CN110044306B - 钢卷仓储系统及钢卷几何中心辨识方法 - Google Patents

Abstract

一种钢卷仓储系统及钢卷几何中心辨识方法，该方法包括：于一天车组件之车轨运行时，感测该车轨之实时位置，并同时对该车轨下方的钢卷进行二维扫描；接收该车轨位置信息及该二维扫描数据，建立仓储地图数据；以及根据仓储地图资料辨识钢卷外形，取得最上层钢卷的几何中心坐标。

Description

钢卷仓储系统及钢卷几何中心辨识方法

【技术领域】

本发明系关于仓储操作系统，特别是关于一种钢卷仓储系统及钢卷几何中心辨识方法。

【先前技术】

一般无人仓储系统内的物料种类或摆放位置多为固定或已知位置，通过一致化被装卸物之载运条件后，方能达到无人化全自动装卸之目的。

然而，钢铁厂所产制之钢制品，例如钢卷，因客户订单要求之钢种、宽度或重量规格不一，导致钢卷外形尺寸显具差异，且钢卷仓储多采用层迭储放，不同外径之钢卷层迭后，上层钢卷摆放至大小不同之下层钢卷之间时，将可能发生上层钢卷向下层钢卷滚移之情况。当欲将该上层钢卷吊挂出仓库时，若先前滚移距离过大，无人仓储系统将会发生吊爪无法对准钢卷中心，或甚至与钢卷发生碰撞的情况，使无人化仓储面临作业困难的窘境。

故，有必要提供一种钢卷仓储系统及钢卷几何中心辨识方法，以解决习用技术所存在的问题。

【发明内容】

本发明之主要目的在于提供一种钢卷仓储系统及钢卷几何中心辨识方法，其可实时得知仓储中的钢卷是否因层层堆栈而偏移，进而能够在发生偏移时实时对既有钢卷摆放位置进行校正，以使自动化的钢卷仓储作业得以准确运行。

为达上述之目的，本发明提供一种钢卷仓储系统，系包括：一天车组件，用以架设于一钢卷摆放区上方，其包括一车轨及一天车，该车轨受控沿X轴方向移动；该天车受控沿该车轨进行Y轴方向移动；一定位感测仪，系感测该车轨在X轴方向上的移动位置；至少一二维扫描仪，系设置于该车轨底部，以朝该车轨的延伸方向及该车轨下方进行二维的对象扫描；一数据收集模块，系连接该定位感测仪及该二维扫描仪，以接收该车轨的移动位置数据及该二维扫描仪的二维扫描数据，进而建构三维的仓储地图数据；一几何辨识模块，系连接该数据收集模块，用以依据该仓储地图资料，辨识该钢卷摆放区内之最上层钢卷的几何中心；以及一仓储控制系统，连接该几何辨识模块，用以根据该几何辨识模块所辨识的最上层钢卷的几何中心判断最上层钢卷是否出现位置偏移。

在本发明之一实施例中，该仓储控制系统系纪录有该钢卷摆放区内各层钢卷的摆放坐标，并将该几何辨识模块所取得的最上层钢卷的几何中心与已纪录的最上层钢卷的摆放坐标进行比对，以判断最上层钢卷是否出现位置偏移。

在本发明之一实施例中，该仓储控制系统在判断最上层钢卷出现位置偏移时，中止该天车组件的运行并发出警示。

在本发明之一实施例中，该天车组件还包括两平行滑轨，该两平行滑轨的延伸方向与该车轨垂直；该车轨系跨设于该两平行滑轨上，进而受控沿该两平行滑轨进行X轴方向移动。

在本发明之一实施例中，该天车组件还包括一吊爪，该吊爪系连接该天车且用以夹取该钢卷摆放区内之一钢卷。

本发明还提供一种钢卷几何中心辨识方法，由前述钢卷仓储系统执行之，该钢卷几何中心辨识方法包括：于一天车组件之车轨运行时，感测该车轨之实时位置，并同时对该车轨下方的钢卷进行二维扫描；接收该车轨位置信息及该二维扫描数据，建立仓储地图数据；以及根据仓储地图资料辨识钢卷外形，取得最上层钢卷的几何中心坐标。

