CN103003812A - 用于分配物品的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于将离散物品分配到多个容器中使得多个容器的每一个至少包含预定数量的物品的装置，该装置包括：传送器，用于将来自进料器的物品输送到一位置，物品从该位置下落到容器中；计数机构，用于计数在传送器的操作期间和在操作之后由于惯性力已从传送器掉落到容器中的物品的数量；致动器，用于根据控制命令操作或使传送器停止；以及计算平台，用于接收来自计数机构的计数并且生成将提供给致动器的控制命令。

Description

用于分配物品的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于将多个离散物品分配成组(或“批次”)的装置和方法，每个组包含预定数量的所述物品。

背景技术

经常需要将颗粒物质的物品分配成已知量的批次。例子包括将糖果、种子或药丸分配到瓶、袋或其它容器中，将钻石原石分拣到样本数量大约相等的包装物或容器中，从而允许不同的估价师估计整体的品质和价值，等等。

在一些分配任务中，完成容器不得包含小于预定数量的物品。例如，当分配某些药丸时，可能必须提供完整的治疗周期，因此必须在每个容器中提供至少预定数量的物品。

在另一方面，被分配物品可能是昂贵的，因此如果太多的容器包含多于预定数量的物品，则它转化为对物品的供应商或包装机构的直接损失。

在许多分配机器中，物品沿着传送器输送，在传送器的端部它们下落或以另外方式收集在容器中。因此，如果物品成单列放置到传送器上，则简单计数或称重机构可以提供满意的结果。然而，这样的机构固有地更慢并且因此相比于在不设置这样的限制的情况下物品自由地放置在传送器上，能够分配较少物品。

此外，一些分配机器也利用各种屏障，一旦已达到期望量，所述屏障用于物理地防止物品从传送器掉落。

授予Smith的、名称为“用于控制离散物件分拣器/计数器的进给速度的方法和装置(Methods and apparatus for controlling the feed rate of a discreteobject sorter/counter)”的美国专利第5,473,703号公开了一种控制器，所述控制器调节振动器以预定振幅振荡进料杯直到传感器阵列感测到第一物件。控制器然后调节振荡器以更低振幅振荡进料杯并且监测其它物件的感测。正被感测的物件之间的时间间隔被监测，并且控制器调节振动器以更低或更高振幅振荡进料杯以保持恒定的进给速度。感测到的物件的计数被保持并且与预定最大计数进行比较。当物件的计数等于小于最大计数的预定数量时，控制器调节振动器以更低振幅振荡进料杯以降低进给速度。当物件的计数等于最大计数时，控制器启动闭合滑槽的闸门。

授予Geltser等人的、名称为“用于进给、计数和分配离散物件的系统的盒(Cassettes for systems which feed,count and dispense discrete objects)”的美国专利第6,659,304号公开了一种用于物件计数和分配系统的高容量盒，其尤其包括朝着出口孔成单列进给离散物件的结构。

授予Hebron等人的、名称为“整合自动药物分配方法和装置(Integratedautomated drug dispenser method and apparatus)”的美国专利第6,449,927号尤其公开了一种单分(singulation)控制，所述单分控制是药物以近似单列方式移动通过罐所借助的过程。用于单分控制的机构由加速斜坡和分配斜坡的宽度提供。通过提供适当的斜坡宽度，防止药物以不同于近似单列的方式移动。适当的斜坡宽度实际上可以是一个以上的宽度，并且例如可以是从最大宽度渐缩到最小宽度的宽度。基于药物尺寸和形状设计用于特定药物的罐也可能是优选的。药物尺寸和形状可以用于选择适当的斜坡宽度。通过相对于水平成角地保持药物在其上移动的加速斜坡和分配斜坡表面可以有助于单分控制。该角可以被选择成使得最靠近罐的中心的斜坡表面的边缘在水平面之上，其与最远离罐的中心的斜坡表面的边缘交叉。

Hebron还公开了为了最小化填充时间，缓慢地增加驱动频率直到它接近传感器的最大检测速度。药物计数是在固定采样时间内记录的离散整计数。移动平均数用作预测最后药物将何时下落通过传感器的基础。当药物计数接近总计数时，作为计数机构的采样时间的分数预测终止填充的时间。当到达终止的估计时间时，终止由振动分配器产生的罐或使用单位料仓的振动。在计数是一个或两个短固体药物的预期情况下，以最后使用的频率重启驱动机构持续短时间脉冲，例如25毫秒至100毫秒。然后关闭驱动机构至少直到下一个药物计数记录。如果计数仍然短，则重复该过程。

授予Ogawa等人的、名称为“振动杯、振动杯进料器和真空淀积装置(Vibrating bowl,vibrating bowl feeder,and vacuum deposition apparatus)”的欧洲专利申请第1,852,372号尤其公开了一种振动杯和类似物，其能够精确地计数待进给的物件的数量，每单位时间将物件逐个地精确地引向外部位置，并且通过简单对准机构将物件集体地对准到进给通道上的中间点处的行或排中。

授予Gerold等人的、名称为“自动丸分配装置(Authomatedpill-dispensing apparatus)”的美国专利申请公布第2003/022291号尤其公开了一种有用于自动分配固体丸的散装储存单元，其包括具有长度、上游端部和下游端部的轨道，当振动轨道时轨道适合于在纵向方向上沿着它的长度进给丸。储存单元包括定位在轨道之上并且具有用于将丸丢落到上游端部上的开口，储存单元包括在允许经单分的丸从下游端掉落的打开位置和防止丸从轨道掉落的闭合位置之间可移动的门。当闭合到闭合位置并且移动到闭合位置时，门平行于纵向方向移动使得当门休止于闭合位置时部分地传递离开下游端部的任何丸被推回到轨道上。

