CN109465205A - 一种基于视觉识别技术的动态分拣系统和分拣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视觉识别技术的动态分拣系统，包括系统控制主体和分别与所述系统控制主体建立通信连接的物料运输主体、物料检测主体和至少一个物料分拣主体，所述物料检测主体用于自动识别输送于所述物料运输主体上被运输的物料的物料位置信息和物料信息，并将识别到的所述物料信息通过所述系统控制主体发送给所述物料分拣主体，每一个所述物料分拣主体根据接收到的所述物料信息并根据预设的分拣规则对物料进行分拣；所述物料检测主体包括至少一个视觉检测设备，所述视觉检测设备分别设置在所述物料运输主体的运输线路上，本发明提高了物料识别的准确率和物料分拣效率，本发明还提供了一种基于所述的动态分拣系统分拣物料的方法。

Description

一种基于视觉识别技术的动态分拣系统和分拣方法

技术领域

本发明涉及一种智能分拣系统和分拣方法，尤其涉及一种基于视觉识别技术的动态分拣系统和分拣方法。

背景技术

现有技术中的基于智能分拣系统的分拣方法较为常见的一般有以下几种，一是基于视觉检测设备对物料进行静态识别，该种识别方法虽然识别准确率较高，但在每次抓取单个物料前，通常需要扫描整个料框，导致扫描时间过长，识别效率低下；二是在抓取设备上比如机械设备上装载视觉检测设备，该种方法使得机械臂既承担识别任务，又承担抓取任务，导致机械臂的动作时间延长，运动距离增加，而且在机械臂上装载视觉检测设备对布线要求较高，增加了分拣系统的复杂度；三是在预设的位置识别物料、抓取物料，为了提高识别成功率，该种方法对物料的形状和大小具有严格要求，通常需要将包含有物料信息的标签、条码/二维码等贴在物料的固定位置上，增加了一线工作人员的工作量。

发明内容

鉴于上述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种应用于物料识别领域的基于视觉识别技术的动态分拣系统，以解决现有分拣系统的物料识别效率低下，分拣系统整体过于复杂，自动化水平较低，维护成本高、停机成本大的问题。

本发明还另外提供一种动态分拣方法，采用上述的基于视觉识别技术的动态分拣系统进行物料分拣，极大的提高了物料分拣的效率。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是，提供一种应用于物料识别领域的基于视觉识别技术的动态分拣系统，包括系统控制主体和分别与所述系统控制主体建立通信连接的物料运输主体、物料检测主体和至少一个物料分拣主体，所述物料检测主体用于自动识别输送于所述物料运输主体上被运输的物料的物料位置信息和物料信息，并将识别到的所述物料信息通过所述系统控制主体发送给所述物料分拣主体，每一个所述物料分拣主体根据接收到的所述物料信息并根据预设的分拣规则对物料进行分拣；

