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杭州藍(lán)芯科技有限公司
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托盤(pán)識(shí)別實(shí)際應(yīng)用中遇到的挑戰(zhàn)與解決方案
2024-11-18 閱讀(2)
無(wú)人叉車(chē)托盤(pán)識(shí)別的重要性
隨著越來(lái)越多企業(yè)效仿行業(yè)巨子，自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用從分揀逐漸擴(kuò)展到搬運(yùn)。無(wú)人叉車(chē)（AGV）作為倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化中的核心設(shè)備，承擔(dān)著托盤(pán)搬運(yùn)的重要任務(wù)。然而，托盤(pán)在倉(cāng)儲(chǔ)中的位置和角度往往存在不確定性，通常由于人為干預(yù)或擺放誤差。這對(duì)無(wú)人叉車(chē)的導(dǎo)航精度提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，尤其是在快速、精準(zhǔn)作業(yè)需求日益增長(zhǎng)的背景下，托盤(pán)識(shí)別的精度直接影響到整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的效率和安全性。因此，精準(zhǔn)的托盤(pán)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)成為保障無(wú)人叉車(chē)高效、準(zhǔn)確作業(yè)的關(guān)鍵。
為了應(yīng)對(duì)這些不確定性，自動(dòng)化托盤(pán)識(shí)別技術(shù)通過(guò)先進(jìn)的視覺(jué)傳感器和圖像處理技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)提供托盤(pán)的精確位置和姿態(tài)信息，大大提高了無(wú)人叉車(chē)的導(dǎo)航與搬運(yùn)效率。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，無(wú)人叉車(chē)能夠克服托盤(pán)位置不穩(wěn)定、角度不規(guī)則等難題，在復(fù)雜環(huán)境中依然可以精確對(duì)接，實(shí)現(xiàn)智能化和高效化的倉(cāng)儲(chǔ)管理。
托盤(pán)識(shí)別實(shí)際應(yīng)用中遇到的挑戰(zhàn)與解決方案
盡管托盤(pán)識(shí)別技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，但在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)人叉車(chē)仍然面臨一系列挑戰(zhàn)。倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境中的復(fù)雜性，例如光照不均、托盤(pán)擺放偏差，以及多種托盤(pán)規(guī)格，都會(huì)對(duì)托盤(pán)識(shí)別的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的二維碼或條形碼識(shí)別依賴(lài)于明確的標(biāo)簽和規(guī)則的擺放角度，雖然在結(jié)構(gòu)化環(huán)境中效果較好，但在復(fù)雜環(huán)境下容易失效，從而影響搬運(yùn)的準(zhǔn)確性。
相比之下，基于3D ToF（飛行時(shí)間）相機(jī)的托盤(pán)識(shí)別技術(shù)展現(xiàn)出了更高的魯棒性，在應(yīng)對(duì)復(fù)雜的托盤(pán)形態(tài)和環(huán)境變化方面有著更強(qiáng)的適應(yīng)能力。此外，2D激光雷達(dá)雖然也被應(yīng)用于托盤(pán)識(shí)別，但由于對(duì)托盤(pán)底部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的敏感性，常常會(huì)誤判障礙物，影響無(wú)人叉車(chē)與托盤(pán)的順利對(duì)接。因此，針對(duì)這些挑戰(zhàn)，結(jié)合3D視覺(jué)和多傳感器融合的托盤(pán)識(shí)別解決方案，正在成為行業(yè)的主流選擇。
邁爾微視托盤(pán)識(shí)別系統(tǒng)PalletPro：破解托盤(pán)識(shí)別自動(dòng)化難題
邁爾微視的PalletPro托盤(pán)識(shí)別系統(tǒng)基于3D ToF（飛行時(shí)間）視覺(jué)技術(shù)，專(zhuān)為應(yīng)對(duì)復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境中的托盤(pán)識(shí)別需求而設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)將3D相機(jī)與智能算法結(jié)合，不僅能夠精準(zhǔn)識(shí)別托盤(pán)的位置和姿態(tài)，還具備出色的環(huán)境適應(yīng)能力，確保無(wú)人叉車(chē)在復(fù)雜條件下高效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化搬運(yùn)。
集成與效率提升 通過(guò)將識(shí)別算法集成至相機(jī)內(nèi)部，PalletPro系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)處理深度數(shù)據(jù)，大幅提升了計(jì)算效率和響應(yīng)速度。該系統(tǒng)可以在每秒10幀（10FPS）的處理速度下，實(shí)時(shí)提供托盤(pán)識(shí)別結(jié)果，確保無(wú)人叉車(chē)能夠快速、精準(zhǔn)地進(jìn)行托盤(pán)抓取和搬運(yùn)作業(yè)。
