CN109158319A - 一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法及系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线通信的交叉带分拣控制系统，该系统主要包括供件单元、承载单元、分拣控制单元、仓库调度控制单元、仓库管理系统、包裹条码扫描器。仓库调度控制单元通过无线网络模块与分拣控制单元以及仓库管理系统连接，承载单元通过无线网络模块与分拣控制单元连接。一种基于无线通信的交叉带分拣控制装置，通过波导管、轨道信标和车载信标，以无线通信的方式来实现分拣控制信息和分拣小车定位信息交互。一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法包含初始化与配置处理、条码扫描与物流信息处理、分拣作业控制处理三个流程。与现有技术相比，本发明具有降低维护难度、分拣速度快、系统运行稳定、生产成本低、分拣准确率高等优点。

Description

一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法及系统和装置

技术领域

本发明涉及一种交叉带分拣控制方法，尤其一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法及系统和装置。

背景技术

在物流行业中，物流包裹的流通数量日益增长，各个物流企业需投入大量的人力物力用于对物流包裹的分拣。目前，物流企业主要应用分拣机系统按照包裹的目的地来进行分拣，将筛选出来的包裹集中放置在对应的目标区域，方便集中配送。

交叉带分拣设备需要在较短时间内完成数量庞大的包裹筛选与分类，要求物流交叉带分拣系统和设备具备实时性强、稳定性要求高、分拣准确、分拣速度快的特征，分拣系统和设备的功能复杂性也在增加，分拣系统任何部件的故障都可能导致系统不能正常完成分拣工作，同时，分拣系统的某些部件成本昂贵、维护不便、可靠性不高。本发明提供一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法及系统和装置，可以有效提高分拣系统的分拣速度、增加分拣准确率、提高可靠性、增加可维护性、降低产品成本。

目前，已有的交叉带分拣系统或者设备，具有以下不足：

1、分拣小车的控制器与分拣主控器的信息交互通过滑触线进行传输，数据传输速率低，易受接触不稳定导致通信故障的影响，降低了系统可靠性；

2、分拣小车的控制器与分拣主控器的信息交互通过滑触线进行传输，需要周期性的进行维护，出现故障时难以定位部件，设备结构复杂，增加维护成本；

3、分拣小车的定位精确度不高，同时限制了小车运行速度，降低了分拣速度；

4、分拣小车的皮带位置与速度控制不准确，包裹下包的方向与速度控制失误，对应包裹分拣至错误格口，或者导致包裹发生碰撞损坏，降低了分拣准确率，降低系统稳定性和可靠性；

5、分拣小车有线通信涉及到电气线路设计与布线，施工难度大，维护成本高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于无线通信的交叉带分拣控制系统，其特征在于，包括FCU供件单元、CSU承载单元、DCU驱动单元、SMC分拣控制单元、WDC仓库调度控制单元、WMS仓库管理系统、PCU配电单元、PCS包裹条码扫描器、CMU传送带控制单元组成。所述的FCU供件单元、CSU承载单元、DCU驱动单元、SMC分拣控制单元、PCU配电单元、PCS包裹条码扫描器、CMU传送带控制单元为嵌入式单板机；所述的WMS仓库管理系统、WDC仓库调度控制单元为工业控制计算机。

基本模块简介如表1所示：

表1

所述的PCU配电单元、CMU传送带控制单元通过CAN-A总线与SMC分拣控制单元连接，所述的FCU供件单元、DCU驱动单元通过CAN-B总线与SMC分拣控制单元连接，所述的PCS包裹条码扫描器通过以太网-B与SMC分拣控制单元连接，所述的WDC仓库调度控制单元通过WIFI无线网络模块与SMC分拣控制单元连接。所述的WMS仓库管理系统通过以太网-A与WDC仓库调度控制单元连接，所述的CSU承载单元通过WIFI无线网络模块与SMC分拣控制单元连接。

所述的PCU配电单元通过强电供电电缆与WDC仓库调度控制单元、WMS仓库管理系统连接，提供220伏特交流电压。所述的PCU配电单元通过弱电供电电缆与FCU供件单元、CSU承载单元、DCU驱动单元、SMC分拣控制单元、PCS包裹条码扫描器、CMU传送带控制单元连接，提供48伏特直流电压。

