CN108840011A - 物流仓储空间内的货架移转控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物流仓储空间内的货架移转控制系统及方法，该控制系统中的主控上位机电连接多个单元控制器，每个单元控制器的信号输入端分别连接对应的货架的拨片盒上的X、Y向拨片到位传感器、货架到位传感器、翻转夹紧机构上的夹紧到位传感器，单元控制器控制信号输出端分别连接拨片盒上的X向电机、Y向电机、翻转夹紧机构上的翻转夹紧电机、电磁铁固定机构上的电磁铁。本发明能控制货架移转系统实现物流仓储空间内的货架自动移转，节省大量货运或者仓储空间，提高货架移转的效率。

Description

物流仓储空间内的货架移转控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种货架移转控制系统，尤其是一种厢式货车及物流仓储空间内的货架移转控制系统及方法。

背景技术

目前，物流仓储空间内货架一般通过人工搬运,或者通过链条连接，皮带输送进行货架回转。而现有的回转方式回转弯头无法走直线，只能正反转，否则就会浪费大量货运或者仓储空间，如果人工搬运，工作强度大，内部的必须将外面的全部搬出，缓冲区容积损耗也很大。因此，需要采用一种物流仓储空间内的货架移转系统，以及用于物流仓储空间内的货架移转系统的控制系统及控制方法。

发明内容

本发明是要提供一种物流仓储空间内的货架移转控制系统及方法，实现物流仓储空间内的货架自动控制移转，节省大量货运或者仓储空间，提高货架移转的效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种物流仓储空间内的货架移转控制系统，包括主控上位机、云端服务器、手持终端、遥控触发继电器控制卡、无线遥控器、多个单元控制器，所述主控上位机电连接多个单元控制器，每个单元控制器的信号输入端分别连接对应的货架的拨片盒上的X、Y向拨片到位传感器、货架到位传感器、翻转夹紧机构上的夹紧到位传感器，单元控制器控制信号输出端分别连接拨片盒上的X向电机、Y向电机、翻转夹紧机构上的翻转夹紧电机、电磁铁固定机构上的电磁铁。

进一步，所述手持终端通过Wifi或云端服务器连接主控上位机。

进一步，所述无线遥控器经遥控触发继电器控制卡连接主控上位机。

进一步，所述单元控制器采用IO控制板卡, 所述主控上位机采用ARM工控机，ARM工控机通过IO控制板卡连接八个货架的拨片盒。

一种采用物流仓储空间内的货架移转控制系统对货架移转系统进行控制的方法，其步骤为：

（1）扫码存货或出货

用手持终端扫存货或出货的二维码，并输入主控上位机；

（2）主控上位机对货架移转系统进行自动检测

主控上位机通过所有货架的货架到位传感器来检测所有货架到位信号，并根据接收到的货架到位传感器感知的货架的位置状态信号：如果全部货架都到位，则说明库位已满，必须搬出一个，主控上位机输出提示信号给警示器，通知操作人员搬出出口处一个货架；

（3）主控上位机控制货架进行自动移转

当主控上位机检测到货架出口处货架空位，或者检测到库位至少有一个空位时，主控上位机确认货架移转系统已满足自动运行条件后，选择对应货架，并计算出对应货架到出口的最短路径，产生最短路径上各货架的移动队列数据，根据移动队列数据，主控上位机输出控制指令信号给最短路径上各货架的单元控制器，单元控制器输出驱动信号给货架的拨片盒，由拨片盒上的X向电机、Y向电机带动各自的拨片机构驱动货架按照控制路径进行移转，然后，各货架上的到位传感器将移转后的货架的位置状态信号发送给主控上位机，主控上位机同步实时更新货架及库位关系表；

（4）主控上位机对移转后的货架进行自动检测

主控上位机通过各货架的货架到位传感器来检测所有货架到位信号，并通过拨片盒上的X、Y向拨片到位传感器来检测X、Y向拨片到位信号，通过翻转夹紧机构上的夹紧到位传感器来检测货架夹紧状态信，然后，主控上位机根据根据更新货架及库位关系表和检测到的信号，确定货架移转系是否满足自动运行条件，如果有货架不到位的，需要进行调整，确保安全实现；

（5）主控上位机控制存货或出货的货架货架移转到出口

当主控上位机确定货架移转系统满足自动运行条件后，主控上位机根据存货或出货的货架到出口的最短路径移动数据，输出控制指令信号给存货或出货的货架的单元控制器，单元控制器输出驱动信号给存货或出货的货架的的拨片盒，由该拨片盒上的X向电机、Y向电机带动各自的拨片机构驱动该货架按照控制路径到货架出口处，由操作人员搬出该货架进行存货或出货，完成后，将该货架放回货架出口处，然后，该货架上的到位传感器将移转后的货架的位置状态信号发送给主控上位机，主控上位机同步实时更新货架及库位关系表。

