CN111266299A - 一种基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统，包括环形轨道、若干分拣小车，沿环形轨道依次设置有上件操作区、面单识别区、自动分拣区和未识别落件区，面单识别区设置有识别服务器、高速相机，自动分拣区中环形轨道的两侧设置有落件口。本发明的快递分拣方法包括：快递放置、面单识别区、段码识别、广播识别结果、信息接收及快递投递。本发明的快递自动分拣系统及方法，只需人工将快递包裹摆放到分拣小车上，即可实现快递包裹的自动分拣，解决了现有人工分拣包裹的劳动强度大、分拣效率低、出错率高的技术问题，可实现快递包裹的快速、自动、准确分拣，对快递行业的发展可起到极大的技术推动作用。

Description

一种基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统及方法

技术领域

本发明涉及一种快递自动分拣系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统及方法。

背景技术

每一单快递从卖家发货到买家收货，期间都必须经过分拣环节，传统快递模式下，快递网点每天从凌晨开始就要持续进行数小时高强度的快递人工分拣，流水线上每一个分拣员都要从成千上万个包裹中找出属于自己分部或者快递员的快递包裹，工作强度非常大，分拣错误率高且效率很低，而且分拣对操作人员的工作经验和能力要求很高，岗位难以替代。有些分拣员还要兼顾快递的送件与收件，从而造成人力成本高昂，快递企业招不到技能好又工作稳定的员工。因此，即使快递公司开出极高的工资，快递人员仍然难招难留，这是所有快递企业管理者最为头疼的问题。解决这一问题，必须要变人工分拣为自动分拣，在人工智能和物联网技术的支持下，自动分拣可以取代流水线上的人工分拣，速度提高、且分拣出错率极大降低，从而使得分拣效率产生质的飞跃；而且在自动分拣模式下，对操作人员技能的要求也极大降低，可实现“傻瓜式”操作，招聘员工再也不会成为快递企业难题。

因此，本发明通过机器视觉、物联网和自动化技术，设计和实现了对快递包裹的信息自动识别方法与包裹自动分拣系统。这一发明可提供快递分拣全过程的自动处理，解决了人工分拣效率低、差错率高的技术难题，并将对快递行业的发展起到极大的技术推动作用。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统及方法。

本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统，包括环形轨道和在环形轨道内运行的若干分拣小车，分拣小车用于运载和投递快递包裹；其特征在于：沿环形轨道依次设置有上件操作区、面单识别区、自动分拣区和未识别落件区，放件员在上件操作区将快递包裹以面单朝上的形式放置于分拣小车上，面单识别区设置有快递面单信息视频识别服务器、高速相机和相机桁架，相机桁架设置于面单识别区环形轨道的上方，高速相机固定于相机桁架上，快递面单信息视频识别服务器经高速相机采集快递包裹的面单图像，并对快递面单信息进行识别；快递面单信息视频识别服务器与进入面单识别区的分拣小车进行无线自组网通信，将识别出的快递包裹所应投递的落件口编号发送至分拣小车；

自动分拣区中环形轨道的两侧均放置有若干落件口，落件口与快递公司派件员信息或者出港建包信息相对应，分拣小车通过对落件口进行识别和计数来获取落件口编号，以便将快递包裹投递至正确的落件口中；分拣小车将面单上段码未被识别的快递包裹投递至未识别落件区。

本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统，所述分拣小车由车架及设置于车架上的主控电路板、无线通信模块、光电传感器、皮带、主动滚筒和从动滚筒组成，车架的底部设置有2个主动前车轮和2个从动后车轮，车架上设置有驱使主动前车轮转动的行走电机；主动滚筒和从动滚筒转动设置于车架上端的两侧，皮带缠绕于主动滚筒和从动滚筒上，车架上设置有驱使主动滚筒转动的滚筒电机；

所述车架的一侧设置有取电之用的滑触线集电器，环形轨道的内壁上设置有与滑触线集电器接触配合的滑触线供电线槽，主控电路板经无线通信模块与快递面单信息视频识别服务器进行无线通信；车架的两侧均设置有用于检测落件口的光电传感器，每个落件口所对应的环形轨道内壁上均贴有与光电传感器等高度的反光条。

