CN111432171B - 一种基于视觉的商品盘点设备及其系统和盘点方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视觉的商品盘点设备及其系统和盘点方法，涉及商品智能盘点技术领域。本发明盘点设备主体是由移动底座和倒“凵”型支撑部构成的竖型结构，包括深度视觉相机、高清摄像头、超声波雷达、万向移动底座、激光雷达，该商品盘点设备结构精巧可自由穿梭于商铺和仓库之间的过道中，快速精准的识别货架、编号以及货物，对这些数据进行快速盘点；系统包括：盘点设备的内部系统以及与盘点设备内部系统通过数据收发模块进行无线交互相连的服务器系统。本发明设备结构精巧，运动方便，可在各种不同和复杂的环境条件下进行穿梭，能够在非常宽泛的范围内进行避障以及货架、编号以及物料识别，无需人工干涉，盘点、识别效果高，智能化程度高。
Description
技术领域
本发明属于商品智能盘点技术领域，特别是涉及一种基于视觉的商品盘点设备、一种基于视觉的商品盘点设备的系统以及一种基于视觉的商品盘点设备的盘点方法。
背景技术
线下零售店铺为理清商品库存详情，往往需要每隔一段时间进行商品盘点。尤其是商业超市，甚至做到每日盘点以便对库存商品的实际数量与保管账上记录的数量相核对，更准确地掌握库存情况。
在现有技术中，主要有以下两种技术方案：基于人工进行商品盘点，需要人员使用手持设备对货架上的商品进行拍照，统一上传后由稽查部门人工抽查。该方案需投入大量巡店员去线下门店拍照，并且未经培训(角度、景深、焦距、曝光)的巡店员还无法保证图像质量，将造成重复返工、误审和漏审问题。另一种技术方案是机器人结合电子货架标签，提前将货架上的所有标签替换为电子货架标签，机器人通过近距离通信模块感应和定位货架；机器人靠近货架后，近距离通信模块读取电子货架标签中的商品信息，实现盘点。该方案需要提前布设大量电子货架标签，且无法解决实际商品与货架电子标签不一致的问题。
基于现有技术，需要更便捷高效的基于视觉的商品盘点方案。
发明内容
本发明提供了一种基于视觉的商品盘点设备及其系统和盘点方法，解决了以上问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种基于视觉的商品盘点设备，其主体是由移动底座和倒“凵”型支撑部构成的竖型结构；
所述倒“凵”型支撑部的两端分别设置有用于空间坐标获取和距离测量识别的深度视觉相机，中间设置有正超向前的高低配置的用于货架商品识别以生成视频文件的至少两高清摄像头；
所述移动底座的周侧设置有用于低空障碍物避障功能的超声波雷达，底部安装有由轮毂电机和万向轮构成的用于盘点设备整体移动的万向移动底座；
所述倒“凵”型支撑部底部与移动底座顶部之间通过支撑杆固定相连，形成周侧开缝结构，内部安装有正朝向前用于对店铺或仓库在盘点前进行扫描和建图以及盘点中实时扫描环境、实时定位设备在地图中位置的激光雷达；
该商品盘点设备结构精巧可自由穿梭于商铺和仓库之间的过道中，快速精准的识别货架、编号以及货物，对这些数据进行快速盘点。
进一步地，位于所述倒“凵”型支撑部顶部的深度视觉相机朝下投射区域角30-60°，底部的深度视觉相机斜向上投射区域角30-60°，使深度视觉相机的第一识别区域覆盖于至少长2000mm，高2000mm区间范围内。
进一步地，高低配的两所述高清摄像头正朝向前部设置的投射区域角为60-120°，使两所述高清摄像头的照射第二识别区域覆盖于至少长1000mm，高2000mm区间范围内。
进一步地，所述超声波雷达的投射角区间为3-8°，使超声波雷达形成的第一投射有效识别距离范围至少为500mm；所述激光雷达的正向前投射，其形成的第二投射有效识别距离至少为1200mm。
一种基于视觉的商品盘点设备的系统，包括盘点设备的内部系统：包括控制器以及与控制器相连的数据收发模块、存储器、指令模块、自动避障模块、视频录像模块、万向移动底座；所述自动避障模块与激光雷达、超声波雷达、深度视觉相机相连；所述视频录像模块与高清摄像头相连；所述指令模块与自动巡检模块相连；
与盘点设备内部系统通过数据收发模块进行无线交互相连的服务器系统：包括盘点管理模块、视频识别模块、物体跟踪模块；
所述控制器采用MCU作为运动控制单元和运动算法工控机根据地图和超声波雷达以及深度视觉相机返回的结果，在不碰撞前提下，发送指令给万向移动底座的轮毂电机进行转向和移动，驱动商品盘点设备主体沿地图上既定盘点路线巡检；
所述自动巡检模块用于根据指令模块发送的盘点任务，在激光雷达创建的地图上确定盘点任务路线，沿该路线自动导航和巡检；
