CN116280850B - 货物自动拣选系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种货物自动拣选系统，包括：仓库管理模块、设备控制模块、数字拣选模块和自动导航车；仓库管理模块用于将若干客户订单调度进一个拣货波次，生成拣货任务；设备控制模块用于将拣货任务转换成调度指令数据下发给数字拣选模块；数字拣选模块用于根据调度指令数据进行路径规划，生成拣货任务派发给自动导航车；自动导航车用于按照拣货任务指定的路径导航到指定货位捡取料箱，然后将捡取的料箱运输到集货区的上料台。本申请的技术方案可以完全代替人工分拣休食百货类产品，极大地减少了人力成本；将长距离、多频次的分拣走动工作交给自动导航车，大大提高了工作效率。
Description
技术领域
本申请涉及智能仓储技术领域，具体涉及一种货物自动拣选系统。
背景技术
全品类快消品仓库在处理需要拆包分拣、二次打包出库的休食百货类订单时，主要依靠人工完成拣选、播种、打包等工序，完成订单的出库。休食百货类产品，整件存放在存储区，拆包后存放在零拣区，订单产品拣选主要发生在零拣区；当零拣区库存不足时，将存储区的整件拆包后补货到零拣区，再继续执行订单分拣。
在上述分拣流程工序中，播种、打包人员的作业场地集中，不需要过多走动，效率相对较高；补货人员的作业频次不高，走动距离也不大，不会形成明显效率瓶颈。
但是分拣人员需要长距离、多频次地在整个零拣库区走动，且走动距离大，尤其是在零拣区货位规划不合理、系统调度排序不智能的情况下，分拣员还会出现无效走动，导致整体效率下降。为了减少分拣人员的走动距离、提高分拣效率，一般的解决方案是按人员划分活动区域，如一个分拣人员只负责拣选某一固定货位通道的产品，但这种方案必须增加分拣人员数量，提高了仓库的运营成本。另外，仓库还面临着分拣人员流动性大、人员请假、营销活动导致订单量暴增等不确定性因素，导致分拣人手突然不足的风险，无形中增加了管理成本。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的分拣过程中需要大量分拣人员，且走动距离大、效率较低的问题，本申请提供一种货物自动拣选系统。
根据本申请的实施例，提供一种货物自动拣选系统，包括：仓库管理模块、设备控制模块、数字拣选模块和自动导航车；
所述仓库管理模块用于将若干客户订单调度进一个拣货波次，生成拣货任务；
所述设备控制模块用于将拣货任务转换成调度指令数据下发给数字拣选模块；
所述数字拣选模块用于根据调度指令数据进行路径规划，生成拣货任务派发给自动导航车；
所述自动导航车用于按照拣货任务指定的路径导航到指定货位捡取料箱，然后将捡取的料箱运输到集货区的上料台；
当所述设备控制模块检测到集货区的下料台存在需要回收的料箱时，指派空闲的自动导航车执行回收任务。
进一步地，仓库中零拣区的每个货位都放置一个料箱，每个料箱只用于存放一种货物；
每个料箱上都粘贴有编号唯一的二维码，所有料箱的规格和尺寸都相同。
进一步地，所述仓库管理模块用于将标准料箱作为库存容器，进行统一编码，绑定货位和货物编码，使货位、料箱和货物一一对应。
进一步地，所述自动导航车包括：载重底盘、多层背篓架和旋转货叉；
所述载重底盘上设置有用于导航的激光雷达；
所述旋转货叉上设置有摄像头，所述摄像头用于识别料箱上的二维码进行定位后，所述旋转货叉用于在定位后抓取料箱放入空闲背篓。
进一步地，所述数字拣选模块用于对零拣区的三维空间进行坐标建模，记录每个货位的空间坐标位置；还用于管理和调度自动导航车，以执行设备控制模块下发的调度指令，监控及向设备控制模块反馈任务执行情况，上报任务执行异常。
进一步地，所述自动导航车具体用于：导航到指定的集货区，扫描上料台二维码矫正姿势后，从背篓中夹取料箱，推放进上料台。
进一步地，所述自动导航车配置有视觉识别系统，当判断上料台的料箱积压时暂停卸料，等待上料台的料箱减少。
进一步地，所述数字拣选模块具体用于：通过下料台终端的感应挡板感知料箱需要回收，指派空闲的自动导航车执行回收任务；
自动导航车接收到回收任务后，行驶到下料台，夹取料箱放入背篓，再导航到零拣区对应货位，将料箱归位。
进一步地，所述仓库管理模块还用于根据料箱中现存的库存检查是否需要补货，如需补货则生成补货任务，并将该料箱设置为冻结状态。