本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统的快递分拣方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).快递放置，对于运行至上件操作区的分拣小车，由放件员将快递包裹以面单朝上的形式放置于分拣小车的皮带上，以保证面单识别区中的高速相机可拍摄到含有段码的快递面单图像；

b).进入面单识别区，分拣小车承载着快递包裹向面单识别区运动，当分拣小车运行至面单识别区边界时，通过光电传感器感应获知到达该区域，并打开无线通信模块，进入信息接收侦听状态并保持；

c).采集快递面单图像，面单识别区上方相机桁架上的高速摄像机持续扫描镜头覆盖区域；当有快递面单经过视频扫描区域时，将捕捉并截取面单图像，然后交由快递面单信息视频识别服务器进行面单信息处理；

d).图像处理，将所获取的面单图像依次进行噪声去除、图像增强、段码定位处理，然后对图像进行段码识别；

e).段码识别，首先对图像的内容进行识别，提取出快递面单上正确的段码信息；如果段码信息识别不成功，则调用深度图像处理程序进行二次图像处理与识别，如仍不能成功识别面单上的段码信息，则放弃当前面单的处理，记录未成功识别的结果；

f).广播识别结果，快递面单信息视频识别服务器对面单信息进行识别后，将会根据段码信息查找出所应投递的落件口编号，以便将落件口编号发送至分拣小车，其首先进行无线广播；由于仅有在面单识别区内的分拣小车才会打开信息侦听，因此有且仅有被识别面单所在的分拣小车会收取识别结果；

g).信息接收，位于面单识别区的分拣小车接收快递面单信息视频识别服务器的广播信息，分拣小车将会收到两类信息，一种是识别成功的落件口编号，另一种是未能正确识别信息；

h).关闭侦听，分拣小车收到快递面单信息视频识别服务器发出的落件口编号信息后，将给视频识别装置一个接收成功的反馈消息，然后关闭自身的无线侦听，进入待投件状态；

i).快递投递，分拣小车由面单识别区进入自动分拣区并继续运行，并在此过程不断地通过光电传感器读取落件口位置并通过计数获取落件口编号，当自身存贮的落件口编号与轨道两侧的某一落件口一致时，分拣小车启动滚筒电机，驱动承载快递包裹的皮带转动，将快递投入相应的落件口中；

如果快递包裹没有面单正面朝上放置或者面单污损导致的段码无法正确识别，这些快递包裹将被统一投件在“识别落件区，由专门人工进行补打面单后上线分拣，或者直接人工分拣进行处理。

j).重复快递分拣，分拣小车继续运行，当其重新运行至上件区时，重复执行步骤a)至i)，进入再一次的放件、识别与投件，如此循环往复，实现对快递包裹的自动分拣。

本发明的有益效果是：本发明的快递自动分拣系统及方法，环形轨道内设置有若干可自动运行并投递快递包括的分拣小车，当快递小车运行至上件操作区时，放件员将快递包裹放置于分拣小车的皮带上；当快递小车运行至面单识别区时，快递面单信息视频识别服务器对面单图像进行采集并识别出快递包裹的段码信息，并将段码信息对应的落件口编号发送至分拣小车；分拣小车在自动分拣区运行的过程中，通过设置的光电传感器识别环形轨道两侧的落件口，并通过对落件口的计数来获取落件口编号，当分拣小车运行至编号与其上放置的快递包裹所对应的落件口编号一致的落件口处时，则启动滚筒电机将快递包裹自动投递至相应的落件口；可见，本发明的快递自动分拣系统及方法，只需人工将快递包裹摆放到分拣小车上，即可实现快递包裹的自动分拣，解决了现有人工分拣包裹的劳动强度大、分拣效率低、出错率高的技术问题，可实现快递包裹的快速、自动、准确分拣，对快递行业的发展可起到极大的技术推动作用。

