CN107499945B - 一种阶梯形卷烟包件组合匹配码垛方法 - Google Patents

一种阶梯形卷烟包件组合匹配码垛方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阶梯形卷烟订单包件组合匹配码垛方法，码垛子系统根据卷烟订单包分析码垛对象的形状特点构建码垛阶梯状模型；根据阶梯状模型设置组合匹配规则；码垛子系统与分拣数据对接，读取传送带上当前传送烟包的分拣数据，根据组合匹配规则生成码盘操作指令，将生成的码盘操作指令通过串口发送给机器人控制器的输入输出模块，机器人控制器逐条读取操作指令并解析，根据指令控制机器人运行操作，完成码垛任务。本发明能够很好的解决阶梯形卷烟订单包件组合匹配码垛问题。

Description

一种阶梯形卷烟包件组合匹配码垛方法
技术领域
本发明属于工业机器人技术领域，特别涉及一种工业机器人自动匹配码垛方法。
背景技术
传统物流码垛过程中，机器人的码垛对象是形状单一的同一规格的箱体或包件，但在烟草配送中心，机器人的码垛对象是呈阶梯状的卷烟订单包件。采用传统的码垛方法，不仅大大增加示教编程工作量，而且码垛系统的灵活性较差。
目前烟草行业在卷烟订单包件自热缩膜包装机封装完后，常用的做法都是采用人工的方式在缓存托盘上和送货笼车中进行配剁、码垛作业。采用传统的人工方式，前端输送带的速率极快，但到了后端码垛的时候会逐渐跟不上前端的节奏。二是在进行配剁、码垛作业时，容易出错。本该是一个地方的订单，却送到了不同的地方。
发明内容
针对现有技术中面对呈阶梯状的卷烟订单包件，传统的机器人码垛方法示教编程工作量大，码垛效率低，灵活性较差等问题。本发明提出一种阶梯形卷烟订单包件自动组合匹配码垛方法，生成码盘通信指令通过PC通信指令控制机器人进行码垛，解决传统码垛控制方法中只能针对单一形状码垛对象的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提出一种阶梯形卷烟订单包件组合匹配码垛方法，码垛子系统根据卷烟订单包分析码垛对象的形状特点构建码垛阶梯状模型；根据阶梯状模型设置组合匹配规则；码垛子系统与分拣数据对接，读取传送带上当前传送烟包的分拣数据，根据组合匹配规则生成码盘操作指令，将生成的码盘操作指令通过串口发送给机器人控制器的输入输出模块，机器人控制器逐条读取操作指令并解析，根据指令控制机器人运行操作，完成码垛任务。
本发明其中一个实施例为，所述码垛阶梯状模型为以5条为基数的码垛阶梯状模型，组合匹配规则为以5层为基准进行匹配。
码垛子系统与分拣数据对接进一步包括，码垛子系统声明串口类变量，设置变量属性，调用打开函数sp.opon()打开串口，请求数据信号，调用写入函数sp.write()写入订单烟包垛型、托盘、存储区当前烟包信息，直至信息发送完，调用关闭函数sp.close()关闭串口。
其中：设托盘中的一个烟包为5N1+M1，缓存中另一个烟包为5N2+M2，建立组合匹配规则为：当N1+N2＝3时，3≤M1或M2≤5；当N1+N2＝4时，2≤M1+M2≤4；其中，N1、N2表示以五条烟包为基数的烟包数，N1,N2＝0...4，M1、M2表示烟包总条数减去以五为倍数的烟包后剩下的烟包数目，M1,M2＝1...5。
所述生成码盘通信指令流程具体包括：
(1)读取并保存当前待码放烟包卷烟条数N，判断N是否大于等于23，如是执行步骤(2)，否则转步骤(4)；
(2)将烟包码到存放烟包的托盘；
(3)检测托班中的烟包是否码到第6层，如是，结束码垛，否则转步骤(1)；
(4)将没有码放满层的烟包(即烟包数目不超过23条)存放在缓存区，检测待码放烟包数，与缓存区中存放的烟包根据码垛模型进行匹配，当待码放烟包数与缓存区中存放的烟包能够匹配5层，如有，进一步判断匹配后烟包总条数是否大于22条，如是转步骤(2)，否则，转步骤(5)；
(5)发送控制指令，将待码放烟包放入缓存区，进一步检查判断托盘中烟包是否码到第4层；如码到第4层，转步骤(6)，否则转步骤(2)；
(6)进一步检查缓存区中是否有5层烟包，如果有，转步骤(2)，否则转步骤(1)。
本发明运用该码垛方案可以顺利完成阶梯形烟包的自动码垛任务，提高烟草行业物流配送系统的效益，降低配送系统的人工成本，使码垛过程中卷烟包件的码放错误率下降，解决人工码垛可能出现串线路的问题，实现卷烟包件码垛作业的标准化与智能化,具有重要的经济价值。
附图说明
图1是本发明的技术方案图；
图2是本发明的卷烟订单包件垛形图；
图3是本发明的码盘通信指令生成流程图；
图4是本发明的托盘缓存区示意图；
图5是本发明的PC+机器人码垛流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实例对本发明的实施作详细说明。
图1为码垛技术方案流程图，具体包括：启动物流配送系统，启动码垛子系统，与分拣数据对接，码垛子系统运行码盘子程序，读取分拣数据，生成码盘通信指令列表，发送码垛通信指令控制机器人进行码垛。
码垛子系统运行码盘子程序具体实施方案如下：
首先，根据卷烟订单包分析码垛对象的形状特点，设置以5条为基数的码垛阶梯状模型。
如图2所示是卷烟包件垛形示例图，设当前烟包卷烟条数为N,以5条为一层逐层向上码放，以5层为限，直至将订单的卷烟包码放完，卷烟包件有五种包件小垛形，即5的倍数垛形、多1条的垛形、多2条的垛形、多3条的垛形和多4条的垛形，满包为25条，共有25种形状，呈阶梯状。