在本发明之一实施例中，该钢卷几何中心辨识方法进一步包括：依据取得之最上层钢卷的几何中心坐标判断最上层钢卷位置是否出现偏移。

在本发明之一实施例中，当判断最上层钢卷位置出现偏移时，该钢卷几何中心辨识方法进一步包括：中止该天车运行，并传送一警示讯号。

在本发明之一实施例中，该根据接收资料辨识钢卷外形，取得最上层钢卷的几何中心坐标之步骤系包括：依据对象顶视外观是否为长方形判断是否为钢卷；辨识对象外径是否符合钢卷外径范围；依据对象外径辨识结果剔除非最上层钢卷；辨识最上层钢卷于水平方向上的几何中心；以及计算最上层钢卷的三维几何中心。

【图式简单说明】

第1图系本发明之钢卷仓储系统一较佳实施例的装置示意图。

第2图系本发明之钢卷仓储系统的数据收集模块所建构的仓储地图资料一较佳实施例的示意图。

第3图系本发明之钢卷几何中心辨识方法一较佳实施例的流程图。

第4图系本发明之钢卷几何中心辨识方法中根据接收资料辨识钢卷外形，取得最上层钢卷的几何中心坐标之步骤的详细流程图。

【实施方式】

为了让本发明之上述及其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本发明较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

请参考第1图所示，系本发明之钢卷仓储系统一较佳实施例的装置示意图。本发明之钢卷仓储系统主要包括一天车组件1、一定位感测仪2、至少一二维扫描仪3、一数据收集模块4、一几何辨识模块5及一仓储控制系统6。

所述天车组件1用以架设于一钢卷摆放区上方，其主要包括一车轨10及一天车11。如第1图所示，该车轨10受控沿X轴方向移动；该天车11受控沿该车轨10进行Y轴方向移动。该天车组件1还包括两平行滑轨12，该两平行滑轨12的延伸方向与该车轨10垂直；该车轨10系跨设于该两平行滑轨12上，进而受控沿该两平行滑轨12进行X轴方向移动。该天车组件1还包括一吊爪13，该吊爪13系连接该天车11且用以夹取该钢卷摆放区内之一钢卷7。

所述定位感测仪2系用以感测该车轨10在X轴方向上的移动位置。

所述至少一二维扫描仪3系设置于该车轨10底部，以朝该车轨10的延伸方向(即Y轴方向)及该车轨10下方(即Z轴方向)进行二维的对象扫描。在本实施例中，该车轨10底部中心的两侧分别设有一二维扫描仪3，以求全面地扫描该车轨10下方的所有钢卷。在一实施例中，该二维扫描仪3可以是雷射扫描仪，但其扫描技术不在此限。

所述数据收集模块4系连接该定位感测仪2及该二维扫描仪3，以接收该车轨10的移动位置数据及该二维扫描仪3的二维扫描数据。由于该车轨10的延伸方向为Y轴方向、该车轨10下方的垂直方向为Z轴方向，再加上该车轨10本身的移动方向为X轴方向，因此，当该车轨10在X轴方向上的移动时，将该车轨10在X轴方向上移动的定位信息与二维扫描数据结合，所述数据收集模块4即可将该些资料建构成一三维的仓储地图数据，如第2图所示。

所述几何辨识模块5系连接该数据收集模块4，用以依据所述数据收集模块4提供的仓储地图数据，辨识该钢卷摆放区内之最上层钢卷的几何中心。此外，由于上述的二维扫描仪3之安装无法保证与地面或天车行进方向呈水平或垂直，故初始取得之钢卷几何中心辨识结果，必须与一已知之钢卷中心坐标进行误差归零校准，于取得两者间之坐标角度与零点插值后，方能将扫描系统之坐标系与天车坐标系相统一。又由于每一二维扫描仪之安装情况不同，故需针对每个二维扫描仪进行逐一校准，方能将所有扫描坐标系转移至天车坐标系。

