CN116140209A - 一种智能工具分拣悬挂系统及方法 - Google Patents

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杨树旺
朱洪波
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Abstract

本发明公开了一种智能工具分拣悬挂系统及方法，可节约收纳空间并提供可靠的悬挂定位。所述系统包括中央服务器、分拣机器人和收纳箱，三者通信连接；中央服务器根据接收到的选配指令，控制分拣机器人在工具库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器根据总面积和最小原则确定最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱；收纳箱识别到目标工具的RFID标签后，控制箱内对应位置区域的电磁挂钩弹出，实现对目标工具的悬挂定位。

Description

一种智能工具分拣悬挂系统及方法
技术领域
本发明属于分拣收纳技术领域，尤其涉及一种智能工具分拣悬挂系统及方法。
背景技术
现有的智能工具箱通过运用RFID、二维码等识别技术解决了工具的自动统计、追踪、查询等问题，极大提高了工具管理水平；但是，传统的智能工具箱功能较为单一，无法有效的根据工具的形状大小进行存放位置的合理规划，导致存储空间不能实现最大化利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能工具分拣悬挂系统及方法，用于解决现有技术无法对工具存储布局进行合理规划的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种智能工具分拣悬挂系统，包括：中央服务器、分拣机器人和收纳箱，三者彼此之间通信连接；
所述中央服务器，用于接收选配指令，控制分拣机器人在工具库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器根据总面积和最小原则确定最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱；
所述收纳箱，包括均匀密布的伸缩式电磁挂钩、电磁控制装置、RFID标签识别装置，RFID标签识别装置在识别到工具的RFID标签后，电磁控制装置控制与当前RFID标签关联的存储位置区域内用于固定当前工具的多个伸缩式电磁挂钩弹出，对与目标工具进行悬挂定位。
进一步地，所述收纳箱还包括箱体、箱盖、隔板以及电源；
所述隔板放置在所述箱体内，将箱体分割为上腔和下腔，隔板上均匀设置有用于所述伸缩式电磁挂钩穿出的通孔，伸缩式电磁挂钩的本体位于下腔内，电源和电磁控制装置也安装在下腔内，电磁控制装置与电源连通，电磁控制装置与电磁挂钩一一对应，且位于每个电磁挂钩的正下方，非弹出状态时，电磁挂钩与电磁控制装置吸合，电磁挂钩的顶部位于所述通孔位置。
进一步地，所述伸缩式电磁挂钩包括升降柱、复位弹簧、永磁铁、安装座和限位环，所述安装座安装在隔板的下表面，每个通孔对应一个安装座，所述永磁铁安装在升降柱朝向所述电磁控制装置的一端，升降柱远离电磁控制装置的另一端穿过安装座上的中心孔处于通孔内，限位环安装在升降柱朝向电磁控制装置的一侧，复位弹簧套装在所述升降柱上，复位弹簧的两端与限位环和安装座相抵。
一种智能工具分拣悬挂方法，包括以下步骤：
步骤S10：中央服务器根据接收到的选配指令，控制分拣机器人在物料库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；
步骤S20：中央服务器根据总面积和最小原则确定目标工具的最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱。
步骤S30：收纳箱在识别到工具的RFID标签后，控制与当前RFID标签关联的存储位置区域内用于固定工具的多个伸缩式电磁挂钩弹出，对目标工具进行悬挂定位。
进一步地，步骤S10中，在所述中央服务器通过扫描目标工具上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据之前，还包括以下步骤：
人工测量或利用机器扫描测量目标工具处于可长期稳定水平放置状态下的外形轮廓长宽尺寸，并在此外长宽尺寸基础上增加预设宽度作为其矩形存储区域数据，再将此矩形存储区域数据与工具的RFID标签进行关联后保存在中央服务器的数据库中。
进一步地，所述预设宽度为1cm。
进一步地，步骤S20中，中央服务器根据总面积和最小原则确定目标工具最优存储布局的具体步骤如下：
在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器将获得的每个目标工具的矩形存储区域尺寸，并将确定目标工具的最优存储布局看作是对“矩形排样优化”问题的求解，以所有目标工具存储矩形区域面积和最小作为优化约束条件，通过求解对应的“矩形排样”获取最优存储布局方案。
进一步地，步骤S20中，中央服务器根据目标工具的最优存储布局，给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置之前，还包括以下步骤：
