ES2225394T3 - Procedimiento y aparato para paletizar paquetes de tamaño y peso irregulares. - Google Patents

Procedimiento y aparato para paletizar paquetes de tamaño y peso irregulares.

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ES2225394T3
ES2225394T3 ES01129436T ES01129436T ES2225394T3 ES 2225394 T3 ES2225394 T3 ES 2225394T3 ES 01129436 T ES01129436 T ES 01129436T ES 01129436 T ES01129436 T ES 01129436T ES 2225394 T3 ES2225394 T3 ES 2225394T3
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ES01129436T
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Pao-Ter Huang
Rajan Chandrakant Penkar
Peter Douglas Jackson
Christopher Chunsheng Cai
Joseph P. Snyder
John H. Lecko
Jaroslav Janik
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Abstract

Un procedimiento para seleccionar paquetes individuales (A, B, ...) de una línea de paquetes acumulados compuesta por una pluralidad de paquetes en contacto lineal a lo largo de sus longitudes, incluyendo dicha línea de paquetes acumulados, en sus extremos opuestos, los paquetes finales primero y segundo (A, D) definiendo las superficies correspondientes primera y segunda, aparentemente opuestas, la distancia real entre dichas superficies, aparentemente opuestas, definiendo dicha longitud total real de dicha línea de paquetes acumulados, incluyendo también dicha línea de paquetes acumulados, al menos un paquete intermedio (B, C), situado entre dichos paquetes finales, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: a) definir una dimensión común de una pluralidad de paquetes como ¿longitud nominal¿ de cada uno de dichos paquetes; b) después de la etapa ¿a¿, acumular dicha línea de paquetes acumulados como una pluralidad de paquetes en contacto lineal, de forma que dichas dimensiones comunes reales de dichos paquetes se combinan para constituir la longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados; c) medir la longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados, midiendo la distancia entre dichas superficies primera y segunda aparentemente opuestas; d) definir como ¿error real de línea¿ (e), la diferencia entre dicha longitud real de línea de paquetes acumulados y la suma de las longitudes nominales de línea de todos los paquetes de la línea; e) asignar una parte de dicho error real de línea a uno de dichos paquetes intermedios dentro de dicha línea; y f) dar instrucciones a un dispositivo de agarre para que recoja dicho paquete intermedio, dichas instrucciones en base, al menos parcialmente, a dichas medidas de longitud nominal y a dicha parte de dicho error real de línea asignada a dicho paquete intermedio.

Description

Procedimiento y aparato para paletizar paquetes de tamaño y peso irregulares.
Sector técnico
La presente invención se refiere en general a la manipulación de paquetes, y se refiere más particularmente a un método y un aparato para recibir paquetes de tamaño aleatorio, seleccionando y apilando los paquetes en una configuración estable sobre un palé u otra ubicación adecuada, de tal manera que el palé completo y su contenido situado sobre el mismo se puedan transportar a un destino alejado.
Antecedentes de la invención
En la técnica anterior, se conoce de forma general la obtención de métodos y aparatos para apilar paquetes individuales (a los que se puede hacer referencia también como "cajas") en uno o más grupos, de modo que los grupos de paquetes se pueden transportar de la forma habitual a una ubicación alejada. Dichos aparatos de la técnica anterior tienden a agruparse en sistemas de paletización "aleatoria" y "no aleatoria".
La patente U.S. n.º 5,1745,692 de Mazouz, titulada "Method and Apparatus for Randomly Arriving Mixed Size and Content Parcels", da a conocer un método y un aparato para apilar paquetes utilizando un transportador 2 de tipo "carrusel" circular que acepta paquetes y los apila sobre palés tales como la referencia 6. Se utilizan ciertos "factores de atributos" para seleccionar un paquete, por ejemplo, la toxicidad, las pruebas de caída, la capacidad de aplastamiento, la fragilidad y el contenido. Parece que una parte importante de la descripción de Mazouz es la utilización de "voxels" que tienen una "longitud unidad". A efectos del modelado se determina el "voxel común más grande".
Aunque la técnica anterior tal como el documento de Mazouz incluye ventajas, siempre existe la necesidad de mejoras con respecto a dicha técnica anterior que proporcionen una precisión y una eficacia mejoradas del apilamiento del palé, que es proporcionado por la presente invención.
La técnica anterior disponible no trata del problema de "corrección de errores" tal como está definido en la página 99/100 de la descripción.
Resumen de la invención
La presente descripción supera las deficiencias de la técnica anterior proporcionando un método y un aparato para medir, acumular, y paletizar paquetes, que proporcionan una eficacia de apilamiento mejorada de una manera eficaz con respecto al tiempo.
De acuerdo con la invención, se proporciona un método y un aparato para corregir errores según las reivindicaciones independientes 1 y 7 anexas.
Otros objetos, características y ventajas se pondrán de manifiesto tras leer la descripción detallada siguiente de la invención, cuando sea tomada conjuntamente con los dibujos y las reivindicaciones anexas.
Breve descripción de los dibujos
Únicamente las Figs. 114-117 tratan de la realización reivindicada.
La Figura 1 es una vista ilustrativa de un aparato 10 que incluye un transportador acumulador, un transportador alimentador de entrada, un transportador de medición, una pinza y un procesador central. De forma similar se muestran palés que tienen paquetes apilados en ellos.
La Figura 2 es una vista superior en planta de una disposición de múltiples palés suministrada por una cinta alimentadora.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra el flujo de paquetes y datos en el aparato.
La Figura 4 es un diagrama de flujo interactivo del camino de datos/camino de decisión que ilustra un método.
La Figura 5 es una vista superior en planta que ilustra una disposición 50 de múltiples palés que tiene unos palés en un lado de un transportador acumulador.
La Figura 6 es una vista superior en planta, ilustrativa, de una disposición 60 de múltiples palés con palés a cada lado del transportador acumulador.
La Figura 7 es una vista superior en planta que ilustra una disposición 70 de múltiples transportadores acumuladores según una realización.
La Figura 8 es una vista superior en planta que ilustra una segunda disposición 80 de múltiples transportadores acumuladores.
La Figura 9 es una vista ilustrativa gráfica que ilustra un perfil 90 de apilamiento en pirámide.
La Figura 10 es una ilustración gráfica tridimensional de una esquina posicionada dentro de un sistema tridimensional de coordenadas que incluye los ejes mutuamente perpendiculares X (horizontal), Y (vertical) y Z (horizontal).
La Figura 11 es una vista similar a la mostrada en la Figura 11, excepto en que se ha considerado la colocación de un posible paquete "P1", y se han creado varias esquinas.
La Figura 12 es una vista similar a las Figuras 11 y 10, excepto en que se ha añadido otro paquete "P2", y se han añadido esquinas adicionales.
La Figura 13 es una vista superior en planta de una esquina, y de las superficies de soporte consideradas para ser utilizadas en una esquina.
La Figura 14 es una vista lateral que ilustra el concepto de paquetes contiguos.
La Figura 15A es una vista ilustrativa de un registro 31 de esquina, y de las superficies y las listas de paquetes contiguos frontales, posteriores, derechos e izquierdos que están asociadas a cada esquina con la presente invención.
La Figura 15B es una vista ilustrativa de dos listas, una lista de paquetes (que incluye una serie de registros de paquetes) y una lista de paquetes contiguos. También se ilustra la facilidad de referencia cruzada proporcionada entre estas dos listas.
La Figura 16 es una vista superior en planta (a lo largo del eje Y), que ilustra la provisión de un modelo 160 de varios márgenes de paquetes contiguos alrededor de la periferia lateral de las esquinas.
La Figura 17 es un diagrama de flujo que ilustra la lógica referente a la actualización del modelo de geometría.
La Figura 18A es una vista de la técnica de modelado que incluye la utilización de esquinas, que ilustra la creación de una esquina a la derecha y en la parte superior de un paquete "A" que se acaba de colocar. La vista se ha tomado según el eje "Z" en el modelo tridimensional.
La Figura 18B es similar a la Figura 18A, excepto en que se ha colocado otro paquete "B" en las esquinas superior y derecha descritas en relación con la Figura 18A.
La Figura 19 es una ilustración de una técnica de modelado, que consiste en un "enrase" y un "desplazamiento" para generar colocaciones de paquetes potenciales.
La Figura 20 es una ilustración de un modelo 200 según la técnica de modelado según un aspecto, en la que un paquete, una vez colocado, proporciona una superficie nueva de soporte para las esquinas existentes.
La Figura 21 es un diagrama 210 de flujo lógico que ilustra la operación de una decisión básica de enrase, que incluye esencialmente las etapas de mirar los intersticios superior, frontal y derecho entre el paquete y los límites exteriores.
La Figura 22 es un diagrama 220 de flujo lógico que ilustra una Decisión de Enrase Frontal según la presente invención, en la que se realizan varias consideraciones para decidir si realizar el "enrase frontal", incluyendo consideraciones referentes a las dimensiones medias históricas de los paquetes así como las dimensiones de los paquetes amortiguados.
La Figura 23 es un diagrama 230 de flujo lógico que ilustra una Decisión de Enrase Derecho, en la que se realizan varias consideraciones para decidir si realizar el "enrase derecho", incluyendo consideraciones referentes a las dimensiones medias históricas de los paquetes así como las dimensiones de los paquetes amortiguados.
La Figura 24(a-f) ilustran un desplazamiento unidimensional.
La Figura 25(a-d) ilustra un desplazamiento bidimensional.
La Figura 26A-26E ilustra unos diagramas de flujo de secuencias de selección alternativas.
La Figura 27 ilustra un árbol 270 de relaciones de soporte de cajas.
La Figura 28 ilustra los valores 280 colocados en el árbol de relaciones.
Las Figuras 29A-29C ilustran conceptos referentes a la fusión de esquinas.
La Figura 30 es un diagrama 300 de flujo que ilustra varias etapas incluidas en una Comprobación de Estabilidad según la presente invención, en la que se define una zona de centro de gravedad para el paquete cuya colocación se está considerando.
La Figura 31 es una ilustración 310 de una Zona 311 de Centro de Gravedad dentro de la "huella" de un paquete que tiene una superficie inferior 312.
La Figura 32 es una vista lateral en planta de una pila 320 de paquetes, que ilustra el concepto de una "superficie efectiva de soporte" 334 utilizado con la presente invención.
Las Figuras 33A-33C son una serie de vistas superiores en planta de paquetes apilados que ilustran características de superficies efectivas de soporte de paquetes a través de múltiples capas de apilamiento.
Las Figuras 34A-34C son una serie de vistas superiores en planta de paquetes, similares a las correspondientes a las Figuras 33A-33C, excepto en que como superficie efectiva de soporte se utiliza un rectángulo de aproximación.
Las Figuras 35A y 35B son ilustraciones inferiores en planta de las superficies inferiores de paquetes a colocar, ilustrando la Figura 35A la utilización de Ventanas de Esquinas de Paquetes según la presente invención, e ilustrando la Figura 35B la utilización de Ventanas de Bordes de Paquetes.
La Figura 36 ilustra el concepto de la utilización de cuatro bordes limítrofes de un polígono.
La Figura 37 ilustra la utilización de cuatro vértices adicionales en la configuración modelada de la Figura 36.
La Figura 38 es una vista lateral en planta, ilustrativa, de una pluralidad de paquetes apilados, proponiéndose la colocación de un "Paquete a Colocar" adicional tal como se muestra.
La Figura 39 es una vista superior en planta, ilustrativa, de una pluralidad de paquetes apilados (algunos mostrados en líneas de trazos), que ilustra el concepto de la utilización de un Polígono de Superficie Directa de Soporte según la presente invención.
