CN114341032B - 用于测量和控制输送机上的邮包的密度的范围感测输送机包裹管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及如下领域：使用不同感测和检测方法来确定喂给输送机和接收输送机的选定区段上的1D直线、2D面积或3D体积邮包流密度并根据所期望密度与当前密度的比调节成比例的输送机速度比以增加接收输送机的选定区域中的邮包的密度或体积。

Description

用于测量和控制输送机上的邮包的密度的范围感测输送机包 裹管理系统

相关申请的相交引用

本申请要求于2019年7月16日提交的美国临时申请序列号62/874,902的优先权，所述美国临时申请以全文引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及使用不同感测和检测方法来检测和控制输送机上的邮包流密度的领域。

背景技术

输送系统通常用于对齐和隔开输送系统上的物件以便由下游分拣系统处理的功能。常规输送系统通常涉及以如下方式控制物件：离开感应子系统的物件在其之间或者在其旁边具有接近于所期望长度的间隙。所期望间隙可以根据限定所述间隙的一对物件中的一者或多者的长度和/或宽度变化，或者所述所期望间隙可以是恒定的。不管用于确定所期望间隙的长度的标准如何，所述间隙都用于促进物件的分拣的目的。如果被分拣物件之间具有一定最小间隙，则分拣系统通常更有效地起作用。然而，超过此最小值的间隙将通常减小输送系统的吞吐量。期望形成平衡分拣标准、同时最大化到分拣和单排机(singulator)装置的吞吐量的间隙；然而，在邮包从诸如卡车卸货站等各种喂给点喂给到多个输送机上的感应点处，通过在输送机的给定区域上移动尽可能多的邮包来实现最大效率。

由于进入各种喂给皮带上的产品数量的可变性，在输送系统中的不同合并区域处发生不平衡，从而在收集器皮带、单排机皮带和分拣区域处导致大开口点。这一事实导致低效率、不必要的装备投资以及到分拣器的整体吞吐量的降级。常规流管理系统对包裹进行计数和/或控制输送机的速度以取向或单一化包裹并且在其间形成所期望最小间隙以供处理。在以下专利和/或公开物中阐述这些设备的示例。

美国专利号5165520教示一种隔开皮带上的邮包的输送系统，并且包括辨识邮包的重叠或拥挤并使造成问题的邮包转向的相机系统。美国专利号8061506教示使用从光学传感器或相机收集的信息将物件合并到输送机上以辨识或在收集器皮带上形成间隙，并且用来自喂给皮带的包裹填充这些间隙；然而，Schafer并未论述处理来自相机或光学传感器的信息以控制其浓度的方法。公开物(WO200066280)描述一种使用相机来确定邮包数量并且使用此信息来控制诸如邮包喂给器输送机、加速输送机、缓冲输送机、单排机和运输输送机等输送机的速度的系统；然而，所述参考文献并未教示或建议依据收集器上或就在单排机之前的占用控制输送速度以便最大化输送机上被覆盖的区域的想法。美国专利6471044教示图像被传送到控制系统，在所述控制系统处，解释所述图像以确定包裹的数量和包裹的平均大小以调整邮包喂给器输送机、缓冲输送机、加速输送机、单排机和运输输送机的速度，而非输送机的给定区域上的包裹的密度。美国专利5141097教示分析由相机供应的图像以提供对此图像中存在的包裹数量的指示并增加输送机速度以获得所期望吞吐量。美国专利6401936教示一种检测系统，其用于监视物件流并识别和/或跟踪穿过所述系统的个别物品，所述系统结合单排机、粗单排机下游的保持和释放或带式输送机使用，其中控制系统结合所述检测系统用于通过增加输送机的速度来调整通过所述系统的物件的流。

常规系统利用如下方法：对从集装箱卸货输送机释放的纸箱脚或邮包进行计数，并且调节卸货输送机的速度以将输入流维持在单排机和分拣器的可管理水平。目标是保持系统被喂给，而不被过渡喂给。当前FDXG系统具有12150个邮包/小时(pph)的分拣器容量，在540英尺/分钟(fpm)下具有12英寸间隙，并且具有20英寸平均值。结果是系统吞吐量效率受限，并且仅预期典型持续性能容量为分拣器容量的约60％。需要一种用以最大化用于卸下包裹的接收输送机的给定区域上的包裹的占用和密度的控制系统，以及一种用于感测来自诸如轨道车、飞机、轮船、或卡车等交通工具的包裹的物理特性以便将物件发送到适当分拣系统并控制物件的传送速度的机构。

发明内容

本发明涉及如下领域：使用不同感测和检测方法来确定喂给输送机和接收输送机的选定区段上的1D直线、2D面积或3D体积邮包流密度并根据所期望密度与当前密度的比调节成比例的输送机速度比以增加接收输送机的选定区域中的邮包的密度或体积。

密度测量装置辨识并最大化输送机表面积利用率。感测和检测装置确定输送机的选定区域上的1D直线、2D面积或3D体积邮包流密度并根据所期望密度与当前密度的比调节成比例的喂给和接收器输送机速度比以增加选定区域中的邮包的密度或体积，从而增强输送机系统的性能和吞吐量。感测和/或检测装置定位在流进入点处或喂给器与接收器输送机之间的过渡点处。控制算法辨识个别物品面积、体积或密度以及个别物体在喂给输送机和接收输送机表面的选定区域上通过的速度或速度矢量速率以及喂给输送机和接收输送机的面积利用率以维持接收输送机表面上的包裹的所期望密度。

散装邮包流管理系统包括辨识皮带面积利用率和邮包计数的基于密度的检测系统或者由其组成。所述系统密度检测设备定位在流进入点处和单排机处。所述控制算法需要辨识个别物品和个别物体通过的速率以及收集器皮带的面积利用率。还可以考虑平均邮包大小(面积或体积)，包括长度、宽度和高度。此外，在输送机表面积利用率中可以考虑邮包的密度或重量。本发明提供一种用于通过控制定义为速度“速度矢量”的喂给和接收输送机移动以填充接收收集器输送机上的可用空间来增加输送机面积和/或体积和/或密度的器件。输送机包裹管理系统还可以通过包裹、邮包或其他物品的数字图像、扫描仪代码或足迹来识别、定位或追踪其。

本发明包括用于检测和测量输送表面的选定区段上的邮包的密度的装置或者由其组成，包括用于创建感测范围表的多个光眼(photo eye)或者由其组成，其中每一光眼具有两个输出，并且每一个输出可独立调节以获得两个不同范围。所述多个光眼安装在喂给输送机的选定区段的第一侧和相对第二侧上(所述喂给输送机具有延伸到接收输送机的输送表面，所述接收输送机具有输送表面)、距喂给输送机的排出端部和接收输送机的接收端部选定距离。虚拟编码器可被编程为在喂给输送机的选定间隔处产生脉冲。一阵列包括多个阵列元素，所述阵列元素中的每一者表示所述虚拟编码器的一个脉冲，从而限定所述选定距离的选定长度。可编程逻辑控制器具有用于计算所述阵列的平均所测量占用的算法，所述平均所测量占用表示接收输送机的满载百分比。

