CN114275211B - 一种防止物体挤压的自动化堆放方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防止物体挤压的自动化堆放方法及装置，该方法包括以下步骤：根据装载容器预先规划物体的水平摆放顺序；按照规划的水平摆放顺序，机械手将物体投放至装载容器中；通过视觉识别模块和深度检测模块对装载容器中的物体进行实时检测；将物体的深度值与当前层面的理论深度对比，若物体的深度值与当前层面的理论深度之差位于设定的误差范围内，则认为摆放整齐；否则，则认为摆放不整齐；当前层面铺满后，通过拉袋驱动机构将气泡袋覆盖在摆放好的物体的上方，再通过切袋机构将气泡袋与主体分隔；按照上述操作直至装载容器装满。本发明能够自动整齐地对物体进行摆放，不仅可以防止物体收到过重的挤压，而且还能获得最大的空间容纳率。

Description

一种防止物体挤压的自动化堆放方法及装置

技术领域

本发明涉及自动堆垛方法及装置，具体涉及一种防止物体挤压的自动化堆放方法及装置。

背景技术

近些年来，利用视觉机械臂抓取物体在工业中应用地越来越频繁，例如码垛。但当使用机械臂抓取一些容易损坏的物体(比如，电子器件)时，即使机械臂使用柔性夹爪进行抓取，但如果放置物体时，没有恰当的保护措施，依然会对该物体造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种防止物体挤压的自动化堆放方法，该自动化堆放方法能够自动整齐地对物体进行摆放，不仅可以防止物体收到过重的挤压，而且还能获得最大的空间容纳率。

本发明的另一个目的在于提供一种防止物体挤压的自动化堆放装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种防止物体挤压的自动化堆放方法，包括以下步骤：

(1)根据装载容器预先规划物体的水平摆放顺序；

(2)按照规划的水平摆放顺序，机械手将物体投放至装载容器中；

(3)通过视觉识别模块和深度检测模块对装载容器中的物体进行实时检测；

利用深度信息来判断物体摆放是否整齐；将物体的深度值与当前层面的理论深度对比，若物体的深度值与当前层面的理论深度之差位于设定的误差范围内，则认为摆放整齐；否则，则认为摆放不整齐；

(4)在每次摆放之前，通过视觉识别模块对装载容器中的剩余间隙进行检测；

若相邻的物体之间的间隙或者物体与装载容器的内壁之间的间隙的尺寸小于物体自身的尺寸，则表明当前层面已经放满；否则，继续按照规划的顺序将物体投放至装载容器中；

(5)当前层面铺满后，通过拉袋驱动机构将气泡袋覆盖在摆放好的物体的上方，再通过切袋机构将气泡袋与主体分隔；分隔后的气泡袋垫在当前层面上，用于缓冲上下层物体之间互相的挤压以及机械手放置物体产生的振动；

(6)按照上述操作直至装载容器装满。

本发明的一个优选方案，其中，当前层面的理论高度通过以下方法获得：

若装载容器的当前层面未放置物体时，取装载容器中心的X、Y坐标值和深度相机的点云图获取当前层面的深度值，加上物体的深度作为当前层面的理论高度。

本发明的一个优选方案，其中，在每次摆放物体之前，分别获取前面物体的X、Y坐标值，通过深度相机的点云图获取到各物体的Z坐标值，并求得全部物体的Z坐标的平均值；将平均值与当前层面的理论高度对比，若误差在20％以内，则认为摆放整齐，反之，则认为摆放不整齐。

一种防止物体挤压的自动化堆放装置，包括用于装载物体的装载容器、用于将物体搬运至装载容器中的机械手、用于铺放气泡袋的自动铺袋装置以及用于检测物体的摆放状态的检测模块；

