DE102006015689B4 - System and method for controlling a conveyor system using computer-aided image recognition - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Steuern einer Fördertechnik (20, 34, 38) einer Kommissionieranlage (10), um ein Fördergut (12, 14) zu einer vorbestimmten Zeit in einer Hauptförderrichtung an einen vorbestimmten Ort zu fördern, mit den folgenden Schritten:- kontinuierliches Erfassen von zeitaktuellen Zustandsbildern von vorbestimmten Bereichen der Fördertechnik (20, 34, 38) mittels einer Kamera (50-64), insbesondere mittels einer Videokamera, die vorzugsweise senkrecht über der Fördertechnik (20, 34, 38) angeordnet ist;- Auswerten eines Zustandsbilds, um eine Ist-Position des Förderguts in dem vorbestimmten Bereich der Förderstrecke zu bestimmen;- Durchführen eines Soll-Ist-Vergleichs für die Ist-Position;- Erzeugen eines Steuersignals basierend auf dem Soll-Ist-Vergleichsergebnis, und- Ausgeben des Steuersignals an einen Aktor, insbesondere an eine Ein-/Ausschleusseinrichtung, einen Scanner, einen Stopper, eine Weiche, einen Schieber, ein geschwindigkeitsgeregeltes Fördertechniksegment oder einen Stauplatz, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der von der Kamera erfasste Bereich der Fördertechnik (20, 34, 38) in mehrere Segmente unterteilt ist, die jeweils mit verschiedenen Geschwindigkeiten ansteuerbar sind, so dass jedes Segment mit einer Geschwindigkeit angesteuert wird, die um so geringer ist, je näher das Segment relativ zu einem Fördergutstau angeordnet ist , wobei die Segmente derart ansteuerbar sind, dass einzelne Segmente abgeschaltet werden, wenn anhand der Zustandsbilder der Kamera (50-64) bestimmt wird, dass die entsprechenden Segmente keine Fördergüter transportierenA method for controlling a conveyor technology (20, 34, 38) of a commissioning system (10) in order to convey a conveyed item (12, 14) at a predetermined time in a main conveying direction to a predetermined location, comprising the following steps: - Continuous acquisition of current information State images of predetermined areas of the conveyor technology (20, 34, 38) by means of a camera (50-64), in particular by means of a video camera, which is preferably arranged vertically above the conveyor technology (20, 34, 38); - Evaluation of a status image by a To determine the actual position of the conveyed material in the predetermined region of the conveyor route; - to carry out a target-actual comparison for the actual position; - to generate a control signal based on the target-actual comparison result, and - to output the control signal to an actuator, in particular to an input / ejection device, a scanner, a stopper, a switch, a slide, a speed-controlled conveyor technology segment or a stowage device The method is characterized in that the area of the conveyor technology (20, 34, 38) captured by the camera is divided into several segments, each of which can be activated at different speeds, so that each segment is activated at a speed that The closer the segment is arranged relative to a conveyed goods jam, the smaller the segments can be controlled such that individual segments are switched off if it is determined on the basis of the status images of the camera (50-64) that the corresponding segments do not transport any conveyed goods
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuerung für fördertechnische Anlagen, insbesondere für eine Kommissionieranlage, in der Fördergüter mittels einer Fördertechnik befördert werden.The invention relates to a control system for conveyor systems, in particular for a commissioning system, in which conveyed goods are conveyed by means of a conveyor system.
Es ist bekannt, Förder- und Kommissionieranlagen automatisch mit einer SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) bzw. durch eine rechnerbasierte Einheit zu steuern. Die Signale, welche auslöserrelevante Zustandsänderungen anzeigen, werden herkömmlicherweise mit Lichtschranken oder Lichttastern an eine Steuerung, insbesondere an einen Lagerverwaltungsrechner, übertragen. Die Steuerung gibt gemäß vorbekannten Algorithmen Signale an Aktoren aus, um die Fördertechnik entsprechend zu steuern.It is known to control conveyor and picking systems automatically with a PLC (programmable logic controller) or with a computer-based unit. The signals that indicate trigger-relevant changes in state are conventionally transmitted to a controller, in particular to a warehouse management computer, using light barriers or light sensors. The controller outputs signals to actuators in accordance with known algorithms in order to control the conveyor technology accordingly.
