CN108190350B - 一种矩阵型物品储存箱及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矩阵型物品储存箱，包括一个网格型立体机架，机架安装有轨道，每一个网格内设有一个存物箱，存物箱的底部安装有在轨道上运行的滚动轮和一个前后运动卡槽和一个上下运动卡槽，箱体侧下边设有横向丝杠，箱体另一侧设有纵向丝杠；横向丝杠通过螺纹连接了前进滑块，前进滑块上连接有活动挂钩，挂钩与舵机的动力轴连接并由其控制；纵向丝杠上连接有提升滑块，提升滑块两端设有摆动杆，摆动杆与舵机的动力轴连接并由其控制，机架正面安装有单片机、液晶显示器、扫码器及“存包”按键；所述的提升电机、滑动电机、舵机、液晶显示器、扫码器及“存包”按键均与单片机连接。该储存箱数量多，而且占地面积小，对摆放的地方没有要求。

Description

一种矩阵型物品储存箱及控制方法
技术领域
本发明涉及一种物品储存箱，特别涉及一种矩阵型物品储存箱及控制方法。
背景技术
目前，超市、药店、娱乐场所及大型公共场所的物品储存箱都是只有排，这种结构的物品储存箱有以下几个问题，储存箱数量少，而且占地面积大，对摆放的地方要求比较高，必须要有一定的长度。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种矩阵型物品储存箱，该储存箱数量多，而且占地面积小，对摆放的地方没有要求，可以根据具体空间设计。
实现上述本发明目的所采用的技术方案是：一种矩阵型物品储存箱，包括一个由若干层横向连杆和纵向连杆接组成的网格型立体机架，所述的立体机架的纵向连杆上安装有轨道，每一个网格内设有一个存物箱，所述的存物箱的底部安装有4个可以在轨道上运行的滚动轮和一个前后运动卡槽和一个上下运动卡槽，存物箱左下侧设有横向丝杠，右侧设有提升丝杠；所述的横向丝杠上通过螺纹连接前进滑块，所述的前进滑块上连接有活动挂钩，活动挂钩与第一舵机的动力轴连接并由其控制，活动挂钩旋转90度卡进前后运动卡槽内；横向丝杠的一端安装有滑动电机；所述的提升丝杠上连接有提升滑块，提升滑块两端设有摆动杆；所述的上下运动卡槽外侧设有提升丝杠；所述的提升丝杠的顶部安装有提升电机，中间通过螺纹连接有数量与每列存物箱相等的提升滑块，所述的提升滑块两端设有摆动杆，所述的摆动杆与第二舵机的动力轴连接并由其控制，摆动杆旋转90度卡进上下运动卡槽内；所述的立体机架正面安装有单片机、液晶显示器、扫码器及“存包”按键；所述的提升电机、滑动电机、第一舵机、第二舵机、液晶显示器、扫码器及“存包”按键分别与单片机连接。
本发明还有一个目的就是提供上述矩阵型物品储存箱的控制方法，具体包括下列步骤：
1)以5×5×5规模为例，设当前看到的正面为实际情景中用户所面对的工作面，每箱1×1×1，坐标排序方式即箱体开启顺序
2)设(X0、Y0、Z0)的内物品需要被取出或存入，则首先满足(X＝X0、Y<Y0、Z≥Z0)的所有箱子各自的抬升滑块上的摆杆在第二舵机的带动下旋转90度卡在上下运动卡槽里，然后相应的提升丝杠转动，带动这些箱子上移一格；然后坐标为(X0、Y0、Z0)的箱体对应的横向丝杠转动，使横向丝杠上的前进滑块运动到坐标为(X0、Y0、Z0)的箱体旁边，然后前进滑块上的第一舵机带动前进滑块上的活动挂钩旋转90度使活动挂钩卡在前后运动卡槽里，然后横向丝杠在滑动电机带动下旋转，使坐标为(X0、Y0、Z0)的箱体前移Y0个单位，然后箱门打开，用户将物品放入或取出后手动关闭箱门，然后坐标为(X0、Y0、Z0)的箱体后移Y0个单位，满足(X＝X0、Y<Y0、Z≥Z0)的所有箱子下移一格复位。
3)通过“存包”按键向单片机发送一个存包信号或扫描条形码向单片机发送一个取包信号；
