CN113877830B - 基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统及分拣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，包括进料传送辊机构、翻转卸料机构、出料传送机构、磁感应标签和分拣识别机构；磁感应标签包括标签基体、感应线圈、发热电阻和两个导电层；感应线圈间隔设有多个圆形点，圆形点之间的直径不相同，感应线圈的匝数与物流箱的物流信息对应，圆形点的排列顺序与物流箱的物流信息对应；磁感应标签之间的发热电阻的阻值均相等；分拣识别机构包括可见光相机、红外相机、超声波传感器、磁场发生板和控制单元；本发明在环境光线、标签平整度差的成像条件下仍能实现物流箱的智能分拣操作，适用各种材质物流箱的分拣操作，磁感应标签的使用成本更低，满足物流的大批量需求，适于大规模普及应用。

Description

基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统及分拣方法

技术领域

本发明涉及一种基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统。

背景技术

目前，物流箱分拣以对物流标签的信息识别为基础，对于普通标签而言，现有识别技术主要通过图像识别技术对标签信息进行读取，但是在拍摄成像过程中对环境光线、标签平整度等成像条件要求较为苛刻，对于附着于软质包装上的标签信息读取效果不佳。

虽然现有采用RFID标签的方式可以有效避开图像识别方式对成像条件的依赖，但是现有的RFID标签由于需要射频发射芯片，使得RFID标签的制作成本高，对于物流需求量大的场合，不适于大规模普及应用。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，包括用于传送物流箱的进料传送辊机构，间隔设于进料传送辊机构上的多个翻转卸料机构，间隔设于进料传送辊机构另一侧的多个出料传送机构，用于贴附在物流箱表面上的磁感应标签，间隔设于进料传送辊机构一侧的多个分拣识别机构；

所述多个翻转卸料机构的位置与多个分拣识别机构的位置一一对应；

所述多个出料传送机构的位置与多个翻转卸料机构的位置一一对应；

所述磁感应标签包括标签基体以及设于标签基体上的感应线圈、发热电阻和两个导电层；所述两个导电层间隔并排设置，所述感应线圈的两端对应与两个导电层电性连接，所述感应线圈上间隔设有多个圆形点，所述多个圆形点之间的直径均不相同，所述感应线圈的匝数与物流箱的物流信息对应，所述多个圆形点在感应线圈的排列顺序与物流箱的物流信息对应，所述发热电阻的两端对应与两个导电层电性连接；其中，每个磁感应标签之间的发热电阻的阻值均相等；

所述每个分拣识别机构均包括有可见光相机、红外相机、超声波传感器、磁场发生板和控制单元。

本发明进一步地，所述标签基体上印刷有导体粉末喷涂层和电阻体粉末喷涂层；所述导体粉末喷涂层是由包覆有绝缘膜的导体粉末组成，所述电阻体粉末喷涂层是由包覆有绝缘膜的电阻体粉末组成，所述导体粉末喷涂层上通过激光烧蚀方式形成感应线圈，所述电阻体粉末喷涂层上通过激光烧蚀方式形成发热电阻；所述两个导电层位于导体粉末喷涂层和电阻体粉末喷涂层的下方。

本发明进一步地，所述每个分拣识别机构均还包括有一呈L形的第一支架，所述第一支架的竖直臂的自由端固定在进料传送辊机构上，所述可见光相机、红外相机、磁场发生板间隔设置在第一支架的横臂上，所述控制单元和超声波传感器上下间隔设置在第一支架的竖直臂上。

本发明进一步地，所述进料传送辊机构包括传送底板、两个传送侧板和多个等间隔设置的主动辊；所述两个传送侧板对应固定在传送底板的两侧，所述多个主动辊均转动连接在两个传送侧板之间。

本发明进一步地，所述每个翻转卸料机构均包括翻转底板、翻转卸料架、安装架、铰接架、弹簧和卸料推杆；所述翻转底板升降卡接于传送底板上，所述翻转卸料架的一端铰接在翻转底板靠近出料传送机构的一端，所述安装架固定在传送底板的底面，所述卸料推杆安装在安装架上，所述铰接架呈U形，所述铰接架的两端均向上贯穿传送底板和翻转底板后与翻转卸料架活动铰接；所述铰接架的底端中部与卸料推杆的输出端连接，所述弹簧的两端分别抵接在铰接架的底端中部和翻转底板上。

