CN115806143A - 一种印刷版辊的全自动立体化仓库及高速出入库管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于物流管理领域，具体涉及一种印刷版辊的全自动立体化仓库系统及高速出入库管理方法。其用于对大量印刷版辊进行无接触地自动化存取、管理和保藏。该全自动立体化仓库包括：保藏间、多个立体货架、辊托、输送机构、存取机器人、信息录入机构，以及库存管理系统。库存管理系统与光电传感器、输送机构、存取机器人，以及信息录入机构通讯连接；用于协助其余系统进行数据处理并完成设备间的协同控制。高速出入库管理方法中，系统在入库和出库阶段自动进行版辊型号识别和出入库信息登记，并根据版辊信号进行存储位置分配。本发明解决了现有印刷版辊的库存管理方式高度依赖人工，版辊的保藏条件差、出入库管理效率低、易损坏等问题。

Description

一种印刷版辊的全自动立体化仓库及高速出入库管理方法

技术领域

本发明属于物流管理领域，具体涉及一种印刷版辊的全自动立体化仓库系统及高速出入库管理方法。

背景技术

在一些大的印务公司中，通常需要印刷各种不同类型的印刷物，如数据、海报、招贴画、艺术广告等；印刷版辊是印刷不同印刷品过程的一个可重复使用印刷模具。在同一个印刷车间中，可能需要印刷不同的印刷品，并使用大量不同的印刷版辊，在印刷不同的印刷物时需要更换相应的印刷版辊。因此，印务公司通常都会设置专门的库房对各类印刷版辊进行存放。

现有印务公司的库房大多采用人工管理的模式对印刷版辊的出入库过程进行管理，这可能会导致如下的弊端：（1）对于印刷版辊库存量较大的印务公司，从海量贮存的版辊产品中找到所需型号的产品，并完成进行出入库管理往往费时费力，效率很低。（2）印刷版辊通常在库房内根据使用频次进行随机码放，这可能会导致不同类型的印刷版辊被混放，给印刷版辊的保存带来不便，降低印刷版辊的使用寿命。（3）版辊的出入过程全程由人工进行取放，并进行人工检查和登记，出入库过程中很容易对一些高精密的版辊造成损坏，影响印刷物的印刷质量。

基于上述原因，开发出一种针对印刷版辊的自动化仓库是本领域技术人员亟待解决的技术难题。但是，现有技术中还没有相关的产品和解决方案。

发明内容

为了解决现有印务公司库房中印刷版辊的库存管理方式高度依赖人工，版辊的保藏条件差、出入库管理效率低、易损坏等问题；本发明提供一种印刷版辊的全自动立体化仓库系统及高速出入库管理方法。

本发明采用以下技术方案实现：

一种印刷版辊的全自动立体化仓库，其用于对大量印刷版辊进行无接触地自动化存取、管理和保藏。该全自动立体化仓库包括：保藏间、多个立体货架、辊托、输送机构、存取机器人、信息录入机构，以及库存管理系统。其中，保藏间是一个安装有温度控制系统和防尘设备的恒温恒湿的无尘洁净室。保藏间包括至少一个入口和一个出口。立体货架、辊托、输送机构、存取机器人和信息录入机构是安装在保藏间内的各台相关设备，其中，输送机构、存取机器人、信息录入机构都是电控设备。库存管理系统是对整个全自动立体化仓库进行管理的云服务器，各台电控设备与云服务器通讯连接，接收相关的控制指令并完成出入库管理阶段的各项任务。

具体地，在保藏间中，立体货架按照“非”字布局的方式均匀排列在保藏间内。每个立体货架中包括多个用于存放各类不同规格的印刷版辊的格口；每个格口内均包括一个用于检测格口内容物的光电传感器。

辊托是本发明针对印刷版辊的结构特点设计的一种专用运输夹具；辊托用于承载相应尺寸的印刷版辊。辊托的底面为平面，且上部包含一个截面呈V型的卡槽；印刷版辊放置在卡槽内进行固定。特别地，在本发明设计的每个辊托中还包括一个用于存储对应印刷版辊的保藏信息的RFID标签。

输送机构由多条板链输送机以及位于任意两条板链输送机之间的过渡输送设备组成。输送机构从保藏间的入口进入并从保藏间的出口穿出。输送机构中的板链输送机绕立体货架的外周排列，并使得每个立体货架均与板链输送机相邻。

存取机器人安装在每个立体货架处；存取机器人包括运动组件和货叉组件。运动组件为两自由度机器人，能够沿立体货架的水平和竖直方向运动；货叉组件与辊托配套使用，并具有水平旋转和水平伸缩功能，进而用于将辊托和印刷版辊整体在格口内完成存取。

信息录入机构安装在输送机构前端对应保藏间入口的位置。信息录入机构用于采集待保藏的印刷版辊的图像和称重数据，并同步上传至一个位于云端的库存管理系统中，然后将库存管理系统下发的印刷版辊的规格信息按照预设的保藏信息的数据格式写入到对应辊托中的RFID标签内。

库存管理系统与光电传感器、输送机构、存取机器人，以及信息录入机构通讯连接。库存管理系统中包括存储单元、指令生成单元、版辊识别单元、版辊分配单元以及设备控制器。存储单元中建立一个库存数据模型，库存数据模型用于记录保藏间内各个立体货架中每个格口的占用状态和版辊的保藏信息，存储单元中还存有一个包含所有已知型号版辊对应图像和规格参数的历史数据库。指令生成单元用于在入库阶段根据信息录入机构上传的保藏信息生成一个对应的存货指令，或在出库阶段接收到用户发出的取货请求时，根据请求信息生成一个对应取货指令。版辊识别单元用于提取上传的版辊图像中的目标物，并将目标物的图像与历史数据库中已知版辊对比，识别出当前版辊图像中目标物并获取对应的规格信息；版辊识别单元还采用同步上传的称重信息对识别结果进行验证，验证通过后则将规格信息下发至信息录入机构。版辊分配单元用于在接收到一个存货指令或取货指令时，根据指令中对应的版辊规格信息查询所述库存数据模型，并确定当前版辊存放或取出时对应的目标格口。目标格口通过一个预设的多目标优化模型生成，多目标优化模型用于从所有格口中确定同时满足存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性最佳的格口选项。设备控制器用于对输送机构和存取机器人进行协同控制，以根据确定的目标格口，控制存取机器人在立体货架中存取对应的印刷版辊。

作为本发明进一步的改进，在存取机器人中，运动组件采用由直线模组搭建的T型两轴滑台，T型两轴滑台包括水平行走装置和竖直提升装置。水平行走装置安装在保藏间地面上预设的行走轨道内，行走轨道贴合在立体货架的一侧并与立体货架的延伸方向平行。