进一步地，所述数字拣选模块在分派拣货任务给自动导航车时，跳过冻结状态的料箱。
本申请的实施例提供的技术方案具备以下有益效果：
本申请的技术方案可以完全代替人工分拣休食百货类产品，极大地减少了人力成本；将长距离、多频次的分拣走动工作交给自动导航车，大大提高了工作效率；并且避免了分拣人员流动性大、人员请假、营销活动导致订单量暴增等不确定性因素导致分拣人手突然不足的风险。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种货物自动拣选系统的框图。
图2是根据一示例性实施例示出的一多层背篓式AGV的结构示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种料箱结构示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种货架示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的一仓库工作区平面示意图。
图中：201-多层背篓架；202-旋转货叉；203-激光雷达；401-地址编码；402-物料编码。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法和装置的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种货物自动拣选系统的框图。该系统包括：仓库管理模块、设备控制模块、数字拣选模块和自动导航车；
所述仓库管理模块用于将若干客户订单调度进一个拣货波次，生成拣货任务。所述设备控制模块用于将拣货任务转换成调度指令数据下发给数字拣选模块。所述数字拣选模块用于根据调度指令数据进行路径规划，生成拣货任务派发给自动导航车。所述自动导航车用于按照拣货任务指定的路径导航到指定货位捡取料箱，然后将捡取的料箱运输到集货区的上料台。当所述设备控制模块检测到集货区的下料台存在需要回收的料箱时，指派空闲的自动导航车执行回收任务。
本申请的技术方案可以完全代替人工分拣休食百货类产品，极大地减少了人力成本；将长距离、多频次的分拣走动工作交给自动导航车，大大提高了工作效率；并且避免了分拣人员流动性大、人员请假、营销活动导致订单量暴增等不确定性因素导致分拣人手突然不足的风险。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
本发明使用一种多层背篓式AGV（AutomatedGuidedVehicle，自动导引运输车），配合仓库改造、系统优化和集成，实现休食百货类拆包产品自动拣货的方案。
如图2所示，在一些实施例中，所述自动导航车包括：载重底盘、多层背篓架201和旋转货叉202。所述载重底盘上设置有用于导航的激光雷达203。所述旋转货叉上设置有摄像头，所述摄像头用于识别料箱上的二维码进行定位后，所述旋转货叉用于在定位后抓取料箱放入空闲背篓。
多层背篓式AGV小车主要由载重底盘、多层背篓架201、旋转货叉202等部件组成，AGV工作时，使用底盘上的激光雷达203导航，使用旋转货叉202上的摄像头识别二维码定位后，抓取货物放入空闲背篓，再行驶到指定位置卸货。
料箱的结构如图3所示，货架上放置料箱，料箱中放置货物。如图4所示，在一些实施例中，仓库中零拣区的每个货位都放置一个料箱，每个料箱只用于存放一种货物；每个料箱上都粘贴有编号唯一的二维码，所有料箱的规格和尺寸都相同。参照图4，货架上设置有多个地址编码401，每个地址编码401处对应放置一个料箱；每个料箱上都设置有唯一的物料编码402；地址编码401和物料编码402可以是二维码的形式。
在一些实施例中，所述仓库管理模块用于将标准料箱作为库存容器，进行统一编码，绑定货位和货物编码，使货位、料箱和货物一一对应。
仓库改造主要有以下几方面：1、零拣区采用统一规格的标准料箱存放拆包产品，每个料箱粘贴编号唯一的二维码，做到一个货位放一个料箱存一种产品；2、集货区和播种台之间加装无动力滚筒的上料台和动力滚筒的下料台；3、零拣区货架层高调整，便于AGV小车抓取料箱；4、在不影响仓库作业的区域安装AGV自动充电站。
