CN107470161B - 一种基于惯性和空间引导的导流设备及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于惯性和空间引导的导流设备，该装置由启动器、辨识器、分拣落料器、平缓装置、方向变化器、接受器、光电检测装置、驱动气缸、档板和控制系统等组成。其核心技术在于，利用物体运动惯性作用和立交式空间引导作用使物件流向指定的目的地。该装置适合于各种包装、规格和质地的物件的分拣，满足智能物流设备广泛适用性的需要。其优势是，结构简单、成本低廉、包容性好、运行稳定、效率高、能耗低，适合在智能物流中的应用，尤其用于物件自动分拣，符合产业化推广应用。

Description

一种基于惯性和空间引导的导流设备及应用

技术领域

本发明属于高端智能物流设备领域，涉及一种基于惯性和空间引导的导流设备，是一种智能物流行业使用的专用装置，可用于物件自动分拣。

背景技术

近年来，随着我国社会经济和电子商务的发展，物流行业的作用越来越广泛，并且深入地渗透到生产、流通、消费等领域，改变着传统经营管理模式和生产组织形态。众所周知，在烟草工业、大型超市、配送中心、物流中心等，面对数以万计的物件的日处理量，传统的人工作业的方法越来越不适应现代社会的要求。在国内用人成本逐年增加和劳动力供给减少的背景下,自动分拣是提高物流配送效率的一项重要因素。随着物流环境的逐步改善，其在我国物流领域的应用也会越来越大。因此，新型、高效、低造价的自动化设备有着巨大的市场需求。

国内目前已经有多家单位和个人在智能物流的技术和设备方面进行了大量研究，并在多方面取得成果。例如，专利201310751923.6公开了采用拨块对分拣物进行分拣的方法。专利201510244160.5开发了采用带有横向输送带的轨道小车进行分拣的装置和技术。专利201610408549.3提出了一种采用立体转塔将分拣物物件的技术，专利201610821810.2采用分拣物分拣小车，进行自动分拣。专利(CN104128313A)公开了一种立交式分拣方法及其设备与使用方法，它采用了桥连接向右侧移动，缓冲器到位，物件自由落体方法。上述技术采用不同的原来，各有特色和优势，也存在一些不足之处，例如，设备结构复杂、造价贵、使用过程要求高、一次性投资巨大，等等。因此，在智能物流技术应用越来越广泛的现状下，市场迫切需要高效而实用的新型分拣设备研究和应用。

与现有的分拣装置开发思路不同，本专利提出一种基于惯性和空间引导的导流技术与设备。它一方面能够解决分拣对象包装不规整，规格和质地差异大的难题，另一方面又具有低能耗的特性，利用运动物体的惯性和势能，通过道路选择和输送带转向切换，实现了各种规格的物件的导流和分拣。该装置的优势在于结构简单、成本低廉、效率高、运行稳定、适合产业化推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于惯性和空间引导的导流设备，由启动器、辨识器、分拣落料器、平缓装置、方向变化器、接受器、光电检测装置、驱动气缸、挡板和控制系统组成，辨识器安装在启动器的正上方，分拣落料器和启动器拼接，平缓装置安装在分拣落料器下方，分拣落料器上下翻由驱动气缸推动，方向变换器安装在平缓装置的斜下方，物体经过平缓装置正好落在方向变换器上，接受器安装在方向变换器出口的两端，方向变换器输出的物体正好落在接受器上。其中,分拣落料器、平缓装置、方向变化器、接受器)光电检测装置和驱动气缸构成单元结构，通过多单元任意组合，以满足不同的需要。6个单元结构，各个单元装置在控制系统的统一调度下，协调工作，完成设备的基本功能。该设备能够将物件自动分拣为12组。因此，一般地，物件分拣的落料口数是单元结构的二倍。

启动器由伺服电机驱动，启动器表面设有输送带，后端安装第一光电检测装置，为机械作业动作提供信号，启动器通过输送带赋予物件运动惯性和合适动能，启动器的输送带速度范围为0.5m/s～2.0m/s，更优选的范围为1.2m/s～1.60m/s。第一光电检测装置与分拣落料器的距离的适宜范围为0.20m～0.80m，更优选的范围是0.25m～0.40m。如果物件没有在该分拣落料器下落，则进入下一分拣单元，被下面的第四光电检测装置检测到。

