CN110531670B - 一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及货物分选技术领域，具体公布了一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法，传输线上布设有多个输送分区组成的整理区，多个输送分区分成两列多排；输送分区可单独调节输送速度与输送方向；摄像头实时捕捉整理区的货物状况，PC端通过对比输入的图像信息与货物状况特征库，得出货物堆叠/阻塞/正常的判断结果，当堆叠/阻塞时，整理区控制器调整各输送分区上货物的输送速度与输送方向，实现货物的去堆叠、去阻塞。本发明的有益效果是提供了一种将运输、多种自动整理集合于一体的自动整理方法。

Description

一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法

技术领域

本发明涉及货物分选技术领域，尤其是涉及一种包裹传输中的自动整理方法。

背景技术

快递货物在收货并集中汇总于物流配送中心后，必须按运输线资源及目标地对货物实施快速分选。对于一个中大型的物流配送中心，无论为降低成本还是为提高效率，自动化分选技术装备应用都是必不可少的。目前市场上的物流传输线装备产品种类繁多，应用于分选的设备有皮带机、摆轮模块单元、摆轮机构等，一般这些设备在传输线上接收上层控制器简单的启停指令或调速、转向指令，与长距传输机一起实现货物的输运，在位置传感器及标识识别、条码扫描的输入装置配合下实现传输中货物的分选。但是，相关的货物识别和分选控制，一般必须在货物规范分布及传输情况下进行。建设完整的、功能齐备的自动化传输线，应考虑到从货物上线传输开始到结束的全过程高效运行。

货物卸车后上传输线，常出现堆叠传输；传输中因传输线弯道阻力、货物行进中驱动力变化等因素导致局部堵塞。仅仅是单个摆轮模块单元或摆轮机构，往往难以实现货物的规范排列及传输、分选，必须在特定传输线一定行程段上，系统化地考虑货物去堆叠、去阻塞控制措施，并尽可能地使传输向着提高效能的方向发展。

注：堆叠现象指的是多个货物间的间距过小导致货物紧密的堆积在一起，成堆移动的现象。阻塞现象指的是货物在输送过程中由于阻力与驱动力的变化，导致货物卡死在传送线的某处，无法移动的现象。

发明内容

本发明的目的设计一套具有去堆叠、去阻塞、双列传输等多种整理功的货物传输线，货物传输线能系统化、自动化地对货物进行传输、整理，为后续货物的高效快速分选做好准备。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法，其特征在于，在传输线上布设有整理区，所述整理区由多个输送分区组成，所述多个输送分区在纵向上分为多排，在横向上分为两列；所述输送分区可以单独调节其上货物的输送速度与输送方向；布置在整理区上方的摄像头实时捕捉整理区的货物状况，将货物状况的图像信息传入PC端，PC端存有货物状况特征库，通过对比输入的图像信息与货物状况特征库，得出货物是否堆叠或阻塞的判断结果，当判断结果为堆叠或阻塞时，PC端向整理区控制器发出去堆叠/去阻塞指令，整理区控制器依据指令调整对应整理区的各输送分区上货物的输送速度和/或输送方向，进而实现货物的去堆叠或阻塞的整理。（注：定义沿着货物的输送方向为纵向，与垂直的货物输送方向的即为横向）

进一步地，当判断结果为否，PC端按需发布整理/输送指令，整理区控制器依据接收到的指令，通过调整对应整理区的各输送分区的输送速度与输送方向，进而实现货物的整理与输送。

进一步地，所述输送指令包括货物转角；所述整理指令包括理货、码垛预整理、双列传输。

进一步地，整理区控制器接收到PC端传来的“去堆叠”指令，所述整理区控制器控制整理区内各输送分区沿着货物传输方向，逐排增速，逐级拉开货物间距，摄像头实时捕捉图像信息，当PC端依据摄像头传来的图像信息判断整理区货物已处于正常状态，PC端向整理区控制器传送“停止去堆叠”指令，整理区控制器控制对应整理区的所有输送分区同步降速，直至整理区所有输送分区的传输速度恢复初始速度。