本发明进一步地，所述出料传送机构为传送带结构。

本发明的有益效果为：本发明通过设置磁感应标签与分拣识别机构配合，从而在环境光线、标签平整度差的成像条件下仍能实现物流箱的智能分拣操作，适用各种材质物流箱的分拣操作，同时相比于现有采用RFID标签方式，磁感应标签的使用成本更低，满足物流的大批量需求，适于大规模普及应用。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明部分结构的立体图；

图3是本发明的磁感应标签的结构示意图；

图4是图3中I处的局部放大示意图；

图5是本发明的分拣识别机构的立体图；

图6是本发明的翻转卸料机构的立体图；

图7是本发明的翻转卸料机构在翻转卸料架处于倾斜状态时的立体图；

附图标记说明：1、进料传送辊机构；2、翻转卸料机构；21、翻转底板；22、翻转卸料架；23、安装架；24、铰接架；25、弹簧；26、卸料推杆；3、出料传送机构；4、磁感应标签；41、标签基体；42、导体粉末喷涂层；43、电阻体粉末喷涂层；44、感应线圈；441、圆形点；45、发热电阻；46、导电层；5、分拣识别机构；51、可见光相机；52、红外相机；53、超声波传感器；54、磁场发生板；55、控制单元；56、第一支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图7所示，本实施例所述的一种基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，包括用于传送物流箱的进料传送辊机构1，间隔设于进料传送辊机构1上的多个翻转卸料机构2，间隔设于进料传送辊机构1另一侧的多个出料传送机构3，用于贴附在物流箱表面上的磁感应标签4，间隔设于进料传送辊机构1一侧的多个分拣识别机构5；

所述多个翻转卸料机构2的位置与多个分拣识别机构5的位置一一对应；所述多个出料传送机构3的位置与多个翻转卸料机构2的位置一一对应；

所述磁感应标签4包括标签基体41以及设于标签基体41上的感应线圈44、发热电阻45和两个导电层46；所述两个导电层46间隔并排设置，所述感应线圈44的两端对应与两个导电层46电性连接，所述感应线圈44上间隔设有多个圆形点441，所述多个圆形点441之间的直径均不相同，所述感应线圈44的匝数与物流箱的物流信息对应，所述多个圆形点441在感应线圈44的排列顺序与物流箱的物流信息对应，所述发热电阻45的两端对应与两个导电层46电性连接；其中，每个磁感应标签4之间的发热电阻45的阻值均相等；

所述每个分拣识别机构5均包括有可见光相机51、红外相机52、超声波传感器53、磁场发生板54和控制单元55。

本实施例中，所述出料传送机构3采用传送带结构，使得物流箱在传送过程中更平稳。

本实施例的工作方式是：工作时，将根据物流信息预先制作的磁感应标签4贴附于物流箱表面上，物流箱在进料传送辊机构1的带动下移动至与分拣识别机构5对应的位置时，超声波传感器53检测到物流箱到达信号，并将信号传递至控制单元55，接着控制单元55首先控制可见光相机51对物流箱表面上的磁感应标签4区域进行拍摄，获得标签图像，然后控制单元55对标签图像中感应线圈44的圆形点441大小和排列顺序进行识别得到标签信息，此时，若识别得到的标签信息与该物流箱对应的物流信息相匹配，则控制单元55控制对应的翻转卸料机构2将物流箱从进料传送辊机构1转移至对应的出料传送机构3上，由出料传送机构3将物流箱传送出工作区；若识别得到的标签信息与该物流箱对应的物流信息不相匹配，则进料传送辊机构1继续带动该物流箱移动至与下一个分拣识别机构5的位置对应，然后重复上述标签识别过程，直至识别得到的标签信息与物流箱的物流信息相匹配，然后对应的控制单元55控制对应的翻转卸料机构2将物流箱从进料传送辊机构1转移至对应的出料传送机构3上；如此实现物流箱的分拣识别操作；

