CN209125826U - 一种信封文件袋搬运系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种信封文件袋搬运系统。包括：相机、处理器、机械手、传送设备；相机与处理器通信连接，对传送设备上传送的信封文件袋进行图像采集；并将采集得到的图像发送至处理器；处理器与机械手通信连接，定位接收到的图像中的信封文件袋，得到初始位置和初始角度，初始位置为信封文件袋在被相机拍摄到时所处的位置，初始角度为信封文件袋在被相机拍摄到时所处的角度；并将初始位置和初始角度发送至机械手；机械手根据初始位置和初始角度从传送设备上拣取信封文件袋，并将信封文件袋摆放于预设位置。可以实现自动化搬运信封文件袋，降低物流行业人工成本。

Description

一种信封文件袋搬运系统

技术领域

本实用新型涉及机器视觉技术领域，特别是涉及一种信封文件袋搬运系统。

背景技术

物流产业中往往会对货物进行包装，信封文件袋是一种常见的外包装。一个物流点往往会面对大量信封文件袋，为了对这些信封文件袋进行处理，可能需要将这些信封文件袋从存放位置搬运到指定位置。

现有技术中，物流点为了搬运效率，可以利用传送设备对信封文件袋进行传输。在利用传送设备传输信封文件袋的过程中，出于一些原因可能需要从传送设备上拣取信封文件袋，并进行重新摆放，例如信封文件袋在到达传送设备终点后，需要将信封文件袋从传送设备上拣取下来，并重新摆放至指定位置的指定设备上。这些重新摆放的工作可以安排相应的工作人员来完成。

但是，人工进行重新摆放会增加物流产业的人工成本，并且工作人员难以实现24小时不间断的工作，导致搬运效率较低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种信封文件袋搬运系统，以实现自动化搬运信封文件袋，有效降低了物流行业的人工成本。具体技术方案如下：

在本实用信息实施例的第一方面，提供了一种信封文件袋搬运系统，所述系统包括：

相机、处理器、机械手、传送设备；

所述相机与所述处理器通信连接，对所述传送设备上传送的信封文件袋进行图像采集；并将采集得到的图像发送至所述处理器；

所述处理器与所述机械手通信连接，定位接收到的图像中的信封文件袋，得到初始位置和初始角度，所述初始位置为所述信封文件袋在被所述相机拍摄到时所处的位置，所述初始角度为所述信封文件袋在被所述相机拍摄到时所处的角度；并将所述初始位置和所述初始角度发送至所述机械手；

所述机械手根据所述初始位置和所述初始角度从所述传送设备上拣取所述信封文件袋，并将所述信封文件袋摆放于预设位置。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述系统还包括光源，所述光源对所述传送设备所处场景进行补光。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述光源的安装平面低于所述相机的镜头所处的平面。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述光源包括多个补光灯，所述多个补光灯以所述相机为中心，对称式的分布在所述相机的四周，并且所述多个补光灯的安装高度相同。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述多个补光灯的法向与竖直方向之间的夹角为45°，并且所述多个补光灯的法向朝向所述相机所在的一侧。

结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，所述系统还包括光电传感器，所述光电传感器安装于所述传送设备，所述光电传感器与所述相机电连接，监控所述传送设备上的预设区域是否存在信封文件袋，并且如果所述预设区域存在信封文件袋，向所述相机发送电信号，以触发所述相机进行图像采集。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述光电传感器与所述传送设备的编码器电连接，所述光电传感器在所述预设区域存在信封文件袋时，向所述编码器发送电信号，以触发所述编码器记录所述传送设备的牵引件的移动距离，所述牵引件为所述传送设备中承载信封文件袋的部件；

所述机械手与所述编码器电连接，以接收所述编码器发送的脉冲数据，所述脉冲数据用于表示所述牵引件在所述编码器接收到所述光电传感器发送的电信号后的移动距离。

结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，所述相机安装于所述传送设备的上方，所述相机的镜头的法向竖直向下。

