本發(fā)明涉及物流自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種激光掃描自動(dòng)拆垛裝置及方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)眾多的企業(yè)對(duì)成品庫(kù)自動(dòng)化物流系統(tǒng)的改造方興未艾，而拆垛、碼垛機(jī)器人是其中必不可少的單機(jī)設(shè)備，主要承擔(dān)著物流系統(tǒng)中成品入庫(kù)、出庫(kù)的碼垛、拆垛工作，其實(shí)質(zhì)也是一種通用的工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人。而且只需對(duì)該類機(jī)器人手爪卡具作簡(jiǎn)單改型，就可以廣泛應(yīng)用于家電、食品、汽車等行業(yè)的自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，因此開發(fā)高性能、低成本、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碼垛拆垛機(jī)器將有廣闊的市場(chǎng)前景。其中，拆垛機(jī)是現(xiàn)代企業(yè)成品倉(cāng)庫(kù)的主要作業(yè)機(jī)械，廣泛應(yīng)用于糧油、面粉、飼料、食鹽以及化肥、水泥等行業(yè)成品庫(kù)的各種包裝袋堆垛后的拆垛及裝車。雖然國(guó)內(nèi)現(xiàn)在具備多種功能各異的拆垛機(jī)設(shè)備，但多數(shù)存在著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一、移動(dòng)不便、操作困難等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提出了一種激光掃描自動(dòng)拆垛裝置及方法，實(shí)現(xiàn)在暗黑環(huán)境下的自動(dòng)拆垛工作。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的激光掃描自動(dòng)拆垛裝置，其特殊之處在于，所述拆垛裝置包括安裝于貨物堆放處周圍的立體滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述立體滑動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置有與之滑動(dòng)配合的移動(dòng)滑塊，所述移動(dòng)滑塊上設(shè)置有激光掃描儀、抓斗和嵌入式處理器，

所述激光掃描儀：用于采集與貨物的距離信息并傳輸至嵌入式處理器；

所述抓斗：包括舵機(jī)、機(jī)械臂和傳感器，所述舵機(jī)用于根據(jù)嵌入式處理器傳輸?shù)目刂浦噶钫{(diào)節(jié)控制機(jī)械臂的伸縮與開合；所述機(jī)械臂用于根據(jù)控制指令對(duì)貨物進(jìn)行拆卸；所述傳感器用于采集距離值；

所述嵌入式處理器：用于將激光掃描儀采集的與貨物的距離信息轉(zhuǎn)換為圖像信息，并計(jì)算出貨物大小、與抓斗的距離，向抓斗、立體滑動(dòng)導(dǎo)軌傳輸控制指令，并根據(jù)抓斗上傳感器的采集值判斷是否抓到貨物；

所述立體滑動(dòng)導(dǎo)軌：包括橫向?qū)к壓涂v向?qū)к?，所述橫向?qū)к壓涂v向?qū)к壏謩e在橫向步進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下滑動(dòng)，所述橫向步進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)根據(jù)嵌入式處理器傳輸?shù)目刂浦噶铗?qū)動(dòng)導(dǎo)軌。

進(jìn)一步地，所述嵌入式處理器包括uart模塊、圖像轉(zhuǎn)化模塊、外部存儲(chǔ)器、圖像處理模塊、pwm模塊；

所述uart模塊：用于將獲取的激光掃描儀采集的與貨物的距離與角度信息發(fā)送至圖像轉(zhuǎn)換模塊、激光掃描儀的角度信息發(fā)送至存儲(chǔ)器；

所述圖像轉(zhuǎn)換模塊：用于將激光掃描儀采集的與貨物的距離與角度信息經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換為圖像灰度值，形成貨物圖像信息；

所述外部存儲(chǔ)器：用于存儲(chǔ)貨物圖像信息；

所述圖像處理模塊：用于根據(jù)存儲(chǔ)器里的存儲(chǔ)信息，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)二值化處理得到貨物所在位置、輪廓以及與抓斗的平均距離，計(jì)算激光掃描儀的旋轉(zhuǎn)角度、抓斗機(jī)械臂的伸縮長(zhǎng)度與開合大小、立體滑動(dòng)導(dǎo)軌的橫向步進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力大小，并發(fā)送至pwm模塊；