所述自动铺袋装置包括气泡袋、铺袋箱、拉袋机构以及切袋机构，所述气泡袋水平收卷在铺袋箱的一侧；所述拉袋机构包括用于对气泡袋进行夹紧的夹紧组件和用于驱动夹紧组件进行横向移动的拉袋驱动机构；所述切袋机构包括切刀和用于驱动切刀进行竖向移动的切袋驱动机构；工作时，所述装载容器放置在铺袋箱中，所述拉袋驱动机构驱动夹紧组件将气泡袋从切刀的下方拉伸在摆放好的物体的上方；

所述检测模块设置在装载容器的上方，该检测模块包括视觉识别模块和深度检测模块。

本发明的一个优选方案，其中，所述夹紧组件包括手指气缸和两个夹紧爪，两个夹紧爪分别固定在手指气缸的两个驱动端上。通过上述结构，在手指气缸的驱动下，两个夹紧爪可以对气泡袋进行夹紧，将气泡袋铺展在物体上。

本发明的一个优选方案，其中，所述拉袋驱动机构包括直线驱动机构和摆动驱动机构，所述直线驱动机构包括直线驱动电机和直线传动组件，所述直线传动组件连接在直线驱动电机与夹紧组件之间；

所述摆动驱动机构包括摆动导轨和摆动驱动电机，所述摆动驱动电机设置在铺袋箱的与气泡袋相对的侧壁的顶部；所述摆动导轨固定连接在传动轴上，该传动轴通过减速结构与直线驱动电机的输出轴连接；

所述摆动导轨上设有导向槽，所述夹紧组件通过滑动结构连接在导向槽中。

通过上述结构，需要铺袋时，摆动驱动电机驱动传动轴进行转动，使得摆动导轨横放在物体的上方，然后直线驱动电机驱动夹紧组件沿着导向槽靠近气泡袋，继而由夹紧组件对气泡袋进行夹紧，直线驱动电机再驱动夹紧组件返回，从而将气泡袋拉出，铺展在物体的上方；当夹紧组件返回移动至一定距离后，切袋驱动机构驱动切刀将气泡袋切断；切割完毕后，夹紧组件松开，切割后的气泡袋由于重力开始向下落，同时摆动驱动电机驱动摆动导轨向上摆动到竖直方向，开始放置下一层的物体。

本发明的一个优选方案，其中，所述切袋驱动机构包括切袋驱动气缸，该切袋驱动气缸的伸缩杆与切刀固定连接。

本发明的一个优选方案，其中，所述检测模块由双目相机组成，该双目相机包括视觉识别模块和深度检测模块，亦即由普通相机和深度相机组成双目相机。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明能够自动整齐地对物体进行摆放，可以防止物体收到过重的挤压。

2、防止物体时按照层摆放，防止上下层物体之间的挤压和摩擦。

3、机械臂放置物体时，是整齐、有规律地进行摆放，并一直放置在高度最低的位置，可提高容器的容纳量。

附图说明

图1为本发明的防止物体挤压的自动化堆放装置的自动铺袋装置的侧视图。

图2为本发明的防止物体挤压的自动化堆放装置的自动铺袋装置的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1-2，本实施例的防止物体挤压的自动化堆放装置，包括用于装载物体的装载容器(图中未显示)、用于将物体搬运至装载容器中的机械手(图中未显示)、用于铺放气泡袋1的自动铺袋装置以及用于检测物体的摆放状态的检测模块(图中未显示)。

所述自动铺袋装置包括气泡袋1、铺袋箱2、拉袋机构以及切袋机构，所述气泡袋1水平收卷在铺袋箱2的一侧；所述拉袋机构包括用于对气泡袋1进行夹紧的夹紧组件和用于驱动夹紧组件进行横向移动的拉袋驱动机构；所述切袋机构包括切刀3和用于驱动切刀3进行竖向移动的切袋驱动机构；工作时，所述装载容器放置在铺袋箱2中，所述拉袋驱动机构驱动夹紧组件将气泡袋1从切刀3的下方拉伸在摆放好的物体的上方。

