CN214718470U - 一种基于机器视觉的智能分拣机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉的智能分拣机器人，包括传送带、驱动轮、从动轮、图像采集装置、三轴Delta机械臂、控制器、动平台和伺服电机；传送带沿动平台的移动方向分为货品识别区和货品分拣区；三轴Delta机械臂通过支架安装在货品分拣区的正上方；图像采集装置采集位于货品识别区的动平台上的货品图像，控制器得到对应的目标货品在机器人坐标系下的中心坐标，使三轴Delta机械臂根据外部控制指令以抓取位于货品分拣区的动平台上的货品进行分拣。本实用新型能够将货品识别区域和货品分拣区域划分成两个独立的工作区，并且只采用图像识别方式，有效减少了结构件之间的相互干涉，避免设备之间的碰撞摩擦。

Description

一种基于机器视觉的智能分拣机器人

技术领域

本实用新型涉及工业分拣技术领域，具体而言涉及一种基于机器视觉的智能分拣机器人。

背景技术

对于工业分拣领域，常常采用人工分拣或者是人机协作的方式进行货物分拣，这样的方法不仅分拣效率低而且人工成本非常高。

近几年来随着人工智能的飞速发展，机器视觉在工业中的应用也越来越广泛，通过机器视觉精准的识别处理工业图片能够更好的进行工业加工与分拣处理。例如专利号为CN211756911U的专利中提出了一种基于机器视觉的高速分拣系统，包括机器人抓取单元、图像采集单元、扫描单元和循环传输单元，机器人抓取单元、图像采集单元和扫描单元均设置于循环传输单元的支撑架。但此类装置中多需要配备扫码设备协助图像识别，识别设备种类较多，结构冗杂，很容易和机器人抓取单元等抓取设备发生结构干涉。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于机器视觉的智能分拣机器人，将货品识别区域和货品分拣区域划分成两个独立的工作区，并且只采用图像识别方式，有效减少了结构件之间的相互干涉，避免设备之间的碰撞摩擦；同时，提出采用补光装置只对货品识别区进行环境光增强处理，由于不存在机械臂等设备的遮挡，只采用少量补光装置即可达到高质量的补光处理，提高货品识别准确度。

为达成上述目的，本实用新型提出一种基于机器视觉的智能分拣机器人，所述智能分拣机器人包括传送带、驱动轮、从动轮、图像采集装置、三轴Delta机械臂、控制器、动平台和伺服电机；

所述传送带沿水平方向上的具有第一端部和第二端部，驱动轮和从动轮分别安装在第一端部和第二端部，驱动轮与伺服电机的输出轴连接，传送带绕接在驱动轮和从动轮上；所述动平台安装在传送带上表面上；其中，驱动轮在伺服电机的作用下转动，使绕设在其外侧的传送带携带动平台水平移动；

所述传送带沿动平台的移动方向分为货品识别区和货品分拣区；所述三轴Delta机械臂通过支架安装在货品分拣区的正上方；所述图像采集装置安装在货品识别区和货品分拣区的交接处，根据外部控制指令以采集位于货品识别区的动平台上的货品图像，将采集到的货品图像发送给控制器，由控制器采用基于视觉引导的机器人工件抓取方法识别出目标货品并获取目标货品在视觉坐标系下的中心坐标，再将视觉坐标系转换到三轴Delta机械臂对应的机器人坐标系，得到对应的目标货品在机器人坐标系下的中心坐标，使三轴Delta机械臂根据外部控制指令以抓取位于货品分拣区的动平台上的货品进行分拣。

进一步地，所述智能分拣机器人包括多个用于增强货品识别区环境光强度的补光组件。

进一步地，所述智能分拣机器人包括两个补光组件，两个补光组件分别位于货品识别区和货品分拣区的交接处两侧。

进一步地，每个所述补光组件包括竖直安装在传送带一侧的立柱和通过调整结构位于立柱顶端的补光灯；所述调整机构包括底座、嵌入安装在底座内的自由球铰；所述补光灯固定在自由球铰一侧，自由球铰在外力作用下转动，以调整补光灯的照射角度。

