CN113602724B - 平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法及系统，平面仓库内设置有若干用于堆放物料的托盘和定位基站，托盘上设置有与定位基站相适配的定位标签；运送物料的输送臂上设置有激光测距传感器；定位方法包括：当输送臂将物料放置到当前托盘上后，启动激光测距传感器检测当前托盘的放置高度；通过定位基站获取与当前托盘上的定位标签相对应的二维定位信息；结合当前托盘的放置高度和二维定位信息，生成当前托盘的平面位置坐标，从而得到当前托盘的三维定位坐标；通过上述定位方法，在对每一托盘进行上货过程中，可实现对每一托盘的高精度定位，有利于后期对每一获取的查找，并为3D立体数字化仓库的建立提供了精准数据。

Description

平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法及系统

技术领域

本发明涉及仓库物料定位技术领域，尤其涉及一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法及系统。

背景技术

为避免大量货物入库过程中出现记录数据的失误，现如今的仓库管理系统中，一般会在仓库内接入室内定位系统，如蓝牙AOA，来对叉车和货物的放置位置进行识别定位。在实际应用过程中，由于在单个定位基站的覆盖场景中，定位标签实际是安放在货物托盘的固定位置上的，定位标签在初始化时只能设置一个固定的高度，并通过蓝牙AOA算法进行进行位置计算，这对于托盘摆放位置固定的场景是合适的，如对于设置有货架的立体化仓库，托盘被摆放在货架的每一层的支撑面上，对于每一层的托盘来说，其高度都是固定的。然而，对于平面仓库来说，由于没有立体化货架，上层托盘是直接放置在其下的物料上的，在货物的存放过程中货物的规格和高度又是随机的，因此，实际每个托盘在堆叠后高度都会不一致，这样通过蓝牙AOA定位系统计算的定位坐标的精度存在较大偏差，因此，需要对现有平面仓库中的定位系统进行改进，以动态获取托盘的实际安放高度。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题而提供一种在向仓库中存放获取过程中可动态获取支撑货物的托盘的实际高度以实现精确定位的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法及系统。

为了实现上述目的，本发明公开了一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法，所述平面仓库内设置有若干用于堆放物料的托盘，所述托盘与所述物料可交替层叠放置，且，上层所述托盘紧贴其下所堆放的物料放置；所述仓库内设置有用于二维定位的定位基站，所述托盘上设置有与所述定位基站相适配的定位标签；运送所述物料的输送臂上设置有激光测距传感器；所述定位方法包括：

当所述输送臂将所述物料放置到当前所述托盘上后，启动所述激光测距传感器检测当前所述托盘的放置高度Z；

通过所述定位基站获取与当前所述托盘上的所述定位标签相对应的二维定位信息；

结合当前所述托盘的放置高度和二维定位信息，生成当前所述托盘的平面位置坐标X、Y，从而得到当前所述托盘的三维定位坐标P（X、Y、Z）。

较佳的，所述输送臂上还设置有位置传感器和身份识别装置，所述托盘上还设置有身份标签，所述身份标签内设置有代表所述托盘唯一身份的身份信息；

当通过所述位置传感器检测到所述输送臂靠近所述托盘时，启动所述身份识别装置读取所述身份标签中的内容，以识别当前托盘的身份信息，并根据所述身份信息从所述定位基站中读取相应的二维定位信息；

当通过所述位置传感器检测到所述输送臂从所述托盘中退出时，启动所述激光测距传感器。

较佳的，所述身份识别装置包括射频扫描器。

较佳的，所述定位基站基于蓝牙AOA定位系统。

本发明还公开一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位系统，其包括若干用于承托物料的托盘、定位基站、定位标签、激光测距传感器、二维坐标生成模块和三维定位坐标生成模块；

