本發明涉及智能化物流分揀,具體為一種基于機器視覺的全自動物流分揀系統。
背景技術:
1、隨著電子商務和物流行業的快速發展,物流分揀成為了一個重要的環節。傳統的物流分揀主要依賴人工,不僅效率低下,而且容易出錯。近年來,隨著機器人技術和機器視覺技術的發展,越來越多的研究者開始探索將這些技術應用于物流分揀領域。雙機械臂系統由于其高效、靈活的特點,特別適合于復雜環境中的物品分揀任務。
2、現有技術中,機器視覺技術通過攝像頭捕捉物品圖像,利用圖像處理和分析算法提取物品的特征信息,如形狀、大小、顏色等。同時,結合機械工程和自動化技術,設計制造出能夠準確、快速地抓取、運輸和放置物品的雙機械臂系統。此外,計算機科學與人工智能領域的機器學習算法也為系統提供了智能決策和優化的能力,使系統能夠自適應地調整分揀策略,提高分揀效率和準確性。
3、在此基礎上通過融合機器視覺與圖像處理、機械工程與自動化、計算機科學與人工智能以及物流工程與管理、自動控制等多個技術領域。我們提出一種基于機器視覺的全自動物流分揀系統,實現了物品的高效、準確、快速分揀,推動了物流行業的智能化與自動化發展。
技術實現思路
1、根據以上現有技術中的不足,本
技術實現要素:
要解決的技術問題是:提供一種基于機器視覺的全自動物流分揀系統,用以提高物流分揀的效率和準確性,降低人力成本,同時提升物流行業的智能化水平。
2、為了實現以上目的,本發明內容采用如下技術方案:
3、一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,該系統通過機器視覺技術實現對物品的快速準確識別,利用雙機械臂協同作業完成物品的分揀工作;系統主要由物料輸入裝置、機器視覺系統、雙機械臂系統、分揀執行裝置和整體控制系統組成;
4、物料輸入裝置,負責將待分揀的物料輸送到系統的工作區域;
5、機器視覺系統(apriltag),包括攝像頭和圖像處理單元,攝像頭用于捕捉工作區域內的物品圖像,圖像處理單元用于對圖像進行處理和分析,以識別物品的類型、位置等信息;負責物品的識別和定位,機器視覺系統將采集到的特征輸送給體控制系統;
6、雙機械臂系統,包括兩個機械臂和相應的控制系統,機械臂根據機器視覺系統提供的信息,協同工作以抓取并分揀物品;
7、分揀執行裝置,負責接收雙機械臂系統分揀后的物品,并將其輸送到相應的目標位置;
8、整體控制系統,負責協調和控制各個部分的工作,整體控制系統用于實現對物料輸入裝置、機器視覺系統、雙機械臂系統和分揀執行裝置的控制。
9、進一步地,所述機器視覺系統進一步包括顏色識別單元,顏色識別單元用于根據物品的顏色信息進行初步定位,并在圖像處理中利用此信息進行感興趣區域的掩膜處理。
10、進一步地,所述機器視覺系統apriltag采用tag36h11的0-3號id,機器視覺系統的采用stm32f103zet6處理器對采集的圖像進行預處理;機器視覺系統將采集到的數據傳送到控制系統,控制系統根據圖像處理單元的識別結果,生成相應的控制指令,引導雙機械臂進行抓取和分揀操作。
11、進一步地,所述的雙機械臂系統的控制系統還包括特征點匹配模塊和坐標轉換模塊,征點匹配模塊用于對左右兩幅圖像中的點特征進行匹配,并通過實驗數據驗證匹配點的準確性;坐標轉換模塊用于將機器視覺系統識別的三維坐標轉換到機械臂坐標系下,以引導機械臂實施分揀工作;
12、通過特征點匹配模塊和坐標轉換模塊,雙機械臂系統利用平行光軸測距原理對匹配點進行三維坐標恢復,并在此基礎上推導非平行光軸的三維解算方程,以優化三維坐標點的精確度。
13、進一步地,整體控制系統還包括基于python的分揀系統設計,基于python的分揀系統設計用于通過實驗驗證分揀系統的可行性,并分析系統誤差。
14、進一步地,所述雙機械臂系統的每個機械臂都具有多個自由度,可以靈活地進行抓取、搬運和放置操作,雙機械臂系統還配備有傳感器和力控制算法,實時監測抓取過程中的力變化,確保物品的安全穩定抓取。
15、進一步地,所述分揀執行裝置由多個分揀口和輸送裝置組成,其根據實際需求進行靈活配置;且每個分揀口都配備有傳感器和控制系統,傳感器和控制系統實時監測物品的狀態和位置,確保物品準確快速地到達目標位置;分揀執行裝置還具備自動調整功能,根據物品的大小和形狀自適應調整分揀口的寬度和高度,確保物品順利通過。
16、進一步地,所述整體控制系統還具備故障檢測和自我修復功能,用以實時監測系統的運行狀態和性能指標,及時發現并處理故障問題,確保系統的穩定運行和高效作業。