或者，本发明存取机器人中的运动组件还可以采用可沿立体货架X轴和Y轴方向运动的桁架机器人。

在本发明的方案中，T型两轴滑台或桁架机器人的运动范围与立体货架的尺寸相匹配，以使得运动组件上连接的货叉组件能够到达立体货架上的任意一个格口处。

作为本发明进一步的改进，在存取机器人中，货叉组件包括转向托板、伸缩货叉、气动夹具、伸缩电机，以及转向电机。伸缩货叉安装在转向托板上，包括两个用于插入到辊托下方的平行叉脚。气动夹具安装在伸缩货叉上方，用于对伸缩货叉上的辊托及印刷版辊进行夹紧。转向电机用于驱动转向托板及其上方的驱动伸缩货叉相对Y轴沿水平面转动。伸缩电机用于驱动伸缩货叉沿水平方向伸缩运动。

作为本发明进一步的改进，辊托中的RFID标签中存储的保藏信息至少包括：印刷版辊的规格信息、状态信息、库存信息。规格信息包括印刷版辊的型号、长度、直径、重量、材质，等等。状态信息包括印刷版辊的历史使用时长、上一周期的使用时长、剩余使用寿命，等。库存信息包括入库时间和历史入库次数、保存条件要求，等。

作为本发明进一步的改进，信息录入机构包括机台、传送小车、高速相机、称重装置，以及RFID数据写入设备。传送小车与板链输送机顺接，称重装置安装在传送小车上，用于测量上方经过的物体的重量。机台跨设在传送小车上方；高速相机安装在机台上，用于获取下方经过的辊托及印刷卷辊的图像。RFID数据写入设备获取云端的库存管理系统的识别结果，并将对应的保藏信息写入到传送小车上辊托中的RFID标签内。

作为本发明进一步的改进，在库存管理系统中，多目标优化模型G(x _i ,y _i ,z _i )的公式如下：

上式中，a、b、c分别表示保藏间内立体货架的排、列、层的总数量；(x _i ,y _i ,z _i )表示立体货架中各个格口对应的排列层坐标；f ₁ ~f ₄ 分别为设计出的用于评估存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性的函数；

分别表示存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性的影响权重，且满足：

；T _x 为当前货物取件时沿X轴方向上的运动时间；T _max 为当前货物取件时沿X轴或Z轴上的最大运动时间；T _c 为货叉和气动夹具取放货物的时间为固定值，P _i 为第i件货物的周转率；M _i 为当前货物i的质量；H表示当前货物对应格口的高度；(j _i ,k _i ,l _i )表示和货物i同类类型的货物在立体货架中的中心坐标。

作为本发明进一步的改进，存取机器人中的运动组件采用T型两轴滑台。存取机器人中设置有用于测量运动组件水平运行速度和竖直运行速度的速度传感器，以及一个运动补偿器。运动补偿器用于采集速度传感器测量的实测速度，然后通过卡尔曼滤波算法对测量结果进行矫正，接着判断实测速度是否与理论速度相匹配，并在二者出现误差时通过PID控制算法对T型两轴滑台的水平运行速度和/或竖直运行速度进行补偿。

作为本发明进一步的改进，输送机构末端对应保藏间出口的位置还设置有一个核准出库机构，核准出库机构与库存管理系统通讯连接。核准出库机构包括一个RFID读卡器和一个警报器。RFID读卡器获取下方经过的辊托中RFID标签内的保藏信息，并上传至库存管理系统；库存管理系统判断保藏信息是否与接收到的取货请求中的请求信息一致，是则判断出库完成，更新对应的库存数据模型。否则向核准出库机构下达一个出库错误指令。核准出库机构在接收到出库错误指令后控制警报器发出错误警报。

本发明还包括一种印刷版辊的高速出入库管理方法，其应用于如前述的印刷版辊的全自动立体化仓库中，以实现对印刷卷辊的出入库过程进行全自动管理。该高速出入库管理方法包括如下过程：

一、入库阶段

由前端机械手将待入库的印刷版辊放入到一个空的辊托中，并将承载印刷版辊的辊托放置到输送机构的首端。

辊托首先到达信息录入装置处；信息录入机构对印刷版辊进行称重，并采集辊托上的印刷版辊的图像。然后将称重结果和版辊图像同步发送到云端的库存管理系统。库存管理系统基于版辊图像和称重结果确认版辊的规格信息并发送给信息录入装置。信息录入装置根据接收到的规格信息以及其它相关的数据生成对应的保藏信息，并将保藏信息写入到辊托中的RFID标签内。

库存管理系统在确认规格信息的同时还利用多目标优化模型确定当前版辊的最佳存放位置对应的目标格口，并根据目标格口的位置以及输送机构的传送速率向对应的存取机器人下达存货指令。

存取机器人收到存货指令后，通过运动组件在水平和竖直方向上的运动到达输送机构的对应位置，与板链输送机上的辊托对接后通过货叉组件取走对应的辊托，然后再通过运动组件到达立体货架中目标格口的位置，最后通过货叉组件将辊托放置到目标格口内。

辊托达到目标格口之后，目标格口内的光电传感器产生相应的感应信号并发送给库存管理系统。库存管理系统确认当前版辊入库完成，并对存储单元中的库存数据模型进行更新。

二、出库阶段

库存管理系统接收管理人员发出的有关任意型号版辊的取货请求，并查询库存数据模型：当库存数据模型包含对应型号的版辊则响应该请求，否则拒绝取货请求。

库存管理系统响应请求后，先利用多目标优化模型确定当前型号版辊的最佳取货位置对应的目标格口；然后根据目标格口的信息向对应存取机器人下达取货指令。

存取机器人收到取货指令后，先通过运动组件到达立体货架中目标格口的位置，最后通过货叉组件从目标格口内取出辊托，接着通过运动组件达到邻近的板链输送机处，将货叉组件上的辊托放置在板链输送机上；

板链输送机上的版辊连同辊托共同输送到核准出库机构处，核准出货机构通过RFID读卡器获取下方经过的辊托中RFID标签内的保藏信息，并上传至库存管理系统，所述库存管理系统判断正在出库的版辊的保藏信息是否与接收到的取货请求中的请求信息一致，是则判断当前版辊出库完成，并对存储单元中的库存数据模型进行更新。

作为本发明进一步的改进，在入库或出库阶段，多目标优化模型中确定的目标格口应使得模型的增加值最大或减小值最小。

库存管理系统生成目标格口的过程如下：

（1）先通过如下的局部优化模型G₁(x _i ,y _i ,z _i )分别在各个立体货架中求解出满足存取便捷度、货架重心、货物聚集度最佳的若干个局部最优解：

；

（2）然后通过如下的全局优化模型G(x _i ,y _i ,z _i )从前述各个局部最优解中求解出所有立体货架中满足存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性最佳的一个全局最优解：