当可见光相机51由于磁感应标签4平整度较差、光线昏暗原因无法获得足够清晰度的图像时，控制单元55控制磁场发生板54产生交变磁场，磁感应标签4上的感应线圈44在交变磁场作用下产生感应电动势，而感应线圈44与发热电阻45之间通过导电层46组成闭合回路，感应电动势在闭合回路中产生感应电流，感应电流通过发热电阻45时，发热电阻45产生热量，向外辐射红外线，由于感应线圈44产生的感应电动势大小与感应线圈44的匝数成正比，而每个磁感应标签4上的发热电阻45的阻值相等，使得每个磁感应标签4上发热电阻45在相同时间内产生的热量不同，然后利用红外相机52对磁感应标签4进行拍摄，获取磁感应标签4的热量图像，控制单元55根据热量图像得到发热电阻45的发热量，并通过发热量计算得出当前磁感应标签4上感应线圈44的匝数，而感应线圈44的匝数与物流箱的物流信息一一对应，从而通过感应线圈44的匝数得到物流箱对应的物流信息，接着控制单元55根据得到的物流信息与控制单元55预先储存的物流信息进行匹配，匹配结果一致时，控制单元55控制翻转卸料机构2进行卸料操作，若匹配结果不一致时，控制单元55将得到物流信息传递至下一个分拣识别机构5的控制单元55上，直至得到匹配结果一致；从而完成物流箱的分拣。

本实施例通过设置磁感应标签4与分拣识别机构5配合，从而在环境光线、标签平整度差的成像条件下仍能实现物流箱的智能分拣操作，保证物流箱分拣过程的正常运行，同时相比于现有采用RFID标签方式，磁感应标签4的使用成本更低，满足物流的大批量需求，适于大规模普及应用。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述标签基体41上印刷有导体粉末喷涂层42和电阻体粉末喷涂层43；所述导体粉末喷涂层42是由包覆有绝缘膜的导体粉末组成，所述电阻体粉末喷涂层43是由包覆有绝缘膜的电阻体粉末组成，所述导体粉末喷涂层42上通过激光烧蚀方式形成感应线圈44，所述电阻体粉末喷涂层43上通过激光烧蚀方式形成发热电阻45；所述两个导电层46位于导体粉末喷涂层42和电阻体粉末喷涂层43的下方。具体地，标签基体41上可以印刷文字、图案等信息，包覆有绝缘膜的导体粉末在无外界破坏绝缘膜的情况下处于绝缘状态，包覆有绝缘膜的电阻体粉末在无外界破坏绝缘膜的情况下处于绝缘状态，根据实际物流信息，利用激光烧蚀方式在导体粉末喷涂层42破坏导体粉末上的绝缘膜，制作出感应线圈44，以及利用激光烧蚀方式在电阻体粉末喷涂层43破坏电阻体粉末上的绝缘膜，制作出发热电阻45，如此设置，便于感应线圈44和发热电阻45的批量制作，提高磁感应标签4的生产效率，以适应物流的大批量需求。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述每个分拣识别机构5均还包括有一呈L形的第一支架56，所述第一支架56的竖直臂的自由端固定在进料传送辊机构1上，所述可见光相机51、红外相机52、磁场发生板54间隔设置在第一支架56的横臂上，所述控制单元55和超声波传感器53上下间隔设置在第一支架56的竖直臂上。本实施例中，红外相机52设置可见光相机51和磁场发生板54之间。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述进料传送辊机构1包括传送底板、两个传送侧板和多个等间隔设置的主动辊；所述两个传送侧板对应固定在传送底板的两侧，所述多个主动辊均转动连接在两个传送侧板之间。本实施例采用辊结构的方式对物流箱进行传送，以便对物流箱进行卸料操作。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述每个翻转卸料机构2均包括翻转底板21、翻转卸料架22、安装架23、铰接架24、弹簧25和卸料推杆26；所述翻转底板21升降卡接于传送底板上，所述翻转卸料架22的一端铰接在翻转底板21靠近出料传送机构3的一端，所述安装架23固定在传送底板的底面，所述卸料推杆26安装在安装架23上，所述铰接架24呈U形，所述铰接架24的两端均向上贯穿传送底板和翻转底板21后与翻转卸料架22活动铰接；所述铰接架24的底端中部与卸料推杆26的输出端连接，所述弹簧25的两端分别抵接在铰接架24的底端中部和翻转底板21上。