检测和测量输送表面的选定区段上的邮包的密度的方法包括借助多个光眼创建感测范围表的步骤或者由其组成，其中每一光眼具有两个输出，并且每一个输出可独立调节以获得两个不同范围。所述多个光眼安装在喂给输送机和接收输送机的选定区段的第一侧和相对第二侧上、距喂给输送机的排出端部和接收输送机的接收端部选定距离。借助可编程虚拟编码器沿着输送表面的选定区段在选定间隔处产生脉冲。形成阵列，其包括多个阵列元素，所述阵列元素中的每一者表示所述虚拟编码器的一个脉冲，从而限定所述选定距离的选定长度。使用算法借助可编程逻辑控制器通过确定当出现编码器脉冲时遮挡的光眼输出的组合来计算所述阵列的平均所测量占用，所述平均所测量占用表示接收输送机的满载百分比。将喂给输送机的所测量占用与接收输送机的所期望占用进行比较。通过用所测量占用除所期望占用来计算速度比。调整喂给输送机、接收输送机或喂给输送机和接收输送机的速度以在接收输送机上获得所期望占用。

除范围感测光眼以外，传感器可以包括相对或左右范围传感器光眼、振动传感器、热检测传感器、重量传感器以及与PLC或计算机电通信的智能灯堆栈。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其包括监视喂给输送机的合并区域处的包裹的光眼，所述光眼全部沿着收集器输送机、单排机输送机和分拣器，其识别低密度区域并控制选定输送机的激活和速度以增加输送机的给定区域的物品的密度。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其通过基于对来自监视输送机的光眼中的每一者的信息的数字数据分析将输送机上被包裹覆盖的区域与开放区域进行比较来利用计算机中的算法和软件计算输送机上的开放或未使用区域。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其中光眼与计算机接口连接，所述计算机组合来自光眼的数据并针对系统中的选定喂给输送机输出速度信号以用邮包填入收集器输送机上的大空间区域，以便以60％或更大实现特定区域的选定密度。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其确定由包裹、邮包、袋子、封套、盒子或其他物件覆盖的收集器输送机、单排机输送机和其他输送机的表面积的百分比。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其对输送机上所含的物品的数量进行计数并识别其。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其通过输送机上的包裹、邮包或其他物品的数字图像或足迹来识别、定位或识别其。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其调整到输送机系统的输入流，其中光眼放置在到收集器输送机的每一输入源处，从而允许相对于收集器输送机的速度控制每一输入输送机的速度以最大化通过所述系统的包裹的流。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其经由摩擦力、斜辊、皮带或倾斜平面将包裹推到收集器输送机的一侧并且致使后续喂给输送机将包裹添加到收集器输送机上已经存在的那些包裹旁边的开放区域。

本发明的目的是提供一种范围感测输送机包裹管理系统，其辨识物体的数量、物体的平均大小和输送机的面积利用率。

本发明的目的是提供一种用于确定单排机设备的百分比表面积覆盖率的基于视觉的系统。

本发明的目的是提供一种用于对输送机上所含的物品的数量进行计数的基于视觉的系统。

本发明的目的是提供一种用于调整到输送机系统的输入流的基于视觉的系统，其中光眼放置在每一输入流源处，从而允许相对于到系统的最大可允许输入流控制每一输入。

本发明的目的是提供一种用以辨识物体的数量、物体的平均大小和输送机的面积利用率的基于视觉的系统。

本发明的目的是提供一种范围感测系统，其确定输送机系统堆积区域的满度，并且更具体来说，还确定邮包单排机的满度。

本发明的目的是进行优化以覆盖单排机的最大量的表面。

本发明的目的是提供一种基于视觉的流管理系统，其包括光眼和计算机处理器以及接口以经由以太网、WIFI、蓝牙以及诸如电话、平板计算机、膝上型计算机和能够与计算机系统通信的基于视觉辅助计算机的设备等其他智能电子设备限定和控制输送机控制系统并与其集成。

本发明涉及如下领域：使用不同感测和检测方法来确定喂给输送机和接收输送机的选定区段上的1D直线、2D面积或3D体积邮包流密度并根据所期望密度与当前密度的比调节成比例的输送机速度比以增加接收输送机的选定区域中的邮包的密度或体积。

本发明包括一种借助范围感测管理系统管理散装邮包流的新颖方法，其包括如下步骤或者由其组成：选择喂给输送机与接收输送机之间的过渡区带，每一个输送机具有独立驱动电机；选择选定过渡区带的光眼视场；向每一光眼指派IP地址；设置直列式喂给输送机速度以在下游接收输送机上实现所期望输送机面积利用率，其中V是速度矢量(输送机速度)，DO是所期望占用，RCO是接收输送机占用，并且FCO是喂给输送机占用，其中占用包括输送机面积、输送机体积或输送机密度)；选择光眼视场的百分比；选择喂给输送机占用限定区带的百分比；选择接收输送机占用限定区带的百分比；选择合并之后的所期望占用的百分比；将邮包喂给到接收输送机占用限定区带；朝向处于选定位置处的所期望占用区带输送邮包；以及在喂给输送机与接收输送机之间的过渡区段处合并邮包。

在申请人的美国专利10,427,884中公开用于输送邮包并且控制输送机上的邮包的速度和方向的装置和方法，美国专利10,427,884根据针对基于视觉的输送机包裹密度管理系统于2018年5月11日提交的美国申请序列号15/977,224和针对卸货、打字和项目分离于2018年11月13日提交的申请人的共同待决美国申请序列号16/189,014于2019年10月1日发布，这两个美国申请都以全文引用方式并入本文中。申请人的先前专利描述基于相机的视觉密度管理系统，而本发明提供一种更经济替代方案，其与相机相反基于范围感测光眼来测量邮包密度和位置。

通过结合附图获得的以下具体实施方式，本发明的其他目的、特征和优点将是明显的。

附图说明

在结合附图参考以下描述时，将具有对本发明的更好理解，其中在所有附图中，相似数字指代相似部件，其中：

图1绘示输送机表面的俯视图，其中相对范围感测光眼靠近出口端以选定间隔安装在输送机区段的两侧上，从而创建感测或检测范围表；

图2示出密度测量方法，其使用范围感测光眼来输出实际模拟距离，使用具有模拟输出的传感器，其中已知从皮带的边缘到感测到的邮包的真实距离，并且使用皮带的两侧上的距离感测光眼来消除对齐到一侧的邮包的影响；并且

图3示出用于区域的基于IO-Link的范围感测光眼的架构；

图4是本发明的基于范围感测的输送机包裹管理系统的立体图，其示出散装邮包流管理系统的光眼视场，其中设置直列式输送机速度以在下游输送机上实现所期望输送机面积利用率，包括光眼视场的百分比、喂给输送机占用限定区带的百分比、接收输送机占用限定区带的百分比和合并之后的所期望占用的百分比；

图5是用作直线邮包单排机的输送机系统的一区段的立体图，其示出喂给输送机和接收输送机以及单排机，其中辊和皮带输送机利用独立电机来输送、布置和分离邮包，并且可以控制利用具有定位在选定输送机的流进入点处的范围感测光眼的系统的输送机面积利用率和邮包计数的原理以高效地给单排机或其他分拣设备进行喂给；

图6示出喂给输送机和接收输送机的过渡区段的范围感测光眼视场，其中多个范围感测光眼中的每一者提供视场以在上游和下游输送机的合并的过渡点处限定喂给输送机占用区带和接收输送机占用限定区带；

图7是输送机的斜辊区段和平行且相邻再循环皮带的皮带区段两者的检测场的立体图；

图8是俯视图，其示出侧部传送喂给输送机与相交收集器输送机的合并，其中基于接收输送机占用限定区带、喂给输送机占用限定区带以及合并之后的所期望占用基于交点的光眼感测范围设置输送机的速度速率以在收集器输送机的下游部分上实现所期望输送机面积利用率；

