CN110049933A - 用于提供车辆中的物体处理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种牵引车挂车的挂车(12)内的物体处理系统(10)。物体处理系统(10)包括：挂车的输入区域(14)，在该输入区域处可以呈提待处理的物体；感知系统(22、24、26)，用于提供关于待处理的物体的感知数据；以及主要传输系统(20)，用于基于感知数据在挂车(12)内的至少两个主要传输方向之一上提供每个物体的传输。

Description

用于提供车辆中的物体处理的系统和方法

优先权

本专利申请要求2016年12月6日提交的美国临时专利申请序列No.62/430,664的权益，该临时专利申请通过引用而整体并入本文。

背景技术

本发明总体涉及自动化、机器人和其他物体处理系统，例如分拣系统，并且特别涉及旨在用于需要诸如各种物体(例如包裹、包件和物品等)的环境中的自动化和机器人系统，所述各种物体被处理并分配到有限空间内的几个输出目的地。

许多包裹分配系统从车辆接收包裹，例如牵引车挂车的挂车。包裹被卸载并以无序流的形式运送到加工站，该流可以提供为单个包裹或聚集成组的包裹(例如在袋中)，并且可以提供给几个不同的传输工具中的任何一个，例如传送机、托盘、盖洛德(Gaylord)、或箱。然后必须将每个包裹分配到正确的目的地容器，这由与包裹相关联的识别信息确定，该识别信息通常由打印在包裹上的标签或施加于包裹的贴纸确定。目的地容器可以采用多种形式，例如袋或箱。

传统上，至少部分地由扫描包裹的人类工作人员，例如，用手持式条形码扫描器来扫描，然后将包裹放置在指定的位置，来对这些来自车辆的包裹进行分拣。例如，许多订单履行操作通过采用称为波次捡货的过程来实现高效率。在波次拾取中，从仓库货架中拾取订单并将订单放置在包含在下游分拣的多个订单的位置(例如，进入箱)。在分拣阶段，识别单个物品，并且将多物品订单合并到例如单个箱或货架位置，以便它们可以被包装然后运送给顾客。传统上，手工完成对这些物体的分拣过程。人类分拣员从输入箱中拾取物体，在物体上找到条形码，用手持式条形码扫描器扫描条形码，从扫描的条形码中确定物体的合适箱或货架位置，然后将物体放入这样确定的箱或货架位置，该订单的所有物体都已定义为属于该箱或货架位置。还提出了用于订单履行的自动化系统。参见例如美国专利申请公开No.2014/0244026，其公开了机器人臂与弓形结构一起使用，该弓形结构可移动到机器人臂的范围内。

通过条码扫描识别项目的其他方式要么需要手动处理，要么需要控制或约束条码位置，以便固定或机器人持有的条码扫描器(例如条形码扫描器)可以可靠地检测它。手动操作的条形码扫描器通常是固定或手持系统。对于固定系统，例如在销售点系统中使用的固定系统，操作员握住物体并将其放置在扫描器前面，使条形码面向扫描设备的传感器，连续扫描的扫描器解码任何它可以检测到的条形码。如果没有立即检测到物体，则持有物体的人通常需要改变物体在固定扫描器前面的位置或旋转，以使条形码对扫描器更加可见。对于手持系统，操作扫描器的人查找物体上的条形码，然后握住扫描器，使扫描器可以看到物体的条形码，然后按下手持扫描器上的按钮以启动条形码扫描。

另外，当前的配送中心分拣系统通常采用一系列不灵活的操作，其中输入物体的无序流首先由人类工人分割成单个孤立物体流，一次一个地呈提给带有识别物体的扫描器的人类工人。然后将物体装载到传送机上，然后传送机将物体输送到所需的目的地，该目的地可以是箱、滑槽、袋或目的地传送机。

在传统的包裹分拣系统中，人类工人通常以到达顺序取回包裹，并基于一组给定的启发法将每个包裹或物体分拣到收集箱中。例如，类似类型的所有物体可以被路由到收集箱，或者单个客户订单中的所有物体可以被路由到特定的收集箱，或者去往相同的运送目的地的所有物体等可以被路由到特定收集箱。人类工人或自动路由系统需要接收物体并将每个物体移动到其指定的收集箱。如果不同类型的输入(接收的)物体的数量很大，则需要大量的收集箱。

这样的系统具有固有的低效率和不灵活性，因为期望的目标是将输入物体与指定的收集箱匹配。这样的系统可能部分地需要大量的收集箱(因此需要大量的物理空间、大的资金成本和大的运营成本)，因为一次将所有物体分拣到所有目的地并不总是最有效率的。

