CN112620123A - 货物分离单件排列方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述货物分离单件排列方法，采取先前后分散拉开间距，再左右分散扩大间距，然后基于应用图像识别算法识别出每个货物的体积、位置坐标及相邻关系以确定先后输送的顺序，在调整货物状态至设定方向上的基础上实现批量货物高速的分离与单队列输送方式，以期实现定向整理、队列分流货物的设计目的，为货物后续进入交叉带分拣、条码扫描提供充分地准备，相应地提高一次性单件扫描成功率和分拣作业效率。分离单件排列装置，包括沿输送方向依次连接的上线输送装置、叠件分离装置、散射分离装置、单件分离装置和视觉识别装置。

Description

货物分离单件排列方法

技术领域

本发明涉及一种实施货物分散与姿态调整以排队导入设定分拣通道的方法，属于物流分拣领域。

背景技术

现有电商与快递行业的物流分拣作业现场，通常采用前端人工手动上件的作业模式，将大量、成堆进入输送线的货物进行手动分离以方便后续扫描与信息录入。目前此类前端人工供件方式，需要配置多名现场人员、分拣设备通常以较高的速度运转且不能停机，相应地对手动上件人员的技能素质要求较高，现场劳动强度也较大。

一旦出现上件处理速度下降的问题，短时间即可出现大量货物集中进入后续扫描分拣工序而造成货件积压严重的现象，既迅速增加了扫描与分拣作业压力，又将直接导致大量未识别货物再次循环进入上件与扫描工序，从而直接严重影响到整体分拣作业的处理效率，延长了部分工序的重复处理时间，降低了整体物流仓储效率与能力。

又如公开以下方案的国内在先申请专利，申请号CN201910162842.X，名称为并排物体分离方法及装置。该并排物体分离装置包括并排设置的多个条形传送带、多个电机和控制单元，所述电机与所述条形传送带一一对应。所述方法包括，当检测到第一物体与第二物体并排时，所述控制单元获取所述第一物体的第一位置信息和所述第二物体的第二位置信息，通过电机控制所述第一条形传送带集合与所述第二条形传送带集合以不同的传输速度运行，使所述第一物体与所述第二物体分离。分离装置在相邻条形传送带之间设有间隔槽，在间隔槽中设有光电传感器，间隔槽位于物体在所述条形传送带的传送路径的上游位置，所述多个光电传感器与所述控制单元连接。通过第一电机集合控制所述第一条形传送带集合以所述第一速度传输所述第一物体，控制所述第二电机集合控制所述第二条形传送带集合以第三速度传输所述第二物体，所述第三速度小于所述第一速度。

如上述在先申请存在有如下明显的缺点与不足：1、被检测与分离的货物，在进入相邻间隔槽形成的不同条形传送带之前，如何进行有限地间隔？还是仍采取人工分件手段加以预处理？在先申请并未给予足够的解决手段说明，但无论如何解决此类问题，该申请并未提及如何解决货物进入分拣通道前的姿态调整环节。实际上，货物以不同的方向与角度进入分拣通道后，自动条码扫描装置难以识别与信息录入，通常此类货物将直接进入循环通道以再次实施分拣与扫描识别，除非有人工干预和进行手动扫描，因此扫描效率较为低下，分拣效率难以提高。2、并未完善地解决货物队列中相邻货物之间的位置关系判断与相应处置，从而导致未有效地将相邻货物在输送纵向与横向上拉开足够的间距，留给后续分拣与条码扫描的操作时间较短、相应地加大了分拣与扫描难度。3、该申请通过传感器信号触发方式进行分离处置，处理速度较低，难以满足现有高速、大批量货物的现场分拣作业需求。4、分离后的货物仍处于杂乱的离散状态而未形成单队列，仍无助于后续单一扫码操作，遗漏比例仍较大。5、分离后的货物角度各异，无法保证后续货物能否正确输送到交叉带上。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的货物分离单件排列方法，在于解决上述现有技术存在的问题而采取先前后分散拉开间距，再左右分散扩大间距，然后基于应用图像识别算法识别出每个货物的体积、位置坐标及相邻关系以确定先后输送的顺序，在调整货物状态至设定方向上的基础上实现批量货物高速的分离与单队列输送方式，以期实现定向整理、队列分流货物的设计目的，为货物后续进入交叉带分拣、条码扫描提供充分地准备，相应地提高一次性单件扫描成功率和分拣作业效率。