授予Chambers的、名称为“自动丸分配装置(Automated pill-dispensingapparatus)”美国专利申请公布第2010/0205002号尤其公开了丸沿着振动进料杯的螺旋边缘向上前进并且穿过单分器。继续以大体单列方式，每个丸逐一地从振动进料杯的出口边缘掉落到丸分配路径的上部分中。当丸穿过上部分时，它们也穿过由第一和第二传感器对提供的光束。然后丸继续向下通过分配路径的下部分(通常是分配滑槽)。在穿过分配滑槽之后，丸穿过分配颈部并且从丸分配装置离开进入丸瓶中。一旦已分配期望数量的丸，控制器发信号通知振动基本单元关闭。而且，丸限位机构由控制器启动以防止靠近出口边缘定位的任何附加丸下落到分配路径的上部分中。

授予Ishizuka的、名称为“自动高速丸计数装置(Automatic high-speedpill counting apparatus)”的美国专利第6,449,927号尤其公开了一种装置，所述装置包括：圆柱形丸料斗，其具有丸出口和在基板中的中心孔；旋转分离进料器，其安装在圆柱形丸料斗中并且可拆卸地装配在位于基板的中心孔中的轴上，进料器包括直径较小的上部分和直径较大的下部分，直径较大的下部分具有的外径近似等于丸料斗的下部分的内径，多个竖直通孔形成于直径较大的下部分的外圆周中并且允许与丸出口对准以用于竖直地容纳多个丸，所述多个竖直通孔在它们的下部分扩大，环形狭缝在直径较大的下部分的外圆周中形成于这样的位置使得从底部基本容纳一个丸；以及丸分离板，其在丸出口之上安装在圆柱形丸料斗上并且具有松散地装配在狭缝中的向内突出尖端。该装置可以快速并且精确地计数丸，同时防止料斗的圆柱形部分的内壁变脏并且防止丸被污损。

授予Lerner的、名称为“具有分配器的物品处理系统(Article handlingsystem with dispenser)”的美国专利第4,382,527号尤其公开了在用于分配经称重的或经计数的物品的系统中，物品由振动传送器从供应料斗进给以保持杯状进料斗中的物品的受控水平。在称重器实施例中，物品初始从进料斗通过两个排出口排出到储料桶中。称重单元监测桶中的物品的重量，并且当桶中的物品的重量开始接近预定重量时发信号通知门闭合排出口中的一个。当桶中的物品的重量更接近预定重量时，称重单元随后发信号通知进料斗驱动器减慢它的进给动作。进料斗排出口彼此靠近布置在门控制开口将提供物品的快速、大批进给的位置处，同时其它开口将提供单列细流进给。在计数器实施例中，使用具有单排出口的进料斗使得物品可以从进料斗经过单列、经过计数器单元到达装料桶。

授予Kazumi等人的、名称为“颗粒材料排出装置(Granular materialdischarging device)”的日本专利第2,132,011号在其出版的英文摘要中公开了通过响应负荷变化选择振动频率或基于每个振动频率的负荷和流速的被测量数据选择进料器使得在使用振动进料器的药物定量排出装置中使流速恒定而改善排出控制精度。该装置包括中央处理单元，所述中央处理单元响应输入散装材料的类型在振动频率、负荷和流速当中选择相关数据，例如D1。基于从重量测量装置输出的负荷信号SL从数据D1选择对应于当前负荷的最佳频率，并且对应于频率信号的AC电源经由D/A转换电路、集成电路、V/F转换电路和动力驱动电路进给到电磁部段；振动进料器在预设频率下操作，并且使流速近似恒定。可以根据该构造改善排出控制精度。

一些分配和包装机器包括用于确定被收集物件的实际数量的计数机构。通过监测中断光源照射到像素化阵列上的物件，能够计数正在倒入的物件。

例如在授予Pinto等人的、名称为“用于光学地计数离散物件的方法和装置(Method and apparatus for optically counting discrete objects)”的美国专利5,768,327中公开了这样的机构。Pinto描述了一种物件计数器，其包括具有截头圆锥形截面的进料漏斗，所述进料漏斗的窄端部联接到具有大致矩形横截面的大致竖直进料通道。一对线性光学传感器阵列沿着进料通道的相邻正交侧布置，并且相应的一对准直光源沿着进料通道的相对相邻侧布置使得每个阵列中的每个传感器接收来自相应光源的光。置于进料漏斗中的物件下落到进料通道中，并且当它们穿过进料通道时在阵列内的传感器上投射阴影。优选地根据各种保守准则独立地处理来自两个线性光学阵列的每一个的输出，并且由此获得两个物件计数。两个保守计数中的较高者作为准确计数被接受并且显示在数值显示器上。在另一个实施例中，提供四个传感器阵列和光源。第三和第四传感器阵列和相应的光源位于第一和第二阵列的下游。独立地处理传感器阵列的每一个的输出，并且最高保守计数作为准确计数被接受并且显示在数值显示器上。

授予Satoru等人的、名称为“用于分拣具有至少两个不同阈值水平的颗粒物件的方法和装置(Method and apparatus for sorting granular objectswith at least two different threshold levels)”的欧洲专利第1,083,007号尤其公开了一种用于分拣不同尺寸的物品的方法和系统，其中以连续形式流动的颗粒物件由光照射。来自固态图像装置的最后产生的像元信号由为了检测第一水平的颗粒物件的缺陷部分确定的预定光亮度的阈值二元化，并且以上像元信号也由为了检测第二水平的缺陷部分确定的预定光亮度的阈值二元化。第二水平用于比第一水平更深的颜色的色调。当从二元化像元检测到缺陷像元信号时，指定在中心位置处的缺陷颗粒物件的像元，并且输出分拣信号以作用于对应于指定中心位置处的像元的缺陷颗粒物件的中心位置。可以有效地丢弃具有对产品价值产生影响(即使尺寸小)的深色部分的颗粒物件。通过不分拣出具有小且颜色淡并且因此不对产品价值产生影响的缺陷部分的颗粒物件而改善分拣产量。