图9是示意图，其示出应用于从拖车码头到分拣器的散装喂给系统的范围感测邮包密度流管理系统，其包括控制系统，所述控制系统基于各种位置处的输送机满度和单排机满度调整多个个别输入，其中依据单排机满度和就在单排机之前的进入占用调整输送机速度；

图10示出监督配置窗，其示出接收输送机占用区带和喂给输送机占用区带，其中的每一者可以被重新定大小并拖动到一起或者独立移动到不同位置或重叠；

图11是俯视图，其示出从拖车卸货喂给输送机通过单排机的光眼范围感测邮包流管理系统并且包括再循环回路；

图12示出喂给输送机与收集器输送机合并，在每一输送机的交点处包括模块化区段和光眼范围感测阵列；

图13是俯视图，其示出在平行于收集器输送机的喂给输送机上向前前进的包裹；

图14是图13中所示的输送机的俯视图，其示出在平行于收集器输送机的喂给输送机上向前前进的包裹，其中控制收集器输送机的一区段以允许用于接收由喂给输送机输送的物件的空间；

图15是图13中所示的输送机的俯视图，其示出在平行于收集器输送机的喂给输送机上向前前进的包裹，其中由喂给输送机输送的物件安置到收集器输送机的接收区段中；

图16是图13中所示的输送机的俯视图，其示出在平行于收集器输送机的喂给输送机上向前前进的包裹，其中由喂给输送机输送的物件被喂给到在收集器输送机上输送的多个物件之前的位置中；并且

图17是图13中所示的输送机的俯视图，其示出在收集器输送机上向前前进的多个包裹，其中控制成角度喂给输送机和侧部喂给输送机以将包裹插入到收集器输送机的空置区域中。

具体实施方式

根据本发明，提供一种范围感测邮包流管理系统，其使用不同感测和检测方法来确定喂给输送机和接收输送机的选定区段上的1D直线、2D面积或3D体积邮包流密度并根据所期望密度与当前密度的比地调节成比例的输送机速度比以增加接收输送机的选定区域中的邮包的密度或体积。

在本文中使用的术语仅出于描述特定示例性实施例的目的，并且并不打算具有限制性。如本文中所使用，单数形式“一”、“一个”和“所述”也可以打算包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包括性的，并且因此指定存在所叙述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。除非明确标识为实施次序，否则不应将本文中描述的方法步骤、过程和操作解释为必然要求其实施按所讨论或所图示的特定次序。还应理解，可以采用附加或替代步骤。

当称一元件或层“在另一元件或层上”、“接合到另一元件或层”、“连接到另一元件或层”或“耦接到另一元件或层”时，其可以直接在所述另一元件或层上、接合、连接或耦接到所述另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相比之下，当称一元件“直接在另一元件或层上”、“直接接合到另一元件或层”、“直接连接到另一元件或层”或“直接耦接到另一元件或层”时，可能不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应该以相似方式解释(例如，“在…之间”对比“直接在…之间”，“相邻”对比“直接相邻”等等)。如本文中所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关联所列举项目的任何和所有组合。

虽然本文中可以使用术语第一、第二、第三等等来描述各种元件、部件、区、层和/或区段，但是这些元件、部件、区、层和/或区段应该不受这些术语的限制。这些术语可能仅用于将一个元件、部件、区、层或区段与另一区、层或区段区分开。除非上下文明确指出，否则诸如“第一”、“第二”和其他数字术语等术语当在本文中使用时并不暗示顺序或次序。因此，下文论述的第一元件、部件、区、层或区段可以称为第二元件、部件、区、层或区段，而不背离示例性实施例的教示。

为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语(诸如“内部”、“外部”、“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”等等)来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除图中绘示的取向以外，空间相对术语还可能打算涵盖设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的设备翻转，则描述为“在其他元件或特征下方”、“在其他元件或特征之下”的元件将被取向成“在其他元件或特征上方”。因此，示例性术语“在…下方”可以包括在上方和下方的取向。所述设备可以以其他方式取向(旋转90度或以其他取向)，并且相应地解释本文中使用的空间相对描述语。

如本文中所使用，本领域技术人员可以合理地了解，术语“约”表示稍微高于或稍微低于所叙述数值，在±10％的范围内。

如本文中所使用，术语“邮包”包括物件、封套、邮件、包裹、袋子、桶、盒子或不规则形状的物品或所输送集装箱。

如本文中所使用，术语“范围感测”包括一个或多个成像设备，包括光眼、相机、视频光眼、扫描仪、激光器、选定光传输频率或波长或其他像素检测和/或数字成像设备(统称为光眼)。

现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出本发明的优选实施例。然而，本发明可以以许多不同形式体现，并且不应解释为限于本文中阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开内容将是彻底且完整的，并且将向所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。在通篇中，相似数字指代相似元件。

根据本发明，提供一种邮包流管理系统，其基于辨识皮带面积利用率和邮包计数的基于密度的范围感测检测系统。

所述邮包流管理系统包括辨识输送机表面积利用率和邮包计数的基于密度的检测系统或者由其组成。检测系统传感器跨越输送机定位在选定流进入点处。控制算法需要辨识个别物品和个别物体通过的速率以及输送机表面的面积利用率以增加输送机面积并控制密度。还可以考虑平均邮包大小。所述检测包裹管理系统还可以通过包裹、邮包或其他物品的测量结果和在输送机上的选定位置识别、定位或追踪其。

根据本发明，提供一种基于密度的检测系统输送机包裹管理系统，其包括可编程逻辑控制器或计算机和检测邮包或包裹的传感器、由其组成或者实质上由其组成，收集器“接收器”输送机包括借助个别速度控制器由个别电机单独驱动的输送机的单独区段。收集器输送机的选定区段中的选定者具有能够将包裹推到收集器输送机的选定侧的器件，诸如诸如斜辊等低摩擦输送表面或高摩擦输送表面。多个喂给输送机包括借助个别速度控制器由个别电机单独驱动的输送机的单独区段。范围检测传感器测量向上通向喂给输送机中的每一者与收集器输送机的合并区域的输送机表面上的物品的面积、体积或密度。测量向上通向收集器输送机中的每一者的合并区域的喂给输送机和收集器输送机的速度，并且PLC或计算机内的控制程序能够与迎面而来的喂给输送机上的包裹的足迹相比基于给定收集器区段上的自由空间的所计算量控制收集器输送机的区段和喂给输送机的区段的速度。单排机输送机可以并入输送机系统内部并且由收集器输送机喂给。

典型喂给输送机或收集器“接收”输送机包括借助个别速度控制器由个别电机单独驱动的输送机的一个或多个单独区段。收集器输送机的区段中的选定者可以具有按能够将包裹推到接收收集器输送机的选定侧的配置布置的诸如斜辊等低摩擦输送表面和/或包括诸如皮带等高摩擦输送表面。多个喂给输送表面可以包括借助个别速度控制器由个别电机单独驱动的输送机的单独区段。

检测范围设备监视向上通向喂给输送机中的每一者与收集器输送机的合并区域的收集器输送机的区域，检测设备监视向上通向喂给输送机中的每一者与收集器输送机的合并区域的喂给输送机的区域。散装邮包流管理系统包括可编程逻辑控制器或计算机作为计算机或PLC内的控制程序，其能够基于其上的自由空间的所计算量控制喂给和/或收集器“接收”输送机的速度“速度矢量”或收集器“接收”输送机的区段和/或喂给输送机的区段。将给定收集器区段与迎面而来的喂给输送机上的包裹的足迹进行比较。由光眼计算，并且虚拟编码器以选定间隔产生脉冲以形成阵列以将所测量占用确定为喂给输送机和/或收集器“接收”输送机上的邮包的满载百分比。