为实现上述设计目的，所述的货物分离单件排列方法，并包括有以下实施步骤：

1)纵向分离

批量货物沿叠件分离装置输送过程中，利用数个皮带机之间输送平面的高度差和速度差将货物沿输送方向分离出间距；

2)横向分散

到达散射分离装置的货物，沿皮带与输送方向之间的延伸夹角进行分散，相邻货物在设备横向上分离出间距；

3)检测识别

使用视觉识别装置对每一货物进行识别，以获取该三维尺寸与实时位置坐标数据并且定义货物沿输送方向最***的尺寸坐标为货物当前位置；

4)分离

对于被识别的相邻货物，定义货物之间的排序规则，通过货物位置所在区域数个皮带机之间的速度差执行该排序规则，实现货物间沿输送方向的单件排列输送；

5)分流

定义单件分离装置的皮带机矩阵具有隔离区域和至少2个输送通道；对于处于隔离区域的货物，根据视觉识别装置的识别，其位置所在区域的数个皮带机执行不同的输送速度以将该货物调流至邻近的输送通道。

综上内容，本申请所述的货物分离单件排列方法具有以下优点和有益效果：

1、能够满足大批量货物无需人工干预与预先处置而自动地进入分离装置中，适用于高速分拣机的全自动运行要求，无需原有的人工上件环节。

2、能够大量地减少人工投入，减少劳动工人的作业强度与作业量，同时降低了对现场人员技能素质的要求。

3、采用图像识别算法能够同时识别、计算多个相邻货物的位置关系，从而提高处理逐一分离处理的准确性与效率，分离方法的执行可靠性得以最大程度地提高。

4、改进了现有技术的不足之处，有利于提高分拣作业的全自动化水平。

5、针对性地实现逐一分离出单队列货物，从而实现批量货物高速分离与单队列输送，实现后续单一扫码操作的最大速率、降低漏检率和提高分拣作业效率。

6、能够将分离后的货物进行有效地姿态调整，每件货物的长边能够与输送方向平行，从而实现按后续条码扫描需求的货物整理，同时也能够保证货物后续正确地被输送到交叉带等分拣设备上，提高整体货物分拣效率。

附图说明

现结合以下附图来进一步地说明本发明。

图1是应用本申请所述货物分离单件排列装置的分离导流设备示意图；

图2是上线输送和叠件分离皮带机的结构示意图；

图3是散射分离、视觉识别与单件排列装置的结构示意图；

图4是本申请所述货物分离单件排列方法的流程示意图；

图5是是本申请所述货物分离单件排列方法的控制模块示意图；

图6是如图3所示单件排列装置的皮带机矩阵布局示意图；

图6-1和图6-2分别是皮带机矩阵针对不同区域货物的旋转控制示意图。

具体实施方式

实施例1，如图1至图3所示，构成分离导流设备的本申请所述货物分离单件排列装置，包括沿输送方向依次连接的上线输送装置1、叠件分离装置2、散射分离装置3、单件分离装置4和视觉识别装置5。

其中，所述叠件分离装置2具有沿坡度依次连接的数个皮带机，相邻皮带机之间连接有垂向导向板21，垂向导向板21构成了两皮带机之间的垂向高度落差，每一皮带机均由单独的伺服电机驱动。

所述的散射分离装置3，包括数台沿输送方向呈发散状态排列的皮带机，每一皮带机均由单独的伺服电机驱动。

所述的单件分离装置4，包括若干沿输送方向呈矩阵排列的皮带机，每一台皮带机均由单独的伺服电机驱动，皮带机矩阵具有1个纵向的隔离区域40和2个输送通道41，输送通道41对接于后续的独立条码扫描与分拣设备。

在单件分离装置4的垂向上方布置视觉识别装置5，视觉识别装置5包括若干个3D相机51，3D相机51沿货物输送方向的垂直向下进行安装。

应用上述货物分离单件排列装置，批量成堆的货物由上线输送装置1导入至叠件分离装置2上，利用叠件分离装置2数个皮带机之间的输送高度差和速度差，沿输送方向将货物分离出不同的间距；

继而，货物依次到达散射分离装置3，沿皮带与输送方向之间的延伸夹角得以分散，即将相邻的货物沿横向再次分离出不同的间距；

随后，货物进入单件分离装置4，使用视觉识别装置5对每一货物进行信息识别以获取该三维尺寸与实时位置坐标数据；在此期间，皮带机矩阵中的前排区域4-1(前四排皮带机)的输送速度逐渐加大，因此货物在此区域继续加大相互间的纵向间距。