所述物料检测主体包括至少一个视觉检测设备，所述视觉检测设备分别设置在所述物料运输主体的运输线路上。

作为本发明的一种优选方案，于所述物料运输主体上设置多个传感装置，采用所述传感装置获取被运输的物料的当前位置并传回至所述系统控制主体；

所述系统控制主体包括一检测控制单元，用于根据物料的当前位置控制所述物料检测主体中相应位置的所述视觉检测设备对物料进行识别。

作为本发明的一种优选方案，所述系统控制主体设置于一智能终端内；

所述系统控制主体还包括：

分拣控制单元，连接所述检测控制单元，用于根据所述物料检测主体回传的识别得到的所述物料信息，控制所述物料分拣主体对物料进行分拣操作。

作为本发明的一种优选方案，所述物料分拣主体包括至少一个机械臂，所述机械臂分别设置在所述物料运输主体的运输线路上。

作为本发明的一种优选方案，所述物料信息包括物料的长宽高、体积、形状、颜色、外观图像、朝向、三维坐标和设置在物料上的文字符号、点云和识别码数据信息中的一种或几种。

作为本发明的一种优选方案，所述动态分拣系统还远程连接一生产过程执行系统，所述物料检测主体将识别得到的所述物料信息发送至所述生产过程执行系统中保存。

作为本发明的一种优选方案，所述物料运输主体包括输送带；

所述传感装置为设置在所述输送带上的脉冲编码器，通过所述脉冲编码器检测物料在所述输送带上的运输距离，从而检测得到物料的当前位置。

作为本发明的一种优选方案，所述物料运输主体包括运输导引车；

所述传感装置为设置在所述运输导引车上的定位装置，所述定位装置用于获取所述运输导引车的定位信息，从而检测得到物料的当前位置。

作为本发明的一种优选方案，所述系统控制主体中还包括：

监控单元，用于实时获取物料的当前位置并保存，以对物料的运输过程进行监控。

作为本发明的一种优选方案，所述视觉检测设备为智能3D相机。

本发明还提供一种动态分拣方法，所述动态分拣方法采用所述的基于视觉识别技术技术的动态分拣系统实现，具体包括如下步骤：

步骤S1，所述物料分拣主体将物料通过所述物料运输主体的入料口分拣进入所述物料运输主体；

步骤S2，所述系统控制主体实时获取物料的当前位置，并依据当前位置控制所述物料检测主体中对应的所述视觉检测设备对物料进行识别；

若识别成功，则所述物料检测主体将识别的物料信息发送至所述系统控制主体，并进入步骤S3；

若识别失败，则所述物料分拣主体将对应的物料重新分拣所述入料口；

步骤S3，所述系统控制主体根据所述物料信息控制所述物料分拣主体分拣物料，同时判断是否分拣成功；

若分拣成功，则所述物料分拣主体将对应的物料分拣至所述物料运输主体的出料口；

若分拣失败，则所述物料分拣主体将分拣失败的物料信息发送给所述系统控制主体，并开始对下一个物料的分拣作业；重复所述步骤S1-S3，以对所有物料进行分拣。

作为本发明的一种优选方案，所述基于视觉识别技术的动态分拣系统还与一远程的生产过程执行系统建立通信连接；

于所述步骤S2中，所述系统控制主体将识别成功的所述物料信息发送至所述生产过程执行系统中保存；

于所述步骤S3中，所述物料分拣主体将每个物料的分拣结果通过所述系统控制主体发送给所述生产过程执行系统中保存。

与现有技术相比，本发明的有益效果是，该分拣系统结构简单，维护成本低，智能化、自动化水平较高，物料识别的准确率和识别效率明显提高，极大的提高了物料分拣的效率。

附图说明

图1是本发明提供的动态分拣系统的结构示意图；

图2是应用本发明提供的动态分拣系统分拣物料的结构示意图一；

图3是应用本发明提供的动态分拣系统分拣物料的结构示意图二；

图4是应用本发明提供的动态分拣系统分拣物料的结构示意图三；

图5是基于本发明提供的动态分拣系统实现动态分拣的方法流程图。

具体实施方式

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。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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例一：

请参照图1，本发明实施例一提供的一种基于视觉识别技术的动态分拣系统，包括系统控制主体1和分别与所述系统控制主体1建立通信连接的物料运输主体2、物料检测主体3和至少一个物料分拣主体4，所述物料检测主体3用于自动识别输送于所述物料运输主体2上的物料的物料信息，并将识别到的所述物料信息通过所述系统控制主体1发送给所述物料分拣主体4，每一个所述物料分拣主体4根据接收到的所述物料信息并根据预设的分拣规则对物料进行分拣。所述物料检测主体3包括至少一个视觉检测设备，所述视觉检测设备分别设置在所述物料运输主体2的运输线路上。所述视觉检测设备优选为智能3D相机，智能3D相机与现有技术中的视觉检测设备相比，具备更快的物料识别性能，同时也具备更高的物料识别精确度。所述的物料信息包括物料的长宽高、体积、形状、颜色、外观图像、朝向、三维坐标和设置在物料上的文字符号、点云和识别码等数据信息中的一种或几种。

所述物料运输主体2上设置有多个传感装置，采用所述传感装置获取被运输物料的物料的当前位置并传回至所述系统控制主体1；所述系统控制主体1包括一检测控制单元，用于根据物料的当前位置控制所述物料检测主体3中相应位置的所述视觉检测设备对物料进行识别；所述系统控制主体1设置于一智能终端内，所述的智能终端可以是计算机、平板电脑、手机等。所述系统控制主体1还包括分拣控制单元，所述分拣控制单元连接所述检测控制单元，用于根据所述物料检测主体3回传的识别得到的所述物料信息，控制所述物料分拣主体4对物料进行分拣操作。

