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

背景技術：

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，結構簡單，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)。現在，這一傳輸方法又在現代物流的傳送與自動分揀系統(tǒng)中得到應有?，F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)操作推送機構將該物件推送出傳輸皮帶?，F有技術中的皮帶傳送分揀裝置，大多根據皮帶傳輸速度來推斷物體所在位置，然而，由于驅動傳送帶電機轉速的波動；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生偏移，導致分揀系統(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。

技術實現要素：

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

為實現上述目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：

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

所述物體信息讀取設備用于掃描和識別物體上的信息存儲介質以獲取物體送達信息；

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

所述推送機構在帶面上方沿帶面寬度往復運動方向設置，用于將物體從帶面的一側推出；所述推送機構沿帶面長度方向間隔設置有至少兩組，每組推送機構分別對應一個送達區(qū)間；

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

所述標記或標記點靠近帶面邊緣設置，相鄰兩標記或標記點之間的距離與相鄰兩推送機構之間的間距相等。

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

所述推送單元包括推頭和推送氣缸，所述推送氣缸設置在帶面旁側，并沿帶面寬度方向伸縮設置；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記檢測的標記檢測傳感器和檢測圖形標識區(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,體檢測傳感器與標記檢測傳感器之間的間距為L，為保證在檢測到標記檢測傳感器輸出電平出現跳變時，使用物體檢測傳感器檢測在圖形標識內是否有物體，L＝Z₂+0.5個步距(Z₂＝0,1,2...)，所述步距為相鄰標記或標記點之間的距離。

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：根據自動分揀系統(tǒng)的最大送達區(qū)間數確定設置的推送機構的數量N1和系統(tǒng)可標記物體個數N₂：

N₂＝N₁+Z₂+Z₃+1

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

對標記或標記點設定值數組SetPoint[n]、標記或標記點計數器數組C[n](n＝1,2,...N₂)和標記或標記點計數器Counter清零、物體檢測標志數組Body[n](n＝1,2,...,N₂)和推送機構使能數組ActorEnable[j](j＝1,2,...,N₁)復位；對送達區(qū)域數組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記檢測傳感器輸出電平出現跳變時，對標記或標記點計數器Counter執(zhí)行加1操作，并根據Counter內的計數值N3確定本次使用的標記或標記點設定值數組SetPoint[n]、標記或標記點計數器數組C[n]和物體檢測標志數組Body[n]的索引值n；

當檢測到的標記檢測傳感器輸出電平出現跳變次數N₃≤N₂時，本次使用的標記或標記點設定值數組SetPoint[n]、標記或標記點計數器數組元素C[n]和物體檢測標志數組元素Body[n]使用的索引值n為N₃；當檢測到的標記檢測傳感器輸出電平出現跳變次數N₃＞N₂時，本次使用的標記或標記點設定值數組元素SetPoint[n]、標記或標記點計數器數組元素C[n]和物體檢測標志數組元素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；

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)行機構序號X和該物體的標記或標記點設定值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：當前物體檢測區(qū)域傳送帶承載物體的標定點設定值；其中J＝Z₁+1；

步驟4：根據物體檢測傳感器的檢測結果對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個標記或標記點計數器數組元素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，則計算推送機構使能數組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Aj的推送區(qū)域，此刻推送機構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。

為實現自動控制模塊的控制方法，當標記檢測傳感器輸出電平出現跳變時，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記或標記點計數器C[n]，C[n]的個數為N2；

N₂＝N₁+Z₂+Z₃+1 (5)

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

為實現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)域數組ToSectionID[k]，該數組有(Z₁+1)個元素；當Z₁＝0時，可由信息讀取設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記或標記點設定值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)域傳送帶的圖形標識上,當標記檢測傳感器輸出電平出現跳變時，如果該段傳送帶的圖形標識上有物體，ToSectionID[1]的存放值即為該物體的標記或標記點設定值P；在自動分揀系統(tǒng)中，如果由信息讀取設備讀取送達區(qū)域的物體被放置到傳送帶的圖形標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)域數組ToSectionID[k]的元素為2，即有ToSectionID[1]、ToSectionID[2]；每當標記檢測傳感器輸出電平出現跳變時，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，這時應將ToSectionID[1]的數據寫入到ToSectionID[2]，ToSectionID[2]的存放值作為在物體檢測區(qū)域內物體的標記或標記點設定值P,然后將經公式處理后標記或標記點設定值寫入ToSectionID[1]；依次類推，如果在信息讀取設備的物體被放置到傳送帶的圖形標識后要移動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定點設定值，J＝Z₁+1。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)傳送帶上的物體與標記或標記點一一對應，本發(fā)明通過標記或標記點計數的方式來實時檢測傳送帶上的物體位置，能夠實現實時精準的檢測，提高了分揀設備的可靠性，避免返工，大大提高了物流產業(yè)的工作效率。

2)圖形標識能夠為操作人員擺放貨物提供基準，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)標記或標記點靠近帶面邊緣并與圖形標識交錯布置能夠防止標記或標記點被貨物覆蓋。

