機(jī)器視覺系統(tǒng)在智能物流輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用

丁洋洋 高倩倩 周珣

摘要：智能物流信息系統(tǒng)發(fā)展有條不紊，而線下物流輸送環(huán)節(jié)仍有待提高。物流分揀作為物流輸送環(huán)節(jié)不可或缺的部分，傳統(tǒng)的人工分揀方式效率低，成本高。為了能夠減少人工成本的投入，完善智能物流輸送系統(tǒng)，可將機(jī)器視覺系統(tǒng)引入分揀環(huán)節(jié)，自動(dòng)檢查貨物，并將處理結(jié)果發(fā)送給可編程邏輯控制器PLC，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)貨物的分揀。文章通過闡述機(jī)器視覺系統(tǒng)在物流分揀、物流運(yùn)輸以及終端配送等領(lǐng)域中更具有多個(gè)方面的應(yīng)用來完成智能物流傳輸?shù)倪^程，從而實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸?shù)男б孀畲蠡?/p>

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺系統(tǒng);智能物流輸送系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）04-0127-02

機(jī)器視覺系統(tǒng)主要是通過計(jì)算機(jī)加載圖像掃描獲取裝置，來對(duì)圖片信息進(jìn)行獲取并處理，其初始目的是為了給自動(dòng)化流水線和相關(guān)生產(chǎn)運(yùn)輸智能設(shè)備，增加視覺系統(tǒng)來達(dá)到人體視覺衍生處理的效果，隨著當(dāng)下智能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。無人駕駛技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺系統(tǒng)在物流運(yùn)輸領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。一直以來物流行業(yè)占據(jù)著大量的人力資源，且由于電商的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的物流體系已經(jīng)無法很好滿足市場(chǎng)的需求，智能物流系統(tǒng)作為未來物流的發(fā)展方向，也承載著無數(shù)人的心血。機(jī)器視覺系統(tǒng)可以以極快的速度來獲取并處理大量信息，并且能夠通過實(shí)時(shí)監(jiān)控等方式來進(jìn)行信息收集，在當(dāng)下的智能領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

1 機(jī)器視覺系統(tǒng)

機(jī)器視覺系統(tǒng)是一個(gè)包含光學(xué)成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、控制技術(shù)等多種技術(shù)的綜合性應(yīng)用技術(shù)，其主體由相機(jī)、鏡頭、傳感器、智能處理器、和光源五個(gè)部分組成。

相機(jī)作為機(jī)器視覺系統(tǒng)的主要構(gòu)成部件，作為核心構(gòu)件相機(jī)主要起到拍攝的作用。一般采用CCD攝像機(jī)，CCD傳感器通常具有非常高的質(zhì)量和光敏感性，能夠以較低的噪音提供清晰的圖像。CCD機(jī)器視覺系統(tǒng)工作過程如圖1所示。首先，為后期的圖像識(shí)別提供可靠的圖片素材，在相機(jī)配置上要注意配置合適的光學(xué)鏡頭來達(dá)到更好的處理效果，其中在條件能夠滿足的情況下，優(yōu)先考慮定焦鏡頭，相同條件下定焦鏡頭的相差要小于變焦鏡頭。其次，要配置良好的光源，一般采用LED光源，其較穩(wěn)定且能夠提供良好的光照可靠性，費(fèi)用較低。智能處理器作為最后的處理終端，需要對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理識(shí)別，也是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心構(gòu)成部件。其主要作用是將相機(jī)拍攝的圖片，進(jìn)行處理掃描提取需要的信息，并上傳或者生成指令對(duì)其進(jìn)行分析。機(jī)器視覺系統(tǒng)目前在醫(yī)療、裝配、檢測(cè)等方面都起到了重要作用。由于機(jī)器視覺系統(tǒng)體積小，易安裝，可通過實(shí)時(shí)監(jiān)控的方式，不間斷地進(jìn)行信息收集，如發(fā)生特殊情況也可快速處理，對(duì)于當(dāng)下智能機(jī)器的發(fā)展有著重要影響。