目前最先进的分拣系统在某种程度上依赖于人力劳动。大多数解决方案依赖于正在执行分拣的工人，通过从导入区域(滑槽、桌子等)扫描物体并将物体放置在分段位置、传送机或收集箱中。当箱装满时，另一个工人将箱清空到袋、盒子或其他容器中，然后将该容器送发到下一个处理步骤。这样的系统对吞吐量(即，人类工人以这种方式分拣或排空箱的速度)和转移次数(即，对于给定的箱尺寸，只有这么多箱可以布置在人类工人的有效率范围内)有限制。

其他部分自动分拣系统涉及使用再循环传送机和倾斜托盘，其中倾斜托盘通过人分拣接收物体，并且每个倾斜托盘移过扫描器。然后扫描每个物体并将其移动到分配给该物体的预定义位置。然后托盘倾斜以将物体下落入该位置。包括倾斜托盘的其他系统可涉及扫描物体(例如，使用隧道扫描器)，将物体下落入倾斜托盘，使用已知位置或地点(例如使用中的光束断裂器)将物体与特定倾斜托盘相关联，然后当倾斜托盘位于所需位置时使得倾斜托盘下落物体。

此外，部分自动化的系统，例如炸弹舱式再循环传送机，涉及当托盘定位在预定滑槽上方时，托盘打开在每个托盘底部上的门，然后物体从托盘下落入滑槽。同样，在托盘中扫描物体，这呈现为扫描器可以看到任何识别条码。

关键领域中缺乏这种部分自动化系统。如上所述，这些传送机具有可以装载物体的离散托盘；然后托盘穿过扫描隧道，扫描隧道扫描物体并将其与其所在的托盘相关联。当托盘穿过正确的箱时，触发机构使托盘将物体倾倒入箱。然而，这种系统的缺点是每次转移需要致动器，这增加了机械复杂性并且每次转移的成本可能非常高。

另一种方法是使用人工来增加系统中可用的转移或收集箱的数量。这降低了系统安装成本，但增加了运营成本。然后，多个单元可以并行工作，有效地线性地增加吞吐量，同时将昂贵的自动转移的数量保持在最小。这样的转移不会识别物体并且不能将其转移到特定的位点，而是它们与光束断裂器或其他传感器一起工作以寻求确保将混杂的一束物体适当地转移。这种转移的较低成本加上较少的转移数量使整个系统转移成本低。

不幸的是，这些系统没有解决系统箱总数的限制。系统只是将总物体的相等份额转移到每个并行手动单元。因此，每个并行分拣单元必须具有完全相同的收集箱目的地；否则，物体可能会被传递到没有该物体映射到的箱的单元。仍然需要一种更有效和更具成本效益的物体分拣系统，其将各种尺寸和重量的物体分拣到固定尺寸的适当的收集箱或托盘，但是在处理这种不同尺寸和重量的物体方面是有效的。

此外，这种系统不能充分考虑物体首先被诸如牵引车挂车的挂车之类的车辆输送到和提供在处理站的整个过程。另外，许多处理站，例如分拣包裹的分拣站，在可用占地面积和分拣资源方面有时处于或接近满负荷。

发明内容

根据一个实施例，本发明提供了一种用于牵引车挂车的挂车内的物体处理系统。物体处理系统包括：挂车的输入区域，在该输入区域处可以呈提待处理的物体；感知系统，用于提供关于待处理的物体的感知数据；以及主要传输系统，用于基于感知数据在挂车内至少两个主要传输方向之一上提供每个物体的传输。

根据另一个实施例，本发明提供了一种用于在牵引车挂车的挂车内提供物体处理的系统。该系统包括：挂车内用于接收待处理物体的输入区域；挂车内用于提供挂车内的单个流或物体的分割系统；用于接收挂车内的单个物体流以及生成感知数据以便于处理挂车内的物体的感知系统。

根据另一个实施例，本发明提供了一种在挂车内为牵引车挂车提供物体处理的方法。该方法包括以下步骤：提供关于物体的感知数据，基于感知数据在至少两个主要方向之一上传输物体，以及基于感知数据将物体从至少两个主要方向之一上传输到至少两个次级方向之一上。

根据另一实施例，本发明提供了一种在跟踪挂车的挂车内提供物体处理的方法。该方法包括以下步骤：在挂车内提供单个物体流，提供关于物体的感知数据，以及基于感知数据在挂车内的至少两个主要方向之一上传输物体。

附图说明

参考附图可以进一步理解以下描述，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的系统的说明性示意侧视图，其中挂车的侧壁被移除；