所述的FCU供件单元与进料的传送伺服驱动电机连接，同时通过重量传感器和光电开关来获取物料的重量信息和位置信息。

所述的SMC分拣控制单元的主处理板为英伟达的Jetson TX2模块，主处理板上运行的操作系统为Linux嵌入式系统。

所述的FCU供件单元、CSU承载单元、DCU驱动单元、SMC分拣控制单元、PCU配电单元、PCS包裹条码扫描器、CMU传送带控制单元的主处理器采用STM32 F767， 运行的操作系统为FreeRTOS嵌入式系统，软件程序采用C语言和C++语言编程。

所述的WMS仓库管理系统采用mysql进行数据库管理。

一种基于无线通信的交叉带分拣装置，其特征在于，主要由进料装置、条码扫描装置、机架导轨结构、分拣小车装置、下料格口与滑槽装置组成。

所述的进料装置由进料口、称重平台、扫描平台、加速段组成。

所述的PCS包裹条码扫描器安装在条码扫描装置上。所述的FCU供件单元安装在进料装置上。

所述的CSU承载单元安装在分拣小车装置上。

所述的分拣小车，其特征在于，主要由车架、行走外轮、行走内轮、电动辊筒、分拣皮带、支撑梁、取电刷等组成。

一种基于无线通信的交叉带分拣装置，其特征在于，分拣小车无线通信与定位，主要由波导管、波导泄露槽、轨道信标模块、车载信标模块来实现。

所述的波导管、波导泄露槽、轨道信标模块安装在机架导轨结构上。

所述的车载信标模块安装在CSU承载单元上。车载信标模块会随着分拣小车一起水平运动，当车载信标模块接近轨道信标模块时，轨道信标模块会被激活，开始与车载信标模块进行通信。

所述的波导管与SMC分拣控制单元连接。SMC分拣控制单元将无线通信信号导向至波导管，无线频率信号通过波导管传输，并且通过波导泄露槽向外发射无线信号。

所述的分拣小车，其特征在于，主要由车架、行走外轮、行走内轮、电动辊筒、分拣皮带、支撑梁、取电刷、取电支撑机构等组成。

所述的车架主要铝合金和钢线材来制作，在保证车架整体承重强度的情况下，能减轻车架的自身重量，能够提高负载能力，同时降低生产成本。

所述分拣小车的行走外轮、行走内轮，主要支持分拣小车在导轨上的水平行走，其中行走外轮主要负责分拣小车和负载的承重，行走内轮主要负责辅助导向，将分拣小车固定在导轨上，防止行走外轮从导轨上脱落，提高分拣小车运行的可靠性。

所述的取电刷主要支持分拣小车的车身部分的电子电气部件的供电，取电导向轮通过在强电滑触线滑动接触，完成48V直流电的传输。

所述的无线通信主要包括两种无线信息交互链路，第一种是分拣控制信息，第二种是分拣小车定位信息。

所述的分拣控制信息主要通过2.4G Hz无线通信Wifi信号来交互，由SMC分拣控制单元、CSU承载单元、波导管来实现。所述的SMC分拣控制单元与波导管通过同轴电缆来连接。

所述的分拣小车定位信息主要通过40.8M Hz无线信号来交互，由SMC分拣控制单元、CSU承载单元、轨道信标模块来实现。所述的SMC分拣控制单元与轨道信标模块通过带屏蔽层双绞线来连接。

轨道信标模块32与车载信标模块21之间交互的信息帧结构如表2所示：

表2

所述的SMC分拣控制单元主要由调制解调模块、基带解码模块以及微处理器模块组成，所述的微处理器模块的型号为英伟达Jetson TX2模块，CPU为6核处理器，主频2G Hz，模块内存为8G。调制解调模块、基带解码模块以及微处理器模块通过系统总线连接。

所述的CSU分拣控制单元主要由车载信标模块、基带解码模块、射频天线及微处理器模块组成，所述的微处理器模块的CPU为STM32 F767处理器。车载信标模块、基带解码模块以及微处理器模块通过系统总线连接。