La Figura 40 ilustra un modelo 400 que muestra la posibilidad de que un rectángulo de centro de gravedad pueda caer fuera de un Polígono de Superficie Directa de Soporte.
La Figura 41 ilustra el concepto de "fuerza lateral".
La Figura 42 ilustra una pila 420 de paquetes.
La Figura 43 ilustra la propagación lateral del peso dentro de un grupo 430 de paquetes.
La Figura 44 ilustra una pila 440 de paquetes.
La Figura 45 es una representación del flujo de datos que ilustra las ventajas de las mediciones basadas en estadística.
La Figura 46 es una ilustración del cálculo de un Índice de Calidad.
La Figura 47 es una lista de factores de ponderación utilizada en el índice de calidad.
Las Figuras 48A y 48B son, respectivamente, unas vistas frontal y superior de los grupos 481, 482 de paquetes, respectivamente, que ilustran la superposición vertical y lateral, respectivamente.
Las Figuras 49A-49C ilustran el cálculo del recuento de alturas.
La Figura 50 ilustra una comprobación de la altura relativa utilizando un modelo de grupo 500 de paquetes.
La Figura 51 muestra el concepto de superposición lateral dentro de un grupo 510 de paquetes.
Las Figuras 52A-52C ilustran el concepto de nivelación de una caja a colocar con respecto a un paquete contiguo.
La Figura 53 ilustra el ajuste de altura de los paquetes contiguos.
La Figura 54 es una ilustración 540 del flujo de datos que muestra los componentes utilizados en el cálculo del índice de estrechamiento progresivo.
La Figura 55 es una ilustración 550 de la utilización de un Umbral de Altura Relativa.
La Figura 56 es una vista lateral en planta de una pluralidad de paquetes apilados evaluándose un "Paquete a Colocar" propuesto en relación con un "Bloqueo Excesivo". Si D1 (la longitud horizontal bloqueada mínima en las superficies de la esquina inferior) es mayor que un tercio de W_{A} (la anchura media de todas las cajas en la pila y el amortiguador) en ese caso el índice de estrechamiento progresivo será [D_{1}|(W_{A}|3)].
La Figura 57 es una vista lateral en planta, ilustrativa, de una pluralidad de paquetes apilados, evaluándose un "Paquete a Colocar" propuesto sobre la base si bloqueará una posible colocación inferior.
Las Figuras 58A-58B ilustran el concepto de comprobación de esquinas limítrofes.
La Figura 59 ilustra la comprobación de una caja delgada cuando la caja a colocar está en un recodo, añadiéndose un valor de 2 a los otros factores mostrados en la Figura 54 antes de que se aplique un umbral si se cumplen ciertos criterios.
La Figura 60 ilustra la comprobación de una caja delgada cuando la caja a colocar no está en un recodo, obteniéndose como resultado la suma de un valor 2(1-(D_{1}/W_{A})) en la ecuación mostrada en la Figura 54 si se cumplen ciertos criterios.
Las Figuras 61A-61B ilustran los resultados de la creación de un intersticio en una pila 610 por parte de un paquete delgado.
Las Figuras 62A-62C ilustran el concepto ventajoso de encontrar una "caja coincidente" para una caja delgada.
Las Figuras 63A-63B ilustran la amplificación de un intersticio dentro de las configuraciones 630, 631 de pila, respectivamente.
La Figura 64 ilustra el cálculo de una parte de "escalera" del factor del índice de estrechamiento progresivo, que se suma tal como se muestra en la Figura 54 antes de aplicar un umbral.
La Figura 65 ilustra el cálculo de otro valor (D_{3}/W_{A}/3) que se puede sumar a la parte de "escalera" del factor del índice de estrechamiento progresivo que se suma él mismo al índice de calidad según se muestra en la Figura 46.
La Figura 66 ilustra el apilamiento en escalera en una pila 660.
La Figura 67 ilustra el concepto de reglas de apilamiento referentes a los espacios limítrofes frontales en el modelo mostrado con la referencia 670.
La Figura 68 ilustra el concepto de reglas de apilamiento en relación con los espacios limítrofes derechos en el modelo mostrado con la referencia 680.
La Figura 69 ilustra otra regla de apilamiento referente a los límites de apilamiento, que si se cumple daría como resultado la adición de un valor de 1,5 al cálculo del índice de estrechamiento progresivo.
La Figura 70 ilustra un límite derecho irrecuperable dentro de una pila 700.
La Figura 71 ilustra una esquina posterior en un límite.
La Figura 72 ilustra las reglas que se aplican cuando se crea un intersticio excesivamente amplio cuando un paquete a colocar no está cerca del límite frontal, en una configuración mostrada con la referencia 720.
Las Figuras 73A-73C ilustran los conceptos de alineación posterior en las pilas 730, 731, y 732, respectivamente.
Las Figuras 74A-74C ilustran la definición de límites de grupos de cajas mostrados en línea de puntos, en las pilas 740, 741, y 742, respectivamente.
Las Figuras 75, 76 ilustran, respectivamente, las pilas 750, 760, que ilustran el concepto de encaje de la esquina frontal lateral.
Las Figuras 77, 78, ilustran las pilas 770, 780, que ilustran diferentes colocaciones potenciales a la derecha.
La Figura 79 ilustra una pila 770 en la que la caja a colocar sobrepasa los paquetes contiguos laterales, que se refieren a la relación de cobertura dimensional.
La Figura 80 muestra una pila 800 en la que una caja a colocar bloquea las esquinas inferiores que son las esquinas situadas sobre las cajas A y B.
Las Figuras 81 y 82 muestran un intersticio con respecto a las cajas contiguas en las pilas 810, 820 respectivamente.
La Figura 83 muestra un diagrama que ejemplifica el cálculo de una penalización por un intersticio contiguo.
La Figura 84 es un diagrama 490 de flujo que ilustra una búsqueda de parámetros basada en la eficacia volumétrica media.
La Figura 85 muestra una vista gráfica de aparato 1000 de pinza.
La Figura 86 es una vista lateral del aparato de pinza de la Figura 85.
La Figura 87 es una vista explosionada del aparato de pinza de la Figura 85.
La Figura 88 es un diagrama de bloques de un sistema de control para hacer funcionar el aparato de pinza de la Figura 85.
La Figura 89 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso de posicionamiento del aparato de pinza adyacente al paquete.
La Figura 90 es una vista aislada del elemento 1007.
Las Figuras 91A-D muestran esquemáticamente la aproximación final de la pinza a un paquete.
La Figura 92 es una vista extrema de un aparato de pinza modificado 1100 en el que el mecanismo de sujeción lateral se puede mover selectivamente sobre el nivel del paquete cuando no sea necesario.
Las Figuras 93-96 son paquetes A-G que están siendo acumulados sobre un transportador acumulador.
La Figura 97 es un diagrama de bloques que muestra la interacción del módulo de software.
La Figura 98 es una vista ilustrativa que muestra los tamaños relativos de un Objeto Rectangular Ampliado en Movimiento, un Objeto Giratorio en Movimiento, y un Objeto Rectangular Circunscrito.
Las Figuras 99A-99D ilustran la determinación de posiciones a lo largo de un camino de colocación.
La Figura 100 muestra una configuración de un camino de colocación.
La Figura 101 muestra una configuración de la planificación del camino de recogida.
La Figura 102 muestra un cálculo de la altura de elevación del amortiguador.
La Figura 103 muestra una comprobación de colisión.
La Figura 104 muestra el peso que pasa de capa a capa dentro de una pila que incluye los paquetes A, B, C, D, E y F.
La Figura 105 muestra la propagación del peso de los paquetes A, B y C dentro de una pila.
La Figura 106 muestra una disposición de tareas dentro de un grupo 2000 de tareas.
La Figura 107 muestra un diagrama 2010 de flujo de ejecución de tareas de la pila.
La Figura 108 muestra un diagrama 2020 de flujo de ejecución de tareas de planificación.
La Figura 109 muestra un diagrama 2030 de flujo de ejecución de tareas de trayectoria.
La Figura 110 ilustra la definición de un Objeto Rectangular Combinado en Movimiento.
Las Figuras 111, 112 y 113 son diagramas de flujo referentes, respectivamente, a dispositivos periféricos, ejecución de tareas, impresión y tratamiento de errores.
La Figura 114 ilustra una vista superior en planta de un grupo 1140 de paquetes A, B, C, D, E y F, que están siendo acumulados sobre un transportador acumulador.
La Figura 115 ilustra una vista superior en planta de un grupo 1150 de paquetes A, C, D, E, F, y G que están siendo acumulados encima de un transportador acumulador.
La Figura 116 ilustra una vista superior en planta de un grupo 1160 de paquetes A, C, E, F, y G que están siendo acumulados sobre un transportador acumulador.
La Figura 117 ilustra una vista superior en planta de un grupo 1170 de paquetes A, B, C, D, E, F, y G, que están siendo acumulados sobre un transportador acumulador.
Descripción detallada de la realización preferida
A continuación se presenta un esquema general de la descripción detallada.
I. FUNCIONAMIENTO GENERAL
II. EXPOSICIÓN MÁS DETALLADA
A. RECEPCIÓN CON ALEATORIEDAD
B. MEDICIÓN
C. ACUMULACIÓN
D. PALETIZACIÓN
1.
Ejecución de la Decisión de Apilamiento de Paquetes
A)
Modelado Basado en Esquinas
1)
Configuración del Modelo
a)
Creación de Esquinas
b)
Utilización de Superficies en el Registro de esquinas
c)
Establecimiento de Listas de Paquetes Contiguos
d)
Establecimiento de Listas de Paquetes con dirección
2)
Actualización del Modelo
a)
Adición de esquinas nuevas
b)
Actualización de esquinas existentes
c)
Fusión de esquinas redundantes
d)
Actualización de superficies de esquinas y listas de paquetes contiguos
B)
Establecimiento de todas las colocaciones posibles
1)
Opciones Generales de Colocación; Enrase y Desplazamiento
2)
Enrase Frontal
3)
Enrase Lateral
4)
Desplazamiento
C)
Comprobación de la Estabilidad
1)
Comprobación del porcentaje de la superficie de soporte
2)
Cálculo de la zona del centro de gravedad
3)
Comprobación de los límites de la Superficie Efectiva de Soporte
4)
Comprobación del soporte lateral
5)
Comprobación de la Distancia de la Superficie DS
6)
Comparación de la Zona CG con el Polígono SD
D)
Evaluación de la colocación
1)
Exposición general
2)
Factor del Índice de Estrechamiento Progresivo
Bloqueo Inferior
Comprobación de paquetes delgados
Comprobación de la escalera
Comprobación de los límites
Comprobación de los Intersticios Amplios
Suma
Umbral de la altura relativa
3)
Factor del Índice de Nivel
TOTALMENTE NIVELADO
NIVELADO LATERALMENTE
POR DEBAJO
POR ENCIMA
BLOQUEO POSTERIOR
4)
Otros Factores
Recuento de paquetes nivelados potenciales
Agrupamiento
\hskip4cm
relación de llenado del área
\hskip4cm
área de los paquetes
\hskip4cm
volumen de los paquetes
\hskip4cm
cobertura dimensional
\hskip4cm
alineación
Puenteado de superficies
Área bloqueada
Volumen bloqueado
Intersticio con el paquete contiguo
Edad de los paquetes
Campo potencial
Peso de los paquetes
Distancia al techo
5)
Suma del Índice de Calidad
6)
Determinación y Sintonización de los Parámetros
E)
Ejecución del Proceso de Decisión de Múltiples Bucles
1)
Variación de la Anidación de Bucles
2)
Atajos
2.
Recogida (y Colocación) de Paquetes con Pinza
a)
Configuración de la pinza
b)
Corrección de errores
3.
