本發(fā)明屬于物流分揀輸送設(shè)備，具體涉及一種物體自動分揀裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

皮帶傳送是一種傳統(tǒng)的物料傳輸方法，在工作過程中皮帶傳送的噪聲較小，結(jié)構(gòu)簡單，被廣泛地用于礦山、冶金、電廠、水泥、港口、糧食和輕工業(yè)等行業(yè)?，F(xiàn)在，這一傳輸方法又在現(xiàn)代物流的傳送與自動分揀系統(tǒng)中得到應(yīng)有?，F(xiàn)代物流的自動分揀系統(tǒng)首先讀取被傳送物件的送達信息，由此決策該物件被推送的位置信息，當(dāng)該物件由皮帶傳送到送達位置時自動分揀系統(tǒng)操作推送機構(gòu)將該物件推送出傳輸皮帶?，F(xiàn)有技術(shù)中的皮帶傳送分揀裝置，大多根據(jù)皮帶傳輸速度來推斷物體所在位置，然而，由于驅(qū)動傳送帶電機轉(zhuǎn)速的波動；皮帶在長時間使用后，其誤差會逐漸累積；另外，物體在擺放和輸送過程中有時也會產(chǎn)生偏移，導(dǎo)致分揀系統(tǒng)對物體的方位判斷錯誤，進而將物體分揀到錯誤的區(qū)域，這會造成大量返工，嚴重影響了物流分揀效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)ξ矬w進行精確分揀的物體自動分揀裝置及其控制方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種物體自動分揀裝置，本裝置包括物體信息讀取設(shè)備、皮帶輸送機、推送機構(gòu)以及自動控制模塊；

所述物體信息讀取設(shè)備用于掃描和識別物體上的信息存儲介質(zhì)以獲取物體送達信息；

本裝置還包括沿帶長方向設(shè)置在皮帶輸送機上的等距間隔設(shè)置的多個標(biāo)記或標(biāo)記點，以及用于檢測該標(biāo)記或標(biāo)記點的標(biāo)記檢測傳感器；

所述推送機構(gòu)在帶面上方沿帶面寬度往復(fù)運動方向設(shè)置，用于將物體從帶面的一側(cè)推出；所述推送機構(gòu)沿帶面長度方向間隔設(shè)置有至少兩組，每組推送機構(gòu)分別對應(yīng)一個送達區(qū)間；

自動控制模塊通過物體信息讀取設(shè)備獲取的物體送達信息確定物體的所屬送達區(qū)間，并通過所述標(biāo)記檢測傳感器和標(biāo)記或標(biāo)記點獲取物體的實時位置信息，當(dāng)物體到達所屬送達區(qū)間時，自動控制模塊控制該送達區(qū)間的推送機構(gòu)動作，將物體推出。

所述標(biāo)記或標(biāo)記點靠近帶面邊緣設(shè)置，相鄰兩標(biāo)記或標(biāo)記點之間的距離與相鄰兩推送機構(gòu)之間的間距相等。

所述皮帶輸送機的帶面中心線上設(shè)有多個沿帶面長度方向等距間隔設(shè)置的圖形標(biāo)識，相鄰兩圖形標(biāo)識中心之間的間距與相鄰兩推送機構(gòu)之間的間距相等；該圖形標(biāo)識用于標(biāo)定物體擺放區(qū)域的中心位置；所述標(biāo)記或標(biāo)記點與圖形標(biāo)識相互交錯布置。

所述推送單元包括推頭和推送氣缸，所述推送氣缸設(shè)置在帶面旁側(cè)，并沿帶面寬度方向伸縮設(shè)置；所述推頭安裝在推送氣缸的活塞桿頂端。

本裝置還包括用于標(biāo)記檢測的標(biāo)記檢測傳感器和檢測圖形標(biāo)識區(qū)域是否有物體存在的物體檢測傳感器；

物體信息讀取設(shè)備與物體檢測傳感器之間的距離為Z₁個步距,體檢測傳感器與標(biāo)記檢測傳感器之間的間距為L，為保證在檢測到標(biāo)記檢測傳感器輸出電平出現(xiàn)跳變時，使用物體檢測傳感器檢測在圖形標(biāo)識內(nèi)是否有物體，L＝Z₂+0.5個步距(Z₂＝0,1,2...)，所述步距為相鄰標(biāo)記或標(biāo)記點之間的距離。

本發(fā)明還提供了一種物體自動分揀裝置的控制方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)自動分揀系統(tǒng)的最大送達區(qū)間數(shù)確定設(shè)置的推送機構(gòu)的數(shù)量N1和系統(tǒng)可標(biāo)記物體個數(shù)N₂：