（3）将全局最优解对应的位置的立体货架上的格口作为所需的目标格口。

本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供了一个专用于对印刷版辊进行保藏和出入库管理的全自动立体化仓库，该全自动立体化仓库中通过温湿度控制系统和空气净化系统为保藏间提供恒温、恒湿且无尘的空间环境，进而保证了高精度印刷版辊提供稳定安全的保藏条件。

特别地，本发明提供的立体化仓库还通过全新设计的一整套设备如存取机器人、信息录入机构和核准出库机构等，实现印刷版辊出入库过程的全程自动化处理，无需人工进行搬运。进而实现对印刷版辊进行快速分拣、合理分类，并最大程度杜绝人员或其它设备与版辊之间的物理接触，实现了分拣和出入库过程的无接触式输送，保证印刷版辊的安全性。

本发明还通过RFID射频识别技术实现版辊入库保藏信息的自动录入和出库信息的自动登记；通过机器视觉和图像处理技术实现对版辊类型和规格参数的自动识别；并采用基于BIM技术建立的数字孪生模型实现库存数据的可视化。利用上述一系列前沿的数据处理技术，本发明最终实现了仓库管理过程的全程数字化和无纸化，既提高了系统的智能特性和环保属性，又减少了管理过程的人力成本，降低出入库过程的人力负荷。因而具有极大的实用价值，适合进行推广应用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1中保藏间及其内部空间与设备的布局图。

图2为本发明实施例1 中立体货架的结构示意图。

图3为本发明实施例1中全新设计的辊托的结构示意图。

图4为本发明实施例1采用的板链输送机的结构示意图。

图5为本发明实施例1 中新设计的存取机器人的结构示意图。

图6为本发明实施例1 中存取机器人中的货叉组件局部的设备结构示意图。

图7为本发明实施例1中的信息录入机构与输送机构的装配状态图。

图8为反映本发明实施例1中库存管理系统与其它各个电控设备间的控制关系的系统架构图。

图9为本发明实施例1中信息录入机构内的各功能组件的装配示意图。

图10为本发明实施例1 中版辊识别单元的确认版辊的规格信息过程的流程图。

图11为版辊入库阶段对应的输送机构、存取机器人和立体货架三者的相对运动状态示意图。

图12为库存管理系统与其它设备间的系统模块连接图。

图13为运动补偿器对存取机器人中的运动组件进行速度补偿的流程图。

图中标记为：

1、保藏间；2、立体货架；3、存取机器人；4、输送机构；5、信息录入机构；6、核准出库机构；7、辊托；11、入口；12、出口；20、光电传感器；21、格口；31、运动组件；32、货叉组件；51、机台；52、传送小车；53、高速相机；54、称重装置；55、RFID数据写入设备；70、RFID标签；71、托槽；72、卡槽；321、转向托板；322、伸缩货叉；323、气动夹具；324、伸缩电机；325、转向电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种印刷版辊的全自动立体化仓库，其用于对大量印刷版辊进行无接触地自动化存取、管理和保藏。本实施例提供的全自动立体化仓库典型的空间及设备布局图如图1所示。结合图1可知：该全自动立体化仓库包括：保藏间1、多个立体货架2、辊托7、输送机构4、存取机器人3、信息录入机构5，以及库存管理系统。其中，保藏间1是一个安装有温度控制系统和防尘设备的恒温恒湿的无尘洁净室。保藏间1包括至少一个入口11和一个出口12。立体货架2、辊托7、输送机构4、存取机器人3和信息录入机构5是安装在保藏间1内的各台相关设备，其中，输送机构4、存取机器人3、信息录入机构5都是电控设备。

具体地，在保藏间1中，立体货架2按照“非”字布局的方式均匀排列在保藏间1内。如图2所示，每个立体货架2中包括多个用于存放各类不同规格的印刷版辊的格口21；格口21在立体货架2中按照平行阵列的方式排列，本实施例中的方案中，为了便于相关机械快速定位各个格口21，将立体货架2中所有格口21均设置为相同规格。并以排（X）、列（Y）、层（Z）的坐标轴生成各个格口21的空间坐标。特别地，本实施例还在每个格口21内设置了一个用于检测格口21内容物的光电传感器20，所有的光电传感器20构成光电传感器20阵列。当格口21内内放置版辊或版辊被取出之后，光电传感器20可以检测到相应的信号，并对立体货架2中对应格口21的占用状态进行变更。

辊托7是本实施例针对印刷版辊的结构特点设计的一种专用运输夹具；辊托7用于承载相应尺寸的印刷版辊。请结合图3、图6和图7，辊托7的底面为平面，因而可以平稳地放置在输送机构4上或立体货架2的格口21内。辊托7的截面呈V型，下部的两侧包括适当内收的两个托槽71，托槽71处可以插入两条平行的叉脚，以便将整个辊托7抬起，辊托7的上表面包含一个截面呈V型的卡槽72；印刷版辊放置在卡槽72内进行固定。特别地，在本实施例设计的每个辊托7中，还包括一个用于存储对应印刷版辊的保藏信息的RFID标签70。

本实施例提供的输送机构4由多条板链输送机以及位于任意两条板链输送机之间的过渡输送设备组成。图4中的板链输送机具有承载力强，输送过程平稳等特点，本实施例的方案中采用板链输送机作为输送机构4的主体部分，可以减少货物在输送过程中打滑的现象。过渡机构主要安装在板链输送机需要进行转弯的部分，通过转角输送机构4对相邻输送机进行平滑过渡。输送机构4从保藏间1的入口11进入并从保藏间1的出口12穿出。输送机构4中的板链输送机绕立体货架2的外周排列，并使得每个立体货架2均与板链输送机相邻。

结合图1可以看到，本实施例中的存取机器人3安装在每个立体货架2处；每台存取机器人3负责一个立体货架2上所有格口21内版辊的送入和取出。每台存取机器人3均包括运动组件31和货叉组件32。运动组件31为两自由度机器人，能够沿立体货架2的水平和竖直方向运动；货叉组件32与辊托7配套使用，并具有水平旋转和水平伸缩功能，进而用于将辊托7和印刷版辊整体在格口21内完成存取。

本实施例提供的存取机器人3的硬件结构如图5和图6所示。具体地，存取机器人3中的运动组件31采用由直线模组搭建的T型两轴滑台，T型两轴滑台包括水平行走装置和竖直提升装置。水平行走装置安装在保藏间1地面上预设的行走轨道内，行走轨道贴合在立体货架2的一侧并与立体货架2的延伸方向平行。存取机器人3中的货叉组件32包括转向托板321、伸缩货叉322、气动夹具323、伸缩电机324，以及转向电机325。伸缩货叉322安装在转向托板321上，包括两个用于插入到辊托7下方的平行叉脚。气动夹具323安装在伸缩货叉322上方，用于对伸缩货叉322上的辊托7及印刷版辊进行夹紧。转向电机325用于驱动转向托板321及其上方的驱动伸缩货叉322相对Y轴沿水平面转动。伸缩电机324用于驱动伸缩货叉322沿水平方向伸缩运动。