具体地，翻转卸料架22呈U形结构，翻转底板21底面的四个位置均设有导向柱，导向柱向下贯穿传送底板，在导向柱的自由端设置有限位卡台，如此使得翻转底板21能够在一定行程内相对传送底板上下移动，在需要卸料操作时，卸料推杆26推动铰接架24向上顶起，此时由于弹簧25的作用下，翻转底板21先相对于传送底板向上顶起，使得物流箱底部高度高于传送侧板的高度，随着卸料推杆26继续顶出，弹簧25被压缩，铰接架24相对于翻转底板21向上推动翻转卸料架22顶起，使得翻转卸料架22呈倾斜状态，此时物流箱在自重下沿着翻转卸料架22滑落至对应的出料传送机构3上，从而实现物流箱从进料传送辊机构1转移至出料传送机构3上，物流箱转移后，卸料推杆26通过铰接架24带动翻转卸料架22复位，同时弹簧25恢复形变，直至翻转底板21在重力作用下下探复位，以等待下一次的卸料操作；本实施例通过在铰接架24与翻转底板21之间设置弹簧25，从而实现先对物流箱进行抬升，再进行翻转卸料架22的翻转操作，以便物流箱能够平滑过渡至出料传送机构3上。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，其特征在于，包括用于传送物流箱的进料传送辊机构(1)，间隔设于进料传送辊机构(1)上的多个翻转卸料机构(2)，间隔设于进料传送辊机构(1)另一侧的多个出料传送机构(3)，用于贴附在物流箱表面上的磁感应标签(4)，间隔设于进料传送辊机构(1)一侧的多个分拣识别机构(5)；

所述多个翻转卸料机构(2)的位置与多个分拣识别机构(5)的位置一一对应；

所述多个出料传送机构(3)的位置与多个翻转卸料机构(2)的位置一一对应；

所述磁感应标签(4)包括标签基体(41)以及设于标签基体(41)上的感应线圈(44)、发热电阻(45)和两个导电层(46)；所述两个导电层(46)间隔并排设置，所述感应线圈(44)的两端对应与两个导电层(46)电性连接，所述感应线圈(44)上间隔设有多个圆形点(441)，所述多个圆形点(441)之间的直径均不相同，所述感应线圈(44)的匝数与物流箱的物流信息对应，所述多个圆形点(441)在感应线圈(44)的排列顺序与物流箱的物流信息对应，所述发热电阻(45)的两端对应与两个导电层(46)电性连接；其中，每个磁感应标签(4)之间的发热电阻(45)的阻值均相等；

每个所述分拣识别机构(5)均包括有可见光相机(51)、红外相机(52)、超声波传感器(53)、磁场发生板(54)和控制单元(55)。

2.根据权利要求1所述的基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，其特征在于，所述标签基体(41)上印刷有导体粉末喷涂层(42)和电阻体粉末喷涂层(43)；所述导体粉末喷涂层(42)是由包覆有绝缘膜的导体粉末组成，所述电阻体粉末喷涂层(43)是由包覆有绝缘膜的电阻体粉末组成，所述导体粉末喷涂层(42)上通过激光烧蚀方式形成感应线圈(44)，所述电阻体粉末喷涂层(43)上通过激光烧蚀方式形成发热电阻(45)；所述两个导电层(46)位于导体粉末喷涂层(42)和电阻体粉末喷涂层(43)的下方。

3.根据权利要求1所述的基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，其特征在于，每个所述分拣识别机构(5)均还包括有一呈L形的第一支架(56)，所述第一支架(56)的竖直臂的自由端固定在进料传送辊机构(1)上，所述可见光相机(51)、红外相机(52)、磁场发生板(54)间隔设置在第一支架(56)的横臂上，所述控制单元(55)和超声波传感器(53)上下间隔设置在第一支架(56)的竖直臂上。