N₂＝N₁+Z₂+Z₃+1

Z₃：標(biāo)記檢測傳感器與第一個推送機構(gòu)中心線之間包含的最大完整步距數(shù)，所述步距為相鄰標(biāo)記或標(biāo)記點之間的距離；

對標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值數(shù)組SetPoint[n]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組C[n](n＝1,2,...N₂)和標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器Counter清零、物體檢測標(biāo)志數(shù)組Body[n](n＝1,2,...,N₂)和推送機構(gòu)使能數(shù)組ActorEnable[j](j＝1,2,...,N₁)復(fù)位；對送達區(qū)域數(shù)組ToSectionID[k](k＝1,2,...,J)(其中J＝Z₁+1)清零；

步驟2：自動控制模塊檢測到標(biāo)記檢測傳感器輸出電平出現(xiàn)跳變時，對標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器Counter執(zhí)行加1操作，并根據(jù)Counter內(nèi)的計數(shù)值N3確定本次使用的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值數(shù)組SetPoint[n]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組C[n]和物體檢測標(biāo)志數(shù)組Body[n]的索引值n；

當(dāng)檢測到的標(biāo)記檢測傳感器輸出電平出現(xiàn)跳變次數(shù)N₃≤N₂時，本次使用的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值數(shù)組SetPoint[n]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組元素C[n]和物體檢測標(biāo)志數(shù)組元素Body[n]使用的索引值n為N₃；當(dāng)檢測到的標(biāo)記檢測傳感器輸出電平出現(xiàn)跳變次數(shù)N₃＞N₂時，本次使用的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值數(shù)組元素SetPoint[n]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組元素C[n]和物體檢測標(biāo)志數(shù)組元素Body[n]使用的索引值n由以下公式計算：

其中mod(N₃,N₂)表示N₃除以N₂的余數(shù)；

步驟3：自動控制模塊在讀取被傳送物體M的送達信息后確定執(zhí)行該物體的推送執(zhí)行機構(gòu)序號X和該物體的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值V：

V＝X+Z₂+Z₃+1

通過以下賦值：

ToSectionID[J]＝ToSectionID[J-1]；

ToSectionID[J-1]＝ToSectionID[J-2]；

……

ToSectionID[2]＝ToSectionID[1]；

ToSectionID[1]＝V；

P＝ToSectionID[J]；

P：當(dāng)前物體檢測區(qū)域傳送帶承載物體的標(biāo)定點設(shè)定值；其中J＝Z₁+1；

步驟4：根據(jù)物體檢測傳感器的檢測結(jié)果對Body[n]賦值，如果此時物體檢測傳感器檢測到有物體，則有Body[n]＝TRUE；SetPoint[n]＝P；C[n]＝0；

如果此時物體檢測傳感器(23)未檢測到物體，Body[n]＝FALSE；

步驟5：自動控制模塊對N₂個標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組元素C[n]依次執(zhí)行以下操作：如果Body[n]＝TRUE,首先執(zhí)行賦值操作C[n]＝C[n]+1；然后判斷C[n]與SetPoint[n]是否相等；如果相等，則計算推送機構(gòu)使能數(shù)組ActorEnable的索引值j(j＝1,2,...,N₂)，

j＝n-Z₂-Z₃-1

使ActorEnable[j]＝TRUE,Body[n]＝FALSE；

步驟6：如果ActorEnable[j]＝TRUE，表明該物體已移動到推送機構(gòu)Aj的推送區(qū)域，此刻推送機構(gòu)Aj立即動作將該物體推出傳送帶，到達該物體的送達分揀區(qū)，然后使ActorEnable[j]＝FALSE。

為實現(xiàn)自動控制模塊的控制方法，當(dāng)標(biāo)記檢測傳感器輸出電平出現(xiàn)跳變時，自動控制模塊檢自動地為到達物體檢測傳感器的那段傳送帶分配一個標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器C[n]，C[n]的個數(shù)為N2；

N₂＝N₁+Z₂+Z₃+1 (5)

N₁為自動分揀系統(tǒng)推送機構(gòu)個數(shù)；Z₂物體檢測傳感器與標(biāo)記檢測傳感器之間的間距的完整步距數(shù)；Z₃標(biāo)記檢測傳感器與第一個推送機構(gòu)中心線之間包含的最大完整步距數(shù)；所述步距為相鄰標(biāo)記或標(biāo)記點中心之間的距離。

