CN117548355B - 一种双层分拣系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物流分拣输送技术领域，特别是涉及一种双层分拣系统。本发明公开了一种双层分拣系统，包括：分拣机主体、上层上下包组件、下层上下包组件、分拣控制器。本发明设计了一种双层分拣系统，并针对该双层分拣系统新设计了分拣小车，使分拣小车随着腰圆形轨道而实现循环移动，使分拣小车无论处于上层、下层均可进行上下包，从而实现双层分拣，相较于现有单层直线交叉带分拣机可提高分拣效率。本发明解决了现有单层分拣机分拣效率低和现有双层分拣系统设计结构复杂、运行稳定性差的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及物流分拣输送技术领域，特别是涉及一种双层分拣系统。
背景技术
物流分拣是指将商品从其储位或其他区位拣取出来，并按一定的方式进行分类、集中的作业过程。
物流分拣会用到分拣机。现有的分拣机主要分为：单层直线交叉带分拣机、双层分拣系统。前者的小车在运行到下层时，无法进行分拣，会造成大量小车闲置，分拣效率低。后者则通过改变轨道结构，使其小车到达下层时依然皮带朝上，以实现双层分拣，但这样会导致设计结构复杂、运行稳定性差，浪费空间。
发明内容
基于此，有必要针对现有分拣机的上述缺点，提供一种双层分拣系统。
本发明采用以下技术方案实现：
本发明公开了一种双层分拣系统，包括：分拣机主体、上层上下包组件、下层上下包组件、分拣控制器。
分拣机主体包括框架、传动组件、若干个分拣小车。其中，传动组件包括：主动链轮、从动链轮、链条、驱动电机、减速器。主动链轮设置在框架的一端、并通过减速器连接驱动电机进行驱动；从动链轮设置在框架的另一端，并与主动链轮通过链条进行传动连接；链条构成腰圆形轨道，若干个分拣小车沿着链条外围分布、并通过连接架与链条连接；若干个分拣小车等间距设置、并呈上下双层分布。分拣小车包括：安装架、滚筒、输送带、连接架。安装架对称设置；滚筒设置了4个，呈矩形四端分布、并平行设置在安装架之间；4个滚筒通过输送带传动连接，并围成一个矩形；其中至少1个滚筒作为主动滚筒、其余滚筒作为从动滚筒；连接架一侧与安装架连接、另一侧与腰圆形轨道连接；分拣小车与框架滚动连接。
上层上下包组件对应分拣机主体上层设置。上层上下包组件包括上层上包输送机、上层下包滑槽。上层上包输送机用于从上层的开始段向上层分拣小车输送待分拣的包裹；上层下包滑槽用于从上层的末尾段接收上层分拣小车分拣下的包裹；上层下包滑槽沿上层分拣小车前进方向设置了若干个、并依次编号。
下层上下包组件对应分拣机主体下层设置。下层上下包组件包括下层上包输送机、下层下包滑槽；下层上包输送机用于从下层的开始段向下层分拣小车输送待分拣的包裹；下层下包滑槽用于从下层的末尾段接收下层分拣小车分拣下的包裹；下层下包滑槽沿下层分拣小车前进方向设置了若干个、并依次编号。
分拣控制器用于控制上层分拣小车下包、控制下层分拣小车下包。
该双层分拣系统实现根据本公开的实施例的方法或过程。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
1，本发明设计了第一种双层分拣系统，并针对该双层分拣系统新设计了分拣小车，使分拣小车随着腰圆形轨道而实现循环移动，使分拣小车无论处于上层、下层均可进行上下包，从而实现双层分拣，相较于现有单层直线交叉带分拣机可提高分拣效率；
2，本发明还设计了第二种双层分拣系统，在第一种双层分拣系统的基础上增设了上层测速传感器、下层测速传感器，并与分拣小车的感应器配合使用。本发明还针对第二种双层分拣系统提供了双层分拣方法，基于上、下层测速传感器的信号来实现该双层分拣系统包裹的精准落包。
附图说明
图1为本发明实施例1中第一种双层分拣系统的结构图；
图2为图1中的分拣机主体去除部分框架后的结构图；