Bspw. werden mit Lichtschranken oder Lichttastern Hell-Dunkel-Zustandsänderungen erfasst. Bei Staurollenförderanlagen wird so das Eintreffen eines Förderguts (Karton, Behälter oder sonstige Stückgüter) an einer vorbestimmten Stelle erfasst, woraufhin der Antrieb eines zugeordneten Fördertechniksegments gestoppt wird und das Fördertechniksegment bspw. eine Staufunktion ausübt. Auf ähnliche Weise werden Scanner aktiviert, Stoppeinrichtungen ausgefahren, Weichen geschaltet oder Förderguttransfers initiiert.E.g. Light-dark changes in state are detected with light barriers or light buttons. In the case of accumulation roller conveyor systems, the arrival of a conveyed item (carton, container or other piece goods) is detected at a predetermined point, whereupon the drive of an assigned conveyor system segment is stopped and the conveyor system segment, for example, performs a stowage function. In a similar way, scanners are activated, stop devices are extended, switches are switched, or material transfers are initiated.
Im Nachfolgenden wird unter dem Begriff „Fördertechnik“ eine Fördereinrichtung verstanden werden, die das Fortbewegen von Gütern in abgegrenzten Betriebsbereichen, wie z.B. in einer Kommissionieranlage, oder allgemein in einem Lager gewährleistet. Unter dem Begriff Fördertechnik wird in einem weiteren Sinne die Prozessgestaltung beim Betrieb der Fördereinrichtungen verstanden werden. Fördertechnische Elemente sind bspw. Förderbänder, Rollenbahnen, Hängeförderer, Gurtbänder etc.In the following, the term "conveyor technology" will be understood to mean a conveyor system that allows goods to be moved in limited operating areas, such as e.g. in a picking system, or generally in a warehouse. The term conveyor technology will be understood in a broader sense to mean the process design when operating the conveyor systems. Materials handling elements are e.g. conveyor belts, roller conveyors, overhead conveyors, belt belts etc.
Zu kommissionierende Artikel werden in sog. Lagerbehältern gehalten, können aber auch als Einzelstückgut transportiert werden. Die Artikel werden aus den Lagerbehältern durch eine Kommissionierperson an einem Kommissionierplatz in sog. Auftragsbehälter gegeben. Die Auftragsbehälter werden mit den Artikeln gemäß einem Kommissionierauftrag beschickt. Sobald ein Auftragsbehälter vollständig kommissioniert ist, wird er üblicherweise an eine sog. Versandstation gefördert, um ausgeliefert zu werden.Articles to be picked are kept in so-called storage containers, but can also be transported as individual items. The items are placed in a so-called order container from the storage containers by a picking person at a picking station. The order containers are loaded with the articles according to a picking order. As soon as an order container has been completely picked, it is usually conveyed to a so-called shipping station in order to be delivered.
Beim Einsatz von Lichttastern und Lichtschranken zur Erkennung von Fördergut, insbesondere von Behältern und Stückgut, ist es in der Vergangenheit häufiger zu Problemen gekommen. So kann bspw. mit Lichtschranken nicht erkannt werden, ob zwei Behälter direkt hintereinander, d.h. ohne Abstand dazwischen, transportiert werden. Für die Lichtschranke hat es den Anschein, als würde ein einziges längliches Fördergut befördert werden. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn mit der Lichtschranke eine Ein- bzw. Ausschleuseinrichtung der Fördertechnik gesteuert werden soll. In diesem Fall ist es nicht möglich, beide Fördergüter in die richtige Richtung zu lenken, da zwischen ihnen nicht unterschieden werden kann.Problems have often occurred in the past when using light sensors and light barriers to detect conveyed goods, particularly containers and general cargo. With light barriers, for example, it cannot be recognized whether two containers are in direct succession, i.e. with no space between them. For the light barrier, it appears as if a single elongated item is being conveyed. This is particularly problematic when an infeed or outfeed device of the conveyor technology is to be controlled with the light barrier. In this case, it is not possible to steer both goods in the right direction, since it is not possible to differentiate between them.
