自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別設(shè)及一種自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在傳統(tǒng)的物流倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中，零件的儲(chǔ)存、管理、分煉、再加工、配送、信息數(shù)據(jù)管理 等都是人工進(jìn)行的。在生產(chǎn)企業(yè)中，如機(jī)械、電子、電器等生產(chǎn)裝配型企業(yè)，由于原料零部件 較多，倉(cāng)儲(chǔ)的管理尤為重要，在制造過程中，工件由多個(gè)工作站分別加工，各工作站存放有 相應(yīng)的零部件，在傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)中運(yùn)些零部件均是由人工來進(jìn)行存放的，耗費(fèi)較多人力，工作 效率低。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化工廠不可缺少的重要部 分，倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、分煉、配送等自動(dòng)化水平不斷提高，對(duì)各個(gè)功能的統(tǒng)一管理運(yùn)營(yíng)，可W在很 大程度上降低了作業(yè)成本、減少對(duì)人工勞動(dòng)力的依賴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理方法。
[0004] 一種自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理方法，包括W下步驟：sioo:接收新訂單，將產(chǎn)品型號(hào)相同且 發(fā)貨日期之差在設(shè)定的闊值范圍之內(nèi)的新訂單與未完成訂單進(jìn)行合并，生成產(chǎn)能需求數(shù) 據(jù)；S200 :通過管理平臺(tái)預(yù)先獲取當(dāng)前各車間尚未完成的產(chǎn)能數(shù)據(jù)Q、各車間每日最大產(chǎn)能 數(shù)據(jù)W、和訂單完成日D，計(jì)算各車間可分配最大產(chǎn)能T，其中T=W*值-R)，根據(jù)各車間可 分配最大產(chǎn)能T之比向各車間分配生產(chǎn)任務(wù)；S300 :通過工作站向各生產(chǎn)線下發(fā)分配生產(chǎn) 任務(wù)，根據(jù)各車間所分配的生產(chǎn)任務(wù)和倉(cāng)儲(chǔ)貨架當(dāng)前零件狀況，生成倉(cāng)儲(chǔ)貨架的零件需求 單并將其發(fā)送至管理平臺(tái)，所述零件需求單中至少包含所需零件名稱、和所需零件數(shù)目N， 其中：N= (M+Q/0-Y，式中，M表示通過工作站向該生產(chǎn)線下發(fā)分配的生產(chǎn)任務(wù)數(shù)量，Q表 示該車間尚未完成的產(chǎn)能數(shù)據(jù)，C表示當(dāng)前可投入生產(chǎn)的生產(chǎn)線條數(shù)，Y表示當(dāng)前倉(cāng)儲(chǔ)貨架 上零件的數(shù)量；S400 :根據(jù)零件需求單，向各倉(cāng)儲(chǔ)貨架下發(fā)零件；S500 :接收工位的零件請(qǐng) 求，查找零件所存放的目標(biāo)倉(cāng)儲(chǔ)貨架的位置，獲取各AGV的狀態(tài)，向處于空閑狀態(tài)且距離目 標(biāo)倉(cāng)儲(chǔ)貨架直線距離最近的AGV發(fā)送運(yùn)送零件指令；其中所述獲取各AGV的狀態(tài)包括獲取 AGV充電狀態(tài)、忙碌狀態(tài)、空閑狀態(tài)和位置；S600 :AGV根據(jù)自身當(dāng)前位置和目標(biāo)倉(cāng)儲(chǔ)貨架位 置進(jìn)行路徑規(guī)劃；S700 :進(jìn)行路徑識(shí)別，按照規(guī)劃路徑到驅(qū)動(dòng)AGV到達(dá)目標(biāo)倉(cāng)儲(chǔ)貨架；S800 : 裝載零件到AGV上；S900 :獲取工位坐標(biāo)，根據(jù)工位坐標(biāo)，進(jìn)行路徑規(guī)劃，將零件運(yùn)送至工 位，更新庫(kù)存零件信息。 陽(yáng)0化]可選的，所述管理平臺(tái)包括用戶管理模塊，用于對(duì)用戶的管理、維護(hù)和登錄權(quán)限設(shè) 定；入庫(kù)管理模塊，用于對(duì)產(chǎn)品的入庫(kù)管理；出庫(kù)管理模塊用于對(duì)產(chǎn)品的出庫(kù)管理；訂單模 塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)訂單的管理；數(shù)據(jù)分析模塊，用于對(duì)整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和 處理。
