[發明專利]一種基于人工智能技術的3D視覺碼垛系統及方法

有效

• 申請號: 202010867912.4
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112047113B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 嚴柏林;汪雪林;郭曉鋒
• 申請（專利權）人: 蘇州中科全象智能科技有限公司
• 主分類號: B65G57/02
• 分類號: B65G57/02;B65G43/08;B65G37/00;B65G47/91;B65G35/00;B65G13/00
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 尉月麗

1.一種基于人工智能技術的3D視覺碼垛系統，其特征在于，包括：3D結構光相機、輸送線、機械臂、移動平臺、控制處理單元；

所述機械臂安裝于所述移動平臺上部；所述機械臂末端安裝有所述3D結構光相機和抓取裝置；

所述輸送線用于輸送待碼垛物品，所述輸送線還安裝有二維碼檢測裝置；所述輸送線輸送的物品在頂面噴涂或黏貼有二維碼，所述二維碼至少包含外包裝形狀、尺寸信息及物品信息；

所述控制處理單元包括圖像處理模塊、控制模塊、運算模塊；所述圖像處理模塊與所述3D結構光相機連接；所述二維碼檢測裝置與所述運算模塊連接；所述控制模塊與所述機械臂、移動平臺、抓取裝置、輸送線的電控單元連接；所述運算模塊與所述圖像處理模塊、控制模塊連接；

所述運算模塊內置人工神經網絡，用于根據所述二維碼的信息解析產品信息，預計包裝箱到位后頂部中心處的空間位置，并且在抓取碼垛過程中實時計算包裝箱頂部中心處的空間位置，將二者比較結果轉化為偏移量，調整所述機械臂以補償末端累計誤差或位置偏差；所述運算模塊還用于調整所述抓取裝置進行產品抓取及碼垛。

2.根據權利要求1所述的3D視覺碼垛系統，其特征在于，所述輸送線為滾筒輸送線，并在輸送方向的上方安裝有二維碼掃描器；所述滾筒輸送線在輸送方向的末端安裝有擋板。

3.根據權利要求1所述的3D視覺碼垛系統，其特征在于，所述抓取裝置為陣列式真空吸盤機械手，通過導氣管連接真空泵；所述真空泵連接所述控制處理單元。

4.根據權利要求1所述的3D視覺碼垛系統，其特征在于，所述移動平臺為RGV或AGV小車。

5.根據權利要求1或2所述的3D視覺碼垛系統，其特征在于，所述圖像處理模塊和所述運算模塊設置于上位機內，所述上位機通過圖像采集卡連接所述3D結構光相機；所述上位機連接所述二維碼檢測裝置。

6.根據權利要求5所述的3D視覺碼垛系統，其特征在于，所述控制模塊設置于PLC控制器中，所述PLC控制器與所述上位機連接。

7.一種基于人工智能技術的3D視覺碼垛方法，其特征在于，具體碼垛步驟如下：

S1、待碼垛物品沿輸送線向下游輸送，并通過二維碼掃碼裝置下方，所述二維碼掃碼裝置掃描待碼垛物品頂部的二維碼，獲得外包裝尺寸、形狀及物品信息，并將信息傳輸至運算模塊；

S2、待碼垛物品到達指定位置后，所述運算模塊根據所述S1中的物品信息結合抓取算法進行抓取計算，并向控制模塊發送調整指令，控制移動平臺按指定路徑移動到靠近待碼垛物品的區域，并按所述運算模塊的計算結果改變機械臂姿態，使抓取裝置抓取待碼垛物品；所述抓取裝置抓取待碼垛物品過程中，3D結構光相機拍攝至少一次待碼垛物品，獲得點云信息，并通過圖像處理模塊處理后，傳輸至所述運算模塊，所述運算模塊對點云信息進行三維重建，進而與預設三維信息進行比較，將比較結果轉化為偏移量，并將其發送至所述控制模塊，由所述控制模塊對所述機械臂的末端運動軌跡進行改變，以補償所述抓取裝置的運動路徑偏差；

S3、所述移動平臺按所述運算模塊的計算路徑移動至指定碼垛區域，并通過所述3D結構光相機拍攝碼垛區域，并將拍攝的圖像信息傳輸至所述圖像處理模塊，經過圖像處理后信息傳輸至所述運算模塊；由所述運算模塊內置的人工神經網絡分析當前碼垛區域可供放置位置，并對比待碼垛物品外形及尺寸，選取最合適放置位置，并計算出放置路徑；之后將位置信息及放置路徑發送至所述控制模塊；

S4、所述控制模塊根據所述S3中的位置信息，調整所述機械臂姿態，將待碼垛物品放置于指定位置，并控制所述抓取裝置釋放待碼垛物品，完成一次碼垛操作；

S5、所述控制模塊發出復位指令，使所述移動平臺移動至初始位置，所述機械臂恢復初始姿態，等待下一次碼垛操作。

8.根據權利要求7所述的3D視覺碼垛方法，其特征在于，在所述S3中，碼垛區域拍攝圖像為點云信息，通過所述圖像處理模塊進行降噪、特征提取處理后，傳輸至所述運算模塊；所述運算模塊對接收到的所述點云信息進行三維重建，之后由內置的人工神經網絡對三維模型進行分析。