CN115983760A - 一种自动化立体式仓库货物管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自动化立体式仓库货物管理方法，在月台工作时智能自动装卸叉车通过货车上的RFID标签，对货物平面位置实现精准定位，利用图像处理技术识别货物高度，配合红外定位系统、安全控制系统、最短路径算法智能自动装卸叉车可对路径自动导引，自动避障。到达暂存区后，通过识别暂存区地面的RFID标签矩阵，智能选取货物暂存位置，堆放货物后设备通过图像处理，在数据库更新暂存位置的高度，智能自动装卸车在下次工作时可根据原货物位置高度参数，调节自身货叉的高度，对货物在暂存区实现堆放功能。在技术上，智能自动装卸叉车具备了代替人工叉车的能力，保证了货物装卸过程的安全、有序的进行。

Description

一种自动化立体式仓库货物管理方法

技术领域

本发明涉及货物搬运技术领域，主要涉及一种自动化立体式仓库货物管理方法。

背景技术

自动化立体仓库，是物流仓储中出现的新概念，利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化、存取自动化、操作简便化。自动化立体仓库是当前技术水平较高的形式，自动化立体仓库的主体由货架、智能自动装卸叉车、入（出）库工作台和自动运进（出）及操作控制系统组成。货架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，智能自动装卸叉车穿行于货架之间，完成存、取货的工作。

自动化立体仓库已实现了自动拣选货物、无人堆垛货物、无人输送货物，实现了货物入库全流程的可视化。但是在货物的装卸过程中，使用的仍然是人工叉车在进行货物的装卸。尤其是整车小件家电的装卸货，夹抱车对它的装卸效率并不高，通常需要大量的人力参与，而人工装卸货物效率低下，存在一定的安全隐患和工人违规操作的可能；而且小件家电中也存在一些不可夹抱的特殊产品，比如电视机，因此这类产品的装卸要反复在托盘上进行装卸，不仅效率低下，更大大增加了货物损毁的可能。因此，有必要设计一种新的仓库货物管理方法，以解放人力提高装卸效率，加强装卸流程的规范化操作。

发明内容

本发明提供一种自动化立体式仓库货物管理方法，解决了货物从工厂到仓库周转不畅的问题，省去了人工在托盘上堆码小件家电的过程，提高了装卸效率，同时也避免了工人误操作、违规操作现象的出现，保证了货物装卸过程的安全、有序的进行。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种自动化立体式仓库货物管理方法，其具体包括以下步骤：

当货车抵达月台后，利用数字图像处理系统和RFID识别技术捕捉货车停放信息，并查询数据库，判断车上是否有存货；

若有存货，由后台系统发布指令，使得智能自动装卸叉车启动，自动寻路前往月台，利用RFID定位技术和数字图像处理技术来进行货物定位，通过智能自动装卸叉车从货车内存货区进行取货，并更新货车数据库信息；接着智能自动装卸叉车自动寻路前往货物暂存区，进行卸货，并更新货物暂存区数据库信息，通过数据库信息判断货车内存货区货物是否清空；

若无存货，由后台系统发布指令，使得智能自动装卸叉车启动，自动寻路前往货物暂存区，利用RFID定位技术、数字化区域管理以及红外测距技术对暂存区货物摆放位置实现精准确定，通过智能自动装卸叉车从货物暂存区进行取货，并更新货物暂存区数据库信息；接着智能自动装卸叉车自动寻路前往月台，向货车存货区进行装货，并更新货车数据库信息，通过数据库信息判断货车内存货区货物是否装满。

优选的：所述仓库货物管理方法是基于无源RFID的射频技术以及基于无源RFID非测距定位的一维行程定位算法来进行货物定位的；所述货车进行货物运输过程采用带托盘运输方式，在货车车厢底部贴有RFID标签，每个标签和托盘的相对位置固定，等货车以侧面贴近月台的方式停靠在月台旁后，智能自动装卸叉车通过信号接收器和RFID标签发射的信号，进行托盘位置的定位，并由上位机下达指令，完成货物叉取操作，从货车侧面对货物进行装卸。

优选的：所述基于无源RFID非测距定位的一维行程定位算法，具体是采用阅读器检测到的接收信号强度RSSI来标定阅读器与指定RFID标签的距离；RSSI信号强度 δ与阅读器与指定RFID标签的距离 d的关系为：