2 智能物流運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)全球化，智能物流的出現(xiàn)大大減少了運(yùn)輸成本，改變了當(dāng)下的商業(yè)格局。智能物流系統(tǒng)以現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)物流服務(wù)管理體系，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)的運(yùn)作模式，通過信息集成網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集成環(huán)境下的物流信息采集技術(shù)，通過各個(gè)部分的信息交互，讓客戶能夠?qū)崟r(shí)獲取自己所需要的信息。

在運(yùn)輸系統(tǒng)中，物流的分揀作業(yè)作為物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)的關(guān)鍵部分，根據(jù)線上智能物流的信息，需要快速準(zhǔn)確地將所需物品分揀出來。在我國(guó)分揀環(huán)節(jié)大多數(shù)需要人力來完成，分揀工作量大，工作內(nèi)容繁瑣，還有人為因素使得工作效率大大降低。因此，在物流分揀領(lǐng)域，對(duì)智能分揀系統(tǒng)的需求日益增加。在智能運(yùn)輸領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的物流配送環(huán)節(jié)由人工配送，運(yùn)輸過程中存在各種人為因素或外界因素導(dǎo)致配送效率低下，靈活度不高。在終端配送中，對(duì)于環(huán)境復(fù)雜，定位不精準(zhǔn)地區(qū)的配送，帶來極大困擾。

3 機(jī)器視覺系統(tǒng)在智能物流運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用意義

通過結(jié)合機(jī)器視覺系統(tǒng)，能夠使智能物流系統(tǒng)具有自動(dòng)識(shí)別和檢測(cè)的功能。主要采用光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)。對(duì)物體信息進(jìn)行識(shí)別，可自動(dòng)對(duì)庫存商品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)訂單進(jìn)行物品分揀，自動(dòng)裝卸，同時(shí)將信息進(jìn)行上傳后臺(tái)處理系統(tǒng)，利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能定位，區(qū)域智能配送，通過地圖展現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)對(duì)物流配送過程的全程管理，提高物流效率，降低物流成本。

智能運(yùn)輸系統(tǒng)利用機(jī)器視覺系統(tǒng)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)道路情況，及時(shí)調(diào)整線路，配合無人駕駛技術(shù)，能夠減少因其他因素造成的物流延遲，有效提高智能運(yùn)輸效率，增加企業(yè)的效益。智能配送系統(tǒng)通過配合機(jī)器視覺系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物、道路和收貨人的自動(dòng)識(shí)別，即使在定位不精準(zhǔn)的地方，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)導(dǎo)航。同時(shí)智能機(jī)器人可以利用機(jī)器視覺系統(tǒng)，對(duì)收件人的人臉和虹膜進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別成功可自動(dòng)取件，大大增加了物品派發(fā)的可靠性與準(zhǔn)確性。

4 機(jī)器視覺系統(tǒng)在智能物流輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

4.1機(jī)器視覺系統(tǒng)在物流分揀中的應(yīng)用分析

物流分揀作為智能物流的關(guān)鍵部分，客戶利用平臺(tái)完成下達(dá)定單，工作人員需要根據(jù)客戶的訂單，完成物品的分揀打包并且裝車，利用電腦完成訂單輸入，在物流系統(tǒng)上生產(chǎn)初始狀態(tài)，而利用機(jī)器視覺系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描訂單內(nèi)容，自動(dòng)篩選相關(guān)產(chǎn)品并且進(jìn)行打包裝車，生成系統(tǒng)數(shù)據(jù)并上傳，大大提高了效率，且節(jié)省了人力物力，同時(shí)機(jī)器視覺系統(tǒng)結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整體環(huán)境的監(jiān)控，如對(duì)倉庫內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如倉庫溫度濕度等，都可以做到有效監(jiān)控、有效預(yù)警，并給出相關(guān)解決方案，大大提高工作效率。本部分就物流分揀內(nèi)容做出以下設(shè)計(jì)：機(jī)器視覺采集信息進(jìn)行處理，通過profient工業(yè)通訊協(xié)議與PLC進(jìn)行連接，如圖2所示。判斷結(jié)果將數(shù)據(jù)傳輸至PLC進(jìn)行下一步執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作，并且由上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)，以供現(xiàn)場(chǎng)工作人員查看。分揀的流程大致分為以下幾個(gè)部分，先由視覺檢測(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷貨物包裝，訂單信息，進(jìn)行ID碼讀取以及OCR/OCV字符驗(yàn)證與識(shí)別、尺寸大小等是否符合標(biāo)準(zhǔn)，合格的產(chǎn)品將結(jié)束檢測(cè)，不合格的判斷能否被執(zhí)行機(jī)構(gòu)修復(fù)，將處理的信息發(fā)送至PLC控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作，對(duì)于可修復(fù)的不合格貨物通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一系列動(dòng)作，返回至初始檢測(cè)狀態(tài)重新進(jìn)行檢測(cè)，合格之后將結(jié)束檢測(cè)。對(duì)于不可修復(fù)的不合格貨物直接結(jié)束篩選，交由工作人員處理，如圖3所示。

