CN111136022A - 一种物料多级多向分拣控制方法及其计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及物料分拣技术领域，具体公开了一种物料多级多向分拣控制方法及其计算机程序产品。在一个扭转区域内设有呈阶梯型布置多级扭转机构，整个控制时机通过编码视窗进行控制，具体为通过程序中产生的脉冲及设备运行反馈的结合，形成一个星型轮虚拟编码器，当设备运行时编码值会匀速增加。通过入口检测光电与虚拟编码器的结合，可以检测出进入扭转机构的物料长度以及进入时机。计算出物料长度及进入时机后，就可计算出物料进入每一级扭转机构时机及脱离扭转机构的时机。这样就可对每一级扭转机构进行单独控制，既第一个物料脱离第一级扭转轮后，第二个物料就可以继续进入扭转区域，如此可以使同一个扭转区域内同时扭转需到不同方向的多个货物。

Description

一种物料多级多向分拣控制方法及其计算机程序产品
技术领域
本发明涉及物料分拣技术领域，具体涉及一种物料分拣控制方法及其计算机程序产品，尤其是一种物料多级多向分拣控制方法及其计算机程序产品。
背景技术
随着自动化物流系统的不断发展，高效快速准确的分拣物品成为了一个很大的问题，，近些年为了解决分拣系统中的分流问题，涌现了不少的分拣设备，分拣技术得到了飞速发展。
扭轮分拣设备越来越受到青睐，国内的各种扭轮分拣设备如雨后春笋般蓬勃发展。
目前，物料分分流拣主要有通过间歇单级检测型和连续单级检测型的扭转轮设备进行分流控制。
现有的扭转分流设备多采用间歇单级检测型和连续单级检测型的扭转轮设备做为分流设备使用，间歇单级检测型分流设备由于设备扭转的时候物料不在扭轮上运行，因此设备分流效率较低，连续单级检测型设备因为设备在扭转的过程中物料同时在扭轮上运行，所以设备分流速度会加快，但是物料也要保持一定的间距，因此分流效率已无提升空间。
连续单级检测型设备解决方案，其主要不足还包括：
(1)对物料的外形和大小有一定的要求，只能分流同种尺寸的物料；
(2)对连续输送的物料之间的间隔有一定的要求，输送流量存在瓶颈；
(3)实现起来难度系数大，现场安装周期比较长，调试成本比较高。
发明内容
本发明针对间歇单级检测型和连续单级检测型的不足，提出一种多级多向型设备解决方案，要解决的技术问题包括：
(1)分流的物流形式可以多样化，对不同物料都可进行分拣，适应度很高；
(2)对连续输送的物料之间的间隔要求很小，可以有效的提高分流的效率。
本发明是一种连续多级计算型的控制设备，利用巧妙的机械设计和灵活的电气控制方法，可以降低检测成本的同时，大大提高分流速度，同时还能模组化成批的运用。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种物料多级多向分拣控制方法，包括：
a)在一个扭转区域内设置多级扭转机构，所述多级扭转机构呈阶梯型布置；
b)所述扭转机构的控制时机通过编码视窗进行控制，所述编码视窗包括：
通过程序中产生的脉冲及设备运行反馈的结合，构建一个星型轮虚拟编码器，当设备运行时编码值会匀速增加；通过入口检测光电与虚拟编码器的结合，可以检测出进入扭转机构的物料长度以及进入时机；
计算出物料长度及进入时机后，就可以计算出物料进入每一级扭转机构时机，以及脱离扭转机构的时机；
c)对每一级扭转机构进行单独控制，既第一个物料脱离第一级扭转轮后，第二个物料就可以继续进入扭转区域。
所述的每一级扭转机构时机，以及脱离扭转机构的时机具体包括：
第N级扭转轮进入时机编码值＝物料进入时机当前编码值+第N级扭转轮距入口的编码值；
