CN103029939A - 单元组合式自动化立体仓库系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立体仓库。本发明公开了一种单元组合式自动化立体仓库系统及控制方法，包括若干个立体存储单元，所述立体存储单元包括入库子系统、立体货架子系统、出库子系统，入库子系统与立体货架子系统连通，立体货架子系统与出库子系统连通，两相邻的入库子系统通过至少一个输送机连通，两相邻的出库子系统通过至少一个输送机连通。控制方法采用模块化程序设计的方法，设计与每个立体存储单元对应的单元控制程序。本发明不仅实现了个单元或每个分区的独立运作，又提高了出入库的运作效率；系统内的一点甚至多点故障出现的情况下，均能保证自动化立体仓库系统的正常运行，保障了系统的稳定性。

Description

单元组合式自动化立体仓库系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种立体仓库，特别涉及一种单元组合式自动化立体仓库系统。本发明还涉及一种单元组合式自动化立体仓库系统的控制方法。

背景技术

自动化立体库(AS/RS)是以立体仓库为中心，在计算机的控制下实现对货物单元的收发、存储、搬运、加工和信息管理等物流作业的自动化物流系统，是集光、机电、信息等多种技术为一体的系统工程，是在不直接进行人工处理的情况下能自动存储和取出物料的系统。自动化立体仓库的主体由货架，巷道式堆垛起重机、入(出)库工作台和自动运进(出)及操作控制系统组成。自动化立体库的主要功能包括：

1、储存功能。在储存货物的同时，根据储存货物对储存环境的不同要求，同时具备恒温、恒湿等附加功能。

2、收、发货功能。可以实现收货、理货、货物储存单元标准化，实现电子标签信息写入。来货包装废弃物返回物流，货物信息传递，用户信息收集统计等功能。

3、调节供需的功能。具有调节入库、出库瞬时波动大、不平衡的功能。

4、信息管理功能。可以存储大量的信息，对库存货物信息、收货信息、发货信息、立式记录等信息进行管理、统计、分析、追踪等，从而提高仓库的智能化程度。

5、延伸功能。现代物流逐步把单一企业物流联络成纵横交错、功能完善的面向社会各行业、各环节的复合物流，物流功能和业务以自动化立库为核心向上下游延伸和发展，向上游发展到从客户收集货物、规范包装成适合大流量、大批量的运输单元，向下游发展到送货到门，满足客户在包装、批量、时间等多方面的需求。通过物流延伸，扩大物流业务，充分利用资源，降低物流成本。

已有的自动化立库是作为一个整体来考虑的，也就是当把其中的一部分单独拿出来使用时会引起整个环节的脱节，或者说拿出来的一部分是不能独立运行的。

对于已有的自动化立库是作为一个整体化设计，不可拆分、不可重组，对于小型系统来说是满足需求的，但是随着区域物流中心的需求，拥有较多条输送巷道的大型、超大型规模自动化立库系统采用现在的整体化设计将在出入库的效率、立库利用率、使用的灵活程度等多方面都不能满足需求，而且传统设计在系统出现故障时的柔性度较低，在大型、超大型规模自动化立库中带来损失将会更大。

发明内容

本发明目的是提供一种单元组合式自动化立体仓库系统及其控制方法，不仅实现了个单元或每个分区的独立运作，又提高了出入库的运作效率；系统内的一点甚至多点故障出现的情况下，均能保证自动化立体仓库系统的正常运行，保障了系统的稳定性。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种单元组合式自动化立体仓库系统，包括两个或两个以上独立的立体存储单元，所述立体存储单元包括入库子系统、立体货架子系统、出库子系统，入库子系统与立体货架子系统的输入端连通，立体货架子系统的输出端与出库子系统连通，两相邻的入库子系统通过至少一个输送机构连通，两相邻的出库子系统通过至少一个输送机构连通。

其中，所述入库子系统包括货物输入端设备、货物输送带、库前等待区，所述货物输入端设备与货物输送带连通、货物输送带与库前等待区连通，所述出库子系统包括出库货物放置区、货物输送带、货物输出设备，出库货物放置区与货物输送带连通、货物输送带与货物输出设备连通。

