TWI813526B - 智慧化倉儲與揀貨系統 - Google Patents
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Abstract
一種智慧化倉儲與揀貨系統包含複數個視覺基準系統標籤、一地圖資料庫、一物品搬運裝置、一影像擷取模組、一處理平台以及一導航裝置。視覺基準系統標籤設置在複數個倉儲架位，並記錄有複數個架位位置座標。地圖資料庫儲存有一地圖資料，地圖資料對應於架位位置座標而標記有複數個架位位置與複數個架位代號。物品搬運裝置用以搬運倉儲物品。影像擷取模組用以擷取複數個視覺基準系統標籤影像、複數個外包裝影像以及一取物工單影像。處理平台依據視覺基準系統標籤影像與外包裝影像產生一商品位置資訊儲存於地圖資料庫中，並依據取物工單影像比對出一待取物商品架位位置座標，藉以使導航裝置規劃出一取物路徑。
Description
本發明係關於一種倉儲與揀貨系統，尤其是指一種智慧化倉儲與揀貨系統。
近年來由於電商發展迅速，且世界各地受到疫情影響的關係，在家上網購物的宅經濟蔚為流行，也因此物流中心每天都需要處理大量的訂單，此時倉儲的管理就非常重要。
一般來說，大部分的倉儲管理大都是依據商品的廠牌、類型、型號與出貨時間等等因素來分配商品儲存的位置，其中即使是同一廠牌的商品也有多種類型或型號之區分，因此當倉儲空間有限時，很有可能會將同一廠牌的商品不分類型堆疊在一起。
實務上，在遇到商品數量隨著訂單暴增時，原先規劃的倉儲空間會無法負荷，進而需要放置於暫存區域或其他閒置區域時，此時只能仰賴作業人員另外註記在管理系統，甚至有可能因為是臨時存放在暫存區域而無法記錄詳細的位置，僅能透過處理的作業人員記在腦海中，因此當該商品需要出貨時，作業人員很有可能因為忘記而需要花費大量時間去找出該商品，非常不便；此外，當存放商品的作業人員休假時，其他負責出貨的作業人員也有可能因為找不到人而無法得知商品的存放位置，同樣需要花費大量時間去找出該商品。
有鑒於在先前技術中，大部分的倉儲管理很容易因為倉儲空間有限，導致商品無法依據原先的規劃來堆疊放置，進而在需要出貨時不容易找到商品而影響到出貨進度；緣此，本發明的主要目的在於提供一種智慧化倉儲與揀貨系統，可以有效的紀錄商品的存放位置，進而提升揀貨效率。
本發明為解決先前技術之問題，所採用的必要技術手段是提供一種智慧化倉儲與揀貨系統，係應用於具有複數個倉儲架位之一倉儲空間，包含複數個視覺基準系統標籤（Visual Fiducial System Tag; AprilTag）、一地圖資料庫、一物品搬運裝置、一影像擷取模組、一處理平台以及一導航裝置。
複數個視覺基準系統標籤係設置在用於存放複數個倉儲物品之該些倉儲架位，並編碼記錄該些倉儲架位之複數個架位位置座標。
地圖資料庫係儲存有一地圖資料，且該地圖資料係對應於該些架位位置座標而標記有複數個架位位置與複數個架位代號。
物品搬運裝置用以將該些倉儲物品搬運至該些倉儲架位。
影像擷取模組係用以在該物品搬運裝置將該些倉儲物品搬運至該些倉儲架位時，擷取該些視覺基準系統標籤之複數個視覺基準系統標籤影像，並擷取分別對應於該些倉儲物品之複數個外包裝影像，且該影像擷取模組更用以對一取物工單擷取一取物工單影像。
處理平台係通訊連結於該影像擷取模組，並且包含一視覺基準系統標籤識別模組、一字符識別模組以及一處理單元。
視覺基準系統標籤識別模組係對該些視覺基準系統標籤影像進行解碼以解析出該些架位位置座標。
字符識別模組係用以識別該些外包裝影像中之至少一商品資訊字符而解析出分別對應於該些倉儲物品之複數個商品資訊，並用以識別該取物工單影像中之至少一待取物商品資訊字符而解析出至少一待取物商品資訊。
處理單元係電性連結於該視覺基準系統標籤識別模組、該字符識別模組與該地圖資料庫，用以在接收到該些架位位置座標與該些商品資訊時，將該些架位位置座標與該些商品資訊整合成一商品位置資訊儲存於該地圖資料庫，並用以在接收到該至少一待取物商品資訊時，自該商品位置資訊中比對出對應於該至少一待取物商品資訊之至少一待取物商品架位位置座標。
