CN111250404A - 一种交叉带环线分拣系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交叉带环线分拣系统，包括若干辆分拣小车、环形输送轨道、PLC和光电传感器，光电传感器与PLC电连接；该光电传感器设置在环形输送轨道上以检测分拣小车的移动位置；PLC可执行以下方法：获取分拣小车的包件的目标分拣格口信息；当接收到光电传感器所触发的光电信号时，更新所有分拣小车的位置信息，然后判断分拣小车上的包件的目标分拣格口信息与当前的格口信息是否一致；若一致，则进行分拣并反馈分拣结果；若不一致，则结束当前流程。该系统通过光电传感器来触发分拣控制信号，由于光电传感器是直接与PLC连接的，没有无线网络延迟的问题，保证了分拣控制的实时性，从而最大程度地避免了分拣落入错误格口的情况，提高分拣准确率。

Description

一种交叉带环线分拣系统

技术领域

本发明涉及交叉带环线分拣技术领域，尤其涉及一种交叉带环线分拣系统。

背景技术

随着电子商务的持续高速发展，电子商务订单产生的快递包件也跟着出现快速的增长。每天产生的海量订单包件需要发往全国各地甚至海外地区，一个区域产生的包件需要快速分拣并发往全国各地，仅仅依赖人工分拣分拨，不仅人工成本高，而且效率低下，无法满足快速分拣派送的需求，电子商务大促销(如淘宝双十一)的情况下，爆炸式增加的订单更会导致分拨网点爆仓的情况，极大的降低了分拣派送时效，影响客户的购物体验和快递公司、电子商务商家的商誉。

基于快递仓储高效率、高吞吐量的分拣分拨需求，市场上逐步出现了半自动化流水线作业，以及高自动化分拣机分拣作业，通过自动化分拣技术满足需求。

半自动化流水作业在一定程度上提高了快递仓储的分拣分拨效率，但不能有效的减少人工操作，在订单爆炸式增长的情况下仍然无法满足需求。高自动化分拣机分拣作业，不仅可以有效减少人工操作，还能保障订单爆炸式增长的情况下的高吞吐量。自动化分拣机满足了高效省人的操作需求，但还存在着一个比较严重的问题：分拣错误。如一个订单需要从广州发往上海，但是由于自动化分拣机分拣错误，导致该订单发到了北京，这样就使订单多兜一个圈才能送到上海，不仅增加了运输成本，还降低了时效，影响了客户体验从而降低公司的声誉。

现有的分拣控制方案如专利CN201620688482.9-环形交叉带分拣机所公开的技术方案：环形交叉带分拣机，包括上包系统、环形机架、格口系统，在环形机架上设有分拣小车，条码带安装在环形机架的侧面并与条码扫描器在同一高度的水平面上，条码扫描器设于分拣小车底部。分拣小车的车架通过行走轮安装在分拣小车组上，取电装置、车载PLC、条码扫描器都设在分拣小车上。环形交叉带分拣机还设有主PLC，车载PLC与主PLC采用Profinet无线通讯，实现实时双向数据传送。条码扫描器与车载PLC通过Profinet通讯。当车载PLC读取到条码扫描器的当前位置数据，传送给主PLC，主PLC通过逻辑编程自动对小车进行定位与控制，从而实现分配分拣小车的上下包工艺。

现有的交叉带分拣系统一般是通过无线网络与PLC进行通信，通过PLC控制交叉带小车进行分拣。由于工业现场情况复杂，无线网络容易受环境干扰，造成通信不稳定，且无线网络最终应用效果受设备的安装调试影响较大，受多种因素的影响，分拣系统通过无线网络控制交叉带小车分拣容易产生延迟或失败的情况，极大的影响了分拣的准确率和效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种交叉带环线分拣系统，其通过光电传感器来触发分拣小车的位置信息的实时更新，并根据传感器的触发信号判断所有分拣小车所在的格口信息是否与包件的目标分拣格口信息是否一致，从而进行分拣控制，由于光电传感器是直接与可编程逻辑控制器连接的，没有无线网络延迟的问题，传感器信号可以在1毫秒以内反馈到可编程逻辑控制器，保证了分拣控制的实时性，从而最大程度地避免了分拣落入错误格口的情况，使分拣准确率进一步提高。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种交叉带环线分拣系统，包括交叉带环线分拣机，交叉带环线分拣机包括：若干辆分拣小车、环形输送轨道以及可编程逻辑控制器，所述分拣小车设置于所述环形输送轨道中，所述可编程逻辑控制器用于控制所述分拣小车的分拣动作，还包括光电传感器，所述光电传感器与所述可编程逻辑控制器电连接；该光电传感器设置在所述环形输送轨道上以检测分拣小车的移动位置，每经过一辆分拣小车触发一次光电信号从而使所述可编程逻辑控制器更新一次所有分拣小车的位置信息；所述可编程逻辑控制器可执行以下分拣控制方法：