若为“存包”，则单片机首先要搜索到一个空箱，搜索顺序是：首先在Y＝1；X＝1；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，若有则直接打开该箱。若无则在Y＝1；X＝2；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，若有则直接打开该箱。若无则在Y＝1；X＝3；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，依此类推。当Y＝1时都无空箱，则在Y＝2；X＝1；Z分别为1，2，3，4，5中找，若有按步骤2)中所述使该箱移动到最前排然后打开箱门；若无则继续查找Y＝2；X＝2；Z分别为1，2，3，4，5的情况，以此类推，直到找到空箱，则单片机根据空箱具体位置，通过控制相应的电机和舵机使该空箱直接打开箱门或移动到最前排然后打开箱门，用户将物品放入后手动关闭箱门，打印机会接受到信号，打印出一个条码，即顾客的开柜密码，然后单片机通过控制相应的电机和舵机使相应的箱子复位。
若用户通过扫描条形码向单片机发送一个取包信号，阅读条码后，单片机进行数据比对、判断，单片机找到了坐标为(X1，Y1，Z1)的箱子，该箱子直接打开或前移后打开。
开锁实际就是控制电磁铁通电或断电。为防止顾客的数码或条码遗失，会在机内设置一个复位功能键。通过复位，清除密码，自动开启。
本发明矩阵型物品储存箱与现有技术相比，具有以下优点：
1)该储存箱数量多，而且占地面积小，对摆放的地方没有要求，可以根据具体空间设计。
2)操作简便、安全可靠、抗干扰性强等原则、能够更好的服务于不同市场的广大群众，顾客可以根据简明清晰的操作说明自行的完成取放物品的工作。
附图说明
图1为本发明矩阵型物品储存箱的立体结构图；
图2为本发明矩阵型物品储存箱的右视图；
图3为本发明矩阵型物品储存箱的左视图；
图4为本发明矩阵型物品储存箱的正视图；
图5为本发明矩阵型物品储存箱的底部局部放大图；
图6为本发明矩阵型物品储存箱的存物箱的底部放大图；
图7为本发明矩阵型物品储存箱的提升滑块的结构示意图；
图8为本发明矩阵型物品储存箱的前进滑块的结构示意图；
图9为提升滑块与舵机的连接结构示意图；
图10为本发明矩阵型物品储存箱的控制原理图。
附图标记：立体机架1、存物箱、2、滚动轮3、提升丝杠4、提升电机5、提升滑块6、轨道7、前后运动卡槽8、上下运动卡槽9、丝杠10、前进滑块11、滑动电机12、活动挂钩13、摆动杆14、单片机15、液晶显示器16、扫码器及“存包”按键17、第一舵机18、第二舵机19。
具体实施方式
下面结合发明人给出的附图和具体实施方式来做进一步详细的说明。
实施例1一种矩阵型物品储存箱
图1、图2、图3、图4分别从立体图和右视图、左视图和正视图的角度包括一个由若干层横向连杆和纵向连杆接组成的网格型立体机架1，所述的立体机架1的纵向连杆上安装有轨道7，每一个网格内设有一个存物箱2。
图5和图6分别给出了为本发明矩阵型物品储存箱的底部局部放大图存物箱的底部放大图，所述的存物箱2的底部安装有4个可以在轨道7上运行的滚动轮3和一个前后运动卡槽8和一个上下运动卡槽9，存物箱2左下侧设有横向丝杠10，右侧设有提升丝杠4；所述的横向丝杠10上通过螺纹连接前进滑块11，所述的前进滑块11上连接有活动挂钩13，具体结构如图8所示，所述的活动挂钩13与第一舵机18的动力轴连接并由其控制，活动挂钩13旋转90度卡进前后运动卡槽8内；所述的上下运动卡槽9外侧设有提升丝杠4；所述的提升丝杠4的顶部安装有提升电机5，中间通过螺纹连接有数量与每列存物箱2相等的提升滑块6，所述的提升滑块6两端设有摆动杆14，提升滑块6的具体结构如图7所示；所述的摆动杆14与第二舵机19的动力轴连接并由其控制，如图9所示，摆动杆14旋转90度卡进上下运动卡槽9内；所述的立体机架1正面安装有单片机15、液晶显示器16、扫码器及“存包”按键17；所述的提升电机5、滑动电机12、第一舵机18、第二舵机19液晶显示器16、扫码器及“存包”按键分别与单片机15连接，如图10所示。