结合第一方面，在第八种可能的实现方式中，所述系统还包括显示设备，所述显示设备与所述处理器电连接，用于展示所述处理器的定位结果和/或配置界面。

本实用新型实施例提供的信封文件袋搬运系统，可以利用机器视觉为机械手提供定位，以实现自动化搬运信封文件袋，有效降低了物流行业的人工成本。当然，实施本实用新型的任一产品或方法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实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的信封文件袋搬运系统的一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的信封文件袋搬运系统的另一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的补光灯的一种布局示意图；

图4为本实用新型实施例提供的信封文件袋搬运系统的一种原理示意图；

图5为本实用新型实施例提供的文件信封袋定位方法的一种原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，图1所示为实用新型实施例提供的信封文件袋搬运系统的一种结构示意图，可以包括：

相机100、处理器200、机械手300、传送设备400。

传送设备400上传送有信封文件袋410，传送设备400可以是带式传送设备。进一步的，本实用新型实施例提供的信封文件袋搬运系统可以只包括一个传送设备400，也可以是包括多个传送设备400。为讨论方面，下面将以系统中仅包括一个传送设备400为例对本实用新型实施例进行说明。

相机100与处理器200电连接，相机100可以是工业相机，可以对传送设备 400上传送的信封文件袋进行图像采集，并将采集得到的图像发送至处理器200。相机100的镜头距离传送设备400平面的距离，应当为相机100能够清晰成像的距离。

在一种可选的实施例中，相机100可以是安装于传送设备400的正上方，并且相机100的镜头的法向竖直向下，法向竖直向下是指镜头的法线与传送设备 400平面竖直，并且镜头朝向传送设备400。选用该实施例，可以使得相机100 能够从正面拍摄到传送设备400上的信封文件袋410，拍摄得到的图像中信封文件袋410不会因为拍摄角度变形，便于处理器200对相机拍摄得到的图像进行处理。

处理器200可以是一个与相机100通信连接的工业计算机，也可以是集成在相机100上的一个智能处理芯片，可以定位接收到的图像中的信封文件袋410，得到初始位置和初始角度，初始位置为信封文件袋410在被相机拍100摄到时所处的位置，初始角度为信封文件袋410在被相机100拍摄到时所处的角度。并将初始位置和初始角度发送至机械手300。处理器200可以是利用预先安装的机器视觉定位程序对接收到的图像进行处理，以得到初始位置和初始角度。

机械手300可以根据初始位置和初始角度从传送设备400上拣取信封文件袋410，并将信封文件袋410按照预设摆放规则摆放于预设位置。进一步的，可以是将信封文件袋按照预设角度摆放在传送设备上，也可以是按照预设角度摆放在特定的台面上，特定的台面可以是用户预先根据实际需求指定的。机械手可以是六轴空间机械臂，六轴空间机械臂上可以设置有夹子或者吸嘴，也可以是设置其他具备拣取功能的组件，以将信封文件袋410从传送设备400上拣取。为讨论方便，下面将以机械手300设置有吸嘴为例对本实用新型实施例进行说明。

机械手300可以是在接收到处理器200发送的初始位置和初始角度后，可以运动至与初始位置对应的位置，并将吸嘴调整至与初始角度对应的角度。可以理解的是，从相机100拍到信封文件袋410的图像，经由处理器200进行处理，再将初始位置和初始角度发送至机械手300这一过程需要一定时间才能够完成，而信封文件袋410位于传送设备400上，传送设备400正在工作，因此信封文件袋410的位置会随时间变化而变化。假设信封文件袋410的初始位置为(x₁，y₁)，如果信封文件袋410在传送设备400运动的位移从信封文件袋410被相机100拍摄到开始，到机械手300接收到处理器200发送的初始位置和初始角度并作出响应为止为(x₂，y₂)，那么机械手300应当在(x₁+x₂，y₁+y₂)的位置处捡取信封文件袋410。