本实施例中的T`型两轴滑台是运动组件31的最佳方案，该方案可以在保证较低硬件成本的基础上，最大程度消除机器人各运动臂对货叉组件32运动轨迹造成的干扰。但是在其它实施例中，存取机器人3中的运动组件31还可以采用可沿立体货架2的X轴和Y轴方向运动的桁架机器人等。桁架机器人也是一种成熟的两自由度的机器人方案，当采用该方案时，为保证货叉组件32可以取到输送机构4上的货物，桁架机器人的龙门架需要沿横向跨越板链输送机，并使得龙门架沿立体货架2的延伸方向排列。

特别地，本实施例的方案中，无论采用哪种方案，T型两轴滑台或桁架机器人的运动范围均应当与立体货架2的尺寸相匹配，以使得运动组件31上连接的货叉组件32能够到达立体货架2上的任意一个格口21处。

如图7所示，信息录入机构5安装在输送机构4前端对应保藏间1入口11的位置。信息录入机构5用于采集待保藏的印刷版辊的图像和称重数据，并同步上传至一个位于云端的库存管理系统中，然后将库存管理系统下发的印刷版辊的规格信息按照预设的保藏信息的数据格式写入到对应辊托7中的RFID标签70内。

库存管理系统对应的服务器与光电传感器20阵列、输送机构4、存取机器人3以及信息录入机构5通讯连接。库存管理系统是对整个全自动立体化仓库进行管理的云服务器，各台电控设备与云服务器通讯连接，接收相关的控制指令并完成出入库管理阶段的各项任务。

具体地，如图8所示，本实施例提供的库存管理系统中包括存储单元、指令生成单元、版辊识别单元、版辊分配单元以及设备控制器。存储单元中建立一个库存数据模型，库存数据模型用于记录保藏间1内各个立体货架2中每个格口21的占用状态和版辊的保藏信息。存储单元中还存有一个包含所有已知型号版辊对应图像和规格参数的历史数据库。指令生成单元用于在入库阶段根据信息录入机构5上传的保藏信息生成一个对应的存库存管理系统货指令，或在出库阶段接收到用户发出的取货请求时，根据请求信息生成一个对应取货指令。版辊识别单元用于提取上传的版辊图像中的目标物，并将目标物的图像与历史数据库中已知版辊对比，识别出当前版辊图像中目标物并获取对应的规格信息；版辊识别单元还采用同步上传的称重信息对识别结果进行验证，验证通过后则将规格信息下发至信息录入机构5。版辊分配单元用于在接收到一个存货指令或取货指令时，根据指令中对应的版辊规格信息查询所述库存数据模型，并确定当前版辊存放或取出时对应的目标格口21。目标格口21通过一个预设的多目标优化模型生成，多目标优化模型用于从所有格口21中确定同时满足存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性最佳的格口21选项。设备控制器用于对输送机构4和存取机器人3进行协同控制，以根据确定的目标格口21，控制存取机器人3在立体货架2中存取对应的印刷版辊。

在本实施例提供的方案中，辊托7中的RFID标签70中存储的保藏信息至少包括：印刷版辊的规格信息、状态信息、库存信息。规格信息包括印刷版辊的型号、长度、直径、重量、材质等等。状态信息包括印刷版辊的历史使用时长、上一周期的使用时长、剩余使用寿命等。库存信息包括入库时间和历史入库次数、保存条件要求等。

如图9所示，信息录入机构5包括机台51、传送小车52、高速相机53、称重装置54，以及RFID数据写入设备55。传送小车52与板链输送机顺接，称重装置54安装在传送小车52上，用于测量上方经过的物体的重量。机台51跨设在传送小车52上方；高速相机53安装在机台51上，用于获取下方经过的辊托7及印刷卷辊的图像。RFID数据写入设备55获取云端的库存管理系统的识别结果，并将对应的保藏信息写入到传送小车52上辊托7中的RFID标签70内。

在本实施例提供全自动立体化仓库中，库存管理系统是整个仓库的控制中心。它负责处理所有与数据分析和处理有关的各项任务。例如：

1、支持对仓库中的库存状态进行实时分析和快速查询

本实施例在库存管理系统中建立了一个用于实时分析每个立体货架2中格口21占用状态的库存数据模型。本实施例的库存数据模型采用类似BIM建筑模型的方式完成搭建，在服务器建立一个完全虚拟的仓库的孪生模型。然后为仓库模型中的立体货架2内的各个格口21生成一个专属的数字标签，用这个数字标签来记录各个格口21是否已经占用。如果已经占用，则进一步记录在格口21内的版辊的保藏信息。

本实施例中的库存数据模型是一个可以进行动态更新的数据库，每当全自动立体化仓库完成一轮入库或出库任务时，库存管理系统就对库存数据模型进行更新。通过实时更新的库存数据模型，库存管理系统可以快速确认当前仓库的剩余容量，也可以快速查找到正在保藏的各个版辊的信息，进而便于快速完成版辊的入库和出库；提高版辊信息的查询速率，还可以响应相关管理人员对版辊库存信息的可视化管理需求。

2、支持系统对任意版辊的特征进行识别和匹配。

在本实施例的库存管理系统中，版辊识别单元实际上是一种基于机器视觉技术开发出的目标识别小工具，这个小工具可以采用各类成熟的开发平台中的目标识别和特征匹配网络模型进行设计和训练得到。利用该版辊识别单元库存管理系统可以将实时获取到的待入库的版辊的图像与历史数据库中已知的版辊的图像进行配对。当二者配对成功时，则可以通过历史数据库已知版辊的规格信息确人当前待入库版辊的规格信息。

特别地，为了降低版辊识别单元的误差率对自动化入库管理过程的影响，本实施例的版辊识别单元还利用同步获取的待入库版辊的重力作为验证信息，来判断网络模型基于图像的识别结果是否准确。例如，如图10所示，对于待入库的版辊a，通过图像识别与匹配，版辊识别单元认为其与历史数据库中已知版辊A特征一致，然后通过查询历史数据库得到版辊A的重量是10kg。此时，版辊识别单元还会继续判断同步检测到的版辊a是否为10kg，是则确认版辊a的类型就是版辊A，如果不是则说明图像识别与匹配的结果是错误，应当重新获取图像进行识别或进行人工复核。