根据最优存储布局下，所有目标工具存储矩形区域对应的“矩形排样”总面积和与单个收纳箱的收纳面积进行比对，当“矩形排样”总面积不大于收纳面积的3/4时，控制分拣机器人明确目标工具可全部存放在一个收纳箱内；
当“矩形排样”总面积大于所述收纳面积的3/4时，以所述收纳面积的3/4为基准，对所述目标工具进行分组，每组工具对应一个收纳箱，对目标工具进行分组收纳。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的智能工具分拣悬挂系统和方法，综合利用矩形排样优化算法、存储数据库、RFID标签、机器分拣等数字智能技术和相关设备，实现了工具的自动选取和对收纳空间的最大化利用。
(2)本发明不仅实现了对工具的自动选取和其在收纳箱中的存储位置规划，而且借助于带有电磁装置的收纳箱，还实现了对目标工具的可靠悬挂定位，具有很强的适用性。
附图说明
图1为本发明提供的智能工具分拣悬挂系统的系统示意图；
图2为本发明实施例中收纳箱的示意图；
图3为伸缩式电磁挂钩未弹出状态的示意图；
图4为伸缩式电磁挂钩弹出的状态示意图；
图5为本发明提供的智能工具分拣悬挂方法的流程图。
附图标记：
110-箱体、120-箱盖、130-RFID标签识别装置、140-隔板、150-电磁控制装置、161-升降柱、162-安装座、163-复位弹簧、164-限位环。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的智能工具分拣悬挂系统，包括：中央服务器、分拣机器人和收纳箱，三者彼此之间通信连接；
中央服务器，用于接收选配指令，控制分拣机器人在工具库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；
在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器根据总面积和最小原则确定最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱；
收纳箱，均匀密布有电磁挂钩，每个伸缩式电磁挂钩单独控制，用于在识别到工具的RFID标签后，控制与当前RFID标签关联的存储位置区域内用于固定当前工具的多个电磁挂钩弹出，对目标工具进行悬挂定位。
本发明提供的智能工具分拣悬挂系统，可以根据选配指令控制机器人在物料库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器根据总面积和最小原则确定最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱；收纳箱识别到目标工具的RFID标签后，控制箱内对应存位置区域用于固定当前工具的多个电磁挂钩弹出，实现对目标工具的悬挂定位。
上述分拣悬挂系统能够有效的对工具进行选取，对工具在收纳箱内的位置进行合理规划，在工具放置在规划存储位置区域内后，通过弹起的电磁挂钩进行悬挂定位；不仅实现了对工具的自动选取和其在工具箱内存放位置的合理规划，还实现了工具的可靠悬挂定位，具有很强的适用性。
作为一种可实施方式，中央服务器，还用于目标工具矩形存储区域数据的获取及与RFID标签的关联存储。
人工测量或利用机器扫描测量目标工具处于可长期稳定水平放置状态下的外形轮廓长宽尺寸，并在此外长宽尺寸基础上增加预设宽度作为其矩形存储区域数据，再将此矩形存储区域数据与工具的RFID标签进行关联后保存在中央服务器的数据库中。
通过在目标工具处于可长期稳定水平放置状态下的外形轮廓长宽尺寸基础上添加预设宽度的边框，保证了相邻工具间具有一定的间隙，同时也为电磁挂钩的弹出预留了充足的空间，能够实现对工具的稳定悬挂定位。
作为一种可实施方式，预设宽度为1cm。此预设宽度能有效保证了相邻工具间的间隙，也保证了电磁挂钩的弹出和对工具的定位，也使得工具箱内工具存放区域规划的更加合理，在运输过程中，相邻工具间不会发生碰撞和摩擦。
作为一种可实施方式，中央服务器，还用于根据总面积和最小原则确定目标工具最优存储布局；
在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器将获得的每个目标工具的矩形存储区域尺寸，并将确定目标工具的最优存储布局看作是对“矩形排样优化”问题的求解，以所有目标工具存储矩形区域面积和最小作为优化约束条件，通过求解对应的“矩形排样”获取最优存储布局方案。
作为一种可实施方式，中央服务器，还用于确定目标工具存储用纳箱的数量；
根据最优存储布局下，所有目标工具存储矩形区域对应的“矩形排样”总面积和与单个收纳箱的收纳面积进行比对，当“矩形排样”总面积不大于收纳面积的3/4时，控制分拣机器人明确目标工具可全部存放在一个收纳箱内；
当“矩形排样”总面积大于所述收纳面积的3/4时，以所述收纳面积的3/4为基准，对所述目标工具进行分组，每组工具对应一个收纳箱，对目标工具进行分组收纳。
作为一种可实施方式，收纳箱包括箱体110、箱盖120、隔板140、RFID标签识别装置130、电源以及电磁控制装置150；
