一种基于人工智能的多功能物流分拣设备及其分拣方法与流程

1.本发明涉及物流分拣技术领域，尤其涉及一种基于人工智能的多功能物流分拣设备及其分拣方法。


背景技术：

2.物流分拣设备是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和在线专机、检测设备有机的组合，以满足多品种产品的输送要求，极大的减轻了人们的劳动强度，提高了物流运作效率和服务质量，降低了物流成本，在物流作业中起着重要作用，极大的促进了物流的快速发展。分流分拣平台广泛应用于自动化生产中，如机械装配线中，各种零部件需要通过分流流水线进行部件输送作业。
3.在物流行业中分流流水线的应用也很普遍，主要应用在货物入库时的分拣和货物出库时的分拣。通过分流流水线，通过对主传送带上的货物进行扫描识别后分流到指定的分支传送带上，从而将货物输送到指定工位或者指定库位。
4.授权公告号为cn109046996b的中国发明专利公开了人工智能辅助的物流分拣机器人系统，公开了技术方案“一种人工智能辅助的物流分拣机器人系统，包括智能化控制系统和分拣流水线机器人”，由机器人辅助配合流水线抓取分拣货物，这种物流分拣装置不仅需要在生产线上安装多个高精度抓取机器人，占用流水线场地，增加物流系统的设备成本，同时，该装置的分拣效率受机器人数量、机器人的抓取精度以及与之相配合的流水线数量的限制。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种准确、高效的基于人工智能的多功能物流分拣设备及其分拣方法。
6.本发明所采用的第一技术方案是：
7.一种基于人工智能的多功能物流分拣设备，包括：
8.分拣台，所述分拣台用于对货物进行输送和分拣，所述分拣台上设有货物输送区域和至少一个开口式货物分拣区域，所述货物输送区域中安装有输送机构，所述开口式货物分拣区域中安装有分拣机构，所述分拣机构包括转动安装在所述开口式货物分拣区域中的机架，所述机架中转动安装有至少一根输送辊；
9.转动调节机构，所述转动调节机构安装在所述分拣台的下侧，所述转动调节机构用于带动所述分拣机构转动；
10.检测装置，所述检测装置安装在所述分拣台的两端，所述检测装置用于对货物进行识别检测；
11.智能控制装置，所述智能控制装置的输入端与所述检测装置的输出端通信连接，所述智能控制装置的输出端与所述转动调节机构的输入端通信连接。
12.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述输送机构包括多根转动安装在所述分
拣台上的转动辊以及带动所述转动辊转动的驱动机构。
13.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述转动调节机构包括：
14.固定安装于所述分拣台下侧的第一安装板，所述第一安装板上转动安装有调节螺杆，所述调节螺杆上螺纹连接有调节螺套，所述调节螺套的底部与所述第一安装板滑动连接，所述调节螺套的上部固定安装有滑动座，所述滑动座通过连接杆与所述分拣机构铰接；
15.安装在所述第一安装板上的两根导向杆，所述两根导向杆分别位于所述调节螺杆的两侧，所述导向杆上滑动安装有导向套，所述导向套与所述滑动座固定连接。
16.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述机架通过机架转轴转动安装在所述开口式货物分拣区域中，所述机架的一端固定安装有第二安装板，所述第二安装板上固定安装有旋转电机，所述旋转电机的输出端通过齿轮箱与输送辊的转轴传动连接。
17.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述分拣台底部的侧边处固定安装有挡板，所述第一安装板与所述挡板固定连接，所述分拣台的下方还设有多根支腿，所述支腿为伸缩机构，所述支腿的伸缩端与所述挡板的底部固定连接。
18.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述检测装置包括固定安装在所述分拣台上的安装架以及固定安装在所述安装架上部的扫描识别仪，所述扫描识别仪用于扫描识别货物类别。
