CN110074564A - 一种智能物料柜及存放方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能物料柜及存放方法，包括外壳、单体物料柜、单体物料柜移动部件、物料指示部件、智能控制系统、电源适配器接口；所述外壳为中空的且由顶板、底板和两端的侧板构成的长方体结构，所述外壳内设有一个以上的单体物料柜，外壳内设有一个以上的物料柜移动部件，且每个物料柜移动部件与两个单体物料柜连接，所述物料指示部件安装在外壳内部的顶板上，所述智能控制系统通过两个合页与外壳的一端板相连，所述电源适配器接口安装在外壳的顶板上并与外电源连接，本发明大大提高了物料柜的空间利用率，结构简单，扩展性强，适用范围广，成本低廉，节约了项目研发的财务成本和人力成本，提高了项目研发的效率，具有广阔的运用前景。

Description

一种智能物料柜及存放方法

技术领域

本发明涉及一种智能物料柜及存放方法，属于物体存放设备技术领域。

背景技术

电子硬件研发工程师在研发初期普遍需要进行电路板的手工焊接。在焊接时首先要根据电路板的物料清单寻找物料，再将元件正确的焊接到电路板上。由于一块电路板上的物料种类繁多再加之开发的电路板种类繁多。导致硬件研发工程师需要管理和寻找的物料是一个很大的数量往往达到几百种。电子研发工程师普遍使用抽屉元件柜来存取这个些物料，并在每个抽屉上贴上标签方便查找物料。这个种方式虽然解决了物料收纳的问题，但显而易见随着物料的增多抽屉的数量增加的情况下寻找物料的时间必然增加。

这种物料收纳方式无法对物料的库存进行快速准确的统计，容易出现物料的重复购买，以及物料在使用过程中才发现库存不足极大的影响了项目的研发进度。这种抽屉元件柜不能水平叠放使得空间利用率低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种智能物料柜，本物料柜通过智能控制系统实现了自动化存放物料，提高了物料柜的利用率。

本发明的技术方案是：一种智能物料柜，包括外壳、单体物料柜、单体物料柜移动部件、物料指示部件、智能控制系统、电源适配器接口；

所述外壳为中空的且由顶板、底板和两端的侧板构成的长方体结构，所述外壳内设有一个以上的单体物料柜，外壳内设有一个以上的物料柜移动部件，且每个物料柜移动部件与两个单体物料柜连接，所述物料指示部件安装在外壳内部的顶板上，所述智能控制系统通过两个合页与外壳的一端板相连，所述电源适配器接口安装在外壳的顶板上并与外电源连接。

所述一个以上的单体物料柜的结构相同，每个单体物料柜包括柜体和一个以上的抽屉，所述一个以上的抽屉按等间距的方式安装在柜体上，一个以上的抽屉排列成n行m列。

所述一个以上的物料柜移动部件的结构相同，每个物料柜移动部件包括滑块、两根滑轨、两根同步带、两台直流减速电机、两个同步带轮、同步带夹板、两个接近开关；所述两台直流减速电机分别通过电机支座安装在外壳一端内侧板上，两台直流减速电机分别通过同步带与同步带轮连接，两个同步带轮分别通过支座安装在外壳另一端内侧板上，所述两根滑轨分别安装在外壳内，两根滑轨的两端分别与外壳的两侧板内部连接，且两根滑轨呈上、下分布，其中一根滑轨位于上方的同步带下方，另一根滑轨位于下方的同步带上方，位于下方的滑轨的一侧设有两个接近开关，两个接近开关安装在外壳内部的底板上，每个物料柜移动部件与两个单体物料柜连接，两个接近开关分别位于两个单体物料柜的一侧，两个单体物料柜分别位于两根滑轨之间且安装在滑轨两端，两个单体物料柜柜体的上、下端分别设有滑块，柜体上、下端的滑块分别与两根滑轨连接并在滑轨上运动，两个单体物料柜中其中一个单体物料柜的柜体的上、下端中的一端的滑块通过同步带夹板与同步带连接，另一单体物料柜的柜体的上、下端中的另一端的滑块通过同步带夹板与同步带连接。