第N级扭转轮离开时机编码值＝第N级扭转轮进入时机编码值+扭轮长度值+物料检测长度值。
所述的虚拟星型轮编码器是用软件的手段来代替硬件编码器功能的一种方法，包括：
首先运用程序构建一个时间周期T的振荡频率，每振荡一次所述编码器产生一个脉冲值；
然后采集编码器产生的脉冲值的数目；
通过采集的脉冲值的数目计算物料的长度值。
一种物料多级多向分拣控制方法，包括下面两大步骤：
S1：计算第N级扭轮的扭轮扭转和扭轮回正时机；
S2：多级扭轮的控制。
其中的计算第N级扭轮的扭轮扭转和扭轮回正时机，包括：
S1.2.1:物料的长度值的检测算法
当其中一个物料进入分拣设备时，在入料口设置的检测传感器检测到该物料，该检测传感器的信号连接到控制计算机，控制计算机触发虚拟星型轮编码器开始计算物料的编码器脉冲值数目n1；
当物料离开检测传感器时，所述的虚拟星型轮编码器停止计算；
与此同时，计算出物料的编码器脉冲值数目n2；
这时，可以计算出物料长度对应的虚拟星型轮编码器脉冲值数目n
n＝n2-n1
再根据设定的周期脉冲值和物料输送速度(例如0.05秒/脉冲，速度1米/秒)得出物料长度值l
l＝n*0.05*1
所述物料长度值l将被存储到相应的数据区，为下一步计算提供依据；
S1.2.2:物料位置跟踪算法
物料的分拣主要是依靠位置跟踪来准确计算扭轮执行的扭转时机；
假定有多级扭轮及对应的输送机；当物料进入第一输送机时开始计算物料的长度，同时还会产生物料前端的虚拟星型轮编码器脉冲值数目n1并将该值记录到数据相应的数据区，有了这个数据控制计算机随即开始进行扭轮执行编码器脉冲值的计算，该计算方法如下：
因为第一级扭轮、第二级扭轮……第N级扭轮到入口的距离是一个固定的长度L1、L2……Ln，所以得出扭轮扭转的编码器值计算公式value1：
Value1＝n1+Ln/0.05
控制计算机通过该算法，可以计算出扭轮扭转的值并将其放入数据存储区，当虚拟星型轮编码器的运行脉冲值等于该计算值时，控制计算机将控制扭轮扭转，物流开始进入分拣通道，同时，控制计算机开始计算物料回正的脉冲值，因为扭转和回正的编码器值只相差物料的长度值，因此扭轮回正的虚拟星型轮编码器值计算公式value2：
Value2＝n1+Ln/0.05+l
控制计算机通过该公式计算出回正的脉冲值并将其放入数据存储区，当虚拟星型轮编码器的运行脉冲值等于该计算值时，控制计算机将控制扭轮回正，这时物料已经立开扭轮，扭轮回正等待下一件物料，控制计算机就是靠这两个参数进行物料的位置追踪，来精确分流物料的。
S2：多级扭轮的控制，包括：
扭轮机构的每一级的控制逻辑都是相互独立的；
物料进入时，扭轮是一级一级的逐级扭转；
物料经过后，扭轮的回正也是逐级回正。
一种物料多级多向分拣控制的计算机程序产品，所述的计算机程序产品被有形地存放存储在计算机的非瞬态可读存储介质上，其特征在于，该计算机程序被主控计算机内的处理器执行实现如权利要求1至4任一项所述的物料多级多向分拣控制方法的步骤。
本发明的控制流程为：
为清楚起见，下面先以一件物料为对象进行描述。
根据物料进入时，物料前端虚拟星型轮编码器值的计算、物料后端虚拟星型轮编码器值的计算，通过这两个数据计算出物料的长度，再根据每级扭转轮至入口固定的长度值，通过公式
Value1＝n1+Ln/0.05和Value2＝n1+Ln/0.05+l
来计算每级扭转轮扭转和回正的虚拟星型轮编码器值，物料和物料之间之只需要相差一个扭转轮直径的距离，就可以实现多物料同时分拣。
多级多向控制的流程为：