19.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述多功能物流分拣设备还包括下料台，所述下料台安装在所述分拣台的底部，所述下料台位于所述开口式货物分拣区域的下方，所述下料台包括推料台、接料通道以及两个出料通道，所述接料通道倾斜安装于所述推料台的一侧，所述两个出料通道分别倾斜安装于所述推料台的两端，所述推料台上安装有推料机构，所述推料机构用于将从所述接料通道滑落的货物从所述出料通道送出。
20.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述推料机构包括若干开设在所述推料台上的滑槽以及设置在所述滑槽两侧的推料板，所述推料板底部的两侧通过推料板转轴转动连接有转动限位机构，所述转动限位机构通过横移滑块与所述滑槽滑动连接，所述推料台底部还安装有带动所述转动限位机构移动的液压杆。
21.进一步地，在本发明的一个实施例中，所述转动限位机构包括外壳，所述外壳内部的一侧安装有挡块，所述推料板转轴伸入所述外壳的内部，且固定安装有转动滑块，所述转动滑块通过连接弹簧与所述挡块连接。
22.本发明所采用的第二技术方案是：
23.一种基于人工智能的多功能物流分拣设备的分拣方法，用于通过上述基于人工智能的多功能物流分拣设备实现，包括以下步骤：
24.获取待训练货物的图像数据并进行预处理，得到高分辨率多光谱的第一图像，进而根据所述第一图像确定训练样本集；
25.获取所述待训练货物的货物类别，并建立所述第一图像与所述货物类别的映射关系，进而训练得到货物类别匹配模型；
26.获取分拣台中转动调节机构的数量，并建立所述转动调节机构与所述货物类别的映射关系，进而确定货物分拣匹配模型；
27.通过检测装置获取待分拣货物的图像数据并进行预处理，得到高分辨率多光谱的第二图像，进而将所述第二图像输入到所述货物类别匹配模型中，得到对应的货物类别；
28.通过智能控制装置将所述货物类别输入到所述货物分拣匹配模型中，得到对应的转动调节机构的转动控制信号；
29.根据所述转动控制信号，通过所述智能控制装置对所述转动调节机构进行控制，使得所述转动调节机构带动分拣机构转动，从而完成货物分拣。
30.本发明的有益效果是：本发明一种基于人工智能的多功能物流分拣设备及其分拣方法，在分拣台上设有货物输送区域和至少一个开口式货物分拣区域，开口式货物分拣区域中安装有分拣机构，货物在进入分拣台时通过两侧的检测装置对货物类别进行识别检测，当需要对某一类别的货物进行分拣时，通过智能控制装置控制转动调节机构带动对应的分拣机构转动，使得货物可以沿输送辊从分拣台上滑下，从而完成了货物分拣。本发明相较现有技术而言，无需在生产流水线上安装抓取机器人，节约了生产线的占地空间和设备成本，同时可以在分拣台设置多个开口式货物分拣区域和分拣机构，从而可以对不同类别的货物分别进行分拣，能够有效提高货物分拣的准确度和效率。
附图说明
31.图1为本发明实施例提供的一种基于人工智能的多功能物流分拣设备的结构示意图；
32.图2为本发明实施例提供的图1中a处的局部放大示意图；
33.图3为本发明实施例提供的一种基于人工智能的多功能物流分拣设备另一方向的结构示意图；
34.图4为本发明实施例提供的一种基于人工智能的多功能物流分拣设备的俯视图；
35.图5为本发明实施例提供的分拣机构的结构示意图；
36.图6为本发明实施例提供的下料台的结构示意图；
37.图7为本发明实施例提供的推料板的结构示意图；
38.图8为本发明实施例提供的转动限位机构的剖视图；
39.图9为本发明实施例提供的一种基于人工智能的多功能物流分拣设备的分拣方法的步骤流程图。
40.附图标记：
[0041]1‑
分拣台、101
‑
货物输送区域、102
‑
开口式货物分拣区域、103
‑
挡板、104
‑
支腿、105
‑
机架、106
‑
机架转轴、107
‑
第二安装板、108
‑
旋转电机、109
‑
齿轮箱、110
‑
输送辊、111
‑
转动辊、2
‑
检测装置、201
‑
安装架、202
‑
扫描识别仪、3
‑
转动调节机构、301
‑
第一安装板、302
‑
调节螺杆、303
‑
导向杆、304
‑
导向套、305
‑
调节螺套、306
‑
滑动座、307
‑
连接杆、4
‑
下料台、401
‑
接料通道、402
‑
出料通道、403
‑
推料台、404