图2示出了图1系统的说明性示意俯视图，其中挂车的顶部被移除；

图3A和3B示出了图1和2的系统的分割系统的部分的说明性示意俯视图；

图4示出了根据本发明另一个实施例的系统的说明性示意侧视图，其中挂车的侧壁被移除；

图5示出了图4的系统的说明性示意俯视图，其中挂车的顶部被移除；

图6A和6B示出了图4和5的系统的拾取下落系统的部分的说明性示意图；

图7示出了图1、2、4和5的下落扫描器系统的说明性示意主视图；

图8示出了图7的下落扫描器系统的示意性示意后视图；

图9A和9B示出了图1、2、4和5的系统的穿梭系统的说明性示意图，其中滑架在箱之间移动(图9A)，并将物体下落入箱(图9B)；

图10A和10B示出了图1、2、4和5的系统的下落滑架的说明性示意侧视图，其中下落滑架移动物体(图10A)并将物体下落到输出传送机上(图10B)；

图11A-11D示出了图1、2、4和5的系统的装袋和贴标签系统的说明性示意侧视图；

图12A-12E示出了图1、2、4和5的装袋和贴标签系统的说明性示意端视图；

图13示出了根据本发明实施例的系统中选择的处理步骤的流程图的说明性示意图；和

图14示出了根据本发明实施例的系统中的箱分配和管理步骤的流程的说明性示意图；

示出的附图仅用于说明目的。

具体实施方式

根据一个实施例，本发明提供了牵引车挂车的挂车内的处理(例如，分拣)系统，使得可以将物体提供给处理系统，并在挂车内进行处理。例如，挂车可以包括用于接收要分拣的各种物体的输入系统、用于提供单个物体流的分割系统以有效处理物体、识别系统和用于将物体传送到期望目的地的路由系统。通常，需要识别单个包裹并将其递送到所需的包裹特定位置。所描述的系统可靠地自动识别和传送这些包裹，在某些实施例中采用一组传送机和传感器以及扫描系统。简而言之，申请人发现在自动分拣物体时，需要考虑以下几点：1)整体系统吞吐量(每小时分拣的包裹)、2)转移的数量(即，物体可以路由到的离散位置的数量)、3)分拣系统的总面积(平方英尺)、4)分拣准确性、以及5)运行系统的资金和年度成本。

在传输配送中心分拣物体是一个用于自动识别和分拣包裹的应用。在传输配送中心，包裹通常以卡车、手提袋、盖洛德或其他用于递送的其他容器的形式运送到分拣站，在分拣站根据所需的目的地对包裹分拣，聚集在袋中，然后装回卡车传输到所需的目的地。其他应用可能包括零售店或订单履行中心的运输部门，这可能要求分拣包裹以运输到不同的托运人，或传输到特定托运人的不同分配中心。在传输或配送中心，包裹可以采用塑料袋、盒子、管子、信封或任何其他合适的容器的形式，并且在一些情况下还可以包括不在容器中的物体。在传输或配送中心，通常通过读取打印在包裹上或附加标签上的识别信息来获得所需目的地。在这种情况下，通常通过查询客户信息系统来获得与识别信息相对应的目的地。在其他情况下，目的地可以直接写在包裹上，或者可以通过其他方式知道。

因此，根据各种实施例，本发明提供了一种从无序的包裹流中获取单个包裹的方法，提供单个物体流，识别单个包裹，并将它们分拣到期望目的地，所有期望目的地都在诸如牵引车挂车的挂车内的限定位置内。本发明还提供了方法，用于将包裹从一个点传送到下一个点的、用于排除不适当的或不可识别的包裹、用于抓取包裹、用于确定抓取位置、用于确定机器人运动轨迹、用于将包裹从一个传送机传递到另一个传送机、用于聚集包裹和传递到输出传送机、用于系统内部和外部信息系统的数字通信、用于与人类操作员和维护人员进行通信、以及用于维护安全的环境。

根据本发明的实施例的自动物体识别和处理系统的重要部件在图1和2中示出。图1示出了挂车12内的系统10的侧视图(为清楚起见，挂车的壁被移除)，图2示出了系统10的俯视图(为清楚起见，挂车的顶部被移除)。系统10包括进料斗14，物体可以例如通过倾料器或盖洛德倾倒到该进料斗14中。进料带楔板传送机16将物体从进料斗12传送到主传送机20。进料传送机16可包括挡板18或楔板，用于次级将物体从料斗12提升到主传送机20上。主要感知系统可以包括一个或多个感知单元22、24、26，其部分地测量传送机20上的物体，以识别用于返回到进料斗14的某些物体，以便提供单个物体流。特别地，该系统包括一个或多个转移器28、30，转移器28、30可以选择性地接合以转移某些物体返回滑槽32、34以便返回到进料斗14。因此，输入流的一部分由转移器28、30选择性地调整，以提供单个物体流(如可以由感知单元26检测和确认)。

单个物体流被递送到下落感知单元36(如下所述)作为单个流，并且不需要机器人系统将物体放入下落感知单元中。通过提供用于处理的单个物体流，系统能够更有效地控制物体处理速率，并且减少可能发生的错误(例如彼此紧密接触的两个物体被视为一个物体)的发生率。进料传送机16还可以与控制器38连通，并且可以调节进料传送机16的速度以及主要传送机20的速度(和甚至方向)，以便如果移动得太快则减速，或者如果系统确定存在用于更快输入的更多带宽则加速。