一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法，其特征在于，该方法采用无线通信来进行控制数据的交互以及使用有源信标来进行分拣小车的定位，所述的分拣控制方法在实施的过程中包含三个处理流程：系统初始化与配置处理流程、条码扫描与物流信息处理流程、分拣作业控制处理流程。

所述的系统初始化与配置处理流程包括以下步骤：

1）系统开始启动，WDC开始进行初始化，完成分拣计划的设置；

2）SMC开始初始化，完成自身设备的自检，并通过无线通信接口与WDC进行初始化状态交互；

3）CSU开始初始化，完成自身设备的自检，并通过无线通信接口与SMC进行初始化状态交互；

4）WDC通过无线通信接口接收SMC发送过来的系统组件状态，包括所有的CSU、SMC、DCU、PCU、CMU等组件的工作状态；

5）WDC判断系统组件初始化状态是否正常，若为是执行步骤6），否则执行闪灯告警，并记录日志和设备宕机；

6）WDC通过无线通信接口向SMC下发当前次安排的分拣计划与配置参数；

7） SMC接收到分拣计划和配置参数后，会按照配置参数设置本地的通信参数，并初始化轨道信标参数；

8）SMC通知FCU开始运行正常作业流程，FCU将运行状态发送至SMC；

9）SMC通知CSU开始运行正常作业流程，CSU将运行状态发送至SMC；

10）WDC判断系统组件运行状态是否正常，若为是执行步骤11），否则执行闪灯告警，并记录日志和设备宕机；

11）系统正常运行，开始进行分拣作业流程。

所述的条码扫描与物流信息处理流程包括以下步骤：

1）FCU检查进料段传送带上的物料状态；

2） 判断进料段是否存在物料，若为是，执行步骤3），否则继续执行步骤1）；

3）FCU控制物料传送至称重平台上，FCU采集重量传感器的信息，获取物料的重量信息；

4）FCU控制物料传送至扫描平台上，FCU触发PCS扫描物料的条码信息，获取物料的条码信息和物流信息；

5）判断是否获取到条码信息，并且能够正常解码信息，若为是，执行步骤7），否则执行步骤6）；

6）FCU进行退料处理，将物料传送至进料口，并且进行告警提示，返回执行步骤1）；

7）FCU处理物流信息，将条码信息、面单图片、重量信息等进行打包处理，然后发送至SMC；

8）SMC接收到物流信息包，通过无线通信消息发送至WDC；

9）FCU检测分拣小车上的CSU负载与工作状态；

10）判断是否有处于正常工作状态且处于空载状态的CSU接近FCU，如果是，执行步骤11），否则返回执行步骤9）；

11）FCU控制物料在加速段，使物料的水平运动速率与分拣小车的速度相同，控制物料上车操作；

12）SMC将当前物料的目的地址信息通过无线通信消息发送至当前匹配的CSU，返回执行步骤1）。

所述的分拣作业控制处理流程包括以下步骤：

1）CSU检查分拣小车的负载状态；

2）判断分拣小车是否已经装载了对应的物料，如果是，执行步骤7），否则执行步骤3）；

3）CSU检查当前信标定位信息，检测与物料装载段的距离信息；

4）CSU判断是否抵达物料装载段，如果抵达执行步骤5），否则继续执行步骤3）；

5）CSU通过无线通信消息接收SMC发送过来的物料地址信息；

6）CSU进行载料处理，控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，将FCU上传的物料移动到分拣小车的中心；

7）CSU检查当前信标定位信息，检测与预告位置的距离信息；

8）CSU判断是否抵达物料卸载预告位置，如果抵达执行步骤9），否则继续执行步骤7）；

9）CSU控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，开始缓慢加速，控制物料开始以5厘米每秒的速度向分拣小车的边缘移动；

10）CSU判断是否抵达物料卸载目标地址位置，如果抵达执行步骤11），否则继续执行步骤9）；

11）CSU控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，开始加速至全速运动，控制物料开始以100厘米每秒的速度向分拣小车的边缘移动；