‑
滑槽、405
‑
推料板、406
‑
转动限位机构、407
‑
横移滑块、408
‑
外壳、409
‑
挡块、410
‑
推料板转轴、411
‑
转动滑块、412
‑
连接弹簧。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0043]
在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区
分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。
[0044]
参照图1、3、4和5，本发明实施例提供了一种基于人工智能的多功能物流分拣设备，包括：
[0045]
分拣台1，分拣台1用于对货物进行输送和分拣，分拣台1上设有货物输送区域101和至少一个开口式货物分拣区域102，货物输送区域101中安装有输送机构，开口式货物分拣区域102中安装有分拣机构，分拣机构包括转动安装在开口式货物分拣区域102中的机架105，机架105中转动安装有至少一根输送辊110；
[0046]
转动调节机构3，转动调节机构3安装在分拣台1的下侧，转动调节机构3用于带动分拣机构转动；
[0047]
检测装置2，检测装置2安装在分拣台1的两端，检测装置2用于对货物进行识别检测；
[0048]
智能控制装置(图中未示出)，智能控制装置的输入端与检测装置2的输出端通信连接，智能控制装置的输出端与转动调节机构3的输入端通信连接。
[0049]
可以理解的是，由输送机构沿分拣台1输送货物，货物移动至开口式货物分拣区域102时，由分拣机构将不同类别的货物分送至不同的位置；当需要对货物进行分拣时，转动调节机构3调节分拣机构转动，货物沿输送辊110从分拣台1上滑下，使货物与分拣台1分离，完成货物分拣；分拣台1的两端均安装有用于对货物进行识别检测的检测装置2，用于检测识别货物的类别，然后通过智能控制装置按照货物类别控制转动调节机构3带动相应的分拣机构转动，从而实现对不同类别的货物的分拣。智能控制装置与检测装置2、转动调节机构3之间的通信连接可以是有线通信连接也可以是无线通信连接，本发明实施例对此不作限定。
[0050]
需要说明的是，智能控制装置的控制方法的一个示例包括以下步骤：
[0051]
1)通过人机交互向智能控制装置输入待分拣货物的类别，智能控制装置对货物的类别进行编号，记为a1、a2、a3
……
，并根据这些货物编号组合生成货物类别库；
[0052]
2)智能控制装置获取货物分拣区域的数量，货物分拣区域的数量与转动调节机构的数量一致，对所有货物分拣区域进行编号，对应货物类别库中的各个货物类别，将货物分拣区域的编号记为b1、b2、b3
……
；
[0053]
3)货物沿分拣台移动时，检测装置识别得到货物类别为an，并该货物类别an发送给智能控制装置，智能控制装置获取该货物类别an后，将该货物类别an作为对应的货物分拣区域bn的启动信号，也即为对应的转动调节机构cn的启动信号，启动该转动调节机构cn；
[0054]
4)转动调节机构cn带动对应的货物分拣区域bn的分拣机构转动，当货物移动到货物分拣区域bn时即可从分拣台上落下，从而实现了货物分拣。
[0055]
可以理解的是，待分拣货物的类别包括货物的大类和货物的小类，以牙刷和洗衣液为例，牙刷的大类为日用品类，记为a，小类ⅰ为口腔护理类，记为b，小类ⅱ为牙刷类，记为c，那么牙刷的类别编号可以记为abc，对应的货物分拣区域和转动调节机构记为b1和c1；洗衣液的大类为日用品类，记为a，小类ⅰ为衣物清洁类，记为d，小类ⅱ为洗衣液类，记为e,那
么，洗衣液的类别编号为ade，对应的货物分拣区域和转动调节机构记为b2和c2；当牙刷和洗衣液在分拣台上移动时，智能控制装置通过检测装置识别获取货物类别编号后驱动相应的转动调节机构动作，分别对牙刷和洗衣液进行分拣。
[0056]
参照图1和4，进一步作为可选的实施方式，输送机构包括多根转动安装在分拣台1上的转动辊111以及带动转动辊111转动的驱动机构(图中未示出)。
[0057]
具体地，驱动机构可以是链轮链条同步驱动机构，只要能实现带动转动辊111转动即可，本发明实施例在此不做赘述。
[0058]
参照图2，进一步作为可选的实施方式，转动调节机构3包括：
[0059]
