CN215823667U - 全自动导入上件调流系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述全自动导入上件调流系统，采取全队列包裹记忆输送与流量运算相结合的动态调流手段，基于逐级地达到并维持数条输送线满负荷运行，实时地根据流量变化而调节包裹分流方向、间距与输送速度，从而实现导入上件之前的无人工干预、全自动调流解决方案。在交叉带分拣机的前端，沿输送方向连接有散射分离装置、异常件检测装置、第一分拣装置、第一输送线和第二输送线，在第一输送线和第二输送线的末端均连接有导入装置。

Description

全自动导入上件调流系统

技术领域

本实用新型涉及一种针对多条输送线同时实施动态监控与调流控制的系统，属于物流分拣领域。

背景技术

现有电商与快递行业的物流分拣作业现场，通常采用前端人工手动上件的作业模式，将大量、成堆进入输送线的包裹进行手动分离以方便后续扫描与信息录入。目前较为新颖的解决方案是，通过前端异型件分拣与正常件分离排队方式，将多队列、并排包裹排列成单队列输送，通过输送速度与包裹分散在输送带区域内的位置控制，实现以较高的速度传送至后端导入上件设备。

如以下在先申请专利，申请号CN202011499125.5，名称为包裹分离单件排列方法，其采取先前后分散拉开间距，再左右分散扩大间距，然后基于应用图像识别算法识别出每个包裹的体积、位置坐标及相邻关系以确定先后输送的顺序，在调整包裹状态至设定方向上的基础上实现批量包裹高速的分离与单队列输送方式，以期实现定向整理、队列分流包裹的设计目的，为包裹后续进入交叉带分拣、条码扫描提供充分地准备。分离单件排列装置包括沿输送方向依次连接的上线输送装置、叠件分离装置、散射分离装置、单件分离装置和视觉识别装置。

如上述内容，在先申请虽然能够替代前端人工供件操作、且针对大批量包裹进行快速地分散拉距以实现包裹队列的定向整理与排列，但对于后续上件导入时输送线实时存在的满载、拥堵或异常情况下的随机停线缺少应对措施。主要存在以下不足：1、对接不同供件入口的多条输送线之间，缺少根据实时输送情况快速调流的解决手段，难以保障多条输送带同时稳定高效地维持满负荷运行状态，整体导入上件的作业效率有待于进一步提高；2、若后端导入上件速度明显下降而导致输送线出现拥堵时，不及时处理将直接导致追件或堆积现象的发生，现有技术缺少应对此类问题的解决手段。通常是，出现追件或堆积现象后进行人工干预或直接停线处理，整体分拣调整流效率较低，难以应对大批量包裹自动上件操作与处理的要求；3、当导入上件处出现异常情况时，现有技术是关停全部输送线并将未分拣上件的包裹全部回流至初始端，待故障排除而重新进行分离与排列操作，费时费力，且较易导致包裹队列中重新形成叠件等问题的发生，给后续处理带来不必要的额外工作量。

有鉴于此，特提出本专利申请。

实用新型内容

本实用新型所述全自动导入上件调流系统，在于解决上述现有技术存在的问题而采取全队列包裹记忆输送与流量运算相结合的动态调流手段，基于逐级地达到并维持数条输送线满负荷运行，实时地根据流量变化而调节包裹分流方向、间距与输送速度，从而实现导入上件之前的无人工干预、全自动调流解决方案。

为实现上述设计目的，所述全自动导入上件调流系统，是在交叉带分拣机的前端，沿输送方向连接有散射分离装置、异常件检测装置、第一分拣装置、第一输送线和第二输送线，在第一输送线和第二输送线的末端均连接有导入装置。

其中，在第一输送线上设置有第二分拣装置，在第二分拣装置侧部连接一组导入装置；第一输送线、第二输送线分别包括数组串联连接的窄皮带机，在每组窄皮带机的垂向方向上设置有光电检测装置；在异常件检测装置的垂向方向上设置有数组视觉识别装置，视觉识别装置包括若干个3D相机，3D相机沿包裹输送方向的垂直向下进行安装；第一分拣装置采用摆轮分拣机，其具有数组呈行列分布的分拣模组，每一组分拣模组具有排成队列的数个摆轮单元，每组分拣模组均由一台单独的伺服电机驱动。

进一步地，在第一分拣装置与第一输送线、第二输送线之间连接有分流与靠边装置；所述的分流与靠边装置具有2组单独输送的滚筒机并沿横向并行排列，每组滚筒机的滚筒均向外侧边缘倾斜排列，在每组滚筒机的外侧边缘设置有靠边皮带机。