例如，控制输送机对选定区域和速度的当前FDXG要求是10分钟内7,500个邮包/小时，其中在8250个邮包/小时下两个(一分钟)切片，(在10分钟测试内，7500/12150＝0.62＝62％效率)。本发明提供一种控制可用输送机表面的面积利用率以针对相同输送机获得等效于9,375个邮包/小时的高达75％的效率的手段。此外，对于根据本发明的具有面积利用率的范围感测输送机包裹管理系统输送机，15％增加导致8,625个邮包/小时的增加。

范围检测设备定位在与PLC或计算机有线或无线通信的选定个别输入点处，所述PLC或计算机包括过程控制算法以根据皮带利用率和吞吐率两者辨识进入流密度。可以使用这些措施进行改变以减少邮包输入流，并且如果流太稀疏或太密集，则可能需要停止喂给管线。类似地，可以辨识缺少流，从而促进一个或多个选定输入输送机的速度增加。

可以被定位成查看单排机表面的检测设备以类似方式用于主要基于面积覆盖率辨识评定缓冲区容量利用率。使用此反馈来动态调适喂给管线的行为。网络摄像头的使用可以在系统控制室可见性和记录方面提供增加的益处。可以以更高效方式评估用于调整系统的参数的变化。更好地辨识堵塞和其他系统问题。

与基于计算机的输送机包裹管理系统通信的多个范围感测光眼检测设备包括包裹处理系统中的喂给输送机、收集器输送机以及可选地单排机输送机和分拣输送机的给定区域上存在的包裹的数量和大小，其中收集和分析所述数据以测量输送机上的可用面积或空间以及其上的包裹的密度以最大化选定输送机上的包裹的所期望密度。依据收集器上或就在单排机之前的占用控制提供包裹的喂给输送机的数量和每一者的输送机速度。计算机将输送机表面包裹密度信息喂给到输送机速度控制器以将包裹从一个或多个喂给输送机引入到收集输送机，其中跨越输送机表面的面积、体积或密度检测包裹，并且针对包裹以最佳间距的布置控制选定输送机的速度，并且以最高效方式填充输送机的区域，从而最大化输送机上的包裹的密度和系统的吞吐量，并且因此最小化系统所需的输送机的数量。当计算机确定在一个输送机皮带(例如，收集器皮带)上存在足够空间时，计算机告诉控制器通过致使喂给皮带将一个或多个包裹添加到收集器皮带上的空间或空置区域来添加一个或多个包裹。

使用一算法来计算“所测量占用”，由此感测距离表示皮带覆盖率的百分比。一旦计算出输送机的“所测量占用”，便将其与输送机表面积的“所期望占用”进行比较以确定下游输送机的速度比。所述“速度比”是所期望占用除以所测量占用，并且然后通过以下方程式确定命令输送机的速度，其中(FPM)以英尺/分钟为单位测量：

当前输送机的速度(FPM)＝下游速度(FPM)*速度比**功率因数。

使用不同感测方法来确定输送机上的1D直线、2D面积或3D体积流密度并根据所期望密度与当前密度的比调节成比例的输送机速度比以增强输送机系统的性能和吞吐量。

本发明的用于测量和控制输送机上的邮包的密度的范围感测输送机包裹管理系统使用不同感测和检测方法来确定喂给输送机和接收输送机的选定区段上的邮包流密度1D直线、2D面积或3D体积并根据所期望密度与当前密度的比成比例地调节输送机速度比以增加接收输送机的选定区域中的邮包的密度或体积。

2D离散距离测量方法使用SICK WTT190L光眼来创建感测范围表。每一光眼具有两个输出，每一输出可独立调节以获得两个不同范围。光眼安装在输送机区段的两侧上、距输送机的出口端约五(5)英尺的选定距离，如图1中示出。可选地，多个光眼可以安装成组或阵列。

如图1中示出，具有61英寸的宽度的输送机的第一侧361包括光眼351(其测量高达13英寸的跨越输送机的范围)和输送机的相对第二侧362上的相对光眼352(其测量高达48英寸的距离)。输送机的第一侧上的光眼353测量高达25英寸的跨越输送机的范围，并且输送机的相对第二侧上的相对光眼354测量高达36英寸的距离。输送机的第一侧上的光眼355测量高达37英寸的跨越输送机的范围，并且输送机的相对第二侧上的相对光眼358测量高达24英寸的距离。输送机的第一侧上的光眼357测量高达49英寸的跨越输送机的范围，并且输送机的相对第二侧上的相对光眼356测量高达12英寸的距离。

虚拟编码器针对输送机区段被编程为以选定间隔(例如以皮带运动的两英寸间隔)产生脉冲。形成阵列以表示喂给输送机区段的最后五英尺，加上到接收收集器输送机或下游输送机区段上的附加五英尺，或120英寸。所述阵列中的每一元素表示两英寸区段或虚拟编码器的一个脉冲，输送机过渡处阵列元素的总数为六十个阵列元素。

根据当出现编码器脉冲时遮挡的光眼输出的组合，在当前阵列元素中填充“所测量占用”值。“所测量占用”是满载百分比，0是空皮带或无被遮挡的光眼，并且100是所有光眼都被遮挡。在每一编码器脉冲处重新评估光眼，并且将结果填充到当前阵列位置中。通过将阵列中的所有值加在一起、然后用阵列元素的总数除来发现输送机的10英尺区段(当前皮带的出口上的5英尺，以及下游皮带的入口上的5英尺)的整体所测量占用。

下表描述被遮挡光眼的组合如何产生适当所测量占用以填充阵列：

表1

如表I中示出，首先解析第一左侧光眼状态。然后解析第二右侧光眼状态以产生编码器脉冲处的满度百分比，如由图表中的值所表示。一旦找到适当组合，算法便结束，并且然后将结果值放置在当前阵列元素中。所述算法存储最后60个值，将其加在一起，然后用阵列元素的总数除以获得表示为范围从0到100的百分比的平均所测量占用。应注意，以上图表中的“n/a”意指在如图所示调节的光眼范围的情况下，条件无法存在。

一旦计算出皮带的所测量占用，便将其与皮带的“所期望占用”进行比较，然后可以计算“所期望占用”以确定下游皮带的速度比。“所期望占用”是可配置参数。预期其在30％至40％的范围内，但是必须在现场确定最终值。速度比是所期望占用除以测量占用。因此，如果所期望占用是30％并且发现所测量占用是70％，则速度比就是30/70或0.429。然后通过以下方程式确定命令皮带的速度：

当前皮带的速度(FPM)＝下游速度(FPM)*速度比**功率因数。

使用基于IO-Link的模拟距离感测范围的PowerFill 2D

以下密度测量方法示例使用输出实际模拟距离的BALLUFF BOD0020光眼。通过使用具有模拟输出的传感器，知道从皮带的边缘到感测到的邮包的真实距离。在皮带的两侧上仍需要距离感测光眼来消除对齐到一侧的邮包的影响。如图2中示出，将感测距离设置为输送机宽度的最大值，其中LPE1指定为364，并且RPE1指定为363。

虚拟编码器针对输送机区段被编程为以皮带运动的两英寸间隔产生脉冲。形成阵列以表示输送机区段的最后五英尺，加上到下游输送机区段上的附加五英尺，或120英寸。在所述阵列中的每一元素表示两英寸或虚拟编码器的一个脉冲器的情况下，输送机过渡处阵列元素的总数为六十个(60)阵列元素。

