CN105984731A - 一种货物装载和分拣及收发系统 - Google Patents

Abstract

一种货物装载及分拣系统，由特制运转箱装卸，分拣系统和散货卸装，分拣系统组成，能够实现货物的自动分拣和装卸。

Description

一种货物装载和分拣及收发系统

技术领域

本发明属于机械自动化应用领域，具体说就是一种利用光电技术和机械技术的结合，实现特定操作过程的自动化。

背景技术

目前使用的装卸手段都是人工操作，特别是对外形不规则的物体，现有技术无法实现机械取代人工作业，导致作业效率低下，劳动强度大。急需使用机械取代人工作业，以提高生产效率，减轻工人劳动强度，本技术就是顺应这一现实要求而研制。

发明内容

本发明由五大系统部分组成，具体包括：特制转运箱装卸部分，特制转运箱分拣部分，散货卸装部分，散货分拣部分，收发件箱部分。

本发明总体说明，本发明的整个系统流转过程是：当卸货系统将特制转运箱卸载到主分拣系统上时，分拣系统将转运箱按各个目的地进行分拣进各个分支系统，同时将需要重新打包，分拣的转运箱送入散货分拣系统进行卸载，分拣，重新装箱，然后再送入转运箱分拣系统进行分拣，最后进入各个目的地分支系统进行装载。

附图说明

图1本发明整个系统示意图，其中，（1）特制转运箱卸载系统，（2）特制转运箱分拣系统，（3）传输带，（4）特制转运箱装载系统，（5）特制转运箱，（6）特制转运箱中的货物卸载，分拣，装箱系统，（7）输送带，（8）重新装好的转运箱，（9）输送带，（10）处理及控制系统。

特制转运箱装卸部分说明：本部分包括有传输带，安装在传输带上的一套非接触式点测距幕墙系统，机械手系统，安装在装载空间上方及传输带端部的非接触式点测距阵幕系统，以及控制系统和数据库系统等；其中控制系统根据数据库中储存的物体形状和传输带上方非接触式点测距阵幕系统提供的物体摆放位置，确定机械手抓取物体上的部位，根据数据库中物体的重量确定机械手的抓取力度，抓好物体；然后根据装载空间上方的非接触式点测距阵幕系统提供的装载空间的情况，确定物体在装载空间的摆放位置，控制系统指令机械手将物体放置到装载空间的合适位置中，完成一次装载过程，当物体装满一定高度的装载空间，机械手移动到下一个位置继续装载，其中，机械手的某一部位与传输带的某一部位一直保持固定的距离，以利于装载。自动卸载部分与装载部分相反，根据非接触式点测距阵幕系统提供装载空间货物的装载情况，确定货物的卸载先后顺序，依次抓取货物，放到传输带上。其中，机械手端部可以装电磁铁作为抓手，机械手部分可以三个维度活动，传输带可以自动伸缩。

图2特制转运箱自动装载系统设备示意图，其中，(8)传输带，(11)非接触式点测距幕墙系统，(7)被装载物体，(3)机械手系统，(1)非接触式点测距阵幕系统，(12)控制系统，(4)装载空间，(10)装载空间顶部卷盖系统；当物体被传输带运输到传输带端部时，控制系统根据数据库中物体的形状以及传输带上方非接触式点测距阵幕系统提供的物体摆放位置和数据库提供的物体质量指令机械手抓取物体上的具体位置并以合适的抓取力度抓起物体，然后根据上方的非接触式点测距阵幕系统提供的装载空间情况，确定物体的摆放位置，完成一次操作过程，当物体摆放到恰当高度时，机械手根据指令移动到下一位置继续装载，其中机械手的底盘与传输带的端部的距离保持不变。卸载过程相反操作。