附图说明

图1为本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统的结构示意图；

图2为本发明中分拣小车的俯视图；

图3为本发明中分拣小车与环形轨道相配合的结构示意图；

图4为本发明中获取的含有三段码的快递面单图像；

图5为本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣方法的流程图；

图6为本发明中快递面单信息视频识别服务器与分拣小车信息交互流程图。

图中：1环形轨道，2分拣小车，3落件口，4快递包裹，5上件操作区，6面单识别区，7自动分拣区，8未识别落件区，9快递面单信息视频识别服务器，10高速相机，11相机桁架，12车架，13主动前车轮，14从动后车轮，15滑触线集电器，16主控电路板，17皮带，18主动滚筒，19从动滚筒，20无线通信模块，21光电传感器，22工作状态指示灯，23操作状态指示灯，24连接杆，25侧滑轮，26支撑弹簧，27滑触线供电线槽，28反光条。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统的结构示意图，其由环形轨道1、若干分拣小车2、快递面单信息视频识别服务器9、高速相机10组成，环形轨道1为封闭的环形，其横截面为U形，分拣小车2位于环形轨道1中，并可在环形轨道1中运动。环形轨道1的右端沿顺时针方向依次设置有未识别落件区8、上件操作区5和面单识别区6，其余的环形轨道1所在区域为自动分拣区7；自动分拣区7的两侧均排列有若干落件口3。快递面单信息视频识别服务器9设置于面单识别区6中，面单识别区6中环形轨道1的上方设置有相机桁架11，高速相机10设置于相机桁架11上，高速相机10用于采集经过面单识别区6的分拣小车2上的快递面单图像。

图1所示的快递自动分拣系统，由放件员将快递包裹放置于运行至上件操作区5中的分拣小车2上，当分拣小车2运行至面单识别区6时，快递面单信息视频识别服务器9通过高速相机采集快递面单图像，并对图像进行处理和识别，识别出快递面单上的段码信息，并查找出快递所应投递的落件口编号，并通过广播的形式将落件口编号发送至位于面单识别区的分拣小车2上。分拣小车2在自动分拣区7中运行的过程中，通过对每个落件口3的识别和计数，来获取落件口3的编号，以便将快递包裹投递至相应的落件口3中。

如图2所示，给出了本发明中分拣小车的俯视图，图3给出了本发明中分拣小车与环形轨道相配合的结构示意图，所示的分拣小车2由车架12及设置于车架12上的主控电路板16、滑触线集电器15、无线通信模块20、光电传感器21、皮带17、主动滚筒18、从动滚筒19组成，车架12底部的前后端分别设置有2个主动前车轮13和2个从动后车轮14，主动前车轮13连接有行走电机，以驱动车架在环形轨道1内循环运动。滑触线集电器15设置于车架12的一侧，与环形轨道1内壁上的滑触线供电线槽27接触配合，实现取电。光电传感器21的数量为2个，分别设置于车架12的两侧，光电传感器21可采用由发光二极管和光敏三极管组成的形式，通过对贴于落件口3对应的环形轨道1内壁上的反光条28的识别，来识别落件口3的位置和编号。主控电路板16通过无线通信模块20实现与快递面单信息视频识别服务器9的无线自组网通信。

所示主动滚筒18和从动滚筒19分别设置于车架12的两侧，皮带17设置于主动滚筒18和从动滚筒19上并成张紧状态，主动滚筒18连接有滚筒电机，在滚筒电机向不同方向驱使皮带17转动过程中，可将皮带17上放置的快递包裹4向环形轨道1的两侧分别进行投递。所示车架12的外侧面设置有侧滑轮25，侧滑轮25经支撑弹簧26与车架12相连接，分拣小车2在环形轨道1内转弯的过程中，侧滑轮25与车架12外侧的环形轨道内壁1相接触，实现对分拣小车2的支撑，避免车架12与环形轨道1发生碰触。

所示车架12上还设置有2个工作状态指示灯22和2个操作状态指示灯23，2个工作状态指示灯22分别对供电是否正常、通信是否正常进行指示。所示车架12的前后侧面上均设置有连接杆24，相连的分拣小车2经连接杆24相连接，避免相邻小车发生碰撞。