Planificación Eficaz del Camino de Colocación y de Recogida
a)
Modelado
b)
Configuración del Camino de Colocación
c)
Camino de Recogida
d)
Posiciones de Paso en General
e)
Altura de Partida/Aproximación al Amortiguador
f)
Altura de Partida/Aproximación al Palé
g)
Búsqueda de Colisión con un Único Palé
h)
Búsqueda de Colisión con un Único Paquete
i)
Comprobación de la Convexidad e Inspección de la Colisión de los Paquetes
j)
Comprobación de la Posición de Paso Adyacente
k)
Comprobación Hacia Adelante
l)
Comprobación Hacia Atrás
m)
Adición de la Tolerancia Inferior
4.
Colocación
E. EFICACIA DE LA SINCRONIZACIÓN
1.
Planificación del Movimiento del Robot
2.
Disposición de la sincronización
3.
Planificación de un paquete por anticipado
4.
Multitarea
F. CORRECCIÓN DE ERRORES
III. CONCLUSIÓN
I. Funcionamiento general
La presente invención se refiere en general a la paletización de paquetes de tamaño y peso arbitrarios. La invención contempla la recepción de paquetes individuales en donde la distribución del tamaño y el peso de los paquetes es puramente aleatoria, pudiendo ser diferente cada paquete con respecto al resto de paquetes Preferentemente, todos los paquetes son de forma rectangular, y están compuestos por material deformable tal como cartón ondulado o material sólido tal como madera laminada. Al utilizar un robot aéreo de tipo pórtico para paletizar dichos paquetes, el método inventado de la disposición producirá una configuración mecánica sencilla, que mejorará el tiempo del ciclo de recogida-colocación de paquetes y producirá una mejor eficacia de utilización del volumen del palé.
Un paquete rectangular recto específico tal como los que se envían típicamente a través de correos se entrega aleatoriamente al aparato de apilamiento según la presente invención junto con un número de paquetes similares recibidos aleatoriamente. Estos paquetes se miden, se pesan, y se acumulan dispuestos en fila sobre un transportador amortiguador. A continuación, basándose en un conjunto predeterminado de principios de apilamiento, de la fila de paquetes sobre el acumulador se selecciona un paquete y se apila junto con otros paquetes sobre un palé. Si el espacio lo permite, se mide otro paquete recibido aleatoriamente y el mismo se coloca sobre el transportador acumulador, y una vez más se invocan los principios de apilamiento para seleccionar el "mejor" paquete a colocar sobre el palé. Este proceso continúa hasta que el(los) palé(s) de destino está(n) lleno(s) o no se pueden apilar más paquetes según las directrices de apilamiento predeterminadas.
Para determinar qué paquete seleccionar del transportador acumulador y para determinar en dónde colocarlo sobre el palé, se construye un modelo (que puede basarse en un ordenador) de los paquetes ya situados sobre el palé. Esto se realiza utilizando unas mediciones exteriores de los paquetes tomadas antes de que se colocaran dichos paquetes. Este modelo incluye la utilización de una pluralidad de "esquinas" (que son esencialmente espacios rectangulares rectos) que se combinan para componer el espacio que queda sobre el palé. Las esquinas se pueden superponer.
Una vez definidas las esquinas, a continuación es deseable definir una pluralidad de "colocaciones potenciales de los paquetes" a las que también se puede hace referencia como "colocaciones candidatas de los paquetes", o genéricamente "colocaciones de los paquetes". Se selecciona un paquete específico de cara a evaluarlo con una orientación específica dentro de una esquina específica. En primer lugar se realiza una comprobación sobre si el paquete tan siquiera encajará en la esquina con esa orientación. Si no es así, se selecciona otra orientación. Si el paquete no encaja en la esquina con independencia de su orientación, se seleccionará otra esquina y el proceso se repetirá hasta que se localice una esquina que acepte el paquete con alguna orientación predeterminada, o hasta que se hayan agotado todas las combinaciones orientación/esquina posibles para el paquete determinado. En ese momento se selecciona un paquete nuevo, y el proceso se repite.
Si se descubre una combinación paquete/orientación que encaja en los límites de una esquina, y si la esquina es lo suficientemente grande en relación con el paquete, se pueden generar dos o más colocaciones potenciales diferentes de los paquetes dentro de la esquina por medio de procesos conocidos como enrase y desplazamiento. A medida que se genera cada una de estas colocaciones potenciales de los paquetes, la misma se evalúa según una comprobación de estabilidad en un esfuerzo por encontrar una colocación potencial estable del paquete. Si no es posible un enrase o desplazamiento dentro de la esquina, se evalúa la combinación individual paquete/orientación/esquina según la comprobación de estabilidad.
La comprobación de estabilidad proporciona una determinación de "estable" en contraposición a "inestable" para las colocaciones potenciales de los paquetes disponibles dentro de cada combinación específica paquete/orientación/
esquina. Este análisis se basa parcialmente en la cantidad de superficie inferior real y efectiva de soporte que tendría el paquete si se colocara realmente en la combinación paquete/orientación/esquina que se está evaluando, y evalúa también la cantidad de soporte lateral que sería proporcionada al paquete por parte de otros paquetes adyacentes (ya colocados). Otra parte del análisis de estabilidad se refiere al soporte de esquinas y bordes de los paquetes.
Una vez que una colocación potencial específica de un paquete se identifica como estable, a continuación esta colocación se evalúa según un índice de calidad, y se calcula y almacena un valor del índice de calidad para esa combinación específica paquete/orientación/esquina.
De forma similar se evalúan otras combinaciones paquete/orientación/esquina en relación con la estabilidad, y si son estables se evalúan igualmente según el índice de calidad. La combinación paquete/orientación/esquina que posee el índice de calidad más alto es la que se escoge para ser "ejecutada" realmente, es decir, de hecho el paquete escogido se retira del transportador acumulador por medio de la pinza y se transfiere por medio de la pinza hacia la esquina escogida con la orientación escogida, de tal manera que se ha seleccionado la mejor "colocación del paquete".
Durante cada ciclo de "recogida y colocación" de la pinza, a continuación dicha pinza (que se considera en este caso que acaba de colocar un paquete) se mueve a lo largo de un "camino de recogida" para recoger un paquete seleccionado del transportador acumulador, y a continuación se mueve a lo largo de un "camino de colocación" para colocar el paquete en su ubicación seleccionada. Estos caminos de "recogida" y "colocación" (de la pinza y el paquete, respectivamente) serán diferentes para cada ciclo. A efectos de eficacia temporal, cada uno de entre los caminos de recogida y colocación se planifica según la presente invención de manera que su distancia sea mínima. Según la presente invención, estos caminos se limitan a una disposición en planos verticales separados, es decir, el paquete (o pinza) únicamente se desplazará hacia arriba o hacia abajo o en horizontal cuando sea movido hacia su destino sin ningún movimiento hacia los lados. Para planificar dichos caminos se realiza una evaluación de las obstrucciones potenciales (típicamente paquetes apilados) entre las posiciones de inicio y final a lo largo de los caminos de "recogida" o "colocación". Esta evaluación incluye una determinación de obstrucciones (típicamente paquetes apilados) que están en intersección con un plano vertical que está en intersección con los extremos de los caminos, y el establecimiento de "posiciones de paso" aceptables que simplemente estén libres (es decir, por encima) de las obstrucciones. Se utilizan procesos de escaneado para descartar algunas de las posiciones de paso de manera que se establece un camino preferido de recogida (o colocación) que es convexo según su dimensión longitudinal. Esta situación da como resultado unos caminos de recogida y colocación sin interferencias que se aproximan a la distancia mínima entre sus extremos, dada la limitación de los planos verticales de los caminos.
Cuando la pinza recoge un paquete de entre otros paquetes dentro de la "línea de paquetes" sobre el transportador acumulador, es ventajoso saber dónde está situado realmente el paquete dentro de dicha fila de paquetes. De este modo se realiza un análisis acumulativo de corrección de errores para compensar la diferencia entre el lugar en el que "debería" estar el paquete en la fila de paquetes (basándose en mediciones realizadas anteriormente según la dirección de avance), y el lugar en el que puede estar realmente debido a la compresión de la fila de paquetes u otros factores. Esta corrección de errores se realiza comparando la longitud real de la fila de paquetes (medida por un sensor) con la longitud "nominal" de la fila de paquetes (la suma matemática de las longitudes de los paquetes sobre el acumulador medidas anteriormente según la dirección de avance por medio de la estación de medición). Conociendo la posición relativa del paquete "seleccionado" dentro de la fila de paquetes acumulados, y conociendo el error acumulado total entre la longitud global real (medida) de la fila de paquetes y la longitud global nominal (calculada) de la fila de paquetes, una parte del error acumulado total se aplica al paquete seleccionado. A continuación la pinza se envía al punto en el que estaría el paquete si no existiera una deformación del mismo, aplicándose también la corrección de error acumulado para compensar la deformación del paquete u otros errores reales.
Según una realización de la presente invención, se utiliza un único procesador para procesar información referente a muchas tareas diferentes descritas anteriormente, tales como la tarea de apilamiento, la tarea de planificación del camino del robot, la tarea de trayectoria, las tareas de los dispositivos periféricos, una tarea de impresión y una tarea de detección de errores. Según la presente invención estas tareas están priorizadas de tal manera que la tarea de trayectoria posee la prioridad más alta, seguida por la tarea de errores, la tarea de los dispositivos periféricos, la tarea de planificación, la tarea de apilamiento, y la tarea de impresión. Siempre que se realiza una tarea de prioridad alta, el tiempo de la CPU se desplaza inmediatamente hacia una tarea con una prioridad baja.
Haciendo referencia a continuación a la Figura 1, un aparato 10 de paletización de paquetes según la presente invención incluye los siguientes componentes: un transportador alimentador 12 de entrada, un transportador 14 de medición (que incluye un arco 15 de medición), un transportador acumulador 16, una pinza robótica 17 de paquetes de tipo pórtico aéreo, y un controlador 18 del sistema.
El transportador alimentador 12 de entrada justifica y clasifica los paquetes indicados genéricamente con la referencia P. El transportador 14 de medición mide el tamaño y el peso de los paquetes entrantes P. El transportador acumulador 16 (que puede ser un transportador de tipo rodillo) acepta paquetes medidos y los coloca en contacto lineal directo contra un tope extremo S.
La pinza 17 de paquetes de tipo aéreo (que tiene los elementos de pinza indicados genéricamente con la referencia 19) recoge paquetes del transportador acumulador 16 de uno en uno y los coloca sobre un palé según un proceso de evaluación descrito de forma detallada posteriormente. En una realización preferida de la invención, únicamente se utilizan dos orientaciones del paquete para su colocación sobre el palé: la primera orientación es la misma que en el acumulador, y la otra se gira 90 grados con respecto a un eje vertical.
Haciendo referencia a continuación a la Figura 3, en una realización preferida de la presente invención, todos los componentes de la configuración mostrada en la Figura 1 se pueden controlar por medio de un controlador 20 que incluye un controlador de bus VME tal como el 22 que ejecuta un sistema operativo multitarea de tiempo real. El software de control para el transportador alimentador 12 de entrada, el transportador 14 de medición, el transportador acumulador 16, la pinza 17 de paquetes de tipo aéreo, y los algoritmos de apilamiento se ejecutan sobre un procesador basado en una CPU Motorola u otra CPU adecuada. El procesador (al que se puede hacer referencia también como controlador) se comunica con servocontroladores de múltiples ejes tales como los conocidos en la técnica para controlar el transportador alimentador 12 de entrada, la estación 14 de medición, el transportador acumulador 16, y la pinza 17 de paquetes de tipo aéreo. También se puede comunicar mediante interfaz con una tarjeta I/O analógica para recoger datos tales como el peso desde células de carga, que en una realización de la presente invención pueden residir en la estación de medición.