其中，所述入库子系统包括货物输入端设备、库前等待区、拆叠盘机构、输送机构，所述货物输入端设备通过输送机构与库前等待区连通，库前等待区通过输送机构与拆叠盘机构连通，拆叠盘机构通过输送机构与货物输入端设备连通，所述出库子系统包括出库货物放置区、货物输出端设备、拆叠盘机构、输送机构，所述出库货物放置区通过输送机构与货物输出端设备连通，货物输出端设备通过输送机构与拆叠盘机构连通，拆叠盘机构通过输送机构与出库货物放置区连接。

其中，所述立体存储单元包括一条或一条以上托盘输送系统，所述托盘输送系统包括一个或一个以上拆叠盘机构、与立体货架子系统连通的输送带、与货物输入端设备连通的输送带，其中拆叠盘机构设置在立体货架子系统与货物输入端设备之间的输送带上。

其中，所述货物输入端设备、货物输送带、库前等待区、出库货物放置区、货物输送带、货物输出端设备均为双向输送功能的输送机构。

其中，所述输送机构交叉部分设置有转折机构。

本发明的一种单元组合式自动化立体仓库系统的控制方法，包括以下步骤：

①采用模块化程序设计的方法，设计与每个立体存储单元对应的单元控制程序，单元控制程序包括用于控制输送机构输送状态的输送线控制模块、用于优化出入库输送最优路径的路径优化模块及由出入库输送线段信息构成的输送线段信息库，输送线控制模块中设置有单元组合判断逻辑，其中路径优化模块依据输送线段信息库中的数据进行路径优化，输送线控制模块依据路径优化模块的优化结果及输送机构的传感器输入信号进行输送机构的控制；

②程序启动时先运行单元组合判断逻辑进行单元组合判断，若非单元组合模式则每个单元独立运行，否则依据单元组合情况进行分组组合，依据程序及数据库接口生成立体存储单元组的控制程序，具体为在立体存储单元组内选定其中一个单元控制程序做为主控制程序，合并组内各单元输送线段信息库为立体存储单元组的输送线段信息库，采用主控程序的路径优化模块为立体存储单元组的路径优化模块，各单元控制程序中的输送线控制模块独立运行；

③依据立体存储单元组的输送线段信息库和路径优化模块，进行货物输送的最优路径寻优；

④输送线控制模块依据路径优化模块输出的最优路径信息及输送机构的传感器输入信号进行输送机构的控制。

其中，所述的输送线段信息库中各输送线段信息为输送线路交叉节点之间的实际输送线段信息。

其中，所述的输送线段信息库中的各输送线段信息包括输送线段接口、输送速度、及输送线段长度，输送方向。

其中，立体存储单元组内主控制程序选定时的择优方法为：对立体存储单元组内的各立体存储单元进行对比，选定巷道数或存储货位较多的单元的主控子系统单元。

由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：

本发明采用单元化的设计理念进行立体货架的分区、分单元应用，可以在一个自动化立体仓库系统中并行进行多个巷道的并行运作，不仅实现了个单元或每个分区的独立运作，又提高了出入库的运作效率；输入部分、输出部分组合后的多输入多输出结构保障了系统的稳定性，系统内的一点甚至多点故障出现的情况下，均能保证自动化立体仓库系统的正常运行。同时实现了大型立体仓库分区独立运行，实现了一库多用，分区管理的新模式。

附图说明

图1是本发明立体存储单元的方框示意图；

图2是本发明若干个立体存储单元组合的方框示意图；

图3是本发明具有拆叠盘机构的入库子系统的方框示意图；

图4是本发明具有拆叠盘机构的出库子系统的方框示意图；

图5是本发明单元组合式自动化立体仓库系统的控制方法流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明及其用途，但不用来限制本发明的保护范围。

