CN113518908A - 用于估计输送机和传送物品之间摩擦相互作用程度的方法、系统和测试物品 - Google Patents
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Abstract
一种用于估计物品输送机(100)的输送表面(1)与在输送表面(1)上传送的物品之间的摩擦相互作用程度的方法，包括：提供代表待由物品输送机传送的一批物品中的物品的测试物品(2)；将传感器(20)与测试物品(2)相关联，该传感器(20)包括与测试物品(2)相关联的加速度传感器(405)，以便加速度传感器(405)能够沿着位于与测试物品(2)的支撑平面平行的平面内的方向(X，Z)测量至少一个加速度(ax，az)；将测试物品(2)放置在输送表面(1)上并使其由物品输送机(100)传送，以便加速度传感器(405)测量沿着位于平行于输送表面(1)的平面内的方向(X，Z)测量测试物品(2)经受的至少一个加速度(ax，az)，测试物品(2)位于该输送表面上；获取沿位于平行于输送表面(1)的平面内的方向(X，Z)的所述至少一个加速度的测量值，以及基于所获取的所述至少一个加速度的测量值估计输送表面(1)和测试物品(2)之间摩擦相互作用程度。
Description
技术领域
本公开总体涉及用于在诸如输送带、输送垫、输送链等的输送机的输送表面上传送物品的方法和系统。更具体地，本公开涉及用于确定和可能地控制输送机的物品输送表面和在该输送表面上传送的物品之间的摩擦的方法和系统。
背景技术
在用于输送物品的系统中，物品输送表面(例如输送带、输送垫、输送链的表面)与在该输送表面上传送的物品之间的摩擦是针对传送系统的正确操作要考虑的重要参数。
例如，在输送物品(诸如用于液体的容器，例如瓶状物，特别是例如用于饮料的塑料瓶)时，使用包括输送带的输送机，瓶状物放置在输送带上。在传送路径的区段末端，可能有收集单元，用于将瓶状物输送给后续处理部分(例如，将瓶状物送入贴标机)。收集单元可包括限定通道门的一对通道引导件，该通道门允许有限数量的瓶状物(例如，一次一个瓶状物)通过。输送带输送的瓶状物不断到达收集单元，碰撞一对通道引导件并相应地堆积，而一次只能有一个瓶状物通过门并被导向后续处理。因此，当下面的输送带继续不停地平移时，由于瓶状物仍然在相应的通道引导件中堆积，瓶状物必须在输送带上滑动。
为了便于滑动并防止瓶状物由于瓶状物与输送带表面之间的摩擦而掉落，已知要润滑传送瓶状物的输送带的上表面。
输送带的上表面可通过在输送带上供给润滑流体膜(例如肥皂-表面活性剂-水溶液，或硅油，或液体悬浮液中的润滑物质，例如聚四氟乙烯的微粒)来润滑。
润滑剂分配器可设置在输送带的上游，该输送带被供给预定量的润滑剂(通常是每单位时间预定量的润滑剂或输送带行进的每单位长度预定量的润滑剂)；润滑剂分配器将润滑剂均匀地分布在输送带上。
在一些已知的输送机中，不可能自动调节输送到输送带上的润滑剂的量以适应输送带和物品之间摩擦条件的变化。这是一个明显的缺点，因为摩擦系数是接触的材料以及润滑剂的类型和质量的函数，但也受其他因素的极大影响，这些因素会随时间发生很大变化，例如输送机所处环境的温度和湿度。此外，必须始终适当地润滑输送带，因为如果润滑过度(与输送带和传送的瓶状物之间的瞬时摩擦系数相比)，瓶状物会在输送带上滑动，甚至无法克服输送带的小坡度，而如果润滑不足(与输送带和瓶状物之间的瞬时摩擦系数相比)，瓶状物(被收集单元的通道引导件制动并堆积在相应的通道引导件上)会翻倒。
在以不同速度移动的两条输送带之间的过渡处也会遇到完全类似的问题。
US2007/119686A1描述了一种包括输送带的输送机，润滑剂分配装置与该输送带相关联。输送机还包括用于测量与输送带和瓶状物之间的摩擦系数成比例的量的装置，该装置连接到用于控制润滑剂分配装置的控制装置，以便调节润滑剂的量以将所测量的量保持在预定范围内。输送带润滑调整过程包括测量表示输送带和瓶状物之间的摩擦系数的量和控制输送带上润滑剂的供应，以便将该量保持在预定范围内。摩擦系数测量装置包括通过弹性装置(螺旋弹簧)连接到传感器的滑块，该传感器能够测量作用在其上的力并具有可滑动地与输送带相关联的接触部分。
WO 2017/150976 A1以同一申请人的名义描述了一种用于物品传送的方法和系统，其中输送机的表面以输送机的速度移动并且将物品放到输送机表面上的测量区中。物品以至少最初不同于输送机速度的物品速度移动通过测量区。物品和可相对于物品本身移动的输送机表面之间的接触导致物品在测量区加速或减速，加速或减速取决于其间的动摩擦系数。控制信号表示产品在测量区中的加速度或减速度。基于控制信号控制动摩擦系数，以将加速度或减速度保持在预定阈值范围内。WO 2017/150976 A1提出了一种或多种物品的加速度的光学测量，例如通过摄像机来记录运动物品的图像：从这些记录的图像可得出物品的位置和加速度。
发明内容
关于在US 2007/119686 A1中描述的解决方案，已经观察到其中描述的系统基于传感器，该传感器可占据输送带上的宝贵空间并且可能需要对传送系统进行实质性调整。此外，传感器仅检测接触位置的摩擦，可能无法准确反映输送带其他部分的摩擦，例如相邻位置的摩擦。
根据WO 2017/150976 A1的解决方案虽然在许多方面令人满意，但并非完全没有缺点。例如，通过摄像机对运输物品的加速度进行光学测量，以记录运动中产生物品的图像，随后对记录的图像进行必要的处理，以得出物品的位置和加速度，是计算繁重的过程，需要相对昂贵的设备(摄像机，图像处理器)。此外，传送物品的加速度的计算以及摩擦力的估计仅在测量区中进行，该测量区对应于物品的传送路径的极其有限的部分。
