【技术实现步骤摘要】
一种大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法及系统
本专利技术属于仓储自动化领域，尤其涉及一种大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法及系统。
技术介绍
现代仓储业中，货物库存盘点是企业为保证货物完整，定期或不定期地对库存实物进行清查核对是仓库的一项重要管理制度，是保护财产安全，保证帐实相符的必要措施。然而，随着物流仓储行业的快速发展，仓库规模越来越大,传统的盘点方式费时,费力,效率低下,已严重影响了企业的生产效率。另外，大型仓库中多放置有高度在五米以上的高位货架，难以通过人工手持PDA等设备进行细粒度的库存盘点。在此种情况下，如何利用自动化的技术实施货物的精确盘点，在保障正确率的同时，减轻盘点过程中的人力负担，提高企业生产力，是本领域技术人员亟待解决的一个问题。目前已有许多仓库盘点解决方案，但均不足以满足大型仓库中精确货物盘点的需求：(1)手持PDA：手持PDA虽然减少了货物信息处理阶段的人力投入，但是在货物分拣阶段依然高度依赖人工操作，盘点效率低下，且极易发生漏检、误检错误。此外，大型仓库中，盘点人员需要借助扶梯等工具清点高处货物，易发生事故；(2)无人机手动操控：按国家规定，无人机操作员需要有无人机驾驶资格证，提高了人力成本。另外，仓库环境复杂，遮挡物多，光线不足，无法接收GPS信号进行定位，因而无人机的飞行条件非常恶劣，存在较大的安全隐患；(3)无人机自动巡逻：现有自动巡逻方案多结合RFID标签进行盘点。在货物体积较小，无人机防碰撞距离较大的前提下，实现货物精确盘点依赖RFID超高频标签。而无源超高频RFID标签技术目前尚存在读写不稳定，系统集成稳定性...
【技术保护点】
1.一种大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)二维码标识货箱入库时，统一制作二维码识别码图，作为唯一标识与货箱绑定；所述二维码图中存储有货箱唯一编号、货物类别、放置货架信息、货箱入库的时间信息；(2)路径规划根据仓库环境信息，计算得出无人机飞行空间和悬停拍摄点，规划无人机的路径；所述仓库环境信息包括仓库大小、货架位置分布、货物摆放密度、光照强度和其他障碍物信息；(3)自动巡逻根据步骤(2)规划的所述无人机的路径，使无人机接收巡逻指令，按照规划路径巡逻，并在指定悬停位置对步骤(1)中所述货箱上的二维码图进行拍摄，得到悬停拍摄的图像；(4)图像数据回传无人机将步骤(3)中悬停拍摄的图像实时回传至图像处理服务器；(5)图像预处理图像处理服务器实时监听所述无人机悬停拍摄的图像的请求，然后对所述图像进行预处理操作，提取单个二维码，并发送给货物盘点服务器；(6)货物信息统计货物盘点服务器接收所得二维码，然后识别二维码中存储的货箱唯一编号、货物类别、放置货架信息、货箱入库的时间信息，并将货物信息按类别统计去重后，存入数据库；(7)盘点比对当无人机结束一轮巡逻后，货物...
【技术特征摘要】
1.一种大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)二维码标识货箱入库时，统一制作二维码识别码图，作为唯一标识与货箱绑定；所述二维码图中存储有货箱唯一编号、货物类别、放置货架信息、货箱入库的时间信息；(2)路径规划根据仓库环境信息，计算得出无人机飞行空间和悬停拍摄点，规划无人机的路径；所述仓库环境信息包括仓库大小、货架位置分布、货物摆放密度、光照强度和其他障碍物信息；(3)自动巡逻根据步骤(2)规划的所述无人机的路径，使无人机接收巡逻指令，按照规划路径巡逻，并在指定悬停位置对步骤(1)中所述货箱上的二维码图进行拍摄，得到悬停拍摄的图像；(4)图像数据回传无人机将步骤(3)中悬停拍摄的图像实时回传至图像处理服务器；(5)图像预处理图像处理服务器实时监听所述无人机悬停拍摄的图像的请求，然后对所述图像进行预处理操作，提取单个二维码，并发送给货物盘点服务器；(6)货物信息统计货物盘点服务器接收所得二维码，然后识别二维码中存储的货箱唯一编号、货物类别、放置货架信息、货箱入库的时间信息，并将货物信息按类别统计去重后，存入数据库；(7)盘点比对当无人机结束一轮巡逻后，货物盘点服务器将货物分类实盘结果与各类别货物账面清单分别进行自动化比对，从而定位大型仓库中存在的货物缺漏、货箱错位问题，实现货物库存信息的盘点流程。2.