CN110013970A - 用于控制分拣机的方法和分拣机 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于控制分拣机的方法和分拣机。用于控制分拣机(1)的方法，分拣机包括多个托架(2)，每个托架包括能够被选择性地启动以从托架装载‑卸载物体(O)的装载‑卸载装置(3)和被配置为接收和分析数字信号(20)的电子单元(4)，包括步骤：使托架沿着分拣方向(X)移动，分拣方向具有多个装载站(9)和多个卸载站(10)，各自包括相应感应器(11)；通过感应器生成调制数字信号的具有可变频率的磁场，数字信号与选自多个操作模式的操作模式唯一地关联，数字信号包括位串；通过电磁感应将数字信号传输到托架的电子单元；在电子单元处接收数字信号并根据与从电子单元接收的数字信号唯一地关联的操作模式致动装载‑卸载装置。

Description

用于控制分拣机的方法和分拣机

技术领域

本发明涉及分拣系统的技术领域。

更具体地，本发明涉及用于分拣机的控制方法和相关分拣机。

背景技术

本发明特别适于在“交叉带”式的分拣系统上实现，即，这样的系统，其中每个托架配备有传送带，传送带被配置为，根据装载步骤和在目的地卸载期间所需的各种功能，主要沿着垂直于系统的进给方向的方向移动放置在其之上的物品。

更详细地，交叉带式分拣机由一系列托架组成，这一系列托架占据并沿着在装载站和卸载站旁边的闭合环路移动，装载站设计成能将待分拣的物体装载到托架上，在卸载站中物体被卸载并且通常积聚在一起以使操作者更有效地工作，操作者执行与以这种方式分拣的材料到目的地的分配和传送有关的操作。

在这种特定类型的分拣机中，这些托架配备有传送带，可通过电动机使传送带在与分拣机的运动方向成直角的方向上启动(activated，驱动)，以接收和分拣物体。

装载站的目的是确定正在装载的物体的轨迹，以使其与被设计成接收该物体的分拣机的托架的运动同步，这样使得该物体能够以准确的时间和速度传送到托架上。

另一方面，卸载站通常由收集和存储滑道或辊式存储输送机组成：存储功能对于操作者有效工作是必需的，操作者将分拣后的包裹传送到容器、托架中或者在快递的情况下直接传送到交付工具中。

由分拣机的控制系统产生用于使传动带启动的各种类型的命令，控制系统在任何时刻都知道其每一个托架沿着路径的位置。

分拣机的控制系统配备有构成其编码器的一组传感器，控制系统利用编码器测量分拣机沿着路径的基本前进运动。

因此，很明显这种类型的分拣机和系统需要高精度水平，特别是关于信息在系统内的通信方面，通过使装载-卸载站与各个托架之间正确同步，从而通过使每个托架的传送带在适当时机启动，保证待分拣的物体被正确地装载/卸载。

在定义了各种类型的操作模式必须满足的需求之后，给出一份应用于自动分拣部门的各种技术方案的简要说明，这些技术方案用于控制交叉带式分拣机的托架的带的启动。

用于控制分拣机的第一技术方案基于通过发出调制红外光的非接触通信：控制装置被放置在分拣机的滑动轨道上，使得能够实现与位于受控托架上的合适电子单元的光学对准，经过一段足够长的时间来传送具有参数值的消息，这允许车载控制单元对电动机发出执行所请求功能(例如，装载-卸载)的命令。

由于光学对准具有短时间间隔的大数据传输能力，该方案允许充分的灵活性，并且允许直接命令单个伺服电动机；因此该方案具有简易的特性，然而它需要预防性和校正性维修，这是因为通过光脉冲进行传输容易受到环境类型的干扰，诸如，太阳光或者人造光。