获取分拣小车的包件的目标分拣格口信息；

当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，更新分拣小车的位置信息；

在每次更新分拣小车的位置信息之后，判断分拣小车上的包件的目标分拣格口信息与该分拣小车当前所在的格口信息是否一致；

若一致，则驱动该分拣小车进行分拣动作并反馈分拣结果；

若不一致，则结束当前流程。

进一步地，还包括以下步骤：对所述分拣结果进行分析，若分拣成功，则将该分拣小车的装载状态设为空置，保存分拣信息；若分拣失败，则记录分拣失败信息，待下轮重新分拣。

进一步地，所述环形输送轨道上的每两辆分拣小车的底部之间设有一个用于触发光电传感器的间隙，在分拣小车移动过程中，当该间隙经过所述光电传感器时可触发光电信号。

进一步地，所述光电传感器采用对射型光电传感器，包括发光器和收光器，所述发光器和所述收光器分别安装在所述环形输送轨道底部两侧，所述发光器所发出的光信号可透过两辆分拣小车之间的间隙被所述收光器所接收。

进一步地，每辆所述分拣小车上设置有用于与所述光电传感器相互作用以产生光电信号的触发器，在分拣小车移动过程中，每辆分拣小车上的触发器经过所述光电传感器的位置处时均会触发光电信号。

进一步地，所述获取分拣小车的包件的目标分拣格口信息具体为：当分拣小车上件成功时，获取该分拣小车上的包件信息并与该分拣小车进行绑定，所述包件信息包括目标分拣格口信息。

进一步地，确定分拣小车上件成功的方式具体为：在环形输送轨道上设有包件检测光电传感器，所述包件检测光电传感器位于上件口的前方且位于与所述分拣小车的皮带面所在位置的垂直高度差为预设值的位置处。

进一步地，所述预设值为10mm。

进一步地，所述分拣小车的位置信息根据各个分拣小车的初始位置与分拣小车所移动的步长数量来计算得到，其中，一个所述步长为分拣小车在光电传感器触发的两次光电信号期间移动的距离。

进一步地，所述当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，更新分拣小车的位置信息具体为：

当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，判断当前光电信号与上一次光电信号之间的时间间隔是否等于正常时间间隔；

若是，则将所有分拣小车的位置信息更新一个步长；

若否，则计算当前光电信号与上一次光电信号之间的时间间隔等于几个正常时间间隔之和，并将所有分拣小车的位置信息更新对应个数的步长。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

该交叉带环线分拣系统通过光电传感器来触发分拣小车的位置信息的实时更新，并根据传感器的触发信号判断所有分拣小车所在的格口信息是否与包件的目标分拣格口信息是否一致，从而进行分拣控制，由于光电传感器是直接与可编程逻辑控制器连接的，没有无线网络延迟的问题，传感器信号可以在1毫秒以内反馈到可编程逻辑控制器，保证了分拣控制的实时性，从而最大程度地避免了分拣落入错误格口的情况，使分拣准确率进一步提高。

附图说明

图1为本发明提供的一种交叉带环线分拣系统的分拣控制方法流程图；

图2为本发明提供的一种交叉带环线分拣系统的光电传感器与分拣小车的相对位置第一示意图，当前分拣小车底部之间的间隙移动至光电传感器的位置处；

图3为本发明提供的一种交叉带环线分拣系统的光电传感器与分拣小车的相对位置第二示意图，当前分拣小车底部之间的间隙已完全经过了光电传感器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明所提供的一种交叉带环线分拣系统，包括交叉带环线分拣机，交叉带环线分拣机包括：若干辆分拣小车、环形输送轨道以及可编程逻辑控制器，所述分拣小车设置于所述环形输送轨道中，所述可编程逻辑控制器用于控制所述分拣小车的分拣动作，还包括光电传感器，所述光电传感器与所述可编程逻辑控制器电连接；该光电传感器设置在所述环形输送轨道上以检测分拣小车的移动位置，每经过一辆分拣小车触发一次光电信号从而使所述可编程逻辑控制器更新一次所有分拣小车的位置信息；所述可编程逻辑控制器可执行以下分拣控制方法：