所述物料指示部件包括直连接板、航向轴伺服电机、L型连接板、俯仰轴伺服电机、激光器固定板、半导体激光器；直连接板的一端固定安装在外壳内部的顶板上，直连接板的另一端伸出外壳的顶板，且该伸出部分的直连接板与航向轴伺服电机的底部相连，L型连接板的一端与航向轴伺服电机的转轴相连， L型连接板的另一端与俯仰轴伺服电机连接，俯仰轴伺服电机的转轴与激光器固定板相连，所述半导体激光器与激光器固定板相连。

所述智能控制系统包括主控制器、触摸屏，所述触摸屏与主控制器连接，所述主控制器包括接近开关控制模块、电机驱动模块、云台电机驱动模块、激光驱动模块、电源模块、USB接口、无线网络模块和存储模块，所述接近开关控制模块与物料柜移动部件的两个接近开关相连，所述电机驱动模块与物料柜移动部件的两台直流减速电机相连，所述云台电机驱动模块分别与物料指示部件的航向轴伺服电机、俯仰轴伺服电机相连，所述激光驱动模块与物料指示部件的半导体激光器相连。

本物料柜的工作原理如下：

智能控制系统选定抽屉后通过其电机驱动模块控制物料柜移动部件的一台直流减速电机工作，直流减速电机通过同步带、同步带夹板带动滑块运动，滑块带动单体物料柜运动，单体物料柜运动至距离其较远的接近开关时，触发接近开关，智能控制系统控制直流减速电机停止工作，然后智能控制系统的云台电机驱动模块控制物料指示部件的航向轴伺服电机、俯仰轴伺服电机工作，航向轴伺服电机的转轴带动L型连接板转动，L型连接板带动俯仰轴伺服电机运动，俯仰轴伺服电机的转轴带动激光器固定板运动，从而使安装在激光器固定板上的半导体激光器运动至所选定抽屉位置。

每个物料柜移动部件分别与两个单体物料柜连接，且物料柜移动部顶部、底部的直流减速电机分别通过同步带、同步带夹板控制一个单体物料柜，从而实现只有一个物料柜被移动至中部。

本发明的目的之二在于提供一种利用本智能物料柜进行物料存放的方法，具体步骤如下：

（1）首先将一个以上的单体物料柜的抽屉的位置按照进行编号，然后统计各物料柜的抽屉中存放物料的种类，并将以上数据储存在智能控制系统中，其中n表示单体物料柜的编号，x表示该抽屉在单体物料柜中的列数，y表示该抽屉在单体物料柜中的行数；

（2）使用者通过操作智能控制系统的触摸屏输入索要存放物料的名称及数量，智能控制系统对输入的物料进行自动查找，若该物料原来已经存放在某一单体物料柜的抽屉中，智能控制系统根据抽屉所在的位置控制直流减速电机工作，同步带在直流减速电机的带动下运动，从而通过同步带夹板与同步带连接的滑块运动，滑块带动单体物料柜移动，直到单体物料柜触发到距离其较远的接近开关时，智能控制系统的接近开关控制模块收到信号后智能控制系统控制直流减速电机停止工作，此时单体物料柜被移动至外壳中部，然后智能控制系统根据存放该物料的抽屉位置计算出航向轴伺服电机、俯仰轴伺服电机需转动到的位置，智能控制系统的云台电机驱动模块发出信号并控制航向轴伺服电机、俯仰轴伺服电机转动至相应位置，激光驱动模块控制半导体激光器开始工作，半导体激光器将投射红色光斑至对应的抽屉，使用者打开抽屉后，将物料存入，然后关闭抽屉后点击触摸屏上的确认按钮，此时，智能控制系统将更新物料存储库，然后发出指令关闭半导体激光器，再控制直流减速电机向相反的方向运动至原始位置，然后智能控制系统控制直流减速电机关闭；