12）CSU通过无线通信通知SMC当前物料的卸料状态和小车的负载状态，然后返回执行步骤1）。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、分拣控制信息以波导管为介质通过无线网络通信进行传输，数据传输速率高，能达到800M bps，建立通信通道迅速，传输稳定，提高了系统可靠性；

2、分拣小车的控制器与分拣主控器的信息交互通过无线网络通信进行传输，设备结构简单，维护简便，容易定时故障组件，减少维护工作量；

3、采用有源信标进行分拣小车的定位，提高了定位精度，降低定位错误概率，提高了分拣效率；

4、通过预告定位措施，提高了分拣小车的皮带位置与速度控制精度，保证了系统包裹下包的方向与速度控制准确性和可靠性；

5、分拣小车电气线路设计与布线简化，降低施工难度和产品成本。

附图说明

图1为本发明的交叉带分拣控制系统架构图。

图2为本发明的交叉带分拣机总体结构示意图。

图3为本发明的分拣小车无线通信与定位示意图。

图4为本发明的分拣小车与导轨结构示意图。

图5为本发明的分拣小车无线通信链路结构示意图。

图6为本发明的系统初始化与配置处理流程图。

图7为本发明的条码扫描与物流信息处理流程图。

图8为本发明的分拣作业控制处理流程图。

图中：401-强电供电电缆，402-配电单元，403-弱电供电电缆，404-CAN-A总线，405-传送带控制单元，406-供件单元，407-CAN-B总线，408-驱动单元，409-包裹条码扫描器，410-承载单元，411-WIFI无线网络模块，412-WIFI无线网络模块，413-WIFI无线网络模块，414-仓库调度控制单元，415-仓库管理系统，416-分拣控制单元，471-以太网-B，418-以太网-A，40-进料装置，50-条码扫描装置，30-机架导轨结构，20-分拣小车装置，10-下料格口与滑槽装置，31-波导管，33-波导泄露槽，32-轨道信标模块，21-车载信标模块，29-车架，25-行走外轮，26-行走内轮，23-电动辊筒，24-分拣皮带，22-支撑梁，61-取电刷，60-强电滑触线，63-取电支撑机构，501-带屏蔽层双绞线，506-调制解调模块，505-基带解码模块，507-微处理器模块， 28-基带解码模块，508-射频天线，503-微处理器模块，502-同轴电缆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示，一种基于无线通信的交叉带分拣控制系统，包括FCU供件单元406、CSU承载单元410、DCU驱动单元408、SMC分拣控制单元416、WDC仓库调度控制单元414、WMS仓库管理系统415、PCU配电单元402、PCS包裹条码扫描器409、CMU传送带控制单元405。所述的FCU供件单元406、CSU承载单元410、DCU驱动单元408、SMC分拣控制单元416、PCU配电单元402、PCS包裹条码扫描器409、CMU传送带控制单元405为嵌入式单板机；所述的WMS仓库管理系统415、WDC仓库调度控制单元414为工业控制计算机。

所述的PCU配电单元402、CMU传送带控制单元405通过CAN-A总线404与SMC分拣控制单元416连接，所述的FCU供件单元406、DCU驱动单元408通过CAN-B总线407与SMC分拣控制单元416连接，所述的PCS包裹条码扫描器409通过以太网417与SMC分拣控制单元416连接，所述的WDC仓库调度控制单元414通过WIFI无线网络模块413、412与SMC分拣控制单元连接。所述的WMS仓库管理系统通过以太网418与WDC仓库调度控制单元414连接，所述的CSU承载单元411通过WIFI无线网络模块412、411与SMC分拣控制单元416连接。

所述的PCU配电单元402通过强电供电电缆401与WDC仓库调度控制单元414、WMS仓库管理系统415连接，提供220伏特交流电压。所述的PCU配电单元402通过弱电供电电缆403与FCU供件单元406、CSU承载单元410、DCU驱动单元408、SMC分拣控制单元416、PCS包裹条码扫描器409、CMU传送带控制单元405连接，提供48伏特直流电压。

所述的FCU供件单元406与进料的传送伺服驱动电机连接，同时通过重量传感器和光电开关来获取物料的重量信息和位置信息。所述的伺服驱动电机使用松下伺服A5系列的电机。