图3为图1中的分拣小车在一个视角下的结构图；
图4为图1中的分拣小车在另一个视角下的结构图；
图5为图1的双层分拣系统进行双层分拣的状态图；
图6为本发明实施例2中第二种双层分拣系统的结构图；
图7为图6进行双层分拣的简化布局图；
图8为本发明实施例2提供的第二种双层分拣系统的双层分拣方法的流程图；
图9为本发明实施例2中计算V 1,k 、V 2,k 的流程图；
图10为本发明实施例2中计算V 1(t)、V 2(t)的流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、分拣机主体，2、上层上包输送机，3、下层上包输送机，4、上层下包滑槽，5、下层下包滑槽，6、上层测速传感器，7、下层测速传感器；
101、框架，102、分拣小车，103、驱动电机，104、减速器，105、从动链轮，106、链条，107、腰圆形滑轨，108、主动链轮；
1021、安装架，1022、滚筒，1023、连接架，1024、输送带，1025、滚轮。
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。
需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参看图1，图1展示了本实施例1中第一种双层分拣系统的结构图。
如图1~图5所示，第一种双层分拣系统包括：分拣机主体1、上层上下包组件、下层上下包组件、分拣控制器。
下面逐一进行说明：
1，分拣机主体1包括框架101、传动组件、若干个分拣小车102。
参看图2，传动组件包括：主动链轮108、从动链轮105、链条106、驱动电机103、减速器104。主动链轮108安装在框架101的一端、并通过减速器104连接驱动电机103进行驱动；从动链轮105安装在框架101的另一端，并与主动链轮108通过链条106进行传动连接。链条106构成腰圆形轨道，若干个分拣小车102沿着链条106外围分布、并通过连接架1023与链条106连接。
如图2所示，若干个分拣小车102等间距设置、并呈上下双层分布。
参看图3、图4，分拣小车102包括：安装架1021、滚筒1022、输送带1024、连接架1023。安装架1021对称设置；滚筒1022设置了4个，呈矩形四端分布、并平行设置在安装架1021之间；4个滚筒1022通过输送带1024传动连接，并围成一个方形筒；其中至少1个滚筒1022作为主动滚筒、其余滚筒1022作为从动滚筒。这样，呈方形筒的输送带1024可以在主动滚筒驱动下进行移动。连接架1023一侧与安装架1021连接、另一侧与腰圆形轨道连接。这样，参看图6，分拣小车102处于上层时，其顶部用于承载包裹、并进行上下包；分拣小车102处于下层时，其顶部（即分拣小车102处于上层时的底部）依然可以用于承载包裹、并进行上下包。
分拣小车102与框架101滚动连接：具体的，在框架101安装上腰圆形滑轨107，在连接架1023安装上滚轮1025，滚轮1025与腰圆形滑轨107滚动连接。利用两者的限位导向作用，保证若干个分拣小车102正常的移动。
2，参看图5，上层上下包组件对应分拣机主体1上层设置。上层上下包组件包括上层上包输送机2、上层下包滑槽4。上层上包输送机2用于从上层的开始段向上层分拣小车输送待分拣的包裹；上层下包滑槽4用于从上层的末尾段接收上层分拣小车分拣下的包裹；上层下包滑槽4沿上层分拣小车前进方向设置了若干个、并依次编号——如图5所示，展示了3个上层下包滑槽4的情况，其沿上层分拣小车前进方向依次标号为第1号上层下包滑槽4、第2号上层下包滑槽4、第3号上层下包滑槽4。
