摘 要

随着信息时代的发展，互联网的普及，电商越来越吸引着人们的眼球。伴随着电商的发展，物流运输行业也有了飞快的发展，在这其中智能仓储也越来越成为物流流通过程中的重要一环。智能仓库的物流活动符合离散事件动态系统的作业特点，系统因一些随机事件的驱动而在离散时刻发生相应的变化，在面对订单突然增多时，智能仓库的出入库工作效率显得尤为重要^[1]。因而加快对仓储的智能出入库的研究，不仅可以给我们的企业发展带来了巨大的便利，同时也对未来仓储智能化发展具有重要的意义。

本文的设计任务是：设计一个基于机器视觉的智能仓储货物装载和卸载系统，在事先规划好的运行路线上设置导向的信息媒介，通过摄像头识别导引路径，对信息实时处理后，用以控制车辆沿规定的运行线路行走，完成仓储物品的入库。

因此，本文就以加快智能仓储的出入库工作过程为目的，将设计对象放在了基于视觉的AGV（Automated Guided Vehicle，自动导引车）系统上。本次设计采用CCD摄像头动态摄取AGV路径的图像信息，通过对图像信息进行实时处理后，采用Hough变换法提取出路径参数；在控制方面采用了PID控制算法对AGV的路径进行控制，使车辆沿规定的运行线路行走，完成仓储物品的出入库。

关键词：视觉导引；AGV；图像处理；PID控制算法

Abstract

With the development of the information age, the popularity of the Internet, electric business more and more attract people's attention.With the development of electricity providers, logistics and transportation industry has also been rapid development, in which intelligent warehousing has become an important part of the process of logistics and circulation. The logistics activities of the intelligent warehouse are in accordance with the operating characteristics of the discrete event dynamic system, and the system changes in the discrete time due to the random events. In the face of the sudden increase of the order, the efficiency of the warehousing of the intelligent warehouse is very important. Therefore, it is of great significance to accelerate the development of intelligent storage and storage of warehousing, which can not only bring great convenience to our enterprise development, but also have important significance for the future development of intelligent storage.

The design task of this paper is to design a intelligent storage cargo loading and unloading system based on machine vision, to set up the guidance information medium in the pre-planned running route, to identify the guide path through the camera, to control the information in real time, Vehicles along the provisions of the running line to complete the storage of storage items.

In order to speed up the process of warehousing and storage of intelligent warehouses, this paper will focus on the visual AGV (Automated Guided Vehicle) system. Visual navigation AGV can be divided into three parts according to the function: the visual system realizes the information related to the guidance control in real time. The control system handles the information collected by the visual system and sends the control instruction according to the control result according to the processing result. Control the instructions issued by the system and perform the appropriate operations. This design uses CCD camera to dynamically capture the image information of AGV path, through the real-time processing of image information, the use of Hough transform method to extract the path parameters. In the control aspect, the PID control algorithm is used to control the AGV path, Line walk, complete storage and storage items out of storage.

Key Words：visual guidance; AGV; image processing; PID control algorithm

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 课题研究内容 2

第2章 仓储入库视觉图像处理系统 3

2.1 仓储入库AGV整体系统结构介绍 3

2.1.1 AGV系统简介 3

2.1.2 AGV结构简介 3

2.1.3 仓储入库AGV系统设计 4

2.2 仓储入库图像处理总体设计 4

2.3 图像预处理 5

2.3.1 图像灰度化 5

2.3.2 图像滤波 6

2.3.3 图像对比度拉伸 6

2.4 图像分割 7

2.5 图像形态学处理 8

2.6 图像路径参数提取 8

2.7 仓储入库视觉图像处理仿真设计 9

第3章 仓储入库AGV运动控制系统 16

3.1 主控制器模块 16

3.2 电机驱动设计 17

3.3 电源设计 19

第4章 仓储入库的PID控制算法 20

4.1 PID算法简介 20

4.2 PID算法基本原理 20

4.3 PID对仓储入库AGV运动控制设计 21

第5章 总结与展望 23

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

目前，机器视觉在各种导航系统中应用越来越常见，其发展领域也延伸到了物流行业。在智能仓储的出入库系统中，基于机器视觉的AGV技术即视觉导引AGV技术越来越扮演重要角色。其不仅加快了仓储货物的出入库过程，更加快了仓储的智能化发展。视觉导引AGV技术及图像处理识别技术、信息采集控制技术和人工智能于一体，成为当今物流自动化技术研究的热点之一。

1.1研究目的及意义

伴随现代社会的进步，科技的发展，企业数量和规模也在不断的增加和扩大，仓库中货物的数量、种类也在不断地增加，因而，仓储的管理工作也在不断的加重。特别是在遇到一些重大节日时，货物出入库的频率更是明显的增加,传统的人工仓储作业模式不仅造成了人力资源的巨大浪费，而且使货物的出入库速度慢、准确性差，严重影响了企业的运行效率。而智能仓储的应用则实现了仓库的高度合理化、存取自动化和操作简便化的目的^[1]。当前已经有很多的自动化设备被运用到了现代智能仓储中，例如用于存取货物的堆垛机、用于输送货物的穿梭车、用于快速分拣货物的自动分拣机，还有一种目前工厂应用中最柔性的物流设备即AGV。

AGV（Automated Guided Vehicle，自动导引车）是指装备有电磁或者光学等自动导向设备，能够按照规定的导引路径行驶，能够自动完成货物的装载与卸载工作，并具有安全保护以及各种移栽功能的全自动运输装置^[2]。随着自动化程度的不断提高，AGV技术也在不断地增强，根据导引方式的差异，已经有很多不同类型的AGV被研制了出来，其在应用方面也各有优缺^[3]。比如：电磁导引的AGV具有实现简单、可靠性高、投资少等优点，但是其改变导引路径较为困难且导引线铺设不易；激光/红外线导引的AGV具有定位精确、路径灵活多变等优点，但是其对AGV运行的环境要求较高，而且成本偏高；惯性导引的AGV同样具有准确性高、灵活性强的优点，但是其成本过高，后期的维护保养困难等^[3]。