特制转运箱分拣部分说明：本部分包括，对两个物体之间的间隙进行控制的系统，对待分拣物品从主输送带进入目标分支输送带进行控制的系统，最后验证进入目标分支输送带的物品是否准确及记数的系统，对两个物品之间的间隙进行控制是由一套非接触式点测距幕墙系统及一套挡板升降系统组成；当非接触式点测距幕墙扫描到一个物体的尾部，指令幕墙系统升起，阻挡下一个物品，以便两个物品之间形成一个适当的间隙，利于分拣；分拣系统是由一套ic卡读卡器及一套非接触式点测距幕墙系统和主传输带上一段可升起传输带（或推开段）组成；当ic卡读卡器读取了物品上的ic卡上的信息并从数据库中得到物品的寄送目标信息，便指令相应的分支上的一段主传输带准备升起，当非接触式点测距幕墙系统扫描到物品的首部时，计算出物品到达相应的分支传输带的时刻，加上一个合适的提前时期，指令相应的分支传输带上的一段可升起主传输带升起，当扫描到物品的尾部时，计算出物品到达相应的分支传输带的时间加上一个合适滞后时期，指令可升起主传输带落下，物品进入相应的分支传输带后，一套ic卡读取系统读取物品上的ic卡信息并发送到数据库，同时计数进入该分支传输带上的物品数量！完成物品的自动分拣。

附图 3是自动分拣设备示意图，其中(1)非接触式点测距幕墙系统，(2)挡板及升降系统，(3)处理及控制挡板的升降的控制系统；(4) ic卡信息读取及发送系统，(5)非接触式点测距幕墙系统，(6)ic卡信息读取系统，(7)ic 卡信息读取系统，(8)非接触式点测距幕墙及读取的ic卡信息和数据库交换的信息处理系统，(9)主输送带升降段的控制系统，(10)主输送带，（12）数据库，(A1)主输送带上的可升起段及起降设备，(A) 分支输送带，(B1)主输送带上的可升起段及起降设备，(B)分支输送带。主传送带的分拣过程是，(1)非接触式点测距幕墙系统扫描到一个物品的尾部时，指令(2)挡板及升降系统升起，阻挡下个物品，以保证两物品之间有适当的间隔，以利于分拣； 当(4)ic卡信息读取及发送系统读取到ic卡上的信息时，从数据库中取得物品的目标地址信息，指令相应的(A1)主输送带上可升起段及起降设备或(B1)或许其它等分支段上的主输送带上的升起段，挡板及主输送带上的起降设备用液压，气动或凸轮完成，(5)非接触式点测距幕墙系统扫描到物品的首部信息时，计算出物品到达目标分支的时间加上一个合适的提前时期，指令相应的主传输带上的可升起段升起，让物品转入相应的分支传输带，当扫描到物品的尾部时，计算出物品的尾部到达时间加上一个合适的延迟时间，指令主传输带上可升起段落下，完成一件物品的分拣，(6) ic卡信息读取系统，读取相应的物品信息并输入数据库，验证并计数进入该分支物品的信息及数量。

散货卸装部分说明：本部分包括递进排序系统，对中和箱盖检测系统，递送系统，抓取和翻转系统，揭盖系统，一个六面中心部位嵌有铁块及有活动插接板的箱盖的特制货运箱，处理和控制系统等组成。

当递送系统的非接触式点测距系统检测到递送段传输带上有特制货箱时，递送段传输带停止运转，处理系统根据非接触式点测距检测到的信息分析箱盖位置，箱盖上涂有与其它五个面不一样的涂层信息，如果箱盖在两侧，处理和控制系统指令在箱子上方的吸盘吸起箱子并旋转90度，然后根据非接触式点测距检测到的信息，指令电机运转调整到箱子的中心位置和两旁的非接触式点测距检测系统的中心位置相对，同时当临近递送系统的一段传送带旁的检测系统也检测到其上有货运箱子的时候，也停止运转，依次类推，但是当递送段传输带上没有货运箱子时，所有各段都需要运行，以将后面的箱子传输到递送系统上。