实施例2一种矩阵型物品储存箱的控制方法，具体包括下列步骤：
1)以5×5×5规模为例，设当前看到的正面为实际情景中用户所面对的工作面，每箱1×1×1，坐标排序方式即箱体开启顺序：
2)设(X0、Y0、Z0)的内物品需要被取出或存入，则首先满足(X＝X0、Y<Y0、Z≥Z0)的所有箱子各自的抬升滑块上的摆杆在第二舵机的带动下旋转90度卡在上下运动卡槽里，然后相应的提升丝杠转动，带动这些箱子上移一格；然后坐标为(X0、Y0、Z0)的箱体对应的横向丝杠转动，使横向丝杠上的前进滑块运动到坐标为(X0、Y0、Z0)的箱体旁边，然后前进滑块上的第一舵机带动前进滑块上的活动挂钩旋转90度使活动挂钩卡在前后运动卡槽里，然后横向丝杠在滑动电机带动下旋转，使坐标为(X0、Y0、Z0)的箱体前移Y0个单位，然后箱门打开，用户将物品放入或取出后手动关闭箱门，然后坐标为(X0、Y0、Z0)的箱体后移Y0个单位，满足(X＝X0、Y<Y0、Z≥Z0)的所有箱子下移一格复位；
3)通过“存包”按键向单片机发送一个存包信号或扫描条形码向单片机发送一个取包信号；
若为“存包”，则单片机首先要搜索到一个空箱，搜索顺序是：首先在Y＝1；X＝1；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，若有则直接打开该箱。若无则在Y＝1；X＝2；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，若有则直接打开该箱。若无则在Y＝1；X＝3；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，依此类推。当Y＝1时都无空箱，则在Y＝2；X＝1；Z分别为1，2，3，4，5中找，若有按步骤2)中所述使该箱移动到最前排然后打开箱门；若无则继续查找Y＝2；X＝2；Z分别为1，2，3，4，5的情况，以此类推，直到找到空箱，则单片机根据空箱具体位置，通过控制相应的电机和舵机使该空箱直接打开箱门或移动到最前排然后打开箱门，用户将物品放入后手动关闭箱门，打印机会接受到信号，打印出一个条码，即顾客的开柜密码，然后单片机通过控制相应的电机和舵机使相应的箱子复位。
本发明新型的矩阵型物品储存箱以STM32单片机为核心，自动控制柜门打开，液晶显示器显示无物的箱号；柜锁由电磁阀控制，当顾客需要的时候可以直接到存包柜前按一下“存包”键，单片机接受到一脉冲信号后，通过I/O口线发出相应的信号，控制柜门锁的电磁阀将空柜打开，顾客即可存包，并将柜门关上，打印机会接受到信号，打印出一个条码，即顾客的开柜密码；当顾客需要取包时，条码寄存柜无需在键盘上输入密码，只需将密码小票的条码面靠在条码阅读器口上即可；条形码阅读器采集到条码信息输出相应的高低电平信号传给单片机系统比较密码一致后，发出开箱信号至电磁阀是柜门打开，顾客即可将包取出；该系统还具有断电保护功能，这种自动存包柜具有很高的安全性，并且能方便快捷的为广大顾客提供更好的服务；条码式自动存包柜具有功能实用、操作简便、安全可靠、抗干扰性强等原则、能够更好的服务于不同市场的广大群众，顾客可以根据简明清晰的操作说明自行的完成取放物品的工作。

Claims (2)

1.一种矩阵型物品储存箱，其特征在于，包括一个由若干层横向连杆和纵向连杆接组成的网格型立体机架（1），所述的立体机架（1）的纵向连杆上安装有轨道（7），每一个网格内设有一个存物箱（2），所述的存物箱（2）的底部安装有4个可以在轨道（7）上运行的滚动轮（3）和一个前后运动卡槽（8）和一个上下运动卡槽（9），存物箱（2）左下侧设有横向丝杠（10），右侧设有提升丝杠（4）；所述的横向丝杠（10）上通过螺纹连接前进滑块（11），所述的前进滑块（11）上连接有活动挂钩（13），活动挂钩（13）与第一舵机（18）的动力轴连接并由其控制，活动