CN116511061A - 交叉带式分拣机的上包控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交叉带式分拣机的上包控制方法及系统，所述方法包括以下步骤：包裹放置于上包台，上包台的称重装置对包裹进行称重；将包裹输送至加速段；等待上包指令；采用模糊控制算法将包裹从加速段输送到匀速段；将包裹从匀速段输送到分拣托盘上。采用模糊控制算法，根据不同重量的包裹，动态调整上包台输送的速度、加速度和减速度，保证了分拣托盘在导轨上高速运行情况下，上包台能够可靠、精确地将不同重量的包裹输送到对应的分拣托盘上，提升了上包的可靠性、上包精度和效率。

Description

交叉带式分拣机的上包控制方法及系统

技术领域

本发明涉及物流分拣技术领域，具体涉及一种交叉带式分拣机的上包控制方法及系统。

背景技术

随着物流行业的发展，每天需要运输的包裹越来越多，对物流速度的要求也越来越高，传统的分拣机已不能满足物流分拣的需求。交叉带式分拣机与传统的分拣机相比，具有分拣效率更高的优势。交叉带式分拣机是一款物流环形分拣设备，多个分拣托盘沿着环形轨道循环运动，沿着环形轨道铺设下包口，分拣托盘沿着环形轨道将包裹卸入对应的下包口中，从而实现可靠、快速、高效和精准分拣，因而，高效可靠地上包是交叉带式分拣机非常重要的技术指标和要求，也是主要的技术难点。

随着市场对交叉带式分拣机的分拣效率要求越来越高，分拣托盘在环形导轨上的运行速度也跟着越来越高。上包效率直接影响到分拣机的性能，对于在轨道上低速运行的分拣托盘，可以通过人工方式上包，但是，目前导轨上的分拣托盘的运行速度越来越快，人工上包已经无法满足包裹分拣的需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种交叉带式分拣机的上包控制方法及系统，其能通过上包台自动将不同重量的包裹输送到运行中的分拣托盘上，实现包裹的自动称重和上包操作，完成包裹的可靠、快速、高效和精准分拣。

为达到上述目的，本发明提出了一种交叉带式分拣机的上包控制方法，所述方法包括以下步骤：

将包裹放置于上包台，上包台的称重装置对包裹进行称重；

将包裹输送至加速段；

等待上包指令；

采用模糊控制算法将包裹从加速段输送到匀速段；

将包裹从匀速段输送到分拣托盘上。

优选地，所述将包裹放置于上包台，上包台的称重装置对包裹进行称重的步骤具体包括：

感应装置感应到有新的包裹到达；

称重装置对包裹称重，得到包裹的重量m。

优选地，所述将包裹输送至加速段的步骤具体包括：

判断加速段是否有包裹；

若加速段没有包裹，则将包裹输送至加速段；

若加速段有包裹，则继续等待。

优选地，所述等待上包指令的步骤具体包括：

加速段有包裹；

上包台控制系统向分拣托盘控制系统查询是否允许上包；

若分拣托盘控制系统允许上包，则向上包台控制系统发送上包允许指令，上包控制系统将加速段的包裹输送至匀速段；

若分拣托盘控制系统不允许上包，则上包台控制系统继续等待。

优选地，所述采用模糊控制算法将包裹从加速段输送到匀速段的具体步骤包括：

上包台控制系统检测到上包允许指令；

同时启动加速段和匀速段的电机，将加速段的包裹输送到匀速段；

优选地，所述将加速段的包裹输送到匀速段的步骤中，采用模糊控制算法，以实现将加速段的重量不同的包裹在相同的时间t内输送到匀速段；

其中，模糊控制算法的步骤包括：

对反馈的输送到位的时间误差及包裹重量的变化/>进行模糊化处理；

计算模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度；

依据模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度，利用预定模糊速度、加速度和减速度的控制规则推理，得到模糊化控制变量/>、/>、/>；