该控制方法也容易受由于粉尘、碎屑和湿气而变得模糊，并且红外发射器随着时间的推移也严重遭受老化现象，该影响可能会有负面影响，甚至显著地影响有效程度。

第二技术方案基于无线电传输，具体地，通过开槽同轴电缆的短距离传输，开槽同轴电缆覆盖分拣机的整个路径，被分成大约一百米长的段，每段均配备有通信设备。

该方案可作为一种商用标准提供，以允许工业自动化部门中的移动操作单元上扩展现场总线通信标准。

在这种情况下，出于实用性和经济的原因，分拣机的托架被分成一系列托架，其中每个系列的托架均配备有用于进行处理并与对应于托架的电缆段的通信设备进行通信的装置。

所接收的命令被解码并分给安装在构成该系列的各个托架上的电动机的各种伺服驱动器。

该方案提供很大的灵活性，这要归功于控制系统与一系列托架中的每一个托架之间的实际连续通信的可能性：这使得能够动态地改变装载或卸载轨迹，而不存在与托架的位置有关的任何约束，以容易适应于任何所请求的操作速度，并且容易改变确定各托架的带的启动的各参数的值。

然而，考虑到系统的特性，这种解决方案对于应用在分拣机上特别复杂并且成本高。

此外，托架的处理和通信装置的任何故障将引起整个相应系列的托架的损耗，因此需要执行紧急维修操作，这可能需要整个系统甚至长时间内中断。

另一技术方案允许与托架持续通信，该方案基于通过在沿着分拣机的整个路径定位的导体条上滑动的拾取装置来传输消息：这种解决方案已经应用很多年且导致接触件磨损并且需要经常更换，然而这种解决方案仍是足够实用和经济的。

在这些情况下，导体条和滑动的拾取装置还用于产生对伺服电动机进行供电所需的车载电力。

该方案实际上在灵活性方面与先前的方案具有相同的优点，并且关于分拣机的应用，该方案允许成本更低，然而由于复杂度及在故障的情况下损失整个系列的托架的可能性，该方案也具有相同的缺点。

此外，滑动的拾取装置尤其易受磨损，并且有时由于当前分拣机的高操作速度而出现故障。

因此，该方案需要对滑动的拾取装置的更换进行持续的预防性控制维修和纠正性维修。

最后，还有基于专利EP 1216938的现有技术方案，该方案利用磁感应的原理进行发送而无需基本的启动接触命令，使用安装在分拣机的滑动轨道上的命令感应器，它们能够利用两个可能的频率中的一个发射调制磁场，它的值限定电动机的旋转方向并且因此限定托架相对于其进给方向的装载-卸载方向。

该方案的简单性允许高度可靠性并容易维修，然而却导致由于缺乏灵活性而应用受限，这是因为命令的基本输送不允许参数值。

然而，这种解决方案不具有非常高的性能水平，尤其在用于分拣包裹部门、邮寄部门和用于物流分配的部门，其中非常有限的空间中通常存在很高数量的分拣目的地，经常需要能够改变分拣轨迹，以便在输出处积聚产品或者用于适应某些产品的特征。

在许多情况下，它通常还要求分拣机至少能够在两个不同的操作速度下操作。

在这些情况中，先前的需求可能仅被部分满足，从而增加了系统的结构复杂度和成本。

发明内容

在这种情况下，构成本发明的基础的技术目的是提供一种用于分拣机的控制方法，该方法克服现有技术的上述缺点中的至少一些缺点。

更具体地，本发明的目的是提供一种用于控制分拣机的方法，该方法能够提供更大的灵活性和通用性，从而允许用不同的致动参数执行多个功能，不同的致动参数可容易进行调节，以使其容易适应于分拣系统的不同应用环境。

所指出的技术目的和指定的主旨基本通过包括在本发明中描述的技术特征的分拣机的控制方法实现。

本发明描述了用于控制分拣机的方法，该分拣机包括多个托架，每个托架均包括：装载-卸载装置，能够被选择性地启动以从托架装载-卸载物体；以及电子单元，被配置为用于接收和分析数字信号。