开始分拣时，物料进入第一输送机后，入口光电检测检测到物料，同时记录下虚拟星型轮编码器值，该值将作为物料前端虚拟星型轮编码器值，这个数据还为扭轮的扭转和回正提供了计算依据，计算机能根据这个数据计算出物料在每一级的扭转虚拟星型轮编码器值，控制各级扭转轮的扭转时机，当物料完全通过入口光电检测时，记录下虚拟星型轮编码器值，该值将作为物料后端虚拟星型轮编码器值，这个数据配合物料前端虚拟星型轮编码器值就能准确计算出物料的长度，然后通过长度值和各级扭转轮的扭转虚拟星型轮编码器值，计算机就能计算出每一级的回正虚拟星型轮编码器值，这样物料就能在适当的时机被分拣，待分拣进入通道后，再回正，这样扭转再回正的循环，实现了物料的精准分拣。
系统工作流程描述如下：
当物料进入系统时，入口光电检测检测到物料，开始记录物料当前的编码值，并开始计算物料的长度，有长度值后就能推算出物料需要占用多少级的扭轮和到达第几级扭轮时进行分流动作和分流结束复位动作。
一种多级多向分拣控制的计算机程序产品，所述的计算机程序产品被有形地存放存储在计算机的非瞬态可读存储介质上，该计算机程序被计算机内的处理器执行实现所述物料多级多向分拣控制方法的步骤。
本发明的物料多级多向分拣控制方法其优点在于：
1.采用先进的跟踪方法系统，通过运用软件构建的虚拟星型轮编码器，将该软件编码器运用于虚拟视窗计算方法对物料进行跟踪，从而使得多级多向分拣设备能够精准，稳定的将物料送入指定的通道；
2.灵活的算法组合，物料的大小，长短等变化的因素对设备的灵活度有着很高的技术要求，由于多级多向分拣设备采用灵活的物料算法逻辑，因此该设备会根据物料的实际情况进行计算，得出分流的精确数据，使得多级多向分拣设备适应各种分拣要求；
3.模组化的设计，多级多向分拣设备从机械设计到电气设计都采用了模组化设计，可以根据运用场景的不同而随意变换，就像搭积木一样的灵活方便，并且分流的通道数目没有严格限制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为物料多级多向扭转分拣设备示意图；
图2为物料多级多向分拣工作流程图；
图3为本发明的物料多级多向分拣控制方法的纽轮扭转时机计算流程图；
图4为本发明的物料多级多向分拣控制方法的多级多向控制流程图；
图1中：1-第一输送机、2-入口检测传感器、3-第二输送机、4-扭转轮、5-第三输送机、6-扭转轮直径、7-第1级扭转轮距入口的长度。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步的详细说明。
本发明一种物料多级多向分拣控制方法的工作流程实施例示意图参见图1和图2，详细描述控制方法的的实现流程主要包括下面两个步骤：
第一步：运用软件构建的虚拟星型轮编码器
虚拟星型轮编码器是用软件的手段来代替硬件编码器功能的一种方法，首先我们需要运用程序构建一个时间周期T的振荡频率，然后来采集时间振荡的频次，频次就是模拟编码器的脉冲，相同时间内脉冲数越多说明振荡频率越高，这种方法就是用周期采样的方式来模拟硬件编码器暗通产生的脉冲值，通过计算脉冲值来换算长度值，如：每50ms为一个时间周期，那么以1秒来计算就是1000ms÷50ms＝20,20就是1秒内产生的脉冲数，虚拟星型轮编码器就是利用软件构件了一个虚拟运行的硬件计数器。
本发明的控制方法主要是通过对虚拟星型轮编码器脉冲值的一个处理过程，当虚拟星型轮编码器构建完成后就可以继续下一步的实现方法。
第二步：运用于虚拟视窗计算方法对物料进行跟踪
物料的长度检测算法
物料的长度是实现分拣过程的首要参数，我们以其中一个物料为例来描述，当物料进入分拣设备时，检测传感器检测到物料，虚拟星型轮编码器开始计算物料的编码器脉冲值n1，当物料离开检测传感器时，虚拟星型轮编码器停止计算同时计算出物料的编码器脉冲值n2，因此物料长度对应的虚拟星型轮编码器脉冲值n＝n2-n1①,再根据设定的周期脉冲值0.05秒/脉冲和速度1米/秒得出物料长度l＝n*0.05*1②,将①代入②得到最终的长度值l＝(n2-n1)*0.05③，这个长度值我们会将其存储到相应的数据区，为下一步计算提供依据。