对模糊化速度、加速度和减速度的控制变量、/>、/>进行反模糊化处理，得到速度、加速度和减速度参数/>、/>和/>，进而完成电机精准的运行时间和位置控制。

优选地，所述预定模糊速度、加速度和减速度的控制规则的具体构建方式为：

对于模糊化后的时间误差和重量的变化/>，将其论域量化为13档：{-6，-5，-4，-3，-2，-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}，定义各个语言变量的值为{PB, PM, PS, 0, NB,NM, NS}，各个语言变量代表的含义分别为：正大、正中、正小、零、负小、负中、负大；

采用三角形隶属函数计算隶属度，如公式（1）所示：

（1）；

其中，式中的a、b、c分别为三角隶属函数的左下角、顶点以及右下角；f(x)为模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度；

结合模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度，构建以/>、/>为输入变量，三个模糊控制变量/>、/>、/>分别为加速段电机的输出速度、加速度和减速度的模糊控制规则。

优选地，所述对模糊化速度、加速度和减速度的控制变量、/>、/>进行反模糊化处理的具体步骤包括：

对模糊变量、/>、/>，采用加权平均法进行反模糊化，得出/>、/>、/>对应的精确输出值/>、/>和/>；

精确输出值的计算公式如（2）所示：

（2），

式中是模糊控制器所得的精确输出值，/>为/>、/>、/>的模糊集合，/>（i=1,…,7）为输出论域中每个输出词汇的对应值。

优选地，所述将包裹从匀速段输送到分拣托盘上的步骤具体包括：

匀速段以恒定速度将包裹输送到分拣托盘上。

以及，一种交叉带式分拣机的上包控制系统，用于实现上述的交叉带式分拣机的上包控制方法，所述上包控制系统包括上包台控制系统和分拣托盘控制系统，其中，

所述上包台控制系统包括：

上包台单元，用于放置包裹，对包裹进行称重处理后，将包裹输送到加速段单元；

加速段单元，用于将包裹加速输送到匀速段单元，对不同重量的包裹，输送的速度不同，以确保不同的包裹在相同的时间段内输送到匀速段单元；

匀速段单元，用于以恒定速度将包裹输送到分拣托盘上。

所述分拣托盘控制系统包括：

分拣托盘结构单元，用于承载包裹；

直线电机单元，用于驱动导轨上的分拣托盘，沿导轨做环形运动；

分拣托盘控制单元，用于监测分拣托盘在导轨上的位置及状态，并在分拣托盘空闲时对外发送上包允许指令。

优选地，所述上包台单元进一步包括：

感应装置子单元，用于监测上包台上是否有新放置的包裹；

称重装置子单元，用于对上包台上的包裹进行称重。

上述交叉带式分拣机的上包控制方法及系统中，采用模糊控制算法，根据不同重量的包裹，动态调整上包台加速段输送的速度、加速度和减速度，使包裹在相同的时间段内由上包台输送至分拣托盘上，保证了分拣托盘在导轨上高速运行情况下，上包台能够可靠、精确地将不同重量的包裹输送到对应的分拣托盘上，提升了上包的可靠性、上包精度和效率。本发明的方法简单，易于实现，成本低廉，便于推广。

附图说明

图1是本发明实施例的交叉带式分拣机的上包控制方法的流程图。

图2是本发明实施例的交叉带式分拣机的结构示意图。

图3是本发明实施例的时间误差和重量的变化/>的隶属度函数图形。

具体实施方式

本实施例以交叉带式分拣机的上包控制方法和系统为例，以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供的一种交叉带式分拣机的上包控制方法，包括如下步骤：包裹放置于上包台，上包台的称重装置对包裹进行称重；将包裹输送至加速段；等待上包指令；采用模糊控制算法将包裹从加速段输送到匀速段；将包裹从匀速段输送到分拣托盘上。