因此在本领域中需要一种分配装置和方法，其提供以精确、快速和高效的方式将预定量的物品分配到每个组中。

发明内容

根据实施例，提供了一种用于将离散物品分配到多个容器中使得多个容器的每一个包含预定数量的物品的方法，该方法包括：操作传送器使得放置在传送器上的物品至少部分并行地下落到容器中，启动传送器持续一定时期使得少于预定数量的物品下落到容器中；在操作期间和操作之后由于惯性力而使物品已下落到容器中之后，确定容器中的缺失物品的数量；以及操作传送器持续脉冲持续时间。

在一些实施例中，该方法还包括早期校准阶段，其中根据第一函数来确定启动传送器所经历的时期。

在一些实施例中，该方法还包括动态地更新与校准阶段的第一函数关联的参数。

在一些实施例中，该方法还包括根据第二函数确定脉冲。

在一些实施例中，该方法还包括动态地更新与校准阶段的第二函数关联的参数。

在该方法的一些实施例中，传送器以恒定的特性操作。

在该方法的一些实施例中，特性选自下列：速度、振动频率、振动幅度和倾斜度。在一些实施例中，该方法还包括确定脉冲持续时间使得缺失物品将在脉冲持续时间期间或在脉冲持续时间之后由于惯性力作用而下落。

在该方法的一些实施例中，传送器在第一方向上输送物品，并且其中两个或更多个物品放置在传送器上使得物品在正交于第一方向的方向上至少部分地重叠。

在该方法的一些实施例中，使用系统来计数物品，该系统包括一个或更多个电磁能量源和用于接收电磁能量的一个或更多个传感器。

在该方法的一些实施例中，使用系统来计数物品，该系统包括三个或更多个电磁能量源和三个或更多个传感器，其中电磁能量源中的两个或更多个在非垂直方向上发射电磁能量。

根据实施例还提供了一种用于将离散物品分配到多个容器中使得多个容器的每一个包含预定数量的物品的装置，该装置包括：传送器，用于将来自进料器的物品输送到一位置，物品从该位置下落到容器中；计数机构，用于计数在传送器的操作期间和在操作之后由于惯性力已从传送器掉落到容器中的物品的数量；致动器，用于根据控制命令操作或使传送器停止；以及计算平台，用于接收来自计数机构的计数并且生成将提供给致动器的控制命令，计算平台执行控制部件，控制部件被配置成：向致动器生成第一命令以操作传送器持续一定的操作持续时间，使得在操作期间和在操作之后由于惯性力而使少于所需数量的物品将从传送器掉落到容器中；在操作期间和操作之后由于惯性力而使物品已下落到容器中之后，确定容器中的缺失物品的数量；以及向致动器生成第二命令以操作传送器持续脉冲操作持续时间。

在该装置的一些实施例中，控制部件还被配置成确定脉冲操作持续时间使得缺失物品将在脉冲操作持续时间期间或在脉冲操作持续时间之后由于惯性力作用而下落。

在该装置的一些实施例中，第一命令被配置成使传送器以恒定特性操作。

在该装置的一些实施例中，特性选自下列：速度、振动频率、振动幅度和倾斜度。在该装置的一些实施例中，根据第一函数确定操作持续时间。

在该装置的一些实施例中，根据第二函数确定脉冲操作持续时间。在该装置的一些实施例中，传送器被配置成在第一方向上输送物品，并且其中两个或更多个物品放置在传送器上使得物品在正交于第一方向的方向上至少部分地重叠。在该装置的一些实施例中，计数机构包括一个或更多个电磁能量源和用于接收电磁能量的一个或更多个传感器。

在一些实施例中，该装置还包括三个或更多个电磁能量源和三个或更多个传感器，其中电磁能量源中的两个或更多个在非垂直方向上发射电磁能量。

根据实施例，还提供了一种物品分配器，其包括：并行输送传送器；计数机构，计数机构定位在所述传送器的端部之下，用于计数从所述传送器掉落的物品，其中当下落通过所述计数机构时物品中的至少一些物品至少部分水平地平行；以及计算平台，计算平台连接到所述传送器和所述计数机构，并且被配置成在连续模式中操作所述传送器直到当前批次的期望物品计数由所述计数机构指示为近似达到，并且在脉冲模式中操作传送器以至少完成从期望物品计数缺失的物品的量，其中脉冲模式包括在一个或更多个脉冲中启动所述传送器，脉冲具有预先确定的长度以作为传送器的操作的直接结果以及由于脉冲之后的惯性力间接地使设定数量的物品从传送器掉落。

在该物品分配器的一些实施例中，所述计算平台还被配置成在物品分配任务之前的校准阶段中预先确定脉冲长度和连续操作模式的长度中的至少一个长度。

在该物品分配器的一些实施例中，所述计算平台还被配置成在包括多个批次的分配的分配任务期间调节脉冲长度和连续操作模式的长度中的至少一个长度，从而增强匹配后续批次中的期望物品计数的精度。

根据实施例，还提供了一种计算机程序产品，其包括：非暂时性计算机可读介质；第一程序指令，用于生成用于致动器的第一命令以操作传送器持续一定的操作持续时间，使得在操作期间和在操作之后由于惯性力而使少于所需数量的物品将从传送器掉落到容器中；第二程序指令，用于在操作期间和操作之后由于惯性力而使物品已下落到容器中之后确定容器中的缺失物品的数量；以及第三程序指令，用于生成用于致动器的第二命令以操作传送器持续脉冲操作持续时间，其中所述第一、第二和第三程序指令存储在所述非暂时性计算机可读介质上。