物料位置跟踪算法
在得到物料长度后我们就可以计算物料的分拣时机，物料的分拣主要是依靠位置跟踪算法来准确计算扭轮执行的时机，当物料进入第一输送机时开始计算物料的长度，同时还会产生物料前端的虚拟星型轮编码器脉冲值n1并将该值记录到数据相应的数据区，有了这个数据控制计算机随即开始进行扭轮执行编码器脉冲值的计算，该计算方法如下：因为第一级扭轮、第二级扭轮……第N级扭轮到入口的距离是一个固定的长度L1、L2……Ln,所以得出扭轮扭转的编码器值计算公式：Value1＝n1+Ln/0.05，控制计算机通过该算法，可以计算出扭轮扭转的值并将其放入数据存储区，当虚拟星型轮编码器的运行脉冲值等于该计算值时，控制计算机将控制扭轮扭转，物流开始进入分拣通道，同时，控制计算机开始计算物料回正的脉冲值，因为扭转和回正的编码器值只相差物料的长度值，因此扭轮回正的虚拟星型轮编码器值计算公式：Value2＝n1+Ln/0.05+l，控制计算机通过该公式计算出回正的脉冲值并将其放入数据存储区，当虚拟星型轮编码器的运行脉冲值等于该计算值时，控制计算机将控制扭轮回正，这时物料已经立开扭轮，扭轮回正等待下一件物料，控制计算机就是靠这两个参数进行物料的位置追踪，来精确分流物料的。
多级扭轮的控制流程
以一件物料为对象描述如下：
控制流程：主要是根据物料进入时，物料前端虚拟星型轮编码器值的计算、物料后端虚拟星型轮编码器值的计算，通过这两个数据计算出物料的长度，再根据每级扭转轮至入口固定的长度值，通过公式Value1＝n1+Ln/0.05，Value2＝n1+Ln/0.05+l，来计算每级扭转轮扭转和回正的虚拟星型轮编码器值，物料和物料之间之只需要相差一个扭转轮直径的距离，就可以实现多物料同时分拣，其流程图如图4所示。
一种物料多级多向分拣控制方法的控制流程实施例示意图参见图3，
本发明主要是运用虚拟视窗计算方法，这种方法的关键点在于位置跟踪及其跟踪算法，该发明的位置跟踪没有采用传统的硬件编码器，而是采用软件构建的虚拟星型轮编码器，这种用软件来构建硬件的技术其特点在于不受硬件的约束，调整较为简单，其次跟踪算法的技术特征在于将时间、脉冲(振荡频次)和物料的空间尺寸巧妙的结合起来，要成功实施该方法在于，入口检测传感器到每一级扭转轮的精确测量，第一输送机、第二输送机、第三输送机和扭转轮设备转速和脉冲的调整，只要将误差控制在一定范围内，就能保证设备顺利运行，还有就是扭轮控制计算机的参数，如：电机基本参数、转速和加减速时间，电机基本参数可从电机的铭牌上获取，转速要通过实地测量，其方法如下：首先从入口检测传感器处开始量取一米的距离，然后做好记号，随即在程序中设定一秒的设备运行时间，之后将物料从量取的入口放入，设备运行一秒后停止，这时再看物料运行的距离和脉冲值，按50ms为一个时间周期，那么以1秒来计算就是1000ms÷50ms＝20个脉冲，如果1秒物料没有运行到1米的标记位置，那么就根据实际情况增大或者减小转速，加减速时间一般按照经验值设置为1s。合理调整转速和脉冲值周期之后，就可以对物料进行分拣，分拣过程中发现物料进入时，位置不合适，可再调整转速和脉冲值。

Claims (5)

1.一种物料多级多向分拣控制方法，其特征在于，包括：
a)在一个扭转区域内设置多级扭转机构，所述多级扭转机构呈阶梯型布置；
b)所述扭转机构的控制时机通过编码视窗进行控制，所述编码视窗包括：
