[发明专利]一种采用人工智能的3D视觉码垛系统

说明书

本发明公开了一种采用人工智能的3D视觉码垛系统，具体涉及工业机器人设计领域，包括监控设施、3D视觉扫描装置、码垛机器人、控制处理单元。所述控制处理单元包括管理者指令输入单元、图像处理模块1、图像处理模块2、控制模块、运算模块。3D视觉码垛系统各模块之间连接输入方式：监控设施向图像处理单元1输入信息，3D视觉扫描装置与码垛机器人连接，3D视觉扫描装置向图像处理单元2输入信息，图像处理单元、控制模块向运算模块输入信息，本发明中增加监控设施对堆放区域和目标码放区域进行监控，一方面可以进行码垛工作任务场景判断，一方面通过监测码垛工作，再次抓取码放散落物品，码垛作业更加精细。

技术领域

本发明涉及工业机器人设计领域，更具体地说，本发明涉及一种采用人工智能的3D视觉码垛系统。

背景技术

在制造业生产运输中，码垛作业不可避免，目前的码垛作业多为人工码垛，存在效率低下、成本高、容易出现堆放差错等问题，且面对较重的包装箱时，可能导致事故的发生，不利于安全生产，随着制造业转型升级，“机器替人”的需求不断拉升，作为其中必不可少的一环，机器视觉也迎来了快速发展的契机，机器视觉系统包括成像技术和图像处理技术，可实现工业流程中检测、识别、测量、定位等功能，根据赛迪《2021年中国工业机器视觉产业发展白皮书》测算，2021年中国工业机器视觉市场规模约为250亿元。

机器视觉的必要性在于能够拓宽机器人的应用场景，如果将机器人比作人的手臂，机器视觉就相当于人的眼睛和大脑。现阶段，机器视觉处于2D向3D过渡的时代。对比2D视觉，3D视觉在测量精度、速度、抗干扰程度、操作简易度等方面更具优势。

中国专利CN111360847A和CN111232664A分别公开了一种自动存取物料的配送机器人和工业机器人应用软包拆垛卸车码垛装置及拆垛卸车码垛的方法，其中均采用了3D视觉采集装置，提升了抓取/摆放效率及精度，但是上述两个技术方案均采取全程三维图像采集，导致运算量大，对硬件需求较高，如果降低硬件标准，又导致运算速度跟不上，影响执行效率。

国专利CN112047113A公开了一种基于人工智能技术的3D视觉码垛系统及方法，包括：3D结构光相机、输送线、机械臂、移动平台、控制处理单元，通过物品的二维码读取包装信息，推导出抓取路径，实现快速抓取，并结合物品信息知晓码垛区域位置，在一定程度上提升了码垛的稳定性和安全性。但是二维码检测装置在实际应用中会因为二维码被遮挡覆盖、污损而出现无法扫描的状况，影响码垛作业，该发明适用于物品按件依次传输，无法处理堆积状态的物品。

在实际中，为便于存储运输往往对码垛尺寸有一定要求，上述发明中没有涉及码垛尺寸管理。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种采用人工智能的3D视觉码垛系统，通过2D和3D相结合的方式，控制运算量在合理范围，通过深度学习算法，使系统快速、准确的识别出纸箱、麻袋等物料，获得抓取路径和动作指令，可满足多种不同垛型的需求，可根据尺寸要求自动生成码垛垛型，亦可按需进行混合码垛，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用人工智能的3D视觉码垛系统，包括监控设施、3D视觉扫描装置、码垛机器人、控制处理单元，所述控制处理单元包括管理者指令输入单元、图像处理模块1、图像处理模块2、控制模块、运算模块，3D视觉码垛系统各模块之间连接输入方式为：监控设施向图像处理单元1输入信息，3D视觉扫描装置与码垛机器人连接，3D视觉扫描装置向图像处理单元2输入信息，图像处理单元、控制模块向运算模块输入信息，控制模块向运算模块、码垛机器人输入指令，管理者指令单元向控制模块输入指令。

在一个优选地实施方式中，所述3D视觉扫描装置安装在码垛机器人上，用于拍摄3D图像实现扫描定位，拍摄3D图像为点云信息，通过所述图像处理模块进行降噪、特征提取处理后，传输至所述运算模块，运算模块对接收到的所述点云信息进行三维重建，之后由内置的人工神经网络对三维模型进行分析。