申请人已经解决了确定和可能控制输送表面和传送物品之间的摩擦的问题，并且已经开发了一种方法和系统，该方法和系统可替代已知的方法和系统，并且相信对于这些已知方法和系统是有利的。
特别地，根据本公开的解决方案的一方面，提供了一种用于估计物品输送机的输送表面与在该输送表面上传送的物品之间的摩擦相互作用程度的方法。
该方法包括提供代表必须由物品输送机传送的一批物品中的物品的测试物品。
该方法包括将传感器与测试物品相关联，所述传感器包括与测试物品相关联的加速度传感器，该加速度传感器布置成沿位于相对于测试物品的支撑表面定向的平面内的方向测量至少一个加速度。
该方法包括将测试物品支撑在物品输送机的移动输送表面上。
该方法包括使用加速度传感器获取由支撑在移动输送表面上的测试物品经受的至少一个加速度的测量值。
该方法包括基于所获取的至少一个加速度的测量值来估计输送表面和测试物品之间的摩擦相互作用程度。例如，与测试物品相关联的传感器的加速度传感器可布置成沿位于平行于由输送表面限定的测试物品的支撑平面定向的平面内的方向测量至少一个加速度。例如，加速度传感器可布置为测量沿着第一方向的第一加速度和/或沿着位于平行于测试物品的所述支撑平面定向的平面内的第二方向的第二加速度。此外或可选择地，与测试物品相关联的传感器的加速度传感器可布置为沿着与输送表面限定的测试物品的支撑平面正交的平面内的方向测量至少一个加速度。例如，加速度传感器可布置成沿着位于与测试物品的所述支撑平面正交的平面内的第三方向测量第三加速度。
在示例性而非限制性实施例中，该方法可包括将监测系统和计算设备与物品输送机相关联，该监测系统适于从与测试物品相关联的传感器接收由与测试物品相关联的传感器在由物品输送机传送物品时的加速度传感器执行的加速度测量值，并且该计算设备用于基于接收到的加速度测量值来估计输送表面和测试物品之间摩擦相互作用程度。
在示例性而非限制性实施例中，该方法可包括当测试物品由物品输送机输送时，将由与测试物品相关联的传感器的加速度传感器执行的加速度测量值存储在与传感器相关联的存储器，特别是设置在传感器中的存储器中的步骤，以及将存储在存储器中的加速度测量值提供给与物品输送机相关联的监测系统的步骤。
在示例性而非限制性实施例中，该方法可包括以下步骤：以无线模式传输由加速度传感器执行的加速度测量值，特别是通过与该传感器相关联的发送器，以及以无线模式接收由加速度传感器执行的所传输的加速度测量值，特别是在监测系统的接收器中。优选地，发送器和/或接收器可形成通信接口的一部分，其中接收器能够以无线模式从与传感器相关联的发送器接收由加速度传感器执行的加速度测量值。
在实施例中，代表必须由物品输送机传送的一批物品中的物品的测试物品是与该批物品具有相同材料和/或相同尺寸和/或相同重量和/或相同形状的物品。
在实施例中，该方法还可包括基于由用于估计摩擦系数的所述装置接收的信息来控制摩擦系数。控制所述摩擦系数可包括将测试物品的加速度或减速度保持在预定范围内。例如，通过将测试物品的加速度或减速度保持在预定范围内，可基于所获取的至少一个加速度的测量值来控制输送表面和测试物品之间的摩擦相互作用程度。
在实施例中，控制摩擦系数可包括在输送表面和/或必须传送的物品上分配润滑剂和/或清洁输送表面和/或待传送的物品。例如，可通过在输送表面上和/或在输送表面上待传送的物品上分配润滑剂来控制输送表面和测试物品之间的摩擦相互作用程度。
在实施例中，控制所述摩擦系数包括清洁输送表面和/或要求更换限定输送表面的物品输送机的部件。例如，可通过清洁输送表面和/或要求更换限输送表面的物品输送机的至少一个部件来控制输送表面和测试物品之间的摩擦相互作用程度。
在实施例中，该方法还可包括：
-检测测试物品沿物品输送机的传送路径的位置，和
-将检测到的测试物品的位置与由与测试物品相关联的传感器的加速度传感器执行的加速度测量值相关联。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于估计物品输送机的输送表面与在该输送表面上传送的物品之间的摩擦系数的系统。
该系统包括：
-代表由物品输送机传送的一批物品中的物品的测试物品；
-与测试物品相关的传感器。
与测试物品相关联的传感器包括与测试物品相关联的加速度传感器，该加速度传感器布置为沿位于相对于测试物品的支撑表面定向的平面内的方向测量至少一个加速度。
该系统包括监测系统，用于在使用中当测试物品被支撑在物品输送机的移动输送表面上时获取由与测试物品相关联的传感器的加速度传感器执行的所述至少一个加速度的测量值。该系统包括与监测系统相关联的计算设备，用于基于所获取的至少一个加速度的测量值来估计输送表面和测试物品之间的摩擦相互作用程度。
有利地，传感器可包括用于存储加速度测量值的存储器。监测系统可配置为从存储器读取存储的加速度测量值以使用计算设备估计摩擦相互作用程度。
与测试物品相关联的传感器可包括适合于以无线模式传输由加速度传感器执行的加速度测量值的通信接口。
该系统还可包括接收器，该接收器适于在操作中，当测试物品搁置在输送表面上并且由物品输送机传送时，从与测试物品相关联的传感器通信接口接收由与测试物品相关联的传感器的加速度传感器执行的加速度测量值。
该系统可包括基于接收的加速度测量值估计输送表面和测试物品之间的摩擦系数的装置。
本公开的解决方案的另一方面提供了一种传送系统或输送机，包括用于估计物品输送机的输送表面与根据前述方面的在该输送表面上传送的物品之间的摩擦系数的系统。