3、支持对出入库的版辊的最佳存取位置进行合理分配

众所周知，对于一个库存物丰富的大型仓库而言，确定每个物料存放在那最佳物质非常重要。如果物料被存放到不合理的位置造成的相互阻挡。不仅可能给后期的出口12效率造成影响，严重的还可能导致货架倒塌、以致保藏的物料损坏。针对不同类型的货物和仓库而言，评估货物的最佳存储位置的因素是多样化的。例如有的货物要求尽量分散，有的货物要求尽量集中，有的货物对保存位置的温度、湿度等条件存在特殊要求。

在本实施例的方案中，结合保存的印刷版辊的相关属性，从诸多因素中选择出最能决定版辊保存位置是否合理的若干因素（存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性），并构建一个对应的数学评估模型。最终得到一个可以快速求解出每个入库或出库任务对应的版辊的最佳位置的版辊分配单元。本实施例的版辊分配单元通过一个多目标优化模型来评估不格口21的位置优越性。

具体地，在本实施例的库存管理系统中，多目标优化模型G(x _i ,y _i ,z _i )的公式如下：

上式中，a、b、c分别表示保藏间1内立体货架2的排、列、层的总数量；(x _i ,y _i ,z _i )表示立体货架2中各个格口21对应的排列层坐标；f ₁ ~f ₄ 分别为设计出的用于评估存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性的函数；

分别表示存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性的影响权重，且满足：

；T _x 为当前货物取件时沿X轴方向上的运动时间；T _max 为当前货物取件时沿X轴或Z轴上的最大运动时间；T _c 为货叉和气动夹具323取放货物的时间为固定值，P _i 为第i件货物的周转率；M _i 为当前货物i的质量；H表示当前货物对应格口21的高度；(j _i ,k _i ,l _i )表示和货物i同类类型的货物在立体货架2中的中心坐标。

4、支持对输送机构4和存取机器人3的快速对接过程进行精准控制

在本实施例的全自动立体仓库中，输送机构4中的各个板链输送机是在不断运动的，而存取机器人3在入库阶段需要完成从板链输送机上取下对应辊托7，然后将对应辊托7精准插入分配到的目标格口21中的相关工作。在出库阶段，存取机器人3也需要先从分配到的目标格口21中取出对应辊托7，然后将辊托7移动到板链输送机上并准确放下。

在上述入库和出库的完整过程中。立体货架2是固定的，因此无需控制。而存取机器人3和输送机的运行状态是不断变化，对二者的状态控制尤为重要。本实施例设计相应的设备控制器对二者的运行状态进行协调控制。二者的协调控制过程大致如下：

在入库阶段，以图11的状态为例，设备控制器控制板链输送机将待入库的版辊输送到对应排的立体货架2处，然后使得板链输送机停止。与此同时，设备控制器控存取机器人3的运动组件31同步水平运动和竖直升降，将货叉组件32停留在对应板链输送机上的辊托7的位置。此时，伸缩货叉322中的叉脚恰好与辊托7下方的托槽71对准，伸缩电机324驱动叉脚向前伸插入到托槽71内，然后由运行组件将货叉组件32小幅度抬起，即可以使得辊托7脱离板链输送机。接下来，货叉组件32中的转向电机325再驱动转向托板321转动90°，使得版辊对准立体货架2上的格口21。然后由运动组件31同步进行水平和竖直运动，到达对应的目标格口21处。在目标格口21处，设备控制器驱动伸缩电机324将辊托7连同版辊共同放置到格口21内，然后放下辊托7，使得辊托7与格口21的底面接触。在将货叉组件32中的伸缩货叉322抽出即可。

在出库阶段，设备控制器首先控制存取机器人3到达目标格口21处，然后将伸缩货叉322插入到格口21中的辊托7下方，再向上抬起辊托7，并从格口21内向外退出，以从立体货架2上取下辊托7和版辊。接下来，转向电机325控制货叉转动90°，使得版辊和辊托7的延伸方向与侧方的板链输送机垂直，然后将货叉组件32移动到板链输送机上方，放下伸缩货叉322并将伸缩货叉322收回，完成版辊的出库动作。

在本实施例的方案中，入库动作和出库动作可以由不同的存取机器人3同步实施。例如，在其中一台存取机器人3实施“取货”动作时，由另一台存取机器人3在其它位置实施“卸货”动作。在进行“取货”或“卸货”时，板链输送机可以处于运行状态，并由设备控制器协调二者的精准对接过程。也可以在存取机器人3与板链输送机对接的瞬间将板链输送机停机，以在辊托7静止的状态下，保证伸缩货叉322可以准确地插入到辊托7下方的托槽71内。

此外，在本实施例更加优化的方案中，输送机构4末端对应保藏间1出口12的位置还设置有一个核准出库机构6，如图12所示，核准出库机构6也与库存管理系统对应的服务器通讯连接。核准出库机构6包括一个RFID读卡器和一个警报器。RFID读卡器获取下方经过的辊托7中RFID标签70内的保藏信息，并上传至库存管理系统；库存管理系统判断取出的版辊的保藏信息是否与接收到的取货请求中的请求信息一致，是则判断出库完成，更新对应的库存数据模型。否则向核准出库机构6下达一个出库错误指令。核准出库机构6在接收到出库错误指令后控制警报器发出错误警报。

实施例2

本实施例提供一种印刷版辊的全自动立体化仓库，本实施例是实施例1方案进一步的改进，在本实施例的方案中，考虑到存取机器人3中运动组件31的速度精准性对于系统功能的正常实施也存在至关重要的影响。因此，对实施例1方案作为了如下改良：

本实施例的存取机器人3中的运动组件31采用T型两轴滑台。并在存取机器人3中设置有用于测量运动组件31水平运行速度和竖直运行速度的速度传感器，以及一个运动补偿器。运动补偿器用于采集速度传感器测量的实测速度，然后通过卡尔曼滤波算法对测量结果进行矫正，接着判断实测速度是否与理论速度相匹配，并在二者出现误差时通过PID控制算法对T型两轴滑台的水平运行速度和/或竖直运行速度进行补偿。

如图13所示，运动补偿器的工作过程如下：

S1：检测存放机器人中运动组件31的水平运行速度v _y 和竖直运行速度v _z 。

S2：运动补偿器计算运动组件31的水平运行速度v _y 和竖直运行速度v _z 是否满足取放货物的最低速度：

（1）如满足要求则无需处理；

（2）若行走取放装置的水平运行速度v _y 和竖直运行速度v _z 中的任意一项不满足最低速度要求则需要进行如下的速度补偿：

S3：根据单位时间内运动组件31的水平运行速度、竖直运行速度建立预测方程。

以水平方向为例，假设单位时间区间为[k-1,k]（k=1,2,3…n），由于是匀速运动，所以得到k秒的前验速度

，k-1秒的后验速度

，以及过程噪声

；

得到预测方程为：

S4：根据当前时刻k存取机器人3的水平运行的期望速度v _yk ，构建存取机器人3的水平运行速度的观测方程z _yk ：

其中,

为当前时刻k的热成像技术获取存在的测量噪声，要注意的是，在进行先验估计算时不考虑噪声的影响，过程噪声

为0;