获取分拣小车的包件的目标分拣格口信息；

当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，更新分拣小车的位置信息；

在每次更新分拣小车的位置信息之后，判断分拣小车上的包件的目标分拣格口信息与该分拣小车当前所在的格口信息是否一致；

若一致，则驱动该分拣小车进行分拣动作并反馈分拣结果；

若不一致，则结束当前流程。

相对于现有的分拣控制方案，本发明所提供的交叉带环线分拣系统通过光电传感器来触发分拣小车的位置信息的实时更新，并根据传感器的触发信号判断所有分拣小车所在的格口信息是否与包件的目标分拣格口信息是否一致，从而进行分拣控制。由于光电传感器是直接与可编程逻辑控制器连接的，没有无线网络延迟的问题，传感器信号可以在1毫秒以内反馈到可编程逻辑控制器，保证了分拣控制的实时性，从而最大程度地避免了分拣落入错误格口的情况，使分拣准确率进一步提高。

本交叉带环线分拣系统所采用的分拣控制方案与原有方案最大的区别在于分拣控制逻辑的处理。原有系统在分拣控制的处理上，主要依赖于无线网络通信的实时性，在无线网络信号良好，无干扰的环境下，无线网络通信能做到10毫秒以内的时延，这样的低时延保证了分拣操作的准确性。但若网络信号较差，或环境干扰严重的情况下，可能存在通信超过100毫秒的误差，这在对实时性要求很高的运动控制里面是相当致命的误差了。按照目前市场上交叉带分拣机的主流速度2m/s来算，若是通过无线网络控制小车分拣时，100毫秒产生的误差就是20厘米，这足以导致分拣包件落入错误的格口。而本系统中，分拣系统仅提前通过无线网络推送小车所运载包件需分拣到的格口号，而不是在小车到达对应格口时，通过无线网络推送控制命令。在推送完小车所需分拣到的格口数据之后，PLC通过传感器的信号可以实时对比当前该PLC管理的所有小车所在格口位置是否与包件需分拣到的格口一致，若一致，即时进行分拣。由于传感器直接与PLC相连，没有无线网络延迟的问题，传感器信号可以在1毫秒以内反馈到PLC，保证了分拣控制的实时性，从而最大程度地避免了分拣落入错误格口的情况，使分拣准确率进一步提高。

需要说明的是，当交叉带环线上的分拣小车的数量很多时，可对分拣小车进行分组，例如每24辆分拣小车为一组，对应一台可编程逻辑控制器(PLC)，即每台PLC对应管理24辆分拣小车，每台PLC对应连接有至少一个光电传感器，每台PLC根据各自所连接的光电传感器触发的光电信号实时定位和更新对应的24辆分拣小车的位置信息。分拣总控制器只需在分拣小车到达对应的目标分拣格口位置前，将该分拣小车上的包件对应的目标分拣格口信息推送给对应的PLC，PLC提前记录好分拣小车运载的包件的目标分拣格口，在光电传感器触发更新分拣小车的位置之后，判断分拣小车的包件的目标分拣格口与小车当前所在格口是否一致，若格口信息一致，则驱动分拣小车进行分拣动作，并反馈分拣结果给分拣总控制器。

与现有的分拣方案一样，该分拣系统还包括以下步骤：对所述分拣结果进行分析，若分拣成功，则将该分拣小车的装载状态设为空置，保存分拣信息，还可将分拣信息推送给外部系统进行信息更新；若分拣失败，则记录分拣失败信息，小车不置空，待下轮重新分拣。

作为一种优选的实施方式，所述环形输送轨道上的每两辆分拣小车的底部之间设有一个用于触发光电传感器的间隙，在分拣小车移动过程中，当该间隙经过所述光电传感器时可触发光电信号。光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件，其工作原理基于光电效应，光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。通过将光电传感器设置在环形输送轨道上，在分拣小车移动的过程中，会按照规律触发光电传感器的信号(在分拣小车的主体部分时，光信号会被遮挡，当移动到两辆分拣小车之间的间隙时，光信号可以从间隙中穿过)，从而产生脉冲信号，通过对脉冲信号的分析即可确定是否移动了一辆分拣小车的距离。