Weiterhin kann eine Lichtschranke auch nicht erkennen, ob zwei Fördergüter nebeneinander transportiert werden. Hier kann es wieder zu Problemen bei der Ansteuerung von Aktoren der Fördertechnik kommen, wie z.B. der oben genannten Ein- bzw. Ausschleuseinrichtung.Furthermore, a light barrier cannot detect whether two goods are being transported side by side. Here again problems can arise when controlling actuators in conveyor technology, e.g. the above-mentioned infeed and outfeed device.
Um einen hohen Durchsatz in der Kommissionieranlage zu erhalten, ist es erforderlich, die Fördergüter mit einer relativ hohen mittleren Geschwindigkeit zu bewegen. Die Fördergeschwindigkeit hängt jedoch u.a. von den Dimensionen und dem Gewicht des Förderguts ab. Ein hochbauendes Fördergut kann bspw. nicht so schnell um eine Kurve gelenkt werden, wie flaches Fördergut. Insbesondere sind schwere Fördergüter auf Grund ihrer Trägheit schwieriger abzubremsen als leichtere Fördergüter. All diese Faktoren müssen bei der Steuerung der Fördertechnik berücksichtigt werden.In order to maintain a high throughput in the order picking system, it is necessary to move the goods to be conveyed at a relatively high average speed. However, the conveyor speed depends, among other things. on the dimensions and weight of the material being conveyed. For example, high-rise goods cannot be steered around a curve as quickly as flat goods. Heavy goods in particular are more difficult to brake than lighter goods due to their inertia. All of these factors must be taken into account when controlling the conveyor technology.
Ein weiterer Nachteil von konventionellen Lichttastern und Lichtschranken ist, dass mit ihnen nicht erkannt werden kann, um welche Art bzw. welchen Typ von Fördergut es sich handelt.Another disadvantage of conventional light sensors and light barriers is that they cannot be used to identify the type or type of material to be conveyed.
Ferner ist es nachteilig, dass Lichtschranken und Taster nicht immer an den erforderlichen Plätzen positioniert werden können. So ist zum Beispiel eine Positionierung in Überschiebbereichen oder im Bereich von Weichen nicht möglich.It is also disadvantageous that light barriers and buttons cannot always be positioned in the required places. For example, positioning in pushover areas or in the area of switches is not possible.
Ein weiterer Nachteil ist, dass eine Lichtschranke lediglich Informationen über den Zustand der Fördertechnik geben kann, der am Ort der Lichtschranke selbst vorherrscht. Zustandsänderungen örtlich vor oder nach der Lichtschranke sind mit dieser nicht erkennbar. Somit ist eine vorausplanende Steuerung bzw. ein Überprüfen von bereits ausgeführten Steuerbefehlen mit Lichtschranken nicht möglich.Another disadvantage is that a light barrier can only provide information about the state of the conveyor technology that prevails at the location of the light barrier itself. Changes in state locally in front of or behind the light barrier cannot be detected with it. This means that it is not possible to plan ahead or check control commands that have already been carried out with light barriers.
Die Druckschrift
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein System zum Steuern einer Fördertechnik, insbesondere in einer Kommissionieranlage, vorzusehen, die gegenüber den bekannten Verfahren verbessert sind. Insbesondere soll die Fördertechnik dynamisch hinsichtlich der Fördergeschwindigkeit angesteuert werden können. Vorteilhafterweise sollte eine dynamische Staufunktion sowie eine bedarfsgerechte Abschaltung solcher Fördertechnikabschnitte möglich sein, in denen sich kein Fördergut aufhält, um Energie zu sparen.It is therefore an object of the present invention to provide a device and a system for controlling a conveyor technology, in particular in a picking system, which are improved over the known methods. In particular, the conveyor technology should be able to be controlled dynamically with regard to the conveyor speed. Advantageously, a dynamic accumulation function and a need-based shutdown of those conveyor technology sections should be possible in which there is no material to be conveyed in order to save energy.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen gelöst, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen definiert sind.This object is achieved with the objects as defined in the independent claims.