附图说明

在参考图中示出了示例性实施例。图中所示的部件和特征的尺寸大体上为了呈现的方便和清楚而被选择并且不必按比例显示。下面列出了图。

图1显示了根据本发明的一些示例性实施例的用于分配物品的机器的示意图；

图2A是根据本发明的一些示例性实施例的用于校准分配机器的方法中的步骤的流程图；

图2B是根据本发明的一些示例性实施例的用于操作分配机器的方法中的步骤的流程图；

图3A是根据本发明的一些示例性实施例的计数机构的光学布置的示例性布置；

图3B显示了根据本发明的一些示例性实施例的计数机构的光电检测器的示例性快照；以及

图4是根据本发明的一些示例性实施例的具有非相干光的计数机构的示例性光学布置。

具体实施方式

以下描述涉及预定量的离散物品(例如种子、珠宝、药丸、糖果或类似物)的快速、精确和高效分配。

由所公开的方法和装置解决的一个技术问题涉及需要将来自容器的物品分配到独立包装物中的情况，每个包装物包含相同预定数量的物品。分配必须以高精度进行，使得没有包装物包含少于预定数量的元件，从而避免顾客不满意和投诉。在另一方面，包含多于预定数量的包装物将是罕见的，因此避免浪费和商业损失。

一种技术方案是提供一种用于分配预定数量的物品的装置和方法。

所述装置可以包括诸如料斗的进料器，所述进料器可以包含将被分配的大量物品。料斗将物品释放到由致动器启动的传送器上，致动器由计算平台控制。传送器可以是传送带、振动传送器、振动滑槽、具有变化倾斜度的滑槽、或用于沿着路径输送物品的任何类似机构。在一些实施例中，物品以自由方式从进料器释放，使得多个物品可以同时或以微小的时间差释放，使得第二物品可以在第一物品完全释放之前开始释放。

传送器将来自进料器的物品移动到计数区域。在一些实施例中，计数区域放置在传送器的端部之下，使得物品在它们从传送器掉落到正在填充的容器中的同时由计数机构进行计数。

在一些实施例中，除了开始时的传送器的意外加速和停止时的减速以外，致动器以恒定的特性(例如速度、振动频率、振动幅度、滑槽倾斜度和/或类似特性)移动传送器。

当物品下落到容器中时它们正在被计数，并且一旦至少预定数量的物品已下落到容器中，就使传送器停止。在一些实施例中，预定数量是欠量，即，小于最后分配所需的物品的量，原因是考虑在传送器停止之后，一个或更多个物品可能仍然借助于惯性力从它的端部通过计数区域掉落到容器中。在传送器停止之后掉落的(一个或更多个)物品也被计数，并且确定容器中的物品的总数量。

在实施例中，系统可以被配置成使得即使在惯性下落的情况下，被分配物品的总数量在几乎所有情况下几乎仍然小于最后所需数量。在这些情况下，必要时控制系统在一个或更多个脉冲中再启动传送器，使得附加物品从传送器掉落并且完成最后数量。

脉冲与短启动相关，其中传送器以它的稳定速度(或其它特性)操作持续短时期。一些脉冲甚至可以短到使得传送器甚至未操纵达到它的先前、稳定速度。典型地，脉冲可以持续一秒的若干分之一，并且使若干物品(例如1-10个物品)从传送器掉落。

在每个脉冲之后确定被分配物品的累计数量，从而确定是否需要附加脉冲。一旦被分配物品的数量已达到(或超过)所需物品的数量，移除容器，并且放置且以相同方式填充新容器。

该方法和装置针对每个类型的分配任务可能需要校准。校准可以取决于被分配物品的特性，例如尺寸、形状、重量、相对于传送器的摩擦系数和/或类似特性。校准也取决于装置的操作参数，例如最小或最大速度、加速度和减速度、物理尺寸和/或类似参数。

校准包括确定与装置的启动相关的一个或更多个参数，例如物品从料斗分配到传送器上的速率、控制系统启动传送器从而分配大部分所需量的初始时间长度、以及完成预定量的分配所需的脉冲的持续时间。在一些实施例中，脉冲的长度可以取决于容器中仍然缺失的物品的数量。例如，如果一个或两个物品缺失，则可以校准装置以启动传送器持续一个100毫秒脉冲。然而，如果20个物品缺失，则脉冲长度可以被确定为500毫秒，在这之后若干物品可能仍然缺失，因此需要另一个脉冲。当然，这些示例性值可以取决于被分配物品的类型和/或装置的操作参数而变化。

在传送器可以针对每个分配类型呈不同特性(例如速度、振动速率、振动幅度和/或类似特性)的一些实施例中，也可以在校准阶段期间确定这些特性。

除了在新类型的分配任务之前执行的校准步骤以外，也可以在正在执行分配任务的同时动态地执行校准。在一组物品已完成分配之后，表征该组的操作参数可以用于调节用于下一个组的参数。例如，如果初始校准已确定在达到最后计数之前的5个物品时传送器应当停止，但是在任务期间似乎经常发生最后计数的超量，于是然后动态校准可以设置装置以在最后计数之前的6个物品时停止传送器。类似地，如果在某个点检测到与期望结果的任何偏差，可以调节其它参数。这样，尤其在具有待分配的大量组的长分配任务期间，对分配有恒定的控制，使得防止或至少减轻与初始校准的任何偏差。

用于确定已下落到容器中的物品的数量所采用的计数机构可以以各种方式实现。在一些示例性实施例中，方法和布置可以使用布置在通过物品的下落区域的水平切口上的两个或更多个(例如三个)光源。光电传感器对着每个光源定位成使得当光源发射光并且没有物件正在下落时，传感器中的基本所有单元被照射。在一些实施例中，光源在彼此不垂直的方向上(例如彼此成60°或120°)发射光，当分析最后产生的快照时该配置可以具有几何优势。当一个或更多个物件正在下落时，取决于它们的相应位置，在传感器中的一个或更多个传感器上检测到一个或更多个暗区。其阴影在传感器上产生暗区的物件的数量可以使用图像分析技术确定。然而，对于每个单传感器，该数量可能是错误的，原因是一个或更多个下落物品可能完全或部分地隐藏一个或更多个其它下落物品。当具有至少一定程度的水平平行性的物品中的两个或更多个下落时这是典型的。所以，使用多个光源和多个传感器。在一些实施例中，物品的数量可以被确定为传感器中的任何一个确定的物品的最大数量。在其它实施例中，物品的数量可以被确定为由传感器中的大多数检测到的物品的数量。用于确定物品的数量所采用的实际方法可以取决于许多因素，例如物品的尺寸和形状、分析传感器的暗区的频率等。也可以在上面详细描述的校准阶段期间确定所述频率。