物体然后下落经过下落感知单元36并落到次级传送机40上，并且可以采用一个或多个转移器42、44来使每个物体沿所需的方向转移。如果传送机40上的物体没有被转移，则物体将落入未分拣的收集箱46中。当转移器42被接合以将物体转移离开传送机40时，物体落到滑架48上，滑架48沿轨道50往复运行。然后可以将滑架48中包含的物体选择性地倾倒到多个滑槽52、54、56、58、60、62中的一个上，朝向相应的下落容器64、66、68、70、72、74，每个下落容器包括：炸弹舱式底部下落底板，将在下面更详细地讨论。当转向器44被接合以将物体转移离开传送机40时，物体落到滑架76上，滑架76沿轨道78往复运行。然后可以将滑架76中包含的物体选择性地倾倒到多个滑槽80、82、84、86、88、90、92、94中的一个上，朝向相应的下落容器96、98、100、102、104、106、108、110，每个下落容器都包括炸弹舱式底部下落底板。

当任何下落容器64、66、68装满或以其他方式完成并准备好进行进一步处理时，就绪容器的底部下落到传送机112上，其中内容物朝向目的地箱114移动。然而，在到达目的地箱114之前，内容物穿过自动装袋和贴标签装置116，这将在下面更详细地讨论。当任何下落容器70、72、74装满或以其他方式完成并准备好进一步处理时，就绪容器的底部下落到传送机118上，其中内容物穿过自动装袋和贴标签装置120移向目的地箱122。此外，当任何下落容器96、98、100、102、104、106、108、110装满或以其他方式完成并准备好进一步处理时，就绪容器的内容物下落到传送机124上，其中内容物穿过自动装袋和贴标签装置126朝向目的地箱128移动。可以通过挂车中的门130进入目的地箱114，并且可以通过挂车中的门132进入目的地箱120(以及未分类的收集箱46)。目的地箱128(以及输入料斗14和控制器38)可以通过挂车后部的门134进入。

图3A和3B示出了传送机20将物体15从进料传送机16推向下落扫描器36，或者通过转移器重新引导到进料斗14。特别地，该系统通过转移器28、30选择性地移除某些物体(例如19)来提供单个物体流(如17所示)，该转移器将物体19移动到图3A中的返回滑槽32、34(示出了34)。如图3A和后面的图3B所示，该处理使所选物体21处于适当位置，以提供用于下落入下落扫描器36的单个物体流。可以监测和控制进料传送机16的速度和移动以及传送机20的速度，以便于为扫描器36提供单个物体流。

图4和5示出了根据本发明另一个实施例的系统150。特别地，图4示出了挂车152内的系统150的侧视图(为清楚起见，挂车的壁被移除)，图5示出了系统150的俯视图(为清楚起见，挂车的顶部被移除)。系统150包括进料斗154，物体可以例如通过倾料器或盖洛德倾倒在该进料斗154中。进料带楔板传送机156将物体从进料斗152输送到圆形传送机158。进料传送机16可包括挡板160或楔板，用于次级将物体从料斗152提升到圆形传送机158上。主要感知系统可以包括一个或多个感知单元162、164，感知单元部分地测量传送机158上的物体，以识别选择包括在单个物体流中的某些物体，所述单个物体流直接提供给下落感知单元36。物体保留在传送机158上，直到它们被选择由机器人系统168的末端执行器166抓住，并且由机器人系统移动以落入下落感知单元36中。

同样，单个物体流被递送到下落感知单元36(如下所述)，并且通过提供用于处理的单个物体流，系统能够更有效地控制物体处理速率，并且降低可能发生的错误(例如彼此紧密接触的两个物体被认为是一个物体)的发生率。进料传送机16还可以与控制器38连通，并且可以调节进料传送机16的速度以及圆形传送机158的速度(和甚至方向)，以便如果移动得太快则减速，或者如果系统确定存在用于更快输入的更多带宽则加速。具有图1和2的附图标记的系统150的其余部分与图1和2的系统10的部分相同。简而言之，物体由感知单元36识别，然后路由到滑架48、76中的一个，然后路由到下落容器64、66、68、70、72、74、96、98、100、102、104、106中的任何一个，最后装袋并贴上标签(例如，当每个容器装满时)，并将其提供给目的地箱114、122、128中的一个。

图6A和6B示出了使用具有末端执行器166的可编程运动系统(例如机器人系统)168的处理，该末端执行器166选择性地抓取待处理的物体121(如图6A所示)，并将物体121移动到下落扫描器36(如图6B所示)，其中物体落入扫描器36中，如图所示。此时未被选择抓取和处理的其他物体(例如119)保留在循环传送机158上。这些物体可以在以后处理，或者可以被指定为不处理。在一个或多个物体中被指定为不处理(无论出于何种原因)，系统可以抓取物体119并将它们下落入扫描器36中，不扫描，而只是将物体119路由到未分拣的收集箱46。在这种情况下，系统150将知道不接合转移器42、44中的任一个。因此，在系统10和150中的每一个中，从下落扫描器36向传送机40提供单个物体流。