参看图5，下层上下包组件对应分拣机主体1下层设置。下层上下包组件包括下层上包输送机3、下层下包滑槽5；下层上包输送机3用于从下层的开始段向下层分拣小车输送待分拣的包裹；下层下包滑槽5用于从下层的末尾段接收下层分拣小车分拣下的包裹；下层下包滑槽5沿下层分拣小车前进方向设置了若干个、并依次编号——如图5所示，展示了3个下层下包滑槽5的情况，其沿下层分拣小车前进方向依次标号为第1号下层下包滑槽5、第2号下层下包滑槽5、第3号下层下包滑槽5。
上层下包滑槽4、下层下包滑槽5建议设置成数量相同；当然，两者的数量也可以设置成不同。
3，分拣控制器用于控制上层分拣小车下包、控制下层分拣小车下包。
分拣控制器作为双层分拣系统的控制中心。本实施例1中，可以在上层上包输送机2设置有扫码相机一，用于对上层上包输送机2上的包裹进行扫码以匹配对应的上层下包滑槽4。下层上包输送机3设置有扫码相机二，用于对下层上包输送机3上的包裹进行扫码以匹配对应的下层下包滑槽5。那么，分拣控制器获取到这些匹配信息，对于某一分拣小车102移动到对应的下包滑槽附近，即启动该分拣小车102的主动滚筒，将包裹从该下包滑槽进行下包。
实施例2
参看图3，本实施例2公开了中第二种双层分拣系统的结构图，与实施例1的第一种双层分拣系统不同之处在于：
分拣小车102面向腰圆形轨道的一侧还设置有感应器，且其中一个分拣小车102作为1号小车、并设置了2个感应器。
第二种双层分拣系统还包括：上层测速传感器6、下层测速传感器7。上层测速传感器6与分拣小车102的感应器配合使用，用于测量上层分拣小车的速度。下层测速传感器7与分拣小车102的感应器配合使用，用于测量下层分拣小车的速度。
具体的，上层测速传感器6、下层测速传感器7位于在腰圆形轨道内圈，并在纵向上重合。上层测速传感器6、下层测速传感器7所处的直线将腰圆形轨道均分成两段L/2；其中，L为腰圆形轨道的总长。
其中，上层测速传感器6、下层测速传感器7均基于光电检测原理，在分拣小车102通过时会产生检测信号。
当然，若上层测速传感器6同时检测到两个信号，说明1号小车此时经过上层测速传感器6、并将此位置定为0位置点。若下层测速传感器7同时检测到两个信号，说明1号小车此时经过下层测速传感器7、并将此位置定为L/2位置点。0位置点与L/2位置点沿着腰圆形轨道相距L/2。
这样，双层分拣可简化布局成如图7所示，其展示了3个上层下包滑槽4、3个下层下包滑槽5的情况：
图中的0即为0位置点、L/2即为L/2位置点；
C 1,1表示第1号上层下包滑槽4沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
C 1,2表示第2号上层下包滑槽4沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
C 1,3表示第3号上层下包滑槽4沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
C 2,1表示第1号下层下包滑槽5沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
C 2,2表示第2号下层下包滑槽5沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
C 2,3表示第3号下层下包滑槽5沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
取1号小车经过上层测速传感器6的时刻作为第一个0时刻，此时位于上层、并处于1号小车后面的分拣小车102有i-1个；对于这i个分拣小车102，其在第一个0时刻之后t 1,k 时刻预测矫正后的速度为V 1,k ；
取1号小车经过下层测速传感器7的时刻作为第二个0时刻，此时位于下层、并处于1号小车后面的分拣小车102有j-1个；对于这j个分拣小车102，其在第二个0时刻之后t 2,k 时刻预测矫正后的速度为V 2,k。