如图5所示，在一些实施例中，所述数字拣选模块用于对零拣区的三维空间进行坐标建模，记录每个货位的空间坐标位置；还用于管理和调度自动导航车，以执行设备控制模块下发的调度指令，监控及向设备控制模块反馈任务执行情况，上报任务执行异常。
系统优化集成主要是以下几方面：1、WMS系统增加容器管理模块，将标准料箱作为库存容器，进行统一编码，绑定货位和SKU（StockKeeping Unit，最小存货单位）；2、新增仓库控制系统（Warehouse Control System，简称WCS），负责接收WMS的作业任务并下发指令给AGV调度系统（DigitalPicking System，数字化分拣系统，简称DPS），并接收DPS回传的任务反馈和异常信息，上报给WMS；3、DPS负责对零拣区的三维空间进行坐标建模，记录每个货位的空间坐标位置；负责管理和调度AGV执行WCS下发的任务指令，监控及向WCS反馈任务执行情况，上报任务执行异常。
本方案的整体工作流程如下：
1、WMS将若干客户订单调度进波次，生成拣货任务和播种任务，其中拣货任务指定了待拣货产品应该从哪个货位哪个料箱拣选多少数量。
2、WMS将拣货任务下发给WCS，由WCS转换成DPS指令数据后下发给DPS，告知DPS要搬运哪些料箱到集货区。
3、DPS接收到指令后，对指令中涉及到的货位进行最优路径规划，然后向可用的AGV派发任务，派发给一个AGV的任务数量不超过AGV的背篓数量。
4、AGV收到任务，按路径导航到指定货位，通过空间坐标控制旋转货叉升降，然后扫描料箱二维码确认命中，货叉伸出夹取料箱后收纳到背篓完成取料，继续行驶到下一个任务货位执行动作，直到所有任务取料都完成。
5、在一些实施例中，所述自动导航车具体用于：导航到指定的集货区，扫描上料台二维码矫正姿势后，从背篓中夹取料箱，推放进上料台。AGV导航到指定集货区，扫描上料台二维码矫正姿势后，开始从背篓中夹取料箱，推放进上料台。
在一些实施例中，所述自动导航车配置有视觉识别系统，当判断上料台的料箱积压时暂停卸料，等待上料台的料箱减少。AGV配有视觉识别系统，如判断上料台的料箱积压，则AGV会暂停卸料，等待上料台料箱减少。
6、播种员从上料台拿取料箱，扫描料箱二维码后，按系统提示的数量从料箱中拣出产品，向播种墙对应订单周转箱中播种，然后将料箱放置到下料台上。下料台通过动力滚筒装置，将已取料的料箱运输到终端等待AGV回收。
7、在一些实施例中，所述数字拣选模块具体用于：通过下料台终端的感应挡板感知料箱需要回收，指派空闲的自动导航车执行回收任务。自动导航车接收到回收任务后，行驶到下料台，夹取料箱放入背篓，再导航到零拣区对应货位，将料箱归位。
DPS通过下料台终端的感应挡板感知料箱需要回收，指派空闲的AGV执行回收；AGV接收指令，行驶到下料台，夹取料箱放入背篓，再导航到零拣区对应货位，将料箱归位。
8、在一些实施例中，所述仓库管理模块还用于根据料箱中现存的库存检查是否需要补货，如需补货则生成补货任务，并将该料箱设置为冻结状态。
DPS通知WCS任务完成，料箱归位；WCS将结果反馈给WMS；WMS根据料箱中现存库存检查是否需要补货，如需补货则生成补货任务并通知给补货员；
9、在一些实施例中，所述数字拣选模块在分派拣货任务给自动导航车时，跳过冻结状态的料箱。补货期间，WCS通知DPS该料箱处于冻结状态，DPS在分派拣货任务给AGV时会跳过冻结状态的料箱。
10、补货员完成补货后，WMS通过WCS通知DPS料箱解冻。
本发明的进一步优化是，把补货作业中从存储区到零拣区目标货位的搬运工作也交由AGV完成，将补货人员的工作量减少至少一半。具体方案如下：
1、前述步骤2-8中WCS将补货任务下发给DPS，控制AGV在搬运需要补货的料箱时，不是直接返架到零拣位，而是搬运到存储区的补货上料台；
2、补货员在上料台等待，收到料箱后扫码从系统中匹配补货任务，从存储位补货到料箱，然后放到补货下料台；
3、WCS通知DPS返架任务，DPS调度AGV从下料台将料箱装车，上架到对应零拣区货位。
本方案在主工作流程外，还设计了人机混拣方案，以应对AGV因充电、故障或单纯数量不足导致需要临时增加人工分拣的场景，具体场景流程如下：