隔板140放置在箱体110内，将箱体110分割为上腔和下腔，隔板140上均匀设置有用于电磁挂钩穿出的通孔，电磁挂钩的本体位于下腔内，电源和电磁控制装置150安装在下腔内，电磁控制装置150与电源连通，电磁控制装置150为多个，电磁控制装置150与电磁挂钩一一对应，且位于每个电磁挂钩的正下方，非弹出状态时，电磁挂钩与磁控制装置吸合，电磁挂钩的顶部位于通孔位置。
收纳箱会与中央服务器会进行通信，获取中央服务器规划的存放区域信息，在RFID标签识别装置130读取要存放至收纳箱内工具的RFID标签信息后，收纳箱会控制对应区域内的电磁挂钩弹出，弹出的电磁挂钩围成的图形与要存放到收纳箱内工具的外形一致，实现了对工具的收纳。通过隔板140将箱体110分为上腔和下腔，对箱体110进行了功能的划分，上腔为电磁挂钩的弹出区域和工具的存放区域，下腔为电源(图中未标出)、电磁控制装置150和电磁挂钩的收纳区，使得收纳腔布局更合理，电磁控制装置150与电磁挂钩一一对应，使得电磁挂钩的弹出控制更加的精准，能够对不同形状的工具进行定位。其中，电磁控制装置150可以为单独控制的电磁铁。
作为一种可实施方式，电磁挂钩包括升降柱161、复位弹簧163、永磁铁(图中未标出)、安装座162和限位环164，安装座162安装在隔板140的下表面，每个通孔对应一个安装座162，永磁铁安装在升降柱161朝向电磁控制装置150的一端，升降柱161远离电磁控制装置150的另一端穿过安装座162上的中心孔处于通孔内，限位环164安装在升降柱161朝向电磁控制装置150的一侧，复位弹簧163套装在升降柱161上，复位弹簧163的两端与限位环164和安装座162相抵。
永磁铁的设置，能够更好的与电磁控制装置150配合，实现升降柱161的上升操作，复位弹簧163的设置，在电磁控制装置150断开后，使得升降柱161能够下降，避免复位弹簧163一直处于压缩状态。安装座162的设置，为升降柱161起到导向的作用，也能够与限位环164配合，对复位弹簧163的两端进行固定。
本发明还提供了一种智能工具分拣悬挂方法，包括以下步骤：
步骤S10：中央服务器根据接收到的选配指令，控制分拣机器人在物料库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；
步骤S20：中央服务器根据总面积和最小原则确定目标工具的最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱。
步骤S30：收纳箱在识别到工具的RFID标签后，控制与当前RFID标签关联的存储位置区域内用于固定工具的多个伸缩式电磁挂钩弹出，对目标工具进行悬挂定位。
本发明提供的智能工具分拣悬挂方法可以根据选配指令，控制机器人在物料库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器根据总面积和最小原则确定最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱；收纳箱识别到目标工具的RFID标签后，控制箱内对应存位置区域用于固定当前工具的多个电磁挂钩弹出，实现对目标工具的悬挂定位。
上述分拣悬挂方法能够有效的对工具进行选取，对工具在收纳箱内的位置进行合理规划，在工具放置在规划存储位置区域内后，通过弹起的电磁挂钩进行悬挂定位；不仅实现了对工具的自动选取和其在工具箱内存放位置的合理规划，还实现了工具的可靠悬挂定位，具有很强的适用性。
作为一种可实施方式，中央服务器，还用于目标工具矩形存储区域数据的获取及与RFID标签的关联存储。
人工测量或利用机器扫描测量目标工具处于可长期稳定水平放置状态下的外形轮廓长宽尺寸，并在此外长宽尺寸基础上增加预设宽度作为其矩形存储区域数据，再将此矩形存储区域数据与工具的RFID标签进行关联后保存在中央服务器的数据库中。
通过在目标工具处于可长期稳定水平放置状态下的外形轮廓长宽尺寸基础上添加预设宽度的边框，保证了相邻工具间具有一定的间隙，同时也为电磁挂钩的弹出预留了充足的空间，能够实现对工具的稳定悬挂定位。
作为一种可实施方式，预设宽度为1cm。此预设宽度能有效保证了相邻工具间的间隙，也保证了电磁挂钩的弹出和对工具的定位，也使得工具箱内工具存放区域规划的更加合理，在运输过程中，相邻工具间不会发生碰撞和摩擦。
作为一种可实施方式，中央服务器，还用于根据总面积和最小原则确定目标工具最优存储布局；
在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器将获得的每个目标工具的矩形存储区域尺寸，并将确定目标工具的最优存储布局看作是对“矩形排样优化”问题的求解，以所有目标工具存储矩形区域面积和最小作为优化约束条件，通过求解对应的“矩形排样”获取最优存储布局方案。
作为一种可实施方式，中央服务器，还用于确定目标工具存储用纳箱的数量；
根据最优存储布局下，所有目标工具存储矩形区域对应的“矩形排样”总面积和与单个收纳箱的收纳面积进行比对，当“矩形排样”总面积不大于收纳面积的3/4时，控制分拣机器人明确目标工具可全部存放在一个收纳箱内；
