本發(fā)明屬于包裹分揀，更具體地，涉及一種基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀方法、系統(tǒng)及設備。

背景技術：

1、包裹分揀是指物流領域中對無序放置的包裹進行抓取、輸送以及碼放的過程。而?標定拍攝系統(tǒng)?是計算機視覺和圖像處理中的一個重要過程，主要用于建立相機成像的幾何模型，確保從二維圖像中準確恢復出三維空間信息，以獲取包裹分揀場景中各物體的位置，實現對包裹的精準抓取、輸送以及碼放。

2、現有的包裹分揀方法采用在包裹分揀場景的頂部安裝相機的方式，來獲取包裹分揀場景的二維圖像，再通過特定的算法處理從這些二維圖像中復原出三維數據，形成三維點云圖像，以確定包裹抓取、輸送以及碼放的具體位置。但這一方法實現的前提是機械臂與相機的相對位置保持不變，若機械臂發(fā)生移動，則需要進行重新標定，以獲取最新的相機坐標系與機械臂坐標系的變換矩陣。這也導致了采用現有的包裹分揀方法對包裹進行抓取的局限性大，難以實現對包裹的靈活抓取，與包裹分揀場景的適配性差，無法保障對包裹的精準抓取、輸送和碼放。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現有的包裹分揀方法為保持機械臂與相機的相對位置保持不變，無法對機械臂進行移動，導致對包裹的抓取局限性大、靈活性差、與包裹分揀場景的適配性差以及無法保障對包裹的精準抓取、輸送和碼放的問題。

2、為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀方法、系統(tǒng)及設備。

3、根據本發(fā)明的第一方面，提供一種基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀方法，所述標定拍攝系統(tǒng)包括安裝于用于進行包裹分揀的機械臂的執(zhí)行端的相機，所述相機用于對包裹抓取區(qū)、包裹輸送區(qū)和包裹碼放區(qū)進行拍攝，以獲取三個區(qū)域的三維點云圖像并生成相機坐標系；

4、所述包裹分揀方法包括：

5、標定環(huán)節(jié)：采用裝載于所述機械臂的執(zhí)行端上的標定針對所述包裹抓取區(qū)內的任一包裹的表面上的任一點進行標定，獲取標定點在機械臂坐標系下的坐標；

6、采用所述相機對包含所述標定點在內的所述包裹抓取區(qū)進行拍攝，得到標定點坐標從機械臂坐標系到標定針坐標系以及從所述標定針坐標系到相機坐標系的變換矩陣，所述標定針坐標系為以標定針的針尖為原點所建立的三維坐標系；

7、抓取環(huán)節(jié)：根據所述變換矩陣，獲取所述機械臂坐標系下的所述包裹抓取區(qū)中的每個包裹的抓取點坐標，并基于所述抓取點坐標生成抓取控制指令，以控制所述機械臂對每個所述包裹進行抓取；

8、輸送環(huán)節(jié)：根據所述變換矩陣，獲取所述機械臂坐標系下的每個所述包裹在所述包裹輸送區(qū)內的輸送路徑坐標集，并基于所述輸送路徑坐標集生成輸送控制指令，以控制所述機械臂將每個所述包裹輸送至所述包裹碼放區(qū)；

9、碼放環(huán)節(jié)：根據所述變換矩陣，確定所述機械臂坐標系下的每個所述包裹在所述包裹碼放區(qū)的碼放點坐標，并基于所述碼放點坐標生成碼放控制指令，以控制所述機械臂對每個所述包裹進行碼放。