进一步地，整理区控制器接收到PC端发送来的“去阻塞”指令，整理区控制器控制同一排左右两列的两个输送分区差速运行，同时整理区控制器控制各输送分区沿货物输送方向，逐排增速，进而实现去阻塞；阻塞现象消除以后，摄像头实时捕捉图像信息，PC端依据摄像头传入的图像信息，判断整理区货物处于正常状况，PC端向整理区控制器传送“停止去阻塞”指令，整理区控制器控制对应整理区的所有输送分区同步降速，直至整理区传输速度恢复初始速度。

进一步地，整理区控制器接收到PC端发送的“货物转角”指令，整理区控制器将各输送分区的货物输送方向向货物将要转弯的方向调整，货物在向前输送的同时向转弯方向偏移，进而实现货物转角。

进一步地，整理区控制器接收到PC端发送的“双列传输”指令，整理区控制器控制左列输送分区输送方向向左偏转，同时控制右列输送分区输送方向向右偏，即可按需实现双列传输。

进一步地，整理区控制器接收到PC端发送的“理货”指令，整理区控制器将左列输送分区的输送方向向右偏转，控制右列输送分区的输送方向向左偏转，排列混乱地货物会在左右输送分区的推动下向中间对齐，即可实现理货。

进一步地，按如下方法对货物进行码垛预整理：当用户需要对传送线上的货物进行码垛预整理时，pc端向整理区控制器发送码垛预整理指令，整理区控制器接收码垛预整理指令后，控制最前端货物所在输送分区及其前方输送分区的货物输送方向调整向一侧，货物在传输过程中发生水平方向的偏移，当PC端通过实时图像信息判定货物水平方向偏移到预定位置时，则PC端向整理区控制器发送新的指令，整理区控制器将各输送分区货物输送方向调整为正中，货物则保持该水平位置继续向前传输直到到达预定位置，货物完成码垛预整理。

本发明以由两列输送分区组成的整理区为核心模块，组合其它如皮带机等单元设备，形成一个集货物信息采集、传输、自动整理等诸多功能的传输线。区别于传统传输线，这条线上在易出现堆叠或阻塞的区段，布局若干整理区，依靠对每个输送分区的输送速度、输送转向的调整，以及相关输送分区的控制协同，实现去堆叠、去阻塞、理货、码垛预整理等功能。

本发明的有益效果是：提供了一种将运输、多种自动整理集合于一体的系统化运输线，不但能极大的减低物流配送行业的运行成本，还可以极大的提高物流配送行业的货物配送效率。

附图说明

图1是一种可以组成整理区的双动力双单元摆轮模块单元的结构示意图。

图2是输送分区的控制系统工作流程图。

图3是由三组图1所示双动力双单元摆轮模块单元组成的整理区结构示意图。

图4是整理区的控制系统工作流程图。

图5是具有包裹自动整理功能的生产线的工作流程图。

图6是去堆叠过程示意图。

图7是去阻塞过程示意图。

图8是货物转角过程示意图。

图9是双列传输过程示意图。

图10是理货过程示意图。

图11是货物码垛预整理过程示意图。

具体实施方式

参见图1与图２，一种双动力双单元摆轮模块单元，由左右对称的两个独立工作单元组成，所述独立工作单元驱动电机1、第一动力杆201、第二动力杆202、由滚轮3组成的四排滚轮。

所述驱动电机1通过皮带驱动的方式，驱动第一动力杆201与第二动力杆202转动，各排滚轮3与第一动力杆201、第二动力杆202抵近接触，第一动力杆201、第二动力杆202带动滚轮3转动，各排滚轮下方布置有控制滚轮3转向的双向气缸。每个独立工作单元配有一个MCU电控板，MCU电控板通过电机驱动电路与驱动电机相连，MCU电控板发送控制指令，控制驱动电机转速，进而控制独立工作单元的滚轮转速。MCU电控板通过气缸驱动电路与双向气缸相连，MCU电控板发送控制指令，控制双向气缸向左右推拉，进而控制输送分区的滚轮转向。独立工作单元上的各排滚轮3即构成了输送分区4，所述输送分区4具有由驱动电机１驱动的独立速度控制功能以及由双向气缸驱动的独立方向调节功能。

