CN110980173A - 通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，上包总时间受环线速度v_d影响，上包台与环线之间的夹角θ、环线小车运行的速度v_d、上包控制系统的终速v₃满足如下关系：

包裹在加速级前行的距离满足如下公式：

式中，a为加速度。

Description

通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法

技术领域

本发明涉及一种通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，属于智能交叉带 分拣机技术领域。

背景技术

交叉带式分拣系统，有主驱动带式输送机和载有小型带式输送机的台车，也就是小车连 接在一起。当校车移动到预期的分拣位置是，转动皮带，完成把商品分拣送出的任务。主驱 动带式输送机与小车上的带式输送机呈交叉状。

交叉带分拣机利用交叉带式分拣系统分拣包裹，将堆积在指定位置的包裹上包、运输、 下包，送至指定位置。影响上包工作的因素包括上包台数量、上包台的包裹等待方式、上包 角度等因素，这些因素均能够影响上包总时间。

发明内容

本发明提供一种通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，具有便于通过上 包参数调整上包所需时间、控制上包效率的优势。

一种通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，上包总时间受环线速度v_d影 响，上包台与环线之间的夹角θ、环线小车运行的速度v_d、上包控制系统的终速v₃满足如下 关系：

包裹在加速级前行的距离满足如下公式：

式中，a为加速度。

忽略包裹从加速级进入小车的时间。

包裹在两级传送带之间平滑过渡。

不同上包方式下的任一包裹等待空闲小车信号的时间相同，令等待时间为t_w。

上包过程中持续供包。

本发明具有如下优势：

本发明所提供的的公式中可知，在加速度a和上包角度θ一定时，t₃随环线速度v_d的增 大而增大。加速级传送带得长度与加速度a、环线速度v_d和上包的角度θ有关。由于加速度a 取决于包裹的摩擦力，在上包的角度θ不变的情况下，环线速度v_d越大，所需要的加速级传 送带长度越长。因此环线速度v_d是影响上包总时间的重要因素。得知v_d重要性后，可以调节 v_d来使得上包效率达到较高水准。为了降低包裹在加速级上的运动时间，可以降低环线速度 V_d。

附图说明

图1为三级上包台结构示意图；

图2为速度矢量图；

图3为包裹运动受力图。

具体实施方式

一种通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，如图1所示，用于三级上包 台，令扫描级的长度为l₁，等待级的长度为l₂，加速级的长度为l₃。三级传送带各自的运转速 度不同，各级皮带都配备一对光电传感器，用来检测包裹的到达和离开两种状态，为皮带机 变速运动提供控制信号。

加速级速度的计算：

假设传送带加速级的速度为v₃，即上包控制系统的终速为v₃；环线小车运行的速度为 v_d；上包台与环线之间的夹角为θ。它们之间的矢量关系如图2所示。

根据画出系统加速级的速度矢量图后，可得：

v₃cosθ＝v_d (5-1)

即：

由上式可知，加速级的速度v₃与环线速度v_d和夹角θ有关。在上包台和环线的夹角θ不变的情况下，环线速度v_d越大，加速级的速度越大，即包裹在短时间内需要加速至匹配速度的值越大。

扫描级加速度的计算过程如下：

假设上包控制系统启动后，扫描级的皮带以v₁稳定运行，包裹以v₁匀速前进，直至进 入等待级的等待位置为止。待包裹进入等待级开始等待空闲小车的同步信号时，扫描机的 皮带也停止转动。为了降低研究的难度，故选取

等待及速度的计算过程如下：

在启动系统的主机后，等待级的皮带以速度v₂匀速运转，为了保证包裹上包的平稳性， 避免发生侧翻或偏移的现象，故选取

以下讨论上包台包裹的等待方式对智能交叉带分拣机工作效率的影响。

为了便于对比分析两种不同的上包方式，现作出如下假设：

(1)任一包裹的形状、质量均符合要求，要求形状大小相近或相同，本实施例中采用立 方体、质量相等且不会压坏小车的纸箱作为实验包裹；

(2)包裹均能实现平稳上包，在运输过程中不停顿、不掉落，从加速级进入小车的时间 忽略不计；

(3)包裹在两级传送带之间能够实现平滑过渡，在运输过程中不颠簸。

(4)不同上包方式下的任一包裹等待空闲小车信号的时间均相同，设为t_w。

(5)包裹供包不间断。

当有两个包裹等待时：

包裹传送至对应上包台后，依次经过扫描级，等待级和加速级，最终进入环线小车。当 光电传感器检测到等待级有包裹a时，扫描级的皮带机停止，包裹b停止传送并在扫描级上 等待，直至检测到等待级的包裹a离开，扫描级电机启动传送包裹b。这种上包方式保证了 上包台上始终留有两个包裹在等待。若此时包裹上包的总时间为T₁，则在这种上包方式下， 可得：