所述仓储控制系统6系连接该几何辨识模块5，用以根据该几何辨识模块5所辨识的最上层钢卷的几何中心判断最上层钢卷是否出现位置偏移。在本实施例中，该仓储控制系统6系纪录有该钢卷摆放区内各层钢卷的摆放坐标，并将该几何辨识模块5所取得的最上层钢卷的几何中心与已纪录的最上层钢卷的摆放坐标进行比对，以判断最上层钢卷是否出现位置偏移。在一较佳实施例中，该仓储控制系统6在判断最上层钢卷出现位置偏移时，进一步中止该天车组件1的运行并发出警示，以提醒人员对钢卷出现位置偏移的情况，必须进行校正。

如此一来，本发明通过上述的钢卷仓储系统可实时得知仓储中的钢卷是否因层层堆栈而偏移，进而能够在发生偏移时实时对天车组件的吊运位置进行校正，以使自动化的钢卷仓储作业得以准确运行。

请参考第3图，系本发明之钢卷几何中心辨识方法一较佳实施例的流程图。本发明还提供一种钢卷几何中心辨识方法，系由前述的钢卷仓储系统执行之，该钢卷几何中心辨识方法包括：

步骤S01：于一天车组件1之车轨10运行时，感测该车轨10之实时位置，并同时对该车轨10下方的钢卷进行二维扫描；具体而言，即是由上述定位感测仪2感测该车轨10在X轴方向上的实时位置与所述二维扫描仪3朝该车轨10的延伸方向(即Y轴方向)及该车轨10下方(即Z轴方向)进行二维的对象扫描；

步骤S02：接收该车轨10位置信息及该二维扫描数据，建立仓储地图数据；具体而言，即是由所述数据收集模块4接收该车轨10的移动位置数据及该二维扫描仪3的二维扫描数据后，将该些数据建构成一三维的仓储地图数据；以及

步骤S03：根据仓储地图资料辨识钢卷外形，取得最上层钢卷的几何中心坐标；具体而言，即是由所述几何辨识模块5依据所述数据收集模块4提供的仓储地图数据，辨识该钢卷摆放区内之最上层钢卷的几何中心。

当辨识出该钢卷摆放区内之最上层钢卷的几何中心的坐标后，本发明钢卷几何中心辨识方法还可进一步包括：步骤S04：依据取得之最上层钢卷的几何中心坐标判断最上层钢卷位置是否出现偏移；具体而言，是由所述仓储控制系统6将该几何辨识模块5所取得的最上层钢卷的几何中心与其已纪录的最上层钢卷的摆放坐标进行比对，以判断最上层钢卷是否出现位置偏移。

为因应最上层钢卷位置出现偏移的情况，本发明钢卷几何中心辨识方法还可进一步包括：步骤S05：当判断最上层钢卷位置出现偏移时，进一步包括：中止该天车组件1运行，并传送一警示讯号。该警示讯号可以包括出现偏移的最上层钢卷的具体位置，以方便相关人员在接获警示讯号后，实时对该天车组件1的吊运工作进行校正，从而避免吊爪无法对准钢卷中心，或甚至与钢卷发生碰撞的情况产生。

请参考第4图，上述步骤S05具体可包括下列步骤：

步骤S501：依据对象顶视外观是否为长方形判断是否为钢卷；此由于钢卷本身为圆柱体，其顶视外观为长方形，因此，可先排除顶视方向之外观非长方形的非钢卷物体；

步骤S502：辨识对象外径是否符合钢卷外径范围；此由于目前仓储中的钢卷的尺寸皆有纪录，此步骤可进一步将顶视为长方形，但大小不符合已记录之钢卷外径范围的非钢卷物体排除掉；

步骤S503：依据对象外径辨识结果剔除非最上层钢卷；此步骤系透过扫描钢卷于侧面所呈现之弧形大小，判断其是否为最上层钢卷，其中若弧形角度范围低于一默认值，即表示其系受顶层钢卷遮蔽之底层钢卷或非顶层钢卷；由于非最上层钢卷被压住的关系，其无法被吊运，因此该步骤排除非最上层钢卷可避免天车组件1强行吊运而发生钢卷滚落与撞击事故；