S5：计算噪声协方差

其中，

为当前时刻k协方差的预测值；P _k-1 为上一时刻k-1协方差的后验估计值；Q是过程噪声

的协方差矩阵；A _k-1 为上一时刻k-1进行线性化得到的雅可比矩阵。

S6：计算得到如下的增益系数K _k ：

；

其中，H为观测方程z _yk 的系数矩阵；R为测量噪声

的协方差矩阵、为常数。

S7：对存取机器人3的运动组件31的水平运行的速度进行估计，得到后验速度

：

S8：更新噪声协方程。

其中，P _k 为当前时刻k行走取放装置的水平运行的协方差矩阵的后验估计值，

为当前时刻k行走取放装置的水平运行的协方差矩阵的预测值，I为单位矩阵。

S9：将存取机器人3的运行速度的后验估计值

作为矫正优化后的值

；计算其与最低要求值之间的偏差，并调整存取机器人3的运行速度。

调整之后再次检测速度并进行判定，判断后验速度

是否满足

的条件。

实施例3

在实施例1和2 的基础上，本实施例进一步提供一种印刷版辊的高速出入库管理方法，其应用于如实施例1或2中的印刷版辊的全自动立体化仓库中，以实现对印刷卷辊的出入库过程进行全自动管理。

本实施例提供的高速出入库管理方法包括如下过程：

一、入库阶段

由前端机械手将待入库的印刷版辊放入到一个空的辊托7中，并将承载印刷版辊的辊托7放置到输送机构4的首端。辊托7和版辊会随着输送机构4向后输送。

辊托7随着输送机构4首先到达信息录入装置处，并从输送机构4转移到传送小车52上。在传送小车52上，信息录入机构5中的称重装置54会对印刷版辊和辊托7进行称重，然后计算出印刷版辊的净重。高速相机53则会同步采集辊托7上的印刷版辊的图像。接下来，信息录入装置会将称重结果和版辊图像同步发送到云端的库存管理系统中。

库存管理系统会通过版辊识别单元根据版辊图像和称重结果确认版辊的规格信息，然后将规格信息发送给信息录入装置。信息录入装置接收到规格信息后，会将规格信息以及对应的状态信息和库存信息等相关数据打包成保藏信息，并将保藏信息写入到辊托7中的RFID标签70内。

库存管理系统在确认规格信息的同时还会利用多目标优化模型确定当前版辊的最佳存放位置对应的目标格口21，并根据目标格口21的位置以及输送机构4的传送速率向对应的存取机器人3下达存货指令。

存取机器人3收到存货指令后，通过运动组件31在水平和竖直方向上的运动到达输送机构4的对应位置，与板链输送机上的辊托7对接后通过货叉组件32取走对应的辊托7，然后再通过运动组件31到达立体货架2中目标格口21的位置，最后通过货叉组件32将辊托7放置到目标格口21内。

辊托7达到目标格口21之后，目标格口21内的光电传感器20产生相应的感应信号并发送给库存管理系统。库存管理系统确认当前版辊入库完成，并对存储单元中的库存数据模型进行更新，将对应格口21的占用状态修改为已占用，并将保藏信息作为当前格口21对应版辊的标签信息。

二、出库阶段

库存管理系统接收管理人员发出的有关任意型号版辊的取货请求，并查询库存数据模型：当库存数据模型显示仓库内包含对应型号的版辊，则响应该请求；否则拒绝请求人发出的取货请求。

库存管理系统响应请求后，先利用多目标优化模型确定当前型号版辊的最佳取货位置对应的目标格口21；然后根据目标格口21的信息向对应存取机器人3下达取货指令。

存取机器人3收到取货指令后，先通过运动组件31到达立体货架2中目标格口21的位置，最后通过货叉组件32从目标格口21内取出辊托7，接着通过运动组件31达到邻近的板链输送机处，将货叉组件32上的辊托7放置在板链输送机上。

板链输送机上的版辊连同辊托7共同向后输送时，会到达核准出库机构6处。核准出货机构通过RFID读卡器获取下方经过的辊托7中RFID标签70内的保藏信息，并上传至库存管理系统。库存管理系统判断正在出库的版辊的保藏信息是否与接收到的取货请求中的请求信息一致：如果二者一致，则判断当前版辊的出库任务完成，库存管理系统会对存储单元中的库存数据模型进行数据更新，将对应格口21的专用状态修改为空置，并删除对应格口21内版辊的标签信息。

在本实施例中，多目标优化模型的设计过程如下：

首先，根据需要满足的条件，建立所需的多目标优化模型的数学方程G(x _i ,y _i ,z _i )。

上式中，f ₁ 是关于货物存取便捷度的函数方程；f ₂ 是关于货架重心的函数方程；f ₃ 是关于货物聚集度的函数方程；f ₄ 是关于货架抗倾属性的函数方程。

为各个评估函数对应的加权系数，可以人为根据实际情况设定。其中，加权系数满足：

。

其次，建立货架的空间坐标系

以保藏间1的入口11为原点O建立X、Y、Z的三轴空间直角坐标系。J将输送机构4入口11处的延伸方向定义为X轴的方向。则对于每个货架中格口21的空间坐标(x,y,z)而言，X代表该区域的第X排的货架，Y代表该货架的第Y列，Z代表该货架的第Z层。为了进一步对保藏间1的区域进行分类，还可以根据保藏间1内货架的摆放位置将仓库分为A,B,C,D等多个区域。用坐标(a,b,c)代表每个区域最后一个货架的最后一个位置，即：每个区域的第a排、b列、c层是该区域的最后一个货位。

此时，可以用坐标(A,x _i ,y _i ,z _i )表示货物i的货位位置，该坐标值的含义为：A区域内沿着输送机运输方向的第x _i 排货架的y _i 列z _i 层。

最后，构建f ₁ ，f ₂ ，f ₃ ，f ₄ 各自的函数方程式。

（1）建立f ₁ 的函数方程。

f ₁ 是以货物综合运输时间作为评价指标，来评估货物的存取便捷度的函数方程。货物的出入库频率越高，货物综合运输的时间就应该越短，这样才能保证所有的货物均可以被更加方便、快捷地搬入和取出，缩短货物出入库的总体时间。