参见图３与图４，三组双动力双单元摆轮模块单元平行地排成一排，即组成一个整理区，所述整理区包括分成左右两列的六个输送分区，包括第一输送分区401、第二输送分区402、第三输送分区403、第四输送分区404、第五输送分区405、第六输送分区406。所述整理区配有一个整理区控制器，所述整理区控制器与各独立工作单元MCU电控板相连，利用控制算法整理区控制器可控制整理区中任一个输送分区的滚轮转向、启停、转速，通过对各输送分区的协同控制，进而对包裹的进行输送、整理。

参见图５，在由第一整理区、第二整区、运输区拼接组成的货物传输线上，所述第一整理区、第二整理区均由三组双动力双单元摆轮模块单元提供，所述第一整理区、第二整理区结构如图4所示。所述传输区由皮带机提供，货物在其上只能进行简单的直线传输。在位于传输线入口的第一整理区上方安装有摄像头，所述摄像头能够实时采集第一整理区的图像信息，在位于传输线转弯处的第二整理区上方安装有摄像头，所述摄像头能够实时采集第二整理区的图像信息。摄像头将第一整理区与第二整理区上货物状况的图像信息传送至PC端，ＰC 端本地存有货物状况特征库，PC端对比图像信息与货物状况特征库，进而得处堆叠/阻塞/正常三种判断结果，PC依据图像信息的来源，对应的将指令传送至第一整理区控制器、第二整理区控制器。整理区控制区协同调节整理区内各输送分区的传输速度与传输方向，进而对整理区货物进行去堆叠、去阻塞。

参见图６，当货物a与货物b在整理区出现堆叠状况时，摄像头将整理区图像信息传送至PC端，PC对比本地货物特征库，得出“堆叠”判断结果，PC端将“去堆叠”指令传送至整理区控制器，整理区控制器控制第一输送分区401与第二输送分区402维持初始速度，整理区控制器控制第三输送分区403与第四输送分区404的传输速度增大，整理区控制器控制第五输送分区405与第六输送分区406的传输速度同时进一步增大，即沿着货物传输方向，各排独立工作的传输速度逐排增速。货物a与货物b每经过一次增速，二者便拉开一定距离。当货物a与货物b传输至第五输送分区405与第六输送分区406时，货物a与货物b拉开了足够的距离，完成了去堆叠。此时摄像头实时采集整理区的图像信息，图像信息经过PC端的判断，得出“正常”的判断结果。整理区控制器接收来自pc端的“停止去堆叠”指令，整理区控制区控制第一输送分区401、第二输送分区402、第三输送分区403、第四输送分区404、第五输送分区405、第六输送分区406同步恢复回初始速度，货物ａ与货物ｂ经过第五输送分区５与第六输送分区406过渡至运输区，继续向前传输。

参见图７，当货物b在整理区出现阻塞状况时，摄像头将整理区图像信息传送至PC端，PC对比本地货物特征库，得出“阻塞”判断结果，PC端将“去阻塞”指令传送至整理区控制器，整理区控制器控制第一输送分区401、第三输送分区403、第五输送分区405维持初始速度不变，整理区控制器控制第二输送分区402、第四输送分区404、第六输送分区406的速度提增大，即保证第一输送分区401与第二输送分区402差速运行，第三输送分区403与第四输送分区404差速运行，第五输送分区405与第六输送分区406差速运行。

货物ｂ的左端速度慢、货物ｂ的右端速度快，在差速运输下，货物发生扭转，进而消除弯道阻力，实现去阻塞。

货物阻塞现象也常常伴随货物堆叠，整理区控制器可以在差速控制的基础上，控制各输送分区逐排增速，进而在去阻塞的同时实现去堆叠。

在传输线上，可以利用整理区替代部分或全部运输区，依据需求，PC端对相应整理区控制器发送控制命令，控制整理区各输送分区的输送速度与输送方向，即可在该段整理区上对货物进行进一步的整理与规范。

