CN112849648A - 智能托盘识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及托盘技术领域，具体公开了智能托盘识别系统及方法，系统包括服务器、若干网关和若干托盘；托盘包括托盘本体，以及安装在托盘本体上的通信模块、控制芯片和运动传感器；控制芯片用于从运动传感器获取托盘本体的转向数据，将转向数据和托盘编号通过通信模块发送至网关，网关用于将接收到的转向数据和托盘编号发送至服务器；服务器用于对同一网关上传的转向数据进行筛选，建立第一预设时间内，相似度高于第一阈值的转向数据对应托盘编号的编号集合。采用本发明的技术方案能够降低托盘管理难度。

Description

智能托盘识别系统及方法

技术领域

本发明涉及托盘技术领域，特别涉及智能托盘识别系统及方法。

背景技术

托盘是使静态货物转变为动态货物的媒介物，一种载货平台，而且是活动的平台，或者说是可移动的地面。即使放在地面上失去灵活性的货物，一经装上托盘便立即获得了活动性，成为灵活的流动货物，因为装在托盘上的货物，在任何时候都处于可以转入运动的准备状态中。

但是目前的托盘使用既不便于管理，也不便于智能化、自动化运营。在互联网信息化时代，产业升级，迫切需要一些数字化的服务，解决传统托盘智能化程度低的问题。为此，公开号为CN107886284A的中国专利公开了一种基于智慧托盘的大宗商品供应链物联网管理系统，包括物联网仓库、管理平台、智慧托盘、智能叉车；在物联网仓库内，设置智能视频监控、电子标签读写器；智慧托盘包括托盘本体、物联网智能装置、智能纵梁、传感铺板；物联网智能装置包括主控单元MCU、窄带物联网模组NB-IoTU、负载接口单元ITU、内置传感器组、外置传感器组、电池组、通信天线；传感铺板表面上安装外置传感器组处开设信息采集孔。

上述方案可以通过内置传感器组和外置传感器组自动采集数据上传，提高托盘的数字化程度。但是上述方案中，都是将各个托盘的数据进行分开处理，对各个托盘进行单独的识别与管理，增加了管理的难度。

为此，需要一种能降低托盘管理难度的智能托盘识别系统及方法。

发明内容

本发明提供了智能托盘识别系统及方法，能够降低托盘管理难度。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

智能托盘识别系统，包括服务器、若干网关和若干托盘；托盘包括托盘本体，以及安装在托盘本体上的通信模块、控制芯片和运动传感器；

控制芯片内存储有托盘编号，控制芯片用于从运动传感器获取托盘本体的转向数据，将转向数据和托盘编号通过通信模块发送至网关，

网关用于将接收到的转向数据和托盘编号发送至服务器；

服务器用于对同一网关上传的转向数据进行筛选，建立第一预设时间内，相似度高于第一阈值的转向数据对应托盘编号的编号集合。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，将托盘本体的转向数据发送至服务器，便于对托盘本体的运动状态进行分析。由于网关的覆盖区域有限，使用同一网关上传转向数据，表明这些托盘本体处于同一区域内。当这些托盘本体的转向数据在第一预设时间内相同时，表明这些托盘本体的运动状态相同，也就可以推断出这些托盘本体处于同一运输工具上。建立第一预设时间内，相似度高于第一阈值的转向数据对应托盘编号的编号集合，可以方便后续对处于同一运输工具上的托盘本体进行统一的管理，能够有效降低托盘管理的难度。

进一步，还包括管理端，管理端用于录入发货信息，发货信息中包括发货的托盘编号；服务器还用于获取发货的托盘编号，判断发货的托盘编号是否属于某一编号集合，如果属于，将处于同一数据集合的其他托盘编号导入到发货信息中。

当管理人员通过管理端录入发货信息时，同一车次的托盘本体只需录入一个托盘编号，服务器可自动导入相同运动状态的其他托盘本体的托盘编号，大大减少人工录入时间，提高了发货效率。

进一步，所述转向数据包括转向方向和转向角度。

例如转向方向可以是顺时针，或者逆时针，可以更准确的记录转向情况。

进一步，所述托盘还包括第一霍尔传感器、第一永磁体、第二霍尔传感器和第二永磁体；第一霍尔传感器和第一永磁体固定在托盘本体的顶面；第二霍尔传感器和第二永磁体固定在托盘本体的底面，且第二永磁体位于第一霍尔传感器的正下方，第二霍尔传感器位于第一永磁体的正下方；