若干所述托盘设置于仓库内，所述托盘与所述物料交替层叠放置，且，上层所述托盘紧贴其下所堆放的物料放置；

所述定位基站设置于所述仓库内，所述定位标签设置于所述托盘上，所述定位基站用于通过对任一所述托盘上的所述定位标签的读取生成二维定位信息；

所述激光测距传感器设置于用于运送物料的输送臂上，用于检测当前托盘的放置高度Z；

所述二维坐标生成模块，用于根据所述定位基站生成的所述二维定位信息以及所述激光测距传感器反馈的所述放置高度Z，生成与当前所述托盘对应的二维平面位置坐标X、Y；

所述三维定位坐标生成模块，用于根据所述二维坐标生成模块生成的二维平面位置坐标X、Y以及所述激光测距传感器反馈的所述放置高度Z，生成当前与当前所述托盘对应的三维定位坐标P（X、Y、Z）。

较佳的，所述输送臂上还设置有位置传感器和身份识别装置，所述托盘上还设置有身份标签，所述身份标签内设置有代表所述托盘唯一身份的身份信息；

所述位置传感器用于检测所述输送臂是否靠近所述托盘；

所述身份识别装置用于根据所述位置传感器的反馈，执行读取当前所述托盘上所述身份标签中的内容的动作，以识别当前托盘的身份信息；

所述二维坐标生成模块可根据所述身份信息从所述定位基站中读取相应的二维定位信息；

所述激光测距传感器根据所述位置传感器的反馈执行相应测距工作。

较佳的，所述身份识别装置包括射频扫描器。

较佳的，所述定位基站基于蓝牙AOA定位系统。

本发明还公开一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位系统，其包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法的指令。

另外，本发明还公开一种计算机可读存储介质，其包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如上所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法。

与现有技术相比，本发明公开的定位方法适用于平面仓库，在仓库内设置有定位基站，托盘上设置有定位标签，还在运送物料的输送臂上设置有激光测距传感器，这样，当输送臂将获取放置到某一托盘上后，即可启动激光测距传感器对当前货物所在托盘的高度进行检测，从而获取当前托盘的放置高度Z，然后，根据定位基站和定位标签的配合获取当前托盘的二维平面位置坐标X、Y，进而得到当前托盘的三维定位坐标P（X、Y、Z）；由此可知，通过上述定位方法，在对每一托盘进行上货过程中，可实时获取当前托盘的放置高度，然后与二维平面位置坐标结合得到该托盘的三维定位坐标，从而实现对每一托盘的高精度定位，有利于后期对每一获取的查找，并为3D立体数字化仓库的建立提供了精准数据。

附图说明

图1为本发明实施例中平面仓库的布置结构示意图。

图2为本发明实施例中定位方法流程图。

图3为本发明实施例中二维定位坐标的计算原理示意图。

图4为本发明实施例中定位系统的原理结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图1，本实施例公开一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法，以对平面仓库中动态摆放的若干用于堆放物料2的托盘1进行精确三维定位，在此需要特别说明的是，本实施例中的平面仓库指的是托盘1与货物直接交替层叠摆放的仓库，也即在仓库中不对托盘1设置立体货架，直接将上层托盘1放置在下方的物料2上面，这样，当前摆放的每一层的托盘1的高度会随着下面物料2的高度不同而发生变化。因此，为达到对每一托盘1的位置进行三维精准定位，请结合参阅图1和图4，仓库内设置有用于二维定位的定位基站30，托盘1上设置有与定位基站30相适配的定位标签31，当定位基站30扫描到定位标签31后会生成与该定位标签31相对应的二维平面定位信息。为方便检测托盘1的放置高度，运送物料2的输送臂上设置有激光测距传感器4。具体的，请结合参阅图1、图2和图4，本实施例中的定位方法包括：