由上式可知，当等待时间t_w一定时，上包总时间长度与加速级长度l₃和加速级速度v₃有 关，并随着l₃的增大而增大，随着v₃的增大而减小。

在两个包裹等待的情况下，加速级的电机处于常转状态，当等待级的包裹接收到空闲小 车的同步信号时，等待级电机启动把包裹送入加速级，包裹随加速级匀速进入小车。

当有三个包裹等待时，由两个包裹工况的分析可知，包裹在加速级上的运动时间是影响 上包总时间的重要因素，因此，考虑减少这部分时间。此时加速级的电机不设定为常转状态，

当光电传感器检测到加速级无包裹时，电机启动把包裹移到加速级等待，当加速级的包 裹接收到空闲小车的同步信号时，加速级电机启动把包裹送入小车。若此时包裹上包的总时 间为T₂，则在这种上包方式下，可得：

T₁＝t_w (5-6)

对比分析以上两种包裹上包的等待方式，可知上包台有三个包裹等待时，上包总时间比 两个包裹等待的总时间少，因此上包的效率更高。但同时，三个包裹等待的上包方式对加速 级的速度控制要求更高，为确保上包的平稳性，还需提高加速级速度v₃和环线速度v_d的匹配 程度。

基于上述分析，可知包裹在传送带上运动的时间是影响上包总时间的重要因素，而传送 带的长度直接影响了包裹运动时间的长短。

为了便于计算分析，现将包裹抽象成一个质点，以下使用质点模型来分析包裹在传送带 上的运动。

以下讨论静摩擦系数和加速度对智能交叉带分拣机工作效率的影响。

包裹在运动过程中，会受到自身重力和皮带的静摩擦力。假设包裹与皮

由图可得：

其中g为重力加速度，取9.8m/s²。

推出：

a＝μg (5-8)

要使包裹在皮带上不滑动，则需要满足：

a＜μg (5-9)

以下讨论各级传送带长度的确定过程。

扫描级传送带长度：

按照包裹的尺寸要求，包裹的任意三边长度相加不超过900mm，因此可确定扫描级传送 带长度不小于450mm。假设包裹在扫描级上的时间为t₁，则扫描级传送带的长度为：

等待级传送带长度：

由v₂＝v₁，t₂≤t₁知，等待级的长度应小于等于扫描级的长度，此设计取等待级长度为：

l₂＝l₁ (5-11)

加速级传送带长度：

在加速级的传送带上，包裹由等待级传送带的速度加速至加速级传送带的速度。由此可 计算得到包裹在加速级前行的距离为：

又由v₃＝v₂+at₃，v₂＝0.5v₃得：

综合以上各式可得：

分析上式(5-14)可知，加速级传送带得长度与加速度a、环线速度v_d和上包的角度θ 有关。由于加速度a取决于包裹的摩擦力，在本质点模型中可视作固定参数，因此在上包的 角度θ不变的情况下，环线速度v_d越大，所需要的加速级传送带长度越长。

考虑到上包总时间的长短很大程度上取决于包裹在加速级上的运动时间t₃，由式(5-14) 可知，在加速度a和上包角度θ一定时，t₃随环线速度v_d的增大而增大。综上所述，环线速 度v_d是影响上包总时间的重要因素。

基于以上分析均在质点模型的前提条件下进行，即把任一包裹看作一质点，其运动状态 不受其外形和质量的影响。而考虑到在实际操作运行中，包裹的外形和质量即使在标准范围 内也会存在较大差异，其在传送带上的运动状态也会因此产生差异。基于这方面的问题，现 提出一种上包台传送带速度可调的控制方式。

要准确获取包裹的外形和质量信息，可考虑在扫描级起始位置的上方安装一个光栅检测 装置。当包裹开始进入扫描级时，光栅检测装置自动扫描并获取该包裹的尺寸和质量信息， 上位计算机接收信息并自动计算得出三级上包台与之匹配的速度，以此保证该包裹在皮带传 输过程中不因速度过快而发生侧翻或滑动。此方法可提高实际上包运作中上包的准确性和平 稳性，从而提高上包的效率。光栅检测装置可采用基恩士、西肯等品牌，或如GBC2-B30型 小型检测仪。设置在本方案中，以便获取包裹外形和质量信息。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人， 在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以 权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，其特征在于，上包总时间受环线速度v_d影响，上包台与环线之间的夹角θ、环线小车运行的速度v_d、上包控制系统的终速v₃满足如下关系：

包裹在加速级前行的距离满足如下公式：

式中，a为加速度。

2.根据权利要求1所述的通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，其特征在于，忽略包裹从加速级进入小车的时间。

3.根据权利要求1所述的通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，其特征在于，包裹在两级传送带之间平滑过渡。

4.根据权利要求1所述的通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，其特征在于，不同上包方式下的任一包裹等待空闲小车信号的时间相同，令等待时间为t_w。

5.根据权利要求1所述的通过上包方式确定智能交叉带分拣机工作效率的方法，其特征在于，上包过程中持续供包。

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