為實現(xiàn)自動控制模塊的控制方法，在自動控制模塊中建有物體送達區(qū)域數(shù)組ToSectionID[k]，該數(shù)組有(Z₁+1)個元素；當(dāng)Z₁＝0時，可由信息讀取設(shè)備讀取的物體送達區(qū)域信息X及公式計算出該物體的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值V,并將它存放到ToSectionID[1]中，然后該物體被直接放置到進入物體檢測區(qū)域傳送帶的圖形標(biāo)識上,當(dāng)標(biāo)記檢測傳感器輸出電平出現(xiàn)跳變時，如果該段傳送帶的圖形標(biāo)識上有物體，ToSectionID[1]的存放值即為該物體的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值P；在自動分揀系統(tǒng)中，如果由信息讀取設(shè)備讀取送達區(qū)域的物體被放置到傳送帶的圖形標(biāo)識后需要移動一個步距才可以到達物體檢測區(qū)域，這時Z₁＝1；這時存放送達區(qū)域數(shù)組ToSectionID[k]的元素為2，即有ToSectionID[1]、ToSectionID[2]；每當(dāng)標(biāo)記檢測傳感器輸出電平出現(xiàn)跳變時，先前在讀取物體送達區(qū)域信息那段傳送帶及物體已到達物體檢測區(qū)域，這時應(yīng)將ToSectionID[1]的數(shù)據(jù)寫入到ToSectionID[2]，ToSectionID[2]的存放值作為在物體檢測區(qū)域內(nèi)物體的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值P,然后將經(jīng)公式處理后標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值寫入ToSectionID[1]；依次類推，如果在信息讀取設(shè)備的物體被放置到傳送帶的圖形標(biāo)識后要移動Z₁個步距才可以到達物體檢測區(qū)域，那么，要通過以下賦值：

ToSectionID[J]＝ToSectionID[J-1]；

ToSectionID[J-1]＝ToSectionID[J-2]；

……

ToSectionID[2]＝ToSectionID[1]；

ToSectionID[1]＝V；

P＝ToSectionID[J]；

P在檢測區(qū)域傳送帶上承載物體的標(biāo)定點設(shè)定值，J＝Z₁+1。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)傳送帶上的物體與標(biāo)記或標(biāo)記點一一對應(yīng)，本發(fā)明通過標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)的方式來實時檢測傳送帶上的物體位置，能夠?qū)崿F(xiàn)實時精準(zhǔn)的檢測，提高了分揀設(shè)備的可靠性，避免返工，大大提高了物流產(chǎn)業(yè)的工作效率。

2)圖形標(biāo)識能夠為操作人員擺放貨物提供基準(zhǔn)，確保前、后貨物之間均勻間隔，避免傳統(tǒng)目測方式造成較大誤差。

3)標(biāo)記或標(biāo)記點靠近帶面邊緣并與圖形標(biāo)識交錯布置能夠防止標(biāo)記或標(biāo)記點被貨物覆蓋。

4)本發(fā)明采用氣缸驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度塊，能夠進一步提高分揀效率。

5)自動控制模塊通過物體檢測傳感器23檢測帶面21上是否有物體存在，防止推送機構(gòu)空推。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖；

圖2是本發(fā)明的俯視圖。

具體實施方式

下述實施例是對于本發(fā)明內(nèi)容的進一步說明以作為對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當(dāng)知曉任何基于本發(fā)明實質(zhì)精神的簡單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護范圍。

實施例1

如圖1、2所示，一種物體自動分揀裝置，包括物體信息讀取設(shè)備10、皮帶輸送機20、推送機構(gòu)30以及自動控制模塊；所述物體信息讀取設(shè)備10用于掃描和識別物體上的信息存儲介質(zhì)，信息存儲介質(zhì)可以是條形碼、二維碼等圖像信息存儲介質(zhì)，也可以是儲存有物體信息的射頻識別芯片以獲取物體送達信息；皮帶輸送機20的帶面21上沿帶長方向等距間隔設(shè)置有多個標(biāo)記或標(biāo)記點24，且?guī)?1上方設(shè)有用于檢測該標(biāo)記或標(biāo)記點24的標(biāo)記檢測傳感器22；所述推送機構(gòu)30在帶面21上方沿帶面21寬度方往復(fù)運動方向設(shè)置，用于將物體從帶面21的一側(cè)推出；所述推送機構(gòu)30沿帶面21長度方向間隔設(shè)置有至少兩組，每組推送機構(gòu)30分別對應(yīng)一個送達區(qū)間；自動控制模塊通過物體信息讀取設(shè)備10獲取的物體送達信息確定物體屬于哪一個送達區(qū)間，并通過所述標(biāo)記檢測傳感器22和標(biāo)記或標(biāo)記點24獲取物體的實時位置信息，當(dāng)物體到達所屬送達區(qū)間時，自動控制模塊控制該送達區(qū)間的推送機構(gòu)動作，將物體推出。傳送帶上的物體與標(biāo)記或標(biāo)記點24一一對應(yīng)，本發(fā)明通過標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)的方式來實時檢測傳送帶上的物體位置，能夠?qū)崿F(xiàn)實時精準(zhǔn)的檢測，提高了分揀設(shè)備的可靠性，避免返工，大大提高了物流產(chǎn)業(yè)的工作效率。