当“矩形排样”总面积大于所述收纳面积的3/4时，以所述收纳面积的3/4为基准，对所述目标工具进行分组，每组工具对应一个收纳箱，对目标工具进行分组收纳。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能工具分拣悬挂系统，其特征在于，包括：中央服务器、分拣机器人和收纳箱，三者彼此之间通信连接；
所述中央服务器，用于接收选配指令，控制分拣机器人在物料库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器根据总面积和最小原则确定其最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱；
所述收纳箱，包括均匀密布的伸缩式电磁挂钩、电磁控制装置(150)、RFID标签识别装置(130)，RFID标签识别装置在识别到工具的RFID标签后，电磁控制装置控制与当前RFID标签关联的存储位置区域内用于固定当前工具的多个伸缩式电磁挂钩弹出，对目标工具进行悬挂定位。
2.根据权利要求1所述的智能工具分拣悬挂系统，其特征在于：所述收纳箱还包括箱体(110)、箱盖(120)、隔板(140)以及电源；
所述隔板(140)放置在所述箱体(110)内，将箱体(110)分割为上腔和下腔，隔板(140)上均匀设置有用于所述伸缩式电磁挂钩穿出的通孔，伸缩式电磁挂钩的本体位于下腔内，电源和电磁控制装置(150)也安装在下腔内，电磁控制装置(150与电源连通，电磁控制装置(150)与伸缩式电磁挂钩一一对应，且位于每个伸缩式电磁挂钩的正下方，非弹出状态时，伸缩式电磁挂钩与电磁控制装置(150)吸合，电磁挂钩的顶部位于所述通孔位置。
3.根据权利要求2所述的智能工具分拣悬挂系统，其特征在于：所述伸缩式电磁挂钩包括升降柱(161)、复位弹簧(163)、永磁铁、安装座(162)和限位环(164)，所述安装座(162)安装在隔板(140)的下表面，每个通孔对应一个安装座(162)，所述永磁铁安装在升降柱(161)朝向电磁控制装置(150)的一端，升降柱(161)远离电磁控制装置(150)的另一端穿过安装座(162)上的中心孔处于通孔内，限位环(164)安装在升降柱(161)朝向电磁控制装置(150)的一侧，复位弹簧(163)套装在升降柱(161)上，复位弹簧(163)的两端与限位环(164)和安装座(162)相抵。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述系统的智能工具分拣悬挂方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10：中央服务器根据接收到的选配指令，控制分拣机器人在物料库内选取目标工具，通过扫描其上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据；
步骤S20：中央服务器根据总面积和最小原则确定目标工具的最优存储布局，并据此给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置，再将这两项存储信息与目标工具RFID标签相关联，并同步发送至选中的收纳箱。
步骤S30：收纳箱在识别到工具的RFID标签后，控制与当前RFID标签关联的存储位置区域内用于固定工具的多个伸缩式电磁挂钩弹出，对目标工具进行悬挂定位。
5.根据权利要求4所述的智能工具分拣悬挂方法，其特征在于：
步骤S10中，在所述中央服务器通过扫描目标工具上的RFID标签获取存储在中央服务器数据库里的目标工具矩形存储区域数据之前，还包括以下步骤：
人工测量或利用机器扫描测量目标工具处于可长期稳定水平放置状态下的外形轮廓长宽尺寸，并在此外长宽尺寸基础上增加预设宽度作为其矩形存储区域数据，再将此矩形存储区域数据与工具的RFID标签进行关联后保存在中央服务器的数据库中。
6.根据权利要求5所述的智能工具分拣悬挂方法，其特征在于：所述预设宽度为1cm。
7.根据权利要求6所述的智能工具分拣悬挂方法，其特征在于：
步骤S20中，中央服务器根据总面积和最小原则确定目标工具最优存储布局的具体步骤如下：
在完成所有目标工具的分拣及标签扫描后，中央服务器将获得的每个目标工具的矩形存储区域尺寸，并将确定目标工具的最优存储布局看作是对“矩形排样优化”问题的求解，以所有目标工具存储矩形区域面积和最小作为优化约束条件，通过求解对应的“矩形排样”获取最优存储布局方案。
8.根据权利要求7所述的智能工具分拣悬挂方法，其特征在于：
步骤S20中，中央服务器根据目标工具的最优存储布局，给每件工具分配对应的收纳箱和存放位置之前，还包括以下步骤：
根据最优存储布局下，所有目标工具存储矩形区域对应的“矩形排样”总面积和与单个收纳箱的收纳面积进行比对，当“矩形排样”总面积不大于收纳面积的3/4时，控制分拣机器人明确目标工具可全部存放在一个收纳箱内；
当“矩形排样”总面积大于所述收纳面积的3/4时，以所述收纳面积的3/4为基准，对所述目标工具进行分组，每组工具对应一个收纳箱，对目标工具进行分组收纳。
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