所述自动避障模块用于根据超声波雷达实时扫描的低空障碍物信息和深度视觉相机实时扫描的高空障碍物信息，自动选择规避障碍物的路线，绕开障碍物后继续沿上述盘点任务路线行驶；
所述视频录像模块用于根据高清摄像头在收到智能设备发送的开启录像或中止录像指令时，对货架开始或结束录像，并生成对应的视频流或视频文件；
所述数据发送模块用于自动将视频文件和地图中对应的货架编号，发送到服务器中进行视频识别和物体跟踪，以便匹配货架编号和货架商品类型、数量，进行盘点；
所述指令模块用于根据接收到的服务器发送的启动、中止盘点任务指令，以及查看盘点历史记录指令，并通知自动巡检模块。
一种基于视觉的商品盘点设备的盘点方法，包括如下步骤：
S01：激光雷达盘点前对店铺或仓库进行扫描和建图，用于盘点时实时扫描环境同时定位盘点设备在地图中的位置；
S02、通过服务器中盘点管理模块根据激光雷达建立的地图上进行人工创建盘点任务路线，根据地图上货架的坐标，标记盘点任务从录像开始和结束位置，将位置数据传输给盘点设备使其根据盘点任务路线进行自动导航和巡检；
S03、在行驶到开启录像位置时，盘点设备通知高清摄像头对货架开始录像获取形成视频流；盘点设备继续沿盘点任务路线行驶直至到达中止录像位置时，通知高清摄像头结束录像并生成视频文件存储于存储器中；
S04、通过数据收发模块将存储器中的视频文件和地图中对应的货架编号发送给服务器，以使服务器根据视频文件和货架标号，进行视觉识别和物体跟踪，用于匹配货架编号和货架商品类型、数量等信息进行盘点。
本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
1、本发明的基于视觉的商品盘点设备结构精巧，运动方便，可在各种不同和复杂的环境条件下进行穿梭，自身所具有的移动底座+倒“凵”型支撑部构成的竖型结构，其盘点适用的环境和空间要求低，适应各种复杂环境下的仓库、商铺的货架和物料盘点；
2、本发明的盘点设备上安装的高清摄像头、深度视觉相机、激光雷达和超声波雷达，其安装位置和布置角度巧妙，能够在非常宽泛的范围内进行避障以及货架、编号以及物料识别；
3、本发明的盘点设备由远处的服务器自动控制进行发布路线和地图规划，并进行自动巡视盘点，中间过程中完全由盘点设备进行主动的路线规划、行进和盘点，无需人工干涉，盘点、识别效果高，智能化程度高；
4、本发明相当于现有的电子标签货架需要提前布置大量电子货架标签相比，且能够保证识别系统的成本小，识别效率更高，不会造成实际商品与货架电子标签不一致的问题，直接由人工在服务器端设置后就可以无需任何的对盘点设备的干预就能够高效、迅速的完成盘点任务，盘点精准度和效率相对于现有的技术更高更快。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于视觉的商品盘点设备的结构示意图；
图2为图1的结构侧视图；
图3为本发明一种基于视觉的商品盘点设备的探测规避范围的效果图；
图4为本发明一种基于视觉的商品盘点设备的高清摄像头对货架拍摄角度和范围的效果图；
图5为本发明的一种基于视觉的商品盘点设备的系统结构图；
图6为本发明的一种基于视觉的商品盘点设备的盘点方法的步骤图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-移动底座，101-高清摄像头，102-深度视觉相机，103-激光雷达，104-超声波雷达，105-万向移动底座，2-倒“凵”型支撑部。
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前提下所获得的所有其它实施例，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“底部”、“后侧”、“端部”、“表面”、“侧部”、“后”等指示方位或位置关系，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组件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的限制。
请参阅图1-4所示，本发明的一种基于视觉的商品盘点设备及其系统和盘点方法，其主体是由移动底座1和倒“凵”型支撑部2构成的竖型结构；
倒“凵”型支撑部2的两端分别设置有用于空间坐标获取和距离测量识别的深度视觉相机102，中间设置有正超向前的高低配置的用于货架商品识别以生成视频文件的两高清摄像头101；该深度视觉相机102采用D1000-IR-120/Color型，该高清摄像头101采用MG-HS400P-R-5-F1型；