Gemäß einer ersten Ausführungsform werden Kameras zur Erfassung zeitaktueller Zustandsbilder eingesetzt. Im Gegensatz zu Lichtschaltern bzw. -tastern ermöglicht der Einsatz von Kameras das Erfassen von größeren Bereichen der Fördertechnik. Existierende und nicht existierende Abstände zwischen Fördergütern können vorab ermittelt werden, bevor die entsprechenden Fördergüter einen Aktor passieren. Die Geschwindigkeit lässt sich auf Grund dieser Information über den stromaufwärts befindlichen Zustand besser regeln. Die Fördertechnik kann beschleunigt oder abgebremst werden, und zwar mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten an unterschiedlichen Stellen durch den Einsatz von Fördertechniksegmenten, insbesondere von motorgetriebenen Förderrollen.According to a first embodiment, cameras are used to record current state images. In contrast to light switches or push buttons, the use of cameras enables the detection of larger areas of conveyor technology. Existing and non-existing distances between conveyed goods can be determined in advance before the corresponding conveyed goods pass an actuator. The speed can be better regulated on the basis of this information about the upstream state. The conveyor technology can be accelerated or braked, and at different speeds at different points by using conveyor technology segments, in particular motor-driven conveyor rollers.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine dynamische Staufunktion, indem stromaufwärts zu einem Stau gelegene Fördersegmente derart betrieben werden, dass die Segmente mit einer immer geringeren Geschwindigkeit betrieben werden, je näher sie zum Ort der Stauung liegen.According to a further preferred embodiment, a dynamic accumulation function takes place in that conveyor segments located upstream of an accumulation are operated such that the segments are operated at an ever lower speed, the closer they are to the location of the accumulation.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Kommissioniersystem gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 zeigt mehrere Fördertechniksegmente beim Ausführen einer dynamischen Staufunktion; -
3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Lagerverwaltungsrechners gemäß der vorliegenden Erfindung; und -
4 zeigt ein schematisches Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
1 shows a schematic top view of a picking system according to the present invention; -
2nd shows several conveyor technology segments when performing a dynamic accumulation function; -
3rd shows a schematic block diagram of a warehouse management computer according to the present invention; and -
4th shows a schematic flow diagram of the method according to the present invention.
In
In der Kommissionieranlage
Der Lift
Über die Fördertechnik
Der in
Die Kommissionierperson
Das RBG
Die Fördertechnik
An weiteren fördertechnisch relevanten Stellen sind weitere Kameras
So liegen bspw. die Kameras
Jedoch sollten auch Fördergüter mit geringeren Breiten stets korrekt ausgerichtet sein.However, goods with smaller widths should always be correctly aligned.
In den Bereichen
Allgemein lasen sich alle Informationen der Kameras visuell darstellen.In general, all information from the cameras can be visualized.
Die Kameras
In
Im Bereich des Segments
Auf ähnliche Weise kann der LVR
Durch die zuvor erläuterte dynamische Staufunktion lassen sich Staus besser vermeiden. Umgekehrt können Staus schneller aufgelöst werden, wenn stromabwärts zum Stau gelegene Fördersegmente wieder mit einer immer größeren Geschwindigkeit betrieben werden, je weiter das Segment stromabwärts zum Stau gelegen ist.The dynamic traffic jam function explained above makes it easier to avoid traffic jams. Conversely, traffic jams can be resolved more quickly if conveyor segments located downstream of the traffic jam are operated at an ever greater speed the further the segment is located downstream of the traffic jam.