根据对象形状特点，设置组合匹配规则：将托盘和缓存区中的烟包进行匹配，以5层为基准两两进行匹配，托盘和缓存区中的烟包匹配为以5条为一层，共5层的卷烟包。其中有，5的倍数烟包(5、10、15、20、25条)垛形、多4条的烟包(4、9、14、19、24条)垛形以及多3条的烟包(3、8、13、18、23条)垛形判定后直接进行匹配，即这三种垛形可以与任意垛形进行匹配成五层(比如4条烟包可以和19、20、21条匹配五层的烟包)；多两条的烟包(2、7、12、17、22)之间可以相互匹配(比如2条和22条、7条和17条等可以匹配成五层烟包)，也可以与多一条的烟包(1、6、11、16、21)相互匹配，即2条和21条、7条和16条等匹配成五层烟包；多一条的之间可以相互匹配，也可以与多2条的相互匹配。
设托盘中的一个烟包为5N1+M1，缓存中另一个烟包为5N2+M2，建立组合匹配规则为：
当N1+N2＝3时，3≤M1或M2≤5；
当N1+N2＝4时，2≤M1+M2≤4；
根据组合匹配规则，生成码盘通信指令。其中，N1,N2＝0...4(N1、N2表示以五条烟包为基数的烟包数)，M1,M2＝1...5(M1、M2表示烟包总条数减去以五为倍数的烟包后剩下的烟包数目，如12条烟包，则M2则为2)，
如图3所示为码盘通信控制指令生成流程图，具体包括：
1.读取并保存当前待码放烟包卷烟条数N，判断N是否大于等于23，如是执行步骤2，否则转步骤4；
2.将烟包码到存放烟包的托盘，
3.检测托班中的烟包是否码到第六层，如是，结束码垛，否则转步骤1；
4.将没有码放满层的烟包(即烟包数目不超过23条，考虑烟包码垛的稳定性，将超过22条烟的烟包视为满层烟包，不满层的烟包需匹配成满层烟包才可以码放在托盘中，如21条烟包可以和2、3、4条烟包匹配成满层烟包)存放在缓存区，检测待码放烟包数，与缓存区中存放的烟包根据码垛模型进行匹配，当待码放烟包数与缓存区中存放的烟包能够匹配5层，如有，进一步判断匹配后烟包总条数是否大于22条，如是转步骤2，否则，转步骤5；
5.发送控制指令，将待码放烟包放入缓存区，进一步检查判断托盘中烟包是否码到第四层；如码到第4层，转步骤6，否则转步骤2；
6.进一步检查缓存区中是否有5层烟包，如果有，转步骤2，否则转步骤1。
机器人根据接收到的码盘通信指令，对传送带送过来的烟包按照对应的码垛模型及匹配规则进行相应码放和匹配，完成码垛工作。
码盘通信指令是一连串控制机器人运行的指令。一条码盘指令由16位(即2字节)组成，如表所示，每一位都代表不同的意义：
表1 码盘指令序列
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
第1位：若为1代表1号传送带有烟包到达，为0代表1号传送带无烟包到达；
第2位：若为1代表2号传送带有烟包到达，为0代表2号传送带无烟包到达；
第3位：若为1表示缓冲区中有烟包与传送带上来的烟包相匹配，且第4，5位表示匹配的模式，如表2所示；为0表示当前缓冲区没有与之匹配的烟包，第4位表示是否码放托盘，第5位表示是否码放缓冲区；
表2 匹配模式
00 缓冲区——传送带
01 传送带——缓冲区
10 缓冲区——翻转机——传送带
11 传送带——翻转机——缓冲区
第6,7,8,9位表示每个缓冲区的位置，采用二进制编码的形式，如0001表示1号缓冲区，如图4所示；
第10,11,12,13,14,15位表示托盘上的码放位置，同样采用二进制编码的形式标明对应的位置，如图4所示。
S4，计算机将生成的码盘通信指令通过串口逐条发送给机器人控制器的IO模块，机器人控制器逐条读取指令并解析，根据指令运行机器人，完成码垛任务(按模型码放和按规则匹配)，程序流程如图5所示。
图5为PC+机器人码垛流程图，流程为：启动PC机，打开串口信号，发送请求数据信号，写入烟包信息数据，PC机将指令信号发送给机器人，发送完毕，即关闭串口信号，反之，继续请求发送信号。
具体为：码垛子系统PC机声明串口类变量，设置变量属性，调用打开函数sp.opon()打开串口，请求数据信号，调用写入函数sp.write()写入订单烟包垛型、托盘、存储区当前烟包信息等数据，如数据发送完，调用关闭函数sp.close()关闭串口，否则继续发送数据；机器人读取IO状态，设置保存IO状态值，变量X1保存1,2位，X2保存3-5位，x3保存6-9位，X4保存10-15位，根据上述各变量的值，机器人执行对应操作，直至结束。
计算机主要通过串口将码盘通信指令发送给机器人控制器，机器人通过以下方式解析指令：
机器人利用程序命令“DIN”(即把串口输入的信号转变为字节型变量)检测各个IO模块的状态，如检测到IO状态如下表所示
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15
1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1
则机器人的运动过程为：准备→运动到1号传送带→与3号缓存区的烟包匹配→码放到托盘54号位置→准备位置。
当码放到托盘超过5层时，机器人依次将缓存区中的剩余烟包挨个抓取码放到托盘上，从而完成一个托盘的码放任务。

Claims (4)

1.一种阶梯形卷烟订单包件组合匹配码垛方法，包括步骤：码垛子系统根据卷烟订单包分析码垛对象的形状特点构建码垛阶梯状模型；根据阶梯状模型设置组合匹配规则；码垛子系统与分拣数据对接，读取传送带上当前传送烟包的分拣数据，根据组合匹配规则生成码盘操作指令，将生成的码盘操作指令通过串口发送给机器人控制器的输入输出模块，机器人控制器逐条读取操作指令并解析，根据操作指令控制机器人运行操作，完成码垛任务，所述生成码盘操作指令具体包括：
(1)读取并保存当前待码放烟包条数N，判断N是否大于等于23，如是执行步骤(2)，否则转步骤(4)；
(2)将烟包码到存放烟包的托盘；
(3)检测托班中的烟包是否码到第6层，如是，结束码垛，否则转步骤(1)；
(4)将没有码放满层的烟包存放在缓存区，检测待码放烟包数，与缓存区中存放的烟包根据码垛模型进行匹配，当待码放烟包数与缓存区中存放的烟包匹配满5层，进一步判断匹配后烟包总条数是否大于22条，如是转步骤(2)，否则，转步骤(5)；
(5)发送控制指令，将待码放烟包放入缓存区，检查判断托盘中烟包是否码到第4层；如码到第4层，转步骤(6)，否则转步骤(2)；
(6)检查缓存区中是否有5层烟包，如果有，转步骤(2)，否则转步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述码垛阶梯状模型为以5条为基数的码垛阶梯状模型，组合匹配规则为以5层为基准进行匹配。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，码垛子系统与分拣数据对接进一步包括，码垛子系统声明串口类变量，设置变量属性，调用打开函数sp.opon()打开串口，请求数据信号，调用写入函数sp.write()写入订单烟包垛型、托盘、存储区当前烟包信息，直至信息发送完，调用关闭函数sp.close()关闭串口。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设托盘中的一个烟包为5N1+M1，缓存中另一个烟包为5N2+M2，建立组合匹配规则为：当N1+N2＝3时，3≤M1或M2≤5；当N1+N2＝4时，2≤M1+M2≤4；其中，N1、N2表示以5条烟包为基数的烟包数，N1,N2＝0...4，M1、M2表示烟包总条数减去以5为倍数的烟包后剩下的烟包数目，M1,M2＝1...5。
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