进一步地，所述的散射分离装置包括数台沿输送方向并行且呈发散状态排列的皮带机、以及数台沿输送方向呈矩阵排列的皮带机，上述每一台皮带机均由单独的伺服电机驱动；在矩阵排列的皮带机垂向上方设置有视觉识别装置，视觉识别装置包括若干个3D相机，3D相机沿包裹输送方向的垂直向下进行安装。

进一步地，所述的第二分拣装置采用摆轮分拣机，其前、后端均串联连接有窄皮带机；在每组窄皮带机的垂向方向上设置有光电检测装置，在第二分拣装置的侧部连接有一组导入装置，每组窄皮带机均配置有一台单独驱动的伺服电机。

进一步地，所述的光电检测装置包括数对光电发射端和光电接收端，每对光电发射端与光电接收端对应设置于相邻皮带间隙的垂向上。

综上内容，本申请所述全自动导入上件调流系统具有以下优点：

1、本申请实现在队列包裹理货之后的自动选向调流方案，在保证后续导入上件速度与满负荷运行的基础上，根据流量动态地调节包裹分流方向、间距与输送速度，自动化程度与上件导入效率均较高。

2、本申请调流过程中实施多种检测手段、检测数据与包裹捆绑，实现了调流全程的信息可追溯化处理方式，能够针对某个或数个输送线降速、关停而临时更改调流任务，避免正常件包裹回流而造成叠件重新发生、以及因重新检测与调流带来的作业效率低下的问题。

3、本申请能够应对多种后续导入上件异常情况，及时地根据包裹输送速率与间距的变化而采取快速变更调流任务或关停输送涉及输送区域的解决手段，能够有效地解决后端上件环节的拥堵问题，保障整体导入上件作业的稳定与高速运行。

4、本申请应对具有不同供件入口的多条输送线调流问题，同时满足多条输送线稳定高效地维持满载运行，包裹调流任务快速灵活地实现，能够解决大批量包裹的导入上件全自动作业需求。

5、本申请能够避免出现追件或堆积现象，无需人工干预或直接停线处理，故障排除后能够根据之前的检测数据立即实施中断的调流任务，处理机制全程受控，自动化水平较高。

附图说明

现结合以下附图来进一步地说明本实用新型。

图1是本申请所述全自动导入上件调流系统的结构示意图；

图2-1是分散与单件分离装置的结构示意图；

图2-2是分散与单件分离流程示意图；

图2-3是视觉识别装置对包裹信息的识别示意图；

图3-1和图3-2分别是叠件检测识别示意图；

图4是第一分拣装置的结构示意图；

图5是异常件检测装置、第一分拣装置、分流与靠边装置的连接俯向示意图；

图6是第一输送线的俯向示意图；

图7是窄皮带机与光电检测装置的示意图；

图8是全自动导入上件调流系统的控制原理图；

图9是调流控制方法的流程示意图；

图10是前后包裹间距测量的示意图；

图11是第一分拣装置的PLC控制流程图；

图12是第二分拣装置的PLC控制流程图；

在上述附图中，散射分离装置1、异常件检测装置2、第一分拣装置3、分流与靠边装置4、第一输送线5、第二输送线6、导入装置7、第二分拣装置8、窄皮带机9、交叉带分拣机10、光电检测装置11；分拣模组30、摆轮单元31、伺服电机32、滚筒机33、靠边皮带机34；视觉识别装置50、3D相机51；光电发射端91、光电接收端92。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，在交叉带分拣机10的前端，沿输送方向连接有本申请所述的全自动导入上件调流系统，包括散射分离装置1、异常件检测装置2、第一分拣装置3、分流与靠边装置4、第一输送线5和第二输送线6，在第一输送线5和第二输送线6的末端均连接有导入装置7；

其中，在第一输送线5上设置有第二分拣装置8，在第二分拣装置8侧部连接一组导入装置7；

第一输送线5、第二输送线6分别包括数组串联连接的窄皮带机9，在每组窄皮带机9的垂向方向上设置有光电检测装置11。

如图2-1至图2-3所示，散射分离装置1连接卸货端，卸下的成堆包裹通过散射分离装置1被分散、拉距而被初步整理为呈离散状态的包裹阵列。沿输送方向、前后包裹的间距相等(如间距不小于600mm)。

进入异常件检测装置2的包裹阵列中，沿输送方向、前后相邻2个包裹的间距均相等，如间距为600mm。

所述的散射分离装置1，包括数台沿输送方向并行且呈发散状态排列的皮带机、以及数台沿输送方向呈矩阵排列的皮带机；上述每一台皮带机均由单独的伺服电机驱动，可控制每一台皮带机的启停状态和输送速度；