若待存放的物料没有在智能控制系统存储过，则智能控制系统将分配一个空抽屉并存储抽屉的位置，然后同上操作使抽屉被标注出，使用者将物料存入，然后再同以上操作返回至原始位置。

所述半导体激光器的功率为0.5MW，波长为635nm。

使用者通过USB存储设备或无线网络将所需存取的物料清单导入智能控制系统，智能控制系统依次根据物料名称和数量依次执行查找指示物料的过程，使用者无需通过触摸屏来输入物料信息，当存取一个物料完成点击确定时系统会根据清单自动输入下一个物料信息并显示在触摸屏上。

本发明的物料柜存放物料方便，应用在硬件研发工程师焊接电路板工作中，用于盛放物料。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供了一种智能物料柜，本发明应用在硬件研发工程师焊接工作中，有效的解决了硬件研发工程师在研发初期手工焊接电路板时要耗费大量时间寻找物料的问题。

（2）本发明所述的智能控制系统能够对物料库存进行数字化管理，使得有关人员能够实时了解物料库存，避免了物料的重复购买，以及物料在使用过程中才发现库存不足的问题。

（3）本发明通过利用时间换取空间的方法（将单体物料柜水平叠放）大大提高了物料柜的空间利用率，节约了项目研发的财务成本和人力成本，提高了项目研发的效率。

（4）本发明不仅局限于硬件研发工作使用，其他场景类似的物料繁杂的工作（如中药店）也可以使用本发明来提高工作效率，本发明具有结构简单，扩展性强，适用范围广，成本低廉的特点，具有广阔的运用前景。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明单体物料柜的结构示意图；

图3为本发明单体物料柜移动部件的结构示意图；

图4为本发明物料指示部件的结构示意图；

图5为本发明智能控制系统的结构组成示意图；

图6为本发明智能物料柜的工作流程示意图；

图中各标号：1-外壳、2-单体物料柜、201-抽屉、202-柜体、3-物料柜移动部件、301-物料指示部件、302-滑块、303-同步带夹板、304-直流减速电机、305-同步带、306-同步带轮、307-接近开关、4-物料指示部件、401-航向轴伺服电机、402-俯仰轴伺服电机、403- L型连接板、404-激光器固定板、405-半导体激光器、406-直连接板、5-智能控制系统、6-电源适配器接口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1~5所示，本智能物料柜，包括外壳1、6个单体物料柜2、3个单体物料柜移动部件3、物料指示部件4、智能控制系统5、电源适配器接口6；

所述外壳1为中空的且由顶板、底板和两端的侧板构成的长方体结构，所述外壳1内设有6个单体物料柜2，6个单体物料柜2分成两组，每组3个单体物料柜2，两组分别安装在外壳1内两端，3个单体物料柜呈前中后排列，外壳1内设有3个物料柜移动部件3，且每个物料柜移动部件3与分别位于两端的两个单体物料柜2连接，所述物料指示部件4安装在外壳1内部的顶板上，所述智能控制系统5通过两个合页与外壳1的一端板相连，所述电源适配器接口6安装在外壳1的顶板上并与外电源连接。

所述6个单体物料柜2的结构相同，每个单体物料柜2包括柜体202和55抽屉201，所述55个抽屉201按等间距的方式安装在柜体202上，55个抽屉201排列成11行5列。

