一种包装箱自动装车系统及装车方法技术方案

本发明专利技术涉及一种包装箱自动装车系统及装车方法，该系统包括三维图像移动装置；图像采集装置，与三维图像移动装置连接，用以采集包装箱安装位置图片；六自由度机器人；机器人驱动装置，用以驱动六自由度机器人移动；坐标采集装置，用以采集图像采集装置和六自由度机器人的坐标信息；控制单元，与三维图像移动装置、图像采集装置、六自由度机器人、机器人驱动装置和坐标采集装置连接，接收坐标采集装置所采集的坐标信息并根据分析结果通过三维图像移动装置或机器人驱动装置驱动图像采集装置或六自由度机器人位移。该系统能准确将包装箱放置在装车车辆的车厢内，实现不同尺寸包装箱的混合自动化装车，装车效率高、质量可靠，节约人力成本，降低物流费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物流自动化
，更具体地，涉及一种包装箱自动装车系统及装车方法。
技术介绍
当前，随着自动化技术、机器人技术、运动控制技术、图像采集、计算机软件技术等的发展，物流领域大多数环节已经实现了自动化，如商品的自动化存取、自动化搬运、装车优化排版等，其有效地提高了现代化物流的自动化水平，大大降低了物流成本。但是当前的包装箱（如家电产品）的装车和卸车环节依然自动化水平低下，通常采用传送带或者是AGV运送机器人将待安装包装箱运送到待安装的装车车辆车厢附近，通过人工来搬运和调整待安装包装箱的位置，来完成包装箱的装车。通过人工装车存在如下缺点：1：装车工人劳动强度大，对于质量、尺寸较大的包装箱，装车难度大，甚至需要多人配合；2：装车工人容易疲劳，装车速度慢，装车效率低下；3：装车工人容易疲劳，装车质量难以保证，甚至会损坏包装和包装箱内的物品；4：装车人力成本高。人工装车的以上缺点将导致物流成本和商品损耗增加，而增加的物流成本最终将转入商品的售价，增加的商品损耗将计入企业的运营成本，从而影响企业的竞争力。包装箱自动装车存在较大的技术难度，尤其是在家电产品的二次运送（从零售商到最终用户端），因为需要实现不同尺寸包装箱的混合自动化装车。而现有的自动化装车系统主要实现对于尺寸相同的包装，或者是柔性包装，在这种情况下对包装定位精度没有要求或要求较低，而对于不同尺寸的固态包装的混合装车显得无能为力。因此，能够满足不同车厢尺寸、不同尺寸包装箱的自动化装车系统有着广泛的应用前景和巨大的商业价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种包装箱自动装车系统，该系统能准确将包装箱放置在装车车辆的车厢内，实现不同尺寸包装箱的混合自动化装车，且装车效率高，装车质量可靠，节约人力成本，降低物流费用。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种包装箱自动装车系统，包括：三维图像移动装置；图像采集装置，与三维图像移动装置连接，用以采集包装箱安装位置图片；六自由度机器人；机器人驱动装置，用以驱动六自由度机器人移动；坐标采集装置，用以采集图像采集装置和六自由度机器人的坐标信息；控制单元，与三维图像移动装置、图像采集装置、六自由度机器人、机器人驱动装置和坐标采集装置连接，接收坐标采集装置所采集的坐标信息并根据分析结果通过三维图像移动装置或机器人驱动装置驱动图像采集装置或六自由度机器人位移。上述方案中，图像采集装置用于采集图像，六自由度机器人用于搬运包装箱，坐标采集装置用于获取图像采集装置及六自由度机器人的坐标信息，控制单元根据坐标采集装置反馈的信息能确定图像采集装置及六自由度机器人的坐标信息，控制单元对图像采集装置采集的图像进行处理以对六自由度机器人抓取的包装箱的定位精度进行检测，控制单元根据检测到的包装箱的定位精度通过机器人驱动装置控制六自由度机器人移动以精确调整包装箱的位置。