辩识器安装在启动器旁并且和控制系统相连接，辨识器的底座可以在三维空间调整位置。

分拣落料器是“桥”与“坡”功能的结合体，并根据控制系统的指令，快速完成状态切换的时间应控制在1秒以内，更优选地，在0.4秒以内。分拣落料器的下翻部分的长度是其装置效率和容忍性的平衡结果，针对不同的分拣对象而定，其合适的范围为0.5m～1.5m，更优选的范围为0.8m～1.10m。分拣落料器后端与平缓装置之间有第三光电检测装置，及时测定落料状况，它与分拣落料器后端的距离范围为0.05m～0.40m，更优选的范围是0.10m～0.20m。

平缓装置安装在分拣落料器3下翻形成的坡道的底部，具有一定的下行坡度，平缓装置的功能是吸收物体下落的能量，缓冲物件落下时惯性，同时改变物体的运动方向，减轻碰撞对于物件的损坏。平缓装置的长度为适宜范围为0.5m～1.0m，有较大的摩擦力。通过反复测试，平缓装置的坡度的适宜范围为10°～30°，针对不同的分拣对象进行适当的调整。由于滑动摩擦，物体经过平缓装置时，其部分动能将转化为热能，同时改变物体的运动方向，减轻冲击力，因此，物体经过平缓装置时，其动能不足会使物体运动停止，动能过大则会撞损物体。

方向变化器由伺服电机驱动，其输送带可以正反转，从而形成两个出口，表面有一定的摩擦力，侧面有挡板，挡板上安装吸能材料。

接受器由滑轨、接料板、伺服电机、传动装置组成，伺服电机驱动接料板伸缩，控制系统控制接料板伸展的距离，使得物体有足够的空间放置。第五光电检测装置的作用是确定物件进入接受器。

启动器、分拣落料器、平缓装置、方向变化器的带传动的速度是可以调节，速度优选为1.0m/s～2.0m/s。速度优选为1.3m/s。

启动器由伺服电机驱动，宽度优选500mm，表面有较大的静摩擦力，启动器的输送带的速度优选为1.3m/s。设备运行时，人工或机械手臂将物体按照一定的间隔放置在启动器上，由启动器输送带表面的摩檫力提供拉力，将物体加速到设定的速度，为后续的分拣作业提供合适的动能。

辨识器安装在支架上，支架可以做三维的调整，使得辨识器正对启动器的输送带。工作时，贴有识别标签的物体经过辨识器时，后者会自动识别物体的代码，并将代码自动反馈给控制系统。

分拣落料器的前部可以向下翻动，动力来自于驱动气缸。分拣落料器有两种工作状态，当物体到达分拣落料器前，控制系统发出指令，确定该物体下一步是通过还是落下。选择落下时分拣落料器下翻相当于“坡”，物体被引导至方向变化器上；选择通过时分拣落料器上抬相当于“桥”，物体被送到下一个分拣落料器。分拣落料器3下翻部分的长度是整体装置的效率和容忍性的平衡结果，针对不同的分拣对象设定。其合适的范围为0.5m～1.5m，更优选的范围为0.8m～1.10m。

方向变化器由伺服电机驱动，可以正反转快速切换，形成两个出口，增加了设备的分拣道口数。物体从平缓装置滑入方向变化器，依靠与方向变换器的滑动摩擦和方向变化器侧面的挡板的阻挡而停止。特别地，挡板上安装吸能材料，通过形变吸收物体的动能，从而减小对物体的冲击。

第四光电检测装置检测是否有物体通过。

驱动气缸的作用是为分拣落料器的上翻和下翻提供动力。

控制系统是该设备正常工作、协同作业的总指挥，负责信息收集、综合决策和指令下达。如果以物体的运动时间计算物体位置，所有输送带的速度固定且相同，物体放置于启动器上运动到辨识器下方，辨识器自动将物体信息反馈给控制系统。控制系统在数据库中查找该物件对应的出口，自动计算物体的运行时间，当启动器上的光电检测装置检测到物体后立即开始计时，生成该物体的运行路径，当物体在规定的时间内运动到出口处光电检测装置时，分拣装置立即下翻，将物体从分拣口导出。连续不断将物体以一定的间隔放置在启动器上，形成多条物体的运动路径，而不能识别的物体从最近分拣口导出。