所述pwm模塊：用于發(fā)送pwm波至激光掃描儀、抓斗舵機(jī)和立體滑動(dòng)導(dǎo)軌的橫向步進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)。

更進(jìn)一步地，所述激光掃描儀包括安裝在激光頭上的伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)根據(jù)嵌入式處理器的控制指令調(diào)整激光頭的旋轉(zhuǎn)速度，并將激光頭的角度信息通過(guò)串口通訊發(fā)送至嵌入式處理器。

更進(jìn)一步地，所述嵌入式處理器還包括pid模塊和定時(shí)器中斷模塊，所述pid模塊用于對(duì)抓斗的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，達(dá)到閉環(huán)控制的目的，使得抓斗精確并快速地進(jìn)行貨物的拆卸，所述定時(shí)器中斷模塊用于控制pid模塊的運(yùn)行周期。

更進(jìn)一步地，所述嵌入式處理器還包括dma模塊：用于將圖像轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后的圖像信息快速傳輸至外部存儲(chǔ)器中。

更進(jìn)一步地，所述立體滑動(dòng)導(dǎo)軌包括用于固定和支撐的四個(gè)底座，所述橫向?qū)к壓涂v向?qū)к壈惭b于底座上。

更進(jìn)一步地，所述激光掃描自動(dòng)拆垛裝置還包括藍(lán)牙模塊和wifi模塊：所述藍(lán)牙模塊用于將圖像轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換出的圖像信息發(fā)送至上位機(jī)，所述wifi模塊用于與pc通訊。

一種用于上述激光掃描自動(dòng)拆垛裝置的方法，其特殊之處在于，包括如下步驟：

1)所述激光掃描儀采集與貨物的距離信息并發(fā)送至嵌入式處理器；

2)所述嵌入式處理器根據(jù)激光掃描儀與貨物的距離信息轉(zhuǎn)為為圖像信息，并對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)二值化處理，獲得貨物的大小、與抓斗的距離；

3)所述嵌入式處理器計(jì)算抓斗機(jī)械臂的伸縮長(zhǎng)度與開合大小、立體滑動(dòng)導(dǎo)軌的橫向步進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力大小，并轉(zhuǎn)換為控制指令；

4)所述橫向?qū)к壓涂v向?qū)к壏謩e在橫向步進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下滑動(dòng)；所述抓斗根據(jù)控制指令對(duì)貨物進(jìn)行拆卸；

5)所述抓斗的傳感器采集距離值，并傳輸至嵌入式處理器，所述嵌入式處理器判斷是否抓到貨物，是則拆垛結(jié)束，否則返回步驟3)。

優(yōu)選地，所述步驟1)的具體步驟包括：

11)控制橫向步進(jìn)電機(jī)、縱向步進(jìn)電機(jī)，使激光掃描儀位于橫向?qū)к壍闹胁?、縱向?qū)к壍捻敳浚?/p>

12)所述激光掃描儀采集旋轉(zhuǎn)－45°～+45°的距離信息并發(fā)送至嵌入式處理器；

13)所述嵌入式處理器控制縱向步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)，步進(jìn)數(shù)量加1；

14)重復(fù)步驟12)、13)直至步進(jìn)數(shù)量達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)激光掃描儀位于縱向?qū)к壍牡撞俊?/p>

優(yōu)選地，所述步驟5)中通過(guò)抓斗上的傳感器獲得機(jī)械臂與實(shí)際貨物之間的距離誤差，嵌入式處理器通過(guò)增量式pid算法消除誤差并對(duì)貨物進(jìn)行準(zhǔn)確的抓取，增量式pid算法的公式如下所示：

preverror＝lasterror；

lasterror＝error；

error＝get_value；

iincpid＝(proportion*(error-lasterror)+integral*lasterror+derivative*(error-2*lasterror+preverror))；

其中，get_value是傳感器測(cè)得的距離誤差值，error是本次的誤差值，lasterror是上個(gè)測(cè)量周期的誤差值，preverror是上上個(gè)測(cè)量周期的誤差值，iincpid是需要增加的輸出量。proportion是比例系數(shù)，作用是對(duì)偏差瞬間作出反應(yīng)；integral是積分系數(shù)，作用是消除靜態(tài)誤差；derivative是微分系數(shù)，作用是阻止偏差的變化。三個(gè)系數(shù)協(xié)調(diào)作用達(dá)到消除誤差的目的。