所述方法包括以下步骤：

-使托架沿着具有多个装载-卸载站的分拣方向移动，每个装载-卸载站均包括相应感应器(inductor，电感器)；

-通过感应器生成具有可变频率的磁场，该磁场调制数字信号，该数字信号与选自托架的多个可能的操作模式中的操作模式唯一地关联，特别地，该数字信号包括位串(bitstring，比特串)；

-通过电磁感应将数字信号传输到托架的电子单元；

-在电子单元处接收数字信号并根据与从电子单元接收的数字信号相关联的操作模式启动装载-卸载装置。

本发明的另一目的是分拣机，其包括：多个托架，每个托架均包括可被选择性地启动以从托架装载-卸载物体的装载-卸载装置和被配置为用于接收和分析数字信号的电子单元，数字信号包括位串，并且该电子单元根据与通过数字信号接收的位串唯一地关联的操作模式致动转载-卸载装置。

附图说明

参照如在附图中示出的用于分拣机的控制方法的优选非限制性实施方式，本发明的更多特征和优点在以下描述中更加清晰可见，在附图中：

-图1示出了分拣机的视图；

-图2是图1的详细图，其详细地示出分拣机的托架；

-图3是图1的详细图，其详细地示出分拣机的装载站；

-图4是图1的详细图，其详细地示出分拣机的卸载站；

-图5示出安装在托架上的电子单元以及与该电子单元耦合的装载或卸载站的感应器；

-图6示出通过对调制磁场生成数字信号的实例；

-图7a示出与装载功能相对应的可能的执行模式；

-图7b示出与卸载功能相对应的可能的执行模式。

具体实施方式

参照图1，数字1总体表示分拣机，该分拣机包括：多个托架2，配备有装载-卸载装置3，该装载-卸载装置能够由也安装在托架2上的电动机8操作；以及电子单元4。

在图2中详细地示出的每个托架2还包括配备有轮子6并以可旋转的方式与相邻托架连接的框架5，以这样的方式使得形成放置在闭合路径7上的连续列，该闭合路径限定主要分拣方向“X”，连续列的托架2沿着该主要分拣方向移动。

根据优选的实施方式，装载-卸载装置2以传送带的形式制成，该传送带位于垂直于分拣方向的装载-卸载方向“Y”上。

可替换地，装载-卸载装置3例如可通过能够倾斜的平面制成。

图5中详细示出的电子单元4包括接收元件，该接收元件包括形成在印制电路上的绕组4a，该绕组优选为稍微小于托架2沿着分拣方向“X”的尺寸的长度，特别是具有托架2沿着分拣方向“X”的尺寸的45％与55％之间的长度，该接收元件还包括电子卡4b，该电子卡能够接收、处理并且在必要时生成数字信号20。

更具体地，每个托架2均可具有700mm与900mm之间的长度，优选地，每个托架2均具有800mm的长度并且绕组4a具有在350mm与400mm之间的最大长度，优选地，380mm。

分拣机1还包括在图3和图4中详细示出的多个装载站9和多个卸载站10，它们沿着分拣方向“X”定位，具体地，在闭合路径6的旁边，使得托架2的装载-卸载装置3的启动允许物体“O”从装载站9装载到托架2上以及从托架将相同的物体“O”卸载至卸载站10。

每个站9、10均包括感应器11，感应器设计成能生成具有可变频率的磁场，可变频率优选在3kHz与55kHz之间。

更具体地，这些感应器被配置为生成频率在3kHz与8kHz之间(优选地，5kHz)的第一磁场21a，和频率在47kHz与53kHz之间(优选地，50kHz)的第二磁场21b。

根据用于磁感应的法拉第定律，由闭合线中的磁场感应的电动势与通过由闭合线界定的表面的磁场的磁通量的每单位时间的变化相反。

当感应器11调制所产生的磁场的频率时，频率从一个值变到另一值，在电子单元4的绕组4a中产生电信号，该电信号随着磁场的相同的频率调制而变化并由电子卡4b读出、解释和驱动。