实施例一

参见图1、图2，本发明的一种单元组合式自动化立体仓库系统，由若干个立体存储单元组成，所述立体存储单元由入库子系统、立体货架子系统、出库子系统组成，其中，入库子系统与立体货架子系统连通，立体货架子系统与出库子系统连通，两相邻的入库子系统通过一个输送机构连通，两相邻的出库子系统通过一个输送机构连通。

所述立体货架子系统包括立体货架、取货机构。取货机构用于实现从入库子系统取货并在立体货架中对应的存储位置存储，以及从立体货架中对应的存储位置取货后输送至出库子系统。

所述入库子系统由货物输入端设备、货物输送带、库前等待区组成。货物输入端设备为输送带或具有停滞输送功能的输送机构，是物品进入立体仓库系统入口；库前等待区为具有停滞输送功能的输送机构，供入库物品在立体货架子系统前停滞，等待立体货架子系统中堆垛机取货并于立体货架中存储放置。货物输入端设备与货物输送带连通、货物输送带与库前等待区连通。

所述出库子系统由出库货物放置区、货物输送带、货物输出设备组成。出库货物放置区为具有停滞输送功能的输送机构，供出库物品立体货架子系统堆垛机取出物品的出库放置区，待物品放稳就绪后进行输出输送；货物输出设备为输送带或具有停滞输送功能的输送机构，是物品立体仓库系统的出口；出库货物放置区与货物输送带连通、货物输送带与货物输出设备连通。

该实施例中的基本单元是立体存储单元，每个立体存储单元都可作为一个独立单元运行，相邻两个入库子系统中的货物输送带之间设置有输送机构，所述输送机构为两条，在输送机构和货物输送带的交叉部分设置有转折机构，可实现货物在相邻两个入库子系统中的货物输送带之间进行交叉输送，依据控制信号进行动作控制；相邻两个出库子系统中的货物输送带之间设置有输送机构，所述输送机构为两条，在输送机构和货物输送带的交叉部分设置有转折机构，可实现货物在相邻两个出库子系统中的货物输送带之间进行交叉输送，依据控制信号进行动作控制。

本实施例把一套完整的入出库系统形成一个模块化的系统，再通过模块之间的组合，实现多组巷道的互联互通。可以这样理解，原来的自动化立体仓库是一个大蛋糕，而我们提出的技术方案是把这个大蛋糕拆分成N个小部分，每一个部分又是可以独立运行的，又可以互联的，可以实现从一组到N组之间的组合。为库区的划分带来极大的便利。同时每一个节点的损坏都不会给整个系统带来停机的影响，可以通过对控制系统的调整，越过损坏的节点，使系统正常运行。

本实施例采用单元化的理念进行自动化立体仓库的设计，整个自动化立体仓库由1个或者一个以上立体存储单元组合构成，每个立体存储单元均包括入库子系统、立体货架子系统、出库子系统、输送机构，入库子系统和出库子系统分别设置在立体货架的两端。单元化的组合方式为相邻两个立体存储单元在入库子系统和出库子系统进行相互连通，垂直于自动化立体仓库巷道的输送道水平连通，以保证输送货物在该输送道上顺利跨单元输送；这样入库子系统的输送线同时又构成了网状结构，在单元组合后的结构中，相当于一个多输入多输出结构，拥有多点货物输入口并且出库子系统对应多个巷道。

该系统的单元化模式为大型立体仓库的分区管理、分区运营提供了技术支持，特别能在区域或国家的应急物流中心的设计中发挥平战结合的优势，常规运作模式为立体存储单元的独立运作，或依据需求进行分组组合后以组为单位进行独立运作，有应急需求时将各单元进行整体组合，构建大的立体仓库系统，实现应急情况下大输入输出效率要求下的高效运作，完成应急任务。

输送带和输送机构为皮带式输送设备或辊柱式输送设备，用于单件货物的输送存储。

作为本实施例的等同方案，由于入库时间固定，且占用时间比例较少，入库子系统和出库子系统可进行一体化设计，入库子系统可兼具出库子系统的功能，入库子系统的库前等待区和出库子系统的出库货物放置区共用，入库子系统的货物输送带和出库子系统的货物输送带共用，并增设货物输出端设备，在工作时出入库动作可分时段进行，或交叉动作；或依据场地需求将入库子系统和出库子系统在立体货架系统的一端进行分层设计。