移动底座1的周侧设置有用于低空障碍物避障功能的超声波雷达104，该超声波雷达104采用KT40-R1202型超声波探头，底部安装有由轮毂电机、转向器和万向轮构成的用于盘点设备整体移动的万向移动底座105；
倒“凵”型支撑部2底部与移动底座1顶部之间通过支撑杆固定相连，形成周侧开缝结构，内部安装有正朝向前用于对店铺或仓库在盘点前进行扫描和建图以及盘点中实时扫描环境、实时定位设备在地图中位置的激光雷达103，该激光雷达103采用UST-10LX；
该商品盘点设备结构精巧可自由穿梭于商铺和仓库之间的过道中，快速精准的识别货架、编号以及货物，对这些数据进行快速盘点。
其中，位于倒“凵”型支撑部2顶部的深度视觉相机102朝下投射区域角46°，底部的深度视觉相机102斜向上投射区域角46°，使深度视觉相机102的第一识别区域A覆盖于长2000mm，高2000mm区间范围内。
其中，高低配的两所述高清摄像头101正朝向前部设置的投射区域角为75°，使两高清摄像头101的照射第二识别区域D覆盖于长1000mm，高2000mm区间范围内。
其中，超声波雷达104的投射角区间为5°，使超声波雷达104形成的第一投射有效识别距离E范围为500mm；激光雷达103的正向前投射，其形成的第二投射有效识别距离B为1200mm；碰撞有效范围C为1000mm。
如图5所示，一种基于视觉的商品盘点设备的系统，包括盘点设备的内部系统：包括控制器以及与控制器相连的数据收发模块、存储器、指令模块、自动避障模块、视频录像模块、万向移动底座105；自动避障模块与激光雷达103、超声波雷达104、深度视觉相机102相连；视频录像模块与高清摄像头101相连；指令模块与自动巡检模块相连；
与盘点设备内部系统通过数据收发模块进行无线交互相连的服务器系统：包括盘点管理模块、视频识别模块、物体跟踪模块；盘点管理模块用于控制盘点设备进行盘点任务发布；视频识别模块用于对接收来自盘点设备采集的视频文件数据进行识别出货架、编号以及物料信息；物体跟踪模块用于追踪盘点设备的实时空间和状态信息；
控制器采用MCU作为运动控制单元和运动算法工控机根据地图和超声波雷达104以及深度视觉相机102返回的结果，在不碰撞前提下，发送指令给万向移动底座105的轮毂电机105和转向器进行转向和移动，驱动商品盘点设备主体沿地图上既定盘点路线巡检，运动算法工控机采用IMAC400运动控制器；
自动巡检模块用于根据指令模块发送的盘点任务，在激光雷达103创建的地图上确定盘点任务路线，沿该路线自动导航和巡检，该自动巡检模块采用BATM30巡检模块；
自动避障模块用于根据超声波雷达104实时扫描的低空障碍物信息和深度视觉相机102实时扫描的高空障碍物信息，自动选择规避障碍物的路线，绕开障碍物后继续沿上述盘点任务路线行驶，自动避障模块采用乐迪PIXHAWK型避障模块；
视频录像模块用于根据高清摄像头101在收到智能设备发送的开启录像或中止录像指令时，对货架开始或结束录像，并生成对应的视频流或视频文件，视频录像模块采用DVR8100型号；
数据发送模块用于自动将视频文件和地图中对应的货架编号，发送到服务器中进行视频识别和物体跟踪，以便匹配货架编号和货架商品类型、数量，进行盘点，数据发送模块采用GPRS模块；
指令模块用于根据接收到的服务器发送的启动、中止盘点任务指令，以及查看盘点历史记录指令，并通知自动巡检模块，指令模块采用SR和RS触发器。
如图6所示，一种基于视觉的商品盘点设备的盘点方法，包括如下步骤：
S01：激光雷达103盘点前对店铺或仓库进行扫描和建图，用于盘点时实时扫描环境同时定位盘点设备在地图中的位置；
S02、通过服务器中盘点管理模块根据激光雷达103建立的地图上进行人工创建盘点任务路线，根据地图上货架的坐标，标记盘点任务从录像开始和结束位置，将位置数据传输给盘点设备使其根据盘点任务路线进行自动导航和巡检；
S03、在行驶到开启录像位置时，盘点设备通知高清摄像头101对货架开始录像获取形成视频流；盘点设备继续沿盘点任务路线行驶直至到达中止录像位置时，通知高清摄像头101结束录像并生成视频文件存储于存储器中；
S04、通过数据收发模块将存储器中的视频文件和地图中对应的货架编号发送给服务器，以使服务器根据视频文件和货架标号，进行视觉识别和物体跟踪，用于匹配货架编号和货架商品类型、数量等信息进行盘点。
本发明相对于现有技术所具有的有益效果包括：