本发明的有益效果是：

本发明的物流仓储空间内的货架移转控制系统及方法能实现物流仓储空间内的货架自动移转，使得货运容积损耗达到最小，节省了大量货运或者仓储空间，提高了货架移转的效率。

通过主控上位机及单元控制器控制拨片盒上的X,Y轴双向转动的链式拨片机构对车厢/仓储空间内货架进行移转,实现使任意货架到达任意货位的功能。

采用模块化结构,能够通过机构的数量组合,通过软件功能实现适合任意标准长度车厢和仓库。

控制系统使用ARM工控机,使用JAVA编写存取管理系统,实现一键选择,扫码出货的功能.可以实现先进先出，或者随机点名进出等功能。

附图说明

图1为物流仓储空间内的货架移转系统总体结构示意；

图2为拨片盒结构立体示意图；

图3为拨片盒结构主视图；

图4为图3的左视图；

图5为图3的仰视图；

图6为翻转夹紧机构处于非工作状态平面示意图；

图7为翻转夹紧机构处于翻转过程状态立体示意图；

图8为翻转夹紧机构翻转后夹紧货架状态立体示意图；

图9为拨片盒上的链式拨片机构驱动货架示意图；

图10为拨片盒上的链式拨片机构与货架脱离状态示意图；

图11为电磁铁固定机构示意图；

图12为本发明的物流仓储空间内的货架移转控制系统原理框图；

图13为本发明的物流仓储空间内的货架移转控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种物流仓储空间内的货架移转系统，包括货架100、拨片盒110、控制系统。多个货架100排列在车厢/物流仓储空间内，每个货架100下面置有一个拨片盒110，由控制系统控制拨片盒110驱动货架100在车厢/物流仓储空间内进行移转，使货架100到达任意位置。

如图2至图5所示，拨片盒110由驱动动力装置6、往复机构2、拨片机构3、拨片箱体1、翻转夹紧机构5组成。拨片箱体1为方形结构，方形结构的四个侧面分别装有一个往复机构2，往复机构2上面装有拨片机构3。两个平行的往复机构2上的拨片机构3组成一个X轴双向转动的拨片机构组，另两个垂直的往复机构2上的拨片机构3组成一个Y轴双向转动的拨片机构组。每个往复机构2由柔性传输带2-1、主、从传动轮2-2，2-3组成，主、从传动轮2-2，2-3分别安装在拨片箱体1同侧的两端，主、从传动轮2-2，2-3之间连接柔性传输带2-1，柔性传输带2-1上固定连接多个拨片机构3，两个对称布置的主传动轮2-2连接同一主动轴2-5，主动轴2-5通过减速齿轮副2-4连接一个驱动动力装置6。拨片机构3由拨片3-1、滚轮3-2、销轴3-3组成，两个拨片3-1上部之间通过两个销轴3-3连接两个滚轮3-2，滚轮3-2可绕销轴3-3转动，两个拨片3-1下部固定连接在柔性传输带2-1上。拨片箱体1中央装有一个翻转夹紧机构5。拨片盒1中的驱动动力装置6为电机，往复机构2中的柔性传输带2-1为链条，主、从传动轮2-2，2-3为主、从链轮。X轴双向转动的拨片机构组中的电机为X向电机，Y轴双向转动的拨片机构组中的电机为Y向电机。

如图6至8所示，翻转夹紧机构5由翻转夹紧电机5-1、双向丝杆滑动模块5-2、连杆5-3、夹紧块5-4、机座5-5、连杆座5-6组成。双向丝杆滑动模块5-2安装在机座5-5内，双向丝杆滑动模块5-2中的丝杆5-2-1连接翻转夹紧电机5-1，丝杆5-2-1上配合连接有两个丝杆螺母5-2-2、每个丝杆螺母5-2-2通过两个连杆5-3铰接一块夹紧块5-4，连杆5-3中间铰接在机座5-5上面的连杆座5-6侧面，连杆5-3上端与夹紧块5-4铰接，下端与丝杆螺母5-2-2铰接，夹紧块5-4下端与连杆座5-6侧面铰接，丝杆螺母5-2-2下部与安装在机座5-5下部内的导向杆5-7滑动导向连接。

如图6所示，当翻转夹紧机构处于非工作状态时，两块夹紧块在电机、双向丝杆滑动模块驱动下，使夹紧块上与丝杆垂直的夹紧面处于水平位置。

如图7，8所示，在货架到位的时，启动翻转夹紧机构，翻转夹紧机构中的两块夹紧块在翻转夹紧电机和双向丝杆滑动模块驱动下向上翻起对拨片盒上的货架进行夹紧固定,避免在车辆行驶过程中的颠簸产生移位影响，打开时候最高平面不超过货架底部，使得货架等可以无障碍通过。此时，两块夹紧块夹紧面成十字形，十字形的夹紧面与货架底部的十字形凸条配合夹紧连接。