作为本实施例的等同替换，立体货架子系统可采用多层穿梭车系统进行替换，实现相同的货物存取功能。

实施例二

参见图3、图4，本实施例与实施例一的不同之处在于立体存储单元中入库子系统、出库子系统的构成。入库子系统增设了拆叠盘系统，包括拆叠盘机构以及用于连接货物输入端设备和库前等待区的输送机构，用于将由立体货架中取出的整叠空托盘输送至拆叠盘机构进行拆盘操作后输送至有需求信息的货物输入设备；出库子系统增设了拆叠盘系统，包括拆叠盘机构以及用于连接货物输出端设备和出库货物放置区的输送机构，用于将承载货物的空托盘由各货物输出设备输送至拆叠盘机构进行叠盘操作，并将叠盘后的空托盘输送至立体货架存储；空托盘依据需求分析分散存储于各立体存储单元中。

作为本实施例的进一步优化，在入库子系统和出库子系统可进行一体化设计时，可将本实施例中入库子系统和出库子系统中的拆叠盘系统进行一体化设计，即出库子系统的拆叠盘系统和入库子系统拆叠盘系统共用，输送带依据控制指令可双向输送，拆叠盘机构依据控制指令可分时段进行拆盘和叠盘。

作为本实施例中拆叠盘系统的等同替换，可以对整个组合式自动化立体仓库系统进行统一的拆叠系统设计包括存储空托盘的立体货架系统、入库子系统部分、出库子系统部分。其中，入库子系统部分包括由输送机构连接存储空托盘的立体货架系统和拆叠盘机构，并通过输送机构连接拆叠盘机构和各货物输入端设备，实现空托盘的出库、拆垛、以及向货物输入端设备输送；出库子系统部分包括由输送机构连接存储空托盘的立体货架系统和拆叠盘机构，并通过输送机构连接拆叠盘机构和各货物输入端设备，实现托盘的有货物输出端设备回收、叠垛、以及向存储空托盘的立体货架系统存储。

实施例三

本实施例提供了一种单元组合式自动化立体仓库系统的控制方法，是基于实施例一或实施例二进行设计的，包括：

①采用模块化程序设计的方法，设计与每个立体存储单元对应的单元控制程序，单元控制程序包括用于控制输送机构输送状态的输送线控制模块、用于优化出入库输送最优路径的路径优化模块及由出入库输送线段信息构成的输送线段信息库，输送线控制模块中设置有单元组合判断逻辑，其中路径优化模块依据输送线段信息库中的数据进行路径优化，输送线控制模块依据路径优化模块的优化结果及输送机构的传感器输入信号进行输送机构的控制；

②程序启动时先运行单元组合判断逻辑进行单元组合判断，若非单元组合模式则每个单元独立运行，否则依据单元组合情况进行分组组合，依据程序及数据库接口生成立体存储单元组的控制程序，具体为在立体存储单元组内选定其中一个单元控制程序做为主控制程序，采用主控程序的路径优化模块为立体存储单元组的路径优化模块，合并组内各单元输送线段信息库为立体存储单元组的输送线段信息库，各单元控制程序中的输送线控制模块独立运行；

③依据立体存储单元组的输送线段信息库和路径优化模块，进行货物输送的最优路径寻优；

④输送线控制模块依据路径优化模块输出的最优路径信息及输送机构的传感器输入信号进行输送机构的控制。

本实施例输送线段信息库中各输送线段信息为输送线路交叉节点之间的实际输送线段信息。

本实施例输送线段信息库中的各输送线段信息包括输送线段接口、输送速度、及输送线段长度，输送方向。

本实施例立体存储单元组内主控制程序选定时的择优方法为，对立体存储单元组内的各立体存储单元进行对比，选定巷道数或存储货位较多的单元的主控子系统单元。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种单元组合式自动化立体仓库系统，其特征在于：包括两个或两个以上独立的立体存储单元，所述立体存储单元包括入库子系统、立体货架子系统、出库子系统，入库子系统与立体货架子系统的输入端连通，立体货架子系统的输出端与出库子系统连通，两相邻的入库子系统通过至少一个输送机构连通，两相邻的出库子系统通过至少一个输送机构连通。