下面更详细地描述系统10和150的部分。感知单元36(其可以安装到挂车的侧壁，可以由支架支撑或者可以从上方悬挂)包括具有顶部开口172和底部开口174的结构170，并且可以由包封材料176(例如诸如橙色塑料的彩色覆盖物，以保护人类免受感知单元36内的潜在危险的明亮光)覆盖壁，如图7和8所示。结构170包括多行源(例如，诸如LED的照明源)178以及多个图像感知单元(例如，相机)180。源178设置成行，并且每个都指向开口的中心。感知单元180通常也指向开口，尽管一些相机水平指向，而其他相机指向上方，还有一些相机指向下方。该系统还包括入口源(例如，红外源)182以及入口检测器(例如，红外检测器)184，用于检测物体何时进入感知单元36。因此，LED和相机环绕结构170的内部，并且相机定位成通过可包括玻璃或塑料覆盖物(例如，186)的窗口观察内部。

本发明的某些实施例的系统的一个重要方面是由采用物体可以下落进入的感知系统通过物体的条形码或其他视觉标记、与物体相关联的独特标记来识别的能力。自动扫描系统将无法看到以其条形码未曝露或不可见的方式呈提的物体上的条形码。感知系统可以在某些实施例中使用，其中机器人系统可以包括配备有传感器和计算的机器人臂，当组合时，在此呈现为该机器人系统具有以下能力：(a)它能够从指定类别的物体中拾取物体，并将它们与异质物体流分开，无论它们是在箱中混杂，还是在机动或重力传送机系统上单个化；(b)它能够将物体移动到其工作空间内的任意位置；(c)它能够将物品放置在其工作空间的输出箱或货架位置；并且，(d)它能够生成其能够拾取的物体的地图，表示为工作单元中的候选抓取点组、以及将物体包封在空间中的多面体的列表。

允许的物体由机器人系统的能力确定。它们的尺寸、重量和几何形状呈现为使得机器人系统能够拾取、移动和放置它们。这些可以是任何类型的订购商品、包件、包裹或其他受益于自动分拣的物品。每个物体与唯一标记相关联，唯一标记诸如物体的唯一条码(例如，条形码)或唯一目的地(例如，地址)。

入站物体到达的方式可以是例如两种配置中的一种：(a)入站物体以堆放在异质物体的箱内到达；或(b)入站物体由移动传送机送达。物体组合包括一些具有暴露条形码和其他没有暴露条形码的物体。机器人系统呈现为能够从箱子或传送带中拾取物品。入站物体流是从箱或传送机卸载的物体序列。

组织出站物体的方式是将物体放置在箱、货架位置或容器中，对应于给定订单的所有物体被合并到其中。这些出站目的地可以以垂直阵列、水平阵列、网格或一些其他规则或不规则的方式排列，但是这种布置对于系统是已知的。机器人拾取和放置系统呈现为能够将物体放入所有出站目的地，并且从唯一识别标记(标识或目的地，例如条形码或唯一地址)确定正确的出站目的地，该唯一识别标记识别物体或其目的地。

使物体在其外部的一个或多个位置上标记有视觉独特的标记，例如条形码或射频识别(RFID)标签，以便可以用扫描器识别它们。标记的类型取决于所使用的扫描系统的类型，但可能包括1D或2D条形码符号。可以采用多种符号体系或标记方法。所使用的扫描器类型呈现为与标记方法兼容。通过条形码、RFID标签或其他方式的标记对符号串进行编码，该符号串通常是一串字母和数字。符号串唯一地将物体与唯一识别标记(标识或目的地)相关联。

这里描述的系统的操作由中央控制系统38协调，如图2和5所示。该系统根据符号串确定与物体相关联的唯一标记，以及该物体的出站目的地。中央控制系统包括一个或多个工作站或中央处理单元(CPU)。唯一识别标记和出站目的地之间的对应关系由中央控制系统在称为货单的数据库中维护。中央控制系统通过与仓库管理系统(WMS)通信来维护货单。

在操作期间，概括的工作流程通常可以如下。首先，系统配备了货单，为每个入站物体提供出站目的地。接下来，系统等待入站物体到达箱中或传送机上。机器人系统可以一次从输入箱中拾取一个物品，并且可以将每个物品下落入上面讨论的感知系统中。如果感知系统成功识别出物体上的标记，则识别该物体并将其转发到分拣站或其他处理站。如果物体未被识别，则机器人系统可以将物体重新放置回输入传送机并再次尝试，或者传送机可以将物体转移到人类分拣箱以供人检查。

选择感知单元36的位置和朝向的序列，以便最小化扫描所花费的平均或最大时间量。同样，如果无法识别物体，则可以将物体传送到未识别物体的特殊出站目的地，或者可以将其返回到入站流。整个过程在循环中运行，直到入站组中的所有物体都耗尽。入站流中的物体将被自动标识、分拣并路由到出站目的地。

