空间坐标系下的位置信息，通过算法将操作空间坐标系下的位置信息转成机器人坐标系下的位置信息，使得机器人可以抓取到货物。其中，图像提取模块在图像识别单元判断出是分拣的货物的前提下，直接提取二维码信息，信息分析模块根据二维码的信息查询数据库中二维码对应的货物目的地箱子，由物品分拣模块向机器人下达对货物进行分拣的指令，机器人抓取到货物并向上提取货物的同时，机器人规划运送货物路径，并将货物运送至对应箱子。机器人将货物运送至对应箱子后，又进行下一货物的移动分拣操作。在特定的无障碍操作空间中获取二维码信息，减少了扫描障碍。

二维码朝向操作空间其它方向时(除操作空间顶部以外方向)，在机器人将要抓取到货物时，操作空间顶部的长焦相机不能即刻拍摄货物图像，此时机器人抓取货物并待货物移动到设定位置时，操作空间左侧、右侧、前方、后方位置的长焦相机以及操作空间底部具有向上倾斜的拍摄视野位置处的广角相机拍摄货物，即货物移动到相机可以拍摄到的范围内时，各个相机分别拍摄货物图像，图像提取模块从中提取二维码信息，控制组件根据货物图像信息控制机器人对货物进行分拣。其中，信息分析模块根据提取的二维码信息查询数据库中二维码对应的货物目的地箱子，货物一边向上移动，一边等待物品分拣模块发送指令给机器人，机器人根据指令规划移动路径，并根据规划的路径对货物进行移动分拣，将货物运送至对应箱子。货物运送过程中边等待物品分拣模块发送指令给机器人边移动，避免了二维码读取的延迟，节省了时间，提高了运送效率。

下面参考图5详细描述本发明提供的机器人扫描分拣方法的第一实施例。如图5所示，本实施例提供的扫描分拣方法，主要包括有：

扫描步骤，在机器人的操作空间以外预定距离的位置处获取货物图像。在扫描步骤中，通过扫描组件对货物进行扫描的方式来获取货物图像。扫描组件包括至少一个扫描设备，扫描设备用于在操作空间以外预定距离的位置处获取货物图像；在一种实施方式中，所述扫描组件包括一个设置于操作空间底部的扫描设备，以及设置于操作空间顶部、左侧、右侧、前方和后方的扫描设备；其中设置在操作空间底部的扫描设备为广角相机，设置于操作空间顶部、左侧、右侧、前方和后方的扫描设备为五个长焦相机，具体可参见上文对图2、3的介绍，在此不再赘述。机器人向上提取货物，并控制速度和方向移动货物；长焦相机与广角相机在机器人移动货物时拍摄货物图像，从而条形码可以在机器人控制货物速度方向的情况下被读取，避免了机器人提取货物时要停止等待一段扫描时间，提高了机器人的移动速度以及分拣的效率。

图像提取步骤，提取获取的货物图像中的条形码的信息；在图像提取步骤中，在机器人对货物进行移动作业时提取货物图像中的条形码的信息。在图像提取步骤中，在货物上的条形码朝向操作空间顶部状态下，机器人上移货物的同时，位于操作空间顶部的长焦相机就可以立即获取条形码的信息；以及，在货物上的条形码朝向操作空间其它方向的状态下，机器人上移货物到设定位置时，位于操作空间左侧、右侧、前方、后方位置的长焦相机以及操作空间底部具有向上倾斜的拍摄视野位置处的广角相机能够拍摄货物，即货物移动到相机可以拍摄到的范围内时，各个相机分别拍摄货物图像；进而，图像提取步骤从中提取二维码信息获取条形码的信息。

信息分析步骤，分析图像提取步骤提取的条形码的信息，进而得到货物信息。在信息分析步骤中，根据获得的条形码的信息查询数据库，找到与条形码对应的货物信息。在一种实施方式中，根据提取的二维码信息查询数据库，得到二维码对应的货物目的地内容，系统发送指令给机器人。

物品分拣步骤，根据信息分析步骤得到的物品信息，对货物进行分拣处理，向机器人下达对物品进行分拣的指令。在物品分拣模块中，机器人根据指令规划移动路径，并根据规划的路径对物品进行移动分拣。在一种实施方式中，机器人根据指令，对货物进行路径规划，并将货物运送至对应地点。

本发明通过对操作空间中移动的货物进行相机扫描，然后提取条形码信息，进而对货物分拣管理。实现了货物在足够的无障碍空间中，条形码可以在没有任何运动限制的情况下被读取，提高了工作效率，并使投资成本相应减少。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种机器人扫描分拣系统，其特征在于，包括：