如图5所示，给出了本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣方法的流程图，图6给出了本发明中快递面单信息视频识别服务器与分拣小车信息交互流程图，其通过以下步骤来实现：

a).快递放置，对于运行至上件操作区的分拣小车，由放件员将快递包裹以面单朝上的形式放置于分拣小车的皮带上，以保证面单识别区中的高速相机可拍摄到含有段码的快递面单图像；

b).进入面单识别区，分拣小车承载着快递包裹向面单识别区运动，当分拣小车运行至面单识别区边界时，通过光电传感器感应获知到达该区域，并打开无线通信模块，进入信息接收侦听状态并保持；

c).采集快递面单图像，面单识别区上方相机桁架上的高速摄像机持续扫描镜头覆盖区域；当有快递面单经过视频扫描区域时，将捕捉并截取面单图像，然后交由快递面单信息视频识别服务器进行面单信息处理；

d).图像处理，将所获取的面单图像依次进行噪声去除、图像增强、段码定位处理，然后对图像进行段码识别；

e).段码识别，首先对图像的内容进行识别，提取出快递面单上正确的段码信息；如果段码信息识别不成功，则调用深度图像处理程序进行二次图像处理与识别，如仍不能成功识别面单上的段码信息，则放弃当前面单的处理，记录未成功识别的结果；

如图4所示，本发明中获取的含有三段码的快递面单图像，在获取到快递面单图像后，需要对面单图像上的三段码进行识别。其识别方法首先采用专利号为CN2018107327281、发明创造名称为“一种基于视频图像的快递面单三段码识别方法”中所记载的方法进行识别；如果无法进行识别则采用专利号为CN2019109504533中所记载的深度图像处理程序进行二次图像处理与识别。

f).广播识别结果，快递面单信息视频识别服务器对面单信息进行识别后，将会根据段码信息查找出所应投递的落件口编号，以便将落件口编号发送至分拣小车，其首先进行无线广播；由于仅有在面单识别区内的分拣小车才会打开信息侦听，因此有且仅有被识别面单所在的分拣小车会收取识别结果；

g).信息接收，位于面单识别区的分拣小车接收快递面单信息视频识别服务器的广播信息，分拣小车将会收到两类信息，一种是识别成功的落件口编号，另一种是未能正确识别信息；

h).关闭侦听，分拣小车收到快递面单信息视频识别服务器发出的落件口编号信息后，将给视频识别装置一个接收成功的反馈消息，然后关闭自身的无线侦听，进入待投件状态；

i).快递投递，分拣小车由面单识别区进入自动分拣区并继续运行，并在此过程不断地通过光电传感器读取落件口位置并通过计数获取落件口编号，当自身存贮的落件口编号与轨道两侧的某一落件口一致时，分拣小车启动滚筒电机，驱动承载快递包裹的皮带转动，将快递投入相应的落件口中；

如果快递包裹没有面单正面朝上放置或者面单污损导致的段码无法正确识别，这些快递包裹将被统一投件在“识别落件区，由专门人工进行补打面单后上线分拣，或者直接人工分拣进行处理。

j).重复快递分拣，分拣小车继续运行，当其重新运行至上件区时，重复执行步骤a)至i)，进入再一次的放件、识别与投件，如此循环往复，实现对快递包裹的自动分拣。

可见，本发明的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统及方法，通过视频识别智能化地获取快递面单中有关分拣的关键信息，并将获取的分拣目标信息通过无线通讯方式有效传达至分拣线上循环运行的分拣小车，而分拣小车可以根据获取的落件口信息自动分拣投件。本发明通过一系列智能化的信息获取、处理、通信、自动控制、电气机械联动，实现了快递的全自动分拣与人工替代，为快递分拣更智能、更高效、更节省人工做出了技术创新并加以系统性实现。

本发明所属领域的技术人员应当理解，以上所述仅为本发明具体实施案例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明主旨之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统，包括环形轨道（1）和在环形轨道内运行的若干分拣小车（2），分拣小车用于运载和投递快递包裹（4）；其特征在于：沿环形轨道依次设置有上件操作区（5）、面单识别区（6）、自动分拣区（7）和未识别落件区（8），放件员在上件操作区将快递包裹以面单朝上的形式放置于分拣小车上，面单识别区设置有快递面单信息视频识别服务器（9）、高速相机（10）和相机桁架（11），相机桁架设置于面单识别区环形轨道的上方，高速相机固定于相机桁架上，快递面单信息视频识别服务器经高速相机采集快递包裹的面单图像，并对快递面单信息进行识别；快递面单信息视频识别服务器与进入面单识别区的分拣小车进行无线自组网通信，将识别出的快递包裹所应投递的落件口编号发送至分拣小车；