在一种可选的实施例中，可以是假设传送设备400是匀速运动的，基于信封文件袋410被相机100拍摄到的时间节点t₁，与机械手300接收到处理器200发送的初始位置和初始角度并做出响应的时节节点t₂,之间的时间差，计算出信封文件袋410在传送设备400上的位移(x₂，y₂)。

在另一种可选的实施例中，也可以是利用一编码器统计记录传送设备400 的移动距离，基于时间节点t₁时传送设备400的移动距离s₁，与时节节点t₂时传送设备400的移动距离s₂之间的距离差，计算出信封文件袋410在传送设备400 上的位移(x₂，y₂)。其中传送设备400的移动距离是指传送设备400上用于带动信封文件袋410的牵引件的移动距离。编码器可以是通过统计传送设备400电机发送的脉冲信号来记录传送设备400的移动距离的。

机械手300的吸嘴转动至与初始角度对应的角度，使得机械手300在拣取信封文件袋410时，可以保证信封文件袋410与机械手之间的角度相对固定，因此机械手300在放置信封文件袋410时可以整齐摆放。可以理解的是，信封文件袋 410由于一些特殊原因，可能没有整齐摆放在传送设备400上，不同的信封文件袋410可能在传送设备400上呈现不同的角度，如果机械手300按照相同的角度拣取不同的信封文件袋410，则拣取到的信封文件袋410与机械手300所成的角度可能不同，因此机械手300将信封文件袋410放置至预设位置后，不同信封文件袋410的摆放角度不同，可能导致信封文件袋410在预设位置摆放的较为杂乱。而机械手300的吸嘴运动至与初始角度对应的角度则可以解决该技术问题。进一步的，在一种可选的实施例中，机械手300的吸嘴可以是转动至初始角度。

在一种可选的实施例中，如图2所示，还可以包括光源500，光源500可以对传送设备400所处场景进行补光。光源500可以是一个或多个补光灯。在一些应用场景中，光线可能不足，相机100拍摄得到的图像中，信封文件袋410与传送设备400之间的对比度不够高，导致处理器200难以基于相机100拍摄到的图像定位信封文件袋410的初始位置和初始角度。而选用该实施例可以解决这一技术问题。

进一步的，光源500的安装平面低于相机的镜头所处的平面，即光源500的安装平面在相机的镜头所处的平面与传送设备400平面之间，可以使得光源500 对传送设备400进行补光的同时，避免光源500发射出的光直射入相机100的镜头，导致相机100的曝光过大。

光源500可以包括多个补光灯510，多个补光灯510以相机100为中心，对称式的分布在相机100的四周，并且每个补光灯510的安装高度相同，示例性的，可以如图3所示，光源500包括有4个补光灯510，以相机100为中心，围成一个正方形。其中，以相机100为中心是在水平方向上，而在竖直方向上，四个补光灯510的安装高度相同，可以与相机100的镜头的所处平面的高度相同，也可以与相机100的镜头的所处平面的高度不相同。进一步的，补光灯510的法向与竖直方向之间的夹角为45°，并且补光灯510的法向朝向相机100所在的一侧。选用该实施例，可以实现光源500对监控场景更好的照明。

在一种可选的实施例中，还可以包括光电传感器，光电传感器安装于传送设备400上，光电传感器与相机100电连接，可以监控传送设备400上的预设区域是否存在信封文件袋410，并且如果预设区域存在信封文件袋410，向相机100 发送电信号，以触发相机100进行图像采集。

光电传感器可以是一光敏组件，当预设区域存在信封文件袋410时，信封文件袋410会对预设区域的光路造成影响，如光路被阻断，光电传感器可以感应到该影响，进而确定预设区域存在信封文件袋410。光电传感器所发送的电信号根据相机100的触发方式不同可以是不同的信号，例如可以是高电平信号，也可以是一个上升沿或下降沿信号。