机器人，用于在操作空间内对物品进行移动作业；

扫描组件，包括至少一个扫描设备，所述扫描设备用于在所述操作空间以外预定距离的位置处获取物品图像；

控制组件，根据从所述物品图像提取的信息控制所述机器人对物品进行分拣。

2.根据权利要求1所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述扫描设备的成像视野和成像景深被设置为使所述扫描设备可以在所述预定距离的位置处获取物品图像。

3.根据权利要求1所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述扫描组件包括至少一个设置于所述操作空间底部的扫描设备。

4.根据权利要求3所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述扫描组件还包括至少一个设置于所述操作空间顶部、左侧、右侧、前方或后方的扫描设备。

5.根据权利要求4所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述扫描组件包括一个设置于所述操作空间底部并且具有向上倾斜的拍摄视野的扫描设备，以及五个分别设置于所述操作空间的顶部、左侧、右侧、前方、后方位置的扫描设备。

6.根据权利要求5所述的扫描分拣系统，其特征在于，在所述操作空间底部具有向上倾斜的拍摄视野位置处设置的扫描设备为长焦相机或广角相机。

7.根据权利要求5或6所述的扫描分拣系统，其特征在于，在所述操作空间的顶部、左侧、右侧、前方、后方设置的扫描设备为长焦相机，在所述操作空间底部具有向上倾斜的拍摄视野位置处设置所述广角相机。

8.根据权利要求7所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述长焦相机的成像视野和成像景深被设置为使所述长焦相机与所述操作空间的距离大于所述操作空间本身的宽度。

9.根据权利要求1所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述扫描组件周围设有至少一个光源。

10.根据权利要求1所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述控制组件包括：图像提取模块，用于提取所述物品图像中包含的码的信息。

11.根据权利要求10所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述图像提取模块在所述机器人对物品进行移动作业时提取所述码的信息。

12.根据权利要求10所述的扫描分拣系统，其特征在于，在所述物品上的码朝向所述操作空间顶部的状态下，所述图像提取模块在所述机器人上移物品时获取所述码的信息；在所述物品上的码朝向所述操作空间其它方向的状态下，所述图像提取模块在所述机器人上移物品到设定位置时获取所述码的信息。

13.根据权利要求10所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述控制组件还包括：信息分析模块，用于分析所述图像提取模块提取的所述码的信息，进而得到物品信息。

14.根据权利要求13所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述信息分析模块根据获得的所述码的信息查询数据库，找到与所述码对应的物品信息。

15.根据权利要求13所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述控制组件还包括：物品分拣模块，用于根据所述信息分析模块得到的物品信息，向所述机器人下达对物品进行分拣的指令。

16.根据权利要求15所述的扫描分拣系统，其特征在于，所述机器人根据所述指令规划移动路径，并根据所述规划的路径对物品进行移动分拣。

17.一种机器人扫描分拣方法，其特征在于，包括以下步骤：

扫描步骤，在机器人的操作空间以外预定距离的位置处获取物品图像；

图像提取步骤，提取所获取的物品图像中包含的码的信息；

信息分析步骤，分析所述图像提取步骤提取的所述码的信息，进而得到物品信息；

物品分拣步骤，根据所述信息分析步骤得到的物品信息，对货物进行分拣处理，向机器人下达对物品进行分拣的指令。

18.根据权利要求17所述的扫描分拣方法，其特征在于，在所述扫描步骤中，通过以扫描组件对物品进行扫描的方式来获取物品图像。

19.根据权利要求17所述的扫描分拣方法，其特征在于，在所述图像提取步骤中，在所述机器人对物品进行移动作业时提取物品图像中的码的信息。

20.根据权利要求17所述的扫描分拣方法，其特征在于，在所述图像提取步骤中，在所述货物上的码朝向所述操作空间顶部的状态下，在所述机器人上移物品的同时获取所述码的信息；或者，在所述货物上的码朝向所述操作空间其它方向的状态下，在所述机器人上移物品到设定位置时获取所述码的信息。

21.根据权利要求17所述的扫描分拣方法，其特征在于，在所述信息分析步骤中，根据获得的所述码的信息查询数据库，找到与所述码对应的物品信息。

22.根据权利要求17所述的扫描分拣方法，其特征在于，在所述物品分拣模块中，所述机器人根据所述指令规划移动路径，并根据所述规划的路径对物品进行移动分拣。