所述的SMC分拣控制单元416的主处理板为英伟达的Jetson TX2模块，主处理板上运行的操作系统为Linux嵌入式系统。

所述的FCU供件单元406、CSU承载单元410、DCU驱动单元408、SMC分拣控制单元416、PCU配电单元402、CMU传送带控制单元405的主处理器采用STM32 F767， 运行的操作系统为FreeRTOS嵌入式系统，软件程序采用C语言和C++语言编程。

所述的WMS仓库管理系统415、WDC仓库调度控制单元414上运行操作系统为Win7操作系统，软件程序采用C++语言编程。

所述的WMS仓库管理系统415采用mysql进行数据库管理。

如图2所示，一种基于无线通信的交叉带分拣装置，主要由进料装置40、条码扫描装置50、机架导轨结构30、分拣小车装置20、下料格口与滑槽装置10。

所述的进料装置D由进料口、称重平台、扫描平台、加速段组成。

所述的PCS包裹条码扫描器409安装在条码扫描装置50上。所述的FCU供件单元406安装在进料装置40上。

所述的CSU承载单元410安装在分拣小车装置20上。

所述的分拣小车20，其特征在于，主要由车架29、行走外轮25、行走内轮26、电动辊筒23、分拣皮带24、支撑梁22、取电刷61等组成。

如图3所示，所述的分拣小车20进行无线通信与定位，主要由波导管31、波导泄露槽33、轨道信标模块32、车载信标模块21来实现。

所述的波导管31、波导泄露槽33、轨道信标模块32安装在机架导轨结构30上。

所述的车载信标模块21安装在CSU承载单元410上。车载信标模块21会随着分拣小车20一起水平运动，当车载信标模块21接近轨道信标模块32时，轨道信标模块32会被激活，开始与车载信标模块21进行通信。

所述的波导管31与SMC分拣控制单元416连接。SMC分拣控制单元416将无线通信信号导向至波导管31，无线频率信号通过波导管31传输，并且通过波导泄露槽33向外发射。

如图4所示，所述的分拣小车20，其特征在于，主要由车架29、行走外轮25、行走内轮26、电动辊筒23、分拣皮带24、支撑梁22、取电刷61、取电支撑机构63等组成。

所述的车架29主要铝合金和钢线材来制作，在保证车架整体承重强度的情况下，能减轻车架的自身重量，能够提高负载能力，同时降低生产成本。

所述分拣小车20的行走外轮25、行走内轮26，主要支持分拣小车20在导轨30上的水平行走，其中行走外轮25主要负责分拣小车20和负载的承重，行走内轮26主要负责辅助导向，将分拣小车20固定在导轨30上，防止行走外轮从导轨30上脱落，提高分拣小车运行的可靠性。

所述的取电刷61主要支持分拣小车20的车身部分的电子电气部件的供电，取电导向轮61通过在强电滑触线60滑动接触，完成48V直流电的传输。

如图5所示，所述的交叉带分拣控制系统主要有两种无线信息交互链路，第一种是分拣控制信息，第二种是分拣小车定位信息。

所述的分拣控制信息主要通过2.4G Hz无线通信Wifi信号来交互，由SMC分拣控制单元416、CSU承载单元410、波导管31来实现。所述的SMC分拣控制单元416与波导管31通过同轴电缆502来连接。

所述的分拣小车定位信息主要通过40.8M Hz无线信号来交互，由SMC分拣控制单元416、CSU承载单元410、轨道信标模块32来实现。所述的SMC分拣控制单元416与轨道信标模块32通过带屏蔽层双绞线501来连接。

所述的SMC分拣控制单元416主要由调制解调模块506、基带解码模块505以及微处理器模块507组成，所述的微处理器模块507的型号为英伟达Jetson TX2模块，CPU为6核处理器，主频2G Hz，模块内存为8G。调制解调模块506、基带解码模块505以及微处理器模块507通过系统总线连接。

所述的CSU分拣控制单元410主要由车载信标模块21、基带解码模块28、射频天线508及微处理器模块503组成，所述的微处理器模块503的CPU为STM32 F767处理器。车载信标模块21、基带解码模块28以及微处理器模块503通过系统总线连接。