该系统可包括与传感器相关联的发送器，该发送器配置为特别是在无线模式下传输由加速度传感器执行的加速度测量值，以及与监测系统相关联的接收器，该接收器配置为特别是在无线模式下接收由发送器传输的加速度测量值。特别地，发送器和/或接收器可形成通信接口的一部分。
该系统可包括控制器和由控制器基于输送表面和测试物品之间摩擦相互作用的估计程度控制的摩擦系数调节装置。例如，摩擦系数调节装置可包括分配器，用于将润滑剂分配到输送表面上和/或输送表面上待传送的物品上。此外或可选择地，摩擦系数调节装置可包括用于清洁输送表面和/或要求更换限定输送表面的物品输送机的部件的维护设备，例如输送机模块或铰链销。
该系统可包括跟踪系统，该跟踪系统配置为沿物品输送机的传输路径跟踪传感器的位置。
此外，本公开的解决方案的另一方面提供了一种代表将由物品输送机传送的一批物品中的物品的测试物品，测试物品特别是用于该方法和/或作为包括上述特征的系统的一部分。优选地，测试物品与该批物品中的物品具有相同的材料、尺寸、重量和/或形状。测试物品设置有包括加速度传感器的传感器，该加速度传感器布置成沿位于相对于测试物品的支撑平面定向的平面内的方向测量至少一个加速度。
附图说明
通过阅读下面对本公开的示例性和非限制性实施例的详细说明，本公开的解决方案的这些和其他特征和优点将是显而易见的。为了更好地理解将要描述的内容，以下详细描述将参考附图，其中：
图1示意性地示出了根据本公开中提及的解决方案的物品传送系统的实施例；
图2总结了传送物品与图1的输送带系统表面之间的摩擦力分析；
图3A和3B更详细地示意性地示出了配备有传感器的测试物品，该传感器可用于根据本公开中提及的解决方案的实施例的方法和系统中；
图4是示例性实施例中图3A和3B的测试物品的传感器的功能框图；
图5和图6示出了两种情况，其中确定并可能地控制传送物品与传送表面之间的摩擦很重要，以及
图7示意性地示出了根据本公开中提及的解决方案的物品传送系统的另一实施例。
具体实施方式
在对本公开的解决方案的示例性和非限制性实施例进行详细描述之前，需要指出以下内容。
在下面的详细描述中，在某些情况下，为了不模糊对本公开提及的解决方案的理解，将省略对本领域已知的装置和方法的详细描述。
用于详细描述特定实施例的术语并非旨在限制本公开中描述的解决方案。单数形式“一个”和“该”也意味包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“和/或”应理解为包括一个或多个相关列出元件的所有组合。术语“包括”和/或“包含”表示所述特征的存在，但不排除一个或多个其它特征的存在或增加。
还应当理解的是，当一种方法的特定阶段被表示为在另一阶段之后时，它可以紧跟在所述另一阶段后面执行，或者中间隔一个或多个阶段再执行，除非另有说明。同样，应当理解的是，当描述结构或部件之间的连接时，除非另有说明，该连接可以直接建立或通过中间结构或部件建立。
在附图中，为了清楚起见，系统、部件、层和区域的绝对和相对尺寸可被放大。
可参考本公开的可能理想化的实施例和中间结构的示意性和/或横截面图示来描述实施例。在说明书和附图中，相同的标号始终表示相同或相似的元件。
相关术语及其派生词应被解释为指当时所描述的或所讨论的附图中所示的方向。这些相关术语是为了便于描述，除非另有说明，否则不要求系统以特定的方向构造或处理。
现在参照附图，图1示意性地示出了用于传送物品的传送系统100的一个实施例。特别地，图1出了物品输送机的(短)区段。
在一个实施例中，传送系统100包括配置成以输送机速度V1(相对于未示出的参考系统，例如地球表面)移动的输送机表面1(例如，输送带的顶表面)。
该图示出了搁置在输送机表面1上并由传送系统100传送的物品2。在其传送过程中，物品2恰好在不同的时刻t、t+1、t+2位于不同的位置，例如位置X(t)、X(t+1)、X(t+2)。
物品2(相对于参考系统)以物品速度V2移动。物品速度V2至少最初(其中“最初”是指从物品2放置在输送机表面1上的那一刻开始的某个时间间隔)不同于输送机速度V1。物品2和以输送机速度V1移动的输送机表面1之间的接触导致物品2加速或减速(取决于物品2放置在输送机表面1上的时刻的物品速度V2的初始值)。因此，物品速度V2是与时间相关的(V2(t))，例如在每个不同的位置X(t)、X(t+1)、X(t+2)中，并因此在每个时刻t、t+1、t+2，物品2具有等于V2(t)、V2(t+1)、V2(t+2)的相应物品速度V2。物品2在输送机表面1的运动方向上的加速度或减速度，如图中的a所表示，取决于物品2和输送机表面1之间的动摩擦系数。
在图1所示的示例中，物品2是瓶状物。应理解，物品2的性质不限制本公开中描述的解决方案，该解决方案总体适用于任何性质的物品，例如罐状物或箱状物或物品包装体(例如瓶状物包装体)。
在没有理论严谨性的主张和理解本发明的解决方案不受理论约束的情况下，图2示意性地示出了物品2和输送机表面1之间的摩擦力Fk的分析。当两个物体通过相互摩擦(如地面上的雪橇)相对于彼此移动时，就会产生动(或动态)摩擦。动摩擦系数通常表示为μk，通常小于针对相同材料的静摩擦系数。作用在假设质量为m的物品2的质心Cm上的重力(重量力)Fg等于：
Fg＝m·g
其中g是重力加速度，在地球表面几乎不变，约等于9.8m/s2。当物品2直立在输送机表面1上时，物品2受到由输送机表面1施加的与重力Fg相等且相反的法向反作用力FN：
FN＝Fg。
当物品2与输送机表面1之间存在相对运动(即当V2≠V1)时，动摩擦力Fk可作用于物品2与输送机表面1之间，并且与动摩擦系数μk和法向力FN成比例：