[0006] 可選的，所述AGV包括主控制器W及與主控制器相連的CCD、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、巧螺儀、速 度傳感器、第一紅外傳感器、第二紅外傳感器、RFID傳感器、升降平臺(tái)、GI^S和無線通信模 塊；所述CCD用于進(jìn)行路徑識(shí)別，使得AGV沿指定路徑行進(jìn)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)AGV運(yùn)動(dòng)； 巧螺儀、速度傳感器用于完成AGV的姿態(tài)控制；第一紅外傳感器用于檢測(cè)AGV前方是否存在 障礙物；RFID傳感器用于讀取零件上RFID標(biāo)簽的信息；升降平臺(tái)負(fù)責(zé)承載零件；第二紅外 傳感器安裝于升降平臺(tái)上，用于檢測(cè)平臺(tái)上是否存在零件；GI^S用于AGV的定位；通過無線 通信模塊AGV可W實(shí)現(xiàn)與工作站間的無線通信。
[0007] 可選的，所述步驟S600具體包括W下步驟：601 :獲取車間路徑的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格圖， 設(shè)定停靠點(diǎn)；602、設(shè)定集合K=化i，K2,…，K。}為n個(gè)?？奎c(diǎn)，進(jìn)行最優(yōu)路徑分析時(shí)，從起 始?？奎c(diǎn)Ki出發(fā)，查找距離K1最近的停靠點(diǎn)K2,得到路徑1化1，ig;603、再?gòu)耐？奎c(diǎn)Kz出 發(fā)，查找距離K2最近的停靠點(diǎn)K3,得到路徑L化2,ig;604、W步驟601和602的形式進(jìn)行類 推，從?？奎c(diǎn)Kii出發(fā)，查找距離Kii最近的?？奎c(diǎn)Ki，得到路徑L(Vii，Vi)，直至得到L(V"i， V。）；605、得到遍歷所有?？奎c(diǎn)的路徑：L= {L(Ki，K2)，L(K2，ig，…，L(K"i,K。)};
[0008] 式中，n為?？奎c(diǎn)總個(gè)數(shù)，L(Vii,Vi)表示兩個(gè)?？奎c(diǎn)之間的最短路徑。
[0009] 可選的，所述步驟S700中的路徑識(shí)別具體包括W下步驟：S701 :首先對(duì)采集的圖 像進(jìn)行濾波處理，過濾掉背景色；S702 :對(duì)濾波后圖像的二值化處理，圖像二值化公式如 下：
[0010]
W11] 其中f(x，y)表示輸入圖像，g(x，y)表示輸出圖像，T為二值化處理時(shí)選用的闊 值；
[0012] S703 :利用拉普拉斯算子對(duì)道路圖像進(jìn)行邊緣增強(qiáng)，得到梯度圖像；計(jì)算梯度圖 像中灰度級(jí)最大值Imax和最小值Imin按式（3)計(jì)算區(qū)分特征目標(biāo)與背景的闊值To;To= (a*Imax+b*Imin)/K (3) 陽(yáng)01引式中，a為Imax權(quán)重值，b為Imin權(quán)重值，K為闊值調(diào)整值，其中a+b= 1 ;
[0014] S704 :對(duì)圖像進(jìn)行遍歷，實(shí)現(xiàn)圖像邊界分割，利用化U曲變換進(jìn)行路徑識(shí)別。
[0015] 可選的，所述步驟S700中的驅(qū)動(dòng)AGV到達(dá)目標(biāo)倉(cāng)儲(chǔ)貨架具體包括W下步驟：S705 : 啟動(dòng)AGV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，獲取當(dāng)前車速V和與下一?？奎c(diǎn)的距離S;通過速度傳感器可W獲得到 AGV當(dāng)前的車速，通過GI^S獲得當(dāng)前AGV的位置；S706 :將距離S與設(shè)定距離Sf相減，獲得偏 差el;S707 :對(duì)偏差el進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，將調(diào)節(jié)結(jié)果與當(dāng)前車速V相減，獲得偏差e2 ;S708 : 通過模糊控制器對(duì)偏差e2進(jìn)行模糊調(diào)節(jié)，獲得電機(jī)轉(zhuǎn)速給定值n' ;S709 :對(duì)給定值n'進(jìn)行 限幅處理；S710 :驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使得AGV從一個(gè)停靠點(diǎn)到達(dá)下一?？奎c(diǎn)，最終到 達(dá)零件所處的目標(biāo)倉(cāng)儲(chǔ)貨架。
[0016] 可選的，所述步驟S800具體包括：當(dāng)AGV到達(dá)倉(cāng)儲(chǔ)貨架后，工作站將會(huì)給位于倉(cāng)儲(chǔ) 貨架上的機(jī)械臂發(fā)送取貨信號(hào)，機(jī)械臂通過艙機(jī)控制從貨架處夾取零件，并通過安裝在機(jī) 械臂前端的檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)零件是否加緊，當(dāng)檢測(cè)開關(guān)傳輸加緊信號(hào)時(shí)，工作站給艙機(jī)發(fā)送 一個(gè)將零件送上AGV的升降平臺(tái)的信號(hào)，機(jī)械臂將夾取的零件平穩(wěn)地放置在升降平臺(tái)上， 機(jī)械臂回歸至初始位置；升降平臺(tái)上布置有第二紅外傳感器，當(dāng)零件已經(jīng)放置在升降平臺(tái) 上后，紅外傳感器的紅外信號(hào)被遮擋，由此AGV主控制器判定零件已放置完畢。升降平臺(tái)下 端設(shè)置有RFID傳感器，用于讀取零件RFID電子標(biāo)簽內(nèi)的零件信息，包括零件的類別名稱， 編號(hào)等，并將采集信息傳送給主控制器，主控制器將采集到的信息與工作站發(fā)送的零件信 息進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)二者一致時(shí)則判定零件放置正確，當(dāng)不一致時(shí)則向工作站發(fā)送錯(cuò)誤提示。