本發(fā)明在滑動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)有連接于嵌入式處理器的激光掃描測(cè)距傳感器，激光掃描儀可將各個(gè)方向測(cè)得的數(shù)據(jù)傳遞到嵌入式處理器，嵌入式處理器通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到掃描貨物的輪廓和與激光掃描儀之間的距離，并通過(guò)抓斗根據(jù)嵌入式處理器的控制指令移動(dòng)到目標(biāo)位置進(jìn)行抓取工作，激光掃描儀不停地掃描，實(shí)時(shí)更新拆垛情況，并將該情況通過(guò)藍(lán)牙傳輸實(shí)時(shí)傳遞到電腦上供操作人員監(jiān)控。本發(fā)明無(wú)論在明亮或者黑暗的環(huán)境下都能正常工作，適用于復(fù)雜的拆垛工作，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)拆垛機(jī)適應(yīng)能力弱、功能單一和視覺(jué)能力差的缺點(diǎn)，智能化得到了很大的提升。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出特點(diǎn)：

1)將激光頭不停地旋轉(zhuǎn)從而達(dá)到全方位掃描的目的，并且可以通過(guò)pwm控制激光頭掃描的速度，使得激光頭在不丟失數(shù)據(jù)的情況下，達(dá)到最佳的掃描狀態(tài)。

2)立體滑動(dòng)導(dǎo)軌采用橫縱均可移動(dòng)的導(dǎo)軌，是抓斗能夠達(dá)到平面內(nèi)的各個(gè)位置。

3)激光掃描儀相比于攝像頭，能夠更好的適應(yīng)黑暗的環(huán)境，并且基本上不受環(huán)境溫度的影響。

4)激光掃描拆剁機(jī)相比于傳統(tǒng)拆剁機(jī)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)因?yàn)樽ザ肥д`而未被拆卸下來(lái)的貨物。

5)此拆剁裝置裝有藍(lán)牙模塊，能夠?qū)崟r(shí)的將掃描數(shù)據(jù)傳遞到電腦，方便了操作人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠及時(shí)的處理緊急情況。

6)處理多個(gè)距離數(shù)據(jù)時(shí)采用了動(dòng)態(tài)閾值的方法，使得單片機(jī)能夠快速得到貨物的準(zhǔn)確輪廓和貨物與抓斗的準(zhǔn)確距離。

7)嵌入式處理器通過(guò)控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)的同步運(yùn)行，使得抓斗直線到達(dá)目的位置，縮短了時(shí)間節(jié)約了能耗。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中嵌入式處理器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明的方法流程圖。

圖中：激光掃描儀1，抓斗2，嵌入式處理器3，uart模塊3-1，圖像轉(zhuǎn)化模塊3-2，存儲(chǔ)器3-3，圖像處理模塊3-4，pwm模塊3-5，pid模塊3-6，定時(shí)器中斷模塊3-7，dma模塊3-8，立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4，橫向?qū)к?-1、縱向?qū)к?-2，橫向步進(jìn)電機(jī)4-3，縱向步進(jìn)電機(jī)4-4，底座4-5，移動(dòng)滑塊5，藍(lán)牙模塊6，wifi模塊7。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明一種激光掃描自動(dòng)拆垛裝置包括安裝于貨物堆放處a周圍的立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4，立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4上設(shè)置有與之滑動(dòng)配合的移動(dòng)滑塊5，移動(dòng)滑塊5上設(shè)置有激光掃描儀1、抓斗2和嵌入式處理器3。

激光掃描儀1：用于采集與貨物的距離信息并傳輸至嵌入式處理器3。激光掃描儀1包括安裝在激光頭上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)根據(jù)嵌入式處理器3的控制指令調(diào)整激光頭至相應(yīng)角度，并將激光頭的角度信息發(fā)送至嵌入式處理器3。激光掃描儀1采用低成本360度二維激光掃描測(cè)距系統(tǒng)(rplidar)，這個(gè)傳感器采用串口通信，與uart模塊3-1通訊。