所述3个物料柜移动部件3的结构相同，每个物料柜移动部件3包括滑块302、两根滑轨301、两根同步带305、两台直流减速电机304、两个同步带轮306、同步带夹板303、两个接近开关307；所述两台直流减速电机304分别通过电机支座安装在外壳1一端内侧板上，两台直流减速电机304分别通过同步带305与同步带轮306连接，两个同步带轮306分别通过支座安装在外壳1另一端内侧板上，所述两根滑轨301分别安装在外壳1内，两根滑轨301的两端分别与外壳1的两侧板内部连接，且两根滑轨301呈上、下分布，其中一根滑轨301位于上方的同步带305下方，另一根滑轨301位于下方的同步带305上方，位于下方的滑轨301的一侧设有两个接近开关307，两个接近开关307安装在外壳1内部的底板上，每个物料柜移动部件3与两个单体物料柜2连接，两个接近开关307分别位于两个单体物料柜2的一侧，两个单体物料柜2分别位于两根滑轨301之间且安装在滑轨301两端，两个单体物料柜2柜体202的上、下端分别设有滑块302，柜体202上、下端的滑块302分别与两根滑轨301连接并在滑轨301上运动，两个单体物料柜2中其中一个单体物料柜2的柜体202的上、下端中的一端的滑块302通过同步带夹板303与同步带305连接，另一单体物料柜2的柜体202的上、下端中的另一端的滑块302通过同步带夹板303与同步带305连接。

所述物料指示部件4包括直连接板406、航向轴伺服电机401、L型连接板403、俯仰轴伺服电机402、激光器固定板404、半导体激光器405；直连接板406的一端固定安装在外壳1内部的顶板上，直连接板406的另一端伸出外壳1的顶板，且该伸出部分的直连接板406与航向轴伺服电机401的底部相连，L型连接板403的一端与航向轴伺服电机401的转轴相连，L型连接板403的另一端与俯仰轴伺服电机402连接，俯仰轴伺服电机402的转轴与激光器固定板404相连，所述半导体激光器405与激光器固定板404相连。

所述智能控制系统5包括主控制器、触摸屏，所述触摸屏与主控制器连接，所述主控制器包括接近开关控制模块、电机驱动模块、云台电机驱动模块、激光驱动模块、电源模块、USB接口、无线网络模块和存储模块，所述接近开关控制模块与物料柜移动部件3的两个接近开关307相连，所述电机驱动模块与物料柜移动部件3的两台直流减速电机304相连，所述云台电机驱动模块分别与物料指示部件4的航向轴伺服电机401、俯仰轴伺服电机402相连，所述激光驱动模块与物料指示部件4的半导体激光器405相连。

利用本实施例的智能物料柜，进行物料存放的方法，如图6所示，具体步骤如下：

（1）首先将6个单体物料柜2的抽屉的位置按照（n，x，y）进行编号，然后统计各物料柜的抽屉中存放物料的种类，并将以上数据储存在智能控制系统5中，其中n表示单体物料柜的编号，x表示该抽屉在单体物料柜2中的列数，y表示该抽屉在单体物料柜2中的行数；

（2）使用者通过操作智能控制系统5的触摸屏输入索要存放物料的名称及数量，智能控制系统5对输入的物料进行自动查找，若该物料原来已经存放在某一单体物料柜2的抽屉中，智能控制系统5根据抽屉所在的位置（n，x，y）控制直流减速电机304工作，同步带305在直流减速电机304的带动下运动，从而通过同步带夹板303与同步带305连接的滑块302运动，滑块302带动单体物料柜2移动，直到单体物料柜2触发到距离其较远的接近开关307时，智能控制系统5的接近开关控制模块收到信号后智能控制系统5控制直流减速电机304停止工作，此时单体物料柜2被移动至外壳1中部，然后智能控制系统5根据存放该物料的抽屉位置（n，x，y）计算出航向轴伺服电机401、俯仰轴伺服电机402需转动到的位置，智能控制系统5的云台电机驱动模块发出信号并控制航向轴伺服电机401、俯仰轴伺服电机402转动至相应位置，激光驱动模块控制半导体激光器405开始工作，半导体激光器405将投射红色光斑至对应的抽屉，使用者打开抽屉后，将物料存入，然后关闭抽屉后点击触摸屏上的确认按钮，此时，智能控制系统将更新物料存储库，然后发出指令关闭半导体激光器405，再控制直流减速电机304向相反的方向运动至原始位置，然后智能控制系统5控制直流减速电机304关闭；