10、作為可選的是，所述標定環(huán)節(jié)，具體包括：

11、設所述機械臂坐標系下的所述標定點坐標為；

12、基于，得到所述機械臂坐標系到所述標定針坐標系的變換矩陣為：

13、

14、式中：

15、、、、、以及分別為所述機械臂的六軸的位姿數據；

16、設所述相機坐標系下的所述標定點坐標為；

17、基于和，得到所述標定針坐標系到所述相機坐標系下的變換矩陣為：

18、。

19、作為可選的是所述抓取環(huán)節(jié)，具體包括：

20、對預獲取的所述包裹抓取區(qū)的三維點云圖像進行分割，得到每個所述包裹的抓取點在所述相機坐標系下的坐標；

21、基于、和，以獲取每個所述包裹在所述機械臂坐標系下的所述抓取點坐標。

22、作為可選的是，所述抓取點為每個所述包裹的上表面的中心點。

23、作為可選的是，所述輸送環(huán)節(jié)，具體包括：

24、將預獲取的所述包裹輸送區(qū)的三維點云圖像中的物體擬合成整體；

25、選取所述包裹輸送區(qū)內與所述整體不重合的區(qū)域，以獲取在所述相機坐標系下的每個所述包裹的輸送路徑坐標集；

26、基于、和，以獲取所述機械臂坐標系下的每個所述包裹在所述包裹輸送區(qū)內的輸送路徑坐標集。

27、作為可選的是，所述相機被配置為能夠根據所述整體的變化頻率調整其拍攝頻率，以獲取所述整體的實時三維點云圖像。

28、作為可選的是，所述碼放環(huán)節(jié)，具體包括：

29、根據預獲取的所述包裹碼放區(qū)的三維點云圖像，得到所述包裹碼放區(qū)在所述相機坐標系下的坐標集；

30、基于、和，獲取所述包裹碼放區(qū)在所述機械臂坐標系下的坐標集；

31、基于，將所述包裹碼放區(qū)劃分為若干碼放區(qū)域，選取每個碼放區(qū)域中的任一點，以確定每個所述包裹的碼放點坐標。

32、作為可選的是，所述機械臂每進行一次對每個所述包裹進行碼放的動作后，均采用相機對所述包裹碼放區(qū)進行拍攝，以獲取所述包裹碼放區(qū)的實時三維點云圖像。

33、根據本發(fā)明的第二方面，提供一種基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀系統(tǒng)，所述標定拍攝系統(tǒng)包括機械臂和設置于所述機械臂的執(zhí)行端上的相機，所述相機用于對包裹抓取區(qū)、包裹輸送區(qū)和包裹碼放區(qū)進行拍攝，以獲取三個區(qū)域的三維點云圖像并生成相機坐標系；

34、所述包裹分揀系統(tǒng)包括：

35、標定控制模塊，用于采用裝載于所述機械臂的執(zhí)行端上的標定針對所述包裹抓取區(qū)內的任一包裹的表面上的任一點進行標定，獲取標定點在機械臂坐標系下的坐標；

36、采用所述相機對包含所述標定點在內的所述包裹抓取區(qū)進行拍攝，得到標定點坐標從機械臂坐標系到標定針坐標系以及從所述標定針坐標系到相機坐標系的變換矩陣，所述標定針坐標系為以標定針的針尖為原點所建立的三維坐標系；

37、抓取控制模塊，用于根據所述變換矩陣，獲取所述機械臂坐標系下的所述包裹抓取區(qū)中的每個包裹的抓取點坐標，并基于所述抓取點坐標生成抓取控制指令，以控制所述機械臂對每個所述包裹進行抓??；

38、輸送控制模塊，用于根據所述變換矩陣，獲取所述機械臂坐標系下的每個所述包裹在所述包裹輸送區(qū)內的輸送路徑坐標集，并基于所述輸送路徑坐標集生成輸送控制指令，以控制所述機械臂將每個所述包裹輸送至所述包裹碼放區(qū)；

39、碼放控制模塊，用于根據所述變換矩陣，確定所述機械臂坐標系下的每個所述包裹在所述包裹碼放區(qū)的碼放點坐標，并基于所述碼放點坐標生成碼放控制指令，以控制所述機械臂對每個所述包裹進行碼放。

40、根據本發(fā)明的第三方面，提供一種基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀設備，包括處理器和存儲器，所述處理器執(zhí)行所述存儲器中保存的計算機程序時實現上述任一種基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀方法。

41、本發(fā)明的有益效果在于：

42、本發(fā)明提出的基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀方法，采用裝載于機械臂的執(zhí)行端上的標定針對包裹抓取區(qū)內的任一包裹的表面上的任一點進行標定，獲取標定點在機械臂坐標系下的坐標，并采用設置于機械臂的執(zhí)行端上的相機對包含標定點在內的包裹抓取區(qū)進行拍攝，得到標定點坐標從機械臂坐標系到標定針坐標系以及從標定針坐標系到相機坐標系的變換矩陣，標定針坐標系為以標定針的針尖為原點所建立的三維坐標系，并基于變換矩陣，獲取機械臂坐標系下的每個包裹的抓取點坐標、輸送路徑坐標集和碼放點坐標，以控制機械臂對每個包裹進行抓取、輸送和碼放。與現有的包裹分揀方法相比，本發(fā)明的包裹分揀方法因相機安裝于機械臂上，使得相機與機械臂的執(zhí)行端的相對位置關系始終保持不變，從而使得機械臂能夠根據包裹分揀需求進行移動，靈活地從多個方位對包裹進行抓取，以更好地適配不同的包裹分揀場景，實現對包裹的精準抓取、輸送和碼放。

43、本發(fā)明的基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀系統(tǒng)和基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀設備與上述基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀方法屬于一個總的發(fā)明構思，至少具有與上述基于標定拍攝系統(tǒng)的包裹分揀方法相同的有益效果，其有益效果在此不再贅述。

44、根據以上內容可知，采用本發(fā)明的技術方案能夠有效地解決現有的包裹分揀方法為保持機械臂與相機的相對位置保持不變，無法對機械臂進行移動，導致對包裹的抓取局限性大、靈活性差、與包裹分揀場景的適配性差以及無法保障對包裹的精準抓取、輸送和碼放的問題。

45、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后具體實施方式部分予以詳細說明。