参看图8~图10，本实施例2同步公开了一种双层分拣方法，其应用在第二种双层分拣系统的分拣控制器中。分拣控制器按照双层分拣方法的步骤控制上层分拣小车下包、控制下层分拣小车下包，可以实现精准地自动化下包；
双层分拣方法包括以下步骤：
步骤一，启动传动组件，使腰圆形轨道带动分拣小车102循环式移动；
若上层测速传感器6同时检测到两个信号，则1号小车此时经过上层测速传感器6、并处于0位置点；
若下层测速传感器7同时检测到两个信号，则1号小车此时经过下层测速传感器7、并处于L/2位置点；
其中，0位置点与L/2位置点沿着腰圆形轨道相距L/2。
可设定驱动电机103的转速，使腰圆形轨道逐渐靠近设定目标速度V f。
步骤二，待腰圆形轨道以接近设定目标速度V f 进行稳定移动后，
对于任一个循环：
取1号小车经过上层测速传感器6的时刻作为第一个0时刻；获取第一个0时刻之后上层测速传感器6的数据，基于卡尔曼滤波算法计算得到第一个0时刻之后t 1,k 时刻上层分拣小车预测矫正后的速度V 1,k ，并利用牛顿插值法拟合得到该循环内上层分拣小车速度函数V 1(t)。
取1号小车经过下层测速传感器7的时刻作为第二个0时刻；获取第二个0时刻之后下层测速传感器7的数据，基于卡尔曼滤波算法计算得到第二个0时刻之后t 2,k 时刻下层分拣小车预测矫正后的速度V 2,k ，并利用牛顿插值法拟合得到该循环内下层分拣小车速度函数V 2(t)。
下面分别对V 1,k 、V 1(t)、V 2,k 、V 2(t)的计算方法进行介绍：
Ⅰ，V 1,k 的计算方法包括：
S2.1，建立上层分拣小车速度的预测方程：；；
其中，为t 1,k 时刻上层分拣小车速度先验值，/>为t 1,(k-1)时刻上层分拣小车速度后验估计值，U 1,k 为t 1,k 时刻系统控制量，A为状态矩阵，B为控制矩阵，w 1,k 为过程噪声；
R g 为腰圆形轨道圆弧部分半径，n为驱动电机103转速，I为减速器104减速比；为t 1,k 时刻较t 1,(k-1)时刻驱动电机103转速的变化量；
S2.2，建立上层分拣小车速度的观测方程：；；
其中，Y 1,k 为t 1,k 时刻上层分拣小车速度观测值，H 1为上层测速传感器6系统参数，v 1,k 为上层测速传感器6测量噪声；
S2.3，对上层分拣小车速度进行先验估计：；
此时，取0。
S2.4，更新系统协方差：；其中，/>为/>对应的协方差，P 1,(k-1)为/>对应的协方差，Q 1为系统过程协方差；
S2.5，计算卡尔曼增益：；其中，K 1,k 为上层速度数据的卡尔曼增益；
R 1为v 1,k 的协方差矩阵；
S2.6，对上层分拣小车速度进行后验估计：；其中，/>为t 1,k 时刻上层分拣小车速度后验估计值。
S2.7，更新协方差矩阵：；其中，E为单位矩阵，P 1,k 为t 1,k 时刻系统协方差矩阵，/>为t 1,k 时刻系统协方差矩阵预测值；
S2.8，将作为预测矫正后的速度V 1,k。
Ⅱ，V 1(t)的计算方法包括：
S4.1，定义函数f 1(x)；其中，f 1(t 1,k )=V 1,k ；
S4.2，令：；为函数f 1(x)关于t 1,0、t 1,1的一阶均差；
；为函数f 1(x)的二阶均差；
…；
；为函数f 1(x)的k阶均差；
S4.3，令：
一次插值多项式为：；
二次插值多项式为：
；
…；
k次插值多项式为：
；
需要说明的是，若0位置点处再次产生1号小车信号时，说明1号小车完成一次循环回到0位置点，那么，上述插值多项式要清零重新开始计算；
S4.4，当测得t 1,0时刻速度值V 1,0、t 1,1时刻速度值V 1,1后，在t 1,0时刻至t 1,1时刻，以一次插值多项式P 1,1(t)作为上层分拣小车速度函数V 1(t)；
当测得t 1,2时刻速度值V 1,2后，在t 1,0时刻至t 1,2时刻，以二次插值多项式P 1,2(t)作为上层分拣小车速度函数V 1(t)；
…；
当测得t 1,k 时刻速度值V 1,k 后，在t 1,0时刻至t 1,k 时刻，以k次插值多项式P 1,k (t)作为上层分拣小车速度函数V 1(t)。
也就是说，每测得一次速度值，就将插值多项式的次数加一，并更新一次上层分拣小车速度函数V 1(t)。
Ⅲ，V 2,k 的计算方法包括：
S3.1，建立下层分拣小车速度的预测方程：；；
其中，为t 2,k 时刻下层分拣小车速度先验值，/>为t 1,(k-1)时刻下层分拣小车速度后验估计值，U 2,k 为t 2,k 时刻系统控制量，A为状态矩阵，B为控制矩阵，w 2,k 为过程噪声；
R g 为腰圆形轨道圆弧部分半径，n为驱动电机103转速，I为减速器104减速比；为t 2,k 时刻较t 2,(k-1)时刻驱动电机103转速的变化量；
S3.2，建立下层分拣小车速度的观测方程：；；
其中，Y 2,k 为t 2,k 时刻下层分拣小车速度观测值，H 2为下层测速传感器7系统参数，v 2,k 为下层测速传感器7测量噪声；
S3.3，对下层分拣小车速度进行先验估计：；此时，/>取0。
S3.4，更新系统协方差：；其中，/>为/>对应的协方差，P 2,(k-1)为/>对应的协方差，Q 2为系统过程协方差；
S3.5，计算卡尔曼增益：；其中，K 2,k 为下层速度数据的卡尔曼增益；R 2为v 2,k 的协方差矩阵；
S3.6，对下层分拣小车速度进行后验估计：；其中，/>为t 2,k 时刻下层分拣小车速度后验估计值。
S3.7，更新协方差矩阵：；其中，E为单位矩阵，P 2,k 为t 2,k 时刻系统协方差矩阵，/>为t 2,k 时刻系统协方差矩阵预测值；
S3.8，将作为预测矫正后的速度V 2,k。
Ⅳ，V 2(t)的计算方法包括：
S5.1，定义函数f 2(x)；其中，f 2(t 2,k )=V 2,k ；
S5.2，令：；为函数f 2(x)关于t 2,0、t 2,1的一阶均差；
；为函数f 2(x)的二阶均差；
…；
；为函数f 2(x)的k阶均差；
S5.3，令：
一次插值多项式为：；
二次插值多项式为：
；
…；
k次插值多项式为：
；
需要说明的是，若L/2位置点处再次产生1号小车信号时，说明1号小车完成一次循环回到L/2位置点，那么，上述插值多项式要清零重新开始计算；
S5.4，当测得t 2,0时刻速度值V 2,0、t 2,1时刻速度值V 2,1后，在t 2,0时刻至t 2,1时刻，以一次插值多项式P 2,1(t)作为下层分拣小车速度函数V 2(t)；
当测得t 2,2时刻速度值V 2,2后，在t 2,0时刻至t 2,2时刻，以二次插值多项式P 2,2(t)作为下层分拣小车速度函数V 2(t)；
…；
当测得t 2,k 时刻速度值V 2,k 后，在t 2,0时刻至t 2,k 时刻，以k次插值多项式P 2,k (t)作为下层分拣小车速度函数V 2(t)。
也就是说，每测得一次速度值，就将插值多项式的次数加一，并更新一次上层分拣小车速度函数V 2(t)。
步骤三，基于V 1(t)计算在上层运行的i号小车沿着腰圆形轨道与0位置点的距离l i ；其中，；t 1表示位于第一个0时刻之后的t 1时刻，Δl表示相邻小车的车头间距或车尾间距。
基于V 2(t)计算在下层运行的j号小车沿着腰圆形轨道与0位置点的距离l j ；其中，；t 2表示位于第二个0时刻之后的t 2时刻。
具体的，基于步骤二得到的V 1(t)、V 2(t)，可通过上述计算公式计算出l i 、l j ，以作为后续下包的依据。
步骤四，若在上层运行的i号小车要在第m号上层下包滑槽4进行下包，则在时，启动该小车进行下包；m=1,2,3…；
若在下层运行的j号小车要在第m号下层下包滑槽5进行下包，则在时，启动该小车进行下包；
其中，C 1,m 表示第m号上层下包滑槽4沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
C 2,m 表示第m号下层下包滑槽5沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
d表示落包距离。
对于d来说，；式中，t d 为分拣小车102从启动主动滚筒到完成下包的耗时。设定落包距离d的目的是为分拣小车102下包预留一定的反应时间，避免因分拣小车102动作耗时造成下包不准确。
实施例3
本实施例3还公开了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序指令，计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行实施例2公开的双层分拣方法的步骤。
实施例1的方法在应用时，可以通过软件的形式进行应用，如设计成计算机可读存储介质可独立运行的程序，计算机可读存储介质可以是U盘或设计成U盾，通过U盘设计成通过外在触发启动整个方法的程序。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，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 (8)
1.一种双层分拣系统，其特征在于，包括：
分拣机主体，其包括框架、传动组件、若干个分拣小车；其中，所述传动组件包括：主动链轮、从动链轮、链条、驱动电机、减速器；所述主动链轮设置在框架的一端、并通过减速器连接驱动电机进行驱动；所述从动链轮设置在框架的另一端，并与主动链轮通过链条进行传动连接；所述链条构成腰圆形轨道，若干个分拣小车沿着链条外围分布、并通过连接架与链条连接；若干个分拣小车等间距设置、并呈上下双层分布；所述分拣小车包括：安装架、滚筒、输送带、连接架；所述安装架对称设置；所述滚筒设置了4个，呈矩形四端分布、并平行设置在安装架之间；4个滚筒通过输送带传动连接，并围成一个方形筒；其中至少1个滚筒作为主动滚筒、其余滚筒作为从动滚筒；所述连接架一侧与安装架连接、另一侧与腰圆形轨道连接；所述分拣小车与框架滚动连接；
上层上下包组件，其对应分拣机主体上层设置；所述上层上下包组件包括上层上包输送机、上层下包滑槽；所述上层上包输送机用于从上层的开始段向上层分拣小车输送待分拣的包裹；所述上层下包滑槽用于从上层的末尾段接收上层分拣小车分拣下的包裹；所述上层下包滑槽沿上层分拣小车前进方向设置了若干个、并依次编号；
下层上下包组件，其对应分拣机主体下层设置；所述下层上下包组件包括下层上包输送机、下层下包滑槽；所述下层上包输送机用于从下层的开始段向下层分拣小车输送待分拣的包裹；所述下层下包滑槽用于从下层的末尾段接收下层分拣小车分拣下的包裹；所述下层下包滑槽沿下层分拣小车前进方向设置了若干个、并依次编号；
以及
分拣控制器，其用于控制上层分拣小车下包、控制下层分拣小车下包；
所述分拣小车面向腰圆形轨道的一侧还设置有感应器，且其中一个分拣小车作为1号小车、并设置了2个感应器；
所述双层分拣系统还包括：
上层测速传感器，其与分拣小车的感应器配合使用，用于测量上层分拣小车的速度；
下层测速传感器，其与分拣小车的感应器配合使用，用于测量下层分拣小车的速度；
其中所述上层测速传感器、下层测速传感器设置在腰圆形轨道内侧，并在纵向上重合；所述上层测速传感器、下层测速传感器所处的直线将腰圆形轨道均分成两段L/2；其中，L为腰圆形轨道的总长；
所述分拣控制器按照双层分拣方法的步骤控制上层分拣小车下包、控制下层分拣小车下包；
所述双层分拣方法包括以下步骤：
步骤一，启动传动组件，使腰圆形轨道带动分拣小车循环式移动；
若上层测速传感器同时检测到两个信号，则1号小车此时经过上层测速传感器、并处于0位置点；
若下层测速传感器同时检测到两个信号，则1号小车此时经过下层测速传感器、并处于L/2位置点；
其中，0位置点与L/2位置点沿着腰圆形轨道相距L/2；
步骤二，待腰圆形轨道以接近设定目标速度V f 进行稳定移动后，对于任一个循环：取1号小车经过上层测速传感器的时刻作为第一个0时刻；获取第一个0时刻之后上层测速传感器的数据，基于卡尔曼滤波算法计算得到第一个0时刻之后t 1,k 时刻上层分拣小车预测矫正后的速度V 1,k ，并利用牛顿插值法拟合得到该循环内上层分拣小车速度函数V 1(t)；k为从0开始的整数序列变量；t表示时间变量；
取1号小车经过下层测速传感器的时刻作为第二个0时刻；获取第二个0时刻之后下层测速传感器的数据，基于卡尔曼滤波算法计算得到第二个0时刻之后t 2,k 时刻下层分拣小车预测矫正后的速度V 2,k ，并利用牛顿插值法拟合得到该循环内下层分拣小车速度函数V 2(t)；
步骤三，基于V 1(t)计算在上层运行的i号小车沿着腰圆形轨道与0位置点的距离l i ；其中，；t 1表示位于第一个0时刻之后的t 1时刻，Δl表示相邻小车的车头间距或车尾间距；
基于V 2(t)计算在下层运行的j号小车沿着腰圆形轨道与0位置点的距离l j ；其中，；t 2表示位于第二个0时刻之后的t 2时刻；
步骤四，若在上层运行的i号小车要在第m号上层下包滑槽进行下包，则在时，启动该小车进行下包；m=1,2,3…；
若在下层运行的j号小车要在第m号下层下包滑槽进行下包，则在时，启动该小车进行下包；
其中，C 1,m 表示第m号上层下包滑槽沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
C 2,m 表示第m号下层下包滑槽沿着腰圆形轨道与0位置点的距离；
d表示落包距离。
2.根据权利要求1所述的双层分拣系统，其特征在于，所述框架设置有腰圆形滑轨，连接架设置有滚轮，滚轮与腰圆形滑轨滚动连接。
3.根据权利要求1所述的双层分拣系统，其特征在于，所述上层上包输送机设置有扫码相机一，用于对上层上包输送机上的包裹进行扫码以匹配对应的上层下包滑槽；
所述下层上包输送机设置有扫码相机二，用于对下层上包输送机上的包裹进行扫码以匹配对应的下层下包滑槽。
4.根据权利要求1所述的双层分拣系统，其特征在于，步骤二中，V 1,k 的计算方法包括：
S2.1，建立上层分拣小车速度的预测方程：
；
；
其中，为t 1,k 时刻上层分拣小车速度先验值，/>为t 1,(k-1)时刻上层分拣小车速度后验估计值，U 1,k 为t 1,k 时刻系统控制量，A为状态矩阵，B为控制矩阵，w 1,k 为过程噪声；
R g 为腰圆形轨道圆弧部分半径，n为驱动电机转速，I为减速器减速比；为t 1,k 时刻较t 1,(k-1)时刻驱动电机转速的变化量；
S2.2，建立上层分拣小车速度的观测方程：
；
；
其中，Y 1,k 为t 1,k 时刻上层分拣小车速度观测值，H 1为上层测速传感器系统参数，v 1,k 为上层测速传感器测量噪声；
S2.3，对上层分拣小车速度进行先验估计：
；
S2.4，更新系统协方差：
；
其中，为/>对应的协方差，P 1,(k-1)为/>对应的协方差，Q 1为系统过程协方差；
S2.5，计算卡尔曼增益：
；
其中，K 1,k 为上层分拣小车速度数据的卡尔曼增益；
R 1为v 1,k 的协方差矩阵；
S2.6，对上层分拣小车速度进行后验估计：
；
其中，为t 1,k 时刻上层分拣小车速度后验估计值；
S2.7，更新协方差矩阵：
；
其中，E为单位矩阵，P 1,k 为t 1,k 时刻系统协方差矩阵，为t 1,k 时刻系统协方差矩阵预测值；
S2.8，将作为预测矫正后的速度V 1,k 。
5.根据权利要求4所述的双层分拣系统，其特征在于，步骤二中，V 2,k 的计算方法包括：
S3.1，建立下层分拣小车速度的预测方程：
；
；
其中，为t 2,k 时刻下层分拣小车速度先验值，/>为t 1,(k-1)时刻下层分拣小车速度后验估计值，U 2,k 为t 2,k 时刻系统控制量，A为状态矩阵，B为控制矩阵，w 2,k 为过程噪声；
R g 为腰圆形轨道圆弧部分半径，n为驱动电机转速，I为减速器减速比；为t 2,k 时刻较t 2,(k-1)时刻驱动电机转速的变化量；
S3.2，建立下层分拣小车速度的观测方程：
；
；
其中，Y 2,k 为t 2,k 时刻下层分拣小车速度观测值，H 2为下层测速传感器系统参数，v 2,k 为下层测速传感器测量噪声；
S3.3，对下层分拣小车速度进行先验估计：
；
S3.4，更新系统协方差：
；
其中，为/>对应的协方差，P 2,(k-1)为/>对应的协方差，Q 2为系统过程协方差；
S3.5，计算卡尔曼增益：
；
其中，K 2,k 为下层分拣小车速度数据的卡尔曼增益；
R 2为v 2,k 的协方差矩阵；
S3.6，对下层分拣小车速度进行后验估计：
；
其中，为t 2,k 时刻下层分拣小车速度后验估计值；
S3.7，更新协方差矩阵：
；
其中，E为单位矩阵，P 2,k 为t 2,k 时刻系统协方差矩阵，为t 2,k 时刻系统协方差矩阵预测值；
S3.8，将作为预测矫正后的速度V 2,k 。
6.根据权利要求1所述的双层分拣系统，其特征在于，步骤二中，V 1(t)的计算方法包括：
S4.1，定义函数f 1(x)；x表示自变量；其中，f 1(t 1,k )=V 1,k ；
S4.2，令：
为函数f 1(x)关于t 1,0、t 1,1的一阶均差；
为函数f 1(x)的二阶均差；
…；
为函数f 1(x)的k阶均差；
S4.3，令：
一次插值多项式为： ；
二次插值多项式为：
；
…；
k次插值多项式为：
；
S4.4，当测得t 1,0时刻速度值V 1,0、t 1,1时刻速度值V 1,1后，在t 1,0时刻至t 1,1时刻，以一次插值多项式P 1,1(t)作为上层分拣小车速度函数V 1(t)；
当测得t 1,2时刻速度值V 1,2后，在t 1,0时刻至t 1,2时刻，以二次插值多项式P 1,2(t)作为上层分拣小车速度函数V 1(t)；
…；
当测得t 1,k 时刻速度值V 1,k 后，在t 1,0时刻至t 1,k 时刻，以k次插值多项式P 1,k (t)作为上层分拣小车速度函数V 1(t)。
7.根据权利要求1所述的双层分拣系统，其特征在于，步骤二中，V 2(t)的计算方法包括：
S5.1，定义函数f 2(x)；x表示自变量；其中，f 2(t 2,k )=V 2,k ；
S5.2，令：
为函数f 2(x)关于t 2,0、t 2,1的一阶均差；
为函数f 2(x)的二阶均差；
…；
为函数f 2(x)的k阶均差；
S5.3，令：
一次插值多项式为： ；
二次插值多项式为：
；
…；
k次插值多项式为：
；
S5.4，当测得t 2,0时刻速度值V 2,0、t 2,1时刻速度值V 2,1后，在t 2,0时刻至t 2,1时刻，以一次插值多项式P 2,1(t)作为下层分拣小车速度函数V 2(t)；
当测得t 2,2时刻速度值V 2,2后，在t 2,0时刻至t 2,2时刻，以二次插值多项式P 2,2(t)作为下层分拣小车速度函数V 2(t)；
…；
当测得t 2,k 时刻速度值V 2,k 后，在t 2,0时刻至t 2,k 时刻，以k次插值多项式P 2,k (t)作为下层分拣小车速度函数V 2(t)。
8.根据权利要求1所述的双层分拣系统，其特征在于，步骤四中，
；
式中，t d 为分拣小车从启动主动滚筒到完成下包的耗时。
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| CN202410048946.9A CN117548355B (zh) | 2024-01-12 | 2024-01-12 | 一种双层分拣系统 |
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