当递送系统根据设计好的距离将货运箱子送到抓取和翻转系统时，抓取和翻转系统根据处理系统的指令抓取好货运箱子，递送系统返回，抓取和翻转系统根据指令将箱盖翻转朝向揭盖系统并上升抵达揭盖系统的吸盘，揭盖系统的吸盘吸住箱盖同时揭盖系统的带有螺旋系统的转盘转动带到跟随运动的伸缩杆运动，伸缩杆的端部的卡子拉动箱子上的活动插接板，使箱盖和箱子脱离，同时抓取和翻转系统与揭盖系统脱离接触并开始翻转倾倒箱子里货物，揭盖系统将箱盖移动到放置箱盖的位置，返回后将已经倾倒完货物的箱子底部吸住并移动到放置箱子的位置放下。装完货物的箱子装盖的过程与揭盖的过程相反，揭盖系统先吸住箱盖，在箱盖与箱体对好位置时，带有螺旋系统的转盘转动带到跟随运动的伸缩杆运动拉紧箱盖上的活动插接板，在吸盘将箱盖放到箱子的合适位置时，松开箱盖上的活动插接板，使箱子盖好，完成盖箱盖子的过程。

如图所示：

图5，一种散货卸装自动系统示意图；其中（1）电机；（2）输送带；（3）电机；（4）非接触式点测距检测装置；（5）输送带之间连接件；（6）支架系统；（7）吸附及旋转系统；（8）非接触式点测距检测系统；（9）长螺杆；（10）滑竿；（11）螺母；（12）电机；（13）支撑块；（14）铁块；（15）箱盖；（16）吸盘；（17）活动插板；（18）箱盖；（19）铁块；（20）弹簧；（21）沿螺旋运动的滚轮；（22）固定件；（23）螺旋槽；（24）伸缩杆系统；（30）处理和控制系统。其中（1）电机和（2）输送带及（4）非接触式点测距检测装置组成输送分段的运动和停止系统；（6）支架系统和（7）吸附及旋转系统及（8）非接触式点测距检测系统组成箱体旋转及对中系统；（9）长螺杆，（10）滑竿，（11）螺母，（12）电机，（13）支撑块，（14）铁块等组成递送系统。（16）吸盘，（21）沿螺旋运动的滚轮，（22）固定件，（23）螺旋槽，（24）伸缩杆系统等组成翻转及揭盖系统。

散货分拣部分说明：本发明包括，对物品进行分散处理的传输带系统，对两个物体之间的间隙进行控制的系统，对待分拣物品从主输送带进入目标分支输送带进行控制的系统，最后验证进入目标分支输送带的物品是否准确及记数的系统，对两个物品之间的间隙进行控制是由一套非接触式点测距幕墙系统及一套挡板升降系统组成；当非接触式点测距幕墙扫描到一个物体的尾部，指令幕墙系统升起，阻挡下一个物品，以便两个物品之间形成一个适当的间隙，利于分拣；分拣系统是由一套ic卡读卡器及一套非接触式点测距幕墙系统和主传输带上一段可升起传输带组成；当ic卡读卡器读取了物品上的ic卡上的信息并从数据库中得到物品的寄送目标信息，便指令相应的分支上的一段主传输带准备升起，当非接触式点测距幕墙系统扫描到物品的首部时，计算出物品到达相应的分支传输带的时刻，加上一个合适的提前时期，指令相应的分支传输带上的一段可升起主传输带升起，当扫描到物品的尾部时，计算出物品到达相应的分支传输带的时间加上一个合适滞后时期，指令可升起主传输带落下，物品进入相应的分支传输带后，一套ic卡读取系统读取物品上的ic卡信息并发送到数据库，同时计数进入该分支传输带上的物品数量！完成物品的自动分拣。