第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别用于在检测到第一永磁体或第二永磁体的磁场时，生成电信号并发送至控制芯片，控制芯片基于电信号判断是否为托盘重叠，如果是，生成重叠信息，将重叠信息通过通信模块发送至网关；

网关还用于将接收到的重叠信息发送至服务器；

服务器还用于从编号集合中，将重叠信息对应的托盘编号删除。

当两个托盘本体或多个托盘本体重叠在一起时，在下托盘本体的霍尔传感器可以感应到在上托盘本体永磁体的磁场，由此霍尔传感器产生电信号，处理模块基于电信号就能判断出托盘重叠，进而可以推断出当前托盘本体没有承载货物，处于闲置状态。将这些托盘本体对应的托盘编号从编号集合中删除，能提高发货时自动导入托盘编号的准确性。

进一步，所述服务器还用于将第一预设时间平均划分为前段、中段和后段；将第一预设时间内相似度高于第一阈值的转向数据标记为基准转向数据；

服务器还用于筛选第一预设时间中，前段和后段与基准转向数据相似度高于第一阈值，且中段与基准转向数据相似度低于第一阈值的转向数据，将该转向数据对应的托盘编号标记为待检修托盘编号。

当某一运动传感器采集的转向数据，在第一预设时间中，前段和后段与基准转向数据相似度高于第一阈值时，通常该运动传感器对应的托盘本体在整个运输过程中是一直处于同一运输工具上的，但是中段采集的转向数据与基准转向数据相似度低于第一阈值，可能是运动传感器本身出现了故障，导致了采集的转向数据不准确。通过将该转向数据对应的托盘编号标记为待检修托盘编号，可以便于后续工作人员对运动传感器进行主动检查。

进一步，所述发货信息还包括发货时间和货物名称。

进一步，所述第一预设时间为2-10分钟。

进一步，所述第一阈值为80％-90％。

智能托盘识别方法，使用上述智能托盘识别系统。

附图说明

图1为实施例一智能托盘识别系统的逻辑框图；

图2为实施例三中托盘本体的俯视图；

图3为实施例三中安装孔的局部纵剖图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：支撑座1、搬运通道2、安装孔3、伸缩气缸4、阻力块5、通气支管6。

实施例一

如图1所示，本实施例的智能托盘识别系统，包括服务器、管理端、若干网关和若干托盘，托盘包括托盘本体，以及安装在托盘本体上的通信模块、控制芯片、运动传感器。

控制芯片内存储有托盘编号，控制芯片用于从运动传感器获取托盘本体的转向数据，将转向数据和托盘编号通过通信模块发送至网关。转向数据包括转向方向和转向角度。本实施中运动传感器采用陀螺仪。

网关用于将接收到的转向数据和托盘编号发送至服务器；本实施例中，通信模块采用Lora模块，由于LoRa模块传输距离有限，属于近距离通信，因此需配合多个网关一起使用，网关固定在工厂内，可通过不同的发射频率控制网关的信号覆盖范围，这个多个网关的信号覆盖范围可以做到不重复。

服务器用于对同一网关上传的转向数据进行筛选，建立第一预设时间内，相似度高于第一阈值的转向数据对应托盘编号的编号集合。第一预设时间为2-10分钟，本实施例中为5分钟；第一阈值为80％-90％，本实施例中为90％。第一预设时间越长，采集的转向数据越多，能从转向数据中得到更多转向节点，例如左转至右转的转向节点，右转至左转的转向节点等。

管理端用于录入发货信息，发货信息包括发货的托盘编号、发货时间和货物名称。

服务器还用于获取发货的托盘编号，判断发货的托盘编号是否属于某一编号集合，如果属于，将处于同一数据集合的其他托盘编号导入到发货信息中。

服务器还用于将第一预设时间平均划分为前段、中段和后段；将第一预设时间内相似度高于第一阈值的转向数据标记为基准转向数据；

服务器还用于筛选第一预设时间中，前段和后段与基准转向数据中前段和后段相似度高于第一阈值，且中段与基准转向数据相似度中中段低于第一阈值的转向数据，将该转向数据对应的托盘编号标记为待检修托盘编号。服务器还用于将待检修托盘编号发送至管理端。

本实施例的智能托盘识别方法，使用上述智能托盘识别系统。

实施例二

本实施例和实施例一的区别在于，本实施例智能托盘识别系统中，托盘还包括第一霍尔传感器、第一永磁体、第二霍尔传感器和第二永磁体；第一霍尔传感器和第一永磁体固定在托盘本体的顶面；第二霍尔传感器和第二永磁体固定在托盘本体的底面，且第二永磁体位于第一霍尔传感器的正下方，第二霍尔传感器位于第一永磁体的正下方。