每当执行一个出库或入库的任务是，库存管理系统会计算下一个保藏在该货架中的货物的最佳保藏位置。当检测到货物距离货架的距离为R，则到达货架的时间为

由于本实施例中的存取机器人3可以在Y方向（水平方向）和Z方向（竖直方向）同时运行，所以两个方向的最长运行时间要小于等于T _max 。

。

可得货架对应的行走放取装置水平行走和竖直提升的最低要求速度为：

可得单个货架对应的行走放取装置三个方向上的运行时间为：

由于Y方向和Z方向是同时运行的，则计算出T _max 为：

所以对于整个系统的综合运输时间的函数方程f ₁ 的函数方程为：

v _x 代表输送机构4在x轴方向上的运输速度，v _y 表示存取机器人3在y轴（水平）方向上的运输速度，v _z 代表存取机器人3在z轴（竖直）方向上的运输速度。D为货架单元格的长度，d为货架单元格的宽度，L为货架之间的间隙距离，H表示货架单元格的高度。辊筒进入每个区域的时间是固定值，为T _Qi ，T _c 为货叉组件32和气动夹具323取放货物的时间，T _c 也是固定值，P _i 为第i件货物的周转率。

（2）建立f ₂ 的函数方程。

f ₂ 是关于货架重心的函数方程。要求货物存放到到立体货架2上之后，立体货架2的重心较低。这是因为货物的重量与其所在层的乘积之和越小，说明货架重心越小，该状态下的货架越稳定。

所以，本实施例中f ₂ 的函数方程为：

M _i 为货物i质量。

（3）建立f ₃ 的函数方程。

f ₃ 是关于辊筒聚集度的函数方程。要求把按照某一特征为区别的标准，具有相同特征的辊筒放在较小的一定范围内，避免出现辊筒相距太远的情况出现。考虑以货物的中心坐标建立函数方程，则得到f ₃ 的函数方程为：

上式中，(j _i ,k _i ,l _i )表示和货物i同类货物的中心坐标，对于本实施例中的版辊而言，则要求同一型号的版辊尽量在同一立体货架2中相邻排列。

（4）建立f ₄ 的函数方程。

f ₄ 的函数方程是过计算相邻货架质量的均衡性来评估保藏间1内所有货架的抗倾覆性。在产品的出入库过程中，为了避免单个货架倒塌造成相邻货架被碰倒的情况出现，则要避免保藏间1内相邻货架的重量相差过大。当所有相邻货架的重量差最小，则认定此时保藏间1内货架的抗倾覆属性最优。

本实施例通过计算即每组货架上的货物的总质量的差距最小来评估货架的抗倾属性。并根据货架数量的奇偶性设定不同的函数方程，具体地，若货架数量为偶数（即a为偶数）。则f ₄ 的函数方程为：

若货架数量为奇数（即a为奇数）。则f ₄ 的函数方程为：

。

特别地，在入库或出库阶段，每当从立体货架2上放置一个版辊或取走一个版辊，多目标优化模型的模型值都会发生变化。本实施例的多目标优化模型中确定的目标格口21应使得多目标优化模型的模型值朝增长的趋势变化，即：如果版辊的出入库可以使得模型值增加，则选择使得增加值最大的那个格口21为目标格口21。如果版辊的出入库会使得模型值减小，则选择使得减小值最小的那个格口21为目标格口21。

本实施例的库存管理系统生成目标格口21的过程具体如下：

（1）先通过如下的局部优化模型G₁(x _i ,y _i ,z _i )分别在各个立体货架2中求解出满足存取便捷度、货架重心、货物聚集度最佳的若干个局部最优解：

；

（2）然后通过如下的全局优化模型G(x _i ,y _i ,z _i )从前述各个局部最优解中求解出所有立体货架2中满足存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性最佳的一个全局最优解：

（3）将全局最优解对应的位置的立体货架2上的格口21作为所需的目标格口21。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种印刷版辊的全自动立体化仓库，其用于对大量印刷版辊进行无接触地自动化存取、管理和保藏，所述全自动立体化仓库包括：保藏间、立体货架、输送机构、存取机器人，其特征在于，所述全自动立体化仓库还包括：

光电传感器，其安装在所述立体货架的每个格口内，并检测其中是否包含内容物；

辊托，其用于承载所述印刷版辊，每个辊托中包括一个RFID标签，RFID标签用于存储承载的印刷版辊的保藏信息；

信息录入机构，其安装在所述输送机构前端对应保藏间入口的位置；所述信息录入机构用于采集待保藏的印刷版辊的图像和称重数据，并同步上传至一个位于云端的库存管理系统中，然后将所述库存管理系统下发的印刷版辊的规格信息按照预设的保藏信息的数据格式写入到对应辊托中的RFID标签内；

库存管理系统，其与所述光电传感器、输送机构、存取机器人，以及信息录入机构通讯连接；所述库存管理系统中包括存储单元、指令生成单元、版辊识别单元、版辊分配单元以及设备控制器；所述存储单元中建立一个库存数据模型，所述库存数据模型用于记录保藏间内各个立体货架中每个格口的占用状态和版辊的保藏信息，存储单元中还存有一个包含所有已知型号版辊对应图像和规格参数的历史数据库；所述指令生成单元用于根据信息录入机构上传的保藏信息生成一个对应的存货指令，或在接收到用户发出的取货请求时，根据请求信息生成一个对应取货指令；所述版辊识别单元用于提取上传的版辊图像中的目标物，并将目标物的图像与历史数据库中已知版辊对比，识别出当前版辊图像中目标物并获取对应的规格信息，所述版辊识别单元还采用同步上传的称重信息对识别结果进行验证，验证通过后则将所述规格信息下发至所述信息录入机构；所述版辊分配单元用于在接收到一个存货指令或取货指令时，根据指令中对应的版辊规格信息查询所述库存数据模型，并确定当前版辊存放或取出时对应的目标格口；所述目标格口通过一个预设的多目标优化模型生成；所述设备控制器用于对输送机构和存取机器人进行协同控制，以根据确定的目标格口，控制存取机器人在立体货架中存取对应的印刷版辊。

2.如权利要求1所述的印刷版辊的全自动立体化仓库，其特征在于：所述存取机器人包括运动组件和货叉组件，所述运动组件采用由直线模组搭建的T型两轴滑台，所述T型两轴滑台包括水平行走装置和竖直提升装置；所述水平行走装置安装在保藏间地面上预设的行走轨道内，所述行走轨道贴合在立体货架的一侧并与所述立体货架的延伸方向平行；或者所述运动组件采用可沿立体货架X轴和Y轴方向运动的桁架机器人；

所述T型两轴滑台或桁架机器人的运动范围与所述立体货架的尺寸相匹配，以使得运动组件上连接的货叉组件能够到达立体货架上的任意一个格口处。

3.如权利要求2所述的印刷版辊的全自动立体化仓库，其特征在于：在所述存取机器人中，所述货叉组件包括转向托板、伸缩货叉、气动夹具、伸缩电机，以及转向电机；所述伸缩货叉安装在转向托板上，包括两个用于插入到所述辊托下方的平行叉脚；所述气动夹具安装在所述伸缩货叉上方，用于对所述伸缩货叉上的辊托及印刷版辊进行夹紧；所述转向电机用于驱动转向托板及其上方的驱动伸缩货叉相对Y轴沿水平面转动；所述伸缩电机用于驱动所述伸缩货叉沿水平方向伸缩运动。