应注意，通过感应磁耦合的通信允许传输控制消息，该控制消息对实现分拣机所有应用所需的操作模式所必须的参数值进行编码，从而提供必要的灵活性，同时保证通过感应磁耦合的通信的稳定性、可靠性、便宜的特征和易于维修的特征。

更具体地，通过感应器11与控制该托架2的电动机8的控制单元4之间的感应磁耦合传输的命令由数字信号20构成，该数字信号具有预定长度和结构，其中如图6所示，通过感应器11以两个预定频率之一调制的磁场所生成的信号21的发射，对消息的各个位的两种可能的逻辑状态进行编码。

在这里通过非限制性实例描述的优选的实施方式中，频率在3kHz与8kHz之间的范围内，优选地，5kHz，以及在47kHz与53kHz之间的范围内，优选地，50kHz。

更具体地，用于分拣机1的控制方法(优选地，如上所述制得的)包括使连续列的托架2沿着分拣方向“X”移动，分拣方向在其侧面具有各自配备相应感应器11的多个装载站9和卸载站10。

换言之，在分拣机1的使用配置中，每个托架2沿着闭合路径7移动，该闭合路径限定分拣方向“X”，在装载站9和卸载站10旁边通过，以这样的方式，能够以连续的方式从装载站接收物体流并将其输送到卸载站。

该方法包括通过感应器11生成具有可变频率的磁场的步骤以便调制数字信号20，该数字信号与选自与能够由托架2执行的可能的功能和表征这些功能的参数有关的多个操作模式中的一个操作模式唯一地关联。

因此，多个操作模式中的每个操作模式包括并定义待执行的功能和一组参数，根据这组参数致动该功能。

更具体地，能够由托架2执行的可能的功能的实例为：装载托架2、卸载托架2、使在装载-卸载装置3上输送的物体“O”居中。

还可以执行一系列特殊操作，即，并非与装载-卸载操作严格相关但却有用以便提高效率，例如，分拣机1的操作参数的传输，用于启动-停用能够与托架2相关联的部件和外围设备的命令的传输，能够由用户预置和固定的参数集所表征的特定功能的执行。

参数集(在该参数集之间能够选择用于修改和表征各个功能)包括如下参数：诸如，装载-卸载装置3的旋转方向、装载-卸载装置3的旋转速度、装载-卸载装置3的加速度和/或减速度、在所选择的功能开始执行之前的时间延迟、功能的持续时间。

图7a和图7b更详细地示出与根据本发明的控制方法能够实现的可能的操作模式中的两个操作模式有关的速度曲线。

更具体地，图7a示出用于装载托架2的功能12，其中用于启动托架2上的装载-卸载装置3以将物体“O”装载到托架上的命令需要加速步骤13，具有一加速度值以能够促进接收并且随后将速度值保持为恒定值14以将物体“O”朝向装载-卸载装置3的中心带动以使得稳定性最大化。

最后，存在减速步骤15，减速步骤用于逐渐减少物体“O”的运动量，防止滑动并且因此消除随之发生的从装载-卸载装置3下落的风险。

此外，能够在接收命令与其实际执行之间加入可变延迟是有用的，以便能够相对于装载站9有效调整输入轨迹，以实现分拣机1能够以不同的速度操作的应用。

另一方面，图7b中详细示出了在用于卸载托架2的功能16的情况下，用于启动托架2上的装载-卸载装置3以卸载托架上的物体“O”的命令需要加速步骤17，具有一加速度值以不允许物体“O”滑动并且因此将速度保持为恒定值18以给予分拣物体“O”可重复并且独立于它们的重量的输出轨迹；最后，通过应用预定默认减速值19来停止装载-卸载装置3。

