一種基於二維碼定位的貨物託盤存取系統的製作方法

2023-06-03 06:56:17 1

本發明涉及工業機器人，AGV，託盤檢測領域，尤其涉及一種叉車、叉車臂配準方法、以及二維碼定位的託盤存取系統。

背景技術：

高位貨架是現代倉庫中常見的一種大容量倉儲貨架，與普通貨架相比更加高大，其叉車搬運通道也較為狹窄。由於高位貨架高度基本在5米以上，叉車臂在高處進行操作時因其自重會發生一定程度上的形變，從而會導致：當進行貨物叉取操作時，叉車臂與貨物託盤之間將會存在較大誤差而無法配準；當進行貨物存放時，叉車臂與目標貨架位置之間存在較大誤差而無法準確放置貨物。

公布號為CN104036212A，公布日為2014年09月10日的發明專利公開了一種基於二維碼定位的升降式AGV自動引導運輸車系統。該系統中通過識別二維碼信息引導升降式AGV，但是沒有考慮到AGV叉車臂與託盤擱置部相對位姿對貨物叉取或存放的影響。授權公告號CN104142683，授權公告日2016年06月08日的發明專利公開了一種基於二維碼定位的自動引導車導航方法。通過判定自動引導車與地面二維碼的相對位姿來規劃自動引導車路徑，但是僅僅涉及到一維平面上的相對位姿關係，對於叉車臂與託盤、叉車臂與貨架之間的配準幫助不大。另外，通過雷射雷達等輔助手段進行叉車臂與託盤之間配準的方法，大大提高了叉車成本。

技術實現要素：

本發明提出一種基於二維碼定位的貨物託盤存取系統。通過定位並識別設於貨物託盤或者託盤擱置部左側、中央及右側的二維碼標籤，判斷當前叉車臂與貨物託盤、叉車臂與貨架位置之間的相對位置，以便及時調整叉車臂能夠準確無誤地完成貨物託盤的取放。與現有技術相比，本發明具有價格低、效率高、安全係數高等優點。

一種基於二維碼定位的貨物託盤存取系統，包括定位二維碼、以及託盤檢測系統，其特徵在於：所述定位二維碼包括設置在貨物託盤上的至少兩個貨物定位碼，以及設置在所述貨架的託盤擱置部上的至少兩個貨架定位碼；所述託盤檢測系統設置在所述叉車上並且與所述叉車的控制器電連接；所述託盤檢測系統檢測所述貨物託盤的至少兩個貨物定位碼，所述控制器計算所述叉車的叉車臂與所述貨物託盤的相對位置，並根據所述相對位置調整所述叉車臂與所述貨物託盤對準；所述託盤檢測系統檢測所述貨架的至少兩個貨架定位碼，所述控制器計算所述叉車的叉車臂與所述貨架的相對位置，並根據所述相對位置調整所述叉車臂與所述貨架位置對準。

作為優選，所述貨物託盤包括叉車臂連接部，所述貨物定位二維碼包括設置在所述叉車臂連接部的兩端的第一貨物定位碼和第二貨物定位碼；所述託盤檢測系統檢測所述貨物託盤的第一貨物定位碼和第二貨物定位碼，所述控制器計算所述叉車的叉車臂與所述貨物託盤的相對位置，並根據所述相對位置調整所述叉車臂與所述貨物託盤對準。

作為優選，所述叉車臂連接部包括左插孔和右插孔，所述第一貨物定位碼靠近所述左插孔設置，所述第二貨物定位碼靠近所述右插孔設置。

作為優選，所述貨架定位碼包括設置在所述託盤擱置部兩端的第一貨架定位碼和第二貨架定位碼，所述託盤檢測系統檢測所述第一貨架定位碼和第二貨架定位碼，所述控制器計算所述叉車的叉車臂與所述貨架位置的相對位置，並根據所述相對位置調整所述叉車臂與所述貨物位置對準。

作為優選，所述第一貨架定位碼設置在所述託盤擱置部的左部，所述第二貨架定位碼設置在所述託盤擱置部的右部。

作為優選，還包括信息二維碼，所述信息二維碼包括設置在所述貨物託盤上的貨物信息碼；所述託盤檢測系統檢測所述貨物信息碼，判斷設有所述貨物信息碼的貨物託盤是否為目標託盤。