在矩阵排列的皮带机垂向上方设置有视觉识别装置50，视觉识别装置50包括若干个3D相机51，3D相机51沿包裹输送方向的垂直向下进行安装。

从卸货端进入散射分离装置1的批量包裹，首先，沿皮带与输送方向之间的延伸夹角得以分散，即将相邻的包裹沿横向分离出不同的间距；随后，包裹进入矩阵皮带机，使用视觉识别装置50对每一包裹进行信息识别以获取三维尺寸与实时位置坐标数据。在此期间，皮带机矩阵中的前排区域输送速度逐渐加大，因此前后包裹相互间的纵向间距被加大；最后，包裹进入皮带机矩阵中的后排区域，按照排序规则调整包裹所在区域皮带机的输送速度，以实现前后相邻2个包裹沿输送方向的纵向间距被调节至设定值，即前后2个包裹的间距均相等，如间距为600mm。

具体地，视觉识别装置50对每一包裹进行信息识别时筛选出最外围边缘信息，以对应地生成三维尺寸与实时位置坐标数据。具体地，标定包裹最外围边缘的左上角为原点，输送方向为X轴，垂直方向为Y轴，由此皮带机矩阵的前排区域构成了一个坐标系。视觉识别装置50的3D相机51能够识别出该坐标系中任一点的实时坐标与包裹最外围边缘的尺寸信息。包括包裹中心坐标、四个顶角的坐标U1,U2,U3,U4，从而可计算出包裹最外围边缘的长度L和宽度W尺寸，进一步地可实时识别出第一包裹与第二包裹之间的间距。

通过调节第一包裹和第二包裹行进路线上的皮带机输送速度，相应地调节第一包裹与第二包裹的间距；通常地解决手段是，位于前方的第二包裹继续以原速度向前输送，同时第一包裹所在的皮带机停止运行，第一包裹和第二包裹之间的间距被不断地拉大；当检测到第一包裹和第二包裹的间距达到设定值600mm时，第一包裹所在的皮带机开机运行并保持与第二包裹所在的皮带机相同的输送速度，以实现第一包裹和第二包裹的间距在600mm保持不变；继续地，参照第二包裹的位置与当前速度，顺序地调整包裹队列中第三包裹的位置与所在皮带机的启停状态与输送速度，以实现第二包裹和第三包裹的间距在600mm保持不变；以此在推，逐一调节包裹队列中其他相邻2个包裹的间距，以将上述批量包裹连续、顺序地调节为前后间距相等的队列，以有序地进入异常件检测装置2。

如图3-1至图3-3所示，在异常件检测装置2的垂向方向上设置有数组视觉识别装置50，视觉识别装置50包括若干个3D相机51，3D相机51沿包裹输送方向的垂直向下进行安装。

应用上述视觉识别装置50，对检测区域中所有包裹逐一进行拍照识别，获取每一包裹的坐标数据以相应生成该包裹图像边缘三维尺寸与实时位置坐标；基于图像识别结果，判断是否存在叠件等异常件，对叠件等异常件进行标记；同时，对于正常件则逐一进行顺序编号以进行数量统计；上述图像识别阶段产生的所有包裹信息一并发送给第一分拣装置3的PLC；

在上述步骤中，标定异常件检测装置2左上角为坐标原点，输送方向为X轴，垂直方向为Y轴，由此构建了一个坐标系，其中每一个包裹均可获取到具体的最外围图像三维尺寸(包括体积)、坐标数据和相邻包裹之间的位置关系，从而确定相邻数个包裹之间的间距，最终完成异常件检测与标记，为包裹后续实现分拣调流提供判断依据。

视觉识别装置50对包裹图像进行边缘检测，从中筛选出包裹的最外围边缘信息，以对应生成三维尺寸与位置坐标信息，3D相机51的视觉范围是沿X轴1000mm、沿Y轴1560mm的矩形区域，在此区域中可同时拍照识别多个输送过来的包裹。

对于正常件包裹定义如下：包裹为长方体，且同一包裹垂向高度在3mm之内；相邻两个包裹的间距应不小于600mm。

在图3-1中可以判断出，进入3D相机51检测视野范围之内的2个包裹均有4个顶角，即其均为长方体；根据2个包裹各自4个顶角的坐标数据，如第一包裹最外围边缘的四个顶角坐标数据分别为U11,U12,U13,U14，第二包裹最外围边缘的四个顶角坐标数据分别为U21,U22,U23,U24，选取前面第二包裹的坐标点中X轴最小的数值点、后面第一包裹中X轴最大的坐标点进行两者数据比较，即L＝|X21-X14|。如图所示，第一包裹和第二包裹的间距L>＝600mm，则判断这2个包裹间距正常，每个包裹为正常件。对于这两个包裹分别进行顺序编号，以统计计入所有单位输送时间内的包裹总数量。

