CN117916178A - 产品分配单元和自动产品检测系统 - Google Patents

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P NKeliukefu
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Abstract

本组发明涉及用于分配物品(16)的输送机组件和使用该组件的自动产品和物品识别系统。这些发明可以被用于客户自助结账，以及用于分拣产品的自动化仓库。所述的分配组件包括用于将产品移动到识别单元(2)的至少一个水平输送机(3)，放置在至少一个水平输送机(3)上方并与水平输送机(3)的行进轴成一定角度的至少两个垂直输送机(4)，以及用于确定输送机(3,4)上物品位置的至少一个传感器(5)。水平输送机(3)和垂直输送机(4)被设计为能够基于从至少一个传感器(5)接收的读数来独立调整输送机速度。该技术成果包括对具有不同形状、重量或尺寸的物品进行更准确、更有效的自动识别，以及由于无需将物品一个接一个地放在传送带上而更易于使用的自动化系统。

Description

产品分配单元和自动产品检测系统
技术领域
这组发明涉及用于在产品流中分配产品的输送机单元和使用该单元的自动产品(物品)识别系统。这些发明可以用于客户自助结账，以及用于分拣产品的自动化仓库。
背景技术
自助结账通常使用自动系统扫描(识别)产品，而无需客户直接参与。在这种系统中，客户仅将产品放在收银传送带上，并将其移动到扫描区域，在那里，识别模块基于一个或多个原理(例如测量产品重量、扫描图形代码或RFID标签、识别形状或纹理等)自动识别它们。
这种系统的主要问题在于，当在扫描区域中同时检测到多个产品时，经常会识别错误。当识别不同形状、重量或大小的多个商品时，此问题特别常见。为了减少这种错误，客户或商店员工必须以一定的间隔将产品依次放在收银传送带上，一个接一个，但是这不方便，且减慢了结账柜台的操作。
因此，在自动识别系统中，需要使用额外的设备来在移动的产品流中分布产品，以分离彼此离得太近的产品，并以预定义的间隔排列它们，以便它们可以移动到识别区域中。
申请号US2009114508(公开于2009年5月7日)描述了一种产品分配单元，其包括输入输送机、带位置传感器的输出输送机和一个或多个调平输送机，这些输送机位于它们之间，并由控制单元操作。在已知的设计中，所有输送机都按顺序排列，一个接一个，这仅允许通过调整输送机速度来实现按顺序预排列的产品之间所需的距离。因此，已知系统不能用于分离并随后识别随机放置在输入输送机上的物品。
与所要求保护的这组发明最接近的类似物是在专利CN207090420(2018年3月13日于中国公开的)中公开的产品分配单元。该单元还旨在以特定间隔提供有序的产品流动，包括主水平输送机和安装在所述水平输送机上的三个垂直输送机。垂直输送机的平面与水平输送机运动的轴成一定角度。在已知的设计中，产品沿着水平输送机移动，到达位于侧面的垂直输送机，并从水平输送机的此侧面将产品推近其中心，以在单行中对齐它们。然而，已知的类似物未能解决分配大量随机放置的不同形状和尺寸的产品的问题，因为它不能独立地控制每个输送机的速度。
发明内容
所讨论的发明组旨在解决的主要技术问题是无法自动识别具有不同重量、形状或尺寸并随机提供给系统的产品。
这组发明的技术成果是提高了自动识别具有不同形状、重量或尺寸的产品的准确性和性能，并简化了自动系统的使用，而无需按顺序放置产品。
在自动产品识别系统的分配单元中，通过在单元中包括以下内容来实现所述技术成果：至少一个用于将产品移动到识别单元的水平输送机；至少两个垂直输送机，以与水平输送机的运动轴成一定角度放置在至少一个水平输送机上方；以及至少一个传感器，用于识别产品在输送机上的位置。此外，水平和垂直输送机被设计为能够基于从至少一个传感器接收的读数来独立调整输送机速度。
在分配单元的具体实施例中，所述技术结果也通过以下方式实现：
-该单元包括多个水平输送机，其中一些被设计用于将产品朝向识别单元移动，而另一些可以将它们横向于该方向移动；
-每个垂直输送机邻接水平输送机的一侧；
-垂直输送机与水平输送机运动轴成1-90°角布置；
-水平和垂直输送机为带式输送机；
-垂直输送机具有突出的肋条，用于与产品接触，
