基于机器视觉的复杂场景下智能快递分拣系统研究

基于机器视觉的复杂场景下智能快递分拣系统研究
摘要:交叉带分拣机分为水平交叉带分拣机和垂直型交叉带分拣机。水平交叉带分拣机主要包括可提供环形运动的底座轨道和在轨道上运动的运输小车,小车安装固定在底座上,并采用弹性连接装置连接,实现小车的首尾相连,底座安装有提供运输小车运动动力的四个直线电机,运输小车装有内置电动滚筒,通过外部取电控制皮带机转动,装置结构复杂,成本较高;垂直型分拣机的运输小车在垂直方向上形成环形,减少了占地面积,但由于只有顶部运输小车可以载物,成本较高。
关键词:智能、复杂场景、分拣系统、快递
引言:目前校园包裹分拣机在分拣环节最后一公里处,分拣入口的快递信息筛选、出口处快递整理与搬运等环节主要通过人工方式进行;同时,校园包裹在进入快递站点之前也是需要人工分拣。以上很多物流运输的各个过程均是通过人工操作完成,这样效率低且错误率高并且极大的限制了物流运输效率。而基于机器视觉的复杂场景下智能快递分拣系统的研发,可以使机器人具备检测识别物体的功能并且能够根据目标物体位姿变化做出响应,引导机器人做出相应的动作,实现精确的分拣与码放,从而提高分拣速度,保证物流的运输效率。
一、快递分拣机种类及结构
1、滑靴式分拣机
滑靴式分拣机采用支撑板连接,在垂直平面上形成一个环形,支撑板中间安装可移动的滑块。分拣快递时,滑靴需要从装置的端移动到另端,这一分拣动作必须严格执行,耗时较长,导致分拣效率很难提高。
2、浮出式分拣机
核桃杨浮出式分拣机采用滚筒输送机进行运输,采用浮出式皮带机进行分拣,滚简输送机和皮带机采用空间分层布置,未分拣时,皮带机在滚筒输送机下方,分拣时,皮带机移动到滚筒输送机上方,快件通过浮出的皮带机滑落至储纳箱,这种设计动作较多,分拣效率较低。
3、交叉带分拣机
交叉带分拣机分为水平交叉带分拣机和垂直型交叉带分拣机。水平交叉带分拣机主要包括可提供环形运动的底座轨道和在轨道上运动的运输小车,小车安装固定在底座上,并采用
弹性连接装置连接,实现小车的首尾相连,底座安装有提供运输小车运动动力的四个直线电机,运输小车装有内置电动滚筒,通过外部取电控制皮带机转动,装置结构复杂,成本较高;垂直型分拣机的运输小车在垂直方向上形成环形,减少了占地面积,但由于只有顶部运输小车可以载物,成本较高。
二、智能快递分拣系统的主要设计
在校园快递分拣环节中,针对在堆放杂乱无序、相互遮挡的复杂场景下目标物体检测识别效率慢、错误率高等核心技术挑战进行深入研究,将快递包裹进行信息筛选、整理和搬运,其主要研究内容如下:
1、图像预处理模块车载影院
对于从应用层的图像采集模块获取到的图像信息首先需要对图像进行预处理,由于图像预处理改善了图像信息的视觉效果,将图像信息转换为更适合人或者计算机处理的形式,突出对人或者计算机分析有意义的信息并且抑制无用的冗余信息,提高了图像的使用价值。
2、手眼标定实现机器人准确抓取
机器人坐标系与相机坐标系并非在同一坐标系中,因此通过手眼标定将相机坐标系与机器人坐标系统一描述,从而获得目标物体在机器人基坐标系下的位姿信息。机器人接收到目标物体的位姿信息后,将其转化为对应的机器人控制命令,引导机器人拣选目标物体,最后将目标物体码放到对应的位置,完成单件分离的任务。
3、通信模块
基于视觉引导的智能物流分拣系统由多个系统协同组成分别是用于进行图像处理的计算单元以及用于拣选目标的机器人,因此不同系统之间的通信是不可避免的。将通过手眼标定处理过的六位姿态信息传递给机器人,支撑机器人完成单件分离的拣选任务,这需要使用通信模块完成信息交互。因此,该系统使用了基于TCP/IP的网络通信方式完成系统各个模块之间的交互。通过控制计算单元与机器人在同一个网段,利用系统控制器来监测机器人的状态。当完成图像处理以及坐标系转换后将拣选目标的位姿信息通过通信模块传递给机器人,机器人在完成单件分离任务后,通过通信模块传递给系统控制器机器人当前信号。
三、在复杂场景下智能快递分拣的关键问题
1、精准的分拣在复杂视觉环境下的物品
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将智能分拣系统与传统的机器视觉以及深度学习方法进行结合,通过3D扫描仪来实现目标物体的定位与识别,从而实现了在分拣环境复杂的自动化流水生产线上进行精准分拣物体的功能。
2、解决机器人拣选过程中容易出现重心偏移的问题
采用级联卷积最优拣选位置预测估计网络可以有效地获得目标物体的最优拣选位置,虽然每个快递目标形态各异、姿态不一,但是最优拣选网络不仅能够获得快递目标最优的拣选位置并且还获得了构成拣选框的各点信息,为后续直接获得目标物体的姿态提供重要信息。
四、结束语
在智能化趋势下,电商行业迅猛发展,催生了海量的快递,给物流仓储分拣
工作带来严重负荷。目前大型物流分拣中心大多采用以交叉带分拣机为代表的流
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水作业分拣方式,但在实际应用中,运送物品至分拣入口进行快递信息筛选以及
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快递出口处快递整理与搬运等复杂场景主要通过人工方式进行,然而使用人工操
作不仅效率低且错误率高,极大的限制了物流运输效率。因此,研究基于复杂场景下智能快递分拣系统具有非常重要的现实意义和重要的科研价值。
以前的研究仅停留在摆放物品的简单场景,均未考虑在堆放杂乱无序相互遮挡的复杂场景进行快递目标的实时检测识别,快递之间的相互依赖关系以及多目标物体最优拣选位置的确定。因此,本文以堆放杂乱无序、相互遮挡的复杂环境为研究背景,快递目标为研究对象,研究了提高快递目标检测识别的精度、快递目标最优拣选位姿确定。
内置式永磁同步电机参考文献:
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本文发布于:2024-09-21 13:43:50,感谢您对本站的认可!

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