所述物料分拣主体4优选为机械臂41，机械臂41的数量根据实际需要设置，所述机械臂41分别设置在所述物料运输主体2的运输线路上。所述的机械臂41还可用现有技术中的并联机器人代替。所述并联机器人为高速机器人，能够支持带速在1m/s及以上带速环境下对物料的快速抓取，相比现有技术中的物料分拣设备，并联机器人具备更高的物料抓取速度。

所述的物料运输主体2优选为输送带，为了获取输送带的输送距离，进而获取于输送带上传输的物料的输送距离，在所述输送带上还装配有多个传感装置，所述传感装置优选为脉冲编码器。所述物料运输主体2还包括运输引导车，所述传感装置为设置在所述运输引导车上的定位装置，所述定位装置用于获取所述运输引导车的定位信息，从而检测得到物料的当前位置。

所述的系统控制主体1和所述物料检测主体3、所述物料分拣主体4之间均通过一网络互联设备5实现双向数据通信，这里所述的网络互联设备5可以是交换机，也可以是路由器或其他网络互联设备。

本发明实施例一提供的基于视觉识别技术的所述动态分拣系统还与一远程的生产过程执行系统6建立通信连接，所述系统控制主体1将识别成功的所述物料信息发送至所述生产过程执行系统6中保存，所述物料分拣主体4将每个物料的分拣结果通过所述系统控制主体1发送给所述生产过程执行系统6保存。

所述的基于视觉识别技术的所述动态分拣系统还包括设置于所述动态分拣系统的入料工位上的入料装置以及设置在动态分拣系统的出料工位上的出料装置，所述出料装置包括料筒81、出料输送带82和AGV小车83。为了在所述系统控制主体1和每一台所述AGV小车83之间实现数据传输，每一台所述的AGV小车83均与所述系统控制主体1建立通信连接，每一台所述的AGV小车83与所述系统控制主体1的通信方式优选为无线通信方式，所述系统控制主体1可将所述物料检测主体3识别的所述物料信息传送给对应的所述AGV小车83，以便于所述AGV小车83根据接收的物料信息执行相应的出料动作。

需要说明的是，所述的系统控制主体1具备如下功能：

一是可控制所述的物料运输主体2、物料检测主体3、所述物料分拣主体4或其他与之相连的设备工作，比如可以控制所述物料检测主体3的启动、断开、连续运行、终止运行、拍照识别等，可以控制所述的物料分拣主体4启动分拣、停止分拣等。

二是在所述动态分拣系统断网时，可实现断网自动重连；在所述物料分拣主体4、所述物料检测主体3或其他与之连接的设备运行异常时，可实现自动异常停机，在排除异常后，还可实现系统自动恢复启动的功能。

三是可实时监控所述物料运输主体2、物料检测主体3、所述物料分拣主体4或其他与之相连的设备的运行状态，比如监控所述物料运输主体2的运行速度、运行距离、故障状态、脉冲编码器的读数等；监控所述视觉检测设备及其控制器的工作状态，比如视觉检测设备的网络连接状态、故障状态等；监控所述物料分拣主体4的网络连接状态、报警状态等。

四是可以配置互联设备的相关参数，比如设备地址、设备类型、运行模式等。

五是可实现对产能调度的管理和控制，比如调度所述物料分拣主体4的开机数量、工作负荷等，以适应不同的产能要求。

六是可回溯系统运行记录，比如回溯物料检测主体的报警记录、回溯物料分拣主体4的报警记录，回溯物料的各种物料信息以及物料分拣图像等。所述系统控制主体1还支持回溯某一时间段的记录、回溯某一设备的记录等。

七是可对所述物料分拣主体4、物料运输主体2和物料检测主体3回传的各类数据信息进行分析处理，比如可根据回传的数据信息建立空间特征模型，重现物料的运动轨迹，可根据接收到的物料信息建立物料信息库，或于外部的制造企业生产过程执行系统6联网，实现对物料的统一跟踪调度。

八是可实现对产量的自动统计。具体可统计物料的检测数量、分拣数量、物料传输速度、动态分拣系统运行时间、系统产能等。

另外需要说明的是，为了提高所述物料检测主体3和所述物料分拣主体4的响应速度，所述物料检测主体3通过一物料检测控制装置与所述系统控制主体1通信连接，所述物料分拣主体4通过一物料分拣控制装置与所述系统控制主体1通信连接。具体而言，当需要控制所述物料分拣主体4或所述物料检测主体3工作时，所述系统控制主体1向所述物料分拣控制装置或所述物料检测控制装置发送一驱动信号，所述物料分拣控制装置或所述物料检测控制装置则根据接收到的驱动信号控制对应的所述物料分拣主体4或所述物料检测主体3工作。