固定安装于分拣台1下侧的第一安装板301，第一安装板301上转动安装有调节螺杆302，调节螺杆302上螺纹连接有调节螺套305，调节螺套305的底部与第一安装板301滑动连接，调节螺套305的上部固定安装有滑动座306，滑动座306通过连接杆307与分拣机构铰接；
[0060]
安装在第一安装板301上的两根导向杆303，两根导向杆303分别位于调节螺杆302的两侧，导向杆303上滑动安装有导向套304，导向套304与滑动座306固定连接。
[0061]
具体地，调节螺套305在调节螺杆302的驱动下转动时通过连接杆307带动分拣机构转动，从而使货物从分拣台1上落下。
[0062]
参照图5，进一步作为可选的实施方式，机架105通过机架转轴106转动安装在开口式货物分拣区域102中，机架105的一端固定安装有第二安装板107，第二安装板107上固定安装有旋转电机108，旋转电机108的输出端通过齿轮箱109与输送辊110的转轴传动连接。
[0063]
具体地，旋转电机108用于驱动输送辊110转动，在分拣机构翻转时带动货物从分拣台1上滑落，在分拣机构未翻转时，带动货物沿分拣台1移动。
[0064]
参照图1，进一步作为可选的实施方式，分拣台1底部的侧边处固定安装有挡板103，第一安装板301与挡板103固定连接，分拣台1的下方还设有多根支腿104，支腿104为伸缩机构，支腿104的伸缩端与挡板103的底部固定连接。
[0065]
参照图1，进一步作为可选的实施方式，检测装置2包括固定安装在分拣台1上的安装架201以及固定安装在安装架201上部的扫描识别仪202，扫描识别仪202用于扫描识别货物类别。
[0066]
应该认识到，在现有技术中，货物上贴设的二维码或条形码全面包含了货物的各类信息，包括货物的类别和名称，因此，通过扫描货物上贴设的二维码或条形码即可获取所需的货物的类别和名称，因此，扫描识别仪202选用二维码或条形码扫码枪即可，相应的，智能控制装置可以选用计算机。
[0067]
可选地，对于未贴设二维码和条形码的货物，可通过图像识别和神经网络技术得到其货物类别，同样可以快速获取待分拣货物的类别便于后续的分拣。
[0068]
参照图1、3和6，进一步作为可选的实施方式，多功能物流分拣设备还包括下料台4，下料台4安装在分拣台1的底部，下料台4位于开口式货物分拣区域102的下方，并且与开口式货物分拣区域102一一对应，下料台4包括推料台403、接料通道401以及两个出料通道402，接料通道401倾斜安装于推料台403的一侧，两个出料通道402分别倾斜安装于推料台403的两端，推料台403上安装有推料机构，推料机构用于将从接料通道401滑落的货物从出料通道402送出。
[0069]
参照图6和7，进一步作为可选的实施方式，推料机构包括若干开设在推料台403上的滑槽404以及设置在滑槽404两侧的推料板405，推料板405底部的两侧通过推料板转轴410转动连接有转动限位机构406，转动限位机构406通过横移滑块407与滑槽404滑动连接，推料台403底部还安装有带动转动限位机构406移动的液压杆。
[0070]
参照图8，进一步作为可选的实施方式，转动限位机构406包括外壳408，外壳408内部的一侧安装有挡块409，推料板转轴410伸入外壳408的内部，且固定安装有转动滑块411，转动滑块411通过连接弹簧412与挡块409连接。
[0071]
具体地，推料板405以推料板转轴410为轴心转动时，推料板转轴410与挡块409触碰后无法转动，即，推料板转轴410的转动方向只能沿一个方向在一定区域内转动。
[0072]
以图6中右侧的推料板405为例，右侧的推料板405只能顺时针转动。货物由接料通道401滑落至推料台403上，此时需要将货物推送到右侧的出料通道402上，液压杆推动右侧推料板405上的转动限位机构406先向左移动，推料板405与货物接触转动收入滑槽404中，当推料板405移动至货物左侧后，在连接弹簧412的作用下，推料板405翻转复位，然后向右带动转动限位机构406及推料板405向右移动，由于该推料板405无法逆时针转动，从而将货物推入右侧的出料通道402中。左侧的推料板同理可以将货物推入左侧的出料通道402中。
[0073]
以上是对本发明实施例的结构进行了说明，下面对本发明实施例的分拣方法进行说明。