本发明的另一个目的是提供所述基于惯性和空间引导的导流设备在智能物流中的应用。应用中先采用落坡方式拣出物件，再用方向切换方式引导至不同的目的地。物件分拣的落料口数是单元结构的二倍。

本发明设备作业过程包括：

具体地，本发明设备的使用方法可描述为：由人工或者机械手将物件放在启动器上，启动器带动该物件运动，并赋予其合适的动能；在物件运动过程中，辨识器将在线读取物件身份信息和目的地编号，并告知控制系统；根据控制系统的指令，在物件到达分拣落料器前，分拣落料器作出状态选择，使得该物件下一步是通过或者落下；如果选择通过，分拣落料器相当于“桥”，如果选择落下，分拣落料器相当于“坡”；依靠运动惯性和高度势能，物件经过平缓装置而进入方向变化器；方向变化器的输送带可以选择正反转，因此，将物件送至不同的接受器。优选的是先采用落坡方式拣出物件，再用方向切换方式引导至不同的目的地。而且物件分拣的落料口数是单元结构的二倍。

本发明公开的基于空间指向技术的导流装置是新型的智能物流设备。其核心技术在于，将物体的运动路径改变使分拣物进入到另一个正交平面，从而完成对分拣物的自动分拣。这种新型物件分拣装置的特点是无作用驱动、造价低廉，通过空间道路的切换和输送带速度的变化，实现了各种包装、规格和重量的分拣物的分拣，符合多行业的现实要求。该装置的优势在于结构简单、成本低廉、效率高、运行稳定、适合产业化推广应用。

经典物理学告诉我们，物体的运动符合牛顿三大定理。其中，牛顿第一定理指出，物体在无作用的条件下将保持初始的运作状态，即匀速运动或者静止的状态。因此，本发明提出导流技术与设备首先要利用物体的惯性作用，达到尽量保护分拣对象的目的。该设备是一种基于空间指向技术的导流装置，它能很好地解决目前在分拣时分拣物包装不规整，规格、重量不统一，效率低的问题，同时可以节约人工成本。此外，它还能避免暴力分拣，从而提高企业的利润，满足企业需求。

附图说明

图1是导流设备(局部)正视图。

图2是导流设备(局部)俯视图。

图3是六单元导流设备示意图。

图4是接受器局部正视图。

图5是设备分拣效率优化结果。

图6是导流设备作业流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-4，一种基于惯性和空间引导的导流设备，由启动器1、辨识器2、分拣落料器3、平缓装置4、方向变化器5、接受器6、光电检测装置7、驱动气缸8、挡板9和控制系统组成，辨识器2安装在启动器1的正上方，分拣落料器3和启动器1拼接，平缓装置4安装在分拣落料器3下方，分拣落料器3上下翻由驱动气缸8推动，方向变换器5安装在平缓装置4的斜下方，物体经过平缓装置4正好落在方向变换器5上，接受器6安装在方向变换器5出口的两端，方向变换器5输出的物体正好落在接受器6上。其中,分拣落料器3、平缓装置4、方向变化器5、接受器6、光电检测装置7和驱动气缸8构成单元结构，通过多单元任意组合，以满足不同的需要。6个单元结构，各个单元装置在控制系统的统一调度下，协调工作，完成设备的基本功能。该设备能够将物件自动分拣为12组。

启动器1由伺服电机驱动，启动器1表面设有输送带，后端安装第一光电检测装置7a，为机械作业动作提供信号，启动器通过输送带赋予物件运动惯性和合适动能，启动器的输送带速度范围为0.5m/s～2.0m/s，更优选的范围为1.2m/s～1.60m/s。第一光电检测装置7a与分拣落料器3的距离的适宜范围为0.20m～0.80m，更优选的范围是0.25m～0.40m。如果物件没有在该分拣落料器下落，则进入下一分拣单元，被下面的第四光电检测装置7b检测到。

辩识器2安装在启动器1旁并且和控制系统相连接，辨识器2的底座可以在三维空间调整位置。

分拣落料器3是“桥”与“坡”功能的结合体，并根据控制系统的指令，快速完成状态切换的时间应控制在1秒以内，更优选地，在0.4秒以内。分拣落料器3的下翻部分的长度是其装置效率和容忍性的平衡结果，针对不同的分拣对象而定，其合适的范围为0.5m～1.5m，更优选的范围为0.8m～1.10m。分拣落料器3后端与平缓装置4之间有第三光电检测装置7c，及时测定落料状况，它与分拣落料器3后端的距离范围为0.05m～0.40m，更优选的范围是0.10m～0.20m。