Fk＝μk·FN。
动摩擦力Fk根据以下关系式在V2<V1时产生物品2的加速度，或者在V2>V1时产生物品2的减速度：
Fk＝m·a。
通过结合上述方程，可以看出，在输送机表面1上的物品的加速度(或减速度)与动摩擦系数μk成比例：
μk·FN＝m·a
μk·m·g＝m·a
μk·g＝a
应当理解，动摩擦系数μk可因此不依赖于物品2的质量m。在输送机表面1是水平的情况下，物品上的重力Fg不会在输送机表面1的平面内引起加速，并且可假设所有加速或减速都是由摩擦力产生的。或者，在倾斜(上升或下降)的输送机表面1上，考虑到输送机表面平面内的重力分量，仍可根据加速度计算摩擦力。
因此，根据对输送机表面1上物品的加速度(或减速度)值的了解，可推断动摩擦系数μk的值，该值与输送机表面1上的物品的加速度(或减速度)值成比例：
μk＝a/g。
图1和图2中所示的物品2为样品物品或测试物品(因此，在所考虑的示例中为测试瓶状物)，其旨在成为代表性物品，代表传送系统100意在传送的物品，并用于监测物品2本身和输送机表面1之间的摩擦系数。
测试物品2可以是在形状、尺寸、重量、材料方面与传送系统100意在传送的物品相似或相同的物品。特别地，测试物品2可以是具有与输送机表面1的接触的下部部分的物品，该物品与传送系统100意在携带的物品(在形状、尺寸、材料上)相似或相同。与待输送的其他物品不同，测试物品2配备有传感器20。传感器20优选地与测试物品2相关联以便基本上不改变其质量。在如所考虑的示例中，待传送的物品以及因此测试物品2是瓶状物的情况下，传感器20可安装在瓶状物内部，位于底部，或者可并入安装在构成测试物品2的瓶状物上的瓶盖中。
现在还参照图3A、3B和4，测试物品2配备的传感器20是能够测量加速度值的传感器。
特别地，传感器20可以是能够沿一轴线测量至少一个加速度值的传感器(单轴或1轴加速度传感器)。如果带有相关传感器20的测试物品2放置在输送机表面1上，特别是支撑在输送机表面上，使得传感器20能够测量加速度值所沿的轴线是平行于输送机表面1移动方向(以速度V1)的X轴，则传感器20能够沿着输送机表面1的移动方向测量(传感器20本身的，以及因此与传感器20相关联的测试物品2的)加速度值ax。
在实施例中，传感器20可以是能够沿至少两个轴线测量加速度值的传感器(两个轴或双轴加速度传感器)。例如，如果带有相关传感器20的测试物品2放置在输送机表面1上，特别是支撑在输送机表面上，使得传感器20能够测量加速度值所沿的轴线是平行于输送机表面1移动方向的X轴，和位于平行于输送机表面1的平面的平面中且与X轴正交的Z轴，则传感器20能够测量两个加速度值：上述加速度值ax和沿着与输送机表面1的运动方向共面并横向于该运动方向的Z方向的加速度值az。
能够沿单轴测量加速度值的传感器20(单轴或1轴加速度传感器)适用于这样的情况，其中传送的物品(因此测试物品)具有这样的性质，即当它们放置在输送机表面1上时并且在其传送过程中，传送的物品不会自行旋转(围绕与输送机表面1正交的轴线)。例如，由包装体(例如瓶状物包装体)组成的物品就是这种情况。通过将配备有传感器20的测试物品2放置在输送机表面1上，使得传感器20能够测量加速度值所沿的轴线是平行于输送机表面1运动方向(以速度V1)的X轴，传感器20在测试物品2所覆盖的整个行程中沿着输送机表面1的运动方向测量(传感器20本身的，以及因此与传感器20相关的测试物品2的)加速度值ax。
如果传送的物品代替地是这样的性质，即在它们的传送过程中，它们可能会自行旋转(围绕与输送机表面1正交的轴线)，则优选地，测试物品2配备有能够沿着相互正交的至少两个轴线测量加速度值的传感器20(两个轴或双轴加速度传感器)。通过将传感器20安装到测试物品2上，使得当测试物品2放置在输送机表面1上，特别是支撑在输送机表面上时，传感器20能够测量加速度值所沿的轴线位于输送机表面1的平面内，即使加速度测量轴与X轴和Z轴不重合(例如，由于测试物品本身的旋转)，通过由传感器20沿两个轴线测量的加速度值的简单矢量和，也可计算测试物品2相对于输送机表面1的加速度(或减速度)的值。
在实施例中，传感器20可以是能够沿至少三个轴线测量加速度值的传感器(三个轴或三轴加速度传感器)。例如，传感器20以这样的方式与测试物品2相关联，即该方式使得传感器20能够测量加速度值所沿的轴线是位于平行于输送机表面1的平面的平面中相互正交的两个轴线(例如，平行于输送机表面1的移动方向的X轴和和位于平行于输送机表面1的平面平面中且与X轴正交的Z轴)，以及与X和Z轴所在的且平行于输送机表面1平面的平面正交的Y轴。这样，传感器20能够测量三个加速度值：例如，上述加速度值ax和az，以及沿正交于输送机表面1平面的方向Y的加速度值ay。
参考图1和图4，在实施例中，传感器20可包括：加速度计405，例如单轴加速度计或双轴加速度计或三轴加速度计，如上所述；数据处理器410，耦合到加速度计405以接收来自加速度计的加速度测量值；存储器413，耦合到数据处理器410(或者可能地耦合到数据处理器410的内部存储器)，用于存储由加速度计405接收的加速度测量值；用于短距离或中距离(例如WiFi)的通信接口415，例如蓝牙类型或其他类型的非有线(无线)通信的通信接口，耦合到数据处理器410并且可能地耦合到存储器413，特别地，其中通信接口415包括发送器和接收器3，如下文更详细地讨论的。数据处理器410配置为从加速度计405(沿着一个、两个或三个轴)接收加速度测量值，如有必要，对它们进行预处理并命令通过空中将数据传输到通信接口415。可通过连接端口417，例如USB端口，从传感器20的外部访问存储器413，用于读取和可能地下载存储在其中的加速度测量值。在实施例中，传感器20还可包括耦合到数据处理器410的定位系统的接收器420，这将在下文更详细地讨论。