具体地，如图2和图3所示(图2和图3做了简化，仅是用于显示光电传感器和分拣小车的相对位置，两辆分拣小车之间的间隙仅存在于分拣小车的底部，也就是说分拣小车的上部的长度比底部的长度稍长一些，即分拣小车底部具有内凹)，所述光电传感器采用对射型光电传感器，包括发光器和收光器，所述发光器和所述收光器分别安装在所述环形输送轨道底部两侧，所述发光器所发出的光信号可透过两辆分拣小车之间的间隙被所述收光器所接收。

作为一种变形的实施方式，所述光电传感器还可采用反光板型光电传感器，包括发光器、收光器和反光板，所述发光器和所述收光器位于所述环形输送轨道底部的一侧，所述反光板位于所述环形输送轨道底部另一侧，所述发光器所发出的光信号可透过两辆分拣小车之间的间隙被所述反光板所反射从而被所述发光器所接收。

当然了，除了上述两种类型的光电传感器之外，还可采用其他的能实现相同功能的光电传感器，只需根据其特性进行安装设置。

此外，还可在每辆所述分拣小车上设置有用于与所述光电传感器相互作用以产生光电信号的触发器，在分拣小车移动过程中，每辆分拣小车上的触发器经过所述光电传感器的位置处时均会触发光电信号。也就相当于将光电传感器的发光器和收光器分别设置在环形输送轨道和分拣小车上，例如环形输送轨道的特定位置处设置一个收光器(可在多个位置处设置)，然后在每辆分拣小车上设置发光器，当分拣小车移动时，每辆分拣小车上的发光器会依次移动至于所述收光器对准，即触发光电信号，每经过一辆分拣小车的距离就触发一次，如此一来也可准确地定位到分拣小车的位置信息。

作为一种优选的实施方式，所述获取分拣小车的包件的目标分拣格口信息具体为：当分拣小车上件成功时，获取该分拣小车上的包件信息并与该分拣小车进行绑定，所述包件信息包括目标分拣格口信息。在上件之后，需要先识别分拣小车上的包件信息，然后将其与分拣小车进行绑定，与此同时，根据包件信息获取该包件的目标分拣格口信息。

作为一种优选的实施方式，确定分拣小车上件成功的方式具体为：在环形输送轨道上设有包件检测光电传感器，所述包件检测光电传感器位于上件口的前方且位于与所述分拣小车的皮带面所在位置的垂直高度差为预设值的位置处。优选地，所述预设值为10mm。利用当分拣小车上具有包件时，包件会遮挡光线的这一特点，来检测分拣小车上是否有包件，当分拣小车上具有包件时即为上件成功，此时可通过条码识别器来识别包件的信息。

作为一种优选的实施方式，所述分拣小车的位置信息根据各个分拣小车的初始位置与分拣小车所移动的步长数量来计算得到，其中，一个所述步长为分拣小车在光电传感器触发的两次光电信号期间移动的距离。在本实施例中，所有分拣小车依次首尾相连，因此，一个步长相当于一辆分拣小车的长度。在系统中，环形输送轨道的长度是已知的，一辆分拣小车的长度也是已知的，以一个步长的距离作为一个位置区间，在系统初始时，编号为1的分拣小车位于起点处，编号为2的分拣小车位于第二个步长的位置区间中，编号为3的分拣小车位于第三个步长的位置区间中，依次类推。当所有分拣小车移动了一个步长时，所有分拣小车所在的位置为原先的位置区间上增加一个步长，也就是移动到下一个步长的位置区间。

作为一种优选的实施方式，所述当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，更新分拣小车的位置信息具体为：

当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，判断当前光电信号与上一次光电信号之间的时间间隔是否等于正常时间间隔；

若是，则将所有分拣小车的位置信息更新一个步长；

若否，则计算当前光电信号与上一次光电信号之间的时间间隔等于几个正常时间间隔之和，并将所有分拣小车的位置信息更新对应个数的步长，比如，当前的时间间隔等于3个正常时间间隔之和，那么就漏了两个步进，当前触发光电信号的应为第3个步进(距离上一次触发光电信号)，也就是分拣小车移动了3个步长。