参见图8，当货物b需要在运输过程中向左转弯时，整理区控制器接收到货物转角指令，整理区控制器将第一输送分区401、第三输送分区403、第五输送分区405、第二输送分区402、第四输送分区404、第六输送分区406的货物输送方向调整为向左，货物b在向前输送的同时向左侧偏移，当货物到达第五输送分区405时，货物b进入横向输送带，货物b完成转弯。

参见图9，当需要在运输过程中对货物进行双列传输时，PC端向整理区控制器发送控制命令，整理区控制器控制第一输送分区401、第三输送分区403、第五输送分区405的滚轮向左偏转，控制第二输送分区402、第四输送分区404、第六输送分区406的滚轮向右偏转。当货物ａ与货物ｂ经过整理区时，更偏向左侧的货物ａ，在第一输送分区401、第三输送分区403、第五输送分区405的作用下，逐渐向运输线的左侧偏移，更偏向右侧的货物ｂ在第二输送分区402、第四输送分区404、第六输送分区406的作用下，逐渐向运输线的右侧偏移，直到在第五独立工作505区与第六工作区406，货物ａ与货物ｂ完全分成两列，整理区实现货物的双列传输。

参见图10，货物a与货物b散乱的排列在整理区，当要对货物a与货物b进行理货时，整理区控制器接收到理货指令，整理区控制器将第一输送分区401、第三输送分区403、第五输送分区405的输送方向调整为向右，将控制第二输送分区402、第四输送分区404、第六输送分区406的输送方向左。位置偏右侧的货物b所受到的右列的输送分区的左向驱动力大，货物b所受到的左列的输送分区的右向驱动力小，货物b在向前输送的同时不断向左偏移，直到货物b受到的左右输送分区的驱动力平衡，此时货物b必然处于中间对齐状态，同理，位置偏左侧的货物a所受到的左列的输送分区的右向驱动力大，货物a所受到的右列的输送分区的左向驱动力小，货物a在向前输送的同时不断向右偏移，直到货物a受到的左右输送分区的驱动力平衡，此时货物a必然处于中间对齐状态，当货物a与货物b到达第五输送分区405、第六输送分区406时，货物a与货物b完成理货。

参见图11，待码垛货物a与货物b处于第一输送分区401、第二输送分区402，货物a在前、货物b在后。

Step1.整理区控制器接收到PC端传入的“码垛”指令，整理区控制器将第一输送分区401、第二输送分区402、第三输送分区403、第四输送分区404、第五输送分区405、第六输送分区406的输送方向调整为左向.

Step2.摄像头实时传输货物的图形信息至PC端，当货物ａ脱离第一输送分区401，进入第三输送分区403，PC端依据图形信息判断货物从“码垛等待区”进入“码垛区”，PC端向整理区控制器发送指令，整理区控制区控制第一输送分区401、第二输送分区402停止运行，此时货物b留在第一输送分区401、第二输送分区402。

Step3.货物ａ在第三输送分区403、第四输送分区404、第五输送分区405、第六输送分区406的作用下，在向前传输的同时不断向左偏移，当货物a偏移至最左侧位置时，PC端依货物的实时图像信息判定货物处于预定水平位置，PC端向整理区控制器发送新的指令，整理区控制器将第三输送分区403与第五输送分区405的输送方向调整为正向，货物ａ在该水平位置上沿直线向前传输，直到到达第五输送分区405左上角。

Step4.当货物ａ到达预定位置后，摄像头将实时图像信息传送至PC端，PC端判定货物ａ完成码垛后，然后向整理区控制器发送新的指令，整理区控制器第一输送分区401与第二输送分区402启动，货物ｂ向前输送。

Step5. 当货物b脱离第一输送分区401、第二输送分区402，进入第三输送分区403、第四输送分区404，PC端依据图形信息判断货物从“码垛等待区”进入“码垛区”，PC端向整理区控制器发送指令，整理区控制区控制第一输送分区401、第二输送分区402停止运行。

