激光扫描自动拆垛装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107010424A(43)申请公布日2017.08.04(21)申请号201710229112.8(22)申请日2017.04.10(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人李浩彭业昌王露缙陈政(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人潘杰刘琳(51)Int.Cl.B65G61/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称激光扫描自动拆垛装置及方法(57)摘要本发明公开了一种激光扫描自动拆垛装置和控制方法，拆垛装置包括安装于货物堆放处周围的立体滑动导轨，立体滑动导轨上设置有与之滑动配合的移动滑块，移动滑块上设置有激光扫描仪、抓斗和嵌入式处理器。本发明在滑动导轨上设有连接于嵌入式处理器的激光扫描仪，将各个方向测得的数据传递到嵌入式处理器，通过对这些数据进行处理得到扫描货物的轮廓和与激光扫描仪之间的距离，并通过抓斗根据控制指令移动到目标位置进行抓取工作，激光扫描仪不停地扫描，实时更新拆垛情况。本发明无论在明亮或者黑暗的环境下都能正常工作，适用于复杂的拆垛工作，弥补了传统拆垛机适应能力弱、功能单一和视觉能力差的缺点，智能化得到了很大的提升。CN107010424ACN107010424A权利要求书1/2页1.一种激光扫描自动拆垛装置，其特征在于：所述拆垛装置包括安装于货物堆放处(A)周围的立体滑动导轨(4)，所述立体滑动导轨(4)上设置有与之滑动配合的移动滑块(5)，所述移动滑块(5)上设置有激光扫描仪(1)、抓斗(2)和嵌入式处理器(3)，所述激光扫描仪(1)：用于采集与货物的距离信息并传输至嵌入式处理器(3)；所述抓斗(2)：包括舵机、机械臂和传感器，所述舵机用于根据嵌入式处理器(3)传输的控制指令调节控制机械臂的伸缩与开合；所述机械臂用于根据控制指令对货物进行拆卸；所述传感器用于采集重力值或者距离值；所述嵌入式处理器(3)：用于将激光扫描仪(1)采集的与货物的距离信息转换为图像信息，并计算出货物大小、与抓斗(2)的距离，向抓斗(2)、立体滑动导轨(4)传输控制指令，并根据抓斗(2)上传感器的采集值判断是否抓到货物；所述立体滑动导轨(4)：包括横向导轨(4-1)和纵向导轨(4-2)，所述横向导轨(4-1)和纵向导轨分别(4-2)在横向步进电机(4-3)和纵向步进电机(4-4)的驱动下滑动，所述横向步进电机(4-3)和纵向步进电机(4-4)根据嵌入式处理器(3)传输的控制指令驱动导轨。2.根据权利要求1所述的激光扫描自动拆垛装置，其特征在于：所述嵌入式处理器(3)包括UART模块(3-1)、图像转化模块(3-2)、外部存储器(3-3)、图像处理模块(3-4)、PWM模块(3-5)；所述UART模块(3-1)：用于将获取的激光扫描仪(1)采集的与货物的距离与角度信息发送至图像转换模块(3-2)、激光扫描仪(1)的角度信息发送至存储器(3-3)；所述图像转换模块(3-2)：用于将激光扫描仪(1)采集的与货物的距离与角度信息经过计算转换为图像灰度值，形成货物图像信息；所述外部存储器(3-3)：用于存储货物图像信息；所述图像处理模块(3-4)：用于根据存储器(3-4)里的存储信息，，经过动态二值化处理得到货物所在位置、轮廓以及与抓斗的平均距离，计算激光扫描仪(1)的旋转角度、抓斗(2)机械臂的伸缩长度与开合大小、立体滑动导轨(4)的横向步进电机和纵向步进电机的驱动力大小，并发送至PWM模块(3-5)；所述PWM模块(3-5)：用于发送PWM波至激光扫描仪(1)、抓斗(2)舵机和立体滑动导轨(4)的横向步进电机(4-3)和纵向步进电机(4-4)。3.根据权利要求2所述的激光扫描自动拆垛装置，其特征在于：所述激光扫描仪(1)包括安装在激光头上的伺服电机，所述旋伺服电机根据嵌入式处理器(3)的控制指令调整激光头的旋转速度，并将激光头的角度信息发送至嵌入式处理器(3)。4.根据权利要求2所述的激光扫描自动拆垛装置，其特征在于：所述嵌入式处理器(3)还包括PID模块(3-6)和定时器中断模块(3-7)，所述PID模块(3-6)用于对抓斗(2)的运动状态进行控制，所述定时器中断模块(3-7)用于控制PID模块(3-6)的运行周期。5.根据权利要求3所述的激光扫描自动拆垛装置，其特征在于：所述嵌入式处理器(3)还包括DMA模块(3-8)：用于将图像转换模块(3-2)转换出的图像信息传输至外部存储器(3-3)中。6.根据权利要求1所述的激光扫描自动拆垛装置，其特征在于：所述立体滑动导轨(4)包括用于固定和支撑的四个底座(4-5)，所述横向导轨(4-1)和纵向导轨(4-1)安装于底座(