如图9所示，当拨片盒上的链式拨片机构通过链条上固定的拨片机构对货架进行推动，并可通过正反转实现路径往返。此时，拨片机构上的一侧滚轮与货架底盘底面横向或纵向凸条上的凸块接触连接。

如图10所示，当拨片盒上的链式拨片机构在电机的驱动下由链条带动拨片机构推动货架沿X轴或Y轴移动后，拨片机构链条带动脱离货架底盘上的凸块，并随链条循环转动。并以此推动货架前行或后退，到达指定位置后，拨片继续移动自然下行，不会对货架产生冲击和反向位移干扰。

如图11所示，靠近货架底部的位置还可设置一组电磁铁固定机构25或者插销等,用于强化货架的固定。，电磁铁固定机构25由电磁铁本体25-1、电磁铁支架25-2、弹簧杆25-3、推杆外壳25-4、底板25-5组成。电磁铁支架25-2上面装有电磁铁本体25-1，下面两侧分别通过弹簧杆25-3连接推杆外壳25-4，推杆外壳25-4固定在底板25-5上。

拨片盒在拨片机构移动的X、Y方向上分别设有X、Y向拨片到位传感器,对拨片位置进行感知,以获得更好的自动控制效果,每一组货架设有货架到位传感器,用于感知货架的位置状态, 以此确定是否启动翻转夹紧机构或电磁铁固定机构等辅助夹紧装置，翻转夹紧机构上设有夹紧到位传感器，使用RFID或其他编码技术的话，可以实现对货架本体更为精准的跟踪。

如图12所示，本发明的物流仓储空间内的货架移转控制系统，包括主控上位机、云端服务器、手持终端、遥控触发继电器控制卡、无线遥控器、多个单元控制器等。

主控上位机电连接多个单元控制器，每个单元控制器的信号输入端分别连接对应的拨片盒上的X、Y向拨片到位传感器、货架到位传感器、翻转夹紧机构上的夹紧到位传感器，控制信号输出端分别连接拨片盒上的X向电机、Y向电机、翻转夹紧机构上的翻转夹紧电机、电磁铁固定机构上的电磁铁。

手持终端通过Wifi或云端服务器连接主控上位机。无线遥控器经遥控触发继电器控制卡连接主控上位机。

主控上位机采用自主开发的IO控制板卡,可对不低于8×3组电机进行控制,并使用ARM工控机,使用JAVA编写存取管理系统,实现一键选择,扫码出货的功能.可以实现先进先出，或者随机点名进出等功能。采用模块化的设计,能够通过机构的数量组合,通过软件功能实现适合任意标准长度车厢和仓库。

如图13所示，本发明的采用物流仓储空间内的货架移转控制系统对货架移转系统进行控制的方法，其步骤为：

1）扫码存货或出货

用手持终端扫存货或出货的二维码，并输入主控上位机；

2）主控上位机对货架移转系统进行自动检测

主控上位机通过所有货架的货架到位传感器来检测所有货架到位信号，并根据接收到的货架到位传感器感知的货架的位置状态信号：如果全部货架都到位，则说明库位已满，必须搬出一个，主控上位机输出提示信号给警示器，通知操作人员搬出出口处一个货架。

3）主控上位机控制货架进行自动移转

当主控上位机检测到货架出口处货架空位，或者检测到库位至少有一个空位时，主控上位机确认货架移转系统已满足自动运行条件后，选择对应货架，并计算出对应货架到出口的最短路径，产生最短路径上各货架的移动队列数据，根据移动队列数据，主控上位机输出控制指令信号给最短路径上各货架的单元控制器，单元控制器输出驱动信号给货架的拨片盒，由拨片盒上的X向电机、Y向电机带动各自的拨片机构驱动货架按照控制路径进行移转，然后，各货架上的到位传感器将移转后的货架的位置状态信号发送给主控上位机，主控上位机同步实时更新货架及库位关系表。

4）主控上位机对移转后的货架进行自动检测

主控上位机通过各货架的货架到位传感器来检测所有货架到位信号，并通过拨片盒上的X、Y向拨片到位传感器来检测X、Y向拨片到位信号，通过翻转夹紧机构上的夹紧到位传感器来检测货架夹紧状态信，然后，主控上位机根据根据更新货架及库位关系表和检测到的信号，确定货架移转系是否满足自动运行条件，如果有货架不到位的，需要进行调整，确保安全实现。