自动分拣区（7）中环形轨道的两侧均放置有若干落件口（3），落件口与快递公司派件员信息或者出港建包信息相对应，分拣小车通过对落件口进行识别和计数来获取落件口编号，以便将快递包裹投递至正确的落件口中；分拣小车将面单上段码未被识别的快递包裹投递至未识别落件区（8）。

2.根据权利要求1所述的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统，其特征在于：所述分拣小车（2）由车架（12）及设置于车架上的主控电路板（16）、无线通信模块（20）、光电传感器（21）、皮带（17）、主动滚筒（18）和从动滚筒（19）组成，车架的底部设置有2个主动前车轮（13）和2个从动后车轮（14），车架上设置有驱使主动前车轮转动的行走电机；主动滚筒和从动滚筒转动设置于车架上端的两侧，皮带缠绕于主动滚筒和从动滚筒上，车架上设置有驱使主动滚筒转动的滚筒电机；

所述车架的一侧设置有取电之用的滑触线集电器（15），环形轨道（1）的内壁上设置有与滑触线集电器接触配合的滑触线供电线槽（27），主控电路板经无线通信模块与快递面单信息视频识别服务器进行无线通信；车架的两侧均设置有用于检测落件口（3）的光电传感器（21），每个落件口所对应的环形轨道内壁上均贴有与光电传感器等高度的反光条（28）。

3.一种基于权利要求1所述的基于面单段码图像识别的快递自动分拣系统的快递分拣方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).快递放置，对于运行至上件操作区的分拣小车，由放件员将快递包裹以面单朝上的形式放置于分拣小车的皮带上，以保证面单识别区中的高速相机可拍摄到含有段码的快递面单图像；

b).进入面单识别区，分拣小车承载着快递包裹向面单识别区运动，当分拣小车运行至面单识别区边界时，通过光电传感器感应获知到达该区域，并打开无线通信模块，进入信息接收侦听状态并保持；

c).采集快递面单图像，面单识别区上方相机桁架上的高速摄像机持续扫描镜头覆盖区域；当有快递面单经过视频扫描区域时，将捕捉并截取面单图像，然后交由快递面单信息视频识别服务器进行面单信息处理；

d).图像处理，将所获取的面单图像依次进行噪声去除、图像增强、段码定位处理，然后对图像进行段码识别；

e).段码识别，首先对图像的内容进行识别，提取出快递面单上正确的段码信息；如果段码信息识别不成功，则调用深度图像处理程序进行二次图像处理与识别，如仍不能成功识别面单上的段码信息，则放弃当前面单的处理，记录未成功识别的结果；

f).广播识别结果，快递面单信息视频识别服务器对面单信息进行识别后，将会根据段码信息查找出所应投递的落件口编号，以便将落件口编号发送至分拣小车，其首先进行无线广播；由于仅有在面单识别区内的分拣小车才会打开信息侦听，因此有且仅有被识别面单所在的分拣小车会收取识别结果；

g).信息接收，位于面单识别区的分拣小车接收快递面单信息视频识别服务器的广播信息，分拣小车将会收到两类信息，一种是识别成功的落件口编号，另一种是未能正确识别信息；

h).关闭侦听，分拣小车收到快递面单信息视频识别服务器发出的落件口编号信息后，将给视频识别装置一个接收成功的反馈消息，然后关闭自身的无线侦听，进入待投件状态；

i).快递投递，分拣小车由面单识别区进入自动分拣区并继续运行，并在此过程不断地通过光电传感器读取落件口位置并通过计数获取落件口编号，当自身存贮的落件口编号与轨道两侧的某一落件口一致时，分拣小车启动滚筒电机，驱动承载快递包裹的皮带转动，将快递投入相应的落件口中；

如果快递包裹没有面单正面朝上放置或者面单污损导致的段码无法正确识别，这些快递包裹将被统一投件在“识别落件区，由专门人工进行补打面单后上线分拣，或者直接人工分拣进行处理。

j).重复快递分拣，分拣小车继续运行，当其重新运行至上件区时，重复执行步骤a)至i)，进入再一次的放件、识别与投件，如此循环往复，实现对快递包裹的自动分拣。

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