17、進一步地,所述的力控制算法采用pid算法,算法基礎是通過對系統輸入與輸出的偏差進行控制。通過多次修正誤差,來得到穩定的響應。對應的比例(p)、積分(i)、微分(d)是pid算法的核心。
18、進一步地,所述整體操作系統采用freertos實時操作系統。
19、所綜上所述,由于采用了上述技術方案,發明內容的有益技術效果是:
20、一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,采用雙機械臂協同作業的方式,提高了分揀效率和準確性;雙機械臂可以同時作業,互不干擾,大大提高了系統的分揀能力。
21、引入機器視覺技術,實現了對物品的快速準確識別。通過對物品形狀、顏色、尺寸等特征的精確提取和識別,為后續的抓取和分揀操作提供了準確的信息支持。
22、采用自適應分揀口設計,提高了系統的靈活性和適應性。分揀口可以根據物品的大小和形狀自適應調整寬度和高度,確保物品順利通過,避免了因分揀口尺寸不合適而導致的分揀失敗問題。
23、整體控制系統采用先進的控制算法和邏輯,實現了對各個部分的精確控制。同時,系統還具備故障檢測和自我修復功能,可以確保系統的穩定運行和高效作業。
1.一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,包括
2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,所述機器視覺系統包括顏色識別單元,顏色識別單元用于根據物品的顏色信息進行初步定位,并在圖像處理中利用此信息進行感興趣區域的掩膜處理。
3.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,所述機器視覺系統采用tag36h11的0-3號id,機器視覺系統采用stm32f103zet6處理器對采集的圖像進行預處理;機器視覺系統將采集到的數據傳送到控制系統,控制系統根據圖像處理單元的識別結果,生成相應的控制指令,引導雙機械臂進行抓取和分揀操作。
4.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,所述的雙機械臂系統的控制系統還包括特征點匹配模塊和坐標轉換模塊,征點匹配模塊用于對左右兩幅圖像中的點特征進行匹配,并通過實驗數據驗證匹配點的準確性;坐標轉換模塊用于將機器視覺系統識別的三維坐標轉換到機械臂坐標系下,以引導機械臂實施分揀工作。
5.根據權利要求4所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,通過特征點匹配模塊和坐標轉換模塊,雙機械臂系統利用平行光軸測距原理對匹配點進行三維坐標恢復,并在此基礎上推導非平行光軸的三維解算方程,以優化三維坐標點的精確度。
6.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,整體控制系統還包括基于python的分揀系統設計,基于python的分揀系統設計用于通過實驗驗證分揀系統的可行性,并分析系統誤差。
7.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,所述雙機械臂系統的每個機械臂都具有多個自由度,可以靈活地進行抓取、搬運和放置操作,雙機械臂系統還配備有傳感器和力控制算法,實時監測抓取過程中的力變化,確保物品的安全穩定抓取。
8.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,所述分揀執行裝置由多個分揀口和輸送裝置組成,其根據實際需求進行靈活配置;且每個分揀口都配備有傳感器和控制系統,傳感器和控制系統實時監測物品的狀態和位置,確保物品準確快速地到達目標位置;分揀執行裝置還具備自動調整功能,根據物品的大小和形狀自適應調整分揀口的寬度和高度,確保物品順利通過。
9.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,所述的力控制算法采用pid算法,算法基礎是通過對系統輸入與輸出的偏差進行控制。通過多次修正誤差,來得到穩定的響應。對應的比例(p)、積分(i)、微分(d)是pid算法的核心。
10.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的雙機械臂全自動物流分揀系統,其特征在于,所述整體操作系統采用freertos實時操作系統。