導航裝置係設置於該物品搬運裝置，並且包含一定位單元以及一路徑規劃單元。定位單元係用以定位出該物品搬運裝置之一搬運裝置座標。路徑規劃單元係電性連結於該定位單元，並通訊連結於該處理單元與該地圖資料庫，用以依據該搬運裝置座標、該至少一待取物商品架位位置座標與該地圖資料規劃出自該搬運裝置座標延伸至該至少一待取物商品架位位置座標之至少一取物路徑。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該字符識別模組係為一光學字符辨識（Optical Character Recognition，OCR）模組。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該物品搬運裝置係為一堆高機。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該導航裝置更包含一操作介面，係電性連結於該路徑規劃單元，並用以顯示該至少一取物路徑。
如上所述，本發明之智慧化倉儲與揀貨系統可以有效的利用影像擷取模組擷取倉儲物品影像與視覺基準系統標籤擷取影像，藉以儲存商品位置資訊，然後當使用者需要出貨時，更可以藉由影像擷取模組擷取出貨工單影像來得知出貨商品的位置，有效的提升商品倉儲與出貨的效率。
本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
請參閱第一圖至第三圖，第一圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統利用影像擷取模組對倉儲物品與視覺基準系統標籤擷取影像之系統示意圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統所使用之視覺基準系統標籤設置於倉儲架位之立體示意圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統之地圖資料庫所儲存之地圖資料之示意圖。
如第一圖至第三圖所示，一種智慧化倉儲與揀貨系統100包含複數個視覺基準系統標籤（Visual Fiducial System Tag; AprilTag）1、1a、1b與1c（圖中僅標示四個）、一地圖資料庫2、一物品搬運裝置3、一影像擷取模組4、一處理平台5以及一導航裝置6。其中，本實施例之智慧化倉儲與揀貨系統100是應用於具有複數個倉儲架位200（圖中僅標示一個）之一倉儲空間（圖未標示）。
複數個視覺基準系統標籤1、1a、1b與1c是貼附地固定設置在倉儲架位200上，並編碼記錄倉儲架位200之複數個架位位置座標；其中，架位位置座標例如是由兩個平面座標與一個立體座標所組成。
承上所述，在本實施例中，倉儲架位200預設有兩層，且每層有兩個容置空間（圖未標示），而視覺基準系統標籤1、1a、1b與1c四分別對應於一個容置空間。
地圖資料庫2係儲存有一地圖資料21，且地圖資料21對應於架位位置座標而標記有複數個架位位置C200（圖中僅標示一個）與複數個架位代號C1（圖中僅標示一個）；其中，地圖資料21是以倉儲空間之平面區域為基礎定義出平面座標系統，藉以使架位位置座標可以兩個平面座標對應到平面座標系統中之一點，而每個架位位置座標則以一個架位代號C1表示。
請繼續參閱第四圖至第六圖，第四圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統所使用之影像擷取模組與導航裝置設置於物品搬運裝置之立體示意圖；第五圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統利用影像擷取模組對倉儲物品擷取外包裝影像之立體示意圖；第六圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統在利用物品搬運裝置將倉儲物品放置於倉儲架位後，使設置於倉儲架位之視覺基準系統標籤對應於倉儲物品之立體示意圖。
如第一圖至第六圖所示，物品搬運裝置3用以將複數個倉儲物品300、300a、300b與300c（圖中僅顯示四個）搬運至用於存放倉儲物品300、300a、300b與300c之倉儲架位200；其中，以倉儲物品300為例，倉儲物品300之外包裝記載有一商品資訊字符301，而商品資訊字符301在本實施例中例如為「RL3517W」，是指倉儲物品300所對應的商品型號。