因此，根据一个实施例，本发明提供了一种系统，用于对到达入站箱的物体进行分拣，并且需要将物体放入出站箱的货架中，其中分拣将基于唯一的标识符符号。该实施例中的关键专业化是感知系统的特定设计，以便最大化扫描成功的概率，同时最小化平均扫描时间。扫描成功的概率和平均扫描时间构成了关键性能特征。这些关键性能特征取决于感知系统的配置和属性，以及物体组及其标记方式。

可以针对给定物品组和条形码贴标签方法优化两个关键性能特征。条形码系统的优化参数包括多少条形码扫描器，放置它们的位置和朝向，以及扫描器使用的传感器分辨率和视野。可以通过试错或通过用物体模型模拟来完成优化。

通过模拟的优化采用条形码扫描器性能模型。条形码扫描器性能模型是条形码符号可以由条形码扫描器检测和解码的位置、朝向和条形码元件大小的范围，其中条形码元件大小是条形码上最小特征的大小。这些通常被评定为最小和最大范围、最大侧斜角、最大俯仰角以及最小和最大倾斜角。

基于相机的条形码扫描器的典型性能是，只要符号平面的俯仰和侧斜都在正负45度的范围内，它们就能够检测某些距离范围内的条形码符号，其中符号的倾斜可以是任意的(0到360度之间)。条形码扫描器性能模型预测是否将检测到给定位置和朝向上的给定条形码符号。

条形码扫描器性能模型与条形码预期定位和定向的模型相结合。条形码符号姿势模型是所有位置和朝向的范围，换句话说是姿势，其中将期望找到条形码符号。对于扫描器，条形码符号姿势模型本身是物品夹持模型和条形码-物品外观模型的组合，物品夹持模型预测机器人系统如何保持物体，条形码-物品外观模型描述条形码符号在物体上的可能放置。对于扫描器，条形码符号姿势模型本身是条形码-物品外观模型和入站物体姿势模型的组合，其模拟了入站物品呈提给扫描器的姿势分布。这些模型可以凭经验构建，使用分析模型建模，或者可以使用采用物体的简单球体模型和球体上的均匀分布的近似模型来作为条形码-物品外观模型。

如参考图9A和9B进一步示出的，每个穿梭部分(例如，轨道50上的滑架48和轨道78上的滑架76)包括在轨道204上(例如，轨道50、78)的目的地滑槽202之间来回穿梭的滑架(在图9A和9B中标记为200)。滑架200沿着轨道204行进并将物体运送到所需目的地滑槽，并且倾斜，将包含的物体206下落入所需的目的地滑槽(如图9B所示)。每个物体与唯一识别标记(例如，205)相关联，该识别标记用标识或目的地识别物体。滑槽(例如，图1-4中的52、54、56、58、60、62、80、82、84、86、88、90、92、94)通向下落容器(例如，图1-6的下落容器64、66、68、70、72、74、80、82、84、86、88、90、92、94)。中央计算和控制站38(图2和4中所示)与分布在其他部件中的其他计算机通信，并且还与客户信息系统通信，提供用户界面，并协调所有处理。

参考图10A和10B，图1-6的系统的下落容器可以如下操作。在轨道210(例如，轨道50、78)上的滑架(例如，48、76、200)将物体下落入滑槽212(例如，滑槽52、54、56、58、60、62、80、82、84、86、88、90、92、94)之后，物体216落在一个下落容器(例如，下落容器64、66、68、70、72、74、96、98、100、102、104、106、108、110、214)中。当系统确定需要清空下落容器时，下落容器214的底部上的门220打开，并且内容物(例如，物体216)落到传送机218(例如，传送机112、118、124)上，内容物在该传送机上朝向目的地箱(例如，114、122、128)行进。

图11A-11D示出了图1-4的自动装袋和贴标签系统116、120、126的操作。特别地，传送机252(例如，传送机112、118、124)将物体250(来自单个目的地箱)朝向目的地箱254，目的地箱254中收集装袋和贴标签的物体(例如，带有标签258的物体的袋256)。在下落入目的地箱254之前，物体250穿过装袋和贴标签站260(例如，图1-6的装袋和贴标签系统116、122、126)。当物体250穿过时(图11B)，它们遇到塑料片264，塑料片264在自动密封和贴标签单元262的帮助下在物体周围形成袋子，当物体穿过站260时，所述自动密封和贴标签单元262朝向物体向下移动。参考图11C，当物体穿过站260时，塑料片264的端部被放在一起并由自动密封和贴标签单元262密封，自动密封和贴标签单元262压在现在形成的袋的收集端上，并打印标签266并且在物体250的袋262上贴标签266。然后将标记和装袋的物体组250放入目的地箱254中，如图11D所示，并且自动密封和贴标签单元262返回到起始位置。标记的物品袋可以周期性地从卡车上移除以进行进一步处理。