附图 4是散货自动分拣设备示意图，其中（Z）自卸装载设备，（Y）传输带，（X）倾斜式传输带，（W）无法分拣的物品回流传输带，(1)非接触式点测距幕墙系统，(2)挡板及升降系统，(3)处理及控制挡板的升降的控制系统；(4) ic卡信息读取及发送系统，(5)非接触式点测距幕墙系统，(6)ic卡信息读取系统，(7)ic 卡信息读取系统，(8)非接触式点测距幕墙及读取的ic卡信息和数据库交换的信息处理系统，(9)主输送带升降段的控制系统，(10)主输送带，（12）数据库，(A1)主输送带上的可升起段及起降设备，(A) 分支输送带，(B1)主输送带上的可升起段及起降设备，(B)分支输送带。其中当（Z）自卸装载设备将待分拣物品卸入（Y）传输带，（Y）传输带将物品送入（X）倾斜式传输带，物品在（X）倾斜式传输带上由于重量和摩擦力的不同，造成下落时间不同的延迟，从而在（X）倾斜式传输带被分散开并进入不同的(10)主输送带进行分拣，其中重叠和无法分拣的物品被（W）无法分拣的物品回流传输带送回重新分拣，（Y）传输带和（X）倾斜式传输带的传输速度根据（W）无法分拣的物品回流传输带送回的物品数量进行调节，另一方面主传送带的分拣过程是，(1)非接触式点测距幕墙系统扫描到一个物品的尾部时，指令(2)挡板及升降系统升起，阻挡下个物品，以保证两物品之间有适当的间隔，以利于分拣； 当(4)ic卡信息读取及发送系统读取到ic卡上的信息时，从数据库中取得物品的目标地址信息，指令相应的(A1)主输送带上可升起段及起降设备或(B1)或许其它等分支段上的主输送带上的升起段，挡板及主输送带上的起降设备用液压，气动或凸轮完成，(5)非接触式点测距幕墙系统读扫描到物品的首部信息时，计算出物品到达目标分支的时间加上一个合适的提前时期，指令相应的主传输带上的可升起段升起，让物品转入相应的分支传输带，当扫描到物品的尾部时，计算出物品的尾部到达时间加上一个合适的延迟时间，指令主传输带上可升起段落下，完成一件物品的分拣，(6) ic卡信息读取系统，读取相应的物品信息并输入数据库，验证并计数进入该分支物品的信息及数量。

收发件箱部分说明：本部分由服务器系统，采集客户端系统和用户端系统，储物柜系统组成，具体的客户端系统又由物品重量自动采集系统，物品体积自动采集系统，IC卡信息读取系统及相关表单信息输入系统及费用支付系统和无线收发系统组成（或光信息交互系统），客户端系统将相关信息采集完成捆绑后输入服务器系统，服务器系统和客户端系统及储物柜系统进行信息交换及对相关信息进行综合利用。

当寄件客户端将所寄物品信息采集并付费后将相关信息送入服务器，服务器将一组密码发送给寄件客户端，寄件客户凭此组密码用寄件客户端打开寄件储物柜，放入所寄物品并关好储物柜，服务器收到储物柜物品存入信息后，发送一组密码到收派件员客户端，收派件员根据此组密码用收派件员客户端打开储物柜并取出物件关好门后在此物品上粘贴IC卡标签，同时用收派件员客户端读取此物品上粘贴的IC卡信息并发送给服务器；当收派件员到达派件储物柜时，收派件员用收派件员客户端读取派件储物柜位置信息并同时读取物品上粘贴的IC卡信息发送给服务器，服务器收到相关信息后发送一组密码到收派件员客户端，收派件员用此组密码通过收派件员客户端打开派件储物柜，放入物品并关好门；服务器收到物品放入储物柜的信息后发送一组密码到收件人客户端，收件人凭此组密码通过收件人客户端打开储物柜并取走物品关好门后，（如果收集到足够多收件人特征信息，也可以不用发送密码，收件人收到有自己快件的信息后凭自己的特征信息取件，例如，刷脸等）服务器收到物品取走信息后向寄件客户端和收派员客户端发送物品已被客户收到的相关信息；完成一次物品运送过程。