Haciendo referencia a continuación a la Figura 1, los paquetes fluyen hacia el aparato 10 de paletización desde el transportador alimentador 12 de entrada. Después de pasar a través del transportador 14 de medición, a continuación los paquetes se alimentan hacia el transportador acumulador 16. La pinza 17 de paquetes de tipo aéreo recoge un paquete del transportador acumulador 16 y lo coloca sobre un palé de espera tal como el 11. Dentro del controlador 18 del sistema, los datos medidos de los paquetes se almacenan en una memoria de ordenador, en donde unos algoritmos de apilamiento buscan la mejor planificación de colocación para los paquetes medidos. La planificación de la colocación dictamina qué paquete se debe recoger del acumulador, en dónde se debe colocar sobre el palé, y qué orientación del paquete se utilizará.
En la memoria del ordenador se almacena información referente a todos los paquetes apilados. Durante la búsqueda, el controlador 18 hace referencia a un modelo geométrico de la pila, y desarrolla una planificación de apilamiento. Después de obtener una planificación de apilamiento, a continuación el controlador 18 inicia una planificación del movimiento, que busca un camino de la pinza y el paquete que esté libre de colisiones y que tenga una distancia mínima de recorrido para cada ciclo de recogida y colocación. Utilizando dichos caminos, el controlador guiará el robot a través de una serie de ciclos de apilamiento de paquetes que dará como resultado un palé completamente llenado.
A. Recepción aleatoria de paquetes
Es importante entender que la presente invención va dirigida a una situación específica en la que de una forma puramente aleatoria se reciben paquetes que difieren ampliamente en cuanto al tamaño y la forma. Este suministro aleatorio puede ser proporcionado por un transportador de suministro externo tal como el conocido en la técnica (no mostrado), o puede ser proporcionado también al permitir que el transportador alimentador 12 de entrada mostrado en la Figura 1 sea accesible de manera que permita la introducción manual de paquetes aleatorios tal como se conoce en la técnica.
B. Medición de los paquetes
Después de colocar los paquetes en el transportador alimentador 12 de entrada, se transportan desde allí hacia un transportador 14 de medición (Ver Figura 1), en el que se puede obtener la información requerida tal como la altura, la anchura, la longitud y el peso de los paquetes, a menos que dicha información ya sea conocida a través de una medición anterior.
Después de que dichas mediciones son tomadas por la estación 14 de medición, se almacenan en la memoria del sistema, para ser utilizadas tal como se describirá posteriormente en esta solicitud. Por ejemplo, se toma la "dimensión longitudinal exterior común" para todos los paquetes, que se puede utilizar para realizar una estimación de la longitud y la ubicación reales de los paquetes cuando están acumulados en contacto lineal sobre el transportador acumulador.
C. Acumulación de paquetes
Continuando con la referencia a la Figura 1, el transportador acumulador 16 (al que se puede hacer referencia también como transportador "amortiguador") es un aparato que acumula múltiples paquetes en una ubicación que es accesible aleatoriamente para la pinza 17 de paquetes de tipo aéreo.
El transportador acumulador 16 puede ser como el conocido en la técnica. No obstante, generalmente, el transportador acumulador 16 actúa como amortiguador para permitir que los algoritmos de apilamiento tengan múltiples opciones a la hora de recoger un paquete. La información de tamaño y peso referente a los paquetes en el transportador acumulador 16 está disponible para ser utilizada en los procesos de decisión del apilamiento. El paquete seleccionado finalmente se corresponderá con el que se cree que produce la mayor eficacia de volumen de apilamiento al mismo tiempo que es estable en la pila inmediatamente después de la colocación y después de la paletización completa. Por esta razón se puede entender que la obtención de un número disponible de opciones de paquetes a través del transportador acumulador 16 es muy importante en la consecución de la máxima eficacia de utilización del volumen del palé.
Tal como se muestra en la Figura 2, el transportador acumulador 16 de tipo rodillo se divide en dos partes: una sección 16A de amortiguación previa y una sección 16B de amortiguación. La sección 16B de amortiguación queda dentro del alcance de la pinza 17 de paquetes de tipo aéreo, mientras que la sección 16A de amortiguación previa no.
Además tal como se muestra mejor en la Figura 2, preferentemente todos los paquetes en el transportador acumulador 16 se justifican lateralmente a un lado del transportador acumulador 16, de tal manera que todos los paquetes tienen un lado alineado sustancialmente a lo largo de un plano común. Además, preferentemente, los paquetes adyacentes están en contacto mutuo o "lineal". Cualquier paquete en la sección 16B de amortiguación se puede recoger aleatoriamente desde la parte superior por medio de la pinza 18 de paquetes de tipo aéreo. Como la anchura es conocida para cada paquete en el transportador acumulador 16, la posición central de un paquete seleccionado en el amortiguador 16B se puede calcular como la suma de todas las anchuras de los paquetes precedentes, más la mitad de la anchura del paquete seleccionado, pudiendo proporcionarse también una corrección de errores tal como se describirá de forma detallada posteriormente.
Tal como se ha descrito anteriormente, la sección 16A de amortiguación previa del acumulador de la Figura 2 queda más allá del alcance de la pinza 17 de paquetes, y contiene uno o más paquetes antes del transportador acumulador 16 según la dirección de avance. En una realización de la invención, la información geométrica y del peso del paquete en el amortiguador previo también se conoce, y asimismo se utiliza en la toma de la decisión de apilamiento. Esta información adicional de los paquetes concede dos ventajas. La primera ventaja es que en la selección de un paquete que esté en ese momento en el amortiguador, se puede utilizar información referente a paquetes amortiguados previamente para ayudar a la selección del apilamiento. Por ejemplo, un paquete en el amortiguador previo puede ser casi idéntico a otro en el amortiguador, y cuando se combinan, ambos paquetes se pueden apilar eficazmente. En esta situación, la decisión de seleccionar el paquete en el amortiguador para el apilamiento depende de la existencia del otro paquete en el amortiguador previo. La segunda ventaja de la utilización de un amortiguador previo es que antes de que se complete la alimentación de paquetes del acumulador, el ordenador controlador puede dar inicio a la evaluación de una próxima selección de un paquete para el apilamiento.
Se debería entender que, tal como se muestra en las Figuras 5 y 6, desde un transportador acumulador 16 se pueden apilar más de un palé 11.
El apilamiento simultáneo de múltiples palés ofrece dos ventajas. La primera ventaja es la capacidad de clasificación. Múltiples palés se podrían transportar a destinos diferentes. Los paquetes entrantes mezclados se podrían clasificar y apilar en estos palés diferentes, obteniéndose su destino a partir de un escaneado de códigos de barras o códigos densos. El apilamiento en múltiples palés consigue unos efectos duales de clasificación y apilamiento en una etapa. La segunda ventaja es una alta utilización del palé. Cuando al mismo destino se le asignan múltiples palés, los algoritmos de apilamiento pueden tener más opciones de colocación para un paquete específico. De estas opciones adicionales se obtendrá como resultado una utilización de los palés y una eficacia del volumen mejores.
Los múltiples palés se deberían colocar tan próximos al amortiguador como fuera posible. La disposición de múltiples palés podría ser variada, con palés a un lado del acumulador tal como se muestra en la Figura 5, ó a ambos lados del acumulador tal como se muestra en la Figura 6.
Cada agrupación de múltiples palés se puede organizar en múltiples filas y columnas. La Figura 5 muestra una fila única de palés a un lado del acumulador. La Figura 6 muestra una configuración en la que hay una fila única de palés a ambos lados del acumulador. La distancia entre el amortiguador y el palé es un factor de determinación importante para el tiempo del ciclo de recogida y colocación. Cuanto menor sea la distancia, más rápido será el ciclo, ya que se requiere que el robot recorra menos distancia.
La ubicación para colocar el primer paquete en cada palé se escoge tan alejada como sea posible del amortiguador y otros palés. A partir del palé inicial, cada palé seguirá aproximadamente el perfil de un cuarto de pirámide. La Figura 9 ilustra un perfil típico 90 de apilamiento. Esta disposición reducirá el número de obstáculos en el camino de recogida y colocación para colocar paquetes subsiguientes, de manera que en la mayoría de los casos el eficiente robot se moverá en un camino de línea recta hacia la posición objetivo.
A mitad del apilamiento del palé, podría ser que algunos paquetes resultasen difíciles de encajar en la pila semiacabada (paquetes que son demasiado grandes, demasiados largos, etc.). Estos paquetes tienden a permanecer en el extremo de no alimentación del acumulador. Dichos paquetes se pueden rechazar, y el amortiguador se puede volver a llenar con paquetes nuevos. Este método podría aumentar la eficacia de utilización del volumen de apilamiento de los palés. Los paquetes rechazados se podrían volver a hacer circular de vuelta hacia el proceso de paletización, en cuyo momento, podría ser que la forma de la pila fuera totalmente diferente y podría permitir que los paquetes que se han vuelto a hacer circular se apilaran de forma exitosa.
D. Paletización
Tal como se ha descrito anteriormente, una vez que los paquetes están en el transportador acumulador 16, se toma una decisión basándose en qué paquete se debería recoger del transportador acumulador 16 y colocar sobre un palé, en una carretilla provisional, o en otro emplazamiento adecuado de apilamiento. Esta "decisión de apilamiento de paquetes" se puede basar en un conjunto predeterminado de reglas establecidas según la técnica anterior, o un conjunto predeterminado de reglas establecidas según la presente invención. Ejemplos de conjuntos predeterminados de reglas establecidas según la técnica anterior se exponen en la patente U.S. n.º 5,175,692 concedida a Mazouz, incorporada en lo sucesivo a esta solicitud a título de referencia.
1. Ejecución de la Decisión de Apilamiento de Paquetes
Tal como se ha descrito anteriormente, un proceso de decisión de apilamiento de paquetes puede jugar un papel importante en un sistema de carga de paletización. Decide qué paquete escoger de entre aquellos agrupados en el transportador acumulador, qué orientación del paquete se utilizará, y en dónde se colocará el paquete en la pila.
Se puede considerar que un proceso de decisión de apilamiento de paquetes según la presente invención incluye cinco elementos:
1) modelado que se basa en principios basados en "esquinas";
2) establecimiento de ubicaciones de colocación potencial para todos los paquetes que esperan en el acumulador;
3) comprobación de la estabilidad de las colocaciones potenciales de los paquetes; y
4) evaluación de las colocaciones potenciales de los paquetes basándose en un índice de calidad predeterminado; y
5) selección de una colocación del paquete.
Se debería entender que aunque gran parte del modelado realizado en este caso se lleva a cabo a través de ordenadores, para crear el modelo se podría utilizar el apilamiento real sin desviarse de la presente invención.
A) Modelado Basado en Esquinas 1) Configuración del modelo
Según una realización preferida de la presente invención, se presta especial atención a las "esquinas". Todo el espacio libre no llenado en el palé se divide en esquinas individuales, que se pueden superponer entre ellas. Tal como se describe detalladamente en otro lugar en esta solicitud, se realiza una evaluación sobre qué esquina recibirá qué paquete basándose en un conjunto predeterminado de parámetros comparativos.
Tal como se describe de forma detallada posteriormente, cada registro de esquina tiene un origen, tres dimensiones longitudinales (altura, anchura y longitud), las posiciones y las dimensiones de las superficies de soporte, y listas de paquetes contiguos.
a) Creación de esquinas
A continuación se hace referencia a la Figura 10. Se debería entender que un palé posee un límite inferior (en el plano XZ), un límite de techo paralelo a y separado por encima del límite inferior, y cuatro límites laterales. Una esquina 30 se calcula como un espacio libre rectangular con todos los lados comunes bien a un límite del palé, o bien por lo menos parcialmente a superficies de paquetes existentes.