所公开的主题的一个技术效果是提供一种方法和装置，其用于以高精度将预定数量的物品分配到容器中，使得在接近100％的情况下，包装物正好包含所需数量，并且以高效率执行任务，使得很好地利用可用资源。

现在参考图1，该图显示了用于以高精度和高效率提供分配预定数量的物品的装置的示意图。

装置包括机器100，所述机器与计算平台104通信并且接收来自所述计算平台的控制命令。机器100包括将信息提供给计算平台104的计数机构140，可以在所述计算平台上提供控制命令。

机器100包括容器，例如料斗112，所述容器包含将分配到容器中的多个物品116。每个容器(例如容器132)将包含预定数量的物品116。

在这里显示为物品容器的一个例子的料斗112可以包括闸门114。升高或降低闸门114限制从料斗112分配到传送器120上的物品116的数量。在一些实施例中，调节闸门114的水平使得多个物品116可以同时或在部分重叠时帧分配到传送器120上，使得在两个连续物品离开料斗112的时帧之间可以没有时间差。同时操作多个物品提供了方法和装置的快速分配和高产量。

传送器120可以是传送带、振动滑槽、具有可变倾斜角的滑槽或类似物。可选地，传送器120属于允许至少部分并行地、在正交于输送方向的方向上输送多个物品的形式(在下文中被称为“并行输送传送器”)。

传送器120由致动器124控制，所述致动器接收来自计算平台104的命令。致动器124可以由电流、液压流体压力、气动压力或任何其它能量源操作，并且将能量转换成施加到传送器120的某种类型的运动。

致动器124的功能性取决于传送器120的性质。例如，如果传送器120是传送带，则致动器124驱动或使皮带停止；如果传送器120是振动滑槽，则致动器124启动或使振动发动机停止；如果传送器120是可变倾斜度滑槽，则致动器124降低或升高滑槽的一侧，等等。

在操作时物品116沿着或跟随传送器120行进，直到传送器的端部128。在端部128，物品下落到容器132中。在一些实施例中，例如但不限于圆柱形管道136的中空结构从端部128或其附近去往容器132或其附近。因此，管道136可以连接到端部128、容器132中的任何一个、两者，或者与端部128、容器132都不连接。在其它实施例中，可以取消管道136，使得物品自由地而不是在有限空间内下落。在物品自由地放置在传送器120上的多数情况下，多数物品在正交于传送器120的移动方向的方向上至少部分地重叠。换句话说，物品可以在层中、在并行队列中和/或在类似布置中随意布置。这导致传送器的更快分配和更高产量。

下落物品穿过可以集成到管道136中的计数机构140。备选地，管道136可以由两个部分组成，一个部分从端部128去往计数机构140，并且另一个部分从计数机构140去往容器132。

由计数机构140确定的物品计数被传送到计算平台104。

下面结合图3A和图3B更详细地描述了计数机构140。

计算平台104可以包括处理器144。处理器144可以是任何中央处理单元(CPU)、微处理器、电子电路、集成电路(IC)或类似物。备选地，计算平台可以作为硬件或可配置硬件实现，例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。在另外的其它替代选择中，处理器144可以作为针对特定处理器编写或端口连接到特定处理器的固件实现，例如数字信号处理器(DSP)或微控制器。处理器144可以用于执行计算平台104或其任何子部件所需要的数学、逻辑或任何其它指令。

在一些实施例中，计算平台104可以包括MMI(人机接口)模块148。MMI模块148可以用于接收来自机器100、计数机构140或用户的输入或将输出提供给机器100、计数机构140或用户，例如接收与校准和操作装置相关的特定用户命令或参数，存储和检索信息，提供用于分析装置的性能的输出，等等。

在一些示例性实施例中，计算平台104可以包括一个或更多个存储装置，例如存储装置152。存储装置152可以是非暂时性的(非易失性的)或暂时性的(易失性的)。例如，存储装置152可以是闪存盘、随机存取存储器(RAM)、存储芯片、光存储装置，例如CD、DVD或激光盘；磁存储装置，例如磁带、硬盘、存储区域网络(SAN)、网络附加存储(NAS)等；半导体存储装置，例如闪存装置、记忆棒，等等。在一些示例性实施例中，存储装置152可以保持下面详细所述的控制部件160的程序代码，所述程序代码可操作地使处理器144执行与下面详细所述的图2的任何步骤关联的动作，向用户显示信息，等等。存储装置152也可以保持信息，例如当针对特定类型的分配任务而操作机器时将使用的校准结果，完成容器的数量，每个容器中的物品的数量，等等。

计算平台104还可以包括一个或更多个输入/输出(I/O)装置(例如终端、显示器、键盘、输入装置等)156或与其关联，以与系统交互，从而提供用于校准机器等的指令。

可选地在校准期间，并且可选地在操作期间，例如根据从计数机构140接收的计数，计算平台104可以执行控制部件160以用于确定和生成将提供给致动器124的控制命令。控制部件160可以作为可以使用任何编程语言并且在任何开发环境下开发的相关计算机程序指令的一个或更多个集合实现。计算机程序指令可以存储在存储器152上并且提供给处理器144或任何其它可编程处理装置以产生机器，使得经由处理器执行的指令产生用于执行在流程图或方块图中指定的功能的手段。

计算机程序指令也可以存储在计算机可读非暂时性介质上以产生制品。下面结合图2更详细地描述了由控制部件160执行的步骤。

将领会计算平台104可以远离机器100、作为机器100的一部分或以它们的任何组合进行提供。

现在参考图2A和2B，该图显示了用于校准和操作分配机器(例如图1中所示的分配机器)以提供物品的高精度和高效率分配、因此产生高吞吐量的方法中的步骤的流程图。

图2A显示了分配机器的校准阶段200的实施例中的步骤的流程图。

在步骤208，启动传送器持续第一持续时间。在一些实施例中，第一时段足够长，从而在完成传送器120的初始、意外加速时期(其典型地持续一秒的若干分之一)之后达到下落物品的基本均匀速率。