监测系统与传送系统100相关联以监测测试物品2(代表待传送的物品)和输送机表面1之间的摩擦相互作用程度。
在实施例中，通过通信接口415，测试物品2上的传感器20可以与和传送系统100相关联的监测系统通信。在实施例中，监测系统可包括：接收器3，特别是作为通信接口415的一部分，适于与传感器20的通信接口415通信，特别是用于接收与传感器20的加速度计405执行的加速度测量值(可能由数据处理器410预处理)有关的数据；加速度数据处理器4，该加速度数据处理器作为计算设备的一部分，配置为接收(从接收器3)并处理(可能通过滤波)由传感器20的加速度计405测量的加速度值，以便获得测试物品2的加速度测量值；摩擦系数控制器6，该摩擦系数控制器作为计算设备的一部分，配置为从由传感器20的加速度计405测量的并由处理器4处理的加速度值开始，计算测试物品2经历的当前动摩擦系数值，并评估当前动摩擦系数的计算值是否在预设限度内；以及摩擦系数调节装置7，由摩擦系数控制器6生成的控制信号S控制。
摩擦系数控制器6可配置为将从传感器20执行的加速度测量值开始所计算的测试物品2的加速度或减速度与阈值加速度值的预定范围[amin，amax]进行比较，并基于比较结果调整馈送到摩擦系数调节装置7的控制信号S。
在例如传感器20未配备通信接口415和/或监测系统未配备接收器3的实施例中，由传感器20的加速度计405执行并存储在存储器413中的加速度测量值可从存储器413读取并可能被下载并提供给监测系统的加速度数据处理器4(例如，在测量活动结束时，通过经由端口417将传感器20连接到监测系统，或者通过另一种方式(例如通过空中)发送存储在存储器413中的加速度测量值)。
在实施例中，摩擦系数调节装置7可配置为根据控制信号S控制动摩擦系数μk，以将测试物品2的加速度或减速度保持在预定阈值范围[amin，amax]内。例如，设置阈值范围[amin，amax]以防止产品(例如瓶状物或罐状物)翻倒，和/或防止产品(例如盒状物或其它容器)损坏。例如，摩擦系数控制器6可基于与阈值加速度值的范围[amin，amax]相比的测试物品2的加速度(或减速度)测量值来确定，动摩擦系数μk是否为：低于第一阈值，对应于良好润滑的输送表面情况(例如μk≤0.08)；在第一阈值和大于第一阈值的第二阈值之间，对应于输送表面润滑不良的情况(例如0.08≤μk≤0.18)；高于第二阈值并接近临界值(例如等于0.23)，为此已知传送的物品由于与输送机表面1的过度摩擦而掉落。
在实施例中，摩擦系数调节装置7可包括润滑剂分配器，该润滑剂分配器配置为将可变量的润滑剂8施加到输送机表面1(和/或至传送的物品)。可替换地，或另外地，摩擦系数调节装置7可包括输送机表面1清洁装置，例如刷，其可控制以通过擦拭洁输送机表面1来减少摩擦。可替换地，或另外地，清洗流体可施加到输送机表面1和/或传送的物品上(施加到其意在搁置在输送机表面1上的部分上)。应当理解的是，在一些情况下，清洁输送机表面会影响当前和/或之后的摩擦。例如，及时清洁以从输送机表面1去除从容器溢出的饮料的残留物可避免当溢出的饮料通过蒸发干燥后例如留下粘性含糖残留物时而引起的摩擦增加。
在一些实施例中，可使用单独的润滑剂和清洁溶液，例如油基润滑剂和/或肥皂基清洁剂溶液。根据具体情况(摩擦和/或溢出)使用特定的物质可更有效并可防止浪费。在一些实施例中，相同的物质既可用于润滑也可用于清洁输送机表面1。例如，肥皂溶液可用作润滑剂和/或清洁溶液。也可使用多种物质的混合物。通过使用具有综合效果的物质，该系统可以更简单。也可以使用其它用于摩擦的还原剂和/或洗涤剂。
在输送表面1上施加润滑剂(通过摩擦系数调节装置7)是在基于由测试物品2的传感器20提供的加速度测量值评估动摩擦接近临界值的情况下可以采取的可能应对措施之一。其它应对措施可以是：停止传送系统(或其一部分)以进行清洁/清洗操作(例如，即使最近启动了润滑输送阶段，但遇到高的水平加速度时)；停止传送系统(或其一部分)以更换受损/磨损的输送带模块(例如，当检测到竖直振动时，即加速度az，由在传送平面不连续处传送的测试物品2的颠簸引起)。
需要强调的是，在物品传送过程中出现跌落问题之前，要输送的某些物品可承受更差的摩擦条件：使用这些物品可有利于节省传送链的润滑。例如，在通常用于输送不同类型容器(例如瓶状物)的传送线路中，即使摩擦系数高达0.18，但低且宽的瓶状物也能保持直立。对于其他较高和较窄的瓶状物，因此重心距输送机表面1最远，摩擦力不应超过指示值0.12：对于后面的这些瓶状物，优选的是在摩擦系数达到0.10值时立即命令自动润滑剂分配循环。
因此，对于不同性质的待传送物品，摩擦系数的阈值可能不同。此外，对于传送路径的不同区段，摩擦系数阈值可能不同。例如，可能发生的情况是，对于传送路径的某一区段，输送机表面1上的加速度值对于相同的传送物品而言是不那么关键的，该加速度值高于虽然较低、但对于传送路径的另一区段来说是不可接受的加速度值。例如，0.12的摩擦系数可能是传送路径某一区段的最大可接受极限，而在传送路径的另一区段，可接受阈值可提高到0.16。这可取决于例如输送带或输送链的速度、输送带或输送链的类型以及输送线路本身的布局。