[0074]
参照图9，本发明实施例提供了一种基于人工智能的多功能物流分拣设备的分拣方法，用于通过上述基于人工智能的多功能物流分拣设备实现，包括以下步骤：
[0075]
s101、获取待训练货物的图像数据并进行预处理，得到高分辨率多光谱的第一图像，进而根据第一图像确定训练样本集；
[0076]
s102、获取待训练货物的货物类别，并建立第一图像与货物类别的映射关系，进而训练得到货物类别匹配模型；
[0077]
s103、获取分拣台1中转动调节机构3的数量，并建立转动调节机构3与货物类别的映射关系，进而确定货物分拣匹配模型；
[0078]
s104、通过检测装置2获取待分拣货物的图像数据并进行预处理，得到高分辨率多光谱的第二图像，进而将第二图像输入到货物类别匹配模型中，得到对应的货物类别；
[0079]
s105、通过智能控制装置将货物类别输入到货物分拣匹配模型中，得到对应的转动调节机构3的转动控制信号；
[0080]
s106、根据转动控制信号，通过智能控制装置对转动调节机构3进行控制，使得转动调节机构3带动分拣机构转动，从而完成货物分拣。
[0081]
具体地，本发明实施例预先构建货物类别匹配模型和货物分拣匹配模型，其中，货物类别匹配模型可通过神经网络技术进行模型训练得到，货物分拣匹配模型可根据转动调节机构与货物类别的映射关系直接得到。货物在进入分拣台时通过两侧的检测装置对货物类别进行识别检测，当需要对某一类别的货物进行分拣时，通过智能控制装置控制转动调节机构带动对应的分拣机构转动，使得货物可以沿输送辊从分拣台上滑下，从而完成了货物分拣。本发明相较现有技术而言，无需在生产流水线上安装抓取机器人，节约了生产线的占地空间和设备成本，同时可以在分拣台设置多个开口式货物分拣区域和分拣机构，从而可以对不同类别的货物分别进行分拣，能够有效提高货物分拣的准确度和效率。
[0082]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0083]
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0084]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0085]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0086]
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0087]
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。上述方法可以使用标准编程技术—包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
[0088]
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。上述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
[0089]
进一步，上述方法可以在可操作地连接至合适的任何类别的计算平台中实现，包
括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、系统、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所描述步骤的指令或程序时，本文所描述的发明包括这些和其他不同类别的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所描述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
[0090]
计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所描述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
[0091]
以上，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。