A continuación se hace referencia también a la Figura 11. Inicialmente, sin haber colocado ningún paquete, todo el espacio en el interior de los límites del palé es un espacio libre rectangular. Esta es verdaderamente la primera esquina y se indica como Esquina 1 en la Figura 10. Una vez que un paquete tal como el P1 en la Figura 11 se ha colocado en la Esquina 1 (que es la única esquina disponible), la Esquina 1 original desaparece. A continuación el espacio libre que queda, de esa esquina, se subdivide hasta en 6 particiones con respecto al paquete: debajo, encima, por la parte posterior, por la parte frontal, a la izquierda y a la derecha. Estas particiones del espacio libre, siempre que existan, serán también rectangulares, y se les hace referencia como esquinas sucesoras.
En algunos casos no quedarán seis esquinas sucesoras después de haber utilizado una esquina. Por ejemplo, si un paquete colocado toca un límite del palé, el espacio entre el límite y el paquete es cero, y la esquina sucesora correspondiente se anulará. En la Figura 11, el paquete P1 se coloca contra el límite izquierdo, posterior e inferior del palé, con lo cual únicamente se pueden generar tres esquinas nuevas: una en la parte frontal (Esquina nueva 2), una a la derecha (Esquina nueva 3), y una encima (Esquina nueva 4). En esta situación un conjunto completo de esquinas (en este caso 2, 3 y 4) ocupa todo el espacio libre de la pila. Se puede observar que cada una de estas tres esquinas comparte volumen y por ello está en "intersección" con cada una de las otras dos; por esta razón, tal como puede verse posteriormente, se puede entender que un paquete una vez colocado puede quedar dispuesto dentro de más de una esquina.
b) Superficies de Soporte de las Esquinas; Capacidad de Puenteado
Según una realización del apartado A una esquina siempre tiene por lo menos una "superficie de soporte". Algunas esquinas, tales como las correspondientes que tienen una superficie de suelo del palé como superficie de soporte, tienen una única superficie de soporte que cubre todo el límite inferior de la esquina. No obstante, una esquina puede tener múltiples superficies de soporte proporcionadas por las superficies superiores de múltiples paquetes, y por ello se debería entender que puede que no siempre el límite inferior de una esquina incluya una superficie de soporte.
Haciendo referencia a continuación también a la Figura 15A, en la memoria del procesador controlador, a cada esquina 30 creada según el modelo se le asigna un registro 31 de esquina. En el registro 31 de esquina, se incluye información de superficies de soporte, incluyendo todas las superficies puenteables (descritas en otro apartado) dentro de los límites de la esquina. Dos superficies son puenteables si se pueden utilizar en combinación para soportar un paquete. Según una realización de la presente invención, se considera que dos superficies pueden soportar un paquete cuando las diferencias de sus alturas relativas quedan comprendidas dentro de una tolerancia especificada previamente, por ejemplo, 1/2 pulgada, y cuando la distancia entre las dos superficies queda comprendida dentro de una distancia especificada, por ejemplo, la mitad de la longitud media de los paquetes de los paquetes acumulados.
La Figura 13 ilustra este concepto. Tal como puede observarse, hay cinco superficies dentro de los límites de la esquina. Cada superficie está etiquetada en la figura con su altura. Se acepta que "G" es menor que la longitud media de los paquetes. Como todas las alturas relativas de los paquetes contiguos quedan comprendidas dentro de la tolerancia de puenteado (1/2 pulgada), en este caso estas cinco superficies "pertenecen" a una esquina, y se registrarán en el registro de esquina. En general, dos superficies contiguas, siempre que se puedan puentear bien de izquierda a derecha, o bien desde la parte posterior hacia la parte frontal, y ambas estén dentro los límites de una esquina, pertenecerán a la misma esquina.
Como todas las superficies puenteables están contenidas en una esquina, se puede entender que durante una búsqueda de una colocación de un paquete entre esquinas, es únicamente necesario buscar en una esquina al mismo tiempo.
La información referente a las superficies a las que se ha hecho referencia anteriormente está contenida dentro un registro de esquina tal como se muestra en la Figura 15A.
c) Establecimiento de Listas de Paquetes Contiguos
Tal como se muestra en la Figura 14, una esquina puede estar rodeada por paquetes contiguos existentes. Puede haber paquetes contiguos izquierdos y derechos, y paquetes contiguos posteriores y frontales. Tal como se describe detalladamente en otro apartado, a estos paquetes contiguos se les hace referencia bastante frecuentemente en la búsqueda de una colocación casi óptima. Por esta razón, en aras de una mayor eficacia del cálculo, cada esquina realiza un seguimiento por separado de dichos paquetes contiguos.
Tal como se muestra en la Figura 15A, un registro 31 de esquina, aparte de contener información de superficies de soporte contiene cuatro listas de paquetes contiguos: 1) una lista de paquetes contiguos posteriores, 2) una lista de paquetes contiguos izquierdos, 3) una lista de paquetes contiguos derechos, y 4) una lista de paquetes contiguos frontales. Cada elemento de una lista específica de paquetes contiguos contiene una dirección de memoria del ordenador con una referencia a un registro correspondiente de paquetes, almacenado en una lista de paquetes aparte (ver Figura 15B). La lista de paquetes incluye registros de paquetes individuales cada uno de los cuales incluye una información especifica de los paquetes tal como su ubicación, tamaño y peso. De esta manera, solamente es necesario incluir una única copia de un registro de paquete en todo el sistema, aunque al registro de paquete se puede acceder muy rápidamente siempre que sea necesario accediendo a la lista de paquetes.
d) Establecimiento de Listas de Paquetes con Dirección
Tal como se muestra en la Figura 16, para determinar, para una esquina determinada, qué paquetes se califican como "contiguos", se establecen cuatro gamas de paquetes contiguos: 1) gama de paquetes contiguos posteriores, 2) gama de paquetes contiguos izquierdos, 3) gama de paquetes contiguos derechos, y 4) gama de paquetes contiguos frontales. Para cada lista de paquetes contiguos, únicamente un paquete que quede comprendido en o esté en intersección con la gama correspondiente de paquetes contiguos, y que esté dentro de los límites del palé (en el caso de múltiples palés), tendrá la dirección de su registro registrada en la lista correspondiente de paquetes contiguos. Tal como se muestra en la Figura 16, según una realización de la presente invención, la anchura D de todas las gamas de paquetes contiguos se escoge como la anchura media de los paquetes. que se actualiza cada vez que un paquete nuevo entra en el amortiguador. Dicha disposición de actualización se utiliza para intentar garantizar que se almacena información apropiada.
En una situación típica hay disponibles hasta 200 esquinas para la colocación (típicamente cuando la pila está medio llena).
2) Actualización del Modelo
Después de haber creado el modelo geométrico para un palé, se debe actualizar cada vez que sobre el mismo se coloca un paquete.
A continuación se hace referencia a la Figura 17 ó cuando se encuentra una "colocación válida". Durante el procedimiento de apilamiento, si el palé no está lleno, el modelo geométrico se actualizará después de la colocación del paquete en cuestión. La actualización del modelo geométrico incluye la adición de esquinas nuevas, la actualización de esquinas existentes, la fusión de esquinas y la actualización de superficies. La Figura 17 es un diagrama de flujo que ilustra la lógica referente a la actualización del modelo de geometría. Tal como puede observarse, después de haber llenado el amortiguador acumulador, en la etapa 172 se realiza una determinación sobre si está disponible una colocación válida de un paquete sobre el acumulador. Si no es así, en la etapa 174 se completa (realiza) el proceso de apilamiento. Si está disponible una colocación válida, se lleva a cabo la etapa 173, que consiste en seleccionar la colocación. Una vez que se realizado la colocación, en la etapa 175 se actualizan las esquinas. A continuación en la etapa 176 se fusionan las esquinas. Seguidamente en la etapa 177, se actualizan las superficies y los paquetes contiguos. A continuación en la etapa 178 se actualiza el acumulador, con lo cual se repite el proceso.
a) Adición de Esquinas Nuevas
A continuación se hace referencia también a la Figura 11. Inicialmente, sin haber colocado ningún paquete, todo el espacio en el interior de los límites del palé es un espacio libre rectangular. Esta es verdaderamente la primera esquina y se indica como Esquina 1 en la Figura 10. Una vez que un paquete tal como el P1 en la Figura 11 se ha colocado en la Esquina 1 (que es la única esquina disponible), la Esquina 1 original desaparece. A continuación el espacio libre que queda, de esa esquina, se subdivide hasta en 6 particiones con respecto al paquete: debajo, encima, por la parte posterior, por la parte frontal, a la izquierda y a la derecha. Estas particiones del espacio libre, siempre que existan, serán también rectangulares, y se les hace referencia como esquinas sucesoras.
En algunos casos no quedarán seis esquinas sucesoras después de haber utilizado una esquina. Por ejemplo, si un paquete colocado toca un límite del palé, el espacio entre el límite y el paquete es cero, y la esquina sucesora correspondiente se anulará. En la Figura 11, el paquete P1 se coloca contra el límite izquierdo, posterior e inferior del palé, con lo cual únicamente se pueden generar tres esquinas nuevas: una en la parte frontal (Esquina Nueva 2), una a la derecha (Esquina Nueva 3), y una encima (Esquina Nueva 4). En esta situación un conjunto completo de esquinas (en este caso 2, 3 y 4) ocupa todo el espacio libre de la pila. Se puede observar que cada una de estas tres esquinas comparte volumen y por ello está en "intersección" con cada una de las otras dos; por esta razón, tal como puede verse posteriormente, se puede entender que un paquete una vez colocado puede quedar dispuesto dentro de más de una esquina.
b) Actualización de Esquinas en Intersección
Las esquinas en intersección se actualizan después de haber colocado realmente un paquete. Tal como se ha indicado anteriormente, las esquinas pueden estar en intersección entre ellas. En el ejemplo de la Figura 18A, la esquina a la derecha del observador del paquete A y la esquina en la parte superior sobre el paquete A están en intersección tal como se muestra en el área sombreada de doble trazado transversal en la Figura 18A. Tal como se muestra en la Figura 18B, si el paquete B se coloca a la derecha del paquete A, puede observarse que el paquete B es más alto que el paquete A. Además, el paquete B no solamente se asienta en la esquina a la derecha del paquete A, sino que también está en intersección con la esquina en la parte superior del paquete A. De este modo, después de colocar un paquete en una esquina, la esquina "receptora" se debe eliminar, y cada esquina en intersección también se debe actualizar.
c) Fusión de Esquinas Redundantes
Para garantizar un consumo mínimo de la memoria del ordenador y una eficacia de cálculo máxima, después de cada ciclo de apilamiento de paquetes, únicamente se mantendrán las "esquinas independientes" por medio de un proceso conocido como "fusión". Para una esquina determinada, se realizará un seguimiento únicamente de superficies independientes y paquetes contiguos independientes. Dicho conjunto mínimo se puede obtener de la siguiente manera. En primer lugar, después de la colocación de cada paquete, se generan todas las esquinas sucesoras correspondientes a las esquinas afectadas, y se elimina la esquina original. Con cada esquina sucesora, se garantiza que de la esquina original se heredarán únicamente aquellas superficies e información de paquetes contiguos que sean significativas para la esquina sucesora. En tercer lugar, se fusionan todas las esquinas redundantes. En el proceso de fusión, se comprueban todas las superficies y la información de paquetes contiguos de manera que no se registrarán miembros redundantes.