[0017] 可選的，所述步驟S900具體為：將各工位的位置坐標(biāo)預(yù)存儲(chǔ)于工作站中，當(dāng)接收 到某一工位發(fā)出零件請(qǐng)求后，工作站從預(yù)存儲(chǔ)的坐標(biāo)中讀出該工位坐標(biāo)，并將運(yùn)一坐標(biāo)發(fā) 送給AGV，AGV在完成零件裝載后，根據(jù)工作站發(fā)送的工位坐標(biāo)重新進(jìn)行由倉(cāng)儲(chǔ)貨架到工位 的路徑規(guī)劃和路徑識(shí)別，之后驅(qū)動(dòng)AGV將零件運(yùn)送至相應(yīng)工位，在完成零件運(yùn)送后，AGV通 過工作站將運(yùn)送的零件信息發(fā)送至管理層的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)更新庫(kù)存零件信息。
[0018] 可選的，還包括:AGV的無線通信模塊自工作站接收多個(gè)反饋信息，該反饋信息是 由工作站所傳送，AGV發(fā)送給工作站的數(shù)據(jù)傳送結(jié)果，AGV的主控制器分析反饋信息內(nèi)容， 用W決定是否進(jìn)行重傳，運(yùn)一反饋信息包含字符長(zhǎng)度、和校驗(yàn)碼，當(dāng)接收到反饋信息中的字 符長(zhǎng)度、和校驗(yàn)碼與發(fā)送的信息相符時(shí)，AGV不再重傳數(shù)據(jù)，反之，AGV通過無線通信模塊重 傳數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)未收到工作站的反饋信息時(shí)，AGV啟動(dòng)重傳，重新向工作站發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可W對(duì)庫(kù)內(nèi)貨品的種類、數(shù)量、生產(chǎn)屬性、煤位等信 息作出清晰的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄，W便在物流環(huán)節(jié)的各個(gè)階段得到準(zhǔn)確的貨品數(shù)據(jù)和供應(yīng)鏈信 息；AGV可及時(shí)的將零件信息向管理層報(bào)告，從而及時(shí)更新庫(kù)存報(bào)告；本發(fā)明在很大程度上 降低了作業(yè)成本、更大限度的滿足市場(chǎng)需求、減少對(duì)人工勞動(dòng)力的依賴，從而加速了零件的 流通，提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明管理平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明車間的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4是本發(fā)明AGV的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖5是本發(fā)明自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)管理方法的流程圖；
[0025] 圖6是本發(fā)明車間的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格圖；
[0026] 圖7是本發(fā)明路徑識(shí)別結(jié)果；
[0027] 圖8是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全 部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā) 明的主旨。
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)包括管理層、車間層和設(shè)備層，管理層由網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器、管理平臺(tái)、和數(shù)據(jù)庫(kù)組成，車間層包含多個(gè)工作站，各工作站分別設(shè)置于不同的車 間內(nèi)，設(shè)備層由設(shè)置于各車間內(nèi)的具體設(shè)備組成，運(yùn)些設(shè)備可W包含例如監(jiān)控單元、自動(dòng)導(dǎo) 引車（AGV)、通信單元、倉(cāng)儲(chǔ)貨架、生產(chǎn)線等，管理層、車間層和設(shè)備層之間通過通信鏈路相 互通信，通信方式可W為有線或無線方式。
[0030] 圖2為本發(fā)明中管理平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，其包