其中 k表示路径长度与路径损耗之间的比例因子，与障碍物的材料和结构有关，适用范围为2~5；表示标准差为4~10、平均值为0的高斯分布随机变量；表示参考距离下的信号强度； d ₀ 表示阅读器与指定RFID标签的距离；

设为参考回波信号强度，随着智能自动装卸叉车沿着与紧贴月台的货车车身平行的方向进行移动，位于叉车侧面的RFID阅读器与RFID标签之间的距离经历从小变大的过程，标签对阅读器的回波信号强度由弱变强再变弱，记录第一次测距时该过程的值；确定参考距离的算法流程如下：

Step1：记录当前阅读器接收到的回波信号强度；

Step2：叉车沿与货车车身平行的方向平移Δ L，记录此时阅读器接收到的回波信号强度为；

Step3：若，返回Step1；若，令，并在当前操作中令叉车平移﹣Δ L；若，令。

优选的：所述数字化区域管理具体为将货物暂存区以及货车内存货区的存储空间划分为一个个与标准叉盘大小相等的矩形区域，并在其几何中心贴上RFID标签；RFID阅读器可以识别每一个RFID标签所携带的唯一的识别号，可以使用该识别号访问数据库；当智能自动装卸叉车抵达货物暂存区后，可通过地面提前设置的RFID标签矩阵，判断托盘应该放置的平面位置。

优选的：智能自动装卸叉车进行装货操作时，当叉车判定已装载当前需要运输的货物，就实时更新货物暂存区数据库，删去已装载货物的信息；当物流系统判定指定货物已运送至货车货架上时，更新货车数据库，在指定区域编号的记录中增加已运送货物的信息；

智能自动装卸叉车进行卸货操作时，货物摆放操作完成后，货物暂存区的摄像头会对货物图像进行捕捉，后台系统分析货物的高度，实时更新至货物暂存区数据库中，为下一次智能自动装卸叉车堆放时提供高度参数。

优选的：当智能自动装卸叉车自动寻路时，利用激光交叉定位、超声波技术以及红外线避障技术技术进行路径导引；所述激光交叉定位是指在智能自动装卸叉车的运行区域设有激光反射板，当智能自动装卸叉车自动寻路时，智能自动装卸叉车发射激光并接收反射回来的激光束，通过计算确定自身的位置。

优选的：在对智能自动装卸叉车进行路径导引时，可采用最短路径算法，即单个叉车负责一个货物暂存区算法步骤为：

Step1：叉车移动到最近区域中心；

Step2：上位机分析当前区域，将可到达区域的中心坐标连线的边角拐点设为节点，若两节点可沿直线到达，计算其欧式距离作为边权，生成有向图；

Step3：将当前位置作为起点，目的坐标作为终点，使用Dijkstra算法求取最短路；

多个叉车负责一个货物暂存区算法步骤为：

Step1：当叉车A的避障设备监测到即将撞上另一辆叉车B，将这一信号发送到控制设备，并通过无线通讯技术将这一信号发送给叉车B的控制设备；

Step2：叉车A刹车，叉车A将其所在区域发送给上位机，上位机将叉车A所在区域从叉车B的“可到达区域”中除去，重新规划路径；

Step3：叉车A等待一段时间重新移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提出的一种自动化立体式仓库货物管理方法，实际是智能自动装卸叉车在小件家电装卸过程中的应用，智能自动装卸叉车配合现有托盘、货车的标准化系统使用，通过RFID技术，利用货车上的RFID标签，对货物平面位置实现精准定位，同时配合红外定位系统、安全控制系统、最短路径算法，智能自动装卸叉车可对路径自动导引及自动避障，从而解决了货物从工厂到仓库周转不畅的问题，省去了人工在托盘上堆码小件家电的过程，提高了装卸效率，对12.5m*2.5m的板车装卸过程，可节约装卸时间约20-30分钟，减少工作人员约3-5人，提高了装卸车工作效率约百分之三十，同时也避免了工人误操作、违规操作现象的出现。在技术上，智能自动装卸叉车具备了代替人工叉车的能力，保证了货物装卸过程的安全、有序的进行。智能自动装卸叉车的使用，推动了无人仓储的进程，加快了实现物流行业全自动化的步伐。

附图说明

图1是本发明的智能自动装卸叉车的工作流程框图；

图2是本发明的装卸货过程算法流程框图；

图3是本发明的RFID设备结构图；

图4是本发明的RFID系统工作流程框图；

图5是本发明的Excel模拟计算托盘占用率分析图；

图6是本发明的智能自动装卸叉车在月台工作示意图；

图7是本发明的货物暂存区磁道铺设示意图；

图8是本发明的Excel模拟中各参数值的对应单元格示意图表；

图9是本发明的Excel模拟计算货物暂存区货物堆放图；

图10是本发明的货物暂存区货物摆放示意图；

图11是本发明的数据库格式示意图；

图12是本发明的货物暂存区存货示意图；

图13是本发明的距离有向图；

图14是本发明的Dijkstra算法流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“页”、“底”“内”、“外”、"顺时针”、“逆时针”、“同轴"、“底部”、“一端”、“顶部”、“另一端”、“一侧”、“前部”、“两端”、“两侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设有”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现参考附图，其中各图示的目的仅在于显示某些示例性的实施例，而不旨在对本发明进行限制。在各附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部分。各附图中的尺寸和比例也仅用于示意，而不应被解释为对本发明的缩限，这些尺寸可能相对于实际产品有所放大。

实施例

请参阅图1-14，本实施例的一种自动化立体式仓库货物管理方法，其具体包括以下步骤：

当货车抵达月台后，利用数字图像处理系统和RFID识别技术捕捉货车停放信息，并查询数据库，判断车上是否有存货；

若有存货，由后台系统发布指令，使得智能自动装卸叉车启动，自动寻路前往月台，利用RFID定位技术和数字图像处理技术来进行货物定位，通过智能自动装卸叉车从货车内存货区进行取货，并更新货车数据库信息；接着智能自动装卸叉车自动寻路前往货物暂存区，进行卸货，并更新货物暂存区数据库信息，通过数据库信息判断货车内存货区货物是否清空；

若无存货，由后台系统发布指令，使得智能自动装卸叉车启动，自动寻路前往货物暂存区，利用RFID定位技术、数字化区域管理以及红外测距技术对暂存区货物摆放位置实现精准确定，通过智能自动装卸叉车从货物暂存区进行取货，并更新货物暂存区数据库信息；接着智能自动装卸叉车自动寻路前往月台，向货车存货区进行装货，并更新货车数据库信息，通过数据库信息判断货车内存货区货物是否装满。

所述仓库货物管理方法是基于无源RFID的射频技术以及基于无源RFID非测距定位的一维行程定位算法来进行货物定位的。RFID技术是一种无线射频通信技术，其具有的非接触的自动识别与传递信息的功能是通过电磁波的传输实现的。通常RFID系统由阅读器，天线和上位机组成，其结构及信息传输如图3所示（识读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当RFID标签进入时产生感应电流从而获得能量，向阅读器发送自身编码等信息，阅读器采读信息并解码，然后阅读器将信息传送至上位机进行处理，通过上位机发送命令给执行机构）。RFID系统具有携带信息量大，无需人工干预，非视距（通信的两节点间允许视线受阻），成本较低，传输精度不易受传输环境因素影响等优点。一个完整的RFID系统工作流程框图如图4所示。

在发明中，具体可采用一种定制型12.5m*2.5m后挂式双层板车进行货物运输，运输过程采用带托盘运输的方式，以1200mm*1000mm规格的托盘为例，一层能装托盘数为12*2=24个托盘。本发明通过对托盘占用率进行分析，中国现采用的托盘多为1200mm*1000mm和1100*1100mm两种规格，在本方案的研究中为了阐述方便，我们主要以1200mm*1000mm规格为研究对象。但是在生产过程中，家电的包装模数并不一定和托盘的模数采用统一标准，我们利用海尔公司现有产品的包装模数进行分析。

通过对比货物平行摆放和垂直放置两种方式，选取对托盘空间占用率最大的方式进行摆货，再数出一层可摆放多少件货物，最终计算得出托盘空间使用率。

设托盘长度为Ta，托盘宽度为Tb，托盘面积为T，则根据面积公式可得：

T=Ta*Tb；

设货物长度为Ha，货物宽度为Hb，通过面积公式算的单件货物所占面积为：

H=Ha*Hb；

设一层总共可摆放货物件数为n，托盘占用率用φ表示，则可得：

φ=（H*n）/T；

此部分计算在Excel模拟如图5所示。通过统计我们发现，在提供的5724中货物包装模数中，托盘占用率在百分之七十以上的货物种类有1848中，托盘占用率在百分之八十以上的货物种类有1092种，托盘占用率在百分之九十以上的货物种类有248种，托盘占用率在百分之九十五以上的货物种类有94种。而适用托盘的货物种类主要集中在小型家电，因此我们可以发现托盘系统在小型家电适用性较好，这也符合我们目前采用托盘加人工叉车装卸小型家电的现状。

在货车车厢底部贴有RFID标签，每个标签和托盘的相对位置固定，便于装卸过程的货物定位。等货车在进入月台，以侧面贴近月台的方式停靠在月台旁后，智能自动装卸叉车在月台上工作。智能自动装卸叉车通过信号接收器和RFID标签发射的信号，进行托盘位置的定位，并由上位机下达指令，完成货物叉取操作，从货车侧面对货物进行装卸。

本发明采用的一种基于无源RFID非测距定位的一维行程定位算法，设智能自动装卸叉车沿着与紧贴月台的货车车身平行的方向运行，且始终与月台边缘保持一定距离，如图6所示。由于测距的进度要求高，且影响因素较多，故具体可采用阅读器检测到的接收信号强度RSSI来标定阅读器与指定RFID标签的距离。RSSI信号强度 δ与阅读器与指定RFID标签的距离 d的关系为：

其中 k表示路径长度与路径损耗之间的比例因子，与障碍物的材料和结构有关，适用范围为2~5；表示标准差为4~10、平均值为0的高斯分布随机变量；表示参考距离下的信号强度； d ₀ 表示阅读器与指定RFID标签的距离。

设为参考回波信号强度（理想状态下位于叉车侧面中心的阅读器与指定RFID标签两点连线垂直于托盘侧面时阅读器接收到的回波信号强度），随着智能自动装卸叉车沿着与紧贴月台的货车车身平行的方向进行移动，位于叉车侧面的RFID阅读器与RFID标签之间的距离经历从小变大的过程，标签对阅读器的回波信号强度由弱变强再变弱，记录第一次测距时该过程的值。确定参考距离的算法流程如下：

Step1：记录当前阅读器接收到的回波信号强度；

Step2：叉车沿与货车车身平行的方向平移Δ L，记录此时阅读器接收到的回波信号强度为；

Step3：若，返回Step1；若，令，并在当前操作中令叉车平移﹣Δ L；若，令。

当智能自动装卸叉车自动寻路时，可利用激光交叉定位、超声波技术以及红外线避障技术技术进行路径导引。所述激光交叉定位是指在智能自动装卸叉车的运行区域设有激光反射板，当智能自动装卸叉车自动寻路时，智能自动装卸叉车发射激光并接收反射回来的激光束，通过计算确定自身的位置。而超声波技术以及红外线避障技术的应用则为智能自动装卸叉车提供了可靠的避障技术。

本发明还可采用在货物暂存区与卸货区及装货区（即货车停靠的月台）之间，以及货物暂存区内部铺设磁道的方法来完成叉车的路径导引。货物暂存区磁道铺设图如图7所示。

本发明中我们通过使用RFID定位技术，通过阅读器和电子标签之间无线信息传递，使AGV车（即智能自动装卸叉车）对暂存区货物摆放位置实现精准确定，对托盘的堆放实现精细化控制。在此过程中我们可采用基于红外测距暂存区货物模糊定位软件模拟方法，具体通过软件Excel中的MAX，IF等函数对托盘堆放进行模拟，我们以图8表中的3号托盘为例。

图8表中设计公式如下：

B5=IF(H3="没有空闲库位，暂停工作",0,G4*$M$3+(G4-1)*$M$5)

C5=IF(H4="没有空闲库位，暂停工作",0,F5*$M$4+(F5-1)*$M$5)

D5=IF(H4="没有空闲库位，暂停工作",0,$M$6-B5)

E5=IF(H4="没有空闲库位，暂停工作",0,$M$7-C5)

F5=IF(H4="没有空闲库位，暂停工作",0,IF(D4>$M$3,F4,F4+1))

G5=IF(H4="没有空闲库位，暂停工作",0,IF(AND(E4+1>$M$4,D4>$M$3),G4+1,G4-I4+1))

H5=IF(H4="没有空闲库位，暂停工作","没有空闲库位，暂停工作",IF(AND(G5=I4,E5<$M$4),"没有空闲库位，暂停工作",IF(D5>$M$3,"继续按行依次摆放","换行，从第一列开始摆放")))

I5=MAX(G5,I4)

J5=MAX(F5,J4)

此部分在Excel中计算如图9所示。

货物暂存区中货物摆放示意图如图10所示，其中A：货物暂存区长度(单位：m)，B：货物暂存区宽度(单位：m)，C：货物长度(单位：m)，D：货物宽度(单位：m)，E：货物堆放长度(单位：m)，F：货物堆放宽度(单位：m)，G：货物堆放间隔(单位：m)，H：暂存区剩余宽度(单位：m)，I：货物暂存区剩余长度(单位：m)。

由于RFID技术所需要的RFID成本较高，一般的二维码普通标签一张只需要几分钱的成本，而好一点的RFID标签要0.5元左右。对于大型物流公司一天几十万件的物流量，给每一个货物贴上标签成本显然过高。为了能使RFID标签被重复利用，本发明提出了基于数据库的货车内空间数字化区域管理方案：

将货物暂存区以及货车内存货区的存储空间划分为一个个与标准叉盘大小相等的矩形区域，并在其几何中心贴上RFID标签。RFID阅读器可以识别每一个RFID标签所携带的唯一的识别号，可以使用该识别号访问数据库。当智能自动装卸叉车抵达货物暂存区后，可通过地面提前设置的RFID标签矩阵，判断托盘应该放置的平面位置。卸货时，货物摆放操作完成后，暂存区的摄像头会对货物图像进行捕捉，后台系统分析货物的高度，实时更新至数据库中，为下一次智能自动装卸叉车堆放时提供高度参数。

举例说明，将RFID识别号作为关键字查找数据库，数据库格式如图11所示。某一货物暂存区各个区域的中心坐标确定方法：

（1）货物暂存区规划人员在规划区域时确定某一暂存区的东西侧一脚中心区域的坐标。

（2）由于托盘的长宽由国际标准给定，编号区域长宽由托盘决定，同一货物暂存区各编号区域间隔相等。故剩余区域中心坐标可由计算机经简单的长度计算自动生成。

区域编号=层编号+该层位置编号。区域编号和货车编号就可以唯一确定货物的位置。货车存货区区域编号遵循从车头到车尾、下层到上层编号递增的规律进行编号，号码大小代表装货与取货的优先级，号码小的优先。使用相同方法将货物暂存区进行编号。货物暂存区区域编号=暂存区区号+货物位置编号。

以图12中一侧墙封闭的货物暂存区为例，越靠内侧墙壁的区域编号越小，卸货时（即智能自动装卸叉车将货车上面的货物搬往货物暂存区），编号小的优先级高。装货时，编号大的优先级高。

智能自动装卸叉车在货物暂存区与货车之间反复进行物流运输。智能自动装卸叉车进行装货操作时，当叉车判定已装载当前需要运输的货物，就实时更新货物暂存区数据库，删去已装载货物的信息；当物流系统判定指定货物已运送至货车货架上时，更新货车数据库，在指定区域编号的记录中增加已运送货物的信息，包括产品名，具体数量等。

智能自动装卸叉车进行卸货操作时，货物摆放操作完成后，货物暂存区的摄像头会对货物图像进行捕捉，后台系统分析货物的高度，实时更新至货物暂存区数据库中，为下一次智能自动装卸叉车堆放时提供高度参数。

目前在AGV物流中应用较广的路径规划方案为使用磁导航技术，即在货物暂存区铺设磁道来引导，但该方案会大大削减货物暂存区的空间利用率，且提高成本。故在对智能自动装卸叉车进行路径导引时，可采用最短路径算法，即将货物暂存区划分为各个区间，各区间中心坐标确定，就可以套用图论中最短路问题的求解方案，从而降低成本，提高空间利用率。

单个叉车负责一个货物暂存区算法步骤为：

Step1：叉车移动到最近区域中心。

Step2：上位机分析当前区域，将可到达（未放置物品的）区域的中心坐标连线的边角拐点设为节点（如图13所示），若两节点可沿直线到达，计算其欧式距离作为边权，生成有向图。

Step3：将当前位置作为起点，目的坐标作为终点，使用Dijkstra算法求取最短路，Dijkstra算法流程图如图14所示；

货物暂存区空间较大，需要多个小车协同工作时，需要加入避障算法。多个（一般2~3个）叉车负责一个货物暂存区的避障算法步骤为：

Step1：当叉车A的避障设备监测到即将撞上另一辆叉车B，将这一信号发送到控制设备，并通过无线通讯技术将这一信号发送给叉车B的控制设备；

Step2：叉车A刹车，叉车A将其所在区域发送给上位机，上位机将叉车A所在区域从叉车B的“可到达区域”中除去，重新规划路径；

Step3：叉车A等待一段时间重新移动。

该方法灵活性高，节省时间，省去规划磁道与购买接收装置的费用，极大地提高空间利用率。

要执行装货卸货操作，就必须确定货物暂存区的一块区域与货车上的某一区域。目前智能化仓库管理自动确定闲置区域的方法通常是使用红外线扫描技术，结合无人机的图像识别技术也正在发展。但是这两项技术都需要不菲的开销。

本发明舍弃了对每个货物贴上RFID识别标志方案的持续货物跟踪能力，而是给货车与货物暂存区用RFID标签标号尽可能地使成本最优与算法最简。故可以根据数据库中存储的该区域的货物数来确定是否能进行装卸货操作，在根据上文给出的优先级顺序唯一地确定物流起始点。装卸货算法流程图如图2所示（场景展示中最号还要加入“货车”，功能只是向前直线行驶一段距离）。

本发明主要提出的是一种智能自动装卸叉车在小件家电装卸过程中的应用，在月台工作时智能自动装卸叉车通过货车上的RFID标签，对货物平面位置实现精准定位，利用图像处理技术识别货物高度，配合红外定位系统、安全控制系统、最短路径算法智能自动装卸叉车可对路径自动导引，自动避障。到达暂存区后，通过识别暂存区地面的RFID标签矩阵，智能选取货物暂存位置，堆放货物后设备通过图像处理，在数据库更新暂存位置的高度，智能自动装卸车在下次工作时可根据原货物位置高度参数，调节自身货叉的高度，对货物在暂存区实现堆放功能。在技术上，智能自动装卸叉车具备了代替人工叉车的能力，保证了货物装卸过程的安全、有序的进行。

以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种自动化立体式仓库货物管理方法，其特征在于,包括以下步骤：

当货车抵达月台后，利用数字图像处理系统和RFID识别技术捕捉货车停放信息，并查询数据库，判断车上是否有存货；

若有存货，由后台系统发布指令，使得智能自动装卸叉车启动，自动寻路前往月台，利用RFID定位技术和数字图像处理技术来进行货物定位，通过智能自动装卸叉车从货车内存货区进行取货，并更新货车数据库信息；接着智能自动装卸叉车自动寻路前往货物暂存区，进行卸货，并更新货物暂存区数据库信息，通过数据库信息判断货车内存货区货物是否清空；

若无存货，由后台系统发布指令，使得智能自动装卸叉车启动，自动寻路前往货物暂存区，利用RFID定位技术、数字化区域管理以及红外测距技术对暂存区货物摆放位置实现精准确定，通过智能自动装卸叉车从货物暂存区进行取货，并更新货物暂存区数据库信息；接着智能自动装卸叉车自动寻路前往月台，向货车存货区进行装货，并更新货车数据库信息，通过数据库信息判断货车内存货区货物是否装满。