此外，倉儲物品300、300a、300b與300c實際上是分別放置於複數個棧板400（圖中僅顯示一個）上，而物品搬運裝置3是藉由移動棧板400來帶動倉儲物品300移動。在本實施例中，物品搬運裝置3為一堆高機，但不限於此，在其他實施例中，物品搬運裝置3亦可為一拖板車。
影像擷取模組4在本實施例中是設置於物品搬運裝置3之前方，當使用者駕駛物品搬運裝置3接近倉儲物品300時，影像擷取模組4會隨著物品搬運裝置3接近倉儲物品300，進而對倉儲物品300擷取影像而產生一外包裝影像S2，並在使用者利用物品搬運裝置3將倉儲物品300搬運至倉儲架位200時，影像擷取模組4會對設置在倉儲架位200之視覺基準系統標籤1擷取影像而產生一視覺基準系統標籤影像S1；其中，影像擷取模組4可以在物品搬運裝置3將倉儲物品300放置於倉儲架位200時同時擷取到視覺基準系統標籤影像S1與外包裝影像S2。此外，影像擷取模組4例如為一電荷耦合裝置（Charge-coupled Device, CCD）。
處理平台5係通訊連結於影像擷取模組4，並且包含一視覺基準系統標籤識別模組51、一字符識別模組52以及一處理單元53。視覺基準系統標籤識別模組51是用以接收影像擷取模組4所產生之視覺基準系統標籤影像S1，並對視覺基準系統標籤影像S1進行解碼以解析出架位位置座標，並將解析出之架位位置座標以一座標訊號S3發送出。
字符識別模組52係用以接收影像擷取模組4所產生之外包裝影像S2，藉以對商品資訊字符301進行識別而解析出對應於倉儲物品300之商品資訊，並將解析出之商品資訊以一商品資訊訊號S4發送出。在本實施例中，字符識別模組52係為一光學字符辨識（Optical Character Recognition, OCR）模組。
處理單元53是電性連結於視覺基準系統標籤識別模組51、字符識別模組52與地圖資料庫2，用以在接收到載有架位位置座標之座標訊號S3與載有商品資訊之商品資訊訊號S4時，將架位位置座標與商品資訊整合成一商品位置資訊22儲存於地圖資料庫2。
藉此，在使用者利用物品搬運裝置3將倉儲物品300存放在倉儲架位200，並利用影像擷取模組4與處理平台5產生商品位置資訊22儲存在地圖資料庫2之後，已完成了倉儲物品300之入倉作業。
此外，在本實施例中，處理平台5與地圖資料庫2具體而言可以是伺服器的一部份。
請繼續參閱第七圖，第七圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統其中設置於物品搬運裝置之影像擷取模組對倉儲架位與放置於倉儲架位之倉儲物品擷取影像後，透過導航裝置之操作介面顯示之平面示意圖。
如第一圖至第七圖所示，當倉儲物品300放置於倉儲架位200後，影像擷取模組4會同時擷取到倉儲物品300之外包裝影像S2與設置於倉儲架位200之視覺基準系統標籤影像S1，然後處理單元53除了會將視覺基準系統標籤識別模組51辨識出之座標訊號S3與字符識別模組52辨識出之商品資訊訊號S4傳送至地圖資料庫2儲存，實務上還可以將影像擷取模組4擷取到的複數個倉儲物品影像300I(圖中僅標示一個)與複數個視覺基準系統標籤影像1I(圖中僅標示一個)透過導航裝置6之操作介面64顯示出，並在操作介面64上顯示出複數個對應於倉儲物品影像300I之物品辨識區域R1(圖中僅標示一個)以及複數個相對應之商品辨識提示R2(圖中僅標示一個)，藉以供使用者確認。其中，透過操作介面64顯示出倉儲物品影像300I、視覺基準系統標籤影像1I、物品辨識區域R1以及商品辨識提示R2的技術為非必要的附加功能，即使沒有透過操作介面64顯示出，處理單元53仍然會依據座標訊號S3與商品資訊訊號S4將架位位置座標與商品資訊整合成商品位置資訊22儲存於地圖資料庫2中。
請繼續參閱第八圖與第九圖，第八圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統利用導航裝置之影像擷取模組對取物工單擷取影像之系統示意圖；第九圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統利用導航裝置之影像擷取模組對取物工單擷取取物工單影像之平面示意圖。
如第一圖至第九圖所示，導航裝置6是設置於物品搬運裝置3，並且包含一影像擷取模組61、一定位單元62、一路徑規劃單元63以及一操作介面64。