進一步的，所述皮帶輸送機20的帶面21中心線上設(shè)有多個沿帶面21長度方向等距間隔設(shè)置的圖形標(biāo)識，具體說來，傳送帶相鄰標(biāo)記或標(biāo)記點之間的帶面設(shè)有表示該段帶面為中心區(qū)域的圖形標(biāo)識)25，相鄰兩圖形標(biāo)識中心25之間的間距與相鄰兩推送機構(gòu)30之間的間距相等；該圖形標(biāo)識25用于標(biāo)定物體擺放區(qū)域的中心。圖形標(biāo)識25能夠為操作人員擺放貨物提供基準(zhǔn)，確保前、后貨物之間均勻間隔，避免傳統(tǒng)目測方式造成較大誤差。

優(yōu)選的，所述標(biāo)記或標(biāo)記點24靠近帶面21邊緣設(shè)置，相鄰兩標(biāo)記或標(biāo)記點24之間的距離與相鄰兩圖形標(biāo)識25中心之間的距離相等，且標(biāo)記或標(biāo)記點24與圖形標(biāo)識25相互交錯布置。標(biāo)記或標(biāo)記點24靠近帶面21邊緣并與圖形標(biāo)識25交錯布置能夠防止標(biāo)記或標(biāo)記點24被貨物覆蓋。

優(yōu)選的，所述推送單元30包括推頭32和推送氣缸31，所述推送氣缸31設(shè)置在帶面21旁側(cè)，并沿帶面21寬度方向伸縮設(shè)置；所述推頭32安裝在推送氣缸31的活塞桿頂端。本發(fā)明采用氣缸驅(qū)動，結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度塊，能夠進一步提高分揀效率。

優(yōu)選的，所述帶面21上方或帶面21旁側(cè)還設(shè)有用于檢測圖形標(biāo)識25區(qū)域是否有物體存在的物體檢測傳感器23。自動控制模塊通過物體檢測傳感器23檢測帶面21上是否有物體存在，防止推送機構(gòu)30空推。

實施例2

一種所述物體自動分揀裝置的控制方法，所討論系統(tǒng)具有以下基本參數(shù)：

1)自動分揀系統(tǒng)的最大送達區(qū)間N₁＝32；

2)物體信息讀取設(shè)備(10)與物體檢測傳感器(23)之間的距離為一個步距Z₁＝1；

3)標(biāo)記檢測傳感器(22)與物體檢測傳感器(23)之間的距離為1.5個步距Z₂＝1；

4)標(biāo)記檢測傳感器與第一個推送機構(gòu)中心線之間包含的最大完整步距數(shù)Z₃＝1；

由公式(1)計算系統(tǒng)可標(biāo)記物體個數(shù)N₂＝32+1+1+1＝35，即每個物體都有唯一的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器等信息；同樣，在兩個標(biāo)記或標(biāo)記點之間的傳送帶也帶有有無傳送物體的信息。因此，記錄這些信息的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值數(shù)組SetPoint[n]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組C[n]和物體檢測標(biāo)志數(shù)組Body[n]的元素均為35個；推送機構(gòu)使能數(shù)組ActorEnable[j]的元素為32個。配置送達區(qū)域數(shù)組ToSectionID[k]的元素為ToSectionID[1]、ToSectionID[2]；

自動分揀系統(tǒng)的工作步驟如下：

步驟1：自動分揀系統(tǒng)開機后首先執(zhí)行系統(tǒng)初始化工作，主要完成對設(shè)定值數(shù)組SetPoint[n]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組C[n]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器Counter和送達區(qū)域數(shù)組ToSectionID[k]清零操作，對物體檢測標(biāo)志數(shù)組Body[n]、推送機構(gòu)使能數(shù)組ActorEnable[j]的復(fù)位操作。