步骤S504：辨识最上层钢卷于水平方向上的几何中心；此步骤即先从顶视的长方形外观取得其几何中心的水平坐标；以及

步骤S505：计算最上层钢卷的三维几何中心；此步骤即通过钢卷侧向之圆弧中心辨识后，将该圆弧中心与上述水平坐标结合，即得到该钢卷的三维几何中心的坐标。

综上所述，相较于现有技术，本发明的钢卷仓储系统通过定位感测仪与二维扫描仪建立钢卷的三维仓储地图数据，再通过几何辨识模块的辨识得到各最上层钢卷的三维几何中心，最后再与已记录的钢卷坐标比对，便可实时得知仓储中的钢卷是否因层层堆栈而偏移，进而能够在发生偏移时实时对天车组件的吊运位置进行校正，以使自动化的钢卷仓储作业得以准确运行。

【符号说明】

1 天车组件 10 车轨

11 天车 12 平行滑轨

13 吊爪 2 定位感测仪

3 二维扫描仪 4 数据收集模块

5 几何辨识模块 6 仓储控制系统

7 钢卷

S01～S05 步骤

S501～S505 步骤

Claims (9)

1.一种钢卷仓储系统，系包括：

一天车组件，用以架设于一钢卷摆放区上方，其包括一车轨及一天车，该车轨受控沿X轴方向移动；该天车受控沿该车轨进行Y轴方向移动；

一定位感测仪，系感测该车轨在X轴方向上的移动位置；

至少一二维扫描仪，系设置于该车轨底部，以朝该车轨的延伸方向及该车轨下方进行二维的对象扫描；

一数据收集模块，系连接该定位感测仪及该二维扫描仪，以接收该车轨的移动位置数据及该二维扫描仪的二维扫描数据，进而建构三维的仓储地图数据；

一几何辨识模块，系连接该数据收集模块，用以依据该仓储地图数据，辨识该钢卷摆放区内之最上层钢卷的几何中心；以及

一仓储控制系统，连接该几何辨识模块，用以根据该几何辨识模块所辨识的最上层钢卷的几何中心判断最上层钢卷是否出现位置偏移。

2.根据权利要求1所述之钢卷仓储系统，其中该仓储控制系统系纪录有该钢卷摆放区内各层钢卷的摆放坐标，并将该几何辨识模块所取得的最上层钢卷的几何中心与已纪录的最上层钢卷的摆放坐标进行比对，以判断最上层钢卷是否出现位置偏移。

3.根据权利要求2所述之钢卷仓储系统，其中该仓储控制系统在判断最上层钢卷出现位置偏移时，中止该天车组件的运行并发出警示。

4.根据权利要求1所述之钢卷仓储系统，其中该天车组件还包括两平行滑轨，该两平行滑轨的延伸方向与该车轨垂直；该车轨系跨设于该两平行滑轨上，进而受控沿该两平行滑轨进行X轴方向移动。

5.根据权利要求1所述之钢卷仓储系统，其中该天车组件还包括一吊爪，该吊爪系连接该天车且用以夹取该钢卷摆放区内之一钢卷。

6.一种钢卷几何中心辨识方法，系由根据权利要求1至5中任一项所述之钢卷仓储系统执行之，该钢卷几何中心辨识方法包括：

于一天车组件之车轨运行时，感测该车轨之实时位置，并同时对该车轨下方的钢卷进行二维扫描；

接收该车轨位置信息及该二维扫描数据，建立仓储地图数据；以及

根据仓储地图数据辨识钢卷外形，取得最上层钢卷的几何中心坐标。

7.根据权利要求6所述之钢卷几何中心辨识方法，其进一步包括：依据取得之最上层钢卷的几何中心坐标判断最上层钢卷位置是否出现偏移。

8.根据权利要求7所述之钢卷几何中心辨识方法，其中当判断最上层钢卷位置出现偏移时，进一步包括：中止该天车组件运行，并传送一警示讯号。

9.根据权利要求6所述之钢卷几何中心辨识方法，其中该根据仓储地图数据辨识钢卷外形，取得最上层钢卷的几何中心坐标之步骤系包括：

依据对象顶视外观是否为长方形判断是否为钢卷；

辨识对象外径是否符合钢卷外径范围；

依据对象外径辨识结果剔除非最上层钢卷；

辨识最上层钢卷于水平方向上的几何中心；以及

计算最上层钢卷的三维几何中心。

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