最后，货物进入皮带机矩阵中的后排区域4-2(后三排皮带机)过程中，按照排序规则调整货物所在区域皮带机的输送速度，以实现货物间沿输送方向的单件排列输送；在此期间，根据视觉识别装置5的识别，对于处于隔离区域40的货物，其位置所在区域的数个皮带机执行不同的输送速度以将该货物调流至邻近的输送通道41；根据视觉识别装置5的识别结果，货物最***边缘的最长边不与输送方向平行的，对货物所在区域的数个皮带机执行不同的输送速度以将其旋转调整，直至最***边缘的最长边与输送方向保持平行。

如图4至图6-2所示，本申请所述的货物分离单件排列方法，包括有以下实施步骤：

1)纵向分离

批量货物沿叠件分离装置2输送过程中，利用数个皮带机之间输送平面的高度差和速度差将货物沿输送方向分离出间距；

2)横向分散

到达散射分离装置3的货物，沿皮带与输送方向之间的延伸夹角进行分散，相邻货物在设备横向上分离出间距；

3)检测识别

使用视觉识别装置5对每一货物进行识别，以获取该三维尺寸与实时位置坐标数据并且定义货物沿输送方向最***的尺寸坐标为货物当前位置；

4)分离

对于被识别的相邻货物，定义货物之间的排序规则，通过货物位置所在区域数个皮带机之间的速度差执行该排序规则，实现货物间沿输送方向的单件排列输送；

5)分流

定义单件分离装置4的皮带机矩阵具有至少1个隔离区域40和至少2个输送通道41；对于处于隔离区域的货物，根据视觉识别装置5的识别，其位置所在区域的数个皮带机执行不同的输送速度以将该货物调流至邻近的输送通道。

如上述货物分离单件排列方法，采取先前后分散拉开间距、再左右分散扩大间距的方式，基于应用图像识别算法技术对每个货物的体积、位置坐标和相邻关系进行识别与标记，从而确定相邻数个货物之间的输送次序，最终完成沿输送方向上分离与单列输送队列的规范与整理，为货物后续高速、有序地进入交叉带分拣、条码扫描等工序提供了前行良好基础，能够有效地提高大批量货物的一次性扫描成功率和分拣效率。

如图5所示的是货物分离单件排列方法的应用控制模块组成，包括上位机、PLC、视觉控制器、伺服驱动器，伺服驱动器驱动单件分离装置4的每一皮带机。在整个分离单件排列过程的控制通讯中，包括上位机和视觉控制器发送指令给PLC，PLC发送指令给伺服驱动器以驱动并控制每一皮带机以相应的转速运行，同时PLC还发送指令给视觉控制器以触发3D相机进行拍照。

货物处于单件分离装置4上时，视觉控制器会通过3D相机获得当前位置坐标与尺寸信息。对于优先输送的货物，PLC会给货物所处区域的皮带机伺服驱动器发出相应地、不同输送速度的运行指令，以实现相邻皮带机之间的输送速度差，通过速度差既可实现货物之间的分离，又可针对某一货物所处区域或与输送方向的夹角而实现姿态旋转调整。

为提高识别信息的准确性、以及提高识别结果更为真实有效地反映货物实时状态与物理参数数据，进一步地，在上述步骤3)中，视觉识别装置5对货物图像进行边缘检测，从中筛选出货物的最***边缘信息，以对应生成三维尺寸与位置坐标信息。

为提高相邻货物之间输送过程中的纵向与横向间距，进而为后续条码扫描与一次性成功分拣提供充分的时间间隔，进一步地，在上述步骤4)中，所述的货物排序规则，可以是根据视觉识别装置5的识别结果，先判断货物的实时位置，位置靠前的优先输送；若实时位置相同，则比较货物***尺寸数据，体积较大的优先输送；以此类推；

优先输送的货物所在区域的皮带机以较快输送速度运行，直至优先输送的货物沿输送方向完全地超过其他货物。

为扩大识别区域的信息搜集与计算所需的视角范围，进一步地，在上述步骤4)至步骤5)中，在单件分离装置4的垂向上方布置视觉识别装置5，视觉识别装置5包括若干个3D相机；3D相机沿货物输送方向的垂直向下识别货物信息。

为最大限度地提高后续一次性扫描成功率和分拣效率，进一步地，在上述步骤4)和步骤5)中，根据视觉识别装置5的识别结果，货物最***边缘的最长边不与输送方向平行的，对货物所在区域的数个皮带机执行不同的输送速度以将其旋转调整，直至最***边缘的最长边与输送方向保持平行。