本专利技术一种包装箱自动装车系统，能准确将包装箱放置在装车车辆的车厢内，实现不同尺寸包装箱的混合自动化装车，且装车效率高，装车质量可靠，节约人力成本，降低物流费用。优选地，所述包装箱自动装车系统还包括与图像采集装置连接的装车优化排版系统，所述装车优化排版系统根据装车车辆的型号、车厢尺寸和形式对需要安装的包装箱的尺寸和排列方式进行界定，所述包装箱自动装车系统通过装车优化排版系统界定的需要安装的包装箱的尺寸和排列方式确定图像采集装置的坐标信息。优选地，所述包装箱自动装车系统还设有第一运动平台，第一运动平台上设有与控制单元连接的垂向位置调节装置，所述六自由度机器人设于垂向位置调节装置上。垂向位置调节装置的设置便于调整六自由度机器人的垂向高度，使六自由度机器人的垂向可达工作区域得到提高，以适应不同的装车车辆的尺寸、车厢尺寸、以及不同垂向尺寸的包装箱。优选地，所述包装箱自动装车系统还包括围绕装车车辆周围设置的第一导轨，所述第一运动平台设于第一导轨上，所述坐标采集装置为设于第一导轨上、用于获取第一运动平台坐标信息的位移传感器。根据实际情况设置第一导轨的形状，使第一运动平台沿着第一导轨移动，第一导轨的设置便于第一运动平台的移动。优选地，所述三维图像移动装置包括X向导轨、Z向导轨、Y向导轨、第二运动平台、第三运动平台、第四运动平台及驱动第二运动平台的X向驱动装置、驱动第三运动平台的Z向驱动装置、驱动第四运动平台的Y向驱动装置，所述X向驱动装置、Y向驱动装置和Z向驱动装置分别与控制单元连接；第二运动平台设于X向导轨上，第二运动平台上设有Z向导轨，第三运动平台安装在Z向导轨上，第三运动平台上设有Y向导轨，第四运动平台安装在Y向导轨上，所述图像采集装置安装在第四运动平台上； X向导轨、Z向导轨及Y向导轨上分别设有用于获取第二运动平台、第三运动平台及第四运动平台坐标信息的位移传感器。这样设置便于控制单元更精确地调节图像采集装置在三维空间内的位置。优选地，六自由度机器人执行器末端设有位移传感器，所述位移传感器用于检测执行器末端与待抓取包装箱之间的垂直距离。控制单元根据位移传感器反馈的垂直距离，通过控制垂向位置调节装置及六自由度机器人运动使六自由度机器人执行器末端与包装箱紧密接触。优选地，六自由度机器人包括底座与伸展臂，底座与伸展臂通过关节连接，所述关节处设有关节传感器，所述伸展臂端部设有执行器末端，所述执行器末端设有与控制单元连接的载荷传感器，所述载荷传感器用于检测执行器末端抓取物品的稳定性。控制单元通过对关节传感器反馈的信息进行分析及坐标换算，即可获取执行器末端坐标信息；载荷传感器的设置防止六自由度机器人搬运包装箱的过程中，包装箱突然脱落，致使包装箱内的物品损坏。优选地，机器人执行器末端设有用于抓取包装箱的抓取装置。抓取装置的设置便于对包装箱的抓取及释放。所述抓取装置为吸盘或电磁铁。本专利技术的第二个目的，是提供一种包装箱自动装车方法，包括如下步骤：1） 设定交接工位及交接工位坐标信息并将交接工位坐标信息存储在控制单元中；2） 设定装车优化排版系统，通过装车优化排版系统对需要安装的包装箱的尺寸和排列方式进行界定，通过包装箱的尺寸和排列方式确定第一个包装箱的坐标信息，并将该坐标信息传输给控制单元，所述控制单元根据该坐标信息控制三维图像移动装置移动；3） 控制单元根据交接工位坐标信息通过机器人驱动装置驱动六自由度机器人移动至交接工位并执行抓取动作；4） 三维图像移动装置驱动图像采集装置到达第一个包装箱的坐标位置；5） 控制单元读取图像采集装置的坐标信息并根据该坐标信息通过机器人驱动装置驱动六自由度机器人移动最终使六自由度机器人的执行器末端到达第一个包装箱坐标位置附近，由六自由度机器人执行释放动作；6） 图像采集装置根据装车优化排版系统移动至第二个包装箱位置，并重复执行步骤3）、4）、5）。