通过程序中产生的脉冲及设备运行反馈的结合，构建一个星型轮虚拟编码器，当设备运行时编码值会匀速增加；通过入口检测光电与虚拟编码器的结合，可以检测出进入扭转机构的物料长度以及进入时机；
计算出物料长度及进入时机后，就可以计算出物料进入每一级扭转机构时机，以及脱离扭转机构的时机；
c)对每一级扭转机构进行单独控制，既第一个物料脱离第一级扭转轮后，第二个物料就可以继续进入扭转区域。
2.根据权利要求1所述的物料多级多向分拣控制方法，其特征在于，所述的每一级扭转机构时机，以及脱离扭转机构的时机具体包括：
第N级扭转轮进入时机编码值＝物料进入时机当前编码值+第N级扭转轮距入口的编码值；
第N级扭转轮离开时机编码值＝第N级扭转轮进入时机编码值+扭轮长度值+物料检测长度值。
3.根据权利要求1所述的物料多级多向分拣控制方法，其特征在于，所述的虚拟星型轮编码器是用软件的手段来代替硬件编码器功能的一种方法，包括：
首先运用程序构建一个时间周期T的振荡频率，每振荡一次所述编码器产生一个脉冲值；
然后采集编码器产生的脉冲值的数目；
通过采集的脉冲值的数目计算物料的长度值。
4.根据权利要求1至3任一项所述的物料多级多向分拣控制方法，其特征在于，所述的计算出物料进入每一级扭转机构时机和脱离扭转机构的时机具体包括：
S1.2.1:物料的长度值的检测算法
当其中一个物料进入分拣设备时，在入料口设置的检测传感器检测到该物料，该检测传感器的信号连接到控制计算机，控制计算机触发虚拟星型轮编码器开始计算物料的编码器脉冲值数目n1；
当物料离开检测传感器时，所述的虚拟星型轮编码器停止计算；
与此同时，计算出物料的编码器脉冲值数目n2；
这时，可以计算出物料长度对应的虚拟星型轮编码器脉冲值数目n
n＝n2-n1
再根据设定的周期脉冲值和物料输送速度(例如0.05秒/脉冲，速度1米/秒)得出物料长度值l
l＝n*0，05*1
所述物料长度值l将被存储到相应的数据区，为下一步计算提供依据；
S1.2.2:物料位置跟踪算法
物料的分拣主要是依靠位置跟踪来准确计算扭轮执行的扭转时机；
假定有多级扭轮及对应的输送机；当物料进入第一输送机时开始计算物料的长度，同时还会产生物料前端的虚拟星型轮编码器脉冲值数目n1并将该值记录到数据相应的数据区，有了这个数据控制计算机随即开始进行扭轮执行编码器脉冲值的计算，该计算方法如下：
第一级扭轮、第二级扭轮……第N级扭轮到入口的距离是一个固定的长度L1、L2……Ln，所以得出扭轮扭转的编码器值计算公式value1：
Value1＝nl+Ln/0.05
控制计算机通过该算法，计算出扭轮扭转的值并将其放入数据存储区，当虚拟星型轮编码器的运行脉冲值等于该计算值时，控制计算机将控制扭轮扭转，物流开始进入分拣通道，同时，控制计算机开始计算物料回正的脉冲值，扭转和回正的编码器值只相差物料的长度值，因此扭轮回正的虚拟星型轮编码器值计算公式value2：
yalue2＝n1+Ln/0.05+l
控制计算机通过该公式计算出回正的脉冲值并将其放入数据存储区，当虚拟星型轮编码器的运行脉冲值等于该计算值时，控制计算机将控制扭轮回正，这时物料已经立开扭轮，扭轮回正等待下一件物料，控制计算机就是靠这两个参数进行物料的位置追踪，来精确分流物料的。
5.一种物料多级多向分拣控制的计算机程序产品，所述的计算机程序产品被有形地存放存储在计算机的非瞬态可读存储介质上，其特征在于，该计算机程序被主控计算机内的处理器执行实现如权利要求1至4任一项所述的物料多级多向分拣控制方法的步骤。
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