此外，还是在这种情况下，能够在接收命令与其实际执行之间加入可变延迟是有用的，以便能够相对于卸载站10有效调整输出轨迹，以实现分拣机1能够以不同的速度操作的应用。

应注意的是，上述实例仅表示能够实现的一些可能的操作模式，其被示出以便更好地阐明分拣机1的操作和根据本发明的控制方法，并且因此不应当被认为是穷尽的以及在可执行的功能和用于它们的致动的参数集的这两者方面限制列表。

该方法然后包括通过磁感应将数字信号20传输到托架2，具体地，与装载站9或卸载站10相邻的托架2，该装载站或卸载站包括已生成数字信号20的感应器11。

在托架2的电子单元4处接收数字信号20，使得根据与所接收的数字信号20唯一地关联的操作模式启动装载-卸载装置3。

为了正确传输执行所希望的操作模式所必须的全部信息，数字信号20包括位串，优选地，24位的串，通过该位串相对于功能的选择对全部信息进行编码，因此，对必须根据其执行功能的操作参数进行编码。

为了定义组成串的各个位的逻辑状态，感应器被配置为，与逻辑状态“0”相关联，调制在3kHz与8kHz之间的范围内(优选地，5kHz)的磁场，和与逻辑状态“1”相关联，调制在47kHz与53kHz之间的范围内(优选地，50kHz)的磁场。

因此，基于由通过暂停彼此分离的零或单位组成的事实，所传输的24位的‘消息’实际上由‘一系列’5或50kHz的24个已调脉冲组成。

更具体地，由磁场的频率调制生成的数字信号20由一系列2毫秒与3毫秒之间(优选地，2.4毫秒)的持续时间(称为信号时间23)的矩形脉冲22构成，并且其中每个脉冲与相邻脉冲分离1毫秒与2毫秒之间的间歇时间24，优选地，1.5毫秒.

通常，对数字信号20的有效性存在控制，其保证具有误差或者没有被正确发送/接收的数字信号20不被执行。

为了确认位的正确接收，相对于该特定位的磁场的调制必须具有准确的预定持续时间，例如，大于2毫秒。

以同样的方式，为了保证间歇时间24的正确获取，必须具有准确的预定持续时间，例如，大于1毫秒。

当间歇时间延长足够长的一段时间时，例如，大于2毫秒，这就被解释为传输25结束的指示，其指示数字信号20是完整的、已完全传输以及因此可以开始执行其中包含的信息。

在传输完成时，为了避免误差仍需要检查数字信号20的完整性，检查包含于位串中的位的数目与所计划的数目是否相符，即，在这里通过实例呈现的情况中的24位。

显然的是，在发现位串中接收并包含的位的数目大于或小于24的情况下，则忽视该数字信号20。

应当特别注意的是，如果在原点产生误差，即已在数字信号20的传输期间检测到误差，例如，具有不正确的逻辑值的位，则感应器11被配置为引起另一位的传输，因此使该位串与上述有效性标准不相容。

有利地，还能够反转数字信号20的传输方向，以使得将数字信号在预定时刻从电子单元4朝向相邻的站9、10的感应器11传输至托架2。

换言之，能够执行数据/信息从每个站9、10到每个托架2的传输，反之亦然，以这种方式提高分拣机1的通用性并且允许例如甚至执行复杂的运算，诸如，更新电子单元4的固件。

为了该目的，电子单元4被配置为生成调制数字信号的具有可变频率的磁场，并且每个装载站9和每个卸载站10被配置为接收和分析包括位串的数字信号20。

有利地，根据本发明的控制方法使得能够克服现有技术的上述问题。

事实上，多位控制信号的引入使得能够使分拣机1更通用并容易地适合于许多情况和不同可能的用途。

从各个托架传输的许多信息或向各个的托架传输的许多信息的可能性使得能够执行各种各样的功能，能够针对这些功能选择致动参数集。

以这种方式，如果必须改变待输送的物体“O”特性，例如，重量或尺寸，或执行操作以扩大、修改或者更新分拣机1或者其操作的系统，修改数字信号20的内容以便一直保证最大效率就足够了，而不需要对分拣机本身进行复杂和成本高的结构上的操作。