一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法，采用无线通信来进行控制数据的交互以及使用有源信标来进行分拣小车的定位，所述的分拣控制方法在实施的过程中包含三个处理阶段：系统初始化与配置处理、条码扫描与物流信息处理、分拣作业控制处理。

如图6所示，所述的系统初始化与配置处理流程方法包括以下步骤：

101）系统开始启动，WDC开始进行初始化，完成分拣计划的设置；

102）SMC开始初始化，完成自身设备的自检，并通过无线通信接口与WDC进行初始化状态交互；

103）CSU开始初始化，完成自身设备的自检，并通过无线通信接口与SMC进行初始化状态交互；

104）WDC通过无线通信接口接收SMC发送过来的系统组件状态，包括所有的CSU、SMC、DCU、PCU、CMU等组件的工作状态；

105）WDC判断系统组件初始化状态是否正常，若为是执行步骤106），否则执行闪灯告警，并记录日志和设备宕机；

106）WDC通过无线通信接口向SMC下发当前次安排的分拣计划与配置参数；

107） SMC接收到分拣计划和配置参数后，会按照配置参数设置本地的通信参数，并初始化轨道信标参数；

108）SMC通知FCU开始运行正常作业流程，FCU将运行状态发送至SMC；

109）SMC通知CSU开始运行正常作业流程，CSU将运行状态发送至SMC；

110）WDC判断系统组件运行状态是否正常，若为是执行步骤111），否则执行闪灯告警，并记录日志和设备宕机；

111）系统正常运行，开始进行分拣作业流程。

如图7所示，所述的条码扫描与物流信息处理包括以下步骤：

201）FCU检查进料段传送带上的物料状态；

202） 判断进料段是否存在物料，若为是，执行步骤203），否则继续执行步骤201）；

203）FCU控制物料传送至称重平台上，FCU采集重量传感器的信息，获取物料的重量信息；

204）FCU控制物料传送至扫描平台上，FCU触发PCS扫描物料的条码信息，获取物料的条码信息和物流信息；

205）判断是否获取到条码信息，并且能够正常解码信息，若为是，执行步骤7），否则执行步骤206）；

206）FCU进行退料处理，将物料传送至进料口，并且进行告警提示，返回执行步骤1）；

207）FCU处理物流信息，将条码信息、面单图片、重量信息等进行打包处理，然后发送至SMC；

208）SMC接收到物流信息包，通过无线通信消息发送至WDC；

209）FCU检测分拣小车上的CSU负载与工作状态；

210）判断是否有处于正常工作状态且处于空载状态的CSU接近FCU，如果是，执行步骤211），否则返回执行步骤209）；

211）FCU控制物料在加速段，使物料的水平运动速率与分拣小车的速度相同，控制物料上车操作；

212）SMC将当前物料的目的地址信息通过无线通信消息发送至当前匹配的CSU，返回执行步骤201）。

如图8所示，所述的分拣作业控制处理包括以下步骤：

301）CSU检查分拣小车的负载状态；

302）判断分拣小车是否已经装载了对应的物料，如果是，执行步骤307），否则执行步骤3）；

303）CSU检查当前信标定位信息，检测与物料装载段的距离信息；

304）CSU判断是否抵达物料装载段，如果抵达执行步骤305），否则继续执行步骤303）；

305）CSU通过无线通信消息接收SMC发送过来的物料地址信息；

306）CSU进行载料处理，控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，将物料移动到小车的中心；

307）CSU检查当前信标定位信息，检测与预告位置的距离信息；

308）CSU判断是否抵达卸载预告位置，如果抵达执行步骤309），否则继续执行步骤307）；

309）CSU控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，开始缓慢加速，控制物料开始以5厘米每秒的速度向分拣小车的边缘移动；

310）CSU判断是否抵达物料卸载目标地址位置，如果抵达执行步骤311），否则继续执行步骤309）；

311）CSU控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，开始加速至全速运动，控制物料开始以100厘米每秒的速度向分拣小车的边缘移动；

312）CSU通过无线通信通知SMC当前物料的卸料状态和小车的负载状态，然后返回执行步骤301）。

Claims (10)

