機器視覺系統(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)，可將機器視覺系統(tǒng)引入分揀環(huán)節(jié)，自動檢查貨物，并將處理結(jié)果發(fā)送給可編程邏輯控制器PLC，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)貨物的分揀。文章通過闡述機器視覺系統(tǒng)在物流分揀、物流運輸以及終端配送等領(lǐng)域中更具有多個方面的應(yīng)用來完成智能物流傳輸?shù)倪^程，從而實現(xiàn)物流運輸?shù)男б孀畲蠡?/p>

關(guān)鍵詞：機器視覺系統(tǒng);智能物流輸送系統(tǒng);應(yīng)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(tǒng)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(guān)生產(chǎn)運輸智能設(shè)備，增加視覺系統(tǒng)來達到人體視覺衍生處理的效果，隨著當下智能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。無人駕駛技術(shù)和自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，機器視覺系統(tǒng)在物流運輸領(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，并且能夠通過實時監(jiān)控等方式來進行信息收集，在當下的智能領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

1 機器視覺系統(tǒng)

機器視覺系統(tǒng)是一個包含光學成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、計算機軟硬件技術(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、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(tǒng)的主要構(gòu)成部件，作為核心構(gòu)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(zhì)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(tǒng)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(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(tǒng)的核心構(gòu)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(tǒng)目前在醫(yī)療、裝配、檢測等方面都起到了重要作用。由于機器視覺系統(tǒng)體積小，易安裝，可通過實時監(jiān)控的方式，不間斷地進行信息收集，如發(fā)生特殊情況也可快速處理，對于當下智能機器的發(fā)展有著重要影響。

2 智能物流運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

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

在運輸系統(tǒng)中，物流的分揀作業(yè)作為物流運輸環(huán)節(jié)的關(guān)鍵部分，根據(jù)線上智能物流的信息，需要快速準確地將所需物品分揀出來。在我國分揀環(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，對智能分揀系統(tǒng)的需求日益增加。在智能運輸領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的物流配送環(huán)節(jié)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(huán)境復(fù)雜，定位不精準地區(qū)的配送，帶來極大困擾。

3 機器視覺系統(tǒng)在智能物流運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用意義

通過結(jié)合機器視覺系統(tǒng)，能夠使智能物流系統(tǒng)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(shù)。對物體信息進行識別，可自動對庫存商品進行統(tǒng)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(tǒng)，利用GIS技術(shù)實現(xiàn)智能定位，區(qū)域智能配送，通過地圖展現(xiàn)出來，實現(xiàn)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(tǒng)利用機器視覺系統(tǒng)還可以實時監(jiān)測相關(guān)道路情況，及時調(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，有效提高智能運輸效率，增加企業(yè)的效益。智能配送系統(tǒng)通過配合機器視覺系統(tǒng)可以實現(xiàn)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(tǒng)也可以實現(xiàn)精準導航。同時智能機器人可以利用機器視覺系統(tǒng)，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(fā)的可靠性與準確性。

4 機器視覺系統(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，客戶利用平臺完成下達定單，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)，而利用機器視覺系統(tǒng)則可以實現(xiàn)自動掃描訂單內(nèi)容，自動篩選相關(guān)產(chǎn)品并且進行打包裝車，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，同時機器視覺系統(tǒng)結(jié)合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)對整體環(huán)境的監(jiān)控，如對倉庫內(nèi)部環(huán)境進行實時監(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：機器視覺采集信息進行處理，通過profient工業(yè)通訊協(xié)議與PLC進行連接，如圖2所示。判斷結(jié)果將數(shù)據(jù)傳輸至PLC進行下一步執(zhí)行機構(gòu)的操作，并且由上位機進行實時運行狀況的監(jiān)測，以供現(xiàn)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(shù)據(jù)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(chǎn)品將結(jié)束檢測，不合格的判斷能否被執(zhí)行機構(gòu)修復(fù)，將處理的信息發(fā)送至PLC控制執(zhí)行機構(gòu)操作，對于可修復(fù)的不合格貨物通過執(zhí)行機構(gòu)的一系列動作，返回至初始檢測狀態(tài)重新進行檢測，合格之后將結(jié)束檢測。對于不可修復(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機器視覺系統(tǒng)在智能運輸系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

利用機器視覺系統(tǒng)，可對相關(guān)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(tǒng)與智能車載控制裝置相連接，可實現(xiàn)物流智能運輸，無人駕駛運輸?shù)?。機器視覺系統(tǒng)實時采集路面信息，將相關(guān)信息實時反饋給智能車載控制裝置，利用自動導航技術(shù)進行路面導航，機器視覺系統(tǒng)進行道路實時監(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，終端下達指令控制車輛進行轉(zhuǎn)移。機器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效提高智能運輸?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機器視覺系統(tǒng)在終端配送系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

機器視覺系統(tǒng)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(tǒng)可以實現(xiàn)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(tǒng)，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(tǒng).對周圍環(huán)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(tǒng)則可根據(jù)內(nèi)置道路圖片進行準確導航定位，增強了貨物運輸?shù)臅r效和準確率。

5 總結(jié)

智能物流作為新世紀的重要發(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技術(shù)，而機器視覺系統(tǒng)也同樣作為當下國內(nèi)外研究的重要對象，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。機器視覺系統(tǒng)在智能物流分揀過程中能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，提高工作效率。解決了智能物流運輸系統(tǒng)道路環(huán)境檢測問題，配送系統(tǒng)對收貨人面部信息確認，實現(xiàn)真正意義上的智能運輸和智能配送，對物流行業(yè)的智能物流發(fā)展有著重要意義。本文所做研究對當下智能物流運輸行業(yè)的發(fā)展方向，有著一定參考價值。

本文系南京工業(yè)大學浦江學院2019年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃立項項目《互聯(lián)網(wǎng)+智能咖啡機制售系統(tǒng)》（項目編號：PJ20191390505）。

參考文獻

[1]聞學偉，汝宜紅.智能物流系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2002（01）：16-19.

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

[3]張衛(wèi)，杜尚豐.Hough變換在農(nóng)田機械視覺導航中的應(yīng)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(shù)及其在機械制造自動化中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息2016（24）：119.

[5]張小藝.在物流互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下打造智能物流系統(tǒng)[J].物流技術(shù)與應(yīng)用，2015，20（03）：791-93.

[6]董躍東.現(xiàn)代物流倉儲智能系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2019（09）：349+351.

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

[8]陳炳燃.物流行業(yè)分揀機設(shè)計研究[J].工業(yè)設(shè)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）