在步骤212，确定已下落到容器中的物品的数量。下落物品也包括在传送器停止之后由于惯性力下落的物品。将领会步骤212可以与步骤208至少部分同时地执行，原因是在物品下落时和/或在传送器停止之后可以计数物品。

在步骤216，确定第一函数，所述第一函数与启动期间系统的吞吐量相关，并且使传送器的操作期间和由于传送器的操作而下落的物品的数量与操作传送器所需的时期关联。第一函数可以作为查找表、作为分段函数(part-wise function)或以任何其它方式分析地进行描述。将领会第一函数可以是或不是大致线性的，其中非线性可能主要是由于当启动和停止传送器时发生的短、意外加速和减速时期。

在步骤220，传送器启动并且操作持续被称为脉冲时段的第二时段，第二时段明显地比第一时段短，典型地持续一秒的若干分之一，但是可选地，在一些实施例中比这更长。在步骤224，类似于以上步骤212确定在所述操作期间和由于所述操作已下落的物品的数量。脉冲可以与短时段相关，其中传送器以其稳定速度(或其它特性)操作持续相对短的时期。

步骤220和224可以重复一次或更多次，原因是当启动传送器持续短时期时吞吐量的非线性可能由于相对于总脉冲时间较长的机器的意外加速和减速时期而变高。

在步骤228，确定第二函数，所述第二函数与脉冲启动中的系统的吞吐量相关。该函数使传送器的启动期间和由于传送器的启动而下落的物品的数量与启动传送器所需的时期关联。该函数可以作为查找表、作为分段函数或以任何其它方式分析地进行描述。

在一些实施例中，第一和第二函数可以作为单、可能分段函数被确定。

均可以根据多个启动而不是单启动确定第一和第二函数。因此，可以统计地、同时可选地利用分析方法确定函数。

在一些实施例中，第一和第二函数被确定并且随后当传送器在恒定特性下操作时(加速和减速时间除外)被使用，所述特性例如为速度、振动频率、振动幅度等。

可以按照相反顺序执行包括步骤208、212和216的确定第一函数和包括步骤220、224和228的确定第二函数。

也将领会第一和第二函数可以是物品和设置依赖的，即，分配不同的物品可以产生不同的函数。另外，可以确定机器的其它参数，例如传送器速度、频率、料斗闸门的高度等。

现在参考图2B，该图显示了分配机器的分配阶段的实施例中的步骤的流程图。

在步骤232，启动传送器持续一定时期，所述时期被确定成使得由于启动而下落的物品的数量接近在每个容器中分配所需的物品的数量。根据在校准阶段的步骤216确定的第一吞吐量函数确定持续时间。在一些实施例中，该时期被确定成使得在大多数情况下，容器将包含少于所需数量的物品。这样的原因在于在传送器的该第一操作中，通常更期望的是具有可通过增加物品进行修正的更少物品而不是分配太多物品。

在步骤236，确定已下落到容器中的物品的数量。物品的数量也包括在传送器停止之后由于惯性力而下落的物品。将领会在一些实施例中当物品下落时计数它们，这在传送器处于运动中并且有时在这之后发生。

在步骤240，确定在容器中物品是否仍然有缺失以完成必须分配的完整量。

如果没有物品缺失(这可能是罕见的情况)，则在可选的步骤242，基于在初始操作和一个或更多个脉冲期间已下落的物品的数量更新在校准步骤200设置的吞吐量函数或其参数，例如吞吐量函数中的特定点的值。类似地，如果缺失物品的数量后来变为低于或高于在校准步骤中早先设置的或在所分配的在先组中的数量，则基于初始操作和一个或更多个脉冲期间已下落的物品的数量更新吞吐量函数中的特定点的值。当分配物品的另外组时或在以后的启动中可以利用经更新的参数。将领会，可以在将物品分配到一个容器中之后、在已分配多个容器之后、在完成全部分配任务之后等执行校准参数的动态更新。重复地更新函数或参数增强了精度并且因此增强了方法和装置的吞吐量。

无论是否已动态地更新校准参数，移除容器，并且在步骤244放置下一个容器。

如果物品仍然缺失，则在步骤248，确定脉冲长度的所需持续时间，使得将由于脉冲而下落的物品将接近或完成物品的所需数量。根据在校准阶段的步骤228确定的第二吞吐量函数确定持续时间。

在一些实施例中，如果容器中缺失的物品的数量或百分比超过预定值，例如物品中大于10％的物品或10个物品缺失，则脉冲长度可以被确定成使得脉冲之后下落物品的总数量在许多情况下仍然不能完成所需数量，并且可能需要可以提供更高精度的另一个脉冲。也就是说，如果太多物品缺失，则单、长脉冲可能是不精确的并且不如多个更短脉冲。然而，如果缺失物品的数量低于阈值，则脉冲长度可以被确定成使得脉冲之后的物品的总数量将等于所需数量。

在备选实施例中，仅仅可以允许一个或更多个预定长度的脉冲，使得如果物品从容器缺失，则可以选择预定长度中的一个。如果仅仅允许一个这样的预定长度，则可以省略步骤248。

因此，在步骤252可以启动传送器持续确定的或预定的脉冲长度。

在步骤256，类似于上面的步骤236确定下落物品的数量，并且控制返回到步骤240。

取决于待分配的物品的使用和性质，在一些实施例中，传送器的单启动将足以保证在足够大多数情况下，被分配物品的数量在所需数量的满意范围内。然而，如果需要更大的精度，则将需要一个或更多个脉冲来实现目标使得超量尽可能稀少。超量通常可能与同时下落到管道136(图1)中的物品的数量相关。可以选择传送器120的宽度和/或结构，从而限制同时下落到管道136中的物品的数量，例如数量可以被限制到最多3个物品。在不同实施例中，取决于物品的类型和/或尺寸，由传送器的宽度和/或结构限制的同时下落物品的数量可以不同。