计算用以计算“所测量占用”的算法并将其与皮带的“所期望占用”进行比较，可以计算出“所期望占用”以确定下游皮带的速度比。感测距离表示皮带或“输送机表面积”覆盖率的百分比。在六十英寸处检测到的邮包将产生接近于0％的百分比，而在1或2英寸处检测到的邮包将产生接近于100％的百分比。为获得“所测量占用”，必须使用由两个光眼感测到的距离的组合来产生跨越皮带的准确占用。在每一虚拟编码器脉冲处计算此值并将其放置在整体所测量占用阵列中。在每一编码器脉冲处重新评估光眼，并且将结果填充到当前阵列位置中。通过将阵列中的所有值加在一起、然后用阵列元素的总数除来发现输送机的10英尺区段(当前皮带的出口上的5英尺，以及下游皮带的入口上的5英尺)的整体所测量占用。

一旦计算出皮带的所测量占用，便将其与皮带的“所期望占用”进行比较，然后可以计算“所期望占用”以确定下游皮带的速度比。“所期望占用”是可配置参数。预期其在30％至40％的范围内，但是必须在现场确定最终值。速度比是所期望占用除以测量占用。因此，如果所期望占用是30％并且发现所测量占用是70％，则速度比就是30/70或0.429。然后通过以下方程式确定命令皮带的速度：

当前皮带的速度(FPM)＝下游速度(FPM)*速度比**功率因数。

如迄今所述，功率因数可以在以上方程式中用作可配置参数，并且可以设置当前皮带速度将进行更大校正的积极程度。大功率因数意指更积极校正。对于PowerFill二维区域"2D"，功率因数可以设置为1。

例如，确定用以确定直线区域"1D"或二维区域"2D"或密度限定的体积"3D"流密度的感测方法并根据所期望密度与当前密度的比调节成比例的输送机速度比。

从光眼获得的模拟信号是IO-Link，因此主PLC将经由以太网从光眼获得距离信息。图3中示出用于基于IO-Link的PowerFill 2D的架构。IO-Link 365设备包括左范围检测PE(光眼)367、右范围检测PE(光眼)368、可选智能灯灯架(堆栈)366、可选振动检测传感器369和可选热检测传感器370。预期，也可以链接本技术中已知的其他传感器。

IO-Link主控器具有对PowerFill 2D应用有用的以下特征：

IO-Link主控器是现场安装的设备。传感器经由标准5针欧式线组直接插入所述单元中。其经由以太网连接回到PLC。其允许插入其他IO-Link输入设备(诸如温度和振动传感器)的能力。其允许插入IO-Link输出设备(如上文示出的智能灯)的能力。智能灯可以按多种颜色、多种闪烁或静态配置等等来配置。传感器通过到PLC的IO-Link具有诊断能力，使得可以在HMI上(并且在智能灯上)通告变脏的光眼。用以设置设备(诸如范围和输出单元)的配置参数存储在PLC中，因此设备更换不需要一旦更换设备就进行设置。

邮包流管理系统包括基于密度的检测系统或者由其组成，所述基于密度的检测系统与具有多个区段10的输送机系统兼容，包括带有用于在其上运输和分离诸如封套、邮件、邮包、包裹、袋子、桶、盒子或不规则形状的物品等物件的皮带和/或输送机辊的多个输送机模块或区段。如图示出，直线邮包单排机8和再循环输送机14与之流连通。多个光眼提供选定占用限定区带(诸如物件从一个输送机到另一个输送机的合并的过渡区域70或过渡点)的视场。独立电机驱动输送机模块或区段，从而形成可以经由所指派IP地址针对特定光眼接达的区带。

至少一个光眼、相机、视频相机或其他像素检测和/或数字成像设备定位在每一个别输入点处，借助控制算法来根据皮带利用率和吞吐率两者辨识进入流密度。可以使用这些措施进行改变以减少邮包输入流，并且如果流太密集，则可能需要停止喂给管线。类似地，可以辨识缺少流，从而促进输入输送机的速度增加。

被定位成查看单排机表面的光眼以类似方式用于主要基于面积覆盖率辨识评定缓冲区容量利用率。使用此反馈来动态调适喂给管线的行为。网络摄像头的使用在系统控制室可见性方面提供增加的益处。可以以更高效方式评估用于调整系统的参数的变化。更好地辨识堵塞和其他系统问题。

在一个优选实施例中，范围感测光眼和基于计算机的输送机包裹管理系统包括范围感测光眼，其监视包裹处理系统中的供入输送机、收集器输送机、单排机输送机和/或分拣输送机上存在的包裹的数量和大小，其中使用光眼数据来测量输送机上的可用面积或空间或体积以维持选定输送机上的包裹的所期望密度。依据收集器上或就在单排机之前的占用控制输送机速度。计算机将所述信息喂给到输送机速度控制器以将包裹从一个或多个喂给输送机引入到收集输送机，其中包裹由一个或多个光眼检测，并且针对包裹以最佳间距的布置控制选定输送机的速度和/或包裹或物件的速度矢量，从而最大化给定输送机区域上的包裹的密度或体积和系统的吞吐量，并且因此最小化系统所需的输送机的数量。当计算机确定在一个输送机皮带(例如，收集器皮带)上存在足够空间时，计算机告诉控制器通过致使供入皮带将一个或多个包裹添加到收集器皮带上的空间或空置区域来添加一个或多个包裹。

预期，在本发明中可以利用具有单列像素传感器的线扫描光眼。所述线连续喂给到可编程控制器、可编程逻辑控制器(PLC)或将其联接在一起并形成图像的计算机。可以使用多列传感器来产生彩色图像，或者通过TDI(时间延迟和积分)提高灵敏度。传统上，在大2D面积上维持一致光相当困难，并且工业应用通常需要宽视场。线扫描光眼的使用跨越由光眼当前正查看的“线”提供均匀照明。这使得高速通过光眼的物体的清晰图片成为可能，并且用作用于分析快速过程的工业仪器。预期，还可以使用利用一个或多个光眼或其他像素检测和/或数字成像设备的3D光眼系统来检测包裹的高度并确定体积密度。

基于光眼的密度测量系统辨识并最大化喂给输送机的皮带面积利用率。多个光眼可以定位在喂给输送机的选定点和接收输送机的接收端部处。具有控制算法的计算机辨识个别物品面积、物品的足迹和个别物体通过的速率，以及喂给输送机的面积利用率。范围感测光眼和基于计算机的输送机包裹管理系统基于喂给输送机上存在的包裹的数量和大小监视并控制喂给输送机的速度。还可以利用来自包裹处理系统中的接收输送机和收集器输送机或单排机输送机和/或分拣输送机的信息，其中使用光眼数据来测量输送机上的可用面积或空间或体积以维持选定输送机上的包裹的所期望密度。依据收集器上或就在滑动分拣器输送机、单排机或接收器输送机之前的占用控制输送机速度。