图6是收派件箱示意图，图6中的（1）服务器系统，（2）寄件客户端系统，（3）寄件储物柜，（4）收派件客户端，（5）收件客户端系统，（6）派件储物柜；当客户准备寄件时，将需要寄的物品的重量，体积，寄件人地址，收件人地址等信息采集并输入表单中，并根据表单提示的付款额度通过链接的支付系统完成信息的输入和款项的支付同时将这些信息发送到服务器系统，服务器系统生成一组密码，发给寄件客户端系统和客户附近的寄件储物柜系统，客户用此密码通过寄件客户端打开附近的收到此密码的寄件储物柜，放入物品并关好门；服务器收到物品放入储物柜的信息立刻发送一组密码到收派件客户端；收派件人员用此组密码打开放入物品的寄件储物柜，取出物品并粘贴IC卡标签，并用收派件客户端读取粘贴在物品上的IC卡信息发送到服务器，同时关好门，服务器收到提取信息后将相关信息发送给收派件客户端；当收派件员到达派件储物柜时，用收派件客户端读取派件储物柜上的位置信息同时读取被寄物品上粘贴的IC卡信息发送到服务器，服务器发送一组密码到收派件客户端，收派件员用此组密码通过收派件客户端打开派件储物柜并放入物品，关好门；服务器收到物品已放入派件储物柜的信息时向收件客户端系统发送一组密码，收件客户凭此组密码通过收件客户端系统打开派件储物柜，取出物品并关好门，服务器收到物品取出信息后向寄件客户端系统，收派件客户端系统发送相关信息；完成一次收发件过程。其中图6中（1）服务器系统与（3）寄件储物柜及（6）派件储物柜用有线系统连接，（1）服务器系统与（2）寄件客户端系统和（4）收派件客户端及（5）收件客户端系统通过无线系统进行数据交换；（2）寄件客户端系统和（4）收派件客户端及（5）收件客户端系统与（3）寄件储物柜和（6）派件储物柜通过无线系统进行信息交换（如：可以通过手机上自带的蓝牙系统或光信息交互系统，同时也可在（3）寄件储物柜和（6）派件储物柜装上蓝牙系统或光信息交互系统）；（3）寄件储物柜和（6）派件储物柜可以相互替用；（3）寄件储物柜和（6）派件储物柜也可以设置大小不同的柜子，方便储存大小不同的物品；图6中的（11）储物柜的柜体，（12）处理信息的CPU，（13）传感器系统，（14）无线收发系统（也可以用蓝牙代替或光信息交互系统代替）；(12）处理信息的CPU和（13）传感器系统及（14）无线收发系统或光信息交互系统安装在柜体上，其中（13）传感器系统及（14）无线收发系统（或光信息交互系统）与(12）处理信息的CPU通过系统总线连接，(12）处理信息的CPU与（1）服务器系统通过有线连接，确保信息准确无误(也可用无线)；图6中的（20）客户端系统CPU，（21）物品质量信息采集系统，（22）物品体积信息采集系统，（23）IC卡信息读取系统，（24）表单信息采集及费用支付系统，（25）无线收发系统（可用手机中的蓝牙系统或光信息交互系统代替）；当（21）物品质量信息采集系统，（22）物品体积信息采集系统，（23）IC卡信息读取系统，（24）表单信息采集及费用支付系统等的信息采集完成，（20）客户端系统CPU将相关信息进行捆绑并发送到（1）服务器系统；（1）服务器系统（20）客户端系统CPU由无线或有线进行连接；即没有有线时通过（25）无线收发系统进行信息交换；（20）客户端系统CPU和（21）物品质量信息采集系统，（22）物品体积信息采集系统，（23）IC卡信息读取系统，（24）表单信息采集及费用支付系统之间通过数据线连接；费用支付系统与银行卡系统或中间支付系统通过有关协议进行合作。另外，采集物品体积时，可以让物品通过一个环形或四方形的非接触式点测距系统，每隔一个微小时间间隙就采集一次物品的断面面积额，将若干断面面积积分，从而得到物品体积。

Claims (6)