请参照图5，本发明实施例一还提供一种应用所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统实现动态分拣的方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤S1，所述物料分拣主体将物料通过所述物料运输主体的入料口分拣进入所述物料运输主体；

步骤S2，所述系统控制主体实时获取物料的当前位置，并依据当前位置控制所述物料检测主体中对应的所述视觉检测设备对物料进行识别；

若识别成功，则所述物料检测主体将识别的物料信息发送至所述系统控制主体，并进入步骤S3；

若识别失败，则所述物料分拣主体将对应的物料重新分拣所述入料口；

步骤S3，所述系统控制主体根据所述物料信息控制所述物料分拣主体分拣物料，同时判断是否分拣成功；

若分拣成功，则所述物料分拣主体将对应的物料分拣至所述物料运输主体的出料口；

若分拣失败，则所述物料分拣主体将分拣失败的物料信息发送给所述系统控制主体，并开始对下一个物料的分拣作业；重复所述步骤S1-S3，以对所有物料进行分拣。

请参照图2，应用本发明实施例一提供的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其物料运输主体2选用输送带，出料装置均选用出料输送带82，其分拣过程具体如下：

首先通过输送带将需要分拣的物料缓慢输送至动态分拣系统的入料口，然后设置于入料口的视觉检测设备对物料进行逐个识别并将识别得到的物料信息发送给所述系统控制主体1，所述系统控制主体1对接收到的物料信息进行分析处理后向对应的物料分拣主体4发送一分拣信号，这里的物料分拣主体4为设置在出料工位上的分拣设备，该分拣设备优选为分拣滚筒，分拣滚筒可以将对应的物料过滤至对应的出料输送带82上，从而完成物料分拣过程。

另外需要说明的是，为了实现对物料的统一跟踪调度，在上述的分拣过程中，所述的系统控制主体1同时将接收到的物料信息发送给生产过程执行系统6，并且所述分拣设备也就是所述分拣滚筒在完成分拣后还将生成分拣结果并将分拣结果通过所述系统控制主体1同样发送给所述生产过程执行系统6。

实施例二：

请参照图3，实施例二与实施例一的区别在于，实施例二提供的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其物料运输主体2为输送带，物料分拣主体4为机械臂41，出料装置为料筒81或料框，其分拣过程具体如下：

首先通过输送带将需要分拣的物料缓慢输送至动态分拣系统的入料口，然后设置于入料口的视觉检测设备对物料进行逐个识别并将识别得到的物料信息发送给所述系统控制主体1，所述系统控制主体1对接收的物料信息进行数据分析处理后，根据预设的分拣规则，向实施例二中的物料分拣主体4也就是机械臂41发送一分拣信号，机械臂41的数量可以根据实际分拣需要设置，每一个机械臂41均根据所述系统控制主体1发送的分拣信号执行相应的分拣动作。当机械臂41完成分拣任务后，将物料投放至对应的料筒或料框中，从而完成物料分拣过程。

同样需要说明的是，本实施例二的动态分拣系统的物料分拣主体4也就是机械臂41，在完成物料分拣后同样将生成物料分拣结果，并将物料分拣结果通过所述系统控制主体1发送给所述的生产过程执行系统6，以实现对物料的统一跟踪调度。

实施例三：

请参照图4，实施例三与实施例一或实施例二的区别在于，实施例三提供的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其物料运输主体2为输送带，物料分拣主体4为机械臂41，出料装置为AGV小车83，其具体分拣过程如下：

首先通过输送带将需要分拣的物料缓慢输送至动态分拣系统的入料口，然后设置于入料口的视觉检测设备对物料进行逐个识别并将识别得到的物料信息发送给所述系统控制主体1，所述系统控制主体1对接收的物料信息进行数据分析处理后，根据预设的分拣规则，向本实施例三中的物料分拣主体4也就是机械臂41发送一分拣信号，机械臂41的数量可以根据实际分拣需要设置，每一个机械臂41均根据所述系统控制主体1发送的分拣信号执行相应的分拣动作。当机械臂41完成分拣任务后，将物料投放至对应的AGV小车83中，从而完成物料分拣过程。