平缓装置4安装在分拣落料器3下翻形成的坡道的底部，具有一定的下行坡度，平缓装置4的功能是吸收物体下落的能量，缓冲物件落下时惯性，同时改变物体的运动方向，减轻碰撞对于物件的损坏。平缓装置4的长度为适宜范围为0.5m～1.0m，优选长度为0.5m。有较大的摩擦力。通过反复测试，平缓装置4的坡度的适宜范围为10°～30°，优选坡度为25°，针对不同的分拣对象进行适当的调整。由于滑动摩擦，物体经过平缓装置4时，其部分动能将转化为热能，同时改变物体的运动方向，减轻冲击力，因此，物体经过平缓装置4时，其动能不足会使物体运动停止，动能过大则会撞损物体。

方向变化器5由伺服电机驱动，输送带可以正反转，从而形成两个出口，表面有一定的摩擦力，侧面有挡板9，挡板9上安装吸能材料。

接受器6由滑轨12、接料板13、伺服电机14、传动装置15组成，伺服电机14驱动接料板13伸缩，控制系统控制接料板13伸展的距离，使得物体有足够的空间放置。第五光电检测装置7e的作用是确定物件进入接受器6。

启动器1、分拣落料器5、平缓装置4、方向变化器5的带传动的速度是可以调节，速度优选为1.0m/s～2.0m/s。速度优选为1.3m/s。

启动器1由伺服电机驱动，宽度优选500mm，表面有较大的静摩擦力，启动器1的输送带的速度优选为1.3m/s。设备运行时，人工或机械手臂将物体按照一定的间隔放置在启动器上，由启动器1输送带表面的摩檫力提供拉力，将物体加速到设定的速度，为后续的分拣作业提供合适的动能。

辨识器2安装在支架10上并且和控制系统相连接，支架10可以做三维的调整，使得辨识器2正对启动器1的输送带,辨识器的底座可以在三维空间调整位置。工作时，贴有识别标签的物体经过辨识器2时，后者会自动识别物体的代码，并将代码自动反馈给控制系统。

分拣落料器3的前部可以向下翻动，动力来自于驱动气缸8。分拣落料器3有两种工作状态，当物体到达分拣落料器3前，控制系统发出指令，确定该物体下一步是通过还是落下。选择落下时分拣落料器3下翻相当于“坡”，物体被引导至方向变化器5上；选择通过时分拣落料器3上抬相当于“桥”，物体被送到下一个分拣落料器。分拣落料器3下翻部分的长度是整体装置的效率和容忍性的平衡结果，针对不同的分拣对象设定。其合适的范围为0.5m～1.5m，更优选的范围为0.8m～1.10m。

方向变化器5由伺服电机驱动，可以正反转快速切换，从而形成两个出口，增加了设备的分拣道口数。物体从平缓装置4滑入方向变化器5，依靠与方向变换器的滑动摩擦和方向变化器5侧面的挡板的阻挡而停止。特别地，挡板上安装吸能材料，通过形变吸收物体的动能，从而减小对物体的冲击。

第四光电检测装置7d检测是否有物体通过。

驱动气缸8的作用是为分拣落料器的上翻和下翻提供动力。

实施例2：

如实施例1所述的一种基于惯性和空间引导的导流设备，其工作原理如下：

由人工或者机械手臂将物体按照一定的间隔距离放置在启动器上，由启动器的输送带表面的摩擦力提供拉力，将物体加速到设定的速度，赋予其合适的动能。

辨识器安装在支架上，调整合适后，正对启动器输送带。工作时，贴有识别标签的物体经过辨识器时，它将读取物体的身份信息并自动反馈给控制系统。

依靠驱动气缸的作用，分拣落料器一端可向下翻动。分拣落料器保持两种工作状态，在物体靠近分拣落料器时，控制系统会做出状态选择。落料时下翻视为分拣落料器相当于是“坡”，依靠惯性和高度势能，物体沿着坡快速落入平缓装置上，光电检测装置检测到物体落入平缓装置。如果选择通过，分拣落料器上抬，相当于是“桥”，物体被送到下一个分拣单元。分拣落料器下翻和上抬的时间优选控制在0.4秒以内。