所述检测模块设置在装载容器的上方，该检测模块包括视觉识别模块和深度检测模块。其中，所述检测模块由双目相机组成，该双目相机包括视觉识别模块和深度检测模块，亦即由普通相机和深度相机组成双目相机。

参见图1-2，所述夹紧组件包括手指气缸4和两个夹紧爪，两个夹紧爪分别固定在手指气缸4的两个驱动端上。通过上述结构，在手指气缸4的驱动下，两个夹紧爪可以对气泡袋1进行夹紧，将气泡袋1铺展在物体上。

参见图1-2，所述拉袋驱动机构包括直线驱动机构(图中未显示)和摆动驱动机构，所述直线驱动机构包括直线驱动电机和直线传动组件，所述直线传动组件连接在直线驱动电机与夹紧组件之间；所述摆动驱动机构包括摆动导轨5和摆动驱动电机6，所述摆动驱动电机6设置在铺袋箱2的与气泡袋1相对的侧壁的顶部；所述摆动导轨5固定连接在传动轴上，该传动轴通过减速结构与直线驱动电机的输出轴连接；所述摆动导轨5上设有导向槽，所述夹紧组件通过滑动结构连接在导向槽中。

通过上述结构，需要铺袋时，摆动驱动电机6驱动传动轴进行转动，使得摆动导轨5横放在物体的上方，然后直线驱动电机驱动夹紧组件沿着导向槽靠近气泡袋1，继而由夹紧组件对气泡袋1进行夹紧，直线驱动电机再驱动夹紧组件返回，从而将气泡袋1拉出，铺展在物体的上方；当夹紧组件返回移动至一定距离后，切袋驱动机构驱动切刀3将气泡袋1切断；切割完毕后，夹紧组件松开，切割后的气泡袋1由于重力开始向下落，同时摆动驱动电机6驱动摆动导轨5向上摆动到竖直方向，开始放置下一层的物体。

参见图1-2，所述切袋驱动机构包括切袋驱动气缸，该切袋驱动气缸的伸缩杆与切刀3固定连接。

参见图1-2，本实施例的防止物体挤压的自动化堆放方法，包括以下步骤：

(1)根据装载容器预先规划物体的水平摆放顺序。

(2)按照规划的水平摆放顺序，机械手将物体投放至装载容器中。

(3)通过视觉识别模块和深度检测模块对装载容器中的物体进行实时检测。

利用深度信息来判断物体摆放是否整齐；每次摆放前都需要确认是否摆放整齐将物体的深度值与当前层面的理论深度对比，若物体的深度值与当前层面的理论深度之差位于设定的误差范围内，则认为摆放整齐；否则，则认为摆放不整齐，在下一层面摆放时优先将物体放到高度最小的位置。

其中，当前层面的理论高度通过以下方法获得：

若装载容器的当前层面未放置物体时，取装载容器中心的X、Y坐标值和深度相机的点云图获取当前层面的深度值，加上物体的深度作为当前层面的理论高度。

(4)在每次摆放之前，通过视觉识别模块对装载容器中的剩余间隙进行检测。

从左至右、从上至下进行检测，若相邻的物体之间的间隙或者物体与装载容器的内壁之间的间隙的尺寸小于物体自身的尺寸，则表明当前层面已经放满；否则，继续按照规划的顺序将物体投放至装载容器中。

(5)当前层面铺满后，通过拉袋驱动机构将气泡袋1覆盖在摆放好的物体的上方，再通过切袋机构将气泡袋1与主体分隔；分隔后的气泡袋1垫在当前层面上，用于缓冲上下层物体之间互相的挤压以及机械手放置物体产生的振动。

(6)按照上述操作直至装载容器装满。

在每次摆放物体之前，分别获取前面物体的X、Y坐标值，通过深度相机的点云图获取到各物体的Z坐标值，并求得全部物体的Z坐标的平均值；将平均值与当前层面的理论高度对比，若误差在20％以内，则认为摆放整齐，反之，则认为摆放不整齐。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防止物体挤压的自动化堆放方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据装载容器预先规划物体的水平摆放顺序；

