物流作为新兴产业已经成为增加利润的第三个源泉。在整个购物流程中，物流是与用户关联极为密切和直接的一环。但是在物流大环节中，分拣工作最为繁琐，用时长、分拣差错率将会直接影响厂商的工作效率。

伴着工业自动化全面升级，机器视觉应用范围不断扩大，对图像处理技术也提出了更高要求。在很多实际项目中，仅仅依靠传感技术或者单一的识别读取功能，已经很难满足客户的多样化检测要求。大恒图像自主研发的视觉引导系统，通过自主研发的工业相机以及专业、可靠的技术团队，为物流行业的机器视觉检测开启了3D技术应用的新篇章。

在物流行业中，以机器人代替人工，在自动化仓库底层进行货物拣选。在自动化仓库中，传送带上的每个货筐中只有一类货物，但是货筐内装有多个货物。前期入库时，人工通过手持扫码枪，对货物信息进行读取，并将货物的信息记录在后台系统中，登记完货物信号后，输送到拣选区。此外，虽然每个货筐中只有一类货物，但是不同货筐中的货物种类是不同的，例如不同货筐中放有纸箱包装物、塑料袋包装物、罐装物、瓶装物、其他包装物等。由于种类不同，货物的形状、材质也不同，导致货物在分拣区内，需要大量的人工进行分拣，不仅用时长，分拣差错率大，而且人工成本高，大大影响厂商的运营效率。

针对这种情况，大恒图像开发出一套智能视觉引导系统，能尽可能快速地读取识别物体以及其货物的位置数据。该系统利用小巧紧凑的大恒水星数字相机搭建，采用USB3.0通讯接口将数据传输到PC控制器进行分析处理，最后利用GigE千兆网接口，将处理后的数据传送给机器人，引导机器人进行拾取。该分拣系统既可用于物流行业的自动分拣，也可用于各种工业应用场合，如定位、检测、测量等（见图1）。

图1：利用大恒水星相机搭建的3D系统，引导机器人系统实现物流分拣与追溯

系统架构

物流分拣视觉引导系统由大恒水星相机搭建的3D视觉检测系统以及德尔塔机器人组成，实现了物流智能分拣。该3D视觉检测系统主要由3D图像采集模块、3D图像处理模块、图像坐标转为机械手坐标模块、手眼标定模块以及机器人控制模块组成，其流程图如图2所示：

 图2：机器人视觉引导的组成部分

首先，利用3D视觉系统对输送线上高速运动的货筐进行抓拍，得到货框里商品的二维和三维信息。图像采集系统由两台水星面阵相机和激光光源组成，视野范围（FOV）和测量范围（MR）覆盖整个货筐，通过三维重构算法重构出物体的三维几何信息，重建物体三维轮廓及位置。　

获得物体的三维几何信息后,进入“3D图像处理模块”，通过物体的三维特征分割出独立的每件货物，并提取出最适宜抓取的货物的抓取位姿，使机器人可以快速、准确地抓取到货物。

随后利用“图像坐标转换机械手坐标”模块，将先前获得的货物最佳抓取位姿转换到机械手坐标系中，通过视觉通讯协议将该坐标数据传送给机器人，由机器人控制模块控制机器人执行抓取动作，图3是现场效果图。

图3：机器手定位抓取

与传统定位抓取相比，该3D视觉分拣系统主要有以下几点突破：

实现了高速运动物体下的分拣抓取。得益于大恒水星相机的高速抓拍能力，结合大恒在机器人视觉方面的多年积累和诸多项目经验，成功实现了高速输送线上运动物品的分拣，能达到每小时2000-3000件货物的拾取率，大大提高了物流自动化的效率；

实现抓取位姿从2D到3D的升级。目前市面上多是单台相机引导机械手抓取，往往只能获得物体的2D位姿，对物体的摆放有诸多限制；又或者是采用第三方昂贵的3D相机来引导机械手抓取，导致系统成本居高不下。而这一套由大恒水星相机搭建的3D视觉检测系统，以接地气的亲民价格实现了2D到3D的升级，使机械手可以抓取随意摆放的物体。

突破了不同视野里3D视觉和机械手的手眼标定。不同视野为相机和机械手之间空间坐标系的标定带来了困难和障碍，大恒图像的技术团队研发出一套大恒图像自创的标定方法解决了此问题，从而使视觉系统和机械手的安装位置不再受限，大大解决了实际项目施工中的空间干涉问题。

相机介绍

根据系统应用要求，该系统中使用大恒图像视觉分公司研发的MER-U3系列相机，该相机符合USB3 Vision标准，主机驱动采用“零拷贝”机制，在即时高带宽下，CPU占用率非常低，可以与1394总线媲美。

为了尽可能识别工业产品线内的各类被测物，该相机外观小巧紧凑，仅29mm×29mm×29mm，重量57g，并集成I/O（GPIO）接口，提供线缆锁紧装置，能稳定工作在各种恶劣环境下，是一款高可靠、高性价比的工业数字相机（见图4）。其小巧紧凑的外形，解决了工业现场的空间问题，是对空间有严苛要求的应用的一个不错选择。该相机能以令人满意的帧率传输图像。

图4：大恒水星数字相机

MER-U3系列相机的分辨率从VGA到最大1800万像素，帧率可达860fps。而该系统采用130万像素的MER-131-210U3M CMOS相机，具有4.8μm的像素尺寸，帧率可达210fps，高带宽，CPU占用率非常低。除此之外，该相机支持32/64位Windows操作系统，兼容GENCAM和USB3 Vision，可直接连接HALCON、LabVIEW、Matrix、STREAMPIX等第三方软件。该产品具有高分辨率、高精度、高清晰度、低噪声等特点，适合工业检测应用。

水星系列还有GigE接口以及USB2.0接口的产品，均可顺利部署到空间狭小的各种工业环境中，或是集成到机械手臂等自动装置上，完成定位、测量、缺陷检测、目标识别与拾取等机器视觉应用。

广阔的市场

经过几个月的上线运行，该系统得到了仓储负责人的高度青睐并说道：“配有大恒3D视觉系统的分拣机器人，很好的满足了仓储自动化分拣需求，具有速度快、精度高、适应性强的特点，大大提高了仓储自动化分拣的效率，能够满足订单峰值时刻的分拣需求。”

随着工业视觉引导功能技术的逐渐兴起，工业应用机遇将不断涌现，大恒图像在机器视觉领域的技术积累和不断齐全的产品线，除了能提供工业相机部件级的技术服务外，还能提供完整的系统解决方案。