平缓装置的作用原理是，通过摩擦力吸收物体的动能同时改变物体的运动方向，减轻碰撞对于物件的损坏。方向变化器位于平缓装置的末端，二者是正交关系。方向变化器的作用是将送来的物体送至两个出口。方向变化器通过伺服电机正反转切换实现出口选择。方向变化器两端安装光电检测装置，光电检测装置检测到物体通过后可立即切换方向。

如附图4所示，接受器由滑轨、接料板、传动装置、伺服电机组成，伺服电机驱动接料板伸缩。平缓装置上安装的光电检测装置检测到物体后，将接料板向前伸出一定的距离，使得物体有足够的空间放置。

如附图6所示，控制系统以物体的运动时间计算物体位置，所有输送带的速度固定且相同，物体放置于启动器上运动至辨识器下方，辨识器自动在线读取物体的身份信息，将信息反馈给控制系统，控制系统在数据库中查找该物件对应的出口，自动计算物体的运行时间，当启动器上的光电检测装置检测到物体后立即开始计时，生成该物体的运行路径，当物体在规定的时间内运动到出口处光电检测装置时，分拣装置立即下翻，将物体从分拣口导出。该设备连续不断将物体以一定的间隔放置在启动器上，形成多条物体的运动路径，从相应的出口导出，无法识别出口的物体从第一个分拣口导出。

实施例3：

下面结合实例，说明基于惯性和空间引导的导流设备的使用方法。

预先准备一批包装商品的纸盒，尺寸是250mm×150mm×100mm，重量在1～2kg之间。人工方式将纸盒一一放在启动器上，启动器的表面的摩擦力将其加速到1.3m/s。纸盒运动到辩识器下方时，辩识器快速在线辨识出纸盒的身份信息，并反馈给控制系统，与数据库中信息做对比，迅速查找出纸盒的出口位置，形成该纸盒的运动路径。安装在启动器上的光电检测装置检测到纸盒后，立即开始计时，当纸盒运动到离分拣落料口约0.3m时，分拣落料器立即下翻。

下翻完成后，纸盒开始沿着“坡”运动，依靠惯性和高度势能迅速冲过分拣落料器，进入到平缓装置。平缓装置上安装的光电检测装置检测到纸盒后，方向变化器同步切换成向分拣口的方向运动并反馈给控制系统纸盒通过，伺服电机驱动接料板，将接料板向前伸出一定的距离，使得纸盒有足够的空间放置。

平缓装置的坡度优选为30°，有适当的摩擦力，通过摩擦力将纸盒的动能转变成热能，同时平缓装置改变纸盒的运动方向，纸盒落入方向变化器，开始与方向变化器的输送带表面做滑动摩擦，直到碰到方向变化器的挡板后停下。挡板上安装吸能材料，通过吸能材料的形变吸收纸盒的动能。方向变化器两端安装光电传感器，光电检测装置检测到纸盒通过后立即反馈控制系统，并于控制系统给定的出口做对比，检查出口是否正确，出口不正确则发出报警。

实施例4：

下面结合实例，说明基于惯性和空间引导的导流设备的分拣功能。

预先准备20只包装商品的纸盒作为试验对象，其尺寸不超过是200mm×150mm×100mm，重量在1～2kg之间。人工方式把它们连续地放在实施例1所述的设备上，按照1.2m的间隔放置于启动器上。按照随机方式循环放置纸盒，启动器表面的摩擦力将纸盒加速到1.3m/s。纸盒运动到辩识器下方时，辩识器快速辨识出纸盒的身份信息，并在数据库中做对比，迅速查找出该纸盒的出口位置。安装在启动器上的光电检测装置检测到纸盒后，立即开始计时，根据纸盒的出口位置，计算运行的时间，生成该纸盒的运动路径，不断往复形成多条纸盒的运动路径信息。