除了在本说明书的引言中描述的场景(通过输送带传送的物品到达收集单元)之外，本公开中描述的解决方案在诸如图5和图6所示的场景中也是有用的，其中所传送的物品沿着传送路径从以第一速度V0移动的输送带移动到以第二速度V1移动的输送带，第二速度可以大于或小于第一速度V0。
在根据本公开的解决方案的实施例中，在测试物品2上的传感器20配备有定位系统的接收器420的情况下，传感器20还能够(通过通信接口415或通过将位置信息与加速度测量值一起存储在存储器415中)向与传送系统100相关联的监测系统提供测试物品2沿着传送系统100的传送路径的位置信息。这样的位置信息可有利地用于将测试物品2的加速度测量值(由此可得出摩擦系数的估计值)与测试物品2沿传送路径的位置相匹配。
将测试物品2的加速度测量值与其沿运输路径的位置联系起来的可能性在传送系统包括一条以上输送带(例如两条或更多条输送带)的情况下尤其有用，例如在图5和图6的场景中。
特别地，定位系统可以是熟知的GPS、Galileo、GLONASS卫星定位系统或“室内”定位系统之一。考虑到传送系统通常安装在室内，例如在仓库中，在那里很难接收到卫星定位系统星座的卫星辐射的信号，后一选项可能是有利的。
室内定位系统是已知的并且可以在市场上买到。
一般而言，“室内定位系统”或“IPS”是用于使用光、无线电波、磁场、声信号或其他感官数据来定位建筑物内物体(或人)的系统。
已知的IPS基于不同的技术。其中之一是测量与附近“锚节点”(“锚节点”是空间位置固定且已知的网络节点)的距离。可用于获得与锚节点的距离的测量的无线电技术是所谓的“超宽带”(“UWB”)技术。
如图7示意性所示，传送系统100或传送系统100安装于其中的环境可具有部署的锚节点715。安装在测试物品2中的传感器20的接收器420能够接收由锚节点715辐射的信号，并且能够确定传感器20(因此也是测试物品2)在安装传送系统100的环境中的地理位置或方位。由接收器420确定的位置与传感器20进行的加速度测量值一起被发送到与传送系统100相关联的监测系统(或/和位置与加速度测量值一起存储在存储器415中)。例如，由传感器20发送到与传送系统100相关联的监测系统的每个加速度测量值可以与在时间上对应于加速度测量值本身的传感器20的位置信息相结合。这样，传送系统100能够“追踪”传送路径的地图，其中相关加速度测量值与传送路径的不同点相关联。
作为卫星跟踪系统或“室内”跟踪系统的替代方案(或与之结合)，也可以使用基于RFID(“射频识别”)类型的电子标签(“标签”或“转发器”或“电子接近键”)的系统，优选无源(其电源不需要电池)，例如，在MHz级的频率上工作。因此，测试物品2上的接收器420可以是或包括电子标签，该电子标签可在测试物品2通过时被安装在沿传送路径的关键位置的固定天线截获(例如，当测试物品2到达距天线约50cm至1m的距离时)。待安装在测试物品2上的电子标签也可以是类似于一些商店贴在产品上的防盗标签的小粘合剂。当配备有电子标签的测试物品2经过沿传送路径定位的天线之一附近时，天线检测到测试物品并将测试物品2的传输通信到与传送系统100相关联的监测系统。知道天线的位置后，与传送系统100相关联的监测系统能够推断出测试物品2的位置，并将测试物品2发送的加速度测量值与其沿传送路径的位置相关联。
在本公开的解决方案的实施例中，用于物品传送的传送系统，例如前面描述的系统100，例如用于液体(饮料)的装瓶设备，可以配备用于释放的装置，该释放装置配置为例如在被认为是传送路径的关键区段的上游自动释放测试物品2；例如，测试物品2的自动释放可以在预定时间进行，例如在每个工作班次开始时。在传送路径的关键区段的末端，可由能够识别测试物品2(以及其他传送物品)的捕获装置自动“捕获”测试物品2，将其从传送物品流中拾取并移除，并将其放置在专用测试物品收集器中，等待测试物品2(例如周期性地)返回至自动释放装置的装载机。例如，由于测试物品2的尺寸特征，测试物品2的自动捕获是可能的。例如，测试物品2可能低于其他传送物品，即使配备相同的底部支撑件和相同的质量(重心的可能降低不会损害通过测量进行的适当加速度检测，因为加速度或减速度不取决于重心的位置)。例如，测试物品2在其沿着传送路径的途中，在传送路径的弯曲区段附近与用于容纳物品的侧向引导件接触，并且在要监测的传送路径的关键区段下游的位置处，可形成适当最小高度的通道，以便供测试物品2穿过。测试物品2将能够根据其自身的轨迹(不同于容纳引导件施加在其他传送物品上的轨迹(例如弯曲的轨迹))继续进行，因为与输送机表面相比，其高度低于容纳引导件的高度。如上所述，使用与待传送输的一批物品中的物品相比重心不同的测试物品(在引用的示例中，测试物品低于传送物品)不会影响加速度测量值，前提是测试物品具有相同的质量(以及放置在其他传送物品的输送机表面1上的相同“占地面积”)。一旦确定了摩擦系数阈值，就可以使用具有较低重心的测试物品来监测加速度值。
因此，描述了一种用于估计物品输送机的输送表面和在该输送表面上传送的物品之间摩擦相互作用程度的方法，包括：
-提供代表必须由物品输送机传送的一批物品中的物品的测试物品；
-将传感器与测试物品相关联，所述传感器包括与测试物品相关联的加速度传感器，使得该加速度传感器能够沿平行于测试物品的支撑表面的平面中的方向测量至少一个加速度；
-将测试物品放置在输送表面上并由物品输送带传送，以便加速度传感器沿着位于平行于测试物品所在的输送表面的平面内的方向测量测试物品经历的至少一个加速度；
-获取沿位于平行于输送表面的平面内的方向的所述至少一个加速度测量值，和
-基于所获取的所述至少一种加速度的测量值来估计输送表面和测试物品之间摩擦相互作用程度。