影像擷取模組61是電性連結於字符識別模組52，用以對一取物工單500擷取一取物工單影像S5，並將取物工單影像S5傳送至字符識別模組52，使字符識別模組52識別取物工單影像S5中之一待取物商品資訊字符而解析出一待取物商品資訊，而處理單元53更在接收到待取物商品資訊時，自商品位置資訊22中比對出對應於待取物商品資訊之一待取物商品架位位置座標。
定位單元62是用以定位出物品搬運裝置3之一搬運裝置座標PP。路徑規劃單元63是電性連結於定位單元62，並通訊連結於處理單元53與地圖資料庫2，用以依據搬運裝置座標PP、待取物商品架位位置座標與地圖資料21規劃出自搬運裝置座標PP延伸至待取物商品架位位置座標之一取物路徑GP。
操作介面64是電性連結於路徑規劃單元63，並用以顯示出取物路徑GP。其中，操作介面64例如為一觸控螢幕，可以供使用者操作擷取影像或顯示地圖資料21中之架位位置C200與架位代號C1，甚至可以顯示出搬運裝置座標PP與裝卸貨區LA等等資訊。
承上所述，導航裝置6實務上可以是智慧型手機或平板電腦等智慧型電子裝置，藉此，使用者可以將導航裝置6放置於物品搬運裝置3上，並透過導航裝置6之影像擷取模組61（智慧型電子裝置的主鏡頭或前鏡頭）來擷取取物工單500之取物工單影像S5，然後透過無線傳輸的方式傳送到處理平台5，藉以利用字符識別模組52辨識出取物工單影像S5中的待取物商品資訊，然後再經由處理單元53回傳至路徑規劃單元63，藉以配合地圖資料21、商品位置資訊22與定位單元62來規劃出取物路徑GP。
在本實施例中，雖然影像擷取模組4是直接設置於物品搬運裝置3上，但在其他實施例中，影像擷取模組4亦可以做為導航裝置6之主鏡頭朝外面向倉儲物品300與視覺基準系統標籤1，而影像擷取模組61則是導航裝置6的前鏡頭，藉以供使用者將取物工單500移至影像擷取模組61前來擷取取物工單影像S5。此外，在其他實施例中，導航裝置6甚至可以只有一個影像擷取模組4作為主鏡頭，使用者只要將取物工單500移至影像擷取模組4前也可以擷取到取物工單影像S5。
綜上所述，本發明主要是利用影像擷取模組擷取倉儲物品影像與視覺基準系統標籤擷取影像，藉以儲存商品位置資訊，然後當使用者需要出貨時，更可以藉由影像擷取模組擷取出貨工單影像，進而透過比對先前在入倉作業時所儲存的商品位置資訊，即可獲得待取物商品的位置，進而透過定位單元所定位出搬運裝置座標與地圖資料，即可規劃出讓物品搬運裝置移動至待取物商品之位置的取物路徑；藉此，由於本發明可以在使用者進行入倉作業時，利用影像擷取模組擷取倉儲物品影像與視覺基準系統標籤擷取影像，進而儲存商品位置資訊，因此使用者不需另外耗費精神或時間去記憶商品存放位置，有效的提升倉儲的效率，然後當使用者需要揀貨時，也可以藉由影像擷取模組擷取出貨工單來獲取待取物商品資訊，並自動規劃出取物路徑，有效的增加揀貨的效率。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
100:智慧化倉儲與揀貨系統
1,1a,1b,1c:視覺基準系統標籤
2:地圖資料庫
21:地圖資料
22:商品位置資訊
3:物品搬運裝置
4:影像擷取模組
5:處理平台
51:視覺基準系統標籤識別模組
52:字符識別模組
53:處理單元
6:導航裝置
61:影像擷取模組
62:定位單元
63:路徑規劃單元
64:操作介面
200:倉儲架位
300,300a,300b,300c:倉儲物品
301:商品資訊字符
400:棧板
500:取物工單
S1:視覺基準系統標籤影像
S2:外包裝影像
S3:座標訊號
S4:商品資訊訊號
S5:取物工單影像
PP:搬運裝置座標
GP:取物路徑
C1:架位代號
C200:架位位置
LA:裝卸貨區
300I:倉儲物品影像
1I:視覺基準系統標籤影像
R1:物品辨識區域
R2:商品辨識提示
第一圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統利用影像擷取模組對倉儲物品與視覺基準系統標籤擷取影像之系統示意圖；
第二圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統所使用之視覺基準系統標籤設置於倉儲架位之立體示意圖；
第三圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統之地圖資料庫所儲存之地圖資料之示意圖；
第四圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統所使用之影像擷取模組與導航裝置設置於物品搬運裝置之立體示意圖；
第五圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統利用影像擷取模組對倉儲物品擷取外包裝影像之立體示意圖；
第六圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統在利用物品搬運裝置將倉儲物品放置於倉儲架位後，使設置於倉儲架位之視覺基準系統標籤對應於倉儲物品之立體示意圖；
第七圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統其中設置於物品搬運裝置之影像擷取模組對倉儲架位與放置於倉儲架位之倉儲物品擷取影像後，透過導航裝置之操作介面顯示之平面示意圖；
第八圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統利用導航裝置之影像擷取模組對取物工單擷取影像之系統示意圖；以及
第九圖係顯示本發明較佳實施例之智慧化倉儲與揀貨系統利用導航裝置之影像擷取模組對取物工單擷取取物工單影像之平面示意圖。
100:智慧化倉儲與揀貨系統
1:視覺基準系統標籤
2:地圖資料庫
21:地圖資料
22:商品位置資訊
3:物品搬運裝置
4:影像擷取模組
5:處理平台
51:視覺基準系統標籤識別模組
52:字符識別模組
53:處理單元
6:導航裝置
61:影像擷取模組
62:定位單元
63:路徑規劃單元
64:操作介面
300:倉儲物品
S1:視覺基準系統標籤影像
S2:外包裝影像
S3:座標訊號
S4:商品資訊訊號
Claims (4)
- 一種智慧化倉儲與揀貨系統，係應用於具有複數個倉儲架位之一倉儲空間，包含： 複數個視覺基準系統標籤（Visual Fiducial System Tag; AprilTag），係設置在用於存放複數個倉儲物品之該些倉儲架位，並編碼記錄該些倉儲架位之複數個架位位置座標； 一地圖資料庫，係儲存有一地圖資料，且該地圖資料係對應於該些架位位置座標而標記有複數個架位位置與複數個架位代號； 一物品搬運裝置，用以將該些倉儲物品搬運至該些倉儲架位： 一影像擷取模組，係用以在該物品搬運裝置將該些倉儲物品搬運至該些倉儲架位時，擷取該些視覺基準系統標籤之複數個視覺基準系統標籤影像，並擷取分別對應於該些倉儲物品之複數個外包裝影像，且該影像擷取模組更用以對一取物工單擷取一取物工單影像； 一處理平台，係通訊連結於該影像擷取模組，並且包含： 一視覺基準系統標籤識別模組，係對該些視覺基準系統標籤影像進行解碼以解析出該些架位位置座標； 一字符識別模組，係用以識別該些外包裝影像中之至少一商品資訊字符而解析出分別對應於該些倉儲物品之複數個商品資訊，並用以識別該取物工單影像中之至少一待取物商品資訊字符而解析出至少一待取物商品資訊；以及 一處理單元，係電性連結於該視覺基準系統標籤識別模組、該字符識別模組與該地圖資料庫，用以在接收到該些架位位置座標與該些商品資訊時，將該些架位位置座標與該些商品資訊整合成一商品位置資訊儲存於該地圖資料庫，並用以在接收到該至少一待取物商品資訊時，自該商品位置資訊中比對出對應於該至少一待取物商品資訊之至少一待取物商品架位位置座標；以及 一導航裝置，係設置於該物品搬運裝置，並且包含： 一定位單元，係用以定位出該物品搬運裝置之一搬運裝置座標；以及 一路徑規劃單元，係電性連結於該定位單元，並通訊連結於該處理單元與該地圖資料庫，用以依據該搬運裝置座標、該至少一待取物商品架位位置座標與該地圖資料規劃出自該搬運裝置座標延伸至該至少一待取物商品架位位置座標之至少一取物路徑。
- 如請求項1所述之智慧化倉儲與揀貨系統，其中，該字符識別模組係為一光學字符辨識（Optical Character Recognition, OCR）模組。
- 如請求項1所述之智慧化倉儲與揀貨系統，其中，該物品搬運裝置係為一堆高機。
- 如請求項1所述之智慧化倉儲與揀貨系統，其中，該導航裝置更包含一操作介面，係電性連結於該路徑規劃單元，並用以顯示該至少一取物路徑。
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