图4和图5中所示的范围感测邮包流管理系统5包括输送机系统的区段10或者由其组成，其中多个光眼20、21、22检测主要或主输送机收集器输送机上的邮包，所述主要或主输送机收集器输送机并入至少一个喂给输送机11和一个接收输送机13，其结合通常在喂给输送机11下游的单排机8、保持和释放输送机、堆积器和/或带式输送机使用，其示出为与单排机8直线对准。输送机利用辊和/或皮带，并且每一单元由至少一个独立电机提供动力以基于一个或多个选定输送机的所期望占用以选定激活速率或速度输送、布置和分离邮包。因此，可以独立于上游或下游的相邻输送机控制每一输送机上的占用程度，并且可以起动、停止输送系统中的多个输送机，或者可以增加或降低速度以便增加特定输送机的占用面积。输送机系统区段10利用独立电机驱动的输送机区带。喂给输送机11和接收输送机13包括辊或皮带输送机，其利用独立电机来输送、布置和分离邮包，并且可以控制利用具有定位在选定输送机的流进入点处的范围感测光眼的系统的输送机面积利用率和邮包计数的原理以高效地喂给接收输送机。示出输送机过渡区段70，输送机在那里合并。喂给输送机以速率或速度矢量V1移动，并且接收输送机以V2的速率或速度矢量移动。测量区域包括喂给输送机11的占用限定区带15的主要部分，并且包括接收输送机13的占用限定区带17的较小部分。

图8图示输送物件的侧部传送喂给输送机，其以90度角与通过收集输送机的流相交。当然，相交角是选择问题，并且可以是高达90度的任何角度。示出侧部喂给输送机，在那里，物件被喂给到接收或收集输送机，其中控制侧部喂给器输送机的速度以在接收收集输送机上实现所期望输送机面积利用率。通过选定皮带区域测量位置处的光眼测量阵列确定喂给输送机、接收输送机或喂给和接收输送机两者的速度，选定皮带区域测量位置包括喂给输送机占用限定区带和接收收集器输送机占用限定区带两者，其中在物件的合并之后，所期望占用区带19在合并之后在选定区域中具有增加的密度。

更特定来说，如图6中示出，示出多个光眼聚焦于输送系统区段10的选定过渡区段70、71、72。光眼21聚焦于喂给输送机占用限定区带15和接收输送机占用限定区带17，从而在输送系统的邮包从喂给输送机11(诸如收集输送机12或其他下游输送机)移动到接收输送机13的部分处提供视场。下游光眼22和23分别聚焦于输送机系统5内的其他过渡点71和72处的下游占据区带。个别输送机的速度速率被设置成在集中所期望占用区带中实现所期望输送机面积利用率。

光眼20能够测量多于一个区带上的占据率。如图7中所图示，测量输送机的斜辊区段16和再循环皮带区段14的占据率。

图8图示侧部传送喂给输送机31以90度角与收集输送机12的流相交。当然，相交角是选择问题，并且可以是高达90度的任何角度。示出侧部喂给输送机31将测量区域67处的物件喂给到接收或收集输送机12上，其中控制侧部喂给器输送机31的速度以在接收收集输送机12上实现所期望输送机面积利用率。通过选定过渡区域70处的光眼测量确定输送机12和31的速度，在输送机在过渡点70处的合并之前，选定位置包括喂给输送机占用限定区带15和接收或收集器输送机占用限定区带17两者，其中在物件的合并之后，所期望占用区带19在合并之后在选定区域中具有增加的密度。

喂给和收集器输送机组件示出与收集器输送机12相交的侧部传送喂给输送机的合并，其中基于喂给输送机31与接收输送机的交点的范围感测光眼系统设置输送机的速度速率以在收集器输送机12的下游部分19上实现所期望输送机面积利用率。喂给输送机31以V1的选定速率(速度矢量)行进并且具有选定测量区域67。喂给输送机远侧端部部分被装载以覆盖测量区域67的选定百分比。收集器输送机12以V2的速率(速度矢量)行进并且具有选定测量区域(可以基于输送机容量、占用和速度矢量调节所述测量区域)。在喂给输送机31的交点之前，收集器输送机12被等于目标面积利用率的选定百分比的所期望占用选定测量区域66占据。

范围感测光眼邮包流管理系统5适用于通过分离和分拣过程从来自拖车的物件卸货点到感应输送机上的散装喂给系统。如图9中示出，从卡车33卸下的物件从多个卸货感应输送机44、46、47、48和50中的任一者卸下，由此通过光眼26、27、28和29调整输送机44、46、47、48和50和收集输送机12的速度速率，所述光眼在感应喂给输送机44、46、47、48和50和收集器输送机12的合并或相应过渡点73、74、75、76和77处提供光眼视场。由于输出通道已满，因此收集器皮带12可以用于卸货感应输送机或来自其他来源的流，诸如来自分拣器区域的再循环输送机14。依据收集器输送机12速度和收集器输送机12上的物件的占用百分比调整感应喂给输送机44、46、47、48和50。堆积输送机或堆积器35可以定位在单排机8的上游和收集器输送机12的下游并且用作接收输送机。喂给和/或收集器输送机的移动可以依据就在单排机之前的堆积器输送机35加以调整并且基于输送机的被包裹占据的面积，以便向单排机8提供平滑喂给。下游单排机8包括提供单排机8上的物件的视场319的单排机光眼32和提供从相邻堆积器输送机35喂给的在与单排机8的过渡点78处合并的物件的视场329的光眼41。

控制基于视觉的散装邮包流管理系统的计算机或微处理器控制系统500基于单排机满度调整多个个别输入。依据单排机满度和进入百分比占用来控制和调整喂给输送机11、感应输送机44、46、47、48和50、收集器输送机12、再循环输送机14、单排机8和堆积器35的输送机速度。

范围感测光眼视觉控制系统包括至少一对相对智能光眼模块20，其能够处理范围感测数据并确定所限定区带内跨越输送机的距离，其可以通过放大或缩小或者通过在智能设备上选择特定网格或区域针对每一光眼进行调节来确定最佳输送机速度。智能光眼模块处理范围感测数据并确定所限定区带内的占用百分比。针对每一光眼20指定光眼IP地址。例如，光眼可以被编程或设置成使得简单“右键单击”限定光眼IP地址。以太网系统提供用于经由命令PC、PLDC或VLC控制系统将信号传输到计算机以计算占用百分比信息并计算所期望输送机速度的手段。接口经由智能电话、平板计算机、膝上型计算机、智能手表、独立终端和/或网络完成。配置软件提供方便接口来配置控制区带并输入控制参数。向视觉系统中的每一光眼指派个别光眼IP地址。

基于视觉的散装邮包流管理系统包括用以打开配置窗以限定“监督”参数并限定针对任何光眼占用限定区带在任何时间测量占用的区带的手段。图10示出监督配置窗，其示出接收输送机占用区带和喂给输送机占用区带，其中的每一者可以被重新定大小并拖动到一起或者独立移动到不同位置或重叠。选择用于特定过渡点的一组光眼，并且利用其来呈现喂给输送机占用区带15和接收输送机占用区带17的视场以确定输送机面积利用率和物件计数。喂给输送机的占用区带15可以根据在计算机、智能电话或平板计算机屏幕上选择的参数通过简单调节屏幕上的区域的大小来重新定大小。此外，可以以相同方式拖动接收输送机占用区带并对其重新定大小。相应地，将在选定区域上计算占用，以在输送机上实现物件的最高密度。

利用光眼来呈现喂给输送机占用区带15的视场，其依照在区带17中限定的占用针对喂给到单排机输送机的物件的给定速度矢量V2建立，区带17通常在过渡点处，但是可以是选定输送机或物件处理地点的任何区或区带。基于光眼的视觉系统5辨识皮带面积利用率和物件计数。视觉系统光眼20通常定位在收集器输送机12的流进入点处和单排机8处。所述控制算法需要辨识个别物品和个别物体通过的速率以及收集器皮带的面积利用率。还可以考虑平均物件大小和形状。光眼和基于计算机的输送机包裹管理系统包括监视包裹处理系统中的供入输送机、收集器输送机、单排机输送机和分拣输送机上存在的包裹的数量和大小的光眼，其中使用光眼数据来测量输送机上的可用面积或空间以维持选定输送机上的包裹的所期望密度。甚至可以从物件从卸货卡车和卸货码头到配送车辆点的接收通过物件的标签、代码或物理特性来追踪和/或追踪个别物件。