如图3-2所示的异常件实例，在图中的2个相邻包裹处于叠件状态，即第一包裹和第二包裹的坐标点中X轴最大数值点之间的差值L<600，则判断这两个包裹的间距过小，直接标记2个包裹均为叠件即异常件，该标记被同时发送给第一分拣装置3的PLC，当后续这2个包裹到达第一分拣装置3时，通过摆轮单元31的摆转换向以将包裹剔除出去。

其他异常件例如，例如多边形、圆柱形、圆形等非长方形包裹，这些包裹具有多于或少于4个的顶角、以及包裹的垂向高度大于3mm等，均一并进行标记并由第一分拣装置3实施后续剔除处理。

如图4所示，第一分拣装置3采用摆轮分拣机，其具有数组呈行列分布的分拣模组30，每一组分拣模组30具有排成队列的数个摆轮单元31，每组分拣模组30均由一台单独的伺服电机32驱动，以统一地控制该组所述摆轮单元31摆转的角度与速度。

对于在异常件检测装置2上被拍照识别并标记为异常件的包裹，由PLC发送指令至该异常件所处区域的所有组分拣模组30对应的伺服电机32，通过伺服电机32驱动所在组的全部摆轮单元31摆转。如摆转的角度为从初始状态旋转45°、摆转的速度调节至预先设置值范围的最大值，以将异常件从第一分拣装置3剔除出去、转由人工干预处理。

如图1和图5所示，所述的异常件检测装置2、第一分拣装置3、分流与靠边装置4串联连接，第一分拣装置3通过所述的分流与靠边装置4连接2条单独输送的皮带输送线，即第一输送线5和第二输送线6，从第一分拣装置3导出的正常件包裹在分流与靠边装置4上被分成不同的输送方向而择一地地进入第一输送线5或第二输送线6。

所述的分流与靠边装置4具有2组单独输送的滚筒机33并沿横向并行排列，从第一分拣装置3导出的正常件包裹进入上述2组滚筒机33中的一组，每组滚筒机33的滚筒均向外侧边缘倾斜排列，在每组滚筒机33的外侧边缘设置有靠边皮带机34，靠边皮带机34的皮带延伸方向与第一输送线5或第二输送线6的输送方向保持平行，而且靠边皮带机34的皮带运行速度是滚筒机33输送速度的1.5倍。

从第一分拣装置3进入分流与靠边装置4的滚筒机33中的包裹，沿滚筒倾斜方向不断地靠近靠边皮带机34，当包裹抵达靠边皮带机34的皮带时，由于皮带与滚筒之间存在速度差的影响而将包裹的外侧边牵引拉正，即调整包裹外边缘与输送方向保持平行，从而方便针对条码进行信息扫描与识别、以及调整后续导入交叉带分拣机10时的姿态控制。

位于第一分拣装置3前端的异常件检测装置2，其通过视觉识别装置50针对每一包裹进行识别标记。对于正常件包裹三维尺寸与位置坐标信息，由视觉识别装置50发送至第一分拣装置3的PLC，PLC根据每一包裹的实时位置信息与第一输送线5、第二输送线6的满载信息进行比较分析，由PLC控制每组摆轮单元31的摆转角度以将包裹分拣至指定的输送线。

具体地，第一输送线5对应末端连接2个导入装置7，第二输送线6对应末端连接1个导入装置7；为保证有充足的包裹连续地进入交叉带分拣机10，第一分拣装置PLC根据第一输送线5、第二输送线6是否处于满载状态，通过其分拣模组伺服驱动器控制摆轮摆转的方向与角度，从而交替地为第一输送线5、第二输送线6分流正常件包裹。正常件包裹分流的比例以输送线对应的未满载的导入装置7数量来确定。

当第一输送线5、第二输送线6对应连接的3个导入装置7均未达满载时，包裹分流比例为2：1；

当第一输送线5对应连接的1个导入装置7已达满载时，包裹分流比例为1：1；

当第一输送线5、第二输送线6对应连接的3个导入装置7均已达满载时，第一分拣装置PLC通过其分拣模组伺服驱动器控制摆轮停止摆转分流，同时位于第一分拣装置3前端的散射分离装置1、异常件检测装置2也停止运行。