A continuación se hace referencia a las Figuras 29A-29C. Considérese que hay dos esquinas, etiquetadas como Esquina 1 y Esquina 2. La Esquina 1 tiene un límite de suelo C1FB y la Esquina 2 tiene un límite de suelo C2FB separado una distancia "d". Considérese también que todos los límites laterales de la Esquina 2 quedan comprendidos dentro de o son los mismos que los correspondientes a la Esquina 1, ya que la distancia "d" queda comprendida dentro de un umbral predeterminado. Por ejemplo, el límite lateral C2SB de la Esquina 2 queda dentro de la Esquina 1. El límite de techo de la Esquina 2 es el mismo en la Esquina 1. En ese caso si la Esquina 1 y la Esquina 2 comparten dos superficies que son puenteables (tal como se utilizó el término con respecto al correspondiente mostrado en la Figura 13), en ese caso la Esquina 2 se fusionará con la Esquina 1. Es decir, cualquier información (incluyendo superficies, paquetes contiguos) que posea la Esquina 2 que no se haya asociado todavía a la Esquina 1 se fundirá con la Esquina 1, mientras que se eliminará cualquier información redundante que posea la Esquina 2. También se eliminará la propia Esquina 2 (o de hecho, su registro).
d) Actualización de Listas de Superficies y Paquetes Contiguos de Esquinas
Tal como puede entenderse, después de que se haya dispuesto en su posición un paquete nuevo, puede convertirse en un miembro contiguo nuevo, o proporcionar una superficie nueva de soporte para las esquinas existentes. Para adaptarse a estas posibilidades, se realiza una búsqueda hasta que se complete el incremento necesario de superficies y paquetes contiguos para cada esquina existente.
La Figura 20 ilustra un ejemplo de la necesidad de actualización. Antes de que el paquete a colocar estuviera en su posición, existían dos esquinas 1, 2, asociadas a las superficies superiores del paquete A y el paquete B, por separado. El paquete a colocar genera una superficie nueva no solamente para la esquina 1 (asociada a la superficie superior del paquete A), sino también para la esquina 2 (asociada a la superficie superior del paquete B). Si no se realiza el incremento de esta superficie, a cada una de estas esquinas le faltaría erróneamente una superficie válida, siendo dicha superficie en el ejemplo anterior la superficie superior del paquete "a colocar".
B) Establecimiento de todas las Colocaciones Posibles
Tal como se ha indicado anteriormente, se evalúan las colocaciones potenciales de los paquetes en relación con la estabilidad y otras características. Por esta razón, se puede entender que existe la necesidad de proporcionar unos medios para generar dichas colocaciones, de manera que sus características se puedan evaluar posteriormente.
1) Opciones Generales de Colocación
Según la presente invención, un paquete se puede colocar de diferentes maneras o en diferentes "colocaciones" dentro de una esquina. Estas "colocaciones" se pueden determinar colocando realmente el paquete sobre una pila y tomando a partir de la misma las mediciones resultantes, o como alternativa se puede realizar con la ayuda de ordenadores. Del mismo modo se debería indicar que todos los cálculos referentes a la colocación de los paquetes dependen de las mediciones físicas reales tomadas de los paquetes.
A continuación se hace referencia a la Figura 19, que ilustra diferentes tapetes potenciales de los paquetes dentro de una esquina que ocupa toda la longitud y anchura de un palé; de este modo los límites de la esquina son también los límites del palé. Tal como se muestra en la Figura 19, un paquete se puede colocar "a ras" contra un límite frontal ("enrasado frontalmente") del palé (y la esquina) según se muestra mediante las posiciones "A" y "B" de los paquetes; se puede "enrasar a la derecha" contra el límite derecho del palé según se muestra mediante las posiciones "B" y "D" de los paquetes, o se puede desplazar a una ubicación E en algún sitio en la zona media con o sin enrase. El paquete "C" no presenta ningún enrase o desplazamiento. La posición A presenta únicamente un enrase frontal. La posición B presenta un enrase frontal y a la derecha. La posición D presenta únicamente un enrase a la derecha.
Se debería entender que el enrase del paquete se realiza para conseguir una parte importante de la presente invención, que consiste en cubrir tanto espacio como sea posible dentro de los límites del palé. El enrase de los paquetes al menos hace que las posiciones más exteriores de los paquetes estén disponibles para ser evaluadas por medio de las decisiones de apilamiento de paquetes descritas en otra parte en esta solicitud.
Se puede entender que el desplazamiento se realiza únicamente después de que se complete la decisión de enrase. Además, la dirección de desplazamiento dentro de una esquina depende de la ubicación de la colocación del paquete después de que se complete la decisión de enrase. Por ejemplo, en referencia a la Figura 19, si se enrasa la colocación de un paquete en la ubicación "B" (desplazamiento frontal y a la derecha), el desplazamiento será solo posible en las direcciones dirigidas hacia atrás y a la izquierda. Si un paquete no se enrasa y permanece en la posición "C", solamente es posible el desplazamiento frontal y a la derecha. Desde la posición "A", solamente es posible un desplazamiento hacia atrás y a la derecha, y desde la posición "D", es posible un enrase a la izquierda y frontal.
Existen unos criterios para enrasar un paquete con el límite de un palé. En la mayoría de los casos, para conseguir una pila ajustada y sólida, es preferible colocar los paquetes con dos lados contra paquetes contiguos o en los límites interiores del palé. No obstante, cuando un paquete al ser posicionado queda cerca de un límite exterior, el paquete se puede enrasar completamente con el límite frontal, o con el límite lateral, o con ambos. En dichos casos si las superficies de soporte situadas debajo no alcanzan el límite exterior, todavía se puede enrasar el borde de un paquete con el límite exterior de dichas superficies, sobresaliendo y quedando sin soporte por debajo parte del paquete. La ventaja de dicho enrase es aumentar al máximo el tramo horizontal de la capa actual de paquetes que está siendo apilada (la capa actual de apilamiento), que es la base para la siguiente capa de apilamiento. Sin un enrase con los límites, se puede entender que se puede crear una pila que se estrecha progresivamente, lo cual puede ser desventajoso.
El enrase de los paquetes según una dirección específica con un límite depende del tamaño del intersticio del límite, que es el intersticio entre el paquete y el límite del palé. Si no existe ningún intersticio (hay otro paquete entre el paquete y el límite del palé), no se realiza ningún enrase por lo menos en esa dirección.
Tomemos como ejemplo el enrase frontal. Haciendo referencia nuevamente a la Figura 19, si el intersticio frontal 192 es lo suficientemente grande como para permitir la colocación de otro paquete, un paquete a colocar no se debería enrasar con el límite frontal del palé, ya que ese intersticio es todavía útil a efectos de colocación. No obstante, si el intersticio 192 es lo suficientemente pequeño como para ignorarlo, por ejemplo, menor que un sexto (1/6) de la anchura media de los paquetes, en ese caso el paquete a colocar no se debería enrasar necesariamente con la parte frontal, ya que el enrase puede presentar inconvenientes. Siempre que un paquete se enrasa con la parte frontal, incluso en una distancia pequeña, el contacto lateral mutuo entre el paquete frontal y los paquetes contiguos posteriores tiende a romperse, y la estabilidad de la pila se deteriorará. La presente invención reconoce que un paquete a colocar se debería enrasar con el límite frontal del palé únicamente cuando exista un intersticio considerable aunque inutilizable.
Adicionalmente, la decisión de enrase frontal según la presente invención está sujeta a una restricción según la cual no se genere una torre inestable en la parte frontal. Esto se controla haciendo uso de una condición según la invención (descrita de forma detallada posteriormente) por la que el(los) paquete(s) de soporte situado(s) debajo está(n) en contacto con paquetes contiguos posteriores o es(son) de un tamaño bastante grande por sí mismo(s).
Si el(los) paquete(s) de soporte de un paquete a colocar está(n) en contacto con su(s) paquetes contiguos posteriores o es/son de un tamaño bastante grande, aunque el enrase frontal creará un intersticio en la capa actual que está siendo apilada, por lo menos la capa previa es sólida, de manera que la pila es todavía estable. No obstante, si el paquete de soporte del paquete a colocar no está en contacto con sus paquetes contiguos posteriores, y no es de un tamaño lo suficientemente grande, el paquete a colocar no se debería enrasar con el límite frontal del palé. De otro modo el intersticio nuevo creado por el paquete a colocar reducirá la estabilidad de la pila.
2) Enrase con el Límite Frontal del Palé
Tal como se muestra en la Figura 21, se toma una primera decisión básica sobre si el enrase con el límite del palé se llevará a cabo de alguna manera, o permanecerá en su origen tal como se expone en la etapa 211. Tal como se muestra en la etapa 212 en la Figura 21, si el paquete está en el límite de techo del palé, no se realiza ningún enrase, ya que no será necesario colocar paquetes encima del paquete.
Si el paquete no está en el límite del techo, en la etapa 213 se calcula el intersticio (si es que existe) entre la parte frontal del paquete a colocar y el límite frontal. Basándose en el análisis de este intersticio (descrito posteriormente en relación con la Figura 22), se toma una decisión en la etapa 220 (Figura 21) sobre si enrasar o no el paquete con el límite frontal. Esta etapa 220 se detalla posteriormente en referencia a la Figura 22. Si la decisión es "SÍ", en la etapa 214 (Figura 21) se ejecuta un enrase frontal. Si es no, se elude la etapa 214, y la decisión referente al enrase frontal para ese paquete específico en esa esquina específica ha llegado a su final.
3) Enrase con el Límite Lateral (o "a la Derecha") del Palé
A continuación se toma una decisión similar referente a si se realizará el enrase lateral. Nuevamente utilizando un intersticio calculado a la derecha (entre el límite derecho del palé y el paquete a colocar) en la etapa 215, en la etapa 230 (Figura 21) se toma una decisión de "enrase a la derecha". Esta etapa 230 se explica de forma detallada posteriormente en referencia a la Figura 23. En este momento la decisión referente al enrase lateral para ese paquete específico en esa esquina específica ha llegado a su final.
4) Desplazamiento
Tal como se muestra en la Figura 21, la primera decisión trata sobre si colocar un paquete en la ubicación de origen de la esquina o enrasarlo con uno de los límites exteriores de la esquina (y por lo tanto del palé). Si la colocación correspondiente no es estable, en ese caso se probará un desplazamiento sucesivo hacia delante y/o hacia los lados en la esquina. Una vez que se encuentra una colocación estable, la toma de decisión se dirige hacia la "Comparación y Registro de la Colocación" según se describe de forma detallada posteriormente.
El desplazamiento de paquetes dentro de una esquina se pone en práctica según la presente invención, y puede ser importante para encontrar una colocación estable. El desplazamiento de paquetes se limita a dos dimensiones en direcciones perpendiculares: según la dimensión posterior/frontal, y según la dimensión a la derecha/izquierda. Como los métodos para estos desplazamientos son similares, se tomará como ejemplo la situación de desplazamiento a la derecha, y por ello se hace referencia a las Figuras 24a-f.
A efectos ilustrativos, en primer lugar se describirá el desplazamiento según solamente una dimensión con la ayuda de las Figuras 24a-f, describiéndose posteriormente el desplazamiento bidimensional (preferido) con la ayuda de las Figuras 25 a-d. El grupo de Figuras 24 a-f es una serie de vistas laterales en planta de una pluralidad de paquetes 240 que incluyen una posición de un paquete a colocar (mostrada con una "X") que se "desplaza" a lo largo de una dirección según la presente invención.
Para cada superficie (en este caso la superficie sobre el paquete colocado), son posibles las seis posiciones "desplazadas" diferentes:
saliente por el borde izquierdo,
alineación del borde izquierdo,
superposición del borde izquierdo,
saliente por el borde derecho,
alineación del borde derecho, y superposición del borde derecho.