图12A-12E进一步示出了装袋物体组并且密封和标记袋的过程(在图11A-11D中的侧视图中示出)的正视图。特别地，物体250沿着传送机252(图11A和12A)行进，并在单元262下降时接触塑料片264(图11B和12B)。塑料片264的边缘由密封件270、272密封，并且顶部被收紧在一起并由密封和贴标签单元274(图11C和12C)密封，该密封和贴标签单元274密封袋并打印施加到袋上的粘合标签266(图11D和12D)。参考图12E和12F，然后将新片265锚定到锚280、282(例如，粘合剂锚)，并且升高单元262，形成新片265(图12F)以形成新袋。

如图13所示，本发明在分拣站的分拣过程可以通过使机器人系统从输入缓冲器中选择和抓取新物体(步骤302)而开始(步骤300)，然后识别新物体(步骤304)。在某些实施例中，系统可首先识别新物体，然后选择并抓取所识别的物体。然后系统将确定物体是否尚未分配给任何收集箱(步骤306)。如果不是，则系统将确定下一个箱是否可用(步骤308)。如果没有下一个箱可用并且系统决定稍后重试该物体(步骤310)，则机器人系统将该物体返回到输入缓冲器(步骤312)并返回到步骤302。如果系统选择不重试(步骤310)，则将物体放置在手动分拣区域中(步骤314)。或者，系统可以拾取正在处理的收集箱中的一个，并确定可以将其清空以便重新用于手中的物体，此时控制系统可以清空收集箱或发信号通知人类工作人员执行此操作。

如果下一个箱可用(并且系统可以允许每个站的任意数量的箱)，则系统将该物体分配给下一个箱(步骤316)。然后系统将物体放入指定的箱中(步骤318)，并更新箱中的物体的数量(步骤320)。系统它们确定箱是否装满(步骤322)，如果不满，则确定箱是否不可能在不久的将来接收另一物体(步骤324)。如果对任一个的回答是肯定的，则系统指示箱准备好进行进一步处理(步骤326)。否则，系统然后返回到步骤302直到完成。

例如，在图14中示出了整个控制系统的处理。整个控制系统可以通过允许基于整个系统参数将每个站处的新收集箱分配给一组物体(步骤402)来开始(步骤400)，如下面更详细地讨论的。然后，系统识别与每个站处的物体相关联的分配箱(步骤404)，并更新每个站处的每个箱处的物体数量(步骤406)。系统然后确定当箱装满或者系统期望相关的分拣站不可能看到与箱相关联的另一个物体时，相关的分拣站机器人系统然后将完成的箱放置在输出传送机上，或发信号通知人工过来并清空箱(步骤408)，然后返回步骤402。

由于固有的动态灵活性，各种实施例的系统提供了许多优点。分拣器输出和目的地之间的灵活对应保证分拣器输出可能少于目的地，因此整个系统可能需要更少的空间。分拣器输出和目的地之间的灵活对应还保证系统可以选择最有效的处理物体的顺序，其方式随着物体的特定混合和下游需求而变化。通过添加分拣器，系统也可以轻松扩展，并且更加稳健，因为可能会动态处理单个分拣器的故障，甚至不用停止系统。分拣器应该可以对物体的顺序行使自由裁量权，有利于需要快速处理的物体，或者有利于给定分拣器可能具有与之专用抓取器的物体。

虽然物体到目的地的分配是固定的(例如，每个物体具有诸如与分配的目的地相关联的标签或条形码的标识符)，但是某些实施例的系统可以使用不是每个都固定到分配的目的地的滑架或其他容器，而是可以在操作期间动态分配。换句话说，系统响应于各种输入(例如，移动到单个目的地的物体的体积、物体类型的分拣频率)而将滑架或容器分配给某些目的地站，或者甚至将下一个可用的滑架或容器分配给与获得的物体相关联的目的地。

该系统在特定实施例中提供输入系统，该输入系统与客户的传送机和容器接口，存储用于进料到系统中的包裹，并以适中且可控的速率将这些包裹进料到系统中。在一个实施例中，与客户过程的接口采用盖洛德倾料器的形式，但许多其他实施例也是可能的。在一个实施例中，通过具有顶部挡板的倾斜的带楔板传送机进料入系统。系统有效率运行的关键是以适度的受控速率进料包裹。有许多选项可供选择，包括传送机斜率和速度的变化，楔板和挡板的存在、大小和结构，以及使用传感器监测和控制进料速率。

在特定实施例中，该系统包括监测主要传送机上的包裹流的主要感知系统。在可能的情况下，主要感知系统可以识别包裹以加速或简化后续操作。例如，对主传送机上的包裹的了解可以使系统能够更好地选择是否拾取包裹而不是让它传递到异常箱，首先拾取哪个包裹，或者如何分配输出箱。