4.2機(jī)器視覺系統(tǒng)在智能運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

利用機(jī)器視覺系統(tǒng)，可對(duì)相關(guān)道路情況，如道路指示標(biāo)志信號(hào)燈，以及道路行人等進(jìn)行智能識(shí)別，將機(jī)器視覺系統(tǒng)與智能車載控制裝置相連接，可實(shí)現(xiàn)物流智能運(yùn)輸，無人駕駛運(yùn)輸?shù)?。機(jī)器視覺系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集路面信息，將相關(guān)信息實(shí)時(shí)反饋給智能車載控制裝置，利用自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行路面導(dǎo)航，機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行道路實(shí)時(shí)監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)突發(fā)情況，交通事故或者道路不暢，則將該信息反饋給控制終端，終端下達(dá)指令控制車輛進(jìn)行轉(zhuǎn)移。機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效提高智能運(yùn)輸?shù)目煽啃院桶踩裕嵘悄荞{駛的成功率，減少事故的產(chǎn)生。

4.3機(jī)器視覺系統(tǒng)在終端配送系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

機(jī)器視覺系統(tǒng)可與終端配送進(jìn)行集成，有效增加物流終端的智能化，如智能終端自動(dòng)倉庫。終端智能配送機(jī)器人，機(jī)器視覺系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物，道路和收貨人的自動(dòng)識(shí)別，同時(shí)終端機(jī)器人可以利用機(jī)器視覺系統(tǒng)，對(duì)收件人的人臉和虹膜進(jìn)行識(shí)別，大大增加了物品分配的準(zhǔn)確性。配送機(jī)器人利用機(jī)器視覺系統(tǒng).對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行輔助判斷。尤其在定位不能準(zhǔn)確定位的地方，如多樓層定位配送，階梯形建筑配送，機(jī)器視覺系統(tǒng)則可根據(jù)內(nèi)置道路圖片進(jìn)行準(zhǔn)確導(dǎo)航定位，增強(qiáng)了貨物運(yùn)輸?shù)臅r(shí)效和準(zhǔn)確率。

5 總結(jié)

智能物流作為新世紀(jì)的重要發(fā)展方向，在科技和生活領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展也為其提供了大量的先進(jìn)技術(shù)，而機(jī)器視覺系統(tǒng)也同樣作為當(dāng)下國(guó)內(nèi)外研究的重要對(duì)象，其在工業(yè)和農(nóng)業(yè)以及軍事領(lǐng)域上都有著重要應(yīng)用。機(jī)器視覺系統(tǒng)在智能物流分揀過程中能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，提高工作效率。解決了智能物流運(yùn)輸系統(tǒng)道路環(huán)境檢測(cè)問題，配送系統(tǒng)對(duì)收貨人面部信息確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能運(yùn)輸和智能配送，對(duì)物流行業(yè)的智能物流發(fā)展有著重要意義。本文所做研究對(duì)當(dāng)下智能物流運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展方向，有著一定參考價(jià)值。

本文系南京工業(yè)大學(xué)浦江學(xué)院2019年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目《互聯(lián)網(wǎng)+智能咖啡機(jī)制售系統(tǒng)》（項(xiàng)目編號(hào)：PJ20191390505）。

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作者簡(jiǎn)介

丁洋洋/1999年生/男/江蘇徐州人/本科/研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化（江蘇南京210000）

高信倩/1999年生/女/安徽臺(tái)肥人/本科/研究方向?yàn)殡姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化（江蘇南京210000）

周珣/1979年生/女/江蘇南京人/碩士/講師/研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程（江蘇南京210000）