在另一种可选的实施例中，还可以包括编码器，编码器与光电传感器电连接，并且编码器设置于传送设备400上，光电传感器在确定预设区域存在信封文件袋410后，还可以向编码器发送电信号，以触发编码器记录传送设备400的牵引件的移动距离。

机械手300与编码器电连接，以接收编码器发送的脉冲数据，该脉冲数据用于表示牵引件在编码器接收到光电传感器发送的电信号后的移动距离。示例性的，可以是光电传感器感应到预设区域存在信封文件袋410后，向编码器发送电信号，编码器在接收到该电信号后开始记录脉冲传送设备400的牵引件的移动距离，机械手300在接收到初始位置(x₁，y₁)和初始角度后，从编码器读取传送设备400的牵引件此时的移动距离(x₂，y₂)，进而机械手300可以确定需要运动至(x₁+x₂，y₁+y₂)以拣取信封文件袋410。

在一种可选的实施例中，处理器200还可以与显示设备电连接，该显示设备可以展示处理器200的定位结果和/或配置界面。用户可以通过该显示设备确定处理器200的定位结果是否正确，和/或，对处理器200的定位记性配置。

本实施例中，相机100与处理器200之间可以是通过数据总线实现通信连接，也可以是通过网线实现通信连接，以提高相机100与处理器200之间数据交互的速率，在其他实施例中，相机100与处理器200之间还可以是通过预设的无线网络实现通信连接。

为了更清楚地对本实用新型实施例进行说明，下面将以本实用新型实施例所提供的信封文件搬运系统搬运一个信封文件袋410为例进行说明，可以参见图4，包括：

S401，光电传感器感应到预设区域存在信封文件袋410，向相机和编码器发送电信号。

S402，相机在接收到电信号后进行图像采集。

可以理解的是，由于相机是在光电传感器的触发下拍摄图像的，而光电传感器在感应到预设区域存在信封文件袋才会触发相机拍摄图像，因此相机拍摄得到的图像中应当存在信封文件袋。

S403，编码器在接收到电信号后，开始记录传送设备的牵引件的移动距离。

S402和S403分别是由编码器和相机独立进行的，其先后顺序可以根据实际情况进行调整，也可以是同步进行的。

S404，处理器在接收到相机发送的图像后，定位图像中的信封文件袋，得到初始位置和初始角度。

由于相机与机械手的位置不同，因此相机的空间坐标系和机械手的空间坐标系可能不同，即同样一个坐标点，在相机的空间坐标系中和在机械手的空间坐标系中代表两个不同的点，因此基于相机拍摄的图像定位得到的初始位置和初始角度，可能无法被机械手正确识别，在本实施例中，可以预先建立相机的空间坐标系和机械手的空间坐标系之间的转换关系,使得机械手可以正确识别初始位置和初始角度。

S405，处理器将初始位置和初始角度发送至机械手。

S406，机械手在接收到初始位置和初始角度后，从编码器读取传送设备的牵引件所移动的距离。

S407，机械手基于初始位置和传送设备的牵引件所移动的距离，确定信封文件袋所处的实际位置。

S408，机械手移动至实际位置，并调整吸嘴至初始角度，以拣取信封文件袋。

S409，机械手在拣取信封文件袋后，移动至预设位置并调整吸嘴至默认角度，并放置信封文件袋。

根据实际需求，可以是将信封文件袋放置于传送设备上，也可以是将信封传送设备放置在传送设备以外的某一个指定区域内。

下面将以处理器为执行主体，对处理器定位信封文件袋的过程进行说明，参见图5，以相机采集到的图像为灰度图像为例，可以包括：

S501，对接收到的灰度图像进行二值化处理，得到二值化图像。

可以是判断接收到的图像中每个像素点的灰度值是否大于预设灰度值阈值，如果该像素点的灰度值大于预设灰度值阈值，将该像素点的灰度值设置为 255，如果该像素点的灰度值不大于预设灰度阈值，将该像素点的灰度值设置为0。

