根據(jù)2021年P(guān)itney Bowes包裹運(yùn)輸指數(shù)，全球2020年運(yùn)送了1310億個(gè)包裹。到2026年，這一數(shù)字預(yù)計(jì)將增加一倍以上，這一數(shù)字將因全球疫情和不斷增長的電子商務(wù)行業(yè)而加速。隨著在線零售購買量的增加，物流、倉庫和運(yùn)輸流程的自動(dòng)化需求已成為當(dāng)務(wù)之急。

包裝測量、質(zhì)量檢測、條形碼讀取、光學(xué)字符識(shí)別/光學(xué)字符驗(yàn)證 （OCR/OCV）和物料搬運(yùn)優(yōu)化（目前許多企業(yè)都手動(dòng)執(zhí)行）是運(yùn)輸行業(yè)價(jià)值鏈中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的關(guān)鍵階段。

"物流、倉儲(chǔ)和運(yùn)輸企業(yè)正努力加快運(yùn)營速度。但加快速度意味著準(zhǔn)確性和準(zhǔn)確性是必不可少的，因?yàn)闆]有時(shí)間處理錯(cuò)誤。此外還有人員配備問題。" Zebra Technologies 供應(yīng)鏈解決方案總監(jiān) Mark Wheeler 說，"當(dāng)你把這三件事放在一起時(shí)，你得到的是一個(gè)非常開放的市場，通過以創(chuàng)新的方式結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)來嘗試新事物。"這些創(chuàng)新大多以機(jī)器視覺為中心。

視覺引導(dǎo)機(jī)器人

在倉庫或配送中心，托盤貨物通常標(biāo)志著倉儲(chǔ)過程的開始和結(jié)束。在進(jìn)入設(shè)施后，托盤貨物要么被拆成單獨(dú)的箱子，要么作為完整的托盤儲(chǔ)存。拆垛應(yīng)用已經(jīng)從主要使用人工過渡到依靠視覺引導(dǎo)的機(jī)器人。當(dāng)機(jī)器人在傳送帶上放置前一個(gè)貨物時(shí)，機(jī)器視覺通過定位下一個(gè)要揀選的包裹來加速這一過程。

"大多數(shù)包裹都是以托盤裝載的形式到達(dá)和離開倉庫的，"易福門公司機(jī)器人感知業(yè)務(wù)發(fā)展部的Garrett Place說，"它們?cè)诂F(xiàn)代倉庫中的旅程是大多數(shù)機(jī)器視覺在物流中應(yīng)用的核心。

康耐視公司物流視覺產(chǎn)品高級(jí)經(jīng)理Ben Carey對(duì)此表示贊同，機(jī)器視覺在物流中的應(yīng)用涵蓋四個(gè)領(lǐng)域：測量、檢查、引導(dǎo)和識(shí)別。這些領(lǐng)域中的每一個(gè)都存在于從進(jìn)貨接收過程到分揀一直到出貨檢查點(diǎn)的過程中。

向機(jī)器視覺解決方案開發(fā)人員詢問將可重復(fù)性帶入用例的最佳方法，他們可能會(huì)說一些關(guān)于限制變量數(shù)量的事情。畢竟，變量會(huì)創(chuàng)建邊緣的應(yīng)用。但是，大多數(shù)倉儲(chǔ)和物流操作所移動(dòng)的包裹可能是任何顏色、大小、形狀和材料。這種程度的可變性使得技術(shù)選擇以及解決方案的創(chuàng)建變得極為困難。

"過去幾年亞馬遜舉辦的機(jī)器人分揀挑戰(zhàn)賽就是一個(gè)很好的例子，"Place說，"這也是物流中大多數(shù)機(jī)器視覺用例是多攝像機(jī)和多模式的主要原因。一臺(tái)相機(jī)和一項(xiàng)技術(shù)不足以管理這些類型應(yīng)用中的可變性。"