有利地，该方法还可包括：
-使物品输送带与监测系统相关联，该监测系统适于从与测试物品相关联的传感器接收当测试物品由物品输送带传送时由与测试物品相关联的传感器的加速度传感器执行的加速度测量值，以及使物品输送带与基于接收到的加速度测量值来估计输送表面和测试物品之间的摩擦相互作用程度的装置相关联。
可选择地，该方法还可包括：
-在与测试物品相关联的传感器中提供存储器，用于存储当测试物品由物品输送机传送时由与测试物品相关联的传感器的加速度传感器执行的加速度测量值，以及
-向与物品输送机相关联的监测系统提供存储在存储器中的加速度测量值。
可选择地，该方法还可包括：
-在与测试物品相关联的传感器中提供通信接口，该通信接口适于以无线模式传输由加速度传感器执行的加速度测量值，和
-在与物品输送机相关联的监测系统中提供接收器，该接收器适于以无线模式从传感器的通信接口接收由加速度传感器执行的加速度测量值。
可选择地，代表待由物品输送机传送的一批物品中的物品的所述测试物品可以是具有相同材料和/或相同尺寸和/或相同重量和/或具有相同形状的物品。
在实施例中，加速度传感器能够沿着第一方向测量第一加速度，该第一方向位于平行于所述测试物品支撑平面的平面内(即，当测试物品放置在其上时，第一方向位于平行于输送表面的平面内)。
在实施例中，加速度传感器能够沿着第二方向测量第二加速度，该第二方向位于平行于所述测试物品支撑平面的平面内(即，当测试物品支撑在其上时，平行于输送表面的平面)，并且横向朝向第一方向。
在实施例中，加速度传感器能够沿着与所述测试物品支撑面正交的第三方向(即，当测试物品搁置在其上时，与平行于输送表面的平面正交的第三方向)测量第三加速度。
有利地，该方法还可包括基于从用于估计摩擦系数值的所述装置接收的信息来控制摩擦系数，控制所述摩擦系数包括将测试物品的加速度或减速度保持在预定范围内。
可选择地，控制所述摩擦系数可包括在输送表面和/或必须传送的物品上分配润滑剂，和/或清洁输送表面和/或待传送的物品。
可选择地，控制所述摩擦系数可包括清洁输送表面和/或要求更换限定输送表面的物品输送机的部件。
有利地，该方法还可包括：
-检测测试物品沿物品输送机的传送路径的位置，和
-将检测到的测试物品的位置与从与测试物品相关联的传感器的加速度传感器执行的加速度测量值相关联。
因此，还描述了一种用于估计物品输送机输送表面和在该输送表面上传送的物品之间的摩擦系数的系统，包括：
-代表必须由物品输送机传送的一批物品中的物品的测试物品；
-与测试物品相关联的传感器，所述传感器包括与测试物品相关联的加速度传感器，使得该加速度传感器能够沿位于平行于测试物品的支撑表面的平面中的方向测量至少一个加速度；
-一装置，该装置用于在使用中当测试物品搁置在输送表面上并由物品输送机输送时获取由与测试物品相关联的传感器的加速度传感器执行的所述至少一个加速度的测量值，并且用于基于所获取的所述至少一个加速度的测量值来估计所述输送表面和所述测试物品之间的摩擦相互作用程度。
根据本公开的解决方案的优点在于它不需要特别昂贵的设备，例如摄像机和图像处理器。
根据本公开的解决方案的另一个优点是其实施可以不需要传送系统的任何适配。
根据本公开的解决方案的另一个优点是它允许不仅在有限的测量区内，而且可能沿着物品的整个传送路径，监测所传送物品的加速度，从而估计摩擦。
Claims (17)
1.一种用于估计物品输送机(100)的输送表面(1)与在所述输送表面(1)上传送的物品之间的摩擦相互作用程度的方法，包括：
-提供代表必须由所述物品输送机传送的一批物品中的物品的测试物品(2)；
-将传感器(20)与所述测试物品(2)相关联，所述传感器(20)包括与所述测试物品(2)相关联的加速度传感器(405)，所述加速度传感器布置为沿着位于相对于所述测试物品(2)的支撑平面定向的一平面内的方向来测量至少一个加速度；
-将所述测试物品(2)支撑在所述物品输送机(100)的移动的所述输送表面(1)上；
-使用所述加速度传感器(405)获取支撑在移动的所述输送表面(1)上的所述测试物品(2)经受的所述至少一个加速度的测量值；以及
-基于所获取的所述至少一个加速度的测量值来估计所述输送表面(1)和所述测试物品(2)之间的所述摩擦相互作用程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述测试物品(2)相关联的所述传感器(20)的所述加速度传感器(405)布置为沿着位于所述平面内的方向(X，Z)测量所述至少一个加速度(ax，az)，所述平面平行于由所述输送表面(1)限定的所述测试物品(2)的所述支撑平面定向，特别地，其中所述加速度传感器(405)布置为沿着第一方向(X)测量第一加速度(ax)和/或沿着位于平行于所述测试物品(2)的所述支撑平面定向的所述平面内的第二方向(Z)测量第二加速度(az)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，与所述测试物品(2)相关联的所述传感器(20)的所述加速度传感器(405)布置为沿着位于所述平面内的方向(Y)测量所述至少一个加速度(ay)，所述平面与由所述输送表面(1)限定的所述测试物品(2)的所述支撑平面正交定向，特别地，其中所述加速度传感器(405)布置为沿着位于与所述测试物品(2)的所述支撑平面正交定向的所述平面内的第三方向(Y)测量第三加速度(ay)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括：