S502，确定二值化图像中信封文件袋的边缘。

信封文件袋通常为矩形，信封文件袋的边缘可以是由该矩形的四个顶点坐标表示。在本实施例中，所使用的传送设备可以是黑色传送设备，信封文件袋可以是白色的信封文件袋，在这种情况下，二值化图像中传送设备区域的像素的灰度值为0，即黑色，而信封文件袋区域的像素的灰度值为255，即白色。因此可以通过确定二值化图像中白色区域的边缘来确定信封文件袋的边缘。

S503，基于信封文件袋的边缘上多个点的坐标，计算信封文件袋的中心位置，作为初始位置，并计算信封文件袋的角度作为初始角度。

示例性的，可以是基于信封文件袋四个顶点的坐标，计算出信封文件袋的中心位置，以及角度的。具体的，可以是利用下式进行计算：

其中，X_a、X_b、X_c、X_d分别为四个顶点的横坐标，Y_a、Y_b、Y_c、Y_d分别为四个定点的纵坐标，X_o,Y_o分别为信封文件袋中心位置的横坐标和纵坐标，θ为信封文件袋的角度。可以理解的是，在其他实施例中，在计算得到信封文件袋的中心位置以及角度后，可以根据相机的空间坐标系与机械手的空间坐标系至今的转换关系，将中心位置和角度进行转换，得到机械手的空间坐标系下，信封文件袋的中心位置以及角度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种信封文件袋搬运系统，其特征在于，所述系统包括：

相机、处理器、机械手、传送设备；

所述相机与所述处理器通信连接，对所述传送设备上传送的信封文件袋进行图像采集；并将采集得到的图像发送至所述处理器；

所述处理器与所述机械手通信连接，定位接收到的图像中的信封文件袋，得到初始位置和初始角度，所述初始位置为所述信封文件袋在被所述相机拍摄到时所处的位置，所述初始角度为所述信封文件袋在被所述相机拍摄到时所处的角度；并将所述初始位置和所述初始角度发送至所述机械手；

所述机械手根据所述初始位置和所述初始角度从所述传送设备上拣取所述信封文件袋，并将所述信封文件袋摆放于预设位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光源，所述光源对所述传送设备所处场景进行补光。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光源的安装平面低于所述相机的镜头所处的平面。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光源包括多个补光灯，所述多个补光灯以所述相机为中心，对称式的分布在所述相机的四周，并且所述多个补光灯的安装高度相同。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述多个补光灯的法向与竖直方向之间的夹角为45°，并且所述多个补光灯的法向朝向所述相机所在的一侧。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光电传感器，所述光电传感器安装于所述传送设备，所述光电传感器与所述相机电连接，监控所述传送设备上的预设区域是否存在信封文件袋，并且如果所述预设区域存在信封文件袋，向所述相机发送电信号，以触发所述相机进行图像采集。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述光电传感器与所述传送设备的编码器电连接，所述光电传感器在所述预设区域存在信封文件袋时，向所述编码器发送电信号，以触发所述编码器记录所述传送设备的牵引件的移动距离，所述牵引件为所述传送设备中承载信封文件袋的部件；

所述机械手与所述编码器电连接，以接收所述编码器发送的脉冲数据，所述脉冲数据用于表示所述牵引件在所述编码器接收到所述光电传感器发送的电信号后的移动距离。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相机安装于所述传送设备的上方，所述相机的镜头的法向竖直向下。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示设备，所述显示设备与所述处理器电连接，用于展示所述处理器的定位结果和/或配置界面。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械手在摆放所述信封文件袋时，将所述信封文件袋按照预设角度摆放在所述传送设备上，或者摆放在指定的台面上。