1、本发明的基于视觉的商品盘点设备结构精巧，运动方便，可在各种不同和复杂的环境条件下进行穿梭，自身所具有的移动底座+倒“凵”型支撑部构成的竖型结构，其盘点适用的环境和空间要求低，适应各种复杂环境下的仓库、商铺的货架和物料盘点；
2、本发明的盘点设备上安装的高清摄像头、深度视觉相机、激光雷达和超声波雷达，其安装位置和布置角度巧妙，能够在非常宽泛的范围内进行避障以及货架、编号以及物料识别；
3、本发明的盘点设备由远处的服务器自动控制进行发布路线和地图规划，并进行自动巡视盘点，中间过程中完全由盘点设备进行主动的路线规划、行进和盘点，无需人工干涉，盘点、识别效果高，智能化程度高；
4、本发明相当于现有的电子标签货架需要提前布置大量电子货架标签相比，且能够保证识别系统的成本小，识别效率更高，不会造成实际商品与货架电子标签不一致的问题，直接由人工在服务器端设置后就可以无需任何的对盘点设备的干预就能够高效、迅速的完成盘点任务，盘点精准度和效率相对于现有的技术更高更快。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (2)
1.一种基于视觉的商品盘点设备，其主体是由移动底座(1)和倒“凵”型支撑部(2)构成的竖型结构，该商品盘点设备结构精巧可自由穿梭于商铺和仓库之间的过道中，快速精准的识别货架、编号以及货物，对这些数据进行快速盘点，其特征在于：
所述倒“凵”型支撑部(2)的两端分别设置有用于空间坐标获取和距离测量识别的深度视觉相机(102)，中间设置有正超向前的高低配置的用于货架商品识别以生成视频文件的至少两高清摄像头(101)；
所述移动底座(1)的周侧设置有用于低空障碍物避障功能的超声波雷达(104)，底部安装有由轮毂电机和万向轮构成的用于盘点设备整体移动的万向移动底座(105)；
所述倒“凵”型支撑部(2)底部与移动底座(1)顶部之间通过支撑杆固定相连，形成周侧开缝结构，内部安装有正朝向前用于对店铺或仓库在盘点前进行扫描和建图以及盘点中实时扫描环境、实时定位盘点设备在地图中位置的激光雷达(103)；
位于所述倒“凵”型支撑部(2)顶部的深度视觉相机(102)朝下投射区域角30-60°，底部的深度视觉相机(102)斜向上投射区域角30-60°，使深度视觉相机(102)的第一识别区域(A)覆盖于至少长2000mm，高2000mm区间范围内；
高低配的两所述高清摄像头(101)正朝向前部设置的投射区域角为60-120°，使两所述高清摄像头(101)的照射第二识别区域(D)覆盖于至少长1000mm，高2000mm区间范围内；
所述超声波雷达(104)的投射角区间为3-8°，使超声波雷达(104)形成的第一投射有效识别距离(E)范围至少为500mm；所述激光雷达(103)的正向前投射，其形成的第二投射有效识别距离(B)至少为1200mm。
2.如权利要求1所述的一种基于视觉的商品盘点设备的系统，其特征在于，包括盘点设备的内部系统：包括控制器以及与控制器相连的数据收发模块、存储器、指令模块、自动避障模块、视频录像模块、万向移动底座(105)；所述自动避障模块与激光雷达(103)、超声波雷达(104)、深度视觉相机(102)相连；所述视频录像模块与高清摄像头(101)相连；所述指令模块与自动巡检模块相连；
与盘点设备内部系统通过数据收发模块进行无线交互相连的服务器系统：包括盘点管理模块、视频识别模块、物体跟踪模块；
所述自动巡检模块用于根据指令模块发送的盘点任务，在激光雷达(103)创建的地图上确定盘点任务路线，沿该路线自动导航和巡检；
所述自动避障模块用于根据超声波雷达(104)实时扫描的低空障碍物信息和深度视觉相机(102)实时扫描的高空障碍物信息，自动选择规避障碍物的路线，绕开障碍物后继续沿上述盘点任务路线行驶；
所述视频录像模块用于根据高清摄像头(101)在收到智能设备发送的开启录像或中止录像指令时，对货架开始或结束录像，并生成对应的视频流或视频文件；
所述数据发送模块用于自动将视频文件和地图中对应的货架编号，发送到服务器中进行视频识别和物体跟踪，以便匹配货架编号和货架商品类型、数量，进行盘点；
所述指令模块用于根据接收到的服务器发送的启动、中止盘点任务指令，以及查看盘点历史记录指令，并通知自动巡检模块。
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Legal Events
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