示例1

如图11中示出，包裹从运货工具卸载到与收集器输送机12流连通的选定感应喂给输送机44、46、47、48和50，收集器输送机12由输送机120–134的区段的模块化单元组成。例如，感应喂给输送机50与收集器输送机区段121相交并且将物件喂给到其上，感应喂给输送机48与收集器输送机区段124相交并且将物件喂给到其上，感应喂给输送机47与收集器输送机区段127相交并且将物件喂给到其上，喂给输送机46与输送机区段129相交并且将物件喂给到其上，并且喂给输送机44与收集器输送机区段132相交并且将物件喂给到其上。回收或再循环输送机14与输送机区段134相交并且将物件喂给到其上。

根据图12，收集输送机12在第一喂给输送机50处开始并且延伸到与选定数量的感应器喂给输送机44、46、47、48和50相交的堆积器35和/或单排机8。回收输送机14也将物件喂给到堆积器35或在单排机输送机8之前与收集输送机12相交的其他输送机上。感应器喂给输送机包括选定数量的模块或区段。例如，如图所述，区段502、504、506、508、510和512是感应器喂给输送机的区段，其包括至少一个过渡点，其中设置选定感应器喂给输送机速度以在选定下游接收输送机13上实现所期望输送机面积利用率。利用光眼20、21、22、23和24来呈现感应器喂给输送机占用区带15的视场，其针对当邮包朝向分别在感应器喂给输送机和接收收集器输送机12合并的过渡区段、区带或点200、210、220、230和240之后的选定位置处的集中所期望占用区带19输送时喂给到接收输送机占用限定区带17的邮包的给定速度矢量V2建立。喂给输送机44、46、47、48和50还包括具有指定电机的模块或输送机区段，其独立操作以减小或增加收集输送机12上的物件的密度。

输送机中的每一者或输送机的区段由独立变速电机驱动。这允许加速和减速输送机50的个别区段以允许包裹以所期望方式间隔开或集中在给定区域中，这取决于供由堆积器35或单排机8处理的最佳流率。例如，当在两个特定包裹之间检测到大间隙90时，增加包裹之间的输送机的区段的速度速率以便闭合包裹之间的间隙。如图13-图16中最佳所示，喂给输送机上的物件与收集器输送机相交以顺序地图示包裹89如何从喂给输送机11插入到包含多个包裹81-88的接收/收集输送机12上，从而将包裹89插入到移动收集器输送机12上的其他包裹之间的间隙90中。如图17中所图示，在收集器输送机12上输送多个包裹91。各自承载邮包89的成角度喂给输送机92和垂直侧部喂给输送机93与收集器输送机12相交，由此控制喂给输送机92和93两者的速度以将邮包89插入到形成在收集器输送机12上的先存邮包91之间的间隙中。

范围感测光眼邮包流管理系统包括多个喂给输送机感应喂给输送机，其与接收输送机、可选再循环输送机14、可选堆积器、分拣通道和单排机输送机8成直线或与之以高达90度成角度。就在喂给输送机合并到收集器皮带12上之前，视频光眼在其相应监视区域200-250处监视所述喂给输送机。另一视频光眼32监视包括单排机输送机8的区域319。光眼26、27、28、29、30和32监视输送机12的选定区段，所述选定区段位于供入输送机与收集器输送机12合并的区域之前。电控箱51包含从光眼20-25和32接收视频输入数据的视频计算机500。电控箱52包含用于所有输送机44-50的电机的速度控制器。视频计算机能够对个别包裹进行计数并基于来自监视输送机的各种光眼的信息计算包裹的大小“面积”。

单排机输送机8接收随机散布的包裹并相对于输送机的移动使其对齐成单行。在美国专利5,701,989和于2014年10月21日提交的PCT/US14/00200以及于2014年10月21日提交的美国序列号14/121,829中描述单排机输送机的示例，这些专利以全文引用方式并入本文中。

单排机输送机8从上游输送机12接收包裹和物件，诸如袋子或封套、邮包、盒子、行李、邮件或其他货物。在单排机输送机8之后，个别包裹被分拣和发送到再循环输送机14。再循环输送机14将在对齐过程期间已经移除的包裹输送回到选定接收输送机收集器输送机12以便在单排机上重新分拣。本发明的主要目的是保持单排机输送机8完全供应有稳定包裹流，而不因从上游喂给输送机接收的包裹的浪涌(surge)和段阻(slug)而堵塞收集器输送机12上堆积的包裹。

单排机输送机系统能够处理随机大小的包裹。优选地，喂给输送机上的包裹成单行；然而，当包裹从卡车卸货到选定喂给输送机44、46、47、48和50上时，包裹不规则地间隔开并沿随机方向取向并不少见。卸货通常发生在段阻中，其中在短时间段内卸下大量包裹。

例如，如图12中最佳图示，光眼30监视输送机区段122和123的占用区带的输送区域。如果如由光眼21所监视，所述区域中的包裹在占用区带区域210中具有低密度，则由控制器处理数字图像数据(像素)并且计算机控制输送机48以起动、停止、减慢或增加包裹到收集器输送机区段124上的喂给速率。

当包裹移动通过输送机之间的过渡区段并通过后续光眼占用区带时，包裹朝向输送机区段35向下游输送并经由光眼26、27、28、29、30和31监视，计算机程序逐像素分析输送机区段的整体负载。光眼监视特定占用区带区域中的包裹，并且视频计算机500判定包裹的足迹的大小的数字图像。计算机根据喂给速率和下游负载确定是否最大化输送机的面积。基于视频的包裹管理系统将利用整个输送机组件的面积来控制到单排机、分离器、扫描仪或处理地点的包裹流。依据收集器上或就在单排机之前的占用控制输送机速度。计算机将所述信息喂给到输送机速度控制器以将包裹从一个或多个喂给输送机引入到收集输送机，其中包裹由一个或多个光眼检测。针对包裹以最佳间距的布置控制选定输送机的速度，从而最大化输送机上的包裹的密度和系统的吞吐量，并且因此最小化系统所需的输送机的数量。当计算机确定在一个输送机皮带(例如，收集器皮带12)上存在足够空间时，计算机给控制器发信号通过致使喂给皮带11将一个或多个包裹89添加到收集器皮带12上的空间90或空置区域来添加一个或多个包裹89。

当包裹的密度在喂给输送机与收集器输送机12之间的过渡区带处减小时，在包裹之间形成间隙，从而导致增加选定喂给输送机的速度速率，以便维持到收集器的所期望包裹流率以最大化单排机的吞吐量。

此控制方案优先考虑任何选定输送机。例如，可以优先考虑收集器输送机12的起点处的第一喂给输送机，其中收集器输送机12将往往是空的或者具有较不密集负载。因此，第一喂给输送机上的包裹将通常具有更多自由区域。根据需要，可以减慢或者甚至停止收集器输送机12的选定区段以允许后面的喂给输送机卸货。此外，可以减慢或停止收集器输送机12以迫使来自喂给输送机的更多包裹将附加物件推到收集器输送机12上，使得收集器输送机的区域是满的。

包裹流管理控制系统5利用单排机8之前的收集器输送机12或堆积器上的最大面积量来最大化到单排机输送机和分拣系统的包裹的吞吐量。基于以速度速率确定的单排机的最大容量而非浪涌容量的平均值来控制输送机系统中的其他输送机。增加的效率使得系统能够最小化所需的输送机的数量以及系统中的输送机的面积、宽度和/或长度以便以最大效率实现所期望吞吐量。