本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对上面公开的实施例进行多种修改和变化。

Claims (30)

1.一种牵引车挂车的挂车内的物体处理系统，所述物体处理系统包括：

挂车的输入区域，在所述输入区域可以呈提待处理的物体；

用于提供关于待处理的物体的感知数据的感知系统；和

主要传输系统，用于基于所述感知数据在所述挂车内的至少两个主要传输方向之一上提供每个物体的传输。

2.如权利要求1所述的物体处理系统，其中所述输入区域位于所述挂车的后部。

3.如权利要求1所述的物体处理系统，其中所述输入区域包括所述挂车内的带楔板传送机。

4.如权利要求1所述的物体处理系统，其中所述物体处理系统还包括在所述挂车内的分割系统，用于向所述感知系统提供单个物体流。

5.如权利要求1所述的物体处理系统，其中所述感知系统包括所述挂车内的下落扫描器。

6.如权利要求5所述的物体处理系统，其中每个物体下落穿过所述下落扫描器到所述挂车内的所述主要传输系统上。

7.如权利要求1所述的物体处理系统，其中所述系统还包括在所述挂车内的次级传输系统，用于将处理过的物体从所述主要传输方向之一提供到所述挂车内的至少两个次级传输方向区域之一。

8.如权利要求7所述的物体处理系统，其中所述次级传输系统包括多个可致动的托盘。

9.如权利要求1所述的物体处理系统，其中所述系统还包括在所述挂车内的至少一个输出传送机，用于将处理过的物体提供给所述挂车内的至少一个输出站。

10.如权利要求9所述的物体处理系统，其中所述至少一个输出站包括在所述挂车内的装袋接收区域，在所述装袋接收区域处可以将物体容纳在袋中用于密封和进一步处理。

11.如权利要求10所述的物体处理系统，其中所述物体处理系统包括在所述挂车内的至少两个装袋接收区域，每个所述装袋接收区域均可通过所述挂车中的门进入。

12.一种用于在牵引车挂车的挂车内提供物体处理的系统，所述系统包括：

所述挂车内的输入区域，用于接收待处理的物体；

所述挂车内的分割系统，用于在所述挂车内提供单个流或物体；和

感知系统，用于接收所述挂车内的单个物体流，并用于产生感知数据以便于处理所述挂车内的物体。

13.如权利要求12所述的系统，其中在带楔板传送机上提供所述单个物体流。

14.如权利要求13所述的系统，其中当单个物体在所述带楔板传送机上行进时，在所述带楔板传送机的每个带楔板区域中提供单个物体。

15.如权利要求12所述的系统，其中在多个托盘中提供所述单个物体流。

16.如权利要求15所述的系统，其中在所述多个托盘中的每个托盘中提供一个物体。

17.如权利要求12所述的系统，其中所述感知系统包括下落扫描器。

18.如权利要求12所述的系统，其中所述分拣系统还包括主要传输系统，所述主要传输系统用于基于所述感知数据在至少两个主要方向之一上提供所述物体的传输。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述主要传输系统包括传送机，所述传送机响应于所述感知数据在两个方向中的每个方向上行进。

20.如权利要求18所述的系统，其中所述主要传输系统包括带楔板传送机。

21.如权利要求18所述的系统，其中所述主要传输系统包括多个可致动的托盘。

22.如权利要求18所述的系统，其中所述系统还包括在所述挂车内的次级传输系统，所述次级传输系统用于基于所述感知数据提供所述物体从至少两个主要方向之一到至少两个次级方向之一的传输。

23.如权利要求22所述的系统，其中所述次级传输系统包括至少一个滑架，所述滑架在所述次级方向上往复运动。

24.如权利要求23所述的系统，其中所述至少一个滑架可致动以将所述滑架的内容物倾倒到至少两个目的地位置中的一个中。

25.一种在牵引车挂车的挂车内提供物体处理的方法，所述方法包括以下步骤：

提供关于物体的感知数据；

基于所述感知数据在至少两个主要方向之一上传输所述物体；和

基于所述感知数据将所述物体从至少两个主要方向之一传输到至少两个次级方向之一。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括在所述挂车内提供单个物体流的步骤。

27.如权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：基于所述感知数据，将所述物体从所述挂车内的至少两个主要方向之一传输到至少两个次级方向之一。

28.一种在牵引车挂车的挂车内提供物体处理的方法，所述方法包括以下步骤：

在所述挂车内提供单个物体流；

提供关于物体的感知数据；和

基于所述感知数据在所述挂车内的至少两个主要方向之一上传输所述物体。

29.如权利要求28所述的方法，其中在带楔板传送机中提供所述单个物体流，其中所述感知数据由下落扫描器提供，并且其中传输所述物体的步骤中的至少一个涉及在可致动的滑架中移动所述物体。

30.如权利要求28所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：基于所述感知数据将所述物体从所述挂车内的至少两个主要方向之一传输到至少两个次级方向之一。