機器視覺系統在智能物流輸送系統中的應用

丁洋洋 高倩倩 周珣

摘要：智能物流信息系統發展有條不紊，而線下物流輸送環節仍有待提高。物流分揀作為物流輸送環節不可或缺的部分，傳統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，可將機器視覺系統引入分揀環節，自動檢查貨物，并將處理結果發送給可編程邏輯控制器PLC，驅動執行機構實現貨物的分揀。文章通過闡述機器視覺系統在物流分揀、物流運輸以及終端配送等領域中更具有多個方面的應用來完成智能物流傳輸的過程，從而實現物流運輸的效益最大化。

關鍵詞：機器視覺系統;智能物流輸送系統;應用

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）04-0127-02

機器視覺系統主要是通過計算機加載圖像掃描獲取裝置，來對圖片信息進行獲取并處理，其初始目的是為了給自動化流水線和相關生產運輸智能設備，增加視覺系統來達到人體視覺衍生處理的效果，隨著當下智能產業的不斷發展。無人駕駛技術和自動化技術的不斷發展，機器視覺系統在物流運輸領域有著廣泛地應用。一直以來物流行業占據著大量的人力資源，且由于電商的不斷發展，傳統的物流體系已經無法很好滿足市場的需求，智能物流系統作為未來物流的發展方向，也承載著無數人的心血。機器視覺系統可以以極快的速度來獲取并處理大量信息，并且能夠通過實時監控等方式來進行信息收集，在當下的智能領域有著廣泛的應用前景。

1 機器視覺系統

機器視覺系統是一個包含光學成像技術、傳感器技術、數字圖像處理技術、計算機軟硬件技術、控制技術等多種技術的綜合性應用技術，其主體由相機、鏡頭、傳感器、智能處理器、和光源五個部分組成。

相機作為機器視覺系統的主要構成部件，作為核心構件相機主要起到拍攝的作用。一般采用CCD攝像機，CCD傳感器通常具有非常高的質量和光敏感性，能夠以較低的噪音提供清晰的圖像。CCD機器視覺系統工作過程如圖1所示。首先，為后期的圖像識別提供可靠的圖片素材，在相機配置上要注意配置合適的光學鏡頭來達到更好的處理效果，其中在條件能夠滿足的情況下，優先考慮定焦鏡頭，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，其較穩定且能夠提供良好的光照可靠性，費用較低。智能處理器作為最后的處理終端，需要對采集的圖像進行處理識別，也是機器視覺系統的核心構成部件。其主要作用是將相機拍攝的圖片，進行處理掃描提取需要的信息，并上傳或者生成指令對其進行分析。機器視覺系統目前在醫療、裝配、檢測等方面都起到了重要作用。由于機器視覺系統體積小，易安裝，可通過實時監控的方式，不間斷地進行信息收集，如發生特殊情況也可快速處理，對于當下智能機器的發展有著重要影響。

2 智能物流運輸系統現狀

隨著經濟市場全球化，智能物流的出現大大減少了運輸成本，改變了當下的商業格局。智能物流系統以現代化標準物流服務管理體系，結合互聯網電子商務的運作模式，通過信息集成網絡技術，實現網絡集成環境下的物流信息采集技術，通過各個部分的信息交互，讓客戶能夠實時獲取自己所需要的信息。

在運輸系統中，物流的分揀作業作為物流運輸環節的關鍵部分，根據線上智能物流的信息，需要快速準確地將所需物品分揀出來。在我國分揀環節大多數需要人力來完成，分揀工作量大，工作內容繁瑣，還有人為因素使得工作效率大大降低。因此，在物流分揀領域，對智能分揀系統的需求日益增加。在智能運輸領域中，傳統的物流配送環節由人工配送，運輸過程中存在各種人為因素或外界因素導致配送效率低下，靈活度不高。在終端配送中，對于環境復雜，定位不精準地區的配送，帶來極大困擾。

3 機器視覺系統在智能物流運輸系統中的應用意義

通過結合機器視覺系統，能夠使智能物流系統具有自動識別和檢測的功能。主要采用光、機、電、計算機通信等技術。對物體信息進行識別，可自動對庫存商品進行統計，對訂單進行物品分揀，自動裝卸，同時將信息進行上傳后臺處理系統，利用GIS技術實現智能定位，區域智能配送，通過地圖展現出來，實現對物流配送過程的全程管理，提高物流效率，降低物流成本。

智能運輸系統利用機器視覺系統還可以實時監測相關道路情況，及時調整線路，配合無人駕駛技術，能夠減少因其他因素造成的物流延遲，有效提高智能運輸效率，增加企業的效益。智能配送系統通過配合機器視覺系統可以實現對建筑物、道路和收貨人的自動識別，即使在定位不精準的地方，利用機器視覺系統也可以實現精準導航。同時智能機器人可以利用機器視覺系統，對收件人的人臉和虹膜進行識別，識別成功可自動取件，大大增加了物品派發的可靠性與準確性。

4 機器視覺系統在智能物流輸送系統中的應用分析

4.1機器視覺系統在物流分揀中的應用分析

物流分揀作為智能物流的關鍵部分，客戶利用平臺完成下達定單，工作人員需要根據客戶的訂單，完成物品的分揀打包并且裝車，利用電腦完成訂單輸入，在物流系統上生產初始狀態，而利用機器視覺系統則可以實現自動掃描訂單內容，自動篩選相關產品并且進行打包裝車，生成系統數據并上傳，大大提高了效率，且節省了人力物力，同時機器視覺系統結合環境監測系統，可實現對整體環境的監控，如對倉庫內部環境進行實時監控，如倉庫溫度濕度等，都可以做到有效監控、有效預警，并給出相關解決方案，大大提高工作效率。本部分就物流分揀內容做出以下設計：機器視覺采集信息進行處理，通過profient工業通訊協議與PLC進行連接，如圖2所示。判斷結果將數據傳輸至PLC進行下一步執行機構的操作，并且由上位機進行實時運行狀況的監測，以供現場工作人員查看。分揀的流程大致分為以下幾個部分，先由視覺檢測進行數據分析，判斷貨物包裝，訂單信息，進行ID碼讀取以及OCR/OCV字符驗證與識別、尺寸大小等是否符合標準，合格的產品將結束檢測，不合格的判斷能否被執行機構修復，將處理的信息發送至PLC控制執行機構操作，對于可修復的不合格貨物通過執行機構的一系列動作，返回至初始檢測狀態重新進行檢測，合格之后將結束檢測。對于不可修復的不合格貨物直接結束篩選，交由工作人員處理，如圖3所示。

4.2機器視覺系統在智能運輸系統中的應用分析

利用機器視覺系統，可對相關道路情況，如道路指示標志信號燈，以及道路行人等進行智能識別，將機器視覺系統與智能車載控制裝置相連接，可實現物流智能運輸，無人駕駛運輸等。機器視覺系統實時采集路面信息，將相關信息實時反饋給智能車載控制裝置，利用自動導航技術進行路面導航，機器視覺系統進行道路實時監控，如發現突發情況，交通事故或者道路不暢，則將該信息反饋給控制終端，終端下達指令控制車輛進行轉移。機器視覺系統的應用能夠有效提高智能運輸的可靠性和安全性，提升智能駕駛的成功率，減少事故的產生。

4.3機器視覺系統在終端配送系統中的應用分析

機器視覺系統可與終端配送進行集成，有效增加物流終端的智能化，如智能終端自動倉庫。終端智能配送機器人，機器視覺系統可以實現對建筑物，道路和收貨人的自動識別，同時終端機器人可以利用機器視覺系統，對收件人的人臉和虹膜進行識別，大大增加了物品分配的準確性。配送機器人利用機器視覺系統.對周圍環境進行輔助判斷。尤其在定位不能準確定位的地方，如多樓層定位配送，階梯形建筑配送，機器視覺系統則可根據內置道路圖片進行準確導航定位，增強了貨物運輸的時效和準確率。

5 總結

智能物流作為新世紀的重要發展方向，在科技和生活領域有著舉足輕重的地位，隨著互聯網信息技術的不斷發展也為其提供了大量的先進技術，而機器視覺系統也同樣作為當下國內外研究的重要對象，其在工業和農業以及軍事領域上都有著重要應用。機器視覺系統在智能物流分揀過程中能夠實現自動化，提高工作效率。解決了智能物流運輸系統道路環境檢測問題，配送系統對收貨人面部信息確認，實現真正意義上的智能運輸和智能配送，對物流行業的智能物流發展有著重要意義。本文所做研究對當下智能物流運輸行業的發展方向，有著一定參考價值。

本文系南京工業大學浦江學院2019年大學生創新創業訓練計劃立項項目《互聯網+智能咖啡機制售系統》（項目編號：PJ20191390505）。

參考文獻

[1]聞學偉，汝宜紅.智能物流系統設計及應用[J].交通運輸系統工程與信息，2002（01）：16-19.

[2]鄧達.機器視覺技術以及其在機械制造自動化中的運用[J].科學技術創新，2019（07）：183-184.

[3]張衛，杜尚豐.Hough變換在農田機械視覺導航中的應用[J].儀器儀表學報，2005（S1）：706-707.

[4]何勇，孫釗，李華廈.機器視覺技術及其在機械制造自動化中的應用[J].黑龍江科技信息2016（24）：119.

[5]張小藝.在物流互聯網技術下打造智能物流系統[J].物流技術與應用，2015，20（03）：791-93.

[6]董躍東.現代物流倉儲智能系統設計及應用分析[J].現代經濟信息，2019（09）：349+351.

[7]張怡躍.GIS在現代物流配送中的應用研究[J].物流技術，2014（02）.

[8]陳炳燃.物流行業分揀機設計研究[J].工業設計，2019（12）.

作者簡介

丁洋洋/1999年生/男/江蘇徐州人/本科/研究方向為電氣工程及其自動化（江蘇南京210000）

高信倩/1999年生/女/安徽臺肥人/本科/研究方向為電氣工程及其自動化（江蘇南京210000）

周珣/1979年生/女/江蘇南京人/碩士/講師/研究方向為控制理論與控制工程（江蘇南京210000）