请参阅图1至图3，本发明实施例提供的一种交叉带式分拣机的上包控制方法，用于将包裹可靠、高效地输送至空闲的分拣托盘上，以完成包裹分拣。所述方法具体包括以下步骤：

步骤S10，将包裹放置于上包台，上包台的称重装置对包裹进行称重；具体包括：

步骤S11，将包裹放置于上包台上，感应装置感应到有新的包裹到达。

步骤S12，称重装置对包裹称重，得到包裹的重量m。

具体地，上包台包括感应装置和称重装置，所述感应装置用于监测上包台是否有新放置的包裹，所述称重装置用于对所述上包台上的包裹进行称重。

步骤S20，将包裹输送至加速段，具体包括：

步骤S21，判断加速段是否有包裹。

步骤S22，若加速段没有包裹，则将包裹输送至加速段。

步骤S23，若加速段有包裹，则继续等待。

步骤S30，等待上包指令，具体包括：

步骤S31，包裹输送至加速段。

步骤S32，上包台控制系统向分拣托盘控制系统查询是否允许上包。

步骤S33，若分拣托盘控制系统允许上包，则向上包台控制系统发送上包允许指令，上包控制系统将加速段的包裹输送至匀速段。

步骤S34，若分拣托盘控制系统不允许上包，则上包台控制系统继续等待。

具体地，所述上包允许指令是在分拣托盘处于空闲状态时，由所述分拣托盘控制系统向所述上包台控制系统发送的，允许将上包台上的包裹输送至相应的空闲的分拣托盘的指令。

步骤S40，采用模糊控制算法将包裹从加速段输送到匀速段，具体包括：

步骤S41，上包台控制系统检测到上包允许指令。

步骤S42，采用模糊控制算法，计算得到速度、加速度和减速度参数、/>和/>，从而完成电机精准的运行时间和位置控制。

其中，模糊控制算法的步骤包括：

对反馈的输送到位的时间误差及包裹重量的变化/>进行模糊化处理；

计算模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度；

依据模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度，利用预定模糊速度、加速度和减速度的控制规则推理，得到模糊化控制变量/>、/>、/>；

对模糊化速度、加速度和减速度的控制变量、/>、/>进行反模糊化处理，得到速度、加速度和减速度参数/>、/>和/>，进而完成电机精准的运行时间和位置控制。

在本实施例中，下面给出本发明模糊控制的一种较佳实现方式：

根据系统的控制要求和控制规律，对于模糊化后的时间误差和重量的变化/>，将其论域量化为13档：{-6，-5，-4，-3，-2，-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}，定义各个语言变量的值为{PB, PM, PS, 0, NB, NM, NS}，各个语言变量代表的含义分别为：正大、正中、正小、零、负小、负中、负大；

采用三角形隶属函数计算隶属度，如公式（1）所示：

（1），

式中a、b、c分别为三角隶属函数的左下角、顶点以及右下角，f(x)为模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度。

结合模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度，构建以/>、/>为输入变量，三个模糊控制变量/>、/>、分/>别为输出速度、加速度和减速度的模糊控制规则。

表1给出了模糊控制规则的一个示例。

表1模糊控制规则表

然后根据模糊控制规则，采用MAX-MIN方式，即最小最大值法（也可Larsen推理法、Zadeh推采用等理方法）推理出模糊变量、/>、/>的值。最后对模糊变量/>、/>、/>，采用加权平均法进行反模糊化（这里也可采用最大隶属度法、取中位数法等方法），得出/>、、/>对应的精确输出值/>、/>和/>。

精确输出值的计算公式如（2）所示：

（2），

式中是模糊控制器所得的精确输出值，/>为/>、/>、/>的模糊集合，/>（i=1,…,7）为输出论域中每个输出词汇的对应值。

为减少系统内部资源的负担，可将整个论域对应的输出计算出来制成三个表，在系统运行时直接查表获取控制输出。

步骤S43，同时启动加速段和匀速段的电机，将加速段的包裹输送到匀速段。

步骤S50，将包裹从匀速段输送到分拣托盘上，具体包括：

步骤S51，匀速段以恒定速度将包裹输送到分拣托盘上。

在自动上包的过程中，调整加速段的输送速度、加速度和减速度，使不同重量的包裹在相同时长内输送到匀速段，满足设备运行的节拍，以保证上包的可靠性和精准性。

以及，一种交叉带式分拣机的上包控制系统，用于实现上述的交叉带式分拣机的上包控制方法，所述上包控制系统包括上包台控制系统和分拣托盘控制系统，其中，

所述上包台控制系统包括：

上包台单元，用于放置包裹，对包裹进行称重处理后，将包裹输送到加速段单元；

加速段单元，用于将包裹加速输送到匀速段单元，对不同重量的包裹，输送的速度不同，以确保不同的包裹在相同的时间段内输送到匀速段单元；

匀速段单元，用于以恒定速度将包裹输送到分拣托盘上。

所述分拣托盘控制系统包括：

分拣托盘结构单元，用于承载包裹；

直线电机单元，用于驱动导轨上的分拣托盘，沿导轨做环形运动；

分拣托盘控制单元，用于监测分拣托盘在导轨上的位置及状态，并在分拣托盘空闲时对外发送上包允许指令。

优选地，所述上包台单元进一步包括：

感应装置子单元，用于监测上包台上是否有新放置的包裹；

称重装置子单元，用于对上包台上的包裹进行称重。

本实施例中，请参阅图2，示出一种交叉带式分拣机100，下包口50用来导入分拣托盘20卸载下来的包裹，沿着环形导轨30的里外两侧安装，每个下包口50都对应一个不同的编号，下包口50数量根据下包地址数量来定，每一个下包口50对应一个地址。分拣托盘20由直线电机40驱动，在环形导轨30上沿着环形运动，在运动过程中，上包台10将包裹输送到分拣托盘20上，分拣托盘20再将包裹卸入相应的下包口50处。直线电机40主要负责驱动分拣托盘20在导轨上沿着环形运动。上包台10包括三个部分，分别为称重装置11、加速装置12和匀速装置13，三个装置协调工作，将新上的包裹快速、可靠、精准地输送到分拣托盘20上。上包台匀速装置13包括皮带轮、伺服电机和驱动器，负责将匀速装置13上的包裹以匀速状态输送到分拣托盘20上。上包台加速装置12包括皮带轮、伺服电机和驱动器，负责将加速装置12上的包裹加速到匀速装置13需要的速度并输送到匀速装置13上。上包台称重装置11包括称重传感器、皮带轮、伺服电机和驱动器，负责测量包裹重量，测量后将包裹输送到加速装置12上。包裹检测传感器60安装在环形导轨30上，负责检测分拣托盘20到达上包台之前，分拣托盘20上面是否有包裹，如果有包裹，则上包台10不允许上包，没有包裹，可以运行上包台10上包。

上述交叉带式分拣机的上包控制方法及系统中，采用模糊控制算法，根据不同重量的包裹，动态调整上包台加速段输送的速度、加速度和减速度，使包裹在相同的时间段内由上包台输送至分拣托盘上，保证了分拣托盘在导轨上高速运行情况下，上包台能够可靠、精确地将不同重量的包裹输送到对应的分拣托盘上，提升了上包的可靠性、上包精度和效率。本发明的方法简单，易于实现，成本低廉，便于推广。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将包裹放置于上包台，上包台的称重装置对包裹进行称重；

将包裹输送至加速段；

等待上包指令；

采用模糊控制算法将包裹从加速段输送到匀速段；

将包裹从匀速段输送到分拣托盘上。

2.如权利要求1所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述将包裹放置于上包台，上包台的称重装置对包裹进行称重的步骤具体包括：

感应装置感应到有新的包裹到达；

称重装置对包裹称重，得到包裹的重量m。

3.如权利要求1所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述将包裹输送至加速段的步骤具体包括：

判断加速段是否有包裹；

若加速段没有包裹，则将包裹输送至加速段；

若加速段有包裹，则继续等待。

4.如权利要求1所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述等待上包指令的步骤具体包括：

加速段有包裹；

上包台控制系统向分拣托盘控制系统查询是否允许上包；

若分拣托盘控制系统允许上包，则向上包台控制系统发送上包允许指令，上包控制系统将加速段的包裹输送至匀速段；

若分拣托盘控制系统不允许上包，则上包台控制系统继续等待。

5.如权利要求1所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述采用模糊控制算法将包裹从加速段输送到匀速段的具体步骤包括：

上包台控制系统检测到上包允许指令；

同时启动加速段和匀速段的电机，将加速段的包裹输送到匀速段。

6.如权利要求5所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述将加速段的包裹输送到匀速段的步骤中，采用模糊控制算法，以实现将加速段的重量不同的包裹在相同的时间t内输送到匀速段；

其中，模糊控制算法的步骤包括：

对反馈的输送到位的时间误差及包裹重量的变化/>进行模糊化处理；

计算模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度；

依据模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度，利用预定模糊速度、加速度和减速度的控制规则推理，得到模糊化控制变量/>、/>、/>；

对模糊化速度、加速度和减速度的控制变量、/>、/>进行反模糊化处理，得到速度、加速度和减速度参数/>、/>和/>，进而完成电机精准的运行时间和位置控制。

7.如权利要求5所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述预定模糊速度、加速度和减速度的控制规则的具体构建方式为：

对于模糊化后的时间误差和重量的变化/>，将其论域量化为13档：{-6，-5，-4，-3，-2，-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}，定义各个语言变量的值为{PB, PM, PS, 0, NB, NM, NS}，各个语言变量代表的含义分别为：正大、正中、正小、零、负小、负中、负大；

采用三角形隶属函数计算隶属度，如公式（1）所示：

（1）；

其中，式中的a、b、c分别为三角隶属函数的左下角、顶点以及右下角；f(x)为模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度；

结合模糊化后的时间误差和重量的变化/>的隶属度，构建以/>、/>为输入变量，三个模糊控制变量/>、/>、/>分别为加速段电机的输出速度、加速度和减速度的模糊控制规则。

8.如权利要求7所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述对模糊化速度、加速度和减速度的控制变量、/>、/>进行反模糊化处理的具体步骤包括：

对模糊变量、/>、/>，采用加权平均法进行反模糊化，得出/>、/>、/>对应的精确输出值/>、/>和/>；

精确输出值的计算公式如（2）所示：

（2），

式中是模糊控制器所得的精确输出值，/>为/>、/>、/>的模糊集合，/>（i=1,…,7）为输出论域中每个输出词汇的对应值。

9.如权利要求1所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，所述将包裹从匀速段输送到分拣托盘上的步骤具体包括：

匀速段以恒定速度将包裹输送到分拣托盘上。

10.一种交叉带式分拣机的上包控制系统，用于实现上述如权利要求1-9任一项所述的交叉带式分拣机的上包控制方法，其特征在于，上包控制系统包括上包台控制系统和分拣托盘控制系统，其中，

所述上包台控制系统包括：

上包台单元，用于放置包裹，对包裹进行称重处理后，将包裹输送到加速段单元；

加速段单元，用于将包裹加速输送到匀速段单元，对不同重量的包裹，输送的速度不同，以确保不同的包裹在相同的时间段内输送到匀速段单元；

匀速段单元，用于以恒定速度将包裹输送到分拣托盘上；

所述分拣托盘控制系统包括：

分拣托盘结构单元，用于承载包裹；

直线电机单元，用于驱动导轨上的分拣托盘，沿导轨做环形运动；

分拣托盘控制单元，用于监测分拣托盘在导轨上的位置及状态，并在分拣托盘空闲时对外发送上包允许指令；

其中，所述上包台单元进一步包括：

感应装置子单元，用于监测上包台上是否有新放置的包裹；

称重装置子单元，用于对上包台上的包裹进行称重。