如图1和图6所示，在第一输送线5上设置有第二分拣装置8，第二分拣装置8与第一分拣装置3采用相同结构的摆轮分拣机。第二分拣装置8的前、后端均串联连接有窄皮带机9，在每组窄皮带机9的垂向方向上设置有光电检测装置11，在第二分拣装置8的侧部连接有一组导入装置7。

从前端窄皮带机9进入第二分拣装置8的包裹可选择方向输送至后端的窄皮带机9直至通过末端的导入装置7被导入交叉带分拣机10、或是直接进入侧向的导入装置7而被直接导入交叉带分拣机10。

具体地，摆转方向的调节是由第二分拣装置8的伺服电机32驱动一组分拣模组30的摆轮单元31，每组分拣模组30的摆轮单元31摆转的角度不同决定包裹进入不同的装置，如摆轮单元31摆转45°时包裹从第二分拣装置8进入导入装置7，当摆轮单元31不摆转(即摆转角度为0°)时包裹从第二分拣装置8进入后端的窄皮带机9继续输送。

第二分拣装置8选择不同的摆转方向是基于后端包裹沿不同输送通道(后端的窄皮带机9、或是侧向的导入装置7)的输送状态，当2个输送通道均未满载时，第二分拣装置8交替连续地摆转0°、45°；当某个输送通道满载时，第二分拣装置8仅持续地摆转朝向未满载的通道；当2个输送通道均满载时，第二分拣装置8停止工作；当第二分拣装置8停止分拣时，位于其前端的窄皮带机9也停止运行。

如图1和图7所示，所述的窄皮带机9设置于第一输送线5和第二输送线6中，每一组窄皮带机9均配置有一台单独驱动的伺服电机，由伺服电机控制窄皮带机9的启停状态、以及皮带向前输送的速度。

沿输送方向设置有光电检测装置11，光电检测装置11沿输送皮带的垂向架设固定，每组光电检测装置11包括数对光电发射端91和光电接收端92，每对光电发射端91与光电接收端92对应设置于相邻皮带间隙的垂向上，以利用相邻皮带的间隙建立垂向的检测区域边际线。

在每组光电检测装置11中，相邻2对光电发射端91与光电接收端92的间距，小于最小包裹的最小边长尺寸。因此，即使对于体积最小的包裹，其任何部位遮挡任意一组光电发射端91与光电接收端92之间的光电射线时，均可生成检测信号，检测信号直接发送至第一分拣装置PLC、或第二分拣装置8的PLC。

如图10所示，位于同一组窄皮带机9上的包裹A和包裹B，分别先后地经过同一组光电检测装置11，由于同一组窄皮带机9的皮带输送速度是相同的，即包裹A和包裹B是以相同的速度向前输送。

通过在同一组光电检测装置11，在不同时刻先后检测出2个包裹经过时的时间间隔，乘以输送速度即可计算得出包裹A和包裹B的前后间距。

基于在第一输送线5上、第二输送线6上全部窄皮带机9上光电检测装置11的检测结果，可建立从第一分拣装置3分流至第一输送线5上、第二输送线6直至导入装置7的全流程满载状态监控与判断依据。

通过上述光电检测原理，实现了同时检测全部包裹的坐标数据与间距信息，从而为本申请所述导入上件调流方法提供全程与自动化控制依据，可通过第一分拣装置3和第二分拣装置8综合实施调流控制。

如图8所示，所述的全自动导入上件调流系统，其应用控制模块组成包括上位机、PLC、视觉识别控制器、光电检测控制器、伺服驱动器等模块。在整个导入上件调流过程的控制通讯中，上位机和视觉识别控制器、光电检测控制器发送指令给PLC，PLC发送指令给相关的伺服驱动器以控制每一输送设备以相应的速度、方向与角度运转。

具体地，包裹从卸货端进入散射分离装置1，在散射分离PLC控制下，呈发散状态排列的皮带机、沿输送方向呈矩阵排列的皮带机由各自的伺服电机驱动，以不同的速度向前输送包裹；成堆的包裹通过散射分离装置1被分散、拉距而被初步整理为呈离散状态的包裹阵列，继而进入异常件检测装置2。在此阶段中，视觉识别控制器通过3D相机51对每一包裹的包括三维尺寸与实时位置坐标在内的信息识别数据，由散射分离PLC控制前后相邻2个包裹所在矩阵区域中的皮带机输送速度，以将相邻2个包裹的间距调整至设定值并保持不变。阵列中所有包裹的识别信息，均通过上位机发送至第一分拣装置PLC。

根据上述包裹阵列中的实时位置坐标数据，当包裹进入异常件检测装置2时，异常件检测皮带机变频器控制皮带机的启停与运行速度，以将包裹全部输送至第一分拣装置3；在此阶段中，视觉识别控制器通过3D相机51对包裹逐一进行拍照识别，以基于图像识别结果判断是否存在叠件等异常件存在，同时对于正常件则逐一进行顺序编号以进行数量统计，上述图像识别阶段产生的所有包裹信息一并发送给第一分拣装置PLC。

包裹进入第一分拣装置3后，由第一分拣装置PLC控制第一分拣装置分拣模组伺服驱动器以调节摆轮单元31摆转角度与速度。对于异常件，异常件所处区域的所有组分拣模组30依次摆转45°、摆转速度调节至预先设置最大值，异常件从第一分拣装置3剔除出去；对于正常件，根据上位机发送的第一输送线5和第二输送线6的实时载荷情况，调节摆轮单元31不同的摆转角度，以将正常件送入所述的分流与靠边装置4的2组单独输送的滚筒机33。

分流与靠边装置伺服驱动器控制滚筒机33的运行速度，包裹依靠向外侧边缘倾斜排列的滚筒输送至靠边皮带机34，靠边皮带与滚筒之间存在明显的速度差，包裹被横向水平牵引拉正而逐一整理成单排水平队列，最终进入第一输送线5或第二输送线6。

在上述阶段中，上位机通过第一分拣装置PLC分别控制第一分拣装置分拣模组伺服驱动器、分流与靠边装置伺服驱动器，第一分拣装置3与分流与靠边装置4中的滚筒机33、靠边皮带机34的输送速度保持等比例变化，因而包裹队列进入第一分拣装置PLC时、从第一分拣装置PLC进入第一输送线5或第二输送线6时仍保持前后间距不变，如不小于600mm。

第一输送线5和第二输送线6均包括有多组窄皮带机9连接而成，且由输送线PLC通过输送线伺服驱动器调节每一组窄皮带机9的启停状态与输送速度。

光电检测控制器通过光电检测装置11对在皮带上输送的包裹进行实时坐标位置的检测，以生成任意2个前后包裹的间距检测结果，检测结果发送至输送线PLC和上位机，以控制第二分拣装置伺服驱动器的指令输出，最终。调节第二分拣装置8的摆轮单元31摆转的角度与速度。

由此建立第一输送线5和第二输送线6上全部包裹队列的输送速度、实时位置与前后间距的监测与调节，为上位机控制分流包裹输送的方向、多组窄皮带机9启停状态与运行速度、以及第二分拣装置8启停状态与摆转角度在内的导入上件调流方案提供决策依据。

第二分拣装置8在输送线PLC、第二分拣装置伺服驱动器的控制下，根据第一输送线5末端连接的2组导入装置7的满载与否状态，将包裹摆转至不同的输送通道。

如图9所示，应用上述方案设计的全自动导入上件调流系统，本申请提出下述全自动导入上件调流方法：

通过视觉识别结果，针对输送队列中每一包裹建立统计数据和用于排序的实时位置信息，结合任意相邻前后2个包裹的输送间距变化结果映射得出每一导入装置的上件状态，以调节各输送线上分拣装置与输送设备的启停、调流方向，统一实现各输送线上每一包裹输送方向与速度的监控与调节。

具体地，所述全自动导入上件调流方法包括以下实施步骤：

阶段一、分离

成堆包裹进入散射分离装置1被横向分散、纵向拉距而被整理为呈离散状态的包裹阵列，沿输送方向、任意相邻前后2个包裹的间距不小于设定值；

阶段二、检测

包裹进入异常件检测装置2，由视觉识别装置50对包裹逐一进行拍照识别，获取每一包裹的坐标数据以相应生成该包裹图像边缘三维尺寸与实时位置坐标；基于图像识别结果，判断是否属于异常件，对叠件等异常件进行标记；对正常件包裹逐一进行顺序编号和数量统计；