1、分拣任务下发给DPS后，DPS实时更新完成任务预估时长并反馈给WCS，WCS向仓管提供查询界面反馈进度，仓管可根据预估时长评估是否需要人工介入拣货。当需要人工拣货时，仓管可筛选出拣货任务中还未分派给机器人的产品项，从中选择部分或者全部产品转为人工分拣。
2、转人工分拣的产品由WCS下发取消拣货指令给DPS，DPS将对应任务从待调度任务池中移除并通知WCS，WCS再上报给WMS，由WMS生成新的人工拣货任务。
3、拣货员收到任务，根据WMS指引从指定货位的料箱中取货并搬运到集货区，播种员无需扫描料箱，直接点货播种。
4、拣货员拣货后，WMS检查料箱剩余库存是否需要补货，如需补货则生成补货任务并通知给补货员执行。
采用以上技术方案，本发明可完全代替人工分拣休食百货类产品，分拣人员用工成本降为0；本发明可稳定仓库休食百货类产品的出库能力，投入4台AGV，预计单日分拣数可达3840个SKU，而4个人工2班倒工作制下，也仅能达到1600个SKU；除AGV及控制系统采购费用外，仓库货架及设备改造费用投入很低，传统仓库也能很好的转型上线。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种货物自动拣选系统，其特征在于，包括：仓库管理模块、设备控制模块、数字拣选模块和自动导航车；
所述仓库管理模块用于将若干客户订单调度进一个拣货波次，生成拣货任务；
所述设备控制模块用于将拣货任务转换成调度指令数据下发给数字拣选模块；
所述数字拣选模块用于根据调度指令数据进行路径规划，生成拣货任务派发给自动导航车；
所述自动导航车用于按照拣货任务指定的路径导航到指定货位捡取料箱，然后将捡取的料箱运输到集货区的上料台；其中，所述自动导航车配置有视觉识别系统，当判断上料台的料箱积压时暂停卸料，等待上料台的料箱减少；
当所述设备控制模块检测到集货区的下料台存在需要回收的料箱时，指派空闲的自动导航车执行回收任务；
以及，所述数字拣选模块在接收到所述拣货任务以后，实时更新完成任务预估时长并反馈给所述仓库管理模块，所述仓库管理模块向仓管提供查询界面反馈进度，以使所述仓管可根据预估时长评估是否需要人工介入拣货；
其中，所述数字拣选模块用于对零拣区的三维空间进行坐标建模，记录每个货位的空间坐标位置；还用于管理和调度自动导航车，以执行设备控制模块下发的调度指令，监控及向设备控制模块反馈任务执行情况，上报任务执行异常；还用于通过下料台终端的感应挡板感知料箱需要回收，指派空闲的自动导航车执行回收任务；
自动导航车接收到回收任务后，行驶到下料台，夹取料箱放入背篓，再导航到零拣区对应货位，将料箱归位。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：仓库中零拣区的每个货位都放置一个料箱，每个料箱只用于存放一种货物；
每个料箱上都粘贴有编号唯一的二维码，所有料箱的规格和尺寸都相同。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仓库管理模块用于将标准料箱作为库存容器，进行统一编码，绑定货位和货物编码，使货位、料箱和货物一一对应。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述自动导航车包括：载重底盘、多层背篓架和旋转货叉；
所述载重底盘上设置有用于导航的激光雷达；
所述旋转货叉上设置有摄像头，所述摄像头用于识别料箱上的二维码进行定位后，所述旋转货叉用于在定位后抓取料箱放入空闲背篓。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述自动导航车具体用于：导航到指定的集货区，扫描上料台二维码矫正姿势后，从背篓中夹取料箱，推放进上料台。
6.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述仓库管理模块还用于根据料箱中现存的库存检查是否需要补货，如需补货则生成补货任务，并将该料箱设置为冻结状态。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数字拣选模块在分派拣货任务给自动导航车时，跳过冻结状态的料箱。
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