第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别用于在检测到第一永磁体或第二永磁体的磁场时，生成电信号并发送至控制芯片，控制芯片基于电信号判断是否为托盘重叠，如果是，生成重叠信息，将重叠信息通过通信模块发送至网关。具体的，控制芯片先判断电信号与预设电信号是否相等，如果相等，判断为托盘重叠。

网关还用于将接收到的重叠信息发送至服务器；服务器还用于从编号集合中，将重叠信息对应的托盘编号删除。

实施例三

如图2所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中托盘本体包括矩形的盘面，盘面底部设有三个平行的支撑座1，相邻支撑座1之间形成搬运通道2。

托盘本体还包括阻力块5、伸缩气缸4、电磁阀、通气支管6和通气总管。

如图3所示，搬运通道2内还开有若干安装孔3，伸缩气缸4竖直固定在安装孔3内，阻力块5固定在伸缩气缸4的移动端上。阻力块5远离伸缩气缸4的表面粘接有橡胶层。

通气支管6的数量与安装孔3的数量相同。通气支管6的一端与伸缩气缸4的进气口连接，通气支管6的另一端均与通气总管的一端连接。电磁阀固定在通气总管的另一端上。电磁阀与控制芯片电连接，控制芯片用于控制电磁阀的开闭。电磁阀默认处于关闭状态。阻力块5初始位置位于安装孔3外，在伸缩气缸4内气体排出后，阻力块5能缩回安装孔3内。

托盘还包括加速度传感器、若干个重量传感器和若干压力传感器，重量传感器安装在盘面上，本实施例中，重量传感器的数量为五个，呈十字形，分别安装在盘面的中间位置，前侧、后侧、左侧和右侧。压力传感器安装在搬运通道2内，本实施例中，每个搬运通道2的两头至少各安装一个压力传感器。

重量传感器和压力传感器均与控制芯片信号连接。

控制芯片还用于获取重量传感器采集的重量信息，基于重量信息计算货物重心，再基于货物重心生成推荐搬运方向。通信模块用于将推荐搬运方向发送至网关。

本实施例中还包括叉车，叉车包括搬运叉和控制端，控制端用于从网关获取推荐搬运方向并显示。本实施例中，控制端带有显示屏，通过显示屏显示信息。

控制芯片还用于从压力传感器获取压力数据，基于压力数据判断托盘当前是否被叉车搬运。如果被叉车搬运，控制芯片还基于压力数据判断搬运叉是否充分插入搬运通道2内，如果没充分插入搬运通道2内，控制芯片通过通信模块向网关发送位置错误信息；控制端用于从网关获取位置错误信息并显示。

控制芯片还用于在搬运时从加速度传感器获取加速度数据，从运动传感器获取倾斜角度数据，基于倾斜角度数据判断当前托盘是否发生倾斜，如果发生倾斜，判断倾斜方向是否为远离叉车的方向，如果是，控制芯片还基于加速度数据判断当前托盘竖直方向的加速度是否小于或等于可控加速度，如果小于或等于可控加速度；控制芯片通过通信模块向网关发送重新装载信息。控制端还用于从网关获取重新装载信息并显示

当前托盘竖直方向的加速度大于可控加速度时，控制芯片还用于控制电磁阀打开，通过通信模块向网关发送抛弃货物信息。控制端还用于从网关获取抛弃货物信息并显示。

现在的托盘多采用塑料材质，表面较为光滑。而且搬运叉由于在长期搬运中容易产生磨损，也会导致表面很光滑，导致搬运叉与托盘之间的摩擦力较低，搬运货物时，托盘容易产生滑动，影响安全。本实施中，搬运叉伸入搬运通道2举起托盘时，会挤压阻力块5，阻力块5会被压缩至与搬运通道2的表面齐平，同时伸缩气缸4内的气缸会对阻力块5产生向下的压力，使阻力块5贴紧搬运叉，阻力块5表面的橡胶层与搬运叉充分接触，可以增强整体上搬运叉与托盘之间的摩擦力。而且，只有在搬运叉伸入搬运通道2举起托盘时，阻力块5与搬运叉之间的受力才会变大，在搬运叉伸入搬运通道2时，阻力块5与搬运叉之间的压力小，摩擦力也小，能减小阻力块5上橡胶层的磨损。

在搬运前基于重量信息计算货物重心，再基于货物重心生成推荐搬运方向，操作叉车的工作人员得知后，就可以从推荐搬运方向对托盘及货物进行搬运。例如货物的重心在托盘的左侧，此时推荐搬运方向为托盘的左侧，工作人员操作叉车从托盘的左侧将搬运叉伸入搬运通道2内，这样搬运，可以让货物的重心更靠近叉车，避免因为货物的重心远离叉车而导致搬运过程中稳定性差甚至货物出现倾斜，导致叉车翘起。