抓斗2：包括舵機(jī)、機(jī)械臂和傳感器，舵機(jī)用于根據(jù)嵌入式處理器3傳輸?shù)目刂浦噶钫{(diào)節(jié)控制機(jī)械臂的伸縮與開合；機(jī)械臂用于根據(jù)控制指令對(duì)貨物進(jìn)行拆卸；傳感器用于采集距離值。

嵌入式處理器3：用于將激光掃描儀1采集的與貨物的距離信息轉(zhuǎn)換為圖像信息，并計(jì)算出貨物大小、與抓斗2的距離，向抓斗2、立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4傳輸控制指令，并根據(jù)抓斗2上傳感器的采集值判斷是否抓到貨物。嵌入式處理器3通過(guò)pwm控制激光頭掃描的速度，使得激光頭在不丟失數(shù)據(jù)的情況下，達(dá)到最佳的掃描狀態(tài)。

立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4：包括橫向?qū)к?-1、縱向?qū)к?-2和用于固定和支撐的四個(gè)底座4-5，立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4包括橫向?qū)к?-1和縱向?qū)к?-1安裝于底座4-5上，便于對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)軌進(jìn)行安裝和調(diào)整。橫向?qū)к?-1和縱向?qū)к?-2分別在橫向步進(jìn)電機(jī)4-3和縱向步進(jìn)電機(jī)4-4的驅(qū)動(dòng)下滑動(dòng)，橫向步進(jìn)電機(jī)4-3和縱向步進(jìn)電機(jī)4-4根據(jù)嵌入式處理器3傳輸?shù)目刂浦噶铗?qū)動(dòng)導(dǎo)軌。

為了給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)及單片機(jī)電路板供電，需要220v轉(zhuǎn)直流電源12v電源模塊，該模塊安裝于立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4邊緣；12v轉(zhuǎn)5v及5v轉(zhuǎn)3.3v電源芯片安裝在單片機(jī)電路板上，所用芯片型號(hào)分別是lm2940和lm1117。整個(gè)裝置接上220v交流電即可正常工作。

嵌入式處理器3基于cortex-m4內(nèi)核的32位mcu實(shí)現(xiàn)，該微處理器處理速度快，功耗低，并且自帶看門狗功能，能夠防止程序跑飛的情況，在跑飛的時(shí)候立刻停止操作。另外通過(guò)降壓模塊和ad采集模塊對(duì)電池電量實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)嵌入式處理器3和激光掃描儀1供電不足時(shí)能夠立即向上位機(jī)發(fā)送信號(hào)，并且停機(jī)。每次激光掃描前，嵌入式處理器3都會(huì)獲取激光掃描儀1的健康狀況，從而保證激光掃描儀1在正常的情況下運(yùn)作。這些安全措施都保證了此儀器的正常運(yùn)行。

如圖2所示，嵌入式處理器3包括uart模塊3-1、圖像轉(zhuǎn)化模塊3-2、外部存儲(chǔ)器3-3、圖像處理模塊3-4、pwm模塊3-5、pid模塊3-6、定時(shí)器中斷模塊3-7、dma模塊3-8。其中，uart模塊3-1用于將獲取的激光掃描儀1采集的與貨物的距離信息發(fā)送至圖像轉(zhuǎn)換模塊3-2、激光掃描儀1的角度信息發(fā)送至存儲(chǔ)器3-3；圖像轉(zhuǎn)換模塊3-2用于將激光掃描儀1采集的與貨物的距離信息經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)二值化處理轉(zhuǎn)換為圖像信息；外部存儲(chǔ)器3-3用于存儲(chǔ)圖像信息，由于內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限，添加外部擴(kuò)展器與嵌入式處理器3相連，用于存儲(chǔ)貨物圖像信息；圖像處理模塊3-4用于根據(jù)存儲(chǔ)器3-3里的存儲(chǔ)信息，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)二值化處理得到貨物所在位置、輪廓以及與抓斗的平均距離，計(jì)算激光掃描儀1的旋轉(zhuǎn)角度、抓斗2機(jī)械臂的伸縮長(zhǎng)度與開合大小、立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4的橫向步進(jìn)電機(jī)和縱向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力大小，并發(fā)送至pwm模塊3-5；pwm模塊3-5根據(jù)圖像處理模塊3-4輸出的控制指令，通過(guò)嵌入式處理器定時(shí)器的pwm輸出功能，直接獲取多個(gè)通道的pwm波，并發(fā)送至立體滑動(dòng)導(dǎo)軌4的橫向步進(jìn)電機(jī)4-3和縱向步進(jìn)電機(jī)4-4驅(qū)動(dòng)、激光掃描儀1中的小型伺服電機(jī)和抓斗2舵機(jī)。pid模塊3-6用于對(duì)抓斗2的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，定時(shí)器中斷模塊3-7用于控制pid模塊3-6的運(yùn)行周期。dma模塊3-8用于將圖像轉(zhuǎn)換模塊3-2轉(zhuǎn)換后的圖像信息快速傳輸至外部存儲(chǔ)器3-3。