4.根据权利要求1所述的基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，其特征在于，所述进料传送辊机构(1)包括传送底板、两个传送侧板和多个等间隔设置的主动辊；所述两个传送侧板对应固定在传送底板的两侧，所述多个主动辊均转动连接在两个传送侧板之间。

5.根据权利要求1所述的基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，其特征在于，每个所述翻转卸料机构(2)均包括翻转底板(21)、翻转卸料架(22)、安装架(23)、铰接架(24)、弹簧(25)和卸料推杆(26)；所述翻转底板(21)升降卡接于传送底板上，所述翻转卸料架(22)的一端铰接在翻转底板(21)靠近出料传送机构(3)的一端，所述安装架(23)固定在传送底板的底面，所述卸料推杆(26)安装在安装架(23)上，所述铰接架(24)呈U形，所述铰接架(24)的两端均向上贯穿传送底板和翻转底板(21)后与翻转卸料架(22)活动铰接；所述铰接架(24)的底端中部与卸料推杆(26)的输出端连接，所述弹簧(25)的两端分别抵接在铰接架(24)的底端中部和翻转底板(21)上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统，其特征在于，所述出料传送机构(3)为传送带结构。

7.一种应用于权利要求1至6中任一项所述的基于红外成像图像识别的智能物流分拣系统的分拣方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，将根据物流信息预先制作的磁感应标签(4)贴附于物流箱表面上，物流箱在进料传送辊机构(1)的带动下移动至与分拣识别机构(5)对应的位置时；接着，超声波传感器(53)检测到物流箱到达信号，并将信号传递至控制单元(55)；

控制单元(55)首先控制可见光相机(51)对物流箱表面上的磁感应标签(4)区域进行拍摄，获得标签图像，然后控制单元(55)对标签图像中感应线圈(44)的圆形点(441)大小和排列顺序进行识别得到标签信息；

此时，若识别得到的标签信息与该物流箱对应的物流信息相匹配，则控制单元(55)控制对应的翻转卸料机构(2)将物流箱从进料传送辊机构(1)转移至对应的出料传送机构(3)上，由出料传送机构(3)将物流箱传送出工作区；

若识别得到的标签信息与该物流箱对应的物流信息不相匹配，则进料传送辊机构(1)继续带动该物流箱移动至与下一个分拣识别机构(5)的位置对应，然后重复上述标签识别过程，直至识别得到的标签信息与物流箱的物流信息相匹配，然后对应的控制单元(55)控制对应的翻转卸料机构(2)将物流箱从进料传送辊机构(1)转移至对应的出料传送机构(3)上；如此实现物流箱的分拣识别操作；

当可见光相机(51)由于磁感应标签(4)平整度较差、光线昏暗原因无法获得足够清晰度的图像时，控制单元(55)控制磁场发生板(54)产生交变磁场，磁感应标签(4)上的感应线圈(44)在交变磁场作用下产生感应电动势，而感应线圈(44)与发热电阻(45)之间通过导电层(46)组成闭合回路，感应电动势在闭合回路中产生感应电流，感应电流通过发热电阻(45)时，发热电阻(45)产生热量，向外辐射红外线，由于感应线圈(44)产生的感应电动势大小与感应线圈(44)的匝数成正比，而每个磁感应标签(4)上的发热电阻(45)的阻值相等，使得每个磁感应标签(4)上发热电阻(45)在相同时间内产生的热量不同，然后利用红外相机(52)对磁感应标签(4)进行拍摄，获取磁感应标签(4)的热量图像，控制单元(55)根据热量图像得到发热电阻(45)的发热量，并通过发热量计算得出当前磁感应标签(4)上感应线圈(44)的匝数，而感应线圈(44)的匝数与物流箱的物流信息一一对应，从而通过感应线圈(44)的匝数得到物流箱对应的物流信息，接着控制单元(55)根据得到的物流信息与控制单元(55)预先储存的物流信息进行匹配，匹配结果一致时，控制单元(55)控制翻转卸料机构(2)进行卸料操作；

若匹配结果不一致时，控制单元(55)将得到物流信息传递至下一个分拣识别机构(5)的控制单元(55)上，直至得到匹配结果一致，从而完成物流箱的分拣。

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