"Saliente por el borde izquierdo" significa que el borde izquierdo del paquete a colocar está sobresaliendo con respecto al paquete situado debajo tal como se muestra en la Figura 24b.
"Alineación del borde izquierdo" significa que el borde izquierdo del paquete a colocar se alinea con el borde izquierdo del paquete situado debajo tal como se muestra en la Figura 24c.
"Superposición del borde izquierdo" significa que el borde izquierdo del paquete a colocar se superpone al paquete situado debajo tal como se muestra en la Figura 24f.
"Saliente por el borde derecho" significa que el borde derecho del paquete a colocar sobresale con respecto al paquete situado debajo tal como se muestra en la Figura 24e.
"Alineación del borde derecho" significa que el borde derecho del paquete a colocar se alinea con el borde derecho del paquete situado debajo tal como se muestra en la Figura 24d.
"Superposición del borde derecho" significa que el borde derecho del paquete a colocar se superpone al paquete situado debajo tal como se muestra en la Figura 24a.
La parte que sobresale del paquete se designa como proporcional a la anchura global del paquete a colocar, aunque si se desea podría ser un valor constante. En una realización de la presente invención, será un quinto (1/5) de la anchura del paquete a colocar, tal como se muestra en la Figura 24.
La parte de superposición del paquete se designa también como proporcional a la anchura global del paquete a colocar, aunque si se desea podría ser un valor constante. En una realización de la presente invención, será un cuarto (1/4) de la anchura del paquete a colocar, tal como se muestra en la Figura 24.
Según una realización de la presente invención, la secuencia de desplazamiento se determina según la distancia del paquete a colocar desde el límite izquierdo de cobertura. En otras palabras, el desplazamiento se realiza siempre en una dirección correspondiente a una dimensión específica (el desplazamiento bidimensional se describirá en breve), y la siguiente posición seleccionada de desplazamiento es la siguiente posición a la derecha de entre las seis posiciones descritas anteriormente. Se puede entender que para tamaños diferentes de las cajas, puede que el orden de desplazamiento entre las posiciones descritas anteriormente no sea el mismo. Por ejemplo, si la caja a colocar es más amplia que la caja que proporciona la superficie de soporte por debajo, la alineación del borde derecho vendrá antes que la alineación del borde izquierdo, y no después de la alineación del borde izquierdo tal como se muestra en las Figuras 24(c) y 24(d).
Se debería entender también que la posición de desplazamiento de la figura 24(a) realmente no se considerará nunca, ya que las Figuras 24 a-f ilustran un desplazamiento a la derecha, y por ello la posición del paquete a colocar se desplazaría desde una ubicación de origen no mostrada (con la superficie de contacto entre el lado izquierdo del paquete a colocar y el lado derecho de la caja más alta) hacia la derecha. No obstante, la Figura 24(a) se proporciona para ilustrar la relación de las seis posiciones de desplazamiento para un paquete de soporte específico tal como el A. A menos que se encuentre primero una ubicación estable, con el paquete a colocar y la caja B se probarán las mismas seis posiciones de desplazamiento mostradas entre el paquete a colocar y la caja A.
Haciendo referencia a continuación a las Figuras 25 a-d, se puede observar que la presente invención contempla un desplazamiento bidimensional. En el caso de un desplazamiento bidimensional, (desplazamiento hacia la derecha y también desplazamiento hacia la parte frontal), existen además los siguientes casos de desplazamiento frontal:
saliente por el borde trasero,
alineación del borde trasero,
superposición del borde trasero,
saliente por el borde frontal,
alineación del borde frontal,
y superposición del borde frontal.
De este modo se puede entender que existen 36 (seis veces seis) combinaciones posibles para cada combinación de paquete a colocar/superficie de soporte.
Las Figuras 25 a-d son una serie de vistas superiores en planta, ilustrativas, de una pluralidad de paquetes 250 que incluyen una posición de un paquete a colocar (mostrada en un contorno en negrita), mostrando las Figuras 25b-d la posición después de ser "desplazado" según la presente invención. La Figura 25a ilustra la posición del paquete en su posición de origen, la Figura 25b ilustra el paquete después de ser desplazado hacia la derecha de tal manera que su borde derecho se superpone al paquete B de soporte, la Figura 25c ilustra el paquete después de ser desplazado hacia la parte frontal de tal manera que su borde frontal se superpone al paquete C de soporte, y la Figura 25b ilustra el paquete después de ser desplazado hacia la derecha de tal manera que su borde derecho se superpone al paquete B de soporte, y también hacia la parte frontal de tal manera que su borde frontal se superpone al paquete C de soporte. Se debería entender que existen otras posiciones intermedias de desplazamiento no mostradas.
Nuevamente, el desplazamiento se realiza únicamente en una dirección para cada dimensión. El orden del desplazamiento depende de las características dimensionales del paquete. De entre todas las colocaciones posibles, cuanto menor sea la suma de las distancias entre la caja a colocar con respecto al límite posterior de la esquina y el límite izquierdo de la esquina, antes se probará la colocación.
C) Comprobación de la Estabilidad
La "Comprobación de la Estabilidad" juega un papel importante en los procedimientos de apilamiento de paquetes de tamaño aleatorio descritos en el presente documento. Si el estándar de comprobación de la estabilidad es demasiado restrictivo, en ese caso se pueden apilar pocos paquetes, dando como resultado un palé lleno de huecos. Por el contrario, si el estándar de comprobación de la estabilidad no es lo suficientemente restrictivo, en ese caso un paquete apilado puede resultar de hecho inestable y caer. El método según la presente invención intenta conseguir un equilibrio entre estos dos puntos, al mismo tiempo que ser eficaz en términos de velocidad de cálculo.
El diagrama de flujo del proceso de Comprobación de la Estabilidad es tal como se muestra en la Figura 30. En el diagrama de flujo, se evalúa una ubicación potencial y específica de un paquete en relación con la estabilidad, siendo considerada bien "estable" o bien "inestable". El proceso completo incluye las siguientes determinaciones: 1) determinación del porcentaje de superficie de soporte (etapa 301), 2) cálculo de una zona de centro de gravedad (etapa 304), 3) comprobación de los límites de una superficie efectiva de soporte (etapa 305), 4) comprobación del soporte lateral (etapa 306), 5) comprobación de la distribución de la superficie de soporte, y 6) comprobación de un polígono de la superficie de soporte (etapa 324).
1) Comprobación del Porcentaje de la Superficie de Soporte
Cuando está colocado, un paquete apilado puede ser soportado por múltiples superficies de soporte proporcionadas por paquetes situados debajo. Para que un paquete se apile y resulte estable, es necesario un umbral de una superficie suficiente de soporte desde debajo. Según una característica de la presente invención, dicho umbral se utiliza como parte de la Comprobación de la Estabilidad. Tal como se muestra en la Figura 30, cuando la relación entre el área total de las superficies directas de soporte y la correspondiente a la superficie inferior de un paquete a colocar está por debajo de un cierto porcentaje, el paquete a colocar se considera inestable (etapa 303). Cuando el paquete es más pesado, el porcentaje requerido se hace proporcionalmente mayor. Según una realización de la presente invención, se puede aceptar un porcentaje alrededor del 65% para un paquete de 70 libras, y del 50% para un paquete que pese hasta 30 libras. Para cualquier paquete que tenga un peso intermedio se puede realizar una interpolación lineal.
El área de las superficies directas de soporte se calcula de la siguiente manera. En primer lugar, se realiza una búsqueda de la altura máxima de las superficies de soporte que quedan comprendidas dentro de los límites o la "huella" del paquete a colocar. En segundo lugar, se vuelve a realizar una evaluación de todas las superficies de soporte encontradas, y se consideran superficies directas de soporte solamente aquellas cuyas alturas están comprendidas dentro de una cierta tolerancia, por ejemplo, 0,5'', con respecto a la altura máxima. Esta situación es similar al concepto de "puenteado" descrito anteriormente.
Si el área de las superficies directas de soporte es menor que el umbral preseleccionado (etapa 302), el paquete se considera inestable (etapa 303), y la comprobación de la estabilidad finaliza. Si el área supera el umbral, la comprobación de la estabilidad prosigue hacia su etapa siguiente.
2) Cálculo de la Zona del Centro de Gravedad
Haciendo referencia a continuación a la Figura 30 y la Figura 31, la siguiente etapa en la comprobación de la estabilidad se refiere a la utilización de una Zona de Centro de Gravedad de un paquete. Se puede estimar que la desviación del vector de la fuerza de gravedad del centro real de gravedad con respecto a su centro geométrico pasa por esta Zona de Centro de Gravedad, que tal como se muestra con la referencia 310 en la Figura 31 tiene forma de un rectángulo encajado en unos semicírculos en cada borde corto, centrado en el centro geométrico de la superficie inferior de los paquetes, y paralelo a la superficie inferior del paquete. Tal como se muestra en la Figura 31, cada dimensión L y W del rectángulo circundante se puede expresar como un porcentaje de la dimensión correspondiente de la superficie inferior del paquete.
En el apilamiento de paquetes corrugados, la parte saliente permisible más allá de la superficie de soporte es sensible al peso del paquete. Si un paquete pesado sobresale demasiado más allá de su límite de soporte, el paquete tenderá a inclinarse sobre ese borde y provocará inestabilidad. Por ello según una realización de la presente invención, el tamaño de la Zona de Centro de Gravedad aumenta proporcionalmente al peso del paquete. Cuanto más pesado sea el paquete, mayor será la Zona de Centro de Gravedad. Según una realización de la presente invención, se acepta que el tamaño sea el 50% de la dimensión de la superficie inferior del paquete para un paquete de 70 libras, y el 30% de la dimensión de la superficie inferior del paquete para un paquete cuyo peso sea de 20 libras o menor. Como porcentaje correspondiente se aceptará una interpolación lineal entre el 30% y el 50% para aquellos paquetes cuyos límites de peso estén entre 20 y 70 libras. Utilizando como ejemplo la Figura 31, si se utiliza un porcentaje del 50%, los valores L y W de la zona de centro de gravedad serían la mitad de los valores de longitud y anchura, respectivamente, de la superficie inferior del paquete.
Una vez que se ha calculado la Zona de Centro de Gravedad para un paquete, se almacena y se utiliza en evaluaciones posteriores dentro de la comprobación de la estabilidad.
3) Comprobación de los Límites de la Superficie Efectiva de Soporte
Tal como se muestra en la etapa 305 en la Figura 30, una realización de la presente invención incluye la evaluación y utilización de unos Límites de la Superficie Efectiva de Soporte. Tal como se muestra en la Figura 32, una Superficie Efectiva de Soporte de un paquete es una superficie de soporte del paquete que efectivamente presenta un soporte sólido para el paquete por debajo hacia la superficie del palé, y de este modo puede soportar una mayor fuerza de empuje descendente. La Figura 32 ilustra una superficie efectiva 334 de soporte para una única torre 320 de paquetes apilados, que en el ejemplo mostrado es menor que la Superficie Directa 329 de Soporte proporcionada por el paquete 332 directamente debajo del paquete a colocar.
A continuación se hace referencia a las Figuras 33A-C. Cuando un paquete 336 es soportado por múltiples paquetes 335 en la primera capa, los límites de la superficie efectiva de soporte para el paquete a colocar serán el polígono convexo más pequeño que circunscribe un grupo de superficies rectangulares de soporte, por ejemplo, las mostradas en el área rayada 337 en la Figura 33A. Considérese que este paquete a colocar se utiliza para soportar el siguiente paquete en la tercera capa, y que el siguiente paquete es soportado también por otros paquetes 336 en la segunda capa (Figura 33B). Con esta consideración, la superficie efectiva de soporte para el siguiente paquete 337 será el polígono convexo más pequeño que circunscribe un conjunto de polígonos convexos de sus superficies de soporte, tal como se muestra en el área oscura rayada en las Figuras 33C.