-使所述物品输送机(100)与监测系统和计算设备(4，6)相关联，所述监测系统适于从与所述测试物品(2)相关联的所述传感器(20)接收当所述测试物品由所述物品输送机(100)传送时由与所述测试物品(2)相关联的所述传感器(20)的所述加速度传感器(405)执行的加速度测量值，所述计算设备用于基于所接收的加速度测量值来估计所述输送表面(1)和所述测试物品(2)之间的所述摩擦相互作用程度。
5.根据权利要求4所述的方法，包括：
-当所述测试物品由所述物品输送机(100)传送时，将由与所述测试物品(2)相关联的所述传感器(20)的所述加速度传感器(405)执行的所述加速度测量值存储在与所述传感器(20)相关联的存储器(413)中，以及
-将存储在所述存储器(413)中的所述加速度测量值提供给与所述物品输送机(100)相关联的所述监测系统。
6.根据权利要求4或5所述的方法，包括：
-以无线模式特别是通过与所述传感器(20)相关联的发送器传输由所述加速度传感器(405)执行的所述加速度测量值，以及
-以无线模式特别是在所述监测系统的接收器中接收所传输的由所述加速度传感器(405)执行的所述加速度测量值，优选地，其中所述发送器和/或所述接收器形成通信接口(415)的一部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，代表待由所述物品输送机传送的一批物品中的物品的所述测试物品(2)是与所述一批物品中的物品具有相同材料和/或相同尺寸和/或相同重量和/或相同形状的物品。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括基于从用于估计摩擦系数的值的所述设备(4，6)接收的信息(S)来控制(7)所述摩擦系数，控制所述摩擦系数包括将所述测试物品(2)的加速度或减速度保持在预定范围([amin，amax])内。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，控制(7)所述摩擦系数包括在在所述输送表面(1)上和/或在必须传送的所述物品上分配润滑剂(8)，以及/或者清洁所述输送表面(1)和/或待传送的所述物品。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，控制(7)所述摩擦系数包括清洁所述输送表面(1)和/或要求更换限定所述输送表面(1)的所述物品输送机(100)的部件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
-检测所述测试物品(2)沿所述物品输送机(100)的输送路径的位置，以及
-将检测到的所述测试物品(2)的位置与从和所述测试物品(2)相关联的所述传感器(20)的所述加速度传感器(405)执行的加速度测量值相关联。
12.一种用于估计物品输送机(100)的输送表面(1)与在所述输送表面(1)上传送的物品之间的摩擦系数的系统，包括：
-测试物品(2)，代表必须由所述物品输送机传送的一批物品中的物品；
-传感器(20)，与所述测试物品(2)相关联，所述传感器(20)包括与所述测试物品(2)相关联的加速度传感器(405)，所述加速度传感器布置为沿着位于相对于所述测试物品(2)的支撑平面定向的一平面内的方向来测量至少一个加速度；
-监测系统(3、4、6)，用于获取在使用时，当所述测试物品(2)支撑在所述物品输送机(1)的移动的输送表面(1)上时，由与所述测试物品(2)相关联的所述传感器(20)的所述加速度传感器(405)执行的所述至少一个加速度的测量值，以及
-计算设备(4，6)，与所述监测系统(3、4、6)相关联，所述计算设备用于基于所获取的所述至少一个加速度的测量值来估计所述输送表面(1)和所述测试物品(2)之间的摩擦相互作用程度。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述传感器(20)包括用于存储加速度测量值的存储器(413)。
14.根据权利要求12或13所述的系统，还包括与所述传感器(20)相关联的发送器和与所述监测系统相关联的接收器，所述发送器配置为特别是在无线模式下传输由所述加速度传感器(405)执行的加速度测量值，所述接收器配置为特别是在无线模式下接收由所述发送器传输的所述加速度测量值。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的系统，包括控制器(6)和摩擦系数调节装置(7)，所述摩擦系数调节装置基于所估计的所述输送表面(1)和所述测试物品(2)之间的所述摩擦相互作用程度由所述控制器(6)控制。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的系统，包括跟踪系统(715)，所述跟踪系统配置为沿所述物品输送机(100)的输送路径跟踪所述传感器(20)的位置。
17.一种测试物品(2)，所述测试物品代表待由物品输送机(100)传送的一批物品中的物品，特别地，所述测试物品用于根据权利要求1至11中任一项所述的方法和/或根据权利要求12至14中任一项所述的系统的一部分，优选地，所述测试物品是与所述一批物品中的物品具有相同的材料、尺寸、重量和/或形状的物品，所述测试物品设置有传感器(20)，所述传感器包括加速度传感器(405)，所述加速度传感器布置为沿着位于相对于所述测试物品(2)的支撑平面定向的一平面内的方向来测量至少一个加速度。
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