若待存放的物料没有在智能控制系统5存储过，则智能控制系统5将分配一个空抽屉并存储抽屉的位置（n，x，y），然后同上操作使抽屉被标注出，使用者将物料存入，然后再同以上操作返回至原始位置。

实施例2：本实施例结构同实施例1，不同之处在于，所述半导体激光器405的功率为0.5MW，波长为635nm。

实施例3：本实施例结构同实施例1，不同之处在于使用者通过USB存储设备或无线网络将所需存取的物料清单导入智能控制系统5，智能控制系统5依次根据物料名称和数量依次执行查找指示物料的过程，使用者无需通过触摸屏来输入物料信息，当存取一个物料完成点击确定时系统会根据清单自动输入下一个物料信息并显示在触摸屏上。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种智能物料柜，其特征在于，包括外壳（1）、单体物料柜（2）、单体物料柜移动部件（3）、物料指示部件（4）、智能控制系统（5）、电源适配器接口（6）；

所述外壳（1）为中空的且由顶板、底板和两端的侧板构成的长方体结构，所述外壳（1）内设有一个以上的单体物料柜（2），外壳（1）内设有一个以上的物料柜移动部件（3），且每个物料柜移动部件（3）与两个单体物料柜（2）连接，所述物料指示部件（4）安装在外壳（1）内部的顶板上，所述智能控制系统（5）通过两个合页与外壳（1）的一端板相连，所述电源适配器接口（6）安装在外壳（1）的顶板上并与外电源连接。

2.根据权利要求1所述的智能物料柜，其特征在于：所述一个以上的单体物料柜（2）的结构相同，每个单体物料柜（2）包括柜体（202）和一个以上的抽屉（201），所述一个以上的抽屉（201）按等间距的方式安装在柜体（202）上，一个以上的抽屉（201）排列成n行m列。

3.根据权利要求2所述的智能物料柜，其特征在于：所述一个以上的物料柜移动部件（3）的结构相同，每个物料柜移动部件（3）包括滑块（302）、两根滑轨（301）、两根同步带（305）、两台直流减速电机（304）、两个同步带轮（306）、同步带夹板（303）、两个接近开关（307）；所述两台直流减速电机（304）分别通过电机支座安装在外壳（1）一端内侧板上，两台直流减速电机（304）分别通过同步带（305）与同步带轮（306）连接，两个同步带轮（306）分别通过支座安装在外壳（1）另一端内侧板上，所述两根滑轨（301）分别安装在外壳（1）内，两根滑轨（301）的两端分别与外壳（1）的两侧板内部连接，且两根滑轨（301）呈上、下分布，其中一根滑轨（301）位于上方的同步带（305）下方，另一根滑轨（301）位于下方的同步带（305）上方，位于下方的滑轨（301）的一侧设有两个接近开关（307），两个接近开关（307）安装在外壳（1）内部的底板上，每个物料柜移动部件（3）与两个单体物料柜（2）连接，两个接近开关（307）分别位于两个单体物料柜（2）的一侧，两个单体物料柜（2）分别位于两根滑轨（301）之间且安装在滑轨（301）两端，两个单体物料柜（2）柜体（202）的上、下端分别设有滑块（302），柜体（202）上、下端的滑块（302）分别与两根滑轨（301）连接并在滑轨（301）上运动，两个单体物料柜（2）中其中一个单体物料柜（2）的柜体（202）的上、下端中的一端的滑块（302）通过同步带夹板（303）与同步带（305）连接，另一单体物料柜（2）的柜体（202）的上、下端中的另一端的滑块（302）通过同步带夹板（303）与同步带（305）连接。

