本發(fā)明涉及物流倉儲領域，尤其涉及一種應用于現(xiàn)代物流倉儲系統(tǒng)的自動化控制方法。

背景技術：

現(xiàn)有技術中的倉儲系統(tǒng)里，普通貨架笨重，貨架設計的高度尺寸固定，存在許多不合理以及不人性化之處。貨物存放在普通貨架上，貨物擺放雜亂無章，物流人員挑選搬運貨物必須在貨架上多次尋找，需要消耗工作人員大量的精力。大中型物流中轉站使用的貨架，上層貨物需要搭積梯子才能挑選，其一容易出現(xiàn)安全事故，造成更多的隱患。其二不便于工作人員的操作。浪費大量的時間和人力。下層的貨物需要快遞工作員彎腰挑選和搬運，造成了快遞人員諸多不便與困擾，無形中加大了勞動量和勞動成本。整體的倉儲系統(tǒng)管理不夠系統(tǒng)化和智能化，而某些自動化控制的倉儲系統(tǒng)在操作的便捷度，控制的精細度上均不完善。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了完善現(xiàn)代物流倉儲系統(tǒng)的管理，提出一種人工參與度更低、控制更精細、操作更方便的物流倉儲系統(tǒng)自動化控制方法。本發(fā)明具體采用如下技術方案：

該方法包括如下步驟：

1）當接到取貨指令時，系統(tǒng)的中央處理單元通過無線通訊模塊給待取貨貨架的貨架控制單元發(fā)送取貨指令，貨架控制單元控制待取貨物的載貨臺運轉至取貨處；

2）中央處理單元調取存儲模塊中與本次取貨對應的取貨路徑，控制取貨路徑上的LED燈組點亮，并保持非取貨路徑上的LED燈組關閉；

3）在LED燈組點亮后，中央處理單元通過無線通訊模塊給智能循跡蔽障車發(fā)送啟動指令，車內單片機接收到指令后啟動電機驅動車輪轉動，光傳感器感測LED燈組發(fā)出的光線，智能循跡蔽障車沿著LED燈組點亮的光線路徑行駛；

4）若障礙檢測傳感器檢測到車前方有障礙時，單片機控制啟動電機停止，并通過攝像頭拍攝前方圖像，然后通過無線視頻發(fā)送模塊將拍攝的前方圖像發(fā)送給中央處理單元，中央處理單元將前方圖像在顯示模塊顯示，工作人員根據(jù)顯示模塊的圖像情況進行相應的清障處理；若沒有檢測到障礙或檢測到障礙已清除，智能循跡蔽障車沿著取貨路徑至取貨處；

6）智能循跡蔽障車到達目標取貨處后，啟動攝像頭拍攝前方圖像，攝像頭將拍攝數(shù)據(jù)傳遞給圖像處理單元，當圖像處理單元檢測到拍攝數(shù)據(jù)中存在預設的識別圖像時，單片機計算智能循跡蔽障車與識別圖像的水平方向位置偏差，并根據(jù)水平方向位置偏差控制啟動電機驅動智能循跡蔽障車移動，當水平方向位置偏差為零時使車停止；

7）智能循跡蔽障車停止后，左機械臂和右機械臂上的位置傳感器分別對貨物兩側邊緣進行檢測，當確認貨物兩側邊緣位置后，單片機控制左機械臂和右機械臂伸展至貨物兩側邊緣處并抓緊兩側邊緣，單片機再控制伸縮電機使左機械臂和右機械臂將貨物放進設置在車身的容納框。

優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括多個旋轉貨架，每個所述旋轉貨架包括第一豎直立架和第二豎直立架；還包括分別設置在所述第一豎直立架和所述第二豎直立架上的環(huán)形導軌；環(huán)形導軌上分別設置有傳動鏈條，所述第一豎直立架和所述第二豎直立架之間設置有多個載貨臺，每個載貨臺3和傳動鏈條之間由支撐架連接，所述傳動鏈條連接有齒輪組；還包括驅動電機，所述驅動電機通過驅動所述齒輪組轉動進而帶動所述傳動鏈條運動，從而實現(xiàn)多個載貨臺在第一豎直立架和第二豎直立架之間沿環(huán)形導軌垂直往復運動；還包括貨架控制單元，其內部設有無線通訊模塊，用于接收指令，控制驅動電機運轉。

優(yōu)選地，所述智能循跡蔽障車的車頭設置有障礙檢測傳感器、光傳感器和攝像頭，車身設置有容納框，車體內部設置有蓄電池、啟動電機、轉向電機、單片機、充電接口、充電保護裝置、無線信號接收模塊、無線視頻發(fā)送模塊、圖像處理模塊；車體內部設置有用于控制左右機械臂伸縮的伸縮電機。

優(yōu)選地，所述識別圖像設置于每個所述旋轉貨架底部靠近取貨處，所述識別圖像包括一黑色矩形區(qū)域，該區(qū)域內部放置兩組大小不同的白色正方形，包括3個大正方形，6個小正方形，3個大正方形分別位于矩形區(qū)域的三個角處，其中一小正方形位于黑色矩形區(qū)域中心，另一小正方形位于矩形區(qū)域剩下的一個角處，其余小正方形設置在位于黑色矩形區(qū)域中心的小正方形周圍，所有大小正方形互相沒有重疊部分；