根据权利要求1所述的大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：所述步骤(2)中，路径规划具体过程如下：(21)仓库布局规划：首先在尽可能利用仓库空间的前提下，提供无人机安全飞行环境，设计仓库布局需求，仓库布局需求具体包括：货架平行放置，且货架与货架之间的通道宽度W通道不小于2米；货架高度H货架低于仓库高度至少1米；货架长度L货架小于仓库长度，且货架两端至与墙壁保持1米的距离，以保证无人机与障碍物即货架与墙壁的相对位置处于安全距离，靠墙一侧放置单排货架，其余空间内放置双排货架；测量货架上的货物长度为L货物米，宽度为W货物米，高度为H货物厘米；(22)飞行轨迹规划：在满足步骤(21)所述仓库布局规划的基础上，无人机在货架间的飞行空间由N条在竖直方向上保持平行的飞行轨迹构成，N＞＝3*H货架/H货物，N手动设置；(23)悬停位置规划：在步骤(22)中所述飞行轨迹的基础上，计算无人机的拍摄悬停点，计算具体包括：在单条轨迹上，无人机每隔D＝L货物米，进行一次拍照任务，初次拍照点距离轨迹起始点L货物/2米，总共拍摄L货架/L货物次，在轨迹终点时，无人机旋转180度，以对通道另一侧的货物进行拍摄。3.根据权利要求2所述的大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：所述步骤(22)具体包括：单个飞行轨迹由飞行高度H飞行和与货架的距离X确定，飞行高度H飞行＝H货架/(N+1)，2H货架/(N+1)，…，NH货架/(N+1)，无人机在飞行时每个轨迹往返飞行一次，然后升/降进入下一条轨迹；当无人机在该通道内的飞行任务完成后，从货架上方越过，进入下一个通道，按照上述飞行轨迹的路线继续飞行任务；在巡逻过程中，无人机与货架的距离X始终保持在0.9-1.1米，以保证拍摄效果和飞行安全。4.根据权利要求1所述的大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：所述步骤(3)中，自动巡逻时，通过无人机的飞行控制实现，在无人机的机体坐标系上，利用姿态控制函数，将无人机机身水平旋转的角度通过正、负速度分别表示为顺时针和逆时针旋转；无人机机身纵向垂直旋转的角度通过正、负速度分别表示为机头上下摆动；无人机机身横向旋转的角度通过正、负角速度分别表示机翼上下摆动的角度；无人机在垂直方向上的升降分别用正、负垂直速度表示；同时由于仓库内无法接收GPS信号，无人机通过视觉定位系统进行辅助定位和避障。5.根据权利要求1所述的大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述自动巡逻时：在极端情况下切换为操作员手动遥控。6.根据权利要求1所述的大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述图像预处理，是从图像的复杂背景中分离出单个二维码，步骤包括：(41)灰度化：将拍摄图像由RGB三色转为灰度图，去除图像多余的色彩信息，从而加快后续处理运算速度；(42)二值化：将所得灰度图像进行二值化处理，通过自适应阈值，将图像像素点的灰度值设为0或255，从而提取出图像中的关键信息；(43)开运算：将所得二值化图像进行开运算处理，消除图像中的小物体，并平滑较大物体的边缘；(44)轮廓筛选：对开运算操作后的图像进行连通域标记，获得图像中所有连通轮廓，然后筛选出所有长、宽符合条件的方形轮廓，并记录轮廓的横纵坐标；(45)定位二维码：根据轮廓坐标，计算是否有轮廓满足二维码中三个定位矩形的相对位置条件，若满足条件则定位二维码；(46)提取二维码：根据二维码定位坐标，将二维码从原图中分割出来。7.根据权利要求1所述的大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：所述步骤(6)中，货物盘点服务器接收来自图像处理服务器提取的二维码，进行货物信息统计和纠错的具体步骤如下：(61)信息提取：对传入的二维码进行识别，得到对应货箱的唯一编号ID、货物类别CA、放置货架位置ADR、货箱入库时间TS的信息；(62)信息入库：记录从二维码中提取出的货物信息ID、CA、ADR、TS，其中ID表示货物的唯一编号，CA表示货物所属类别，ADR表示所放置货架的位置、TS表示货箱入库时间，然后依据货物类别CA，将该货箱对应的信息按CA所示类别分类记录，所述对应的信息包括货物的唯一编号、所放置货架的位置、货箱入库时间；(63)信息去重：巡逻过程中，存在设置飞行轨迹条数N＞H货架/H货物，导致货箱二维码被无人机重复拍摄，根据货物的唯一编号ID对存入信息去重，再将分类记录存入对应类别的实盘数据库。8.根据权利要求1所述的大型仓库中基于无人机的货物精确盘点方法，其特征在于：所述步骤(7)中，当无人机结束一轮巡逻后，盘点步骤具体包括：(71)总量级盘点：总量级盘点旨在对货物总数目进行盘点，得知货物缺漏数量，具体包括：首先统计货物各分类的实盘结果R＝RCA1+RCA2+RCA3+…，并与账面清单的统计结果T＝TC...
【专利技术属性】
技术研发人员：王利明，张妍，宋晨，葛思江，卢鹏，
申请(专利权)人：中国科学院信息工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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