具体地，如图6所示，标定货物最***边缘的左上角为原点，输送方向为X轴，垂直方向为Y轴，由此单件分离装置4的皮带机矩阵的后排区域4-2(后三排皮带机，包括1个隔离区域40和2个输送通道41构成了一个坐标系。相应地，视觉识别装置5的3D相机51能够识别出该坐标系中任一点的实时坐标与货物最***边缘的尺寸信息。包括货物中心坐标、四个顶角的坐标从而可计算出货物最***边缘的长、宽数值、相对于X轴的夹角。

如图6-1所示，例如当货物以1.2m/s的速度进入后排区域4-2后，停止58#、59#皮带机的运行。3D相机51定位出货物的中心坐标，以及最***边缘的四个顶角坐标数据U1,U2,U3,U4，并根据坐标计算出长度L和宽度W尺寸、以及识别出货物最***边缘的长边L相对于X轴的夹角为α，以及确定出货物旋转方向为顺时针方向、旋转角度为α，通过货物所在区域58#、59#皮带机之间的速度差(58#皮带机输送速度更快)可将货物沿顺时针方向、以U2(X2,Y2)为定点进行旋转α角度。旋转过程中，视觉识别装置5始终进行拍照识别。待货物转到位，同时启动58#和59#皮带机以相同的速度2m/s向前输送。

如图6-2所示，定义单件分离装置4的皮带机矩阵的中间两列皮带机构成了隔离区域40。对于部分处于隔离区域的货物，根据视觉识别装置5的识别，其最***边缘的长边相对于X轴的夹角为β。

此时先停止65#，66#皮带机运行，由于货物跨处于中间区域，为了让货物远离中间区域则需逆时针旋转。即以U8(X4,Y4)为定点、逆时针旋转β。通过64#至66#皮带机之间的速度差将货物调整至长边与X轴保持平行。待货物转到位，同时启动64#和65#皮带机以相同的速度2m/s向前输送。

综上内容，结合附图中给出的实施例仅是优选方案。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代结构，也应属于本发明所述的方案范围。

Claims (5)

1.一种货物分离单件排列方法，其特征在于：包括有以下实施步骤，

1)纵向分离

批量货物沿叠件分离装置输送过程中，利用数个皮带机之间输送平面的高度差和速度差将货物沿输送方向分离出间距；

2)横向分散

到达散射分离装置的货物，沿皮带与输送方向之间的延伸夹角进行分散，相邻货物在设备横向上分离出间距；

3)检测识别

使用视觉识别装置对每一货物进行识别，以获取该三维尺寸与实时位置坐标数据并且定义货物沿输送方向最***的尺寸坐标为货物当前位置；

4)分离

对于被识别的相邻货物，定义货物之间的排序规则，通过货物位置所在区域数个皮带机之间的速度差执行该排序规则，实现货物间沿输送方向的单件排列输送；

5)分流

定义单件分离装置的皮带机矩阵具有隔离区域和至少2个输送通道；对于处于隔离区域的货物，根据视觉识别装置的识别，其位置所在区域的数个皮带机执行不同的输送速度以将该货物调流至邻近的输送通道。

2.根据权利要求1所述的货物分离单件排列方法，其特征在于：在上述步骤3)中，视觉识别装置对货物图像进行边缘检测，从中筛选出货物的最***边缘信息，以对应生成三维尺寸与位置坐标信息。

3.根据权利要求1所述的货物分离单件排列方法，其特征在于：在上述步骤4)中，所述的货物排序规则，可以是根据视觉识别装置的识别结果，先判断货物的实时位置，位置靠前的优先输送；若实时位置相同，则比较货物***尺寸数据，体积较大的优先输送；以此类推；

优先输送的货物所在区域的皮带机以较快输送速度运行，直至优先输送的货物沿输送方向完全地超过其他货物。

4.根据权利要求1所述的货物分离单件排列方法，其特征在于：在上述步骤4)至步骤5)中，在单件分离装置的垂向上方布置视觉识别装置，视觉识别装置包括若干个3D相机；3D相机沿货物输送方向的垂直向下识别货物信息。

5.根据权利要求1所述的货物分离单件排列方法，其特征在于：在上述步骤4)和步骤5)中，根据视觉识别装置的识别结果，货物最***边缘的最长边不与输送方向平行的，对货物所在区域的数个皮带机执行不同的输送速度以将其旋转调整，直至最***边缘的最长边与输送方向保持平行。

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