[發(fā)明專利]一種基于人工智能技術(shù)的3D視覺(jué)碼垛系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010867912.4
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112047113B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)柏林;汪雪林;郭曉鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州中科全象智能科技有限公司
• 主分類號(hào): B65G57/02
• 分類號(hào): B65G57/02;B65G43/08;B65G37/00;B65G47/91;B65G35/00;B65G13/00
• 代理公司: 北京精金石知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 尉月麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于人工智能技術(shù)的3D視覺(jué)碼垛系統(tǒng)及方法，包括：3D結(jié)構(gòu)光相機(jī)、輸送線、機(jī)械臂、移動(dòng)平臺(tái)、控制處理單元；機(jī)械臂安裝于移動(dòng)平臺(tái)上部，末端安裝有3D結(jié)構(gòu)光相機(jī)和抓取裝置；輸送線安裝有二維碼檢測(cè)裝置；控制處理單元包括圖像處理模塊、控制模塊、運(yùn)算模塊；控制模塊與機(jī)械臂、移動(dòng)平臺(tái)、抓取裝置、輸送線的電控單元連接；運(yùn)算模塊與圖像處理模塊、控制模塊連接；運(yùn)算模塊內(nèi)置人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；本發(fā)明通過(guò)物品的二維碼可快速讀取包裝信息，推導(dǎo)出抓取路徑，實(shí)現(xiàn)快速抓取，并結(jié)合物品信息知曉碼垛區(qū)域位置，提升了整體碼垛效率，并結(jié)合3D圖像采集、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判別，進(jìn)一步提升了碼垛精度及速度，提升了穩(wěn)定性和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于人工智能技術(shù)的3D視覺(jué)碼垛系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著人工智能的快速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)越來(lái)越多的應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的碼垛行業(yè)，現(xiàn)階段還存在大量人工碼垛的情況，不僅效率低下，且成本極高，長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)出現(xiàn)堆放差錯(cuò)，且面對(duì)較重的包裝箱時(shí)，人為差錯(cuò)可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，不利于安全生產(chǎn)。

基于上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)近年機(jī)器視覺(jué)技術(shù)不斷成熟并投入應(yīng)用，涌現(xiàn)出大量碼垛機(jī)器人，并采用基于視覺(jué)引導(dǎo)機(jī)器人碼垛，可以完全替代人工進(jìn)行碼垛，而且碼垛速度更快，質(zhì)量更高、更安全，也更加穩(wěn)定。企業(yè)的人工成本得以快速下降，碼垛質(zhì)量快速提升。

中國(guó)專利CN111359915A公開(kāi)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的物料分選方法及系統(tǒng)，其中物料分選方法包括：首先，通過(guò)相機(jī)獲取輸送線上待分選物料的RGB圖片，然后將圖片導(dǎo)入通過(guò)訓(xùn)練獲得的深度學(xué)習(xí)模型中，通過(guò)實(shí)例分割算法得到物料的輪廓和材質(zhì)類型；接著，通過(guò)輪廓計(jì)算出與當(dāng)前物料對(duì)應(yīng)的抓取位置和姿態(tài)，并將抓取位置、姿態(tài)和材質(zhì)類型傳輸給設(shè)置在輸送線附近的抓取機(jī)器人；抓取機(jī)器人根據(jù)抓取位置和姿態(tài)調(diào)整對(duì)該物料的抓取動(dòng)作，執(zhí)行對(duì)物料的抓取工作，抓取機(jī)器人根據(jù)材質(zhì)類型將所抓取到的物料放置到對(duì)應(yīng)的分區(qū)中。上述技術(shù)方案還提供了基于機(jī)器視覺(jué)的物料分選系統(tǒng)，結(jié)合方法解決了物料抓取問(wèn)題，但是并沒(méi)有對(duì)應(yīng)的解決碼垛問(wèn)題，且上述技術(shù)方案仍選用二維照片進(jìn)行位置比對(duì)，缺少三維信息，不能高效確定空間位置，影響抓取效率及精度。

中國(guó)專利CN111331607A公開(kāi)了一種基于機(jī)械臂的自主抓取與碼垛方法及系統(tǒng)，獲取有待碼垛物體的抓取區(qū)域和碼放區(qū)域的圖像，將圖像輸入至自動(dòng)抓取碼放網(wǎng)絡(luò)；自動(dòng)抓取碼放網(wǎng)絡(luò)根據(jù)已學(xué)習(xí)的抓取策略和碼放策略預(yù)測(cè)抓取位置和碼放位置；自動(dòng)抓取碼放網(wǎng)絡(luò)結(jié)合深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)時(shí)，采用最大化未來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)的期望總和的最優(yōu)策略；機(jī)械臂根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果選擇抓取區(qū)域中所需的物體并將其抓取碼放在當(dāng)前和將來(lái)的狀態(tài)中合適的位置。上述技術(shù)方案解決了碼垛問(wèn)題，但是關(guān)于進(jìn)料端抓取并沒(méi)有給出一個(gè)高效的方案，且圖像也為二維圖像，缺少三維信息，影響效率及擺放精度。

中國(guó)專利CN111360847A和CN111232664A分別公開(kāi)了一種自動(dòng)存取物料的配送機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用軟包拆垛卸車碼垛裝置及拆垛卸車碼垛的方法，其中均采用了3D視覺(jué)采集裝置，提升了抓取/擺放效率及精度，但是上述兩個(gè)技術(shù)方案均采取全程三維圖像采集，導(dǎo)致運(yùn)算量大，對(duì)硬件需求較高，如果降低硬件標(biāo)準(zhǔn)，又導(dǎo)致運(yùn)算速度跟不上，影響執(zhí)行效率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于人工智能技術(shù)的3D視覺(jué)碼垛系統(tǒng)及方法，能夠解決上述問(wèn)題。

為此目的，本發(fā)明由如下技術(shù)方案實(shí)施。

一種基于人工智能技術(shù)的3D視覺(jué)碼垛系統(tǒng)，包括：3D結(jié)構(gòu)光相機(jī)、輸送線、機(jī)械臂、移動(dòng)平臺(tái)、控制處理單元；

所述機(jī)械臂安裝于所述移動(dòng)平臺(tái)上部；所述機(jī)械臂末端安裝有所述3D結(jié)構(gòu)光相機(jī)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(cè)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；