1.一种货物装载和分拣及收发系统，其特征在于由特制运转箱装卸，分拣系统和散货卸装，分拣系统及收发件箱系统组成，其中特制运转箱装卸，分拣系统包括：有传输带，顶部可以活动的装载空间，有安装在传输带上的非接触式点测距幕墙系统，安装在装载空间上部和传输带端部的非接触式点测距阵幕系统，机械手系统，控制系统以及与之相连的数据库系统，由一套非接触式点测距幕墙系统和挡板系统组成的控制物品之间间隔的设备，由ic卡读取系统及非接触式点测距幕墙系统组成的控制主传输带上可升起段的控制系统，及ic卡读取及验证系统；散货卸装，分拣系统包括：由递进排序系统，对中和箱盖检测系统，递送系统，抓取和翻转系统，揭盖系统，一个六面中心部位嵌有铁块及有活动插接板的箱盖的特制货运箱，与各个检测系统和运动电机相连接的处理和控制系统等组成的全自动化的货物卸装系统，对物品进行分散的传输带和若干主传输带及若干分支传输带，其特征在于：由分散传输带将自动卸货设备卸下的物品进行分散，由一套非接触式点测距幕墙系统和挡板系统组成的控制物品之间间隔的设备，由ic卡读取系统及非接触式点测距幕墙系统组成的控制主传输带上可升起段的控制系统，及ic卡读取及验证系统；收发件箱系统包括：储物柜上设有微处理系统，显示系统，输入系统及光信息摄入系统，微处理器系统与服务器，采集系统及用户端通过有线，无线及光交互信息。

2.根据权利要求1，其特征在于非接触式点测距幕墙系统或顶部的非接触式点测距阵幕系统扫描到物体在传输带上的摆放位置，利于机械手抓取，其特征在于有非接触式点测距阵幕系统和数据库系统提供的物体的形状位置和质量，利于控制系统确定机械手的抓取物体位置和力度，其特征在于有提供物体装载空间情况的非接触式点测距阵幕系统，将装载空间的具体位置和空间情况提供给控制系统，控制系统根据空间情况确定物体的摆放位置。

3.根据权利要求1其特征在于非接触式点测距幕墙系统扫描到物品的相关信息后通过控制系统控制挡板系统的升降；其特征在于：ic卡读取系统读取物品上的信息后通过数据库得到相关物品的地址信息后指令设定的相关主传输带上的升起段准备升起，当非接触式点测距幕墙扫描到相关物品的首未部位置时加入适当的提前或延迟时间指令目标分支段上的可升起主传输带段升起落下；其特征在于ic卡读取系统读取物品上的ic卡信息并发送给数据库。

4.根据权利要求1其特征在于由若干段独立运行的输送带和非接触式点测距检测系统及各段输送带之间的连接件组成递进输送分段；其特征在于由有非接触式点测距检测系统，吸附及旋转系统等组成的对中和箱盖检测系统；其特征在于由有滑杆，螺杆，螺母及电机组成的递送系统；其特征在于由两旁的吸铁和电机，螺杆组成的抓取并能够升降翻转的的系统；其特征在于由吸铁，带有螺旋状槽和跟随运动的伸缩杆系统组成的揭盖系统；其特征在于货运箱由六个面中心部位嵌有特制涂层的铁块，箱盖上有活动插接板的及嵌与箱体其它面的中心形状不同的铁板；其特征在于由各个检测系统和运动电机都与处理和控制系统相连接。

5.根据权利要求1其特征在于由普通传输带和倾斜传输带组成的分散物品的分散系统，其特征在于非接触式点测距幕墙系统扫描到物品的相关信息后通过控制系统控制挡板系统的升降，ic卡读取系统读取物品上的信息后通过数据库得到相关物品的地址信息后指令设定的相关主传输带上的升起段准备升起，当非接触式点测距幕墙扫描到相关物品的首未部位置时加入适当的提前或延迟时间指令目标分支段上的可升起主传输带段升起落下，其特征在于ic卡读取系统读取物品上的ic卡信息并发送给数据库。

6.根据权利要求1其特征在于：其包含有服务器系统，客户端系统，储物柜系统组成，具体的客户端系统又由物品重量自动采集系统，物品体积自动采集系统，IC卡信息读取系统及相关表单信息输入系统及费用支付系统和无线收发系统组成，客户端系统将相关信息采集完成捆绑后输入服务器系统，服务器系统和客户端系统及储物柜系统进行信息交换及对相关信息进行综合利用;其特征在于：储物柜系统由储物柜的柜体，处理信息的CPU，传感器系统，无线收发系统（也可以用蓝牙或光信息交互系统代替）系统等组成储物柜系统;其特征在于：由客户端系统CPU，物品质量信息采集系统，物品体积信息采集系统，IC卡信息读取系统，表单信息采集及费用支付系统，无线收发系统等组成信息采集端系统，及用户端系统组成。