进一步地，所述支架呈长方体框体结构，固定在货品分拣区的正上方；所述补光组件分别安装在支架临近货品识别区的两个立柱的顶端；所述图像采集装置悬置在支架临近货品识别区的横杆的中心位置。

进一步地，所述图像采集装置采用网络摄像头。

进一步地，所述动平台的边缘处安装有防护栏。

进一步地，所述智能分拣机器人包括存储器，用于存储图像采集装置拍摄的货品图像以及识别结果。

以上本实用新型的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

(1)将货品识别区域和货品分拣区域划分成两个独立的工作区，并且只采用图像识别方式，有效减少了结构件之间的相互干涉，避免设备之间的碰撞摩擦。

(2)同时，提出采用补光装置只对货品识别区进行环境光增强处理，由于不存在机械臂等设备的遮挡，只采用少量补光装置即可达到高质量的补光处理，提高货品识别准确度。

(3)能够有效的提高工业分拣领域的工作效率，使得工业分拣车间能够减少大量的工人工作，使其自动化的程度更高。本发明能够在较为长远的一段时间内降低工业分拣的成本，提高该产业的利润。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型的智能分拣机器人的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1，本实用新型提出一种基于机器视觉的智能分拣机器人，所述智能分拣机器人包括传送带1、驱动轮、从动轮、图像采集装置3、三轴Delta机械臂4、控制器、动平台和伺服电机。

所述传送带1沿水平方向上的具有第一端部和第二端部，驱动轮和从动轮分别安装在第一端部和第二端部，驱动轮与伺服电机的输出轴连接，传送带1绕接在驱动轮和从动轮上；所述动平台安装在传送带1上表面上；其中，驱动轮在伺服电机的作用下转动，使绕设在其外侧的传送带1携带动平台水平移动。

所述传送带1沿动平台的移动方向分为货品识别区和货品分拣区；所述三轴Delta机械臂4通过支架安装在货品分拣区的正上方；所述图像采集装置3安装在货品识别区和货品分拣区的交接处，根据外部控制指令以采集位于货品识别区的动平台上的货品图像，将采集到的货品图像发送给控制器，由控制器采用基于视觉引导的机器人工件抓取方法识别出目标货品并获取目标货品在视觉坐标系下的中心坐标，再将视觉坐标系转换到三轴Delta机械臂4对应的机器人坐标系，得到对应的目标货品在机器人坐标系下的中心坐标，使三轴Delta机械臂4根据外部控制指令以抓取位于货品分拣区的动平台上的货品进行分拣。优选的，为了防止货品在移动过程中掉落，所述动平台的边缘处安装有防护栏。

在一些例子中，所述图像采集装置3采用网络摄像头。摄像头能够识别到通过传送带1传送到货品识别区的工件图像，工件的图像一般都会拥有一定的形状并且不会存在重叠，因此考虑检测边缘的方法分割出图像的边缘，分割出图像中每个工件的形状后，通过其轮廓的检测能够获得其形状。

在本申请中，关于货品图像识别和中心坐标获取的过程直接引用了专利号为CN110315525A的发明中提到的一种基于视觉引导的机器人工件抓取方法，并未在识别和坐标获取方法上做任何改进。该方法包括：(1)预先建立好目标工件的模板，采集目标工件的图像，获取所述模板的边缘特征图像和目标工件的边缘特征图像；(2)利用所述目标工件的边缘特征图像的最小外接矩形获取目标工件相对于模板的偏转角度，利用所述偏转角度和所述模板的边缘特征图像建立补偿模板集合；(3)将所述目标工件的边缘特征图像同所述补偿模板集合进行匹配，识别出目标工件并获取目标工件在视觉坐标系下的中心坐标；(4)将视觉坐标系转换到机器人用户坐标系。本申请通过采用前述方法使三轴Delta机械臂4可以获取目标货品在机器人坐标系下的中心坐标，便于用户在货品进入货品分拣区时，采用三轴Delta机械臂4抓取对应的货品，而不因货品的继续移动导致工件/货品坐标丢失和错误抓取等失误。