Durch einen Einsatz der Kamera lässt sich also ein Istzustand der Verhältnisse auf der Fördertechnik ermitteln, der nicht nur auf den Ort der Kamera selbst, sondern auch auf ganze Fördertechnikbereiche ausgeweitet ist. Mit der Hilfe der Kameras kann einfach erkannt werden, ob bspw. mehrere Fördergüter direkt hintereinander befördert werden, was von einer einfachen Lichtschranke auf Grund mangelnden Abstands zwischen den Fördergütern nicht detektiert werden könnte. Die von den Kameras erzeugten Bilder lassen sich auch zur visuellen Darstellung der Auslastung der Kommissionieranlage verwenden. Auf diese Weise kann die Auslastung der Anlage einer Bedienperson visuell dargestellt werden, die mit der Aufgabe betraut ist, das Gesamtsystem zu überwachen. Auch ist so die Möglichkeit einer Fernüberwachung bzw. Fernwartung gegeben. Es versteht sich, dass die Kameras nicht zur Überwachung der Kommissionierperson selbst eingesetzt werden sollen, sondern lediglich zur Überwachung des Auslastungszustands der Fördertechnik.By using the camera, an actual state of the conditions on the conveyor technology can be determined, which is not only extended to the location of the camera itself, but also to entire conveyor technology areas. With the help of the cameras, it can be easily recognized whether, for example, several conveyed goods are transported directly one behind the other, which could not be detected by a simple light barrier due to the lack of a distance between the conveyed goods. The images generated by the cameras can also be used to visually display the load on the picking system. In this way, the utilization of the system can be visually represented by an operator who is entrusted with the task of monitoring the overall system. This also enables remote monitoring and remote maintenance. It goes without saying that the cameras should not be used to monitor the picking person himself, but only to monitor the load status of the conveyor technology.
Die Kameras können sowohl über der Fördertechnik als auch seitlich zur Fördertechnik angeordnet werden. Eine seitliche Anordnung ermöglicht es, eine Höhe der beförderten Stückgüter zu ermitteln. Diese Information ist insbesondere dann relevant, wenn sehr hohe Güter transportiert werden. Hohe Güter neigen bei hohen Fördergeschwindigkeiten dazu umzufallen. Die Fördergeschwindigkeit kann somit also auch in Abhängigkeit von der geometrischen Höhe der Fördergüter eingestellt werden.The cameras can be arranged both above the conveyor system and laterally to the conveyor system. A lateral arrangement makes it possible to determine the height of the transported piece goods. This information is particularly relevant when very high goods are being transported. Tall goods tend to fall over at high conveyor speeds. The conveying speed can therefore also be set depending on the geometric height of the conveyed goods.
In
In
Ein großer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass große Bereiche der Fördertechnik einfach und schnell überwacht werden können. Insbesondere kann bei Fehlern vorab ermittelt werden, wie am geschicktesten darauf zu reagieren ist. Fördergut kann wieder richtig positioniert werden. Hintereinander fahrende Fördergüter können getrennt werden. Die Staufunktion kann dynamisch gestaltet werden. Fördergüter können nach Typ und Anzahl erfasst und dokumentiert werden. Eine Überprüfung der Abarbeitung von Kommissionieraufträgen ist möglich. Bei z.B. farblicher Ausgestaltung der Kommissionierbehälter können diese auch unterschieden und so an ihr Ziel geleitet. Behälter können mit entsprechenden Codes versehen werden, die von den Kameras gelesen werden können, um stromabwärts gelegene Aktoren so anzusteuern, dass die entsprechenden Behälter an vorbestimmte Ziele (Lagerregal, Kommissionierplatz, Versandstation usw.) gelenkt werden. Es versteht sich, dass nicht nur Kameras, wie z.B. Videokameras, verwendet werden können, die im sichtbaren Bereich arbeiten. Auch Kameras zur Erfassung von anderen Wellenlängen können eingesetzt werden.A great advantage of the invention can be seen in the fact that large areas of conveyor technology can be monitored quickly and easily. In particular, in the case of errors, it can be determined in advance how best to react to them. Conveyed goods can be positioned correctly again. Conveying goods moving in succession can be separated. The jam function can be designed dynamically. Conveyed goods can be recorded and documented by type and number. It is possible to check the processing of picking orders. With e.g. The color of the order picking containers can also be differentiated and thus directed to their destination. Containers can be provided with corresponding codes that can be read by the cameras in order to control downstream actuators in such a way that the corresponding containers are directed to predetermined destinations (storage rack, picking station, shipping station, etc.). It goes without saying that not only cameras, e.g. Video cameras can be used that work in the visible area. Cameras for the detection of other wavelengths can also be used.
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