Zivid公司產(chǎn)品營銷經(jīng)理John Leonard對(duì)此表示贊同，"主要的應(yīng)用包括進(jìn)出設(shè)施的箱子的卸垛和碼垛。在這些進(jìn)出操作之間，主要是單件揀選操作和訂單揀選以完成訂單。這些都是使用不同的方法完成的，具體方法因地而異。"

這些方法包括由車載3D視覺引導(dǎo)的自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）。例如，AMR可以自主地走到倉壁上尋找和選擇物品。機(jī)器人也可以挑選由傳送帶送來的物品。其他移動(dòng)機(jī)器人可以將物品運(yùn)到視覺站，以便檢查貨物的類型和數(shù)量。

Zebra公司推出的 FlexShelf Guide為料倉尺寸和間距提供了靈活的配置，擴(kuò)展了可使用 AMR 揀選的物品類型。

對(duì)于全托盤裝載存儲(chǔ)，許多倉庫部署自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）來揀選和存儲(chǔ)托盤以進(jìn)行檢索。在行駛過程中，AGV依靠機(jī)器視覺進(jìn)行托盤姿勢和障礙物檢測。機(jī)器視覺代碼讀取在整個(gè)過程中跟蹤托盤和箱子負(fù)載。

當(dāng)滿載的托盤準(zhǔn)備離開設(shè)施時(shí)，AGV負(fù)責(zé)管理移動(dòng)，而機(jī)械臂將箱子轉(zhuǎn)換為滿載托盤。然后，這些即裝即用的托盤在進(jìn)入卡車之前進(jìn)行稱重和測量，使托盤尺寸成為物流中機(jī)器視覺的另一個(gè)強(qiáng)大用例。

"該行業(yè)已經(jīng)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從嚴(yán)格按重量評(píng)估運(yùn)費(fèi)轉(zhuǎn)向按體積重量收費(fèi)，這使得精確的尺寸測量比以往任何時(shí)候都更加重要。"LMI Technologies公司美洲區(qū)域發(fā)展經(jīng)理Daniel Howe說，"智能3D傳感器是包裝和物流過程自動(dòng)化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，包括體積尺寸、分揀和表面缺陷等檢測。"

許多AMR和AGV采用易福門的O3R平臺(tái)進(jìn)行機(jī)器人感知。它由緊湊型攝像頭（VGA攝像頭和飛行時(shí)間傳感器）和帶有NVIDIA Jetson TX2的視覺處理單元（VPU）組成，用于評(píng)估數(shù)據(jù)。最多可以將6個(gè)攝像頭連接到基于Linux的設(shè)備，包括來自其他公司的傳感器。

對(duì)提高速度和吞吐量的高需求

雖然物流和倉儲(chǔ)應(yīng)用面臨許多挑戰(zhàn)，但對(duì)更高速度和更高吞吐量的需求是不變的。挑戰(zhàn)包括用透明聚脂袋包裝的物品，由于其反射光線的方式，給成像帶來挑戰(zhàn)。其他揀件操作可能需要顏色作為物品檢測過程的一部分，這可能需要支持圖像中顏色信息的3D視覺。

根據(jù)Leonard的說法，校準(zhǔn)是所有3D相機(jī)的一大挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈儽辉O(shè)計(jì)為在千分尺范圍內(nèi)工作，工業(yè)環(huán)境中常見的敲擊、溫度波動(dòng)和振動(dòng)很容易影響校準(zhǔn)，從而影響3D相機(jī)的精度。

一些相機(jī)，如Zivid 3D相機(jī)，是專門為在工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行而設(shè)計(jì)和制造的，額定等級(jí)為IP65，并具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能。這意味著，如果由于大型卷簾門的打開和關(guān)閉而使溫度變化了5度（這在物流倉庫中很常見），然后相機(jī)會(huì)進(jìn)行調(diào)整以保持完美校準(zhǔn)。