本發(fā)明激光掃描自動(dòng)拆垛裝置還包括藍(lán)牙模塊6，藍(lán)牙模塊6用于將圖像轉(zhuǎn)換模塊3-2轉(zhuǎn)換出的圖像信息發(fā)送至上位機(jī)。此外，為了便于控制人員實(shí)時(shí)觀測(cè)該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，還在該系統(tǒng)中加入了wifi模塊7，通過(guò)采用esp8266wifi模塊，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)的通訊，達(dá)到遠(yuǎn)程與pc通訊的目的，從而實(shí)現(xiàn)將嵌入式處理器3處理后的數(shù)據(jù)傳遞到服務(wù)器上供用戶實(shí)時(shí)獲取。

本發(fā)明工作時(shí)，激光掃描儀1會(huì)不斷的掃描貨物與抓斗2的距離，并且通過(guò)嵌入式處理器3迅速處理得到的數(shù)據(jù)，得到貨物輪廓，然后通過(guò)計(jì)算得到步進(jìn)電機(jī)需要移動(dòng)的步數(shù)。同時(shí)，通過(guò)藍(lán)牙模塊6將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)，方便人們實(shí)時(shí)觀測(cè)貨物的拆卸情況。

如圖3所示，基于上述激光掃描自動(dòng)拆垛裝置的方法，包括如下步驟：

1)嵌入式處理器3、橫向步進(jìn)電機(jī)4-3和縱向步進(jìn)電機(jī)4-4復(fù)位。

2)控制橫向步進(jìn)電機(jī)4-3、縱向步進(jìn)電機(jī)4-4，使激光掃描儀1位于橫向?qū)к?-1的中部、縱向?qū)к?-2的頂部；

3)激光掃描儀1采集旋轉(zhuǎn)－45°～+45°的距離信息并發(fā)送至嵌入式處理器3；因?yàn)檫@一部分?jǐn)?shù)據(jù)是掃描到貨物的有效數(shù)據(jù)。

4)嵌入式處理器3控制縱向步進(jìn)電機(jī)4-4步進(jìn)，步進(jìn)數(shù)量加1；

5)重復(fù)步驟3)、4)直至步進(jìn)數(shù)量達(dá)到設(shè)定值，本實(shí)施例中設(shè)置為90步，此時(shí)激光掃描儀1位于縱向?qū)к?-2的底部。

6)嵌入式處理器3根據(jù)激光掃描儀1與貨物的距離信息轉(zhuǎn)為為圖像信息，并對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)二值化處理，獲得貨物的大小、與抓斗2的距離。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行到指定步數(shù)的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)停止，嵌入式處理器3立刻將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并組合成一幅圖像，通過(guò)動(dòng)態(tài)二值化的方法對(duì)圖像進(jìn)行處理，得到貨物的輪廓。

同時(shí)通過(guò)藍(lán)牙模塊7傳到上位機(jī)進(jìn)行顯示，便于操作者觀察。處理完的數(shù)據(jù)再通過(guò)藍(lán)牙模塊7發(fā)送到電腦，電腦串口接收到數(shù)據(jù)后傳給上位機(jī)進(jìn)行顯示，通過(guò)距離的不同來(lái)設(shè)置不同的灰度值，通過(guò)不同的灰度值能夠清楚的看到貨物的位置，供控制人員觀測(cè)。