2.根据权利要求1所述的一种单元组合式自动化立体仓库系统，其特征在于：所述入库子系统包括货物输入端设备、货物输送带、库前等待区，所述货物输入端设备与货物输送带连通、货物输送带与库前等待区连通，所述出库子系统包括出库货物放置区、货物输送带、货物输出设备，出库货物放置区与货物输送带连通、货物输送带与货物输出设备连通。

3.根据权利要求1所述的一种单元组合式自动化立体仓库系统，其特征在于：所述入库子系统包括货物输入端设备、库前等待区、拆叠盘机构、输送机构，所述货物输入端设备通过输送机构与库前等待区连通，库前等待区通过输送机构与拆叠盘机构连通，拆叠盘机构通过输送机构与货物输入端设备连通，所述出库子系统包括出库货物放置区、货物输出端设备、拆叠盘机构、输送机构，所述出库货物放置区通过输送机构与货物输出端设备连通，货物输出端设备通过输送机构与拆叠盘机构连通，拆叠盘机构通过输送机构与出库货物放置区连接。

4.根据权利要求1所述的一种单元组合式自动化立体仓库系统，其特征在于：所述立体存储单元包括一条或一条以上托盘输送系统，所述托盘输送系统包括一个或一个以上拆叠盘机构、与立体货架子系统连通的输送带、与货物输入端设备连通的输送带，其中拆叠盘机构设置在立体货架子系统与货物输入端设备之间的输送带上。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种单元组合式自动化立体仓库系统，其特征在于：所述货物输入端设备、货物输送带、库前等待区、出库货物放置区、货物输送带、货物输出端设备均为双向输送功能的输送机构。

6.根据权利要求5所述的一种单元组合式自动化立体仓库系统，其特征在于：所述输送机构交叉部分设置有转折机构。

7.一种根据权利要求1所述的单元组合式自动化立体仓库系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

①采用模块化程序设计的方法，设计与每个立体存储单元对应的单元控制程序，单元控制程序包括用于控制输送机构输送状态的输送线控制模块、用于优化出入库输送最优路径的路径优化模块及由出入库输送线段信息构成的输送线段信息库，输送线控制模块中设置有单元组合判断逻辑，其中路径优化模块依据输送线段信息库中的数据进行路径优化，输送线控制模块依据路径优化模块的优化结果及输送机构的传感器输入信号进行输送机构的控制；

②程序启动时先运行单元组合判断逻辑进行单元组合判断，若非单元组合模式则每个单元独立运行，否则依据单元组合情况进行分组组合，依据程序及数据库接口生成立体存储单元组的控制程序，具体为在立体存储单元组内选定其中一个单元控制程序做为主控制程序，合并组内各单元输送线段信息库为立体存储单元组的输送线段信息库，采用主控程序的路径优化模块为立体存储单元组的路径优化模块，各单元控制程序中的输送线控制模块独立运行；

③依据立体存储单元组的输送线段信息库和路径优化模块，进行货物输送的最优路径寻优；

④输送线控制模块依据路径优化模块输出的最优路径信息及输送机构的传感器输入信号进行输送机构的控制。

8.根据权利要求7所述的单元组合式自动化立体仓库系统的控制方法，其特征在于：所述的输送线段信息库中各输送线段信息为输送线路交叉节点之间的实际输送线段信息。

9.根据权利要求7或8所述的单元组合式自动化立体仓库系统的控制方法，其特征在于：所述的输送线段信息库中的各输送线段信息包括输送线段接口、输送速度、及输送线段长度，输送方向。

10.根据权利要求7所述的单元组合式自动化立体仓库系统的控制方法，其特征在于：立体存储单元组内主控制程序选定时的择优方法为：对立体存储单元组内的各立体存储单元进行对比，选定巷道数或存储货位较多的单元的主控子系统单元。

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