5）主控上位机控制存货或出货的货架货架移转到出口

当主控上位机确定货架移转系统满足自动运行条件后，主控上位机根据存货或出货的货架到出口的最短路径移动数据，输出控制指令信号给存货或出货的货架的单元控制器，单元控制器输出驱动信号给存货或出货的货架的的拨片盒，由该拨片盒上的X向电机、Y向电机带动各自的拨片机构驱动该货架按照控制路径到货架出口处，由操作人员搬出该货架进行存货或出货，完成后，将该货架放回货架出口处，然后，该货架上的到位传感器将移转后的货架的位置状态信号发送给主控上位机，主控上位机同步实时更新货架及库位关系表。

本发明解决了当今物流系统非常大的一个痛点.，使得货运容积损耗达到最小。传统的货运体系必须对货品和物流线路进行预先放置,一旦出现意外情况很难调整,并且无法实现收送货同步进行.在仓储系统中，对于整货架堆放的方式，本发明在成本上相对低廉，位置固定，数量可按需随意配置。减少了必须留出叉车通道的容积。

使用本发明,货运方面可以减少行驶路线,降低油耗,随送随收,直接提升物流企业毛利率,并且极大减轻人工劳动强度,增加货运效率。

Claims (5)

1.一种物流仓储空间内的货架移转控制系统，包括主控上位机、云端服务器、手持终端、遥控触发继电器控制卡、无线遥控器、多个单元控制器，其特征在于：所述主控上位机电连接多个单元控制器，每个单元控制器的信号输入端分别连接对应的货架的拨片盒上的X、Y向拨片到位传感器、货架到位传感器、翻转夹紧机构上的夹紧到位传感器，单元控制器控制信号输出端分别连接拨片盒上的X向电机、Y向电机、翻转夹紧机构上的翻转夹紧电机、电磁铁固定机构上的电磁铁。

2.根据权利要求1所述的物流仓储空间内的货架移转控制系统，其特征在于：所述手持终端通过Wifi或云端服务器连接主控上位机。

3.根据权利要求1所述的物流仓储空间内的货架移转控制系统，其特征在于：所述无线遥控器经遥控触发继电器控制卡连接主控上位机。

4.根据权利要求1所述的物流仓储空间内的货架移转控制系统，其特征在于：所述单元控制器采用IO控制板卡, 所述主控上位机采用ARM工控机，ARM工控机通过IO控制板卡连接八个货架的拨片盒。

5.一种采用权利要求1-3任一所述的物流仓储空间内的货架移转控制系统对货架移转系统进行控制的方法，其特征在于，其步骤为：

（1）扫码存货或出货

用手持终端扫存货或出货的二维码，并输入主控上位机；

（2）主控上位机对货架移转系统进行自动检测

主控上位机通过所有货架的货架到位传感器来检测所有货架到位信号，并根据接收到的货架到位传感器感知的货架的位置状态信号：如果全部货架都到位，则说明库位已满，必须搬出一个，主控上位机输出提示信号给警示器，通知操作人员搬出出口处一个货架；

（3）主控上位机控制货架进行自动移转

当主控上位机检测到货架出口处货架空位，或者检测到库位至少有一个空位时，主控上位机确认货架移转系统已满足自动运行条件后，选择对应货架，并计算出对应货架到出口的最短路径，产生最短路径上各货架的移动队列数据，根据移动队列数据，主控上位机输出控制指令信号给最短路径上各货架的单元控制器，单元控制器输出驱动信号给货架的拨片盒，由拨片盒上的X向电机、Y向电机带动各自的拨片机构驱动货架按照控制路径进行移转，然后，各货架上的到位传感器将移转后的货架的位置状态信号发送给主控上位机，主控上位机同步实时更新货架及库位关系表；

（4）主控上位机对移转后的货架进行自动检测

主控上位机通过各货架的货架到位传感器来检测所有货架到位信号，并通过拨片盒上的X、Y向拨片到位传感器来检测X、Y向拨片到位信号，通过翻转夹紧机构上的夹紧到位传感器来检测货架夹紧状态信，然后，主控上位机根据根据更新货架及库位关系表和检测到的信号，确定货架移转系是否满足自动运行条件，如果有货架不到位的，需要进行调整，确保安全实现；

（5）主控上位机控制存货或出货的货架货架移转到出口

当主控上位机确定货架移转系统满足自动运行条件后，主控上位机根据存货或出货的货架到出口的最短路径移动数据，输出控制指令信号给存货或出货的货架的单元控制器，单元控制器输出驱动信号给存货或出货的货架的的拨片盒，由该拨片盒上的X向电机、Y向电机带动各自的拨片机构驱动该货架按照控制路径到货架出口处，由操作人员搬出该货架进行存货或出货，完成后，将该货架放回货架出口处，然后，该货架上的到位传感器将移转后的货架的位置状态信号发送给主控上位机，主控上位机同步实时更新货架及库位关系表。