部署與智能對(duì)接 通過(guò)將3D相機(jī)部署于叉車(chē)的兩個(gè)叉臂之間，PalletPro系統(tǒng)利用自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)確定托盤(pán)的位姿與叉車(chē)間的坐標(biāo)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)快速、智能的對(duì)接操作。算法基于深度數(shù)據(jù)中的點(diǎn)云特征，識(shí)別托盤(pán)的腿部和橫桿結(jié)構(gòu)，支持標(biāo)準(zhǔn)的兩腿托盤(pán)、四腿托盤(pán)以及多托盤(pán)堆疊的識(shí)別需求，同時(shí)可定制適用于無(wú)腿或異形托盤(pán)的識(shí)別方案。
PalletPro系統(tǒng)無(wú)需采集額外的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，即可適配市面上90%以上的托盤(pán)類(lèi)型。
易用性與兼容性 PalletPro易于部署，用戶(hù)無(wú)需算法開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)即可通過(guò)入門(mén)教程快速上手。該系統(tǒng)兼容歐標(biāo)托盤(pán)，適用于高位存儲(chǔ)、復(fù)雜堆垛等場(chǎng)景，提供實(shí)時(shí)的托盤(pán)識(shí)別結(jié)果，并能夠在各種倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，確保無(wú)人叉車(chē)在多樣化的托盤(pán)條件下高效作業(yè)。
多條件適應(yīng)性與魯棒性針對(duì)光照強(qiáng)烈的室外場(chǎng)景，邁爾微視的托盤(pán)識(shí)別解決方案采用了配備940nm紅外發(fā)射器的ToF深度相機(jī)M系列，能夠有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜的光照條件。940nm波長(zhǎng)屬于近紅外光，在強(qiáng)光環(huán)境下抗干擾能力更強(qiáng)，不容易受到可見(jiàn)光影響，確保深度數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
針對(duì)反射率低的黑色托盤(pán)，M系列深度相機(jī)在距離托盤(pán)2.5米范圍內(nèi)依然能夠提供精準(zhǔn)的深度數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)的魯棒性和兼容性。
識(shí)別與對(duì)接
將邁爾微視M系列相機(jī)安裝在叉車(chē)的兩個(gè)叉臂之間，通過(guò)捕捉托盤(pán)的深度信息，并利用深度識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)對(duì)托盤(pán)的精確識(shí)別。
當(dāng)叉車(chē)接收到調(diào)度系統(tǒng)的任務(wù)時(shí)，它會(huì)移動(dòng)到托盤(pán)前方的對(duì)接點(diǎn)，距離托盤(pán)前沿大約2米。在這個(gè)位置，叉車(chē)進(jìn)行初步定位，3D視覺(jué)系統(tǒng)會(huì)輸出位姿信息，幫助叉車(chē)調(diào)整角度偏差。然后，叉車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)至1.5米的位置進(jìn)行精確定位，3D視覺(jué)系統(tǒng)再次輸出托盤(pán)位姿信息，幫助叉車(chē)調(diào)整左右偏差，確保對(duì)接過(guò)程的精準(zhǔn)度。
方案支持兩種對(duì)接模式：兩次對(duì)接與實(shí)時(shí)對(duì)接，以滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
兩次對(duì)接模式 兩次對(duì)接模式分為遠(yuǎn)端定位、近端校驗(yàn)和盲走叉取三個(gè)步驟：遠(yuǎn)端定位：叉車(chē)接收到調(diào)度任務(wù)后，移動(dòng)至對(duì)接點(diǎn)，啟用相機(jī)識(shí)別托盤(pán)數(shù)據(jù)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，叉車(chē)在距離托盤(pán)1800mm至2800mm范圍內(nèi)進(jìn)行角度與橫向偏移的調(diào)整。
近端校驗(yàn)：當(dāng)叉尖距離托盤(pán)前沿約200mm時(shí)，再次獲取相機(jī)識(shí)別數(shù)據(jù)，校驗(yàn)對(duì)接精度是否符合叉取要求。如果精度滿(mǎn)足要求，叉車(chē)進(jìn)行叉取；若不滿(mǎn)足，則原地調(diào)整后再進(jìn)行叉取操作。
實(shí)時(shí)對(duì)接模式 實(shí)時(shí)對(duì)接模式通過(guò)連續(xù)獲取相機(jī)識(shí)別數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整位姿。當(dāng)叉車(chē)移動(dòng)到距離托盤(pán)前沿約200mm時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)并完成叉取操作。該模式依賴(lài)數(shù)據(jù)的時(shí)間戳進(jìn)行更新，以避免延遲導(dǎo)致的錯(cuò)誤調(diào)整。
通訊方式
為了給用戶(hù)提供更加易于集成的產(chǎn)品，該解決方案支持TCP、UDP、CAN、485、API等接口，并可在識(shí)別算法和避障算法之間進(jìn)行切換，實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確、通用的托盤(pán)識(shí)別自動(dòng)化。