现在参考图3A和图3B，该图显示了图1的计数机构140及其操作模式的实施例。

图3A显示了计数机构140的示例性实施例。该机构包括设计成用于计数下落物品的光源和光电检测器的布置。物品可以自由地或在界定空间(例如图1的圆柱形管道136)的内部下落。

该布置可以在管道的内部、在管道的两个断开部分之间或围绕物品的下落区域布置。

该布置包括一个或更多个(例如三个)电磁能量源316、320和324(例如激光二极管等)，以及三个接受器336、340和344(例如对光或另一种电磁能量敏感的光电检测器)。源和接受器都围绕物品(例如物品304、308和312)的下落区域定位，并且大致在大致正交于下落方向的一个平面上。

在一些实施例中，可以使用准直光源，而在其它实施例中非准直光源可能是优选的。

在一些实施例中，源316、320和324可以布置成使得能量在垂直方向上从它们中的两个或更多个发射。在其它实施例中，所有源布置成使得它们中没有两个是垂直的。例如，三个源可以成60°的角布置，如图3A中所示，或者彼此成120°。

将领会光源和光电检测器仅仅是示例性的，并且不同技术可以用于感测物件的存在。

当操作分配装置时，每个源发射由对着它定位的传感器检测的能量。因此，由源316、320和324的每一个发射的能量分别由相对于源定位的传感器(例如传感器336、340和344)检测。

当一个或更多个物品(例如物品304、308、312)从传送器120的端部128掉落到容器132中时，元件穿过计数机构140，并且由传感器中的一个或更多个感测。

在一些实施例中，当光能被发射并且被感测时，光源316、320和324发射连续光，并且定期地采样光电检测器336、340和344。在其它实施例中，源316、320和324发射光猝发并且分别采样336、340和344。采样光电检测器336、340和344的频率取决于下落物品的速度，所述速度大体上取决于下落端部128和计数机构140之间的距离，该距离决定到此为止已获得多大的重力加速度。在每个时间窗口期间必须采样光电检测器336、340和344至少一次，所述时间窗口具有的持续时间等于物品穿过感测区域(例如通过源316、320和324的光束)耗费的时间。因此，在物品下落通过观察机构140的时间期间保证每个下落物品至少被俘获一次。然而，如果采样频率更高，则相同物品可能出现在多个快照中并且可能被计数一次以上。这基本上可以通过使用图像处理技术丢弃靠近一个快照的顶部并且靠近下一个快照的底部出现的物品进行修正。

所以，如果物品下落通过光源316、320和324的光束耗费T毫秒，则应当大致每T毫秒拍摄快照。在备选实施例中，光电检测器336、340和344可以作为在大约5MHz至大约10MHz之间的行频率(line frequency)下连续操作的CCD行检测器(line detector)实现，其中从行扫描构造和分析图像。

现在参考图4，该图显示了图3的备选实施例，其中光源401提供非相干光(可选地，白光)。光从物品304、308和312反射并且由透镜(例如透镜416、420和424)分别会聚到检测器336、340和344上。

将领会计数机构可以包括附加部件，例如用于避免连接源和传感器的任何观察部中的阻塞的清洁机构。清洁机构例如可以通过以高压吹送空气等而工作。

现在参考图3B，该图显示了当物品304、308和312正在下落通过计数机构时分别从传感器336、340和344拍摄的三张快照348、352和356的例子。物品304、308和312的阴影分别由304′、308′和312′指示。

使用诸如边缘检测的图像分析技术，可以在每个快照内分离物品。在图3B的例子中，快照348显示三个不同物品，快照352显示两个不同物品并且快照356也显示三个不同物品。

在一些实施例中，在特定时期下落的物品的数量可以被确定为在任何快照上显示的物品的最大数量。在图3B的例子中因此将确定三个物品正在下落，如快照348或356中所见。在其它示例性实施例中，下落物品的数量可以被确定为在大多数快照中显示的物品的数量。在图3B的例子中，这也将产生三个物品正在下落的结果，如快照348和356中所见，而快照352仅仅显示两个物品，原因是从源320的视角来看物品308隐藏了物品304。将领会另外的方法可以用于确定在拍摄快照时正在下落的物品的数量。也将领会可以使用不同数量的源和传感器。

在一些进一步分析中，图像分析技术可以用于根据物品在传感器上的各种投影确定下落物品是完整的还是破损的。如果提供该特征，则可以忽略破损物品或从物品流移除破损物品使得容器将至少包括所需数量的适当物品。备选地，可以丢弃整个包装单元132。

在一些实施例中，快照的分析和图像的数量的确定由构成计数机构140的一部分的单元或模块执行。在其它实施例中，快照可以传送到计算平台104或任何其它计算平台进行处理并且确定下落物品的数量。

以上公开提供了一种用于分配物品(可选地分配到容器中)使得每个容器具有预定数量的物品的方法和装置。该方法允许高精度使得在大多数情况下正好分配所需数量的物品。在所分配的物品的数量不等于所需的准确数量的情况下，保证物品的数量超过并且不低于所需数量。实验结果显示所公开的方法可以在大约99.99％的情况下提供准确数量的物品。该方法也允许高效率和吞吐量。由于物品不需要作为单列从料斗被提供，因此在每个启动中更多的物品可以穿过机器，因此提供更高的总分配速率。

尽管已参考示例性实施例描述了本公开，但是本领域的技术人员将理解可以进行各种变化并且等效物可以替代其中的元件而不脱离本公开的范围。另外，可以进行许多修改以使特定情况、材料、步骤或部件适应于教导而不脱离本发明的实质范围。所以，所公开的主题不应当被限制到作为预期用于实施本发明的最佳模式公开的特定实施例，而是仅仅由以下权利要求限制。

在本申请的说明书和权利要求中，词语“包括”、“包含”和“具有”的每一个及其形式不必被限制到可以与该词语关联的列表中的项。

Claims (24)