步驟2：根據(jù)自動分揀系統(tǒng)的最大送達區(qū)間數(shù)確定設(shè)置的推送機構(gòu)30的數(shù)量N1；距離標(biāo)記檢測傳感器最近的推送機構(gòu)的序號為1，依次為2、3、……N₁。第i個推送機構(gòu)用Ai表示；

步驟3：當(dāng)自動分揀系統(tǒng)檢測到標(biāo)記檢測傳感器輸出電平出現(xiàn)跳變時，將依次執(zhí)行以下操作：

標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器Counter執(zhí)行加1操作；根據(jù)Counter的計數(shù)值N3有公式(2)確定本次標(biāo)記設(shè)定值數(shù)組SetPoint[n]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組C[n]執(zhí)行和物體檢測標(biāo)志數(shù)組Body[n]的索引值n。

自動控制模塊在讀取被傳送物體M的送達信息后確定執(zhí)行該物體的推送執(zhí)行機構(gòu)(30)序號X并用公式(3)計算標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值V。

進行以下賦值：

ToSectionID[2]＝ToSectionID[2]；

ToSectionID[1]＝V；

P＝ToSectionID[2]；

P在物體檢測區(qū)域物體的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值。

如果此時物體檢測傳感器(23)檢測到傳送帶上有物體，那么，Body[n]＝TRUE；SetPoint[n]＝P；如果此時物體檢測傳感器23未檢測傳送帶上有物體，那么，Body[n]＝FALSE。

步驟4：n從1到N2取值，逐一判斷物體檢測標(biāo)志數(shù)組的每一元素Body[n]的取值，如果該值為TRUE，對C[n]執(zhí)行加1的賦值，如果C[n]的值與SetPoint[n]相等，那么，由公式(4)計算推送機構(gòu)使能數(shù)組ActorEnable[j]的索引值j，并使ActorEnabl[j]＝TRUE，Body[n]＝FALSE。

步驟5：由推送機構(gòu)使能數(shù)組元素中取值確定推送機構(gòu)動作，如果ActorEnabl[j]＝TRUE，推送機構(gòu)Aj動作將當(dāng)前傳送帶的物體推送到分區(qū)域j，并使ActorEnabl[j]＝FALSE。

舉例1在該設(shè)備開機后，傳送帶開始轉(zhuǎn)動。自動控制模塊中物體檢測標(biāo)志數(shù)組Body[n]和標(biāo)記設(shè)定值數(shù)組SetPoint[n]

Body[1]＝FALSE；SetPoint[1]＝0；

Body[2]＝FALSE；SetPoint[2]＝0；

Body[3]＝FALSE；SetPoint[3]＝0；

Body[4]＝FALSE；SetPoint[4]＝0；

Body[5]＝FALSE；SetPoint[5]＝0；

Body[6]＝TRUE；SetPoint[6]＝35；

Body[7]＝TRUE；SetPoint[7]＝34；

……

Body[35]＝TRUE；SetPoint[6]＝5；

……

有以上數(shù)據(jù)可知；當(dāng)標(biāo)記檢測傳感器在檢測到第1個標(biāo)記或標(biāo)記點時，物體檢測傳感器未檢測到傳送帶上有物體，直到檢測到第6個標(biāo)記或標(biāo)記點時物體檢測傳感器才檢測到傳送帶上有物體，該物體的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值為35，表示該物體從當(dāng)前的位置需要移動34個步距才可以到達分揀區(qū)域。該物體到達該位置后由公式(4)可以計算出執(zhí)行機構(gòu)的序號為32，這時A₃₂的推送機構(gòu)動作，將物體推送至要送達的第32個分揀區(qū)域。

舉例2在上述系統(tǒng)中，當(dāng)自動控制模塊檢測到標(biāo)記檢測傳感器的輸出電平第36次跳變時，在標(biāo)記檢測傳感器的輸出電平第一次跳變時物體檢測傳感器檢測的那段傳送帶已移出第32個執(zhí)行機構(gòu)的分揀區(qū)域，原先分配給這段傳送帶的SetPoint[1]、標(biāo)記或標(biāo)記點計數(shù)器數(shù)組C[1]和物體檢測標(biāo)志數(shù)組Body[1]此時就可以分配給在物體檢測傳感器檢測的那段傳送帶使用。如果自動控制模塊計算此時檢測到該段傳送帶有物體，且物體的標(biāo)記或標(biāo)記點設(shè)定值P等于7；那么，Body[1]＝TRUE；SetPoint[1]＝7。