S1：当输送臂将物料2放置到当前托盘1上后，启动激光测距传感器4检测当前托盘1的放置高度Z；

S2：通过定位基站30获取与当前托盘1上的定位标签31相对应的二维定位信息；

S3：结合当前托盘1的放置高度和二维定位信息，生成当前托盘1的二维平面位置坐标X、Y；

S4：将上述S1中得到托盘1的放置高度Z与S3中得到的二维平面位置坐标X、Y结合到当前托盘1的三维定位坐标P（X、Y、Z）。

在上述实施例中，由于在输送臂上设置有激光测距传感器4，当通过输送臂将物料2放置到托盘1上并退出后，可通过该激光测距传感器4检测当前托盘1的放置高度，从而对托盘1的放置高度进行精确检测，然后再结合定位基站30和定位标签31生成二维平面位置坐标，进而生成生成托盘1的三维定位坐标，以实现对每一托盘1的高精度定位，有利于后期对每一获取的查找，并为3D立体数字化仓库的建立提供了精准数据。较佳的，本实施例中的定位基站30基于蓝牙AOA定位系统。

具体的，如图1、图3和图4，从定位基站30获得的二维定位信息包括定位标签31相对于定位基站30的俯仰角Φ以及定位标签31在仓库基准支撑面（也即地面）内的投影的方向角θ，托盘1的二维平面位置坐标X、Y的计算公式为：

x=cos（θ）*d；

y=sin（θ）*d；

d=tan（Φ）*（h-Z）;

其中，h为定位基站30的高度。

进一步的，请结合参阅图1和图4，输送臂上还设置有位置传感器5和身份识别装置60，托盘1上还设置有身份标签61，身份标签61内设置有代表托盘1唯一身份的身份信息。

当通过位置传感器5检测到输送臂靠近托盘1时，启动身份识别装置60读取身份标签61中的内容，以识别当前托盘1的身份信息，并根据身份信息从定位基站30中读取相应的二维定位信息；

当通过位置传感器5检测到输送臂从托盘1中退出时，启动激光测距传感器4，开始执行对当前托盘1的高度测距工作。

具体的，本实施例中的位置传感器5为红外线传感器，当输送臂靠近托盘1时，红外线传感器发出的红外线被遮挡，输出一表示输送臂将物料2输送到位的第一监听信号，身份识别装置60根据该第一监听信号获取当前托盘1上定位标签31的身份信息，然后根据该身份信息从定位基站30中读取该托盘1的二维平面定位信息。另外，当三维定位坐标P生成后，还根据托盘1的身份信息将该三维定位坐标P存入相应的内存单元中。当输送臂从托盘1退出后，红外线传感器复位，输出一表示输送臂将物料2放下并离开的第二监听信号，根据该第二监听信号，激光测距传感器4启动，开始执行托盘1的高度测距工作。

更具体的，上述实施例中的身份识别装置60优选为射频扫描器，身份识别装置60通过RFID信号与身份标签61建立通信连接。

本发明另一较佳实施例中，如图1和图4，还公开一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位系统，其包括若干用于承托物料2的托盘1、定位基站30、定位标签31、激光测距传感器4、二维坐标生成模块70和三维定位坐标生成模块71。

若干托盘1设置于仓库内，托盘1与物料2交替层叠放置，且，上层托盘1紧贴其下所堆放的物料2放置。

定位基站30设置于仓库内，定位标签31设置于托盘1上，定位基站30用于通过对任一托盘1上的定位标签31的读取生成二维定位信息。

激光测距传感器4设置于用于运送物料2的输送臂上，用于检测当前托盘1的放置高度Z。

二维坐标生成模块70，用于根据定位基站30生成的二维定位信息以及激光测距传感器4反馈的放置高度Z，生成与当前托盘1对应的二维平面位置坐标X、Y。

三维定位坐标生成模块71，用于根据二维坐标生成模块70生成的二维平面位置坐标X、Y以及激光测距传感器4反馈的放置高度Z，生成当前与当前托盘1对应的三维定位坐标P（X、Y、Z）。

进一步的，输送臂上还设置有位置传感器5和身份识别装置60，托盘1上还设置有身份标签61，身份标签61内设置有代表托盘1唯一身份的身份信息。位置传感器5用于检测输送臂是否靠近托盘1。身份识别装置60用于根据位置传感器5的反馈，执行读取当前托盘1上身份标签61中的内容的动作，以识别当前托盘1的身份信息。二维坐标生成模块70可根据身份信息从定位基站30中读取相应的二维定位信息。激光测距传感器4根据位置传感器5的反馈执行相应测距工作。