-该单元包括按顺序排列的以下部件：被设计用于能够使产品朝向识别单元移动的第一水平输送机和位于第一水平输送机上方的第一垂直输送机；被设计用于能够使产品横向于朝向识别单元的方向移动的第二水平输送机，以及位于第二水平输送机上方的第二垂直输送机；被设计用于能够使产品朝向识别单元移动的第三水平输送机，以及位于第三水平输送机上方的第三垂直输送机；以及被设计用于能够使产品朝向识别单元移动并返回的第四水平输送机；该单元还包括第一、第二、第三和第四传感器，用于识别放置在垂直输送机末端的产品的位置；
-第四水平输送机与用于接收未经识别的产品的托盘组合，并具有分布分配器，用于将未经识别产品移动到所述托盘中；
-第一垂直输送机位于与第一水平输送机的运动轴成55-85°角的位置，第二垂直输送机位于与第二水平输送机的运动轴成55～85°角的位置，第三垂直输送机位于与第三水平输送机的运动轴成55-85°的位置。
在自动产品识别系统中，通过使用如上所述设计的产品分配单元、具有产品识别模块的产品识别单元、以及连接到水平和垂直输送机的控制单元、以及至少一个用于识别产品位置的传感器和识别模块，可以实现所述技术结果。
此外，产品识别系统的具体实施例包括：
-在识别单元中，产品识别模块包含从包括重量传感器、图形代码扫描仪、RFID扫描仪、红外传感器、摄像机和图像摄像机的组中选择的至少一个识别工具；
-产品识别模块具有识别模块的水平输送机，其被设计用于能够使产品在识别模块中反向移动；
-附加的水平分配输送机，其位于识别模块的水平输送机后面，被设计用于能够使产品反向移动，并配备有分布分配器，以在接收托盘之间分配产品；
-传感器放置在识别模块的水平输送机的起始和结束区域，可以识别产品的位置；
在这组发明中，水平和垂直输送机的相互布置，以及基于产品位置的传感器读数对其速度的单独控制，使得在任何形状、重量或尺寸的产品能够到达识别单元的识别模块之前，能够对这些产品进行高度的分离和对齐。这提高了产品识别的准确性，同时确保了系统的高性能。同时，用户/客户不需要按顺序将产品/物品放在输送机上。
这些为自助结账柜台提供了以下好处：
a)通过消除客户按顺序放置每个产品的要求，使结账柜台更人性化。
b)通过调整输送机的速度来提高结账柜台的性能，当距离大于产品识别所需的距离时，允许提高相应输送机的速度。
c)减少因客户未能将每个产品按顺序正确放置在装载输送机上而导致产品标识错误的可能性。
附图说明
本发明通过附图说明，其中：
图1示出了描述产品分配系统的基本实施例的图；
图2示出了描述产品分配系统的优选实施例的设计；
图3示出了描述将未经识别的产品返回到接收托盘的示意图；
图4示出了描述产品到输出接收托盘的分布的图表；
图中的标识指定如下：
1–分配单元，
2–识别单元；
3–水平输送机；
301–第一水平输送机；
302–第二水平输送机；
303–第三水平输送机；
304–第四水平输送机；
4–垂直输送机；
401–第一垂直输送机；
402–第二垂直输送机；
403–第三垂直输送机；
5–产品位置传感器；
501–第一产品位置传感器；
502–第二产品位置传感器；
503–第三产品位置传感器；
504–第四产品位置传感器；
505–第五产品位置传感器；
506–第六产品位置传感器；
6–用于未识别产品的接收托盘；
7–产品标识模块；
8–第五水平输送机(识别模块输送机)；
9–第六水平输送机(分配输送机)；
10、11–输出接收托盘；
12–第四水平输送机的分布分配器；
13–第六水平输送机的分布分配器；
14–用于未识别产品的接收托盘的倾斜部分；
15–输出接收托盘的倾斜部分；
16–产品。
具体实施方式
在本申请中，“产品”是指可以在输送机(conveyor)上移动的任何对象或物品。“分配(Distribution)”是指在移动产品流中分离产品，以一定间隔安排产品的过程。
所要求保护的自动产品识别系统包括产品分配单元(1)和产品识别单元(2)。
在基本实施例(参见图1)中，分配单元(1)包括用于将产品移动到识别单元(2)的至少一个水平输送机(3)，放置在水平输送机(2)上方的至少两个垂直输送机(4)，以及至少一个传感器(5)，至少两个垂直输送机(4)用于调整产品在水平输送机(3)上的位置，至少一个传感器(5)用于识别产品在输送机(3,4)上的位置。
当使用多个水平输送机(301,302,303,304,305)时，其中一些(301,303,304,305)可以将产品沿(X)向识别单元(2)移动，而其他(302)-横向于(crosswise)该方向(X)移动。一个或多个水平输送机(304)可以设计为允许反向移动。
垂直输送机(4)旨在通过与运动轴成一定角度放置来改变水平输送机(3)上产品移动的轨迹。根据输送机的配置和位置及其操作设置，该角度可以从1°到90°不等。垂直输送机(4)与水平输送机(3)的一侧相邻。在其各种设计实施例中，不同的垂直输送机(4)可以相邻于水平输送机(3)的一侧(见图2)和它们的不同侧(见图1)。
优选地，这些输送机(3,4)是带式输送机，但它们也可以具有其他设计。所有垂直输送机(2)的皮带优选具有不平整的表面(例如，以肋(rib)的形式)，以提高对移动产品(物品)的粘附性。
所有水平输送机(3)和垂直输送机(4)的设计允许基于从至少一个位置传感器(5)接收的读数进行单独的速度控制(每个输送机的独立控制)。特别是，速度可以在0-3м/sec的范围内调整。输送机、传感器和识别单元(3)的操作由控制单元控制(如图所示)。这些单元的配置为专家所熟知，因此，在本申请中不再描述。
产品位置传感器(5)可以具有任何配置，并使用任何已知原理(图像、视频、红外、电磁等)来识别产品的位置。
识别单元(2)包括产品识别模块(7)，并且还可以包括一个或多个水平输送机(8,9)，用于通过识别单元移动产品并对其进行排序。
产品识别模块(7)可以具有专家已知的任何配置，并且包含一个或多个识别工具，包括重量传感器、图形代码扫描仪、RFID扫描仪、红外传感器、磁性传感器、摄像机、图像摄像机等。在具体的实施例中，识别模块(7)可以采用配备有输送机(8)的扫描通道的形式，用于移动预先定位的产品。
下面描述了根据所要求保护的本组发明的产品识别系统的优选实施例(见图2)。该系统包括分配单元(1)，该分配单元具有五个水平带式输送机(301,302,303,304,305)、三个垂直带式运输机(401,402,403)、四个产品位置传感器(501,502,504)和用于未识别产品的接收托盘(6)；以及识别单元(2)，识别单元(2)具有识别模块(7)、两个水平输送机(8,9)、两个产品位置传感器(505,506)和两个用于接收识别产品的输出托盘(10,11)。
第一水平输送机(301)设计用于随机放置产品(16)(物品)。该输送机(301)允许产品沿方向(X)朝向识别单元(2)移动。在第一(装载)水平输送机(301)的上方，存在第一垂直带式输送机(401)，优选地，以相对于第一水平输送机(301)的移动方向成55°-85°的角度(并且最优选地，以80°的角度)放置在输送机(401)的角部。
第二水平输送机(302)放置在第一水平输送机(301)的后面，并且允许垂直于方向(X)移动产品。在第二水平输送机的上方，存在与第一垂直输送机(401)相邻的第二垂直输送机(402)。输送机(402)优选地放置在相对于第二水平输送机(302)的移动方向成55-85°角(并且最优选地，80°角)处。
第三水平输送机(303)放置在第二水平输送机(302)的后面，并允许沿方向(X)移动产品。在第三水平输送机(303)的上方，在其拐角处，存在第三垂直分离输送机(403)，该第三垂直分离输送机(402)与第三水平输送机(303)的移动方向成55-85°(并且最优选地，成80°)的角。
第四水平输送机(304)顺序地放置在第三输送机(303)的后面，并且具有朝向识别单元(2)的输送带移动的相同方向(X)。第四水平输送机(304)被设计为允许皮带的反向运动，以便在识别的产品未能满足数据库中的任何标准时，将产品返回到接收托盘(6)。接收托盘(6)通过倾斜部分(14)与第四水平输送机(304)组合，并且可以使用垂直分布分配器(12)(见图3)将产品返回到第四水平输送机，该垂直分布分配器可以绕其一端转动，并闭合第四(304)和第三(303)水平输送机之间的通道。该产品与所述分配器(12)接触，并滚入接收托盘(6)中。
第五水平输送机(识别模块的输送机)(8)放置在第四水平输送机(301)的后面，并通过识别模块(7)。该输送机(8)允许沿方向(X)反向移动，也可以用作动态秤(scale)。
第六水平输送机(水平分配输送机)(9)放在第五输送机(8)的后面，并允许沿方向(X)反向移动。所述输送机(9)具有垂直分布分配器(13)(见图4)，其可以在给定范围内围绕其一端的轴旋转，允许将识别的产品分布在具有倾斜部分(15)的两个接收输出托盘(10，11)上。
检测产品是否存在于传感器区域中的第一传感器(501)、第二传感器(502)、第三传感器(503)和第四传感器(504)安装在每个垂直输送机(401,402,403)的端部对面。第五传感器(505)安装在第四水平输送机(304)和第五水平输送机(8)之间，该传感器检测产品的存在并允许计算产品之间的距离以控制输送机速度。第六传感器(306)设计用于确保第六水平输送机(9)的正确操作，因为动态秤安装在第五水平输送机(8)和第六水平输送机(9)之间。如果产品(16)同时放置在第五和第六水平输送机上，则在第五和第六输送机之间的区域清理干净之前，不会测量位于第五输送机上的产品的重量。
在其基本实施例中(见图1)，所要求保护的识别系统的操作如下。
用户将产品(物品)随机放置在水平输送机上。产品由水平输送机沿(X)方向朝识别单元(2)移动，并到达下一个垂直输送机(4)，该垂直输送机与水平输送机(3)交叉，并通过将该部分产品排列成一条直线将产品从水平输送机的左侧移动到其中心。然后，产品到达远处的垂直输送机(4)，该输送机通过将产品的另一部分排列成一条直线，将产品从水平输送机(3)的右侧移到更靠近其中心的位置。同时，控制单元使用传感器(5)来监控从远处垂直输送机到达的产品(物品)的数量，并在需要时通过减速或加速来改变输送机(3,4)的速度，以便产品以一定的间隔均匀地到达识别单元(2)。识别单元(2)通过一个或多个属性(重量、形状、纹理、图形代码、RFID标签等)来识别每个产品，以供其随后销售给客户或分类和进一步存储。
测试表明，在具有一个水平和两个垂直输送机的系统的基本实施例中，对不同尺寸、重量和形状的随机放置产品的识别精度约为67％。尽管该准确率不是很高，但它显著高于最接近的类似物，其中产品是在不考虑产品位置上的数据的情况下分布的。同时，这种基本实施例提高了产品处理的性能。
在其优选实施例中，所述识别系统(见图2)在自助结账柜台的情况下如下操作。
客户随机(不按顺序)将产品(物品)放在第一(装载)水平输送机上。
放置在输送机(301)右侧(相对于移动方向)的产品到达第一垂直输送机(401)，并以一定的速度从靠近其中心的输送机(401)的一侧移动，基于从第一传感器(501)接收的读数进行读取。其他产品由输送机(301)沿方向(X)移动。
接下来，当放置在左侧(相对于移动方向)的产品到达第二水平输送机302时，它们被输送机302垂直于方向(X)并靠近中心移动，而右侧的产品被第二垂直输送机402基于从第一传感器(501)和第二传感器(502)接收的读数，以一定的速度斜向移动到右侧。
然后，产品被移动到第三水平输送机(303)，在那里它们再次沿方向(X)移动，并到达第三垂直输送机(403)，该第三垂直输送机基于从第三和第四传感器(503,504)接收的读数将产品排成一行。
之后，基于从第五传感器(505)接收的读数，在第四输送机上以一定间隔将排列成行的产品逐个移动到识别模块(7)的第五垂直输送机(8)(动态秤)，其中产品通过使用数字计算机、扫描仪、外观和/或条形码和/或RFID标签的任何方法来识别。如果由于任何原因无法识别产品，则将分配器(12)移动到相对于输送机(304)的移动方向55-85°的位置，并为输送机(9)、(8)、(304)激活反向移动(与方向“Ⅹ”相反)，并且将产品(16)移动到分配器(12)，到达它并倾倒到接收托盘(6)中。
当产品(16)在模块(9)中成功识别时，它继续向输送机(9)移动，该输送机在上面安装了分布分配器(13)。分配器(13)的初始位置与输送机(9)的移动方向成55-85°角。当产品(16)的一部分在输送机(9)上移动时，这样的产品到达分配器(13)，并相对于朝向输出接收托盘(10)的移动方向向右移动。产品(16)的另一部分，例如下一个客户的部分，被移动到输出接收托盘(11)，而分配器(13)改变其位置以与输送机(9)的移动方向对齐。然后，客户可以收集扫描的产品并为其付款。
测试表明，在该系统的优选实施例中，由于产品分离水平高，产品识别的准确率超过99％。

Claims (14)

1.一种用于自动产品识别系统的分配单元(1)，包括：
至少一个水平输送机(3)，用于将产品移动到识别单元(2)，以及
至少两个垂直输送机(4)，以与水平输送机(3)的运动轴成一定角度放置在至少一个水平输送机(2)上方，以及
其特征在于，它还包括至少一个传感器(5)，用于识别产品在输送机(3,4)上的位置，并且水平输送机(3)和垂直输送机(4)被设计为能够基于从至少一个感应器(5)上接收的读数独立调整速度。
2.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，它包括多个水平输送机(3)，其中一些输送机被设计为沿方向(X)朝向识别单元(2)移动产品，而另一些输送机可以将它们横向于方向(X)移动。
3.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，每个垂直输送机(4)邻接水平输送机(3)的一侧。
4.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，垂直输送机(4)与水平输送机(3)的运动轴成1°-90°的角度布置。
5.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，水平输送机(3)和垂直输送机(4)为带式输送机。
6.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，垂直输送机(4)具有用于与产品接触的突出肋。
7.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，其包括按顺序放置的以下部件：
第一水平输送机(301)，其被设计用于能够使产品沿方向(X)朝向识别单元(2)移动，以及第一垂直输送机(401)，所述第一垂直输送机(401)放置第一水平输送机(301)上方，
第二水平输送机(302)，其被设计为能够使产品横向于方向(X)朝向识别单元(2)移动，以及第二垂直输送机(402)，所述第二垂直输送机(402)放置在第二水平输送机(302)上方，
第三水平输送机(303)，其被设计用于能够使产品沿方向(X)朝向识别单元(2)移动，以及第三垂直输送机(403)，所述第三垂直输送机(403)放置在第三水平输送机(303)上方，
第四水平输送机(304)，其被设计用于能够使产品沿方向(X)朝向识别单元(2)移动并返回，
并且该单元还包括第一传感器(501)、第二传感器(502)、第三传感器(503)和第四传感器(504)，其被设计用于识别产品的位置，并且被放置在垂直输送机(401,402,403,404)的末端区域中。
8.根据权利要求7所述的单元，其特征在于，所述第四水平输送机(304)与用于未识别产品的接收托盘(6)相结合，并且具有用于将未识别产品移动到所述托盘(5)的分布分配器(12)。
9.根据权利要求7所述的单元，其特征在于，第一垂直输送机(401)位于与第一水平输送机(301)的运动轴成55-85°角的位置，所述第二垂直输送机(402)位于与第二水平输送机(302)的运动轴成55-85°角的位置，并且所述第三垂直输送机(403)位于与第三水平输送机(303)的运动轴成55-85°角的位置。
10.一种自动产品识别系统，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的产品分配单元(1)、具有产品识别模块(7)的产品识别单元(2)、连接到水平输送机(3)和垂直输送机(4)的控制单元，以及至少一个用于识别产品位置的传感器(5)和识别模块(七)。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，在识别单元(2)中，产品识别模块(7)包含从组中选择的至少一个识别工具，该组包括重量传感器、图形代码扫描仪、RFID扫描仪、红外传感器、摄像机和图像摄像机。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述产品识别模块(7)具有识别模块的水平输送机(8)，所述水平输送机被设计为能够使产品在识别模块(8)中反向移动。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，它包含一个附加的水平分配输送机(9)，该水平分配输送机(9)位于识别模块的水平输送机(8)后面，并且被设计为能够使产品反向移动，并配备有分布分配器(13)以在接收托盘(10,11)之间分配产品。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，放置在识别模块的水平输送机(8)的起始和结束区域中的传感器(505,506)可以识别产品的位置。
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