優(yōu)選地，所述中央處理單元內部具有無線通訊模塊、顯示模塊、存儲模塊，其與貨架控制單元、智能循跡蔽障車進行無線通訊，并能向貨架控制單元、智能循跡蔽障車傳遞控制指令，存儲模塊存儲有從智能循跡蔽障車出發(fā)點至各個貨架取貨處的各條預設的線路，各條線路均沒有重復部分。

優(yōu)選地，所述LED燈組均勻布置在各條預設的線路上，中央處理單元控制所述LED燈組點亮或關閉。

優(yōu)選地，圖像處理單元檢測拍攝數(shù)據(jù)中是否存在識別圖像的方法為：首先對拍攝數(shù)據(jù)進行外部輪廓識別，判斷是否存在四邊形區(qū)域，如果有，然后對所有四邊形區(qū)域進行內部輪廓識別，再進一步判斷是否存在內部輪廓數(shù)量為9個的四邊形區(qū)域，如果有，則判定存在所述識別圖像。

本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）采用立體旋轉式貨架，極大提高了貨物儲存空間，智能控制貨架的運轉，方便存貨取貨。

（2）采用LED燈對智能循跡蔽障車進行導航，然后采用識別圖像對智能循跡蔽障車進行更精確的定位，在機械臂上設置位置傳感器使機械臂能更準確地對應貨物邊緣。

（3）該方法能遠距離遙控及自動化智能化操作，以及無線視頻監(jiān)控，自動搬運貨物更加智能、安全、方便。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的方法流程圖。

圖2 為本發(fā)明的貨架結構示意圖。

圖3 為本發(fā)明的智能循跡蔽障車結構示意圖。

圖4 為智能循跡蔽障車的取貨導向圖。

圖5 為識別圖像的解析流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明的方法流程如圖1所示。

如圖2所示，旋轉貨架包括第一豎直立架1和第二豎直立架2；還包括分別設置在第一豎直立架和第二豎直立架上的環(huán)形導軌4；環(huán)形導軌上設置有傳動鏈條，鏈條由鏈片，鏈架，墊片，滾輪，鏈帽組成，鏈架：鏈架與鏈片固定，墊片上有3個孔，位于中心的孔兩兩對稱連接貨架。在中間加入一個鋼制連桿與對稱的兩個鏈架相固定。使貨架懸掛并固定。墊片：保護并緊固整個環(huán)形外鏈條。滾輪：由墊片固定后在整個環(huán)形導軌上滾動。

第一豎直立架1和第二豎直立架2之間設置有多個載貨臺3，每個載貨臺3和傳動鏈條之間由支撐架5連接。傳動鏈條連接有齒輪組；齒輪分為主齒輪與副齒輪：主齒輪：與下部分的副齒輪相連接在同一圓軸上。副齒輪：分為上下兩部分，由小齒輪構成，每兩個小齒輪與鋼制圓軸相連且固定。上下部分用鏈條連接，實現(xiàn)傳動。

還包括驅動電機，所述驅動電機通過驅動所述齒輪組轉動進而帶動所述傳動鏈條運動，從而實現(xiàn)多個載貨臺在第一豎直立架和第二豎直立架之間沿環(huán)形導軌垂直往復運動；還包括貨架控制單元，其內部設有無線通訊模塊，用于接收指令，控制驅動電機運轉。貨架模型使用的電機為市場常用的電動可變速電機。理想實物電機選用安全，大功率的可變式交流電動機。電機置于貨架的外側與轉換器相連。作為整個系統(tǒng)的動力源。電機通過齒輪把動力傳遞給鏈條，鏈條帶動貨架旋轉。

如圖3所示，智能循跡蔽障小車的車頭設置有障礙檢測傳感器9、光傳感器11和攝像頭10，車身設置有容納框8，車體內部設置有蓄電池，啟動電機，轉向電機，單片機，充電接口，充電保護裝置，無線信號接收模塊，無線視頻發(fā)送模塊，圖像處理模塊，內部電路由控制電路、電源及充電管理電路、光源檢測循跡電路、紅外蔽障電路和電機驅動電路等組成。系統(tǒng)控制電路采用ARM作為主控單元，負責整個電路的資源分配以及對各電路信號的采集、分析及處理。配置了外部晶振以及蜂鳴器。同時還配置了做功能擴展的端口。

ARM復位電路以及電容退耦電路。復位電路為RC復位，即上電就會對CPU進行一次復位。退耦電容均采用陶瓷貼片電容，退耦效果好，提高ARM的抗干擾能力。

電源及充電管理單元設計：電源及充電管理單元集成了電池充電、升壓以及外電輸入一體。充電部分：能智能識別電池電壓并調整合適的電流對電池充電，當給電池充滿電時（4.2V）停止充電。升壓部分：能把電池輸出的電壓升到恒定的5伏電壓供設備使用。升壓效率達到90%以上。 另外該電路還能對電池或者外電智能無縫切換電壓。