(2)按照规划的水平摆放顺序，机械手将物体投放至装载容器中；

(3)通过视觉识别模块和深度检测模块对装载容器中的物体进行实时检测；

利用深度信息来判断物体摆放是否整齐；将物体的深度值与当前层面的理论深度对比，若物体的深度值与当前层面的理论深度之差位于设定的误差范围内，则认为摆放整齐；否则，则认为摆放不整齐；

当前层面的理论深度通过以下方法获得：若装载容器的当前层面未放置物体时，取装载容器中心的X、Y坐标值和深度相机的点云图获取当前层面的深度值，加上物体的深度作为当前层面的理论深度；

在每次摆放物体之前，分别获取前面物体的X、Y坐标值，通过深度相机的点云图获取到各物体的Z坐标值，并求得全部物体的Z坐标的平均值；将平均值与当前层面的理论深度对比，若误差在20％以内，则认为摆放整齐，反之，则认为摆放不整齐；

(4)在每次摆放之前，通过视觉识别模块对装载容器中的剩余间隙进行检测；

若相邻的物体之间的间隙或者物体与装载容器的内壁之间的间隙的尺寸小于物体自身的尺寸，则表明当前层面已经放满；否则，继续按照规划的顺序将物体投放至装载容器中；

(5)当前层面铺满后，通过拉袋驱动机构将气泡袋覆盖在摆放好的物体的上方，再通过切袋机构将气泡袋与主体分隔；分隔后的气泡袋垫在当前层面上，用于缓冲上下层物体之间互相的挤压以及机械手放置物体产生的振动；

(6)按照上述操作直至装载容器装满。

2.一种应用权利要求1所述的防止物体挤压的自动化堆放方法的自动化堆放装置，其特征在于，包括用于装载物体的装载容器、用于将物体搬运至装载容器中的机械手、用于铺放气泡袋的自动铺袋装置以及用于检测物体的摆放状态的检测模块；

所述自动铺袋装置包括气泡袋、铺袋箱、拉袋机构以及切袋机构，所述气泡袋水平收卷在铺袋箱的一侧；所述拉袋机构包括用于对气泡袋进行夹紧的夹紧组件和用于驱动夹紧组件进行横向移动的拉袋驱动机构；所述切袋机构包括切刀和用于驱动切刀进行竖向移动的切袋驱动机构；工作时，所述装载容器放置在铺袋箱中，所述拉袋驱动机构驱动夹紧组件将气泡袋从切刀的下方拉伸在摆放好的物体的上方；

所述检测模块设置在装载容器的上方，该检测模块包括视觉识别模块和深度检测模块。

3.根据权利要求2所述的防止物体挤压的自动化堆放装置，其特征在于，所述夹紧组件包括手指气缸和两个夹紧爪，两个夹紧爪分别固定在手指气缸的两个驱动端上。

4.根据权利要求2所述的防止物体挤压的自动化堆放装置，其特征在于，所述拉袋驱动机构包括直线驱动机构和摆动驱动机构，所述直线驱动机构包括直线驱动电机和直线传动组件，所述直线传动组件连接在直线驱动电机与夹紧组件之间；

所述摆动驱动机构包括摆动导轨和摆动驱动电机，所述摆动驱动电机设置在铺袋箱的与气泡袋相对的侧壁的顶部；所述摆动导轨固定连接在传动轴上，该传动轴通过减速结构与直线驱动电机的输出轴连接；

所述摆动导轨上设有导向槽，所述夹紧组件通过滑动结构连接在导向槽中。

5.根据权利要求2所述的防止物体挤压的自动化堆放装置，其特征在于，所述切袋驱动机构包括切袋驱动气缸，该切袋驱动气缸的伸缩杆与切刀固定连接。

6.根据权利要求2所述的防止物体挤压的自动化堆放装置，其特征在于，所述检测模块由双目相机组成，该双目相机包括视觉识别模块和深度检测模块。

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