优选地，所述步骤5）还包括对六自由度机器人执行器末端进行微调的步骤：所述控制单元对图像采集装置拍摄的图片进行分析以检测执行器末端与安装位置的位置差并根据该位置差对执行器末端进行微调直至该位置差在预先设定的范围内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：控制单元根据坐标采集装置反馈的信息能确定图像采集装置及六自由度机器人的坐标信息，控制单元对图像采集装置采集的图像进行处理以对六自由度机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包装箱自动装车系统，其特征在于，包括：三维图像移动装置；图像采集装置（29），与三维图像移动装置连接，用以采集包装箱（1）安装位置图片；六自由度机器人（25）；机器人驱动装置（19），用以驱动六自由度机器人（25）移动；坐标采集装置，用以采集图像采集装置（29）和六自由度机器人（25）的坐标信息；控制单元，与三维图像移动装置、图像采集装置（29）、六自由度机器人（25）、机器人驱动装置（19）和坐标采集装置连接，接收坐标采集装置所采集的坐标信息并根据分析结果通过三维图像移动装置或机器人驱动装置（19）驱动图像采集装置（29）或六自由度机器人（25）位移。

【技术特征摘要】
1.一种包装箱自动装车系统，其特征在于，包括：三维图像移动装置；图像采集装置（29），与三维图像移动装置连接，用以采集包装箱（1）安装位置图片；六自由度机器人（25）；机器人驱动装置（19），用以驱动六自由度机器人（25）移动；坐标采集装置，用以采集图像采集装置（29）和六自由度机器人（25）的坐标信息；控制单元，与三维图像移动装置、图像采集装置（29）、六自由度机器人（25）、机器人驱动装置（19）和坐标采集装置连接，接收坐标采集装置所采集的坐标信息并根据分析结果通过三维图像移动装置或机器人驱动装置（19）驱动图像采集装置（29）或六自由度机器人（25）位移。2.根据权利要求1所述的一种包装箱自动装车系统，其特征在于，所述包装箱自动装车系统还包括与图像采集装置（29）连接的装车优化排版系统，所述装车优化排版系统根据装车车辆的型号、车厢尺寸和形式对需要安装的包装箱（1）的尺寸和排列方式进行界定，所述包装箱自动装车系统通过装车优化排版系统界定的需要安装的包装箱（1）的尺寸和排列方式确定图像采集装置（29）的坐标信息。3.根据权利要求1所述的一种包装箱自动装车系统，其特征在于，所述包装箱自动装车系统还设有第一运动平台（9），第一运动平台（9）上设有与控制单元连接的垂向位置调节装置（26），所述六自由度机器人（25）设于垂向位置调节装置（26）上。4.根据权利要求3所述的一种包装箱自动装车系统，其特征在于，所述包装箱自动装车系统还包括围绕装车车辆（16）周围设置的第一导轨，所述第一运动平台（9）设于第一导轨上，所述坐标采集装置为设于第一导轨上、用于获取第一运动平台（9）坐标信息的位移传感器（6）。5.根据权利要求1所述的一种包装箱自动装车系统，其特征在于，所述三维图像移动装置包括X向导轨（4）、Z向导轨（27）、Y向导轨（13）、第二运动平台（2）、第三运动平台（10）、第四运动平台（14）及驱动第二运动平台（2）的X向驱动装置（5）、驱动第三运动平台（10）的Z向驱动装置（3）、驱动第四运动平台（14）的Y向驱动装置（33），所述X向驱动装置（5）、Y向驱动装置（33）和Z向驱动装置（3）分别与控制单元连接；第二运动平台（2）设于X向导轨（4）上，第二运动平台（2）上设有Z向导轨（27），第三运动平台（10）安装在Z向导轨（27）上，第三运动平台（10）上设有Y向导轨（13），第四运动平台（14）安装在Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：周振华，陈耿彪，何志勇，唐宏宾，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43