4.如权利要求1所述的印刷版辊的全自动立体化仓库，其特征在于：所述辊托中的RFID标签中存储的保藏信息至少包括：印刷版辊的规格信息、状态信息、库存信息；所述规格信息包括印刷版辊的型号、长度、直径、重量、材质；所述状态信息包括印刷版辊的历史使用时长、上一周期的使用时长、剩余使用寿命；所述库存信息包括入库时间和历史入库次数、保存条件要求。

5.如权利要求1所述的印刷版辊的全自动立体化仓库，其特征在于：所述信息录入机构包括机台、传送小车、高速相机、称重装置，以及RFID数据写入设备；所述传送小车与板链输送机顺接，所述称重装置安装在传送小车上，用于测量上方经过的物体的重量；所述机台跨设在所述传送小车上方；所述高速相机安装在机台上，用于获取下方经过的辊托及印刷卷辊的图像；所述RFID数据写入设备获取云端的所述库存管理系统的识别结果，并将对应的保藏信息写入到传送小车上辊托中的RFID标签内。

6.如权利要求1所述的印刷版辊的全自动立体化仓库，其特征在于：在所述库存管理系统中，所述多目标优化模型G(x _i ,y _i ,z _i )的公式如下：

；

上式中，a、b、c分别表示保藏间内立体货架的排、列、层的总数量；(x _i ,y _i ,z _i )表示立体货架中各个格口对应的排列层坐标；f ₁ ~f ₄ 分别为设计出的用于评估存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性的函数；

分别表示存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性的影响权重，且满足：

；T _x 为当前货物取件时沿X轴方向上的运动时间；T _max 为当前货物取件时沿X轴或Z轴上的最大运动时间；T _c 为货叉和气动夹具取放货物的时间为固定值，P _i 为第i件货物的周转率；M _i 为当前货物i的质量；H表示当前货物对应格口的高度；(j _i ,k _i ,l _i )表示和货物i同类类型的货物在立体货架中的中心坐标。

7.如权利要求6所述的印刷版辊的全自动立体化仓库，其特征在于：所述存取机器人中的运动组件采用T型两轴滑台；所述存取机器人中设置有用于测量运动组件水平运行速度和竖直运行速度的速度传感器，以及一个运动补偿器；所述运动补偿器用于采集速度传感器测量到的实测速度，然后通过卡尔曼滤波算法对测量结果进行矫正，接着判断实测速度是否与理论速度相匹配，并在二者出现误差时通过PID控制算法对T型两轴滑台的水平运行速度和/或竖直运行速度进行补偿。

8.如权利要求1所述的印刷版辊的全自动立体化仓库，其特征在于：所述输送机构末端对应保藏间出口的位置还设置有一个核准出库机构，所述核准出库机构与所述库存管理系统通讯连接；所述核准出库机构包括一个RFID读卡器和一个警报器；所述RFID读卡器获取下方经过的辊托中RFID标签内的保藏信息，并上传至库存管理系统，所述库存管理系统判断保藏信息是否与接收到的取货请求中的请求信息一致，是则判断出库完成，更新对应的库存数据模型，否则向所述核准出库机构下达一个出库错误指令，核准出库机构在接收到出库错误指令后控制警报器发出错误警报。

9.一种印刷版辊的高速出入库管理方法，其特征在于：其应用于如权利要求1-8中任意一项所述的印刷版辊的全自动立体化仓库，以实现对印刷卷辊的出入库过程进行全自动管理；所述高速出入库管理方法包括如下过程：

一、入库阶段

由前端机械手将待入库的印刷版辊放入到一个空的辊托中，并将承载印刷版辊的辊托放置到输送机构的首端；

辊托首先到达信息录入装置处；信息录入机构对印刷版辊进行称重，并采集辊托上的印刷版辊的图像；然后将称重结果和版辊图像同步发送到云端的库存管理系统；库存管理系统基于版辊图像和称重结果确认版辊的规格信息并发送给信息录入装置；信息录入装置根据接收到的规格信息以及其它相关的数据生成对应的保藏信息，并将保藏信息写入到辊托中的RFID标签内；

库存管理系统在确认规格信息的同时还利用多目标优化模型确定当前版辊的最佳存放位置对应的目标格口，并根据目标格口的位置以及输送机构的传送速率向对应的存取机器人下达存货指令；

存取机器人收到存货指令后，通过运动组件在水平和竖直方向上的运动到达输送机构的对应位置，与板链输送机上的辊托对接后通过货叉组件取走对应的辊托，然后再通过运动组件到达立体货架中目标格口的位置，最后通过货叉组件将辊托放置到目标格口内；

辊托达到目标格口之后，目标格口内的光电传感器产生相应的感应信号并发送给库存管理系统；库存管理系统确认当前版辊入库完成，并对存储单元中的库存数据模型进行更新；

二、出库阶段

库存管理系统接收管理人员发出的有关任意型号版辊的取货请求，并查询库存数据模型：当库存数据模型包含对应型号的版辊则响应该请求，否则拒绝取货请求；

库存管理系统响应请求后，先利用多目标优化模型确定当前型号版辊的最佳取货位置对应的目标格口；然后根据目标格口的信息向对应存取机器人下达取货指令；

存取机器人收到取货指令后，先通过运动组件到达立体货架中目标格口的位置，最后通过货叉组件从目标格口内取出辊托，接着通过运动组件达到邻近的板链输送机处，将货叉组件上的辊托放置在板链输送机上；

板链输送机上的版辊连同辊托共同输送到核准出库机构处，核准出货机构通过RFID读卡器获取下方经过的辊托中RFID标签内的保藏信息，并上传至库存管理系统，所述库存管理系统判断正在出库的版辊的保藏信息是否与接收到的取货请求中的请求信息一致，是则判断当前版辊出库完成，并对存储单元中的库存数据模型进行更新。

10.如权利要求9所述的印刷版辊的高速出入库管理方法，其特征在于：在入库或出库阶段，多目标优化模型中确定的目标格口应使得模型的增加值最大或减小值最小；

所述库存管理系统生成目标格口的过程如下：

（1）先通过如下的局部优化模型G₁(x _i ,y _i ,z _i )分别在各个立体货架中求解出满足存取便捷度、货架重心、货物聚集度最佳的若干个局部最优解：

；

（2）然后通过如下的全局优化模型G(x _i ,y _i ,z _i )从前述各个局部最优解中求解出所有立体货架中满足存取便捷度、货架重心、货物聚集度和抗倾属性最佳的一个全局最优解：

；

（3）将所述全局最优解对应的位置的立体货架上的格口作为所需的目标格口。

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