2.根据权利要求1所述的一种自动化立体式仓库货物管理方法，其特征在于：所述仓库货物管理方法是基于无源RFID的射频技术以及基于无源RFID非测距定位的一维行程定位算法来进行货物定位的；所述货车进行货物运输过程采用带托盘运输方式，在货车车厢底部贴有RFID标签，每个标签和托盘的相对位置固定，等货车以侧面贴近月台的方式停靠在月台旁后，智能自动装卸叉车通过信号接收器和RFID标签发射的信号，进行托盘位置的定位，并由上位机下达指令，完成货物叉取操作，从货车侧面对货物进行装卸。

3.根据权利要求2所述的一种自动化立体式仓库货物管理方法，其特征在于：所述基于无源RFID非测距定位的一维行程定位算法，具体是采用阅读器检测到的接收信号强度RSSI来标定阅读器与指定RFID标签的距离；RSSI信号强度δ与阅读器与指定RFID标签的距离d的关系为：

其中k表示路径长度与路径损耗之间的比例因子，与障碍物的材料和结构有关，适用范围为2~5；表示标准差为4~10、平均值为0的高斯分布随机变量；表示参考距离下的信号强度；d ₀ 表示阅读器与指定RFID标签的距离；

设为参考回波信号强度，随着智能自动装卸叉车沿着与紧贴月台的货车车身平行的方向进行移动，位于叉车侧面的RFID阅读器与RFID标签之间的距离经历从小变大的过程，标签对阅读器的回波信号强度由弱变强再变弱，记录第一次测距时该过程的值；确定参考距离的算法流程如下：

Step1：记录当前阅读器接收到的回波信号强度；

Step2：叉车沿与货车车身平行的方向平移ΔL，记录此时阅读器接收到的回波信号强度为；

Step3：若，返回Step1；若，令，并在当前操作中令叉车平移﹣ΔL；若，令。

4.根据权利要求3所述的一种自动化立体式仓库货物管理方法，其特征在于：所述数字化区域管理具体为将货物暂存区以及货车内存货区的存储空间划分为一个个与标准叉盘大小相等的矩形区域，并在其几何中心贴上RFID标签；RFID阅读器可以识别每一个RFID标签所携带的唯一的识别号，可以使用该识别号访问数据库；当智能自动装卸叉车抵达货物暂存区后，可通过地面提前设置的RFID标签矩阵，判断托盘应该放置的平面位置。

5.根据权利要求4所述的一种自动化立体式仓库货物管理方法，其特征在于：智能自动装卸叉车进行装货操作时，当叉车判定已装载当前需要运输的货物，就实时更新货物暂存区数据库，删去已装载货物的信息；当物流系统判定指定货物已运送至货车货架上时，更新货车数据库，在指定区域编号的记录中增加已运送货物的信息；

智能自动装卸叉车进行卸货操作时，货物摆放操作完成后，货物暂存区的摄像头会对货物图像进行捕捉，后台系统分析货物的高度，实时更新至货物暂存区数据库中，为下一次智能自动装卸叉车堆放时提供高度参数。

6.根据权利要求1所述的一种自动化立体式仓库货物管理方法，其特征在于：当智能自动装卸叉车自动寻路时，利用激光交叉定位、超声波技术以及红外线避障技术技术进行路径导引；所述激光交叉定位是指在智能自动装卸叉车的运行区域设有激光反射板，当智能自动装卸叉车自动寻路时，智能自动装卸叉车发射激光并接收反射回来的激光束，通过计算确定自身的位置。

7.根据权利要求6所述的一种自动化立体式仓库货物管理方法，其特征在于：在对智能自动装卸叉车进行路径导引时，可采用最短路径算法，即单个叉车负责一个货物暂存区算法步骤为：

Step1：叉车移动到最近区域中心；

Step2：上位机分析当前区域，将可到达区域的中心坐标连线的边角拐点设为节点，若两节点可沿直线到达，计算其欧式距离作为边权，生成有向图；

Step3：将当前位置作为起点，目的坐标作为终点，使用Dijkstra算法求取最短路；

多个叉车负责一个货物暂存区算法步骤为：

Step1：当叉车A的避障设备监测到即将撞上另一辆叉车B，将这一信号发送到控制设备，并通过无线通讯技术将这一信号发送给叉车B的控制设备；

Step2：叉车A刹车，叉车A将其所在区域发送给上位机，上位机将叉车A所在区域从叉车B的“可到达区域”中除去，重新规划路径；

Step3：叉车A等待一段时间重新移动。

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