Claims (15)

1.一种用于控制分拣机(1)的方法，所述分拣机包括多个托架(2)，每个托架(2)包括装载-卸载装置(3)和电子单元(4)，所述装载-卸载装置能够被选择性地启动以从所述托架(2)装载-卸载物体(O)，所述电子单元被配置为接收和分析数字信号(20)，所述方法包括步骤：

-使所述托架(2)沿着分拣方向(X)移动，该分拣方向上具有多个装载站(9)和多个卸载站(10)，所述多个装载站和所述多个卸载站中的每个包括相应的感应器(11)；

-通过所述感应器(11)生成调制所述数字信号(20)的具有可变频率的磁场，所述数字信号(20)与选自多个操作模式中的一种操作模式唯一地关联，所述数字信号(20)包括位串；

-通过电磁感应将所述数字信号(20)传输到所述托架(2)的所述电子单元(4)；

-在所述电子单元(4)处接收所述数字信号(20)并根据与从所述电子单元(4)接收的所述数字信号(20)唯一地关联的操作模式启动所述装载-卸载装置(3)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个操作模式中的每个操作模式包括待执行的功能并包括参数集。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在以下各项中选择所述待执行的功能：所述托架(2)的装载、所述托架(2)的卸载、位于所述托架(2)上的所述物体(O)的居中、特定功能；所述特定功能包括以下各项中的一个：参数的传输、用于启动-禁用能够与所述托架(2)相关联的部件和外围设备的命令的传输、能够由用户预置和固定的参数集所表征的特定功能的执行。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述参数集包括以下各项中的至少一个：相对于所述装载-卸载装置(3)的装载-卸载(Y)的方向的装载-卸载的方向、所述装载-卸载装置(3)的启动的速度、所述装载-卸载装置(3)的加速度和/或减速度、在开始执行所选择的功能之前的时间延迟、功能的持续时间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述位串包括24位。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括调制所述磁场的频率以确定所述数字信号(20)的位的逻辑状态的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，与逻辑状态‘0’相关联的所述磁场的频率在3kHz与8kHz之间，优选地，等于5kHz，并且与逻辑状态‘1’相关联的所述磁场的频率在47kHz与53kHz之间，优选地，等于50kHz。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述数字信号(20)由2毫秒与3毫秒之间的持续时间的一系列矩形脉冲(22)构成，该持续时间优选为2.4毫秒，并且其中每个脉冲与相邻脉冲分离1毫秒与2毫秒之间的间歇时间，优选地，1.5毫秒。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括反转所述信号的传输方向的步骤，以将信号从所述托架(2)的所述电子单元(4)传输到所述多个装载站(9)或者卸载站(10)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述数字信号(20)是通过频移键控调制图进行调制。

11.一种分拣机，包括多个托架，每个托架(2)包括：

-装载-卸载装置(3)，该装载-卸载装置能够被选择性地启动以从所述托架(2)装载-卸载物体(O)；

-电子单元(4)，被配置为接收和分析包括位串的数字信号(20)，并且根据操作模式致动所述装载-卸载装置(3)，所述操作模式选自多个操作模式并与所述位串唯一地关联。

12.根据权利要求11所述的分拣机，包括沿着分拣方向(X)定位的多个装载站(9)和多个卸载站(10)，每个站(9、10)包括相应的感应器(11)，这些感应器被设计成生成调制所述数字信号(20)的具有可变频率的磁场。

13.根据权利要求12所述的分拣机，其中，所述感应器(11)被配置为用于生成频率在3kHz与55kHz之间的磁场。

14.根据权利要求11至13中的任一项所述的分拣机，其中，所述装载-卸载装置(3)包括传送带。

15.根据权利要求11至14中的任一项所述的分拣机，其中，所述电子单元(4)被配置为生成调制所述数字信号(20)的具有可变频率的磁场并且每个装载站(9)或卸载站(10)均被配置为接收和分析包括位串的所述数字信号(20)。