关于上述实施例中的定位系统的工作原理和工作过程，详见上述定位方法，在此不再赘述。

本发明还公开一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位系统，其包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法的指令。

另外，本发明还公开一种计算机可读存储介质，其包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如上所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法，其特征在于，所述平面仓库内设置有若干用于堆放物料的托盘，所述托盘与所述物料可交替层叠放置，且，上层所述托盘紧贴其下所堆放的物料放置；所述仓库内设置有用于二维定位的定位基站，所述托盘上设置有与所述定位基站相适配的定位标签；运送所述物料的输送臂上设置有激光测距传感器；所述定位方法包括：

当所述输送臂将所述物料放置到当前所述托盘上后，启动所述激光测距传感器检测当前所述托盘的放置高度Z；

通过所述定位基站获取与当前所述托盘上的所述定位标签相对应的二维定位信息；

结合当前所述托盘的放置高度和二维定位信息，生成当前所述托盘的平面位置坐标X、Y，从而得到当前所述托盘的三维定位坐标P（X、Y、Z）；

所述定位基站基于蓝牙AOA定位系统。

2.根据权利要求1所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法，其特征在于，所述输送臂上还设置有位置传感器和身份识别装置，所述托盘上还设置有身份标签，所述身份标签内设置有代表所述托盘唯一身份的身份信息；

当通过所述位置传感器检测到所述输送臂靠近所述托盘时，启动所述身份识别装置读取所述身份标签中的内容，以识别当前托盘的身份信息，并根据所述身份信息从所述定位基站中读取相应的二维定位信息；

当通过所述位置传感器检测到所述输送臂从所述托盘中退出时，启动所述激光测距传感器。

3.根据权利要求2所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法，其特征在于，所述身份识别装置包括射频扫描器。

4.一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位系统，其特征在于，包括若干用于承托物料的托盘、定位基站、定位标签、激光测距传感器、二维坐标生成模块和三维定位坐标生成模块；

若干所述托盘设置于仓库内，所述托盘与所述物料交替层叠放置，且，上层所述托盘紧贴其下所堆放的物料放置；

所述定位基站设置于所述仓库内，所述定位标签设置于所述托盘上，所述定位基站用于通过对任一所述托盘上的所述定位标签的读取生成二维定位信息；

所述激光测距传感器设置于用于运送物料的输送臂上，用于检测当前托盘的放置高度Z；

所述二维坐标生成模块，用于根据所述定位基站生成的所述二维定位信息以及所述激光测距传感器反馈的所述放置高度Z，生成与当前所述托盘对应的二维平面位置坐标X、Y；

所述三维定位坐标生成模块，用于根据所述二维坐标生成模块生成的二维平面位置坐标X、Y以及所述激光测距传感器反馈的所述放置高度Z，生成当前与当前所述托盘对应的三维定位坐标P（X、Y、Z）；所述定位基站基于蓝牙AOA定位系统。

5.根据权利要求4所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位系统，其特征在于，所述输送臂上还设置有位置传感器和身份识别装置，所述托盘上还设置有身份标签，所述身份标签内设置有代表所述托盘唯一身份的身份信息；

所述位置传感器用于检测所述输送臂是否靠近所述托盘；

所述身份识别装置用于根据所述位置传感器的反馈，执行读取当前所述托盘上所述身份标签中的内容的动作，以识别当前托盘的身份信息；

所述二维坐标生成模块可根据所述身份信息从所述定位基站中读取相应的二维定位信息；

所述激光测距传感器根据所述位置传感器的反馈执行相应测距工作。

6.根据权利要求5所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位系统，其特征在于，所述身份识别装置包括射频扫描器。

7.一种平面仓库物料堆放位置三维精确定位系统，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器；

以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1至3任一项所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法的指令。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如权利要求1至3任一项所述的平面仓库物料堆放位置三维精确定位方法。

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