作為優選，所述貨物信息碼設置在所述貨物託盤的中部。

作為優選，所述信息二維碼包括設置在所述託盤擱置部上的貨架信息碼；所述託盤檢測系統檢測所述貨架信息碼，判斷設有所述貨架信息碼的貨架是否為目標貨架。

作為優選，所述貨架信息碼設置在所述託盤擱置部的中部。

本發明的基於二維碼定位的託盤存取系統，主要有以下特點：

1.成本低，傳感器少，布局精簡，適合各類高位貨架場景；

2.安全性高，靈敏度高，可有效降低叉車操作員人身傷害發生機率；

3.原理先進，實時性好，具有推廣價值。

附圖說明

圖1 基於二維碼定位的託盤存取系統示意圖。

圖2 叉車與目標託盤相對位置關係示意圖。

圖3 叉車與目標託盤擱置部相對位置關係示意圖。

圖4 叉車臂與目標託盤配準流程圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的實施方式進行詳細描述。一種由定位二維碼、信息二維碼以及託盤檢測系統組成的基於二維碼的貨物託盤存取系統。其中，定位二維碼包括粘貼在貨物託盤上的貨物定位碼和粘貼在貨架的託盤擱置部上的貨架定位碼。信息二維碼包括粘貼在貨物託盤上的貨物信息碼和粘貼在貨架上的貨架信息碼。

貨物託盤1包括用於叉車臂插入的左插孔131和右插孔132，在左插孔131的左側粘貼有第一貨物定位碼111，右插孔132的右側粘貼有第二貨物定位碼112，左、右插孔之間粘貼有貨物信息碼121。第一、二貨物定位碼以及貨物信息碼位於同一平面內，貨物信息碼最好粘貼在第一貨物定位碼和第二貨物定位碼的之間、貨物託盤的正中。貨物託盤的貨物信息碼用於區分不同的貨物託盤，貨物託盤的第一貨物定位碼和第二貨物定位碼用於對貨物託盤進行定位。

貨架2包括豎直方向設置在架體以及由下至上平行設置的多個用於放置貨物託盤1的託盤擱置部21。託盤擱置部21的左端粘貼有第一貨架定位碼221，託盤擱置部的右端粘貼有第二貨架定位碼222。第一貨架定位碼221與第二貨架定位碼222之間粘貼有貨架信息碼231。貨架信息碼231最好粘貼在第一貨架定位碼221和第二貨架定位碼222之間，位於託盤擱置部的中部。第一貨架定位碼和第二貨架定位碼與貨架信息碼位於同一平面內。託盤擱置部的貨架信息碼用於區分不同的託盤擱置部，託盤擱置部的第一貨架定位碼和第二貨架定位碼用於對貨架的貨架位置（位於託盤擱置部上方的用於放置貨物託盤的空間）進行定位。

託盤檢測系統包括安裝在叉車上的攝像裝置3，該攝像裝置3與叉車的控制器4之間通過有線方式連接。

本發明中二維碼均為白底正方形二維碼，主要由定位區和數據區兩部分組成，其中定位區由3個構成等腰直角三角形的回字形錨點構成，數據區由黑白色塊組成。其中，信息二維碼的數據區採用行列式排布黑白色塊進行數據編碼，色塊的大小及數量根據貨物託盤和託盤擱置部的數據相關；定位二維碼分中：第一貨物定位碼：數據區的上白下黑，表示貨物託盤左側；第二貨物定位碼：數據區的上黑塊下白，表示貨物託盤右側；第一貨架定位碼：數據區全黑，表示託盤擱置部左側；第二貨架定位碼：數據區全白，表示託盤擱置部右側。

本發明中，操作方法涉及叉車對貨物託盤的存放和取出兩種操作。貨物託盤的存放，是指通過叉車臂將目標貨物託盤放入到目標貨架的目標託盤擱置部上（即目標貨架位置）；貨物託盤的取出，是指通過叉車臂將目標貨物託盤從目標貨架的目標託盤擱置部上（即目標貨架位置）取出。

其中，叉車將貨物存放在指定貨架上時主要包括以下幾個步驟：

1.開啟託盤檢測系統，分別輸入載有貨物的目標貨物託盤和指定目標貨架的目標貨架位置的編號信息；

2.將叉車調整至目標貨物託盤附近，託盤檢測系統在視野範圍內對目標貨物託盤進行識別和定位，得到叉車臂與目標貨物託盤之間的相對位置（主要包括當前叉車臂中心與目標貨物託盤中心點之間的水平距離L 1、垂直距離W1 、豎直距離H1 、叉車臂平面與貨物託盤之間的夾角a1，如圖2所示）；