如果第一个纸盒计划到达第一个出口，当光电检测装置检测到第1个纸盒运动到离1号分拣落料口约0.3m时，分拣落料器立即下翻，方向变化器转向出口1的方向。

落料口下翻完成，此时纸盒开始沿着“坡”运动，纸盒依靠惯性和高度势能迅速冲过分拣落料器，进入到平缓装置。

平缓装置上安装的光电传感器检测到纸盒后，反馈给控制系统，1号分拣口接受器的接受板伸出一定的距离，容纳纸盒，等待第1个纸盒通过。

方向变化器的光电检测装置检测到纸盒通过后立即根据下一条运动路径立即切换成分拣口2。

当纸盒2开始沿着“坡“运动，通过平缓装置时，光电检测装置检测到纸盒通过，反馈给控制系统，2号分拣口接受器的接受板伸出一定的距离，容纳纸盒，同时分拣落料口立即抬升，相当于“桥”。

第三个纸盒通过“桥”进入第二个分拣单元，纸盒运动到离第二个分拣单元0.3米时，第二个分拣单元开始下翻，；落料口下翻完成后，第三个纸盒开始沿着“坡”运动，纸盒依靠惯性和高度势能迅速冲过分拣落料器，进入到平缓装置。

平缓装置上安装的光电检测装置检测纸盒通过立即反馈控制系统，3号分拣口接受器的接受板伸出一定的距离，容纳纸盒。

方向变化器一端的光电检测装置检测第三个纸盒通过，于设定的出口做对比，检查出口是否正确，出口不正确则发出报警。第四个纸盒到达第一个分拣单元0.3m时，第1个分拣单元的分拣落料器立即开始下翻，以此不断往复分拣20个纸盒。

重复上述实验三次，经过实验分拣的准确率为100％，纸盒自动分拣的效率大于3000个/小时，过程中没有纸盒被夹住或受损。

实施例5：

下面从设备的容忍性，分拣效率和准确率等方面，对基于惯性和空间引导的导流设备及其使用方法进行系统的考察和评价。

(一)容忍性试验。

其实验方法如下：

1、长度、宽度、高度三个变量，固定两个变量，不断减小第三个变量直到物体无法通过，得出该设备能分拣的最小的物体的尺寸。

2、长度、宽度、高度三个变量，固定两个变量，不断增加第三个变量直到物体无法通过，得出该能分拣的最大的物体的尺寸。

3、不断增加物体的重量，直至设备无法承受，得到实验设备所能承受的最大重量。

容忍性试验的结果如表1所列。

表1设备容忍性试验结果

最小尺寸，mm	最大尺寸，mm	最大重量，kg
			30×30×30	500×400×350	10

(二)分拣的效率实验。

实验方法：用100个实施例4的试验物体进行多次分拣实验，按照启动器的速度分别是0.7m/s，1m/s，1.3m/s，1.5m/s，调整分拣口前光电检测装置的位置，使得分拣效率最大。实验重复三次。

表2启动器速度、效率和物距实验结果

启动器速度，m/s	最大分拣效率，个/小时	最小物距，m
			0.7	2965	0.65
1	3272	0.9
			1.3	3342	1.2
1.5	3185	1.5

如表2和附图5所示，分拣的效率主要取决于分拣口的翻动时间，速度较小时，上翻时分拣器上有两个物体，受重力作用分拣器的运动速度受影响，分拣的效率变低。当输送带的速度为1.5m/s，物体与启动器表面接触后滑动摩擦严重，分拣的效率也会降低，而且导致物体的姿态不确定。

(三)分拣的准确率。

实验方法为，以物体速度1.3m/s，物体间距1.2m，随机分拣100个。它们的长度范围是50mm～450mm，重量范围是0.1kg～10kg。实验重复三次。

结果表明，全部样本通过试验，设备分拣的准确率为100％。

实施例6：

下面结合实例，说明基于惯性和空间引导的导流设备用于规整对象分拣。

试验对象使用中药饮片盒，数量100个，其尺寸是150mm×100mm×100mm，重量是0.5kg，进行自动分拣试验。

将盒子快速地按照1.2m的间隔放置于启动器上，启动器将它们加速到1.3m/s的速度。盒子运动到辩识器下方时，辩识器快速辨识出中药饮片盒的身份信息并在数据库中做对比，迅速判断出盒子的出口位置。安装在启动器1旁的光电检测装置检测到盒子后，立即开始计时，根据它们的出口位置，计算运行的时间，生成的运各自动路径，不断往复形成多条盒子的运动路径信息。

当离出口分拣落料口约0.3m时光电检测装置检测到中药饮片盒后，分拣落料器立即下翻45°，方向变化器转向出口的方向。

落料口下翻完成，此时中药饮片盒开始沿着“坡”运动，依靠惯性和高度势能迅速冲过分拣落料器，进入到平缓装置。接受器伸出一定的空间的接受板用于堆放中药饮片盒。

平缓装置安装的光电检测装置检测到中药饮片盒后，反馈给控制系统让分拣对象通过，分拣落料器允许抬升。

当下一个中药饮片盒需要通过前一个分拣单元进入到下一个分拣时，离出口分拣落料口约0.3m时光电检测装置检测到中药饮片盒后，分拣落料器立即抬升。

方向变化器的光电检测装置检测中药饮片盒通过后，立即反馈控制系统，方向变化器根据下一个盒子切换方向，并于控制系统给定出口做对比，检查出口是否正确，出口不正确则发出报警。

重复上述实验三次。试验数据表明，中药饮片盒分拣的准确率为100％，实时处理量大于3700个/小时，中药饮片盒内部无损坏。

实施例7：

下面结合实例，说明基于惯性和空间引导的导流设备用于鞋盒分拣。

使用鞋子的包装盒100个尺寸是300mm×250mm×150mm，重量1.5kg，进行分拣，由工人将鞋盒按照1.2m的间隔放置于启动器上，启动器将鞋盒加速到1.3m/s的速度。鞋盒运动到辩识器下方时，辩识器快速辨识出该鞋盒的身份信息，并在数据库中做对比，迅速判断出鞋盒的出口位置。安装在启动器上的光电检测装置检测到鞋盒后，立即开始计时，根据鞋盒的出口位置，计算运行的时间，生成该鞋盒的运动路径，不断往复形成多条运动路径信息。

当鞋盒离分拣落料口约0.3m时，光电检测装置检测它的信号，分拣落料器立即下翻45°，方向变化器转向出口的方向。

落料口下翻完成，此时鞋盒开始沿着“坡”运动，依靠惯性和高度势能，迅速冲过分拣落料器，进入到平缓装置。

平缓装置的光电检测装置检测到物件经过，将信号反馈给控制系统，分拣落料器会及时抬升。

当下一个鞋盒选择通过，离分拣落料口前面的光电检测装置检测会及时鞋盒经过，分拣落料器保持不变，让鞋盒顺利通过。

后面的光电检测装置检测鞋盒通过时，也会反馈控制系统。控制系统根据下一个鞋盒的运动路径，给方向变化器指令，告知是否要切换方向，并与控制系统给定出口做对比，检查出口是否正确，出口不正确则发出报警。

重复上述实验三次。实验结果表明，分拣作用准确率是100％，效率可达到3600个/小时以上，分拣对象鞋盒无损坏。

实施例8：

下面结合实例，说明基于惯性和空间引导的导流设备用于包裹自动分拣。

物色快递包裹100件作为实验样本，其尺寸不超过500mm×400mm×350mm，有多种不同规格和多种方式包装，重量在10kg以下。

由两名工人将快递包裹按照1.2m的间隔放置于启动器上，使其加速到1.3m/s的速度。辩识器快速辨识出快递包裹的身份信息，并在数据库中做查找，迅速判断出快递包裹的出口位置。安装在启动器上的光电检测装置检测到快递包裹后，立即开始计时，根据快递包裹的出口位置，计算运行的时间，生成该快递包裹的运动路径，不断往复形成多条快递包裹的运动路径信息。

当离分拣落料口约0.3m时光电检测装置检测到快递包裹后，分拣落料器立即下翻，方向变化器转向出口的方向。

落料口下翻完成，此时快递包裹开始沿着“坡”运动，快递包裹依靠惯性和高度势能迅速冲过分拣落料器，进入到平缓装置。

平缓装置上安装的光电检测装置检测到快递包裹后，反馈给控制系统快递包裹通过，分拣落料器允许抬升。

当下一个快递包裹选择通过，离分拣落料口约0.3m时光电检测装置关检测到快递包裹后，分拣落料器立即抬升。

安装在方向变化器上的光电检测装置检测到快递包裹通过后立即反馈控制系统，方向变化器根据下一个快递包裹的路径信息切换方向，并与控制系统给定出口做对比，检查出口是否正确，出口不正确则发出报警。

分拣实验结束，对各道口快递包裹件进行校验，并将错误分拣的对象拣出，计算分拣作业的差错率和准确率。实验结果表明，快递包裹分拣的准确率是100％。

重复上述实验三次，记录各次分拣快递包裹数和作业时间，计算得到分拣实验的平均速度是3300件/小时，规格范围内的各种包装的快递包裹均能正常分拣。

实施例9：

本专利提出一种基于惯性和空间引导的导流技术与设备，经过实验，该设备能分拣尺寸范围是30mm×30mm×30mm至500mm×400mm×350mm的物体。该装置用药盒、鞋子盒和各种形状和多种方式包装的快递包裹进行了实验，证明该设备的适应性非常强，能解决分拣对象包装不规整，规格和质地差异大的难题，能适用于烟草工业、大型超市、配送中心、物流中心。分拣的效率超过3300个/小时，能大幅度提高分拣的效率，减少人工，在国内用人成本逐年增加和劳动力供给减少的背景下，自动分拣是提高物流行业效率的一项重要因素。该设备分拣的准确率非常高，系统运行可靠。

上面所述的实施例仅是对本发明的几种实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于惯性和空间引导的导流设备，其特征在于，由启动器（1）、辨识器（2）、分拣落料器（3）、平缓装置（4）、方向变化器（5）、接受器（6）、光电检测装置（7）、驱动气缸（8）、挡板（9）和控制系统组成，辨识器（2）安装在启动器（1）的正上方，分拣落料器（3）和启动器（1）拼接，平缓装置（4）安装在分拣落料器（3）下方，分拣落料器（3）上下翻由驱动气缸（8）推动，方向变换器（5）安装在平缓装置（4）的斜下方，物体经过平缓装置（4）正好落在方向变换器（5）上，接受器（6）安装在方向变换器（5）出口的两端，方向变换器（5）输出的物体正好落在接受器（6）上，其中, 分拣落料器（3）、平缓装置（4）、方向变化器(5)、接受器(6)、光电检测装置（7）和驱动气缸（8）构成单元结构，方向变化器（5）侧面有挡板（9）；

其中启动器（1）由伺服电机驱动，启动器（1）表面设有输送带，后端安装第一光电检测装置（7a），启动器（1）的输送带速度范围为0.5 m/s ~2.0 m/s，第一光电检测装置（7a）与分拣落料器（3）的距离的适宜范围为0.20 m ~0.80 m；

其中辩识器（2）安装在启动器（1）旁并且和控制系统相连接，辨识器（2）的底座可以在三维空间调整位置；

分拣落料器（3）是“桥”与“坡”功能的结合体，并根据控制系统的指令，快速完成状态切换的时间应控制在1秒以内，分拣落料器（3）的下翻部分的长度是其装置效率和容忍性的平衡结果，针对不同的分拣对象而定，其合适的范围为0.5 m ~1.5 m，分拣落料器（3）后端与平缓装置（4）之间有第三光电检测装置（7c），及时测定落料状况，它与分拣落料器（3）后端的距离范围为0.05 m ~0.40 m。

2.根据权利要求1所述的一种基于惯性和空间引导的导流设备，其特征在于，平缓装置（4）安装在分拣落料器3下翻形成的坡道的底部，具有下行坡度，平缓装置（4）的长度范围为0.5 m ~1.0 m，坡度范围为10°~30°。

3.根据权利要求1所述的一种基于惯性和空间引导的导流设备，其特征在于，方向变化器（5）的输送带能正反转，从而形成两个出口，表面有摩擦力，挡板（9）上安装吸能材料。

4.根据权利要求1所述的一种基于惯性和空间引导的导流设备，其特征在于，接受器（6）由滑轨（12）、接料板（13）、伺服电机（14）、传动装置（15）组成，伺服电机（14）驱动接料板（13）伸缩，控制系统控制接料板（13）伸展的距离，使得物体有空间放置。

5.根据权利要求1所述的一种基于惯性和空间引导的导流设备，其特征在于，启动器（1）、分拣落料器（3）、平缓装置（4）、方向变化器（5）的带传动的速度调节范围：1.0 m/s ~2.0 m/s。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种基于惯性和空间引导的导流设备在智能物流中的应用，其特征在于，先采用落坡方式拣出物件，再用方向切换方式引导至不同的目的地。