正常时间间隔可以是预先根据分拣小车移动一个步长的时间直接设定，也可以是通过获取前面若干个历史时间间隔来确定，例如获取8个历史时间间隔，根据8个历史时间间隔来确定正常时间间隔是多少(相同个数最多的时间间隔为正常时间间隔，比如，8个历史时间间隔里有6个是相同的正常的时间间隔，有2个是异常的时间间隔，则以6个相同的时间间隔为正常时间间隔)。

作为一种优选的实施方式，在驱动该分拣小车进行分拣动作之前，还包括步骤：判断当前下包格口是否存在满包或者异常情况，若否则启动该分拣小车进行分拣动作；若是则结束当前流程。可通过设置传感器来检测格口是否满包，在驱动分拣小车进行分拣动作之前先查询传感器的检测结果，确定下包格口未满包或者不存在异常情况时才进行分拣，避免出现包件掉落出格口外等问题。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种交叉带环线分拣系统，包括交叉带环线分拣机，交叉带环线分拣机包括：若干辆分拣小车、环形输送轨道以及可编程逻辑控制器，所述分拣小车设置于所述环形输送轨道中，所述可编程逻辑控制器用于控制所述分拣小车的分拣动作；

其特征在于，还包括光电传感器，所述光电传感器与所述可编程逻辑控制器电连接；该光电传感器设置在所述环形输送轨道上以检测分拣小车的移动位置，每经过一辆分拣小车触发一次光电信号从而使所述可编程逻辑控制器更新一次所有分拣小车的位置信息；所述可编程逻辑控制器可执行以下分拣控制方法：

获取分拣小车的包件的目标分拣格口信息；

当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，更新分拣小车的位置信息；

在每次更新分拣小车的位置信息之后，判断分拣小车上的包件的目标分拣格口信息与该分拣小车当前所在的格口信息是否一致；

若一致，则驱动该分拣小车进行分拣动作并反馈分拣结果；

若不一致，则结束当前流程。

2.如权利要求1所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，还包括以下步骤：对所述分拣结果进行分析，若分拣成功，则将该分拣小车的装载状态设为空置，保存分拣信息；若分拣失败，则记录分拣失败信息，待下轮重新分拣。

3.如权利要求1所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，所述环形输送轨道上的每两辆分拣小车的底部之间设有一个用于触发光电传感器的间隙，在分拣小车移动过程中，当该间隙经过所述光电传感器时可触发光电信号。

4.如权利要求3所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，所述光电传感器采用对射型光电传感器，包括发光器和收光器，所述发光器和所述收光器分别安装在所述环形输送轨道底部两侧，所述发光器所发出的光信号可透过两辆分拣小车之间的间隙被所述收光器所接收。

5.如权利要求1所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，每辆所述分拣小车上设置有用于与所述光电传感器相互作用以产生光电信号的触发器，在分拣小车移动过程中，每辆分拣小车上的触发器经过所述光电传感器的位置处时均会触发光电信号。

6.如权利要求1所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，所述获取分拣小车的包件的目标分拣格口信息具体为：当分拣小车上件成功时，获取该分拣小车上的包件信息并与该分拣小车进行绑定，所述包件信息包括目标分拣格口信息。

7.如权利要求6所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，确定分拣小车上件成功的方式具体为：在环形输送轨道上设有包件检测光电传感器，所述包件检测光电传感器位于上件口的前方且位于与所述分拣小车的皮带面所在位置的垂直高度差为预设值的位置处。

8.如权利要求7所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，所述预设值为10mm。

9.如权利要求1所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，所述分拣小车的位置信息根据各个分拣小车的初始位置与分拣小车所移动的步长数量来计算得到，其中，一个所述步长为分拣小车在光电传感器触发的两次光电信号期间移动的距离。

10.如权利要求1所述的交叉带环线分拣系统，其特征在于，所述当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，更新分拣小车的位置信息具体为：

当接收到所述光电传感器所触发的光电信号时，判断当前光电信号与上一次光电信号之间的时间间隔是否等于正常时间间隔；

若是，则将所有分拣小车的位置信息更新一个步长；

若否，则计算当前光电信号与上一次光电信号之间的时间间隔等于几个正常时间间隔之和，并将所有分拣小车的位置信息更新对应个数的步长。

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