雖然激光掃描儀1是360°全角度掃描，但是需要采集的范圍是90°，當(dāng)嵌入式處理器3檢測(cè)到激光頭在此范圍，通過(guò)pwm模塊3-5控制激光掃描儀1放慢采集速度，而超過(guò)這個(gè)范圍的數(shù)據(jù)可以舍棄并加快采集速度。由于采集到的數(shù)據(jù)是點(diǎn)到面的距離，采用下面公式轉(zhuǎn)化成面到面的距離：

direct_dst＝|distance*cos(angle*π/180.0)|

其中direct_dst為直線距離，distance為激光掃描儀實(shí)際所測(cè)距離，angle為傳感器轉(zhuǎn)過(guò)的角度。

7)嵌入式處理器3處理圖像數(shù)據(jù)并控制抓斗2自動(dòng)地到達(dá)目標(biāo)位置進(jìn)行貨物的抓取工作。嵌入式處理器3通過(guò)抓斗2上的傳感器判斷抓取貨物是否成功，采用距離傳感器時(shí)將抓取后的距離值與設(shè)定值比較。

當(dāng)數(shù)據(jù)處理完成后，嵌入式處理器3產(chǎn)生中斷，在中斷程序中通過(guò)pid模塊3-6的位置式pid算法控制導(dǎo)軌上的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)使得抓斗到達(dá)貨物中心位置。然后通過(guò)增量式pid算法控制抓斗2中的兩個(gè)舵機(jī)工作，使得抓斗2張開和所算出來(lái)貨物輪廓一樣的大小，對(duì)貨物進(jìn)行抓取。其中增量式pid的優(yōu)勢(shì)在于可以避免著重現(xiàn)象的發(fā)生，而位置式pid的優(yōu)勢(shì)在于控制精確。

通過(guò)抓斗2上的傳感器獲得機(jī)械臂與實(shí)際物體之間的距離誤差，通過(guò)增量式pid消除誤差并對(duì)貨物進(jìn)行準(zhǔn)確的抓取，增量式pid的公式如下所示：

preverror＝lasterror；

lasterror＝error；

error＝get_value；

iincpid＝(proportion*(error-lasterror)+integral*lasterror+derivative*(error-2*lasterror+preverror))；

其中g(shù)et_value是傳感器測(cè)得的距離誤差值，error是本次的誤差值，lasterror是上個(gè)測(cè)量周期的誤差值，preverror是上上個(gè)測(cè)量周期的誤差值，iincpid是需要增加的輸出量，proportion是比例系數(shù)，作用是對(duì)偏差瞬間作出反應(yīng)；integral是積分系數(shù)，作用是消除靜態(tài)誤差；derivative是微分系數(shù)，作用是阻止偏差的變化。三個(gè)系數(shù)協(xié)調(diào)作用達(dá)到消除誤差的目的。

設(shè)定一個(gè)距離誤差，在誤差范圍內(nèi)的距離視為同一個(gè)距離。通過(guò)廣度遍歷的算法，快速遍歷所有的數(shù)據(jù)，將整個(gè)二維數(shù)組里的數(shù)據(jù)分成幾塊區(qū)域。通過(guò)對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行分析，便可找到貨物所在區(qū)域。嵌入式處理器3很快便可得到貨物的輪廓和距離機(jī)械臂的高度，對(duì)貨物有精確的定位。廣度遍歷算法的優(yōu)勢(shì)在于處理數(shù)據(jù)快，數(shù)據(jù)區(qū)分很明顯。

8)當(dāng)抓取工作完成后，激光掃描儀1又會(huì)進(jìn)行新的一輪掃描，返回步驟1)。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)智能化拆垛功能。

本發(fā)明在保證效率的同時(shí)，能夠及時(shí)處理拆卸時(shí)出現(xiàn)的意外情況，另外對(duì)于擺放隨意的貨物也能按次序進(jìn)行拆卸，適應(yīng)于拆卸任何碼垛方式的貨物，即使在黑暗中也能正常運(yùn)行。

另外本實(shí)施例的激光掃描系統(tǒng)不僅僅適用于拆垛系統(tǒng)，更可以應(yīng)用于各個(gè)方面，特別是那些環(huán)境惡劣或者燈光黑暗的地方，相比于攝像頭對(duì)貨物輪廓的采集，此激光掃描裝置不局限于光線因素，并且測(cè)量貨物距離的精度非常高，可以應(yīng)用于山洞內(nèi)部輪廓的掃描、湖底地形的掃描和家庭智能機(jī)器人等方面。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明專利所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。本說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的部分屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。