1.一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法与系统，其特征在于，该系统采用无线通信来分拣控制信息和分拣小车定位信息交互；所述交叉带分拣控制系统通过波导管、轨道信标和车载信标为无线通信传输载体，来实现分拣控制器与分拣小车之间无线通信信号的传输与处理；所述的分拣控制方法在实施的过程中包含三个处理阶段：系统初始化与配置处理、条码扫描与物流信息处理、分拣作业控制处理。

2.一种实施权利要求1所述的基于无线通信的交叉带分拣控制系统，其特征在于，该系统包括供件单元、承载单元、驱动单元、分拣控制单元、仓库调度控制单元、仓库管理系统、配电单元、包裹条码扫描器、传送带控制单元组成；

所述的供件单元、承载单元、驱动单元、分拣控制单元、配电单元、包裹条码扫描器、传送带控制单元为嵌入式单板机，所述的仓库管理系统、仓库调度控制单元为工业控制计算机；

所述的配电单元、传送带控制单元通过CAN-A总线与分拣控制单元连接，所述的供件单元、驱动单元通过CAN-B总线与分拣控制单元连接，所述的包裹条码扫描器通过以太网-B与分拣控制单元连接，所述的仓库调度控制单元通过无线网络模块与分拣控制单元连接，所述的仓库管理系统通过以太网-A与仓库调度控制单元连接，所述的承载单元通过无线网络模块与分拣控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的交叉带分拣控制系统，其特征在于，所述的配电单元通过强电供电电缆与仓库调度控制单元、仓库管理系统连接，提供220伏特交流电压；

所述的配电单元通过弱电供电电缆与供件单元、承载单元、驱动单元、分拣控制单元、包裹条码扫描器、传送带控制单元连接，提供48伏特直流电压。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线通信的交叉带分拣控制系统，其特征在于，所述的分拣控制单元的主处理板为英伟达的Jetson TX2模块，主处理板上运行的操作系统为Linux嵌入式系统；

所述的供件单元、承载单元、驱动单元、分拣控制单元、配电单元、包裹条码扫描器、传送带控制单元的主处理器采用STM32 F767， 运行的操作系统为FreeRTOS嵌入式系统，软件程序采用C语言和C++语言编程；所述的仓库管理系统采用mysql进行数据库管理。

5.根据权利要求1-4所述的一种基于无线通信的交叉带分拣装置，其特征在于，分拣小车无线通信与定位，主要由波导管、波导泄露槽、轨道信标模块、车载信标模块来实现；

所述的波导管、波导泄露槽、轨道信标模块安装在机架导轨结构上；所述的车载信标模块安装在承载单元上，车载信标模块会随着分拣小车一起水平运动，当车载信标模块接近轨道信标模块时，轨道信标模块会被激活，开始与车载信标模块进行通信；所述的波导管与分拣控制单元连接，分拣控制单元将无线通信信号导向至波导管，无线频率信号通过波导管传输，并通过波导泄露槽向外发射。

6.根据权利要求5所述的一种基于无线通信的交叉带分拣装置，其特征在于，所述的分拣小车，主要由车架、行走外轮、行走内轮、电动辊筒、分拣皮带、减震弹簧、取电刷等组成；所述分拣小车的行走外轮、行走内轮，主要支持分拣小车在导轨上的水平行走，其中行走外轮主要负责分拣小车和负载的承重，行走内轮主要负责辅助导向，将分拣小车固定在导轨上，防止行走外轮从导轨上脱落，提高分拣小车运行的可靠性；所述的取电刷主要支持分拣小车的车身部分的电子电气部件的供电，取电导向轮通过在强电滑触线滑动接触，完成48V直流电的传输。

7.根据权利要求5-6所述的无线通信主要有两种无线信息交互链路，第一种是分拣控制信息，第二种是分拣小车定位信息；

所述的分拣控制信息主要通过2.4G Hz无线通信Wifi信号来交互，由分拣控制单元、承载单元、波导管来实现；所述的分拣控制单元与波导管通过同轴电缆来连接；

所述的分拣小车定位信息主要通过40.8M Hz无线信号来交互，由分拣控制单元、承载单元、轨道信标模块来实现；所述的分拣控制单元与轨道信标模块通过带屏蔽层双绞线来连接。