小車供電后，檢測由地面LED發(fā)出的光，經光傳感器11轉換成電信號，傳入單片機，再由單片機處理，最終完成循跡功能。

障礙檢測傳感器9檢測到車前方有障礙時，單片機控制啟動電機停止，并通過攝像頭10拍攝前方圖像，然后通過無線視頻發(fā)送模塊將拍攝的前方圖像發(fā)送給中央處理單元，中央處理單元將前方圖像在顯示模塊顯示，工作人員根據(jù)顯示模塊的圖像情況進行相應的清障處理。

電機驅動電路主要采用芯片L293來直接驅動電機。L293為單塊集成電路高電壓、高電流、四通道驅動，其額定工作電流為1A，最大可達1.5A?？芍苯訉﹄姍C進行控制無須隔離電路。L293從ARM那接受指令來直接控制電機的工作狀態(tài)?？梢詫﹄姍C進行正、反轉，停止操作，非常簡便。

車體左右兩側分別設有可以伸縮的左、右機械臂6，左機械臂和右機械臂上分別設有用于檢測貨物邊緣位置的位置傳感器7，左機械臂和右機械臂分別用于抓取貨物的左右兩側邊緣，車體內部設置有用于控制左右機械臂伸縮的伸縮電機。機械臂6的主要工作就是根據(jù)收到的指令，抓取指定貨架上的貨物放到小車上，或者從小車上抓取貨物放在指定的貨架上。此機械臂使用32路伺服舵機控制器和嵌入式主控單元作為控制系統(tǒng)，每個關節(jié)都可在規(guī)定的范圍內運動，通過向嵌入式主控單元發(fā)送動作指令，可給伺服舵機控制器發(fā)送控制指令信號，從而實現(xiàn)機械臂在空間內精確作業(yè)，現(xiàn)把機械臂放在倉儲，快遞行業(yè)中，可以代替人工完成一些快速的，頻繁的，機械化的動作。大大提高工作效率，且節(jié)省了人工成本?？梢詫崟r修改控制指令，精確地完成每一項任務。

識別圖像，其設置于每個所述旋轉貨架底部靠近取貨處，所述識別圖像包括一黑色矩形區(qū)域，該區(qū)域內部放置兩組大小不同的白色正方形，包括3個大正方形，6個小正方形，3個大正方形分布于黑色矩形區(qū)域的三個角，并分別標記正方形中心點為M1、M2、M3，一小正方形位于黑色區(qū)域剩下的那個角并標記其中心點為m2，另一小正方形位于黑色矩形區(qū)域中心并標記其中心點為m1，剩余的四個小正方形對稱設置在m1的四周，M2和M3的連線以及M1和m2的連線均經過m1，9個正方形互相沒有重疊部分，如圖5（a）所示。

中央處理單元，其內部具有無線通訊模塊、顯示模塊、存儲模塊，其與貨架控制單元、智能循跡蔽障車進行無線通訊，并能向貨架控制單元、智能循跡蔽障車傳遞控制指令，存儲模塊存儲有從智能循跡蔽障車出發(fā)點至各個貨架取貨處的各條預設的線路，各條線路均沒有重復部分；

LED組件主要功能是完成地面LED路徑指示功能。如待取貨物存放在2號貨架，則中央控制單元控制LED組件將智能小車至2號貨架所運行路線的LED燈點亮，如圖4所示。

智能循跡蔽障車到達目標取貨處后，啟動攝像頭，攝像頭將拍攝數(shù)據(jù)傳遞給圖像處理單元，圖像處理單元檢測到拍攝數(shù)據(jù)中是否存在所述識別圖像，方法為：首先對拍攝數(shù)據(jù)進行外部輪廓識別，判斷是否存在四邊形區(qū)域，如果有，然后對所有四邊形區(qū)域進行內部輪廓識別，再進一步判斷是否存在內部輪廓數(shù)量為9個的四邊形區(qū)域，如果有，則判定存在所述識別圖像。單片機計算智能循跡蔽障車與識別圖像的水平方向位置偏差，計算方法為首先確定3個定位點、、，在比較向量、、的模，確定模最大的兩個點的坐標為、，如圖5（b）所示。由識別圖像特點可知向量所確定的直線方程經過圖像的中心點，如圖5（c）確定了中心的坐標。向量所確定的直線方程經過點，如圖5（d）確定了識別圖像右下角關鍵點坐標，由點的坐標確定智能循跡蔽障車與識別圖像的水平方向位置偏差。并根據(jù)水平方向位置偏差控制啟動電機驅動智能循跡蔽障車移動，當水平方向位置偏差為零時使車停止。

智能循跡蔽障車停止后，左機械臂和右機械臂上的位置傳感器分別對貨物兩側邊緣進行檢測，當確認貨物兩側邊緣位置后，單片機控制所述伸縮電機運轉，使左機械臂和右機械臂伸展至貨物兩側邊緣處并抓緊兩側邊緣，單片機再控制伸縮電機使左機械臂和右機械臂將貨物放進容納框8。