如果搬运叉没充分插入搬运通道2内，可能会导致搬运过程中稳定性差甚至货物的重心过于远离叉车而出现倾斜，使叉车翘起等情况。本实施例中，工作人员看到位置错误信息后，可以及时调整搬运叉的位置。

当叉车搬运的货物过重，而且叉车将货物举起时，货物可能会向远离叉车的方向倾斜，导致叉车远离货物的尾部翘起，甚至整个叉车倾覆，危及叉车内工作人员的人身安全。本实施例中，基于倾斜角度数据可以判断出当前托盘发生倾斜，在发生倾斜时，如果托盘竖直方向的加速度小于或等于可控加速度，表明托盘上货物出现倾斜的速度较慢，工作人员还有时间进行处置，此时，通过发送重新装载信息，便于让工作人员知晓情况，操作叉车将货物降下来以避免出现倾覆的危险。而且采用加速度传感器和运动传感器相比于工作人员凭经验观察，能更早的发现问题，给工作人员留出更多的处理时间。

当托盘竖直方向的加速度大于可控加速度时，表明货物已经快速倾斜，无法进行补救，此时应优先保障操作人员的安全。为此，电磁阀打开，伸缩气缸4内气体被释放，伸缩气缸4对阻力块5的压力减小，使得阻力块5与搬运叉的摩擦力减小，整体上搬运叉与托盘的阻力减小，托盘连带货物更容易从搬运叉上滑落，当托盘连带货物更从搬运叉上滑落后，就可以保全叉车，避免叉车倾覆，保证叉车内工作人员的安全。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.智能托盘识别系统，包括服务器、若干网关和若干托盘；托盘包括托盘本体，以及安装在托盘本体上的通信模块、控制芯片和运动传感器；

其特征在于，控制芯片内存储有托盘编号，控制芯片用于从运动传感器获取托盘本体的转向数据，将转向数据和托盘编号通过通信模块发送至网关，

网关用于将接收到的转向数据和托盘编号发送至服务器；

服务器用于对同一网关上传的转向数据进行筛选，建立第一预设时间内，相似度高于第一阈值的转向数据对应托盘编号的编号集合。

2.根据权利要求1所述的智能托盘识别系统，其特征在于：还包括管理端，管理端用于录入发货信息，发货信息中包括发货的托盘编号；服务器还用于获取发货的托盘编号，判断发货的托盘编号是否属于某一编号集合，如果属于，将处于同一数据集合的其他托盘编号导入到发货信息中。

3.根据权利要求2所述的智能托盘识别系统，其特征在于：所述转向数据包括转向方向和转向角度。

4.根据权利要求3所述的智能托盘识别系统，其特征在于：所述托盘还包括第一霍尔传感器、第一永磁体、第二霍尔传感器和第二永磁体；第一霍尔传感器和第一永磁体固定在托盘本体的顶面；第二霍尔传感器和第二永磁体固定在托盘本体的底面，且第二永磁体位于第一霍尔传感器的正下方，第二霍尔传感器位于第一永磁体的正下方；

第一霍尔传感器和第二霍尔传感器分别用于在检测到第一永磁体或第二永磁体的磁场时，生成电信号并发送至控制芯片，控制芯片基于电信号判断是否为托盘重叠，如果是，生成重叠信息，将重叠信息通过通信模块发送至网关；

网关还用于将接收到的重叠信息发送至服务器；

服务器还用于从编号集合中，将重叠信息对应的托盘编号删除。

5.根据权利要求4所述的智能托盘识别系统，其特征在于：所述服务器还用于将第一预设时间平均划分为前段、中段和后段；将第一预设时间内相似度高于第一阈值的转向数据标记为基准转向数据；

服务器还用于筛选第一预设时间中，前段和后段与基准转向数据相似度高于第一阈值，且中段与基准转向数据相似度低于第一阈值的转向数据，将该转向数据对应的托盘编号标记为待检修托盘编号。

6.根据权利要求5所述的智能托盘识别系统，其特征在于：所述发货信息还包括发货时间和货物名称。

7.根据权利要求6所述的智能托盘识别系统，其特征在于：所述第一预设时间为2-10分钟。

8.根据权利要求7所述的智能托盘识别系统，其特征在于：所述第一阈值为80％-90％。

9.智能托盘识别方法，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的智能托盘识别系统。

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