挂钩（13）旋转90度卡进前后运动卡槽（8）内；横向丝杠（10）的一端安装有滑动电机（12）；所述的提升丝杠（4）上连接有提升滑块（6），提升滑块两端设有摆动杆；所述的上下运动卡槽（9）外侧设有提升丝杠（4）；所述的提升丝杠（4）的顶部安装有提升电机（5），中间通过螺纹连接有数量与每列存物箱（2）相等的提升滑块（6），所述的提升滑块（6）两端设有摆动杆（14），所述的摆动杆（14）与第二舵机（19）的动力轴连接并由其控制，摆动杆（14）旋转90度卡进上下运动卡槽（9）内；所述的立体机架（1）正面安装有单片机（15）、液晶显示器（16）、扫码器及“存包”按键（17）；所述的提升电机（5）、滑动电机（12）、液晶显示器（16）、扫码器及“存包”按键（17）、第一舵机（18）、第二舵机（19）分别与单片机（15）连接。
2.根据权利要求1所述一种矩阵型物品储存箱的控制方法，其特征在于，具体包括下列步骤：
1）矩阵型物品储存箱的规模为5×5×5，设当前看到的正面为实际情景中用户所面对的工作面，每箱1×1×1，坐标排序方式即箱体开启顺序：
（1、1、1)、（1、1、2）、（1、1、3）、（1、1、4）、（1、1、5）
（2、1、1)、（2、1、2）、（2、1、3）、（2、1、4）、（2、1、5）
… … … … …
(5、1、1)、（1、1、2）、（1、1、3）、（1、1、4）、（1、1、5）
（1、2、1)、（1、2、2）、（1、2、3）、（1、2、4）、（1、2、5）
（2、2、1)、（2、2、2）、（2、2、3）、（2、2、4）、（2、2、5）
… … … … …
（5、2、1)、（5、2、2）、（5、2、3）、（5、2、4）、（5、2、5）
… … … … …
（5、5、1)、（5、5、2）、（5、5、3）、（5、5、4）、（5、5、5）
2）设（X0、Y0、Z0）的内物品需要被取出或存入，则首先满足（X=X0、Y <Y0、Z≥Z0）的所有箱子各自的抬升滑块上的摆杆在第二舵机的带动下旋转90度卡在上下运动卡槽里，然后相应的提升丝杠转动，带动这些箱子上移一格；然后坐标为（X0、Y0、Z0）的箱体对应的横向丝杠转动，使横向丝杠上的前进滑块运动到坐标为（X0、Y0、Z0）的箱体旁边，然后前进滑块上的第一舵机带动前进滑块上的活动挂钩旋转90度使活动挂钩卡在前后运动卡槽里，然后横向丝杠在滑动电机带动下旋转，使坐标为（X0、Y0、Z0）的箱体前移Y0个单位，然后箱门打开，用户将物品放入或取出后手动关闭箱门，然后坐标为（X0、Y0、Z0）的箱体后移Y0个单位，满足（X=X0、Y<Y0、Z≥Z0）的所有箱子下移一格复位；
3）通过“存包”按键向单片机发送一个存包信号或扫描条形码向单片机发送一个取包信号；
若为“存包”，则单片机首先要搜索到一个空箱，搜索顺序是：首先在Y=1；X=1；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，若有则直接打开该箱；若无则在Y=1；X=2；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，若有则直接打开该箱；若无则在Y=1；X=3；Z分别为1，2，3，4，5中依次查找空箱，依此类推；当Y=1时都无空箱，则在Y=2；X=1；Z分别为1，2，3，4，5中找，若有按步骤2）中所述使该箱移动到最前排然后打开箱门；若无则继续查找Y=2；X=2；Z分别为1，2，3，4，5的情况，以此类推，直到找到空箱，则单片机根据空箱具体位置，通过控制相应的电机和舵机使该空箱直接打开箱门或移动到最前排然后打开箱门，用户将物品放入后手动关闭箱门，打印机会接受到信号，打印出一个条码，即顾客的开柜密码，然后单片机通过控制相应的电机和舵机使相应的箱子复位。
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