视频计算机500利用多个光眼来监视向上通向单排机的输送机上的选定区域的占用区带或分离过程。计算机比较选定输送机上的自由空间量并且将其与喂给输送机上的包裹的大小进行比较。如果存在足够空间，则喂给输送机将传送包裹。给定包裹所需的空间量由程序员确定。例如，程序可能要求收集器输送机上的空间量是给定包裹的足迹的1.5倍或者甚至2倍，这取决于相邻物件的取向。各种输送机的速度变化率也由视频计算机控制以保持单排机输送机被充分供应。计算机向所有输送机区段的速度控制器发送速度控制信号以调整包裹的吞吐量。

给出前述具体实施方式主要用于清楚的理解，并且并不从中理解不必要的限制，因为所属领域的技术人员在阅读本公开内容时，修改将变得明显，并且可以在不背离本发明的精神和所附权利要求的范围的情况下作出修改。因此，本发明并不打算受到上文中呈现的具体范例的限制。相反，打算涵盖的内容在所附权利要的精神和范围内。

Claims (19)

1.一种利用可编程逻辑控制器测量和控制输送机上的邮包的密度的方法，包括如下步骤：选择喂给输送机与接收输送机之间的过渡区带，所述喂给输送机与所述接收输送机中的每一个均具有独立驱动器件；

选择所选定过渡区带的范围感测光眼阵列测量场，包括以下步骤：借助多个范围感测光眼阵列创建感测范围表，其中每一范围感测光眼阵列包括两个输出，并且每一个输出能够独立调节以获得两个不同范围，并且所述多个范围感测光眼阵列安装在所述喂给输送机和所述接收输送机的选定测量场的第一侧和相对第二侧上、与所述喂给输送机的排出端部和所述接收输送机的接收端部相距选定距离，并且借助可编程虚拟编码器沿着输送表面的所述测量场在选定间隔处产生脉冲，以形成包括多个阵列元素的范围感测光眼阵列，并且根据当出现编码器脉冲时遮挡的光眼输出的组合，在当前阵列元素中填充所测量占用的值，所测量占用被确定为所述喂给输送机和/或所述接收输送机上的邮包的满载百分比；

确定喂给输送机占用限定区带的实际占用的百分比；

确定接收输送机占用限定区带的实际占用的百分比；

在所述邮包从所述喂给输送机合并到所述接收输送机之后，选择所述接收输送机的期望占用的百分比；

以选定速度速率将所述邮包从所述喂给输送机喂给到所述接收输送机占用限定区带；

在所述喂给输送机与所述接收输送机之间的所述过渡区带的输送机区域处合并所述邮包；以及

根据期望密度与当前密度的比调节成比例的输送机速度比以增加所述接收输送机的选定区域中的邮包的密度或体积。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括监视和控制所述喂给输送机和所述接收输送机的速度和移动的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其包括提供多个范围感测光眼以监视所述喂给输送机和所述接收输送机的选定位置的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其包括向每一范围感测光眼阵列提供IP地址的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其包括设置所述喂给输送机、所述接收输送机的速度或移动或者所述喂给输送机和所述接收输送机两者的速度或移动以基于所述喂给输送机和所述接收输送机的面积占用的百分比实现期望密度的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其包括依据收集器上的占用设置所述喂给输送机、所述接收输送机或所述喂给输送机和所述接收输送机两者的速度或移动的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，其包括使用定位在与利用过程控制算法的可编程逻辑控制器、“PLC”或计算机有线或无线通信的选定个别输入点处的所述范围检测光眼阵列来根据皮带利用率和吞吐率两者辨识进入流密度的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，其包括借助控制算法计算由面积、由体积表示的平均邮包大小、邮包长度、邮包宽度和邮包高度的步骤。

9.根据权利要求1所述的方法，其包括借助控制算法通过所述邮包的数字图像、扫描仪代码或数字足迹识别、定位或追踪所述邮包的步骤。

10.根据权利要求1所述的方法，其包括通过所述接收输送机上的邮包的数字图像或足迹来对所述邮包进行计数、识别、定位的步骤。

11.根据权利要求1所述的方法，其包括如下步骤：提供范围感测光眼阵列输送机邮包管理系统，其通过在所述邮包到收集器输送机的每一喂给输送机输入处放置所述范围感测光眼阵列组件来调整到所述收集器输送机的输入流，从而允许相对于所述收集器输送机的速度控制每一所述喂给输送机输入的速度以最大化包裹流。

12.一种用于测量和控制输送机上的邮包的密度的范围感测光眼设备，包括：

喂给输送机和接收输送机，所述喂给输送机与所述接收输送机中的每一个均具有独立驱动电机；

所述喂给输送机在邻近所述接收输送机的远侧排出端部处包括范围感测测量场；

所述接收输送机在邻近所述喂给输送机的远侧接收端部处包括范围感测测量场；

具有虚拟编码器和信号生成和检测器件的多个范围感测光眼阵列，所述范围感测光眼阵列延伸跨越所述喂给输送机测量场、所述接收输送机测量场的表面，或者跨越所述喂给输送机测量场和所述接收输送机测量场，其中，所述多个范围感测光眼阵列中的每一个包括两个输出，并且每一个输出能够独立调节以获得两个不同范围，并且所述多个范围感测光眼阵列安装在所述喂给输送机和所述接收输送机的选定测量场的第一侧和相对第二侧上、与所述喂给输送机的排出端部和所述接收输送机的接收端部相距选定距离，并且借助可编程虚拟编码器沿着输送表面的所述测量场在选定间隔处产生脉冲，以形成包括多个阵列元素的范围感测光眼阵列，并且根据当出现编码器脉冲时遮挡的光眼输出的组合，在当前阵列元素中填充所测量占用的值，所测量占用被确定为所述喂给输送机和/或所述接收输送机上的邮包的满载百分比；

用于计算所述接收输送机的期望占用的百分比以及所述接收输送机的实际占用的百分比的计算机器件；以及

用于基于从所述光眼阵列接收的信号控制所述喂给输送机和所述接收输送机的速度和移动的可编程逻辑控制器，所述光眼阵列识别所述接收输送机上的包裹之间的间隙，所述间隙具有足够空间以便从所述喂给输送机插入附加包裹。

13.根据权利要求12所述的范围感测光眼设备，其中，用于测量和控制密度的所述设备辨识并最大化输送机表面积利用率。

14.根据权利要求12所述的范围感测光眼设备，其中，密度包括面积、体积、重量或其组合。

15.根据权利要求12所述的范围感测光眼设备，其中，多个所述范围检测光眼阵列定位在与可编程逻辑控制器、“PLC”或计算机有线或无线通信的选定个别输入点处，并且包括过程控制算法，以便根据皮带利用率和吞吐率两者辨识进入流密度。

16.根据权利要求12所述的范围感测光眼设备，其中，所述范围检测光眼阵列限定辨识皮带面积利用率和邮包计数的基于密度的检测系统。

17.根据权利要求15所述的范围感测光眼设备，其中，所述过程控制算法辨识个别物品和所述个别物体通过的速率以及收集器皮带的面积利用率。

18.根据权利要求15所述的范围感测光眼设备，其中，所述过程控制算法辨识由面积、由体积表示的平均邮包大小、邮包长度、邮包宽度和邮包高度。

19.根据权利要求15所述的范围感测光眼设备，其中，所述过程控制算法辨识所述邮包的重量。