需要强调的是，每一台所述AGV小车83均与所述系统控制主体1建立通信连接，所述系统控制主体1可将所述物料检测主体3识别到的物料信息实时传送给对应的AGV小车83。每一台所述的AGV小车83根据所述系统控制主体1的控制信号将物料运至指定的地点。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种基于视觉识别技术的动态分拣系统，应用于物料识别领域，其特征在于，包括系统控制主体和分别与所述系统控制主体建立通信连接的物料运输主体、物料检测主体和至少一个物料分拣主体，所述物料检测主体用于自动识别输送于所述物料运输主体上被运输的物料的物料位置信息和物料信息，，并将识别到的所述物料信息通过所述系统控制主体发送给所述物料分拣主体，每一个所述物料分拣主体根据接收到的所述物料信息并根据预设的分拣规则对物料进行分拣；

所述物料检测主体包括至少一个视觉检测设备，所述视觉检测设备分别设置在所述物料运输主体的运输线路上。

2.如权利要求1所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，于所述物料运输主体上设置多个传感装置，采用所述传感装置获取被运输的物料的当前位置并传回至所述系统控制主体；

所述系统控制主体包括一检测控制单元，用于根据物料的当前位置控制所述物料检测主体中相应位置的所述视觉检测设备对物料进行识别。

3.如权利要求2所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，所述系统控制主体设置于一智能终端内；

所述系统控制主体还包括：

分拣控制单元，连接所述检测控制单元，用于根据所述物料检测主体回传的识别得到的所述物料信息，控制所述物料分拣主体对物料进行分拣操作。

4.如权利要求1所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，所述物料分拣主体包括至少一个机械臂，所述机械臂分别设置在所述物料运输主体的运输线路上。

5.如权利要求1所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，所述物料信息包括物料的长宽高、体积、形状、颜色、外观图像、朝向、三维坐标和设置在物料上的文字符号、点云和识别码数据信息中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，所述动态分拣系统还远程连接一生产过程执行系统，所述物料检测主体将识别得到的所述物料信息发送至所述生产过程执行系统中保存。

7.如权利要求2所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，所述物料运输主体包括输送带；

所述传感装置为设置在所述输送带上的脉冲编码器，通过所述脉冲编码器检测物料在所述输送带上的运输距离，从而检测得到物料的当前位置。

8.如权利要求2所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，所述物料运输主体包括运输导引车；

所述传感装置为设置在所述运输导引车上的定位装置，所述定位装置用于获取所述运输导引车的定位信息，从而检测得到物料的当前位置。

9.如权利要求7或8所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，所述系统控制主体中还包括：

监控单元，用于实时获取物料的当前位置并保存，以对物料的运输过程进行监控。

10.如权利要求1所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统，其特征在于，所述视觉检测设备为智能3D相机。

11.一种动态分拣方法，其特征在于，采用如权利要求1-8中任意一项所述的基于视觉识别技术的动态分拣系统实现，具体包括如下步骤：

步骤S1，所述物料分拣主体将物料通过所述物料运输主体的入料口分拣进入所述物料运输主体；

步骤S2，所述系统控制主体实时获取物料的当前位置，并依据当前位置控制所述物料检测主体中对应的所述视觉检测设备对物料进行识别；

若识别成功，则所述物料检测主体将识别的物料信息发送至所述系统控制主体，并进入步骤S3；

若识别失败，则所述物料分拣主体将对应的物料重新分拣所述入料口；

步骤S3，所述系统控制主体根据所述物料信息控制所述物料分拣主体分拣物料，同时判断是否分拣成功；

若分拣成功，则所述物料分拣主体将对应的物料分拣至所述物料运输主体的出料口；

若分拣失败，则所述物料分拣主体将分拣失败的物料信息发送给所述系统控制主体，并开始对下一个物料的分拣作业；

步骤S4，重复所述步骤S1-S3，以对所有物料进行分拣。

12.如权利要求11所述的一种动态分拣方法，其特征在于，所述基于视觉识别技术的动态分拣系统还与一远程的生产过程执行系统建立通信连接；

于所述步骤S2中，所述系统控制主体将识别成功的所述物料信息发送至所述生产过程执行系统中保存；

于所述步骤S3中，所述物料分拣主体将每个物料的分拣结果通过所述系统控制主体发送给所述生产过程执行系统中保存。