機(jī)器視覺(jué)在智能物流業(yè)中的應(yīng)用

張莉 邢婷 文雪巍

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)的人上分揀方式效率低，成本高。為了能夠減少人上成本的投入，完善智能物流輸送系統(tǒng)，可將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)引入分揀環(huán)竹，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。本論文從不同方面闡述機(jī)器視覺(jué)在智能物流業(yè)中的應(yīng)用，希望為研究機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在智慧物流業(yè)中的應(yīng)用的專(zhuān)家和學(xué)者提供理論參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué);智能物流業(yè);應(yīng)用研究

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)加載圖像掃描獲取裝置，來(lái)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(jué)系統(tǒng)來(lái)達(dá)到人體視覺(jué)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(wú)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(jué)系統(tǒng)在物流運(yùn)輸領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。一直以來(lái)物流行業(yè)占據(jù)著大量的人力資源，目.山于電商的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的物流體系已經(jīng)無(wú)法很好滿足市場(chǎng)的需求，智能物流系統(tǒng)作為未來(lái)物流的發(fā)展方向，也承載著無(wú)數(shù)人的心血。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以以極快的速度來(lái)獲取并處理大量信息，并目.能夠通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控等方式來(lái)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(jué)

機(jī)器視覺(jué)是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

2機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用現(xiàn)狀

在國(guó)外，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用普及主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體及電子行業(yè)，其中大概40%-50%都集中在半導(dǎo)體行業(yè)。具體如PCB印刷電路：各類(lèi)生產(chǎn)印刷電路板組裝技術(shù)、設(shè)備;單、雙面、多層線路板，覆銅板及所需的材料及輔料;輔助設(shè)施以及耗材、油墨、藥水藥劑、配件;電子封裝技術(shù)與設(shè)備;絲網(wǎng)印刷設(shè)備及絲網(wǎng)周邊材料等。SMT表面貼裝：SMT工藝與設(shè)備、焊接設(shè)備、測(cè)試儀器、返修設(shè)備及各種輔助工具及配件、SMT材料、貼片劑、膠粘劑、焊劑、焊料及防氧化油、焊膏、清洗劑等;再流焊機(jī)、波峰焊機(jī)及自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備。電子生產(chǎn)加工設(shè)備：電子元件制造設(shè)備、半導(dǎo)體及集成電路制造設(shè)備、元器件成型設(shè)備、電子工模具。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測(cè)的各個(gè)方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且其產(chǎn)品在應(yīng)用中占據(jù)著舉足輕重的地位。除此之外，機(jī)器視覺(jué)還用于其他各個(gè)領(lǐng)域。

而在中國(guó)，視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)始于90年代，因?yàn)樾袠I(yè)本身就屬于新興的領(lǐng)域，再加之機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品技術(shù)的普及不夠，導(dǎo)致以上各行業(yè)的應(yīng)用幾乎空白。目前國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)大多為國(guó)外品牌。國(guó)內(nèi)大多機(jī)器視覺(jué)公司基本上是靠代理國(guó)外各種機(jī)器視覺(jué)品牌起家，隨著機(jī)器視覺(jué)的不斷應(yīng)用，公司規(guī)模慢慢做大，技術(shù)上已經(jīng)逐漸成熟。

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，3D機(jī)器視覺(jué)也開(kāi)始進(jìn)入人們的視野。3D機(jī)器視覺(jué)大多用于水果和蔬菜、木材、化妝品、烘焙食品、電子組件和醫(yī)藥產(chǎn)品的評(píng)級(jí)。它可以提高合格產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)過(guò)程的早期就報(bào)廢劣質(zhì)產(chǎn)品，從而減少了浪費(fèi)節(jié)約成本。這種功能非常適合用于高度、形狀、數(shù)量甚至色彩等產(chǎn)品屬性的成像。

3機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在智能物流輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

3.1 機(jī)器視覺(jué)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(chē)，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(jué)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(chē)，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(jué)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(cāng)庫(kù)內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如倉(cāng)庫(kù)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(jué)采集信息進(jìn)行處理，通過(guò) profient 工業(yè)通訊協(xié)議與 PLC進(jìn)行連接，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(jué)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(guò)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。

3.2機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在終端配送系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

機(jī)器視覺(jué)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(cāng)庫(kù)。終端智能配送機(jī)器人，機(jī)器視覺(jué)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(jué)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(jué)系統(tǒng)，對(duì)周?chē)h(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(jué)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。

總之，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(jué)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(jué)系統(tǒng)在智能物流分揀過(guò)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(wèn)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。

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課題：2020年中國(guó)物流學(xué)會(huì)、中國(guó)物流與采購(gòu)聯(lián)合會(huì)研究課題

編號(hào)：2020CSLKT3-198