Step6. 货物b在第三输送分区403、第四输送分区404、第五输送分区405、第六输送分区406的作用下，在向前输送的同时不断向左偏移，当货物ｂ到达水平位置L时，PC端根据摄像头传来的实时图像信息，判定货物ｂ到达预定水平位置，PC端向整理区控制器发送新的指令，整理区控制器将第三输送分区403、第四输送分区404、第五输送分区405、第六输送分区406的滚轮转向调整为正向，货物ｂ在该水平位置上沿直线传输，直到货物b到达第五输送分区405、第六工作区406上的预定位置,此时PC端接收到整理区的实时图像信息，判断货物ｂ完成码垛。

Claims (6)

1.一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法，其特征在于，在传输线上布设有整理区，所述整理区由多个输送分区组成，所述多个输送分区在纵向上分为多排，在横向上分为两列；所述输送分区可以单独调节其上货物的输送速度与输送方向；布置在整理区上方的摄像头实时捕捉整理区的货物状况，将货物状况的图像信息传入PC端，PC端存有货物状况特征库，通过对比输入的图像信息与货物状况特征库，得出货物是否堆叠或阻塞的判断结果，当判断结果为堆叠或阻塞时，PC端向整理区控制器发出去堆叠/去阻塞指令，整理区控制器依据指令调整对应整理区的各输送分区上货物的输送速度和/或输送方向，进而实现货物的去堆叠或阻塞的整理；

若整理区控制器接收到PC端传来的“去堆叠”指令，所述整理区控制器控制整理区内各输送分区沿着货物传输方向，逐排增速，逐级拉开货物间距，摄像头实时捕捉图像信息，当PC端依据摄像头传来的图像信息判断整理区货物已处于正常状态，PC端向整理区控制器传送“停止去堆叠”指令，整理区控制器控制对应整理区的所有输送分区同步降速，直至整理区所有输送分区的传输速度恢复初始速度；

若整理区控制器接收到PC端发送来的“去阻塞”指令，整理区控制器控制同一排左右两列的两个输送分区差速运行，同时整理区控制器控制各输送分区沿货物输送方向，逐排增速，进而实现去阻塞；阻塞现象消除以后，摄像头实时捕捉图像信息，PC端依据摄像头传入的图像信息，判断整理区货物处于正常状况，PC端向整理区控制器传送“停止去阻塞”指令，整理区控制器控制对应整理区的所有输送分区同步降速，直至整理区传输速度恢复初始速度。

2.依据权利要求1所述的一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法，其特征在于，当判断结果为否，PC端按需发布整理/输送指令，整理区控制器依据接收到的指令，通过调整对应整理区的各输送分区的输送速度与输送方向，进而实现货物的整理与输送。

3.依据权利要求1所述的一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法，其特征在于，整理区控制器接收到PC端发送的“货物转角”指令，整理区控制器将各输送分区的货物输送方向向货物将要转弯的方向调整，货物在向前输送的同时向转弯方向偏移，进而实现货物转角。

4.依据权利要求1所述的一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法，其特征在于，整理区控制器接收到PC端发送的“双列传输”指令，整理区控制器控制左列输送分区输送方向向左偏转，同时控制右列输送分区输送方向向右偏，即可按需实现双列传输。

5.依据权利要求1所述的一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法，其特征在于，整理区控制器接收到PC端发送的“理货”指令，整理区控制器将左列输送分区的输送方向向右偏转，控制右列输送分区的输送方向向左偏转，排列混乱地货物会在左右输送分区的推动下向中间对齐，即可实现理货。

6.依据权利要求1所述的一种结合视觉与柔性动力单元的物品整理排序方法，其特征在于，按如下方法对货物进行码垛预整理：

当用户需要对传送线上的货物进行码垛预整理时，pc端向整理区控制器发送码垛预整理指令，整理区控制器接收码垛预整理指令后，控制最前端货物所在输送分区及其前方输送分区的货物输送方向调整向一侧，货物在传输过程中发生水平方向的偏移，当PC端通过实时图像信息判定货物水平方向偏移到预定位置时，则PC端向整理区控制器发送新的指令，整理区控制器将各输送分区货物输送方向调整为正中，货物则保持该水平位置继续向前传输直到到达预定位置，货物完成码垛预整理。

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