4.根据权利要求1所述的智能物料柜，其特征在于：所述物料指示部件（4）包括直连接板（406）、航向轴伺服电机（401）、L型连接板（403）、俯仰轴伺服电机（402）、激光器固定板（404）、半导体激光器（405）；直连接板（406）的一端固定安装在外壳（1）内部的顶板上，直连接板（406）的另一端伸出外壳（1）的顶板，且该伸出部分的直连接板（406）与航向轴伺服电机（401）的底部相连，L型连接板（403）的一端与航向轴伺服电机（401）的转轴相连， L型连接板（403）的另一端与俯仰轴伺服电机（402）连接，俯仰轴伺服电机（402）的转轴与激光器固定板（404）相连，所述半导体激光器（405）与激光器固定板（404）相连。

5.根据权利要求1所述的智能物料柜，其特征在于：所述智能控制系统（5）包括主控制器、触摸屏，所述触摸屏与主控制器连接，所述主控制器包括接近开关控制模块、电机驱动模块、云台电机驱动模块、激光驱动模块、电源模块、USB接口、无线网络模块和存储模块，所述接近开关控制模块与物料柜移动部件（3）的两个接近开关（307）相连，所述电机驱动模块与物料柜移动部件（3）的两台直流减速电机（304）相连，所述云台电机驱动模块分别与物料指示部件（4）的航向轴伺服电机（401）、俯仰轴伺服电机（402）相连，所述激光驱动模块与物料指示部件（4）的半导体激光器（405）相连。

6.一种利用权力要求1~5所述的智能物料柜进行物料存放的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）首先将一个以上的单体物料柜（2）的抽屉的位置按照（n，x，y）进行编号，然后统计各物料柜的抽屉中存放物料的种类，并将以上数据储存在智能控制系统（5）中，其中n表示单体物料柜的编号，x表示该抽屉在单体物料柜（2）中的列数，y表示该抽屉在单体物料柜（2）中的行数；

（2）使用者通过操作智能控制系统（5）的触摸屏输入索要存放物料的名称及数量，智能控制系统（5）对输入的物料进行自动查找，若该物料原来已经存放在某一单体物料柜（2）的抽屉中，智能控制系统（5）根据抽屉所在的位置（n，x，y）控制直流减速电机（304）工作，同步带（305）在直流减速电机（304）的带动下运动，从而通过同步带夹板（303）与同步带（305）连接的滑块（302）运动，滑块（302）带动单体物料柜（2）移动，直到单体物料柜（2）触发到距离其较远的接近开关（307）时，智能控制系统（5）的接近开关控制模块收到信号后智能控制系统（5）控制直流减速电机（304）停止工作，此时单体物料柜（2）被移动至外壳（1）中部，然后智能控制系统（5）根据存放该物料的抽屉位置（n，x，y）计算出航向轴伺服电机（401）、俯仰轴伺服电机（402）需转动到的位置，智能控制系统（5）的云台电机驱动模块发出信号并控制航向轴伺服电机（401）、俯仰轴伺服电机（402）转动至相应位置，激光驱动模块控制半导体激光器（405）开始工作，半导体激光器（405）将投射红色光斑至对应的抽屉，使用者打开抽屉后，将物料存入，然后关闭抽屉后点击触摸屏上的确认按钮，此时，智能控制系统将更新物料存储库，然后发出指令关闭半导体激光器（405），再控制直流减速电机（304）向相反的方向运动至原始位置，然后智能控制系统（5）控制直流减速电机（304）关闭；

若待存放的物料没有在智能控制系统（5）存储过，则智能控制系统（5）将分配一个空抽屉并存储抽屉的位置（n，x，y），然后同上操作使抽屉被标注出，使用者将物料存入，然后再同以上操作返回至原始位置。

7.根据权利要求6所述的智能物料柜进行物料存放的方法，其特征在于：所述半导体激光器（405）的功率为0.5MW，波长为635nm。

8.根据权利要求6所述的智能物料柜进行物料存放的方法，其特征在于：使用者通过USB存储设备或无线网络将所需存取的物料清单导入智能控制系统（5），智能控制系统（5）依次根据物料名称和数量依次执行查找指示物料的过程，使用者无需通过触摸屏来输入物料信息，当存取一个物料完成点击确定时系统会根据清单自动输入下一个物料信息并显示在触摸屏上。