8.根据权利要求1-7所述的一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法，其特征在于，所述的系统初始化与配置处理包括以下步骤：

1）系统开始启动，WDC开始进行初始化，完成分拣计划的设置；

2）SMC开始初始化，完成自身设备的自检，并通过无线通信接口与WDC进行初始化状态交互；

3）CSU开始初始化，完成自身设备的自检，并通过无线通信接口与SMC进行初始化状态交互；

4）WDC通过无线通信接口接收SMC发送过来的系统组件状态，包括所有的CSU、SMC、DCU、PCU、CMU等组件的工作状态；

5）WDC判断系统组件初始化状态是否正常，若为是执行步骤6），否则执行闪灯告警，并记录日志和设备宕机；

6）WDC通过无线通信接口向SMC下发当前次安排的分拣计划与配置参数；

7） SMC接收到分拣计划和配置参数后，会按照配置参数设置本地的通信参数，并初始化轨道信标参数；

8）SMC通知FCU开始运行正常作业流程，FCU将运行状态发送至SMC；

9）SMC通知CSU开始运行正常作业流程，CSU将运行状态发送至SMC；

10）WDC判断系统组件运行状态是否正常，若为是执行步骤11），否则执行闪灯告警，并记录日志和设备宕机；

11）系统正常运行，开始进行分拣作业流程。

9.根据权利要求1-7所述的一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法，其特征在于，所述的条码扫描与物流信息处理包括以下步骤：

1）FCU检查进料段传送带上的物料状态；

2） 判断进料段是否存在物料，若为是，执行步骤3），否则继续执行步骤1）；

3）FCU控制物料传送至称重平台上，FCU采集重量传感器的信息，获取物料的重量信息；

4）FCU控制物料传送至扫描平台上，FCU触发PCS扫描物料的条码信息，获取物料的条码信息和物流信息；

5）判断是否获取到条码信息，并且能够正常解码信息，若为是，执行步骤7），否则执行步骤6）；

6）FCU进行退料处理，将物料传送至进料口，并且进行告警提示，返回执行步骤1）；

7）FCU处理物流信息，将条码信息、面单图片、重量信息等进行打包处理，然后发送至SMC；

8）SMC接收到物流信息包，通过无线通信消息发送至WDC；

9）FCU检测分拣小车上的CSU负载与工作状态；

10）判断是否有处于正常工作状态且处于空载状态的CSU接近FCU，如果是，执行步骤11），否则返回执行步骤9）；

11）FCU控制物料在加速段，使物料的水平运动速率与分拣小车的速度相同，控制物料上车操作；

12）SMC将当前物料的目的地址信息通过无线通信消息发送至当前匹配的CSU，返回执行步骤1）。

10.根据权利要求1-7所述的一种基于无线通信的交叉带分拣控制方法，其特征在于，所述的分拣作业控制处理包括以下步骤：

1）CSU检查分拣小车的负载状态；

2）判断分拣小车是否已经装载了对应的物料，如果是，执行步骤7），否则执行步骤3）；

3）CSU检查当前信标定位信息，检测与物料装载段的距离信息；

4）CSU判断是否抵达物料装载段，如果抵达执行步骤5），否则继续执行步骤3）；

5）CSU通过无线通信消息接收SMC发送过来的物料地址信息；

6）CSU进行载料处理，控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，将FCU上传的物料移动到分拣小车的中心；

7）CSU检查当前信标定位信息，检测与预告位置的距离信息；

8）CSU判断是否抵达物料卸载预告位置，如果抵达执行步骤9），否则继续执行步骤7）；

9）CSU控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，开始缓慢加速，控制物料开始以5厘米每秒的速度向分拣小车的边缘移动；

10）CSU判断是否抵达物料卸载目标地址位置，如果抵达执行步骤11），否则继续执行步骤9）；

11）CSU控制分拣小车的滚筒牵引皮带运行，开始加速至全速运动，控制物料开始以100厘米每秒的速度向分拣小车的边缘移动；

12）CSU通过无线通信通知SMC当前物料的卸料状态和小车的负载状态，然后返回执行步骤1）。