Tal como puede observarse, la fusión de múltiples polígonos requiere un cálculo relativamente extenso y su realización puede consumir mucho tiempo. Para simplificar el cálculo, se puede realizar una aproximación de los límites de la superficie efectiva de soporte por medio de un rectángulo que circunscriba todas las superficies efectivas de soporte situadas debajo. Según dicha aproximación, los límites de la superficie efectiva de soporte mostrados en las Figuras 33A-C se pueden convertir en sus expresiones aproximadas tal como se muestra en las correspondientes Figuras 34A-C. Según una realización de la presente invención, la aproximación se utiliza como valor para los Límites de la Superficie Efectiva de Soporte (designada con la referencia 349).
En las Figuras 34A-C, las áreas rayadas tales como la 347 son las superficies efectivas aproximadas de soporte para los paquetes en la 2ª capa, y el área oscura sombreada 349 es la Superficie Efectiva de Soporte (aproximada) para el siguiente paquete (no mostrado).
En la etapa 305, después de determinar los Límites de la Superficie Efectiva de Soporte, se comparan con la Zona de Centro de Gravedad determinada a partir de la etapa 304. Si la Zona de Centro de Gravedad cae dentro de la Superficie Efectiva de Soporte, la etapa 305 da como resultado un valor de "SÍ", que se pasa a la etapa 308. Tal como se ha indicado también anteriormente, si la etapa 308 obtiene un valor de "SÍ" de la etapa 305 ó un valor de SÍ de la etapa 306 (soporte lateral) la comprobación de la estabilidad continuará. De otro modo (dos NO) en la etapa 311 el paquete se considerará inestable.
Se reconoce que el rectángulo aproximado podría ser mucho mayor que el polígono de la superficie efectiva de soporte. Por esta razón, incluso si la zona de centro de gravedad está dentro de los límites del rectángulo, podría estar fuera de los límites del polígono, y puede que el paquete no sea estable. Para confirmar la estabilidad del paquete, se evaluará adicionalmente la distribución de la superficie directa de contacto en la Comprobación de la Estabilidad tal como se describe posteriormente.
4) Comprobación del Soporte Lateral
Tal como se ha indicado anteriormente, incluso si los Límites de la Superficie Efectiva de Soporte (aproximada) no contienen completamente la Zona de Centro de Gravedad del paquete a colocar, el paquete puede ser estable si dispone de un soporte lateral adecuado.
Un soporte lateral es un contacto lateral sólido que evitará que el paquete a colocar se caiga fuera hacia ese lado. Para un paquete determinado hay cuatro soportes laterales posibles izquierdo, derecho, posterior y frontal. Cada comprobación de los soportes laterales es parte de la comprobación de la estabilidad.
Para determinar la existencia de un contacto lateral, se realiza una búsqueda entre los paquetes con contigüidad inmediata (paquetes contiguos). Tal como se muestra por medio de las Figuras 48A y 48B, si un paquete contiguo (existente) tiene la suficiente superposición de superficie lateral con el paquete a colocar, el contacto lateral se considera realizado. Según una realización de la presente invención, tal como se muestra en la Figura 48A, una superposición lateral suficiente se define como una superposición vertical por parte del paquete contiguo sobre una cierta fracción, tal como 1/3, de la dimensión de altura de un paquete a colocar, con independencia de si el paquete a colocar toca su borde inferior o borde superior. Además, tal como se muestra en la Figura 48D, el paquete contiguo debería superponerse sobre una cierta fracción, tal como 1/3, de la dimensión lateral del paquete a colocar.
A continuación se hace referencia a la Figura 41, que ilustra la colocación potencial de un paquete P a colocar, cuya colocación se considera encima de los paquetes A y B colocados anteriormente. Tal como se muestra, el paquete A proporciona una Fuerza Lateral SF contra el paquete P a colocar, que puede ser insuficiente para evitar que el paquete P "se caiga fuera" del paquete B con respecto al Punto de Pivote PP.
La fuerza de soporte lateral proporcionada por los paquetes contiguos tales como el A se calcula como un producto del coeficiente de fricción y el peso lateral acumulativo. Mientras que el coeficiente de fricción se puede escoger experimentalmente con un valor aproximado de 0,2 para paquetes de cartón, el peso lateral acumulativo necesita de un cálculo minucioso. En el peso lateral acumulativo se incluye el peso de todos los paquetes de contacto en ese lado, sumados al peso completo o parcial de todos los paquetes soportados sobre la parte superior de dichos paquetes de contacto lateral. El peso parcial de un paquete se considerará si el paquete es soportado también por otros paquetes desde debajo (aceptando una distribución uniforme del peso). Los paquetes de contacto lateral y los paquetes situados sobre los mismos pueden estar en contacto con otros paquetes en el lado opuesto, incluso pueden sostener otros paquetes en su parte superior. Basándose en la misma regla, los pesos completos o parciales de todos los paquetes pertinentes se incluirán en el cálculo del peso lateral acumulativo.
Como ejemplo se hace referencia a la Figura 42. Supóngase que se considera la colocación de un paquete P a colocar contra el lado vertical libre del paquete A, parcialmente encima del paquete H, y sobre el intersticio entre los paquetes G y H. El peso lateral acumulativo del paquete A es la suma del peso de los paquetes A, el paquete C (junto al paquete C), el paquete B (encima del paquete C), el paquete E (junto al paquete C), y el paquete D (encima del paquete E). Los paquetes F y G, que no disponen de superposición lateral con el paquete P a colocar, no proporcionan ninguna contribución al peso lateral acumulativo del paquete A.
Se puede entender que un paquete a colocar no solamente influye en el peso lateral acumulativo de sus paquetes contiguos de contacto, y en sus paquetes de contacto, sino que también influye en el peso lateral acumulativo de sus paquetes de soporte, y en sus paquetes de soporte. Por esta razón es necesaria una actualización. Para mejorar la eficacia de cálculo, todos los pesos laterales acumulativos se actualizan cada vez que se coloca un paquete nuevo en la pila. La regla de actualización es la siguiente. El peso del paquete a colocar se sumará al peso lateral acumulativo de todos los paquetes de contacto. Estos paquetes pueden estar en contacto con otros paquetes en el lado opuesto, en ese caso el peso se sumará además a los otros paquetes siempre que estén en los límites de influencia del paquete a colocar, y así sucesivamente. No obstante, esto puede actuar como la propagación de un frente de olas a través de la superficie de un lago. Para cada ronda de propagación de peso, existirá un valor de umbral asignado. Un paquete de contacto ya visitado se marcará con un número que es igual al valor de umbral proporcionado. Cuando el número ya haya alcanzado el valor de umbral, se detendrá cualquier visita posterior al mismo paquete en esta ronda de propaga-
ciones.
Una vez que se encuentre un contacto lateral, se realizará una comprobación sobre el equilibrio de los momentos de fuerza con respecto a los bordes de pivote potenciales. En primer lugar, se realiza una búsqueda en sentido descendente en los paquetes de soporte, hasta que se encuentran los bordes de pivote de giro, que se corresponden con el límite más cercano de la superficie efectiva de soporte. En segundo lugar, se calcula el momento de la fuerza contra los bordes de pivote para todos los paquetes soportados directa o indirectamente. En este cálculo, se puede considerar que el centro de gravedad del paquete actual está en el borde de la zona de centro de gravedad que está cercano al lado de contacto. En tercer lugar, se calcula el momento de la fuerza contra los bordes de pivote que contribuyen desde el contacto lateral.
Para una columna de paquetes pueden existir múltiples contactos laterales, y es necesario ser minucioso en el cálculo del momento lateral de la fuerza para dichos contactos. Considérese que hay dos contactos laterales para una columna de paquetes, uno se produce en una capa superior y otro en una capa inferior. El peso del paquete que está en contacto en la capa superior y cualquier peso adicional por encima se deberían restar del peso lateral acumulativo del paquete de contacto en la capa inferior.
Si el momento resultante de la fuerza va a provocar que el paquete gire contra el paquete contiguo lateral, en ese caso el paquete no es estable; de otro modo se considera establecido un soporte lateral.
En la Figura 38 se expone un ejemplo de dichos cálculos. Tal como se muestra, los Paquetes 2, 3, 4, y 5 en la Figura 38 ya están colocados, y el paquete 1 es el "paquete a colocar" cuya colocación se está considerando. Los paquetes 3 y 4 en la Figura 38 están situados encima de una superficie común de soporte tal como el palé. El Paquete 2 está encima del Paquete 2 con cierta parte sobresaliendo. El Paquete 5 está encima del Paquete 4 sin que ninguna parte sobresalga. El Paquete 1 a Colocar también sobresale con respecto al Paquete 2, y está en contacto lateral con el Paquete 5 considerándose que la fuerza debida a dicho contacto se concentra en el punto L. Las líneas de puntos muestran los límites de la Superficie Efectiva de Soporte del Paquete 1 a Colocar. El Punto D, dispuesto en el límite de la Superficie Efectiva de Soporte, es el punto con respecto al cual se calcula el momento. El cálculo del momento incluye el peso de los Paquetes 1 y 2. Se considera que el Paquete 1 tiene el soporte lateral adecuado del Paquete 5 si el Paquete 5 no se desliza lateralmente debido a la fuerza lateral ejercida por el Paquete 1 cuando intenta pivotar con respecto al punto D.
5) Comprobación de la Distribución de la Superficie Directa de Soporte
A continuación se hace referencia a la Figura 30. Después de la comprobación "¿CAE?" a la que se ha hecho referencia anteriormente, en la etapa 309, un proceso según la invención incluye una comprobación de la distribución de una superficie directa de soporte de un paquete. El propósito de la Comprobación de la Superficie Directa de Soporte no es solamente comprobar la estabilidad del paquete actual, sino también garantizar que el paquete a colocar tiene el suficiente soporte debajo, de manera que se puedan apilar encima de forma estable paquetes futuros. La Comprobación de la Superficie Directa de Soporte designada genéricamente con la referencia 312 (Figura 30) comprende dos partes: una comprobación del soporte de las esquinas del paquete (etapa 312) y una comprobación del soporte de los bordes del paquete (etapa 314), ambas explicadas en referencia a la Figura 35.
Tal como se muestra en la Figura 35A, según la comprobación del soporte de las esquinas del paquete, en la superficie inferior de un paquete a colocar se establecen cuatro ventanas idénticas 351 en las esquinas del contorno del paquete. Cada ventana 351 tiene una anchura que es 1/4, y una longitud que es 1/4 del contorno 350 del paquete. Siempre que haya parte de cualquier superficie directa de soporte que caiga dentro de estas ventanas, se utilizan las ventanas ampliadas 352 para determinar la condición de superposición. Cada ventana ampliada tiene una anchura de 3/8, y una longitud de 3/8 de la "huella" del paquete. Para cada ventana ampliada, se comprueba su superposición con todas las superficies directas de soporte. Si la dimensión mínima de superposición está por encima de un umbral, en ese caso se considera establecido un soporte sólido en la esquina del paquete. Para un paquete pequeño, el umbral puede estar relacionado con la dimensión de la ventana, por ejemplo, un 60% de la dimensión de la ventana ampliada. Si se desea, los tamaños de ventana y el umbral mencionados anteriormente se pueden variar para diferentes márgenes de estabilidad.
Si un paquete dispone de soporte en las cuatro esquinas (etapa 315), ó en tres esquinas y la relación entre el área total de las superficies directas de soporte y la correspondiente a la superficie inferior del paquete a colocar es lo suficientemente grande, por ejemplo, el 70% (ver etapa 317), el paquete se considera estable (etapas 316 y 321), y la Comprobación de la Estabilidad ha finalizado. De otