基于機器視覺的智能物流系統研究

孫云艷　唐旋　劉思彤　李柱浩　林鴻宇

【摘? 要】 隨著工業時代的到來，自動化在傳統行業中的分量日益加大，機器人扮演著核心的角色，而視覺是機器人的眼睛。傳統的物流倉儲智能車是在地面畫線或者在地面埋電線，這樣物流車效率極其低下且有安全隱患。本文旨在對基于機器視覺的智能物流系統的相關理論進行綜述。基于機器視覺的智能物流系統通過OpenMV視覺模塊導航，利用二維碼識別技術，結合圖像識別技術和網絡通信技術設計出一整套機器視覺系統。該系統可以以極快的速度來獲取并處理大量信息，并且通過實時監控等方式來進行信息收集，從而提高物流分揀效率。本系統以降低安全隱患為宗旨，以提高物流效率為目標，基于機器視覺的智能物流系統使貨物分揀自動化，在當下的智能領域有著廣泛的應用前景。

【關鍵詞】機器視覺;OpenMV視覺模塊;目標識別;貨物分揀自動化;

一、國內基于機器視覺智能物流系統研究現狀

據中國物流技術協會統計，國內越來越多的企業認識到要發展成為大型企業甚至國際化強企，必須依托強大的分揀和倉庫管理的能力。就目前而言，我國的倉庫管理水平至少落后日本 30 年，落后西歐發達國家 50 年。現在，雖然中國很多的大企業，已建立了倉庫管理系統，但是在真正使用時卻達不到預期效果。所以，我國還是面臨著倉庫管理技術不到位，管理體系不完善的問題，而這又是制約我國各大相關企業發展的瓶頸，所以解決這一問題已成為經濟發展的必然。為了解決這一問題，自動化倉庫技術被定義為“中國制造 2025”的關鍵組成部分。【1】這一技術的作用處于生產制造和客戶使用的中間環節，對于整個工業強國科技興國戰略，有著至關重要的作用。倉庫自動化技術迅速發展，成為了自動化板塊增長最穩定、成長空間最大的領域。盡管對機器視覺技術的研究己經有了幾十年的沉淀，盡管機器視覺在某些領域己有不小的斬獲，但到目前為止，能運用于實際場景機器視覺系統仍在少數。雖然國內外對視覺抓取技術己有較為成熟的結果，但是它們大多高度專一化且成本不菲，這種現象在國內尤其明顯。例如工件的定位、識別算法，視覺控制算法與實際場景的完美適配還存在不小的距離。這不僅是因為實際場景具有難以預估的多樣性和復雜性，也和相關學科研究的滯后性密切相關。

二、傳統物流行業痛點

1.運行特征單一，缺乏聯動

傳統物流的運行特征表現在各種運輸服務的相對獨立運作，倉儲服務單點運行，配送服務依附于倉儲節點，運輸與倉儲服務之間缺乏聯動，倉儲僅僅是運輸節點之一。具有一定的信息管理能力，但更多應用于運輸、倉儲各自的運行管理。

2.傳統倉庫管理水平落后

傳統的倉儲業是以收保管費為商業模式的，希望自己的倉庫總是滿滿的，這種模式與物流的宗旨背道而馳。傳統的倉庫管理仍存在技術不到位，管理體系不完善的問題。就目前而言，我國的倉庫管理水平至少落后日本 30 年，落后西歐發達國家 50 年。

3.傳統物流易造成資源浪費

傳統物流由于信息不對稱、資源不共享、系統不協同，物流體系不能互聯互通，帶來嚴重的資源浪費。

三、基于機器視覺的智能物流系統的技術

本項目采取自動引導車輛（AGV）與二維碼技術相結合的基于機器視覺的智能物流。其中運用到的自動引導車輛與二維碼技術在現階段發展都已成熟，實現基于機器視覺的智能物流系統依賴自動引導車輛與二維碼技術已不成問題。本項目小車依靠Open MV視覺模塊非循跡直接導航，視覺模塊將外界信息處理并傳輸給主控板，主控板根據接收到的消息，讓電機驅動板控制小車靠近目標【2】。其中的Open MV是一個開源，低成本，功能強大的機器視覺模塊。以STM32F767CPU為核心，集成了OV7725攝像頭芯片，在小巧的硬件模塊上，用C語言高效地實現了核心機器視覺算法，提供Python編程接口。使用者們（包括發明家、愛好者以及智能設備開發商）可以用python語言使用Open MV提供的機器視覺功能，為自己的產品和發明增加有特色的競爭力。Open MV上的機器視覺算法包括尋找色塊、人臉檢測、眼球跟蹤、邊緣檢測、標志跟蹤等。可以用來實現非法入侵檢測、產品的殘次品篩選、跟蹤固定的標記物等【3】。使用者僅需要寫一些簡單的Python代碼，即可輕松的完成各種機器視覺相關的任務。小巧的設計，使得Open MV可以用到很多創意的產品上。比如，可以給機器人提供周邊環境感知能力;給智能車增加視覺巡線功能;給智能玩具增加識別人臉功能，提高產品趣味性等;甚至，可以給工廠產品線增加殘次品篩選功能等。

1.AGV小車性能：

①改善物流管理：AGV小車能夠讓貨物的擺放更加有序、整潔、規范。

②可靠的調度能力：AGV小車的中央控制系統可進行數據分析以及遠程控制。

③安全性：AGV小車的導引路徑非常明確，當AGV小車在行駛路徑上如遇到障礙物時，小車會自動避障停車，可替代人工在狹窄、惡劣、不適應人類工作的環境中有效完成危險作業工作。

④成本控制：AGV小車無需駕駛員駕駛，無需人員搬運，用戶可遙控或在系統中設定其路徑以及任務指定，小車便能自主完成任務工作，節約了大量的人工成本，一年半便可回收成，增加企業效益，同時減少了由于枯燥、機械性的搬運工作而造成的人員流失率。

⑤任意角度行走：AGV小車采用了麥克納姆輪技術，可使小車進行任意方向的移動，前行、后退、斜形、橫行、旋轉等等，因此可在狹窄的空間內自由行走，合理利用現有的占地面積，葉茂機電可根據客戶要求制定適合的AGV小車方案，提升企業的形象以及車間整潔度，實現柔性無人化生產。

2.營銷推廣策略

在該研究產品可通過搜索引擎推廣方式依托大平臺來達到運營預期效果。大平臺搜索引擎可選擇免費推廣，該推廣方式的優勢在于：選擇操作簡單，容易上手，短期操作即可做關鍵詞推廣排名，完全免費推廣，零成本引流，適合打造品牌效應。這樣的優勢有利于該研究產品在市場中形成一定的知名度，從而便于產品升級進一步打開更廣闊的市場。為使智能物流車在消費者心中留下深刻的印象，并能夠將其與市場上同類產品區別開，將利用服務和產品特色吸引消費者的注意，從而樹立獨有品牌：創立自有品牌，注冊商標;提高產品品質，引入質量管理體系;引入 CIS 建立統一的視覺識別，并對門下的旗艦店進行設新穎時尚的統一門店設計裝修，設計自己產品獨特包裝、銷售人員服裝，營造良好視覺效果;

加大線上及線下的宣傳力度，同時加強會員服務，營造良好顧客體驗。

四、總結

相較于傳統物流系統不協同，物流體系不互聯互通，物流車效率極其低下且有安全隱患，智能物流作為新世紀的重要發展方向，在未來科技和生活中占據著重要位置，隨著互聯網信息技術的不斷發揮也為其提供了大量信息技術支撐，而機器視覺系統也同樣作為國內外研究的重要對象，其在工業和農業以及軍事領域等有著重要應用，機器視覺系統在智能物流分揀過程中能夠實現的自動化也極大地提高了物流工作的效率水平，有效地促進經濟發展速度。因此，更加智能化的運輸和配送對物流行業發展有著重要意義。

參考文獻：

[1]潘彥文.中國金屬通報.學術期刊數據庫，2019

[2]張興華.技術與市場.學術期刊數據庫，2019

[3]耿家樂.工業儀表與自動化裝置.學術期刊數據庫，2020

課題項目：

廣西壯族自治區2021年大學生創業訓練校級立項“基于機器視覺的智能物流系統”項目成果