LMI公司開發(fā)了超寬視場Gocator 2490傳感器，該傳感器專門設(shè)計(jì)用于為運(yùn)輸提供快速準(zhǔn)確的包裹尺寸測量。箱子可以在輸送機(jī)上以2 m/s的速度移動(dòng)。根據(jù)Howe的說法，一個(gè)單寬視場Gocator 2490智能傳感器可以以800 Hz的速率掃描和測量整個(gè)盒子尺寸（寬x高x深），掃描區(qū)域?yàn)? m x 1 m，在所有三個(gè)維度（x、Y、Z）中提供2.5 mm的分辨率。

足夠高的分辨率，使Gocator 2490不僅可以測量各種包裹大小的尺寸，甚至可以檢測包裝中的細(xì)微缺陷。這種在線檢查功能允許在檢測到有缺陷的包裹時(shí)觸發(fā)通過/失敗決定。

Gocator 2490還為解決更高級(jí)的包裝應(yīng)用（如空隙填充）提供了機(jī)會(huì)，這涉及掃描帶有物品的開放包裝，并確定需要多少包裝材料來填充空白空間。對(duì)于此類應(yīng)用，雙攝像頭配置有助于避免盒子或手提袋內(nèi)的遮擋。

邊緣深度學(xué)習(xí)

隨著物流領(lǐng)域的復(fù)雜性成倍增加，機(jī)器視覺的應(yīng)用也面臨著更多挑戰(zhàn)。例如，試圖檢測高速傳送帶上隨機(jī)方向的不同類型的物體，傳統(tǒng)的基于規(guī)則的機(jī)器視覺檢測在這些情況下會(huì)遇到困難。

然而，嵌入式平臺(tái)中易于使用的機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)正在出現(xiàn)，以解決以前具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用。例如，康耐視最近推出的In-Sight 2800具有邊緣學(xué)習(xí)功能，易于設(shè)置，不需要編程。它能對(duì)從箱子到手提箱再到塑料袋的所有東西進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的分類，并完全在智能相機(jī)上運(yùn)行。

"In-Sight 2800上的邊緣學(xué)習(xí)等技術(shù)提高了包裝檢測率，從而減少了人工返工，并通過更先進(jìn)的材料處理自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)更好的訂單準(zhǔn)確性，"Carey說，"我們的客戶受益于處理速度的提高和更少的人工互動(dòng)，使這些公司能夠在不改變?nèi)藛T數(shù)量的情況下管理波動(dòng)的需求，這在當(dāng)今勞動(dòng)力緊張的環(huán)境中仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。"

機(jī)器視覺的民主化

例如，現(xiàn)代倉庫中部署的大多數(shù)技術(shù)，包括2D和3D相機(jī)以及增強(qiáng)的計(jì)算能力，都是以前已知方法的迭代。有點(diǎn)新的是在多攝像頭、多模式戰(zhàn)略中利用所有這些技術(shù)，并結(jié)合ML的大型處理能力來管理應(yīng)用。

"過去我們常常在倉庫中看到單一供應(yīng)商的解決方案，"Place解釋道，"現(xiàn)在，我們會(huì)看到多個(gè)供應(yīng)商和技術(shù)的組合，每個(gè)供應(yīng)商和技術(shù)都有自己的優(yōu)勢，共同部署以解決挑戰(zhàn)。這種方法將繼續(xù)解鎖以前未被機(jī)器視覺觸及的用例。可以把它想象成在倉儲(chǔ)和物流中機(jī)器視覺的民主化。"

很難將焦點(diǎn)指向一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)然，工業(yè)相機(jī)正在提供更好、更可重復(fù)的數(shù)據(jù)，計(jì)算速度更快，但沒有什么能改變游戲規(guī)則。最大的進(jìn)步在于組件在解決倉庫問題的多技術(shù)方法中的易用性。

"物流正朝著機(jī)器人技術(shù)的方向發(fā)展，"Place總結(jié)道，"機(jī)器人是一個(gè)集成問題。機(jī)器視覺及其復(fù)雜性正在從單一相機(jī)的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向減少現(xiàn)代倉庫所需的所有組件集成摩擦的焦點(diǎn)。這種方法將把我們帶到這個(gè)旅程的下一步。"