阶段三、分流

在第一分拣装置3上，将检测出并标记为异常件的包裹剔除出输送线，对于正常件包裹依据每一输送线所连接导入装置的数量按比例分流；

从第一分拣装置3输出至每一输送线的包裹队列，任意相邻前后2个包裹的间距不小于设定值；

阶段四、调流

光电检测装置11检测每一组窄皮带机9上输送的前后相邻2个包裹的实时间距；

当间距小于设定值时后一包裹所在的窄皮带机9停止运行，直至前后相邻2个包裹的间距不小于设定值；

当组成输送线的全部窄皮带机9停止运行时，第一分拣装置3停止向该输送线分流包裹；

阶段五、导入上件

包裹通过导入装置7进入交叉带分拣机10。

具体地，在所述的阶段一、分离过程中，包裹从卸货端进入散射分离装置1，在散射分离PLC控制下，呈发散状态排列的皮带机、以及数台沿输送方向呈矩阵排列的皮带机由各自伺服电机驱动运行，相邻皮带机的运行速度各不相同，从而导致成堆的包裹得以被分散、横向与纵向拉距而逐步形成呈离散状态的输送阵列；视觉识别控制器通过3D相机51对每一包裹包括三维尺寸与实时位置坐标在内的信息识别数据，以识别出每一包裹以及与相邻包裹的间距；包裹进入皮带机矩阵，所在区域皮带机的输送速度被差别化调节以将相邻2个包裹沿输送方向的间距调节至设定值，如设定值为600mm。

进一步地，在所述的阶段二、检测过程中，基于图像识别结果对正常件包裹赋予的编号在调流全过程有效，编号做为包裹的身份信息随同其他图像识别信息一并发送至第一分拣装置PLC。

进一步地，在所述的阶段三、分流过程中，第一分拣装置3通过分流与靠边装置4连接2条单独输送的第一输送线5、第二输送线6；

在第一输送线5、第二输送线6均未停止运行(即满载)的情况下，第一分拣装置3分配包裹的比例按照每一输送线连接导入装置7的数量来确定；

在本实施例中第一输送线5、第二输送线6的包裹分配比例为2：1，即先向第一输送线5分流2个包裹、再向第二输送线6分流1个包裹，以此循环交替；

当第一输送线5或第二输送线6停止运行(即满载)时，第一分拣装置3仅向未满载的输送线分流包裹；

当第一输送线5和第二输送线6均停止运行(即均处于满载)时，第一分拣装置3停止包裹分流；同时，位于第一分拣装置3前端的散射分离装置1和异常件检测装置2均停止运行，已由视觉识别装置50拍照识别的图像识别结果和信息数据均予保存，以待设备重新运行时继续使用。

进一步地，在所述的阶段三、分流过程中，根据上述第一分拣装置3的分配比例，包裹队列择一地进入分流与靠边装置4的2组并行排列的滚筒机33中的一组，包裹沿滚筒运行方向倾斜移动至滚筒机33的外侧边缘，由滚筒机33外缘连接的靠边皮带机34牵引拉正以调整包裹外边缘与输送方向平行。

靠边皮带机34的皮带运行速度是滚筒机33输送速度的1.5倍，两者之间存在的速度差可将包裹姿态调正调平，以方便后续对包裹上的条码进行扫描与识别、同时有利于后续导入交叉带分拣机10时的姿态控制。在此阶段，相邻2个包裹沿输送方向的间距仍不小于设定值。

如图6、图7和图10所示，进一步地，在所述的阶段四、调流过程中，输送线是否处于满载状态的判断条件是，构成第一输送线5或第二输送线6的全部窄皮带机9均停止运行。窄皮带机9停止运行的生成条件则是在其上输送的相邻2个包裹沿输送方向的间距小于设定值(如600mm)。

当全部窄皮带机9停止运行时，说明导入装置7已无法正常地将包裹导入上件至交叉带分拣机10，包裹继续进入输送线只会导致拥堵现象的加剧。当导入装置7处的异常情况得以排除后，积压的包裹处理完毕，从后向前的相邻包裹的间距被逐一加大，一旦间距不小于设定值则窄皮带机9重新运行，包裹输送得以恢复。

在第一输送线5上设置有第二分拣装置8，第二分拣装置8分别连接窄皮带机9和/或导入装置7，控制摆轮单元的摆转方向选择包裹的调流方向；第二分拣装置8在输送线PLC、第二分拣装置伺服驱动器的控制下，根据第一输送线5满载状态与否，将包裹摆转至不同的输送通道。

进一步地，在所述阶段四、调流过程中，在第一输送线5、第二输送线6上设置有多组窄皮带机9，由输送线PLC通过输送线伺服驱动器调节窄皮带机9的皮带启停状态与运行速度。

沿每组窄皮带机9的输送方向设置有光电检测装置11，能够同时检测并监控每一输送线上所有实时输送包裹的坐标数据与相邻间距的位置信息。

光电检测控制器通过光电检测装置11对输送皮带上的包裹进行位置与前后间距的检测，检测数据发送至输送线PLC和上位机，由此建立第一输送线5和第二输送线6上全部包裹的输送速度、实时位置与前后间距的监控数据，为上位机控制包裹队列调流方向、窄皮带机9启停状态与运行速度、第二分拣装置8启停状态与摆转角度在内的导入上件调流方案提供决策依据。

利用相邻皮带的间隙建立垂向的检测区域边际线，光电检测装置11相邻2对光电发射端91与光电接收端92的间距小于最小包裹的最小边长尺寸。即使对于体积最小的包裹，其任何部位遮挡任意一组光电发射端91与光电接收端92之间的光电射线时，均可生成检测信号，检测信号直接发送至输送线PLC。

通过前后2个包裹依次通过同一组光电检测装置11的时间间隔，结合皮带运行速度可计算出相邻2个包裹的实时输送间距。上位机对实时输送间距和设定值进行比较，可判断出输送线是否处于满载状态。

设定值的计算公式如下：

设定值＝(输送线速度(米/秒)*导入台上件率(秒/个))/供件台个数)*80％举例假设，输送线速度为1.5米/秒，导入台上件率1.5秒/个，供件台个数为3，则设定值应为1500*1.5/3*0.8＝600毫米。

当出现部分输送线满载时，仅余部分输送线可供输送，对应地应将当前输送间距加大。则调整后间距可调节为：

调整后的间距＝上一间距(设定值)*导入台总数/未满载输送线对应的导入台数量。举例假设，输送线总数为3，设定值为600毫米，当第二输送线6(其对应1个导入装置7)满载后，应调整的包裹间距＝600*3/2＝750毫米。

如上所述，输送线PLC将输送线是否满载的判断结果、以及光电检测装置11检测得出的任意相邻前后2个包裹的实时间距均发送至上位机。由上位机通过计算与比较，将调整后的间距数据发送至散射分离PLC，以针对正常件包裹调整输出间距，即调整包裹进入输送线的设定值。

对于部分输送线出现满载状态，通常的做法是停止满载段输送线的运行，以待导入装置7处的拥堵或积压情况得以解决。但是通过上述控制手段，也可通过调整部分输送线上包裹的间距以减少相关设备的暂停次数，从而达到效率最大化。

综上内容，结合附图中给出的实施例仅是优选方案。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本实用新型设计构思的其他替代结构，也应属于本实用新型所述的方案范围。

Claims (5)

1.一种全自动导入上件调流系统，其特征在于：在交叉带分拣机的前端，沿输送方向连接有散射分离装置、异常件检测装置、第一分拣装置、第一输送线和第二输送线，在第一输送线和第二输送线的末端均连接有导入装置；

在第一输送线上设置有第二分拣装置，在第二分拣装置侧部连接一组导入装置；

第一输送线、第二输送线分别包括数组串联连接的窄皮带机，在每组窄皮带机的垂向方向上设置有光电检测装置；

在异常件检测装置的垂向方向上设置有数组视觉识别装置，视觉识别装置包括若干个3D相机，3D相机沿包裹输送方向的垂直向下进行安装；

第一分拣装置采用摆轮分拣机，其具有数组呈行列分布的分拣模组，每一组分拣模组具有排成队列的数个摆轮单元，每组分拣模组均由一台单独的伺服电机驱动。

2.根据权利要求1所述的全自动导入上件调流系统，其特征在于：在第一分拣装置与第一输送线、第二输送线之间连接有分流与靠边装置；

所述的分流与靠边装置具有2组单独输送的滚筒机并沿横向并行排列，每组滚筒机的滚筒均向外侧边缘倾斜排列，在每组滚筒机的外侧边缘设置有靠边皮带机。

3.根据权利要求1或2所述的全自动导入上件调流系统，其特征在于：所述的散射分离装置包括数台沿输送方向并行且呈发散状态排列的皮带机、以及数台沿输送方向呈矩阵排列的皮带机，每一台上述皮带机均由单独的伺服电机驱动；

在矩阵排列的皮带机垂向上方设置有视觉识别装置，视觉识别装置包括若干个3D相机，3D相机沿包裹输送方向的垂直向下进行安装。

4.根据权利要求3所述的全自动导入上件调流系统，其特征在于：所述的第二分拣装置采用摆轮分拣机，其前、后端均串联连接有窄皮带机；

在每组窄皮带机的垂向方向上设置有光电检测装置，在第二分拣装置的侧部连接有一组导入装置，每组窄皮带机均配置有一台单独驱动的伺服电机。

5.根据权利要求4所述的全自动导入上件调流系统，其特征在于：所述的光电检测装置包括数对光电发射端和光电接收端，每对光电发射端与光电接收端对应设置于相邻皮带间隙的垂向上。

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