4)本發(fā)明采用氣缸驅動，結構簡單，響應速度塊，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)明內容的進一步說明以作為對本發(fā)明技術內容的闡釋，但本發(fā)明的實質內容并不僅限于下述實施例所述，本領域的普通技術人員可以且應當知曉任何基于本發(fā)明實質精神的簡單變化或替換均應屬于本發(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備10、皮帶輸送機20、推送機構30以及自動控制模塊；所述物體信息讀取設備10用于掃描和識別物體上的信息存儲介質，信息存儲介質可以是條形碼、二維碼等圖像信息存儲介質，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置有多個標記或標記點24，且?guī)?1上方設有用于檢測該標記或標記點24的標記檢測傳感器22；所述推送機構30在帶面21上方沿帶面21寬度方往復運動方向設置，用于將物體從帶面21的一側推出；所述推送機構30沿帶面21長度方向間隔設置有至少兩組，每組推送機構30分別對應一個送達區(qū)間；自動控制模塊通過物體信息讀取設備10獲取的物體送達信息確定物體屬于哪一個送達區(qū)間，并通過所述標記檢測傳感器22和標記或標記點24獲取物體的實時位置信息，當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)間的推送機構動作，將物體推出。傳送帶上的物體與標記或標記點24一一對應，本發(fā)明通過標記或標記點計數的方式來實時檢測傳送帶上的物體位置，能夠實現實時精準的檢測，提高了分揀設備的可靠性，避免返工，大大提高了物流產業(yè)的工作效率。

進一步的，所述皮帶輸送機20的帶面21中心線上設有多個沿帶面21長度方向等距間隔設置的圖形標識，具體說來，傳送帶相鄰標記或標記點之間的帶面設有表示該段帶面為中心區(qū)域的圖形標識)25，相鄰兩圖形標識中心25之間的間距與相鄰兩推送機構30之間的間距相等；該圖形標識25用于標定物體擺放區(qū)域的中心。圖形標識25能夠為操作人員擺放貨物提供基準，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，所述標記或標記點24靠近帶面21邊緣設置，相鄰兩標記或標記點24之間的距離與相鄰兩圖形標識25中心之間的距離相等，且標記或標記點24與圖形標識25相互交錯布置。標記或標記點24靠近帶面21邊緣并與圖形標識25交錯布置能夠防止標記或標記點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設置在帶面21旁側，并沿帶面21寬度方向伸縮設置；所述推頭32安裝在推送氣缸31的活塞桿頂端。本發(fā)明采用氣缸驅動，結構簡單，響應速度塊，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旁側還設有用于檢測圖形標識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：

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)標記檢測傳感器與第一個推送機構中心線之間包含的最大完整步距數Z₃＝1；

由公式(1)計算系統(tǒng)可標記物體個數N₂＝32+1+1+1＝35，即每個物體都有唯一的標記或標記點設定值、標記或標記點計數器等信息；同樣，在兩個標記或標記點之間的傳送帶也帶有有無傳送物體的信息。因此，記錄這些信息的標記或標記點設定值數組SetPoint[n]、標記或標記點計數器數組C[n]和物體檢測標志數組Body[n]的元素均為35個；推送機構使能數組ActorEnable[j]的元素為32個。配置送達區(qū)域數組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，主要完成對設定值數組SetPoint[n]、標記或標記點計數器數組C[n]、標記或標記點計數器Counter和送達區(qū)域數組ToSectionID[k]清零操作，對物體檢測標志數組Body[n]、推送機構使能數組ActorEnable[j]的復位操作。

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

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

標記或標記點計數器Counter執(zhí)行加1操作；根據Counter的計數值N3有公式(2)確定本次標記設定值數組SetPoint[n]、標記或標記點計數器數組C[n]執(zhí)行和物體檢測標志數組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(30)序號X并用公式(3)計算標記或標記點設定值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)域物體的標記或標記點設定值。

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志數組的每一元素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)計算推送機構使能數組ActorEnable[j]的索引值j，并使ActorEnabl[j]＝TRUE，Body[n]＝FALSE。

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

舉例1在該設備開機后，傳送帶開始轉動。自動控制模塊中物體檢測標志數組Body[n]和標記設定值數組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；

……

有以上數據可知；當標記檢測傳感器在檢測到第1個標記或標記點時，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個標記或標記點時物體檢測傳感器才檢測到傳送帶上有物體，該物體的標記或標記點設定值為35，表示該物體從當前的位置需要移動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)行機構的序號為32，這時A₃₂的推送機構動作，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，當自動控制模塊檢測到標記檢測傳感器的輸出電平第36次跳變時，在標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)行機構的分揀區(qū)域，原先分配給這段傳送帶的SetPoint[1]、標記或標記點計數器數組C[1]和物體檢測標志數組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，且物體的標記或標記點設定值P等于7；那么，Body[1]＝TRUE；SetPoint[1]＝7。