在另一些例子中，为了提高图像识别准确度，所述智能分拣机器人包括多个用于增强货品识别区环境光强度的补光组件。

由于补光装置2只需要对货品识别区进行环境光增强处理，而该区域的正上方不存在机械臂等设备的遮挡，只采用少量补光装置2即可达到高质量的补光处理。例如，所述智能分拣机器人包括两个补光组件，两个补光组件分别位于货品识别区和货品分拣区的交接处两侧。

优选的，每个所述补光组件包括竖直安装在传送带1一侧的立柱和通过调整结构位于立柱顶端的补光灯；所述调整机构包括底座、嵌入安装在底座内的自由球铰；所述补光灯固定在自由球铰一侧，自由球铰在外力作用下转动，以快速调整补光灯的照射角度。

作为其中的一种优选例，所述支架呈长方体框体结构，固定在货品分拣区的正上方；所述补光组件分别安装在支架临近货品识别区的两个立柱的顶端；所述图像采集装置3悬置在支架临近货品识别区的横杆的中心位置。而三轴Delta机械臂4悬挂在支架正上方的支撑平台下方，根据用户下发的控制指令移动抓手位置，进行货品抓取。

所述智能分拣机器人还包括存储器，用于存储图像采集装置3拍摄的货品图像以及识别结果。优选的，该存储器中还包括货物信息数据库，用于存放工厂内所有生产的货物资料，以便于在分拣时能够准确寻找到相应货物。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的智能分拣机器人，其特征在于，所述智能分拣机器人包括传送带、驱动轮、从动轮、图像采集装置、三轴Delta机械臂、控制器、动平台和伺服电机；

所述传送带沿水平方向上的具有第一端部和第二端部，驱动轮和从动轮分别安装在第一端部和第二端部，驱动轮与伺服电机的输出轴连接，传送带绕接在驱动轮和从动轮上；所述动平台安装在传送带上表面上；其中，驱动轮在伺服电机的作用下转动，使绕设在其外侧的传送带携带动平台水平移动；

所述传送带沿动平台的移动方向分为货品识别区和货品分拣区；所述三轴Delta机械臂通过支架安装在货品分拣区的正上方；所述图像采集装置安装在货品识别区和货品分拣区的交接处，根据外部控制指令以采集位于货品识别区的动平台上的货品图像，将采集到的货品图像发送给控制器，由控制器采用基于视觉引导的机器人工件抓取方法识别出目标货品并获取目标货品在视觉坐标系下的中心坐标，再将视觉坐标系转换到三轴Delta机械臂对应的机器人坐标系，得到对应的目标货品在机器人坐标系下的中心坐标，使三轴Delta机械臂根据外部控制指令以抓取位于货品分拣区的动平台上的货品进行分拣。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的智能分拣机器人，其特征在于，所述智能分拣机器人包括多个用于增强货品识别区环境光强度的补光组件。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的智能分拣机器人，其特征在于，所述智能分拣机器人包括两个补光组件，两个补光组件分别位于货品识别区和货品分拣区的交接处两侧。

4.根据权利要求2所述的基于机器视觉的智能分拣机器人，其特征在于，每个所述补光组件包括竖直安装在传送带一侧的立柱和通过调整机构位于立柱顶端的补光灯；所述调整机构包括底座、嵌入安装在底座内的自由球铰；所述补光灯固定在自由球铰一侧，自由球铰在外力作用下转动，以调整补光灯的照射角度。

5.根据权利要求2所述的基于机器视觉的智能分拣机器人，其特征在于，所述支架呈长方体框体结构，固定在货品分拣区的正上方；所述补光组件分别安装在支架临近货品识别区的两个立柱的顶端；所述图像采集装置悬置在支架临近货品识别区的横杆的中心位置。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的智能分拣机器人，其特征在于，所述图像采集装置采用网络摄像头。

7.根据权利要求1所述的基于机器视觉的智能分拣机器人，其特征在于，所述动平台的边缘处安装有防护栏。

8.根据权利要求1所述的基于机器视觉的智能分拣机器人，其特征在于，所述智能分拣机器人包括存储器，用于存储图像采集装置拍摄的货品图像以及识别结果。

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