3.叉車控制器根據相對位置對叉車臂進行相應調整，實現叉車臂與目標貨物託盤之間的配準，使得叉車臂的左臂和右臂分別插入目標貨物託盤的左插孔和右插孔，對目標貨物託盤進行叉取；

4.將載有貨物託盤的叉車調整至目標貨架位置附近，系統在視野範圍內對目標貨架進行識別和定位，得到叉車臂與目標貨架之間的相對位置（主要包括當前叉車臂中心與目標託盤擱置部中心點之間的水平距離L2 、垂直距離W2 、豎直距離H2 、叉車臂平面與目標貨架之間的夾角a2，如圖3所示）；

5.叉車控制器根據相對位置對叉車臂進行相應調整，實現叉車臂與目標貨架位置之間的配準，將目標貨物託盤放置在目標貨架位置上。

其中，叉車從指定貨架的託盤擱置部上叉取貨物託盤時主要包括以下幾個步驟：

1.開啟託盤檢測系統，分別輸入目標貨物託盤和指定目標貨架位置的編號信息；

2.將載有貨物託盤的叉車調整至目標貨架位置附近，託盤檢測系統在視野範圍內對目標貨架進行識別和定位；

3.託盤檢測系統在視野範圍內對目標貨物託盤進行識別和定位，得到叉車臂與目標貨物託盤之間的相對位置（主要包括當前叉車臂中心與貨物託盤中心點之間的水平距離L1、垂直距離W1、豎直距離H1 、叉車臂平面與貨架之間的夾角a1 ，如圖2所示）；

4.叉車控制器根據相對位置對叉車臂進行相應調整，實現叉車臂與目標貨物託盤之間的配準，並叉取目標貨物託盤。

更具體地，本發明中涉及到叉車臂與目標貨物託盤、叉車臂與目標貨架位置之間的配準，主要包括以下幾個步驟（如圖4）：

1.託盤檢測系統在視野範圍內搜索信息二維碼，即託盤檢測系統在視野範圍內搜索設置在貨物託盤（或者託盤擱置部）中央的貨物信息碼（或者貨架信息碼）；

2.託盤檢測系統對信息二維碼進行解碼，即託盤檢測系統對貨物信息碼（或者貨架信息碼）進行解碼，判斷該貨物信息碼（或者貨架信息碼）的設置對象是否為目標貨物託盤（或者目標貨架）：

若判斷該貨物信息碼（貨架信息碼）的設置對象不是目標貨物託盤（或者目標貨架），託盤檢測系統發出報錯指令，叉車控制器調整叉車，並轉至步驟1；

若判斷該貨物信息碼（或者貨架信息碼）的設置對象為目標貨物託盤（或者目標貨架），則進入步驟3；

3.託盤檢測系統判斷視野範圍內是否包含搜索定位二維碼：

若託盤檢測系統的視野範圍內僅包含信息二維碼，叉車控制器調整叉車朝著遠離信息二維碼的方向移動，重新執行步驟2；

若託盤檢測系統的視野範圍內僅包含完整的第一貨物定位碼（或者第一貨架定位碼），或者包含完整的第一貨物定位碼（或者第一貨架定位碼）和貨物信息碼（或者貨架信息碼），則叉車控制器發出調整指令，使叉車向右側方向調整，重新執行步驟2；

若託盤檢測系統的視野範圍內僅包含完整的第二貨物定位碼（或者第二貨架定位碼），或者包含完整的第二貨物定位碼（或者第二貨架定位碼）和貨物信息碼（或者貨架信息碼），則控制器向外界發出調整指令，使叉車向左側方向調整為位置，並轉步驟2；

若託盤檢測系統的視野範圍內包含完整的第一貨物定位碼（或者第一貨架定位碼）、貨物信息碼（或者貨架信息碼）、第二貨物定位碼（或者第二貨架定位碼），則轉步驟3；

3.控制器對當託盤檢測系統拍攝的當前圖像中第一貨物定位碼（或者第一貨架定位碼）和第二貨物定位碼（或者第二貨物定位碼）分別定位，通過逆透視變換，分別確定叉車臂與目標貨物託盤（或者目標貨架）之間的相對位置，取兩組數據平均值作為當前叉車臂與目標貨物託盤（或者目標貨架）之間的相對位置，並根據所述相對位置調整叉車與目標貨物託盤（或者目標貨架位置）配準。

雖然結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領域普通技術人員可以在所附權利要求的範圍內做出各種變形或修改。