1.一种用于将离散物品分配到多个容器中使得所述多个容器的每一个包含预定数量的物品的方法，所述方法包括：

操作传送器使得放置在所述传送器上的物品至少部分并行地下落到容器中，启动所述传送器持续一定时期使得少于所述预定数量的物品下落到所述容器中；

在操作期间和操作之后由于惯性力而使物品已下落到所述容器中之后，确定所述容器中的缺失物品的数量；以及

操作所述传送器持续脉冲持续时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括早期校准阶段，在所述早期校准阶段，根据第一函数来确定启动所述传送器所经历的时期。

3.根据权利要求2所述的方法，其还包括：动态地更新与所述校准阶段的所述第一函数关联的参数。

4.根据权利要求3所述的方法，其还包括：根据第二函数确定脉冲。

5.根据权利要求2所述的方法，其还包括：动态地更新与所述校准阶段的所述第二函数关联的参数。

6.根据权利要求2所述的方法，其中所述传送器以恒定的特性操作。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述特性选自下列：速度、振动频率、振动幅度和倾斜度。

8.根据权利要求1所述的方法，其还包括：确定所述脉冲持续时间使得所述缺失物品将在所述脉冲持续时间期间或在所述脉冲持续时间之后由于惯性力作用而下落。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述传送器在第一方向上输送所述物品，并且其中两个或更多个物品放置在所述传送器上使得所述物品在正交于所述第一方向的方向上至少部分地重叠。

10.根据权利要求1所述的方法，其中使用系统来计数所述物品，所述系统包括至少一个电磁能量源和用于接收电磁能量的至少一个传感器。

11.根据权利要求1所述的方法，其中使用系统来计数所述物品，所述系统包括至少三个电磁能量源和至少三个传感器，其中所述电磁能量源中的至少两个在非垂直方向上发射电磁能量。

12.一种用于将离散物品分配到多个容器中使得所述多个容器的每一个包含预定数量的物品的装置，所述装置包括：

传送器，用于将来自进料器的物品输送到一位置，所述物品从所述位置下落到所述容器中；

计数机构，用于计数在所述传送器的操作期间和在操作之后由于惯性力已从所述传送器掉落到所述容器中的物品的数量；

致动器，用于根据控制命令操作所述传送器或使所述传送器停止；以及

计算平台，用于接收来自所述计数机构的计数并且生成将提供给所述致动器的控制命令，所述计算平台执行控制部件，所述控制部件被配置成：

向所述致动器生成第一命令以操作所述传送器持续一定的操作持续时间，使得在操作期间和在操作之后由于惯性力而使少于所需数量的物品将从所述传送器掉落到所述容器中；

在操作期间和操作之后由于惯性力而使物品已下落到所述容器中之后，确定所述容器中的缺失物品的数量；以及

向所述致动器生成第二命令以操作所述传送器持续脉冲操作持续时间。

13.根据权利要求1012所述的装置，其中所述控制部件还被配置成确定所述脉冲操作持续时间使得所述缺失物品将在所述脉冲操作持续时间期间或在所述脉冲操作持续时间之后由于惯性力作用而下落。

14.根据权利要求1012所述的装置，其中所述第一命令被配置成使所述传送器以恒定特性操作。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述特性选自下列：速度、振动频率、振动幅度和倾斜度。

16.根据权利要求101212所述的装置，其中根据第一函数确定所述操作持续时间。

17.根据权利要求1012所述的装置，其中根据第二函数确定所述脉冲操作持续时间。

18.根据权利要求1012所述的装置，其中所述传送器被配置成在第一方向上输送所述物品，并且两个或更多个物品放置在所述传送器上使得所述物品在正交于所述第一方向的方向上至少部分地重叠。

19.根据权利要求1012所述的装置，其中所述计数机构包括至少一个电磁能量源和用于接收电磁能量的至少一个传感器。

20.根据权利要求1012所述的装置，其包括至少三个电磁能量源和至少三个传感器，其中所述电磁能量源中的至少两个在非垂直方向上发射电磁能量。

21.一种物品分配器，其包括：

并行输送传送器；

计数机构，所述计数机构定位在所述传送器的端部之下，用于计数从所述传送器掉落的物品，其中当下落通过所述计数机构时所述物品中的至少一些物品至少部分水平地平行；以及

计算平台，所述计算平台连接到所述传送器和所述计数机构，并且被配置成在连续模式中操作所述传送器直到当前批次的期望物品计数由所述计数机构指示为近似达到，并且在脉冲模式中操作所述传送器以至少完成从所述期望物品计数缺失的物品的量，

其中所述脉冲模式包括在至少一个脉冲中启动所述传送器，所述脉冲具有预先确定的长度，以作为所述传送器的操作的直接结果以及由于所述脉冲之后的惯性力间接地使设定数量的物品从所述传送器掉落。

22.根据权利要求21所述的物品分配器，其中所述计算平台还被配置成在物品分配任务之前的校准阶段中预先确定所述脉冲长度和所述连续操作模式的长度中的至少一个长度。

23.根据权利要求21所述的物品分配器，其中所述计算平台还被配置成在包括多个批次的分配的分配任务期间调节所述脉冲长度和所述连续操作模式的长度中的至少一个长度，从而增强匹配后续批次中的期望物品计数的精度。

24.一种计算机程序产品，其包括：

非暂时性计算机可读介质；

第一程序指令，用于生成用于致动器的第一命令以操作所述传送器持续一定的操作持续时间，使得在操作期间和在操作之后由于惯性力而使少于所需数量的物品将从所述传送器掉落到容器中；

第二程序指令，用于在操作期间和操作之后由于惯性力而使物品已下落到所述容器中之后确定所述容器中的缺失物品的数量；以及

第三程序指令，用于生成用于所述致动器的第二命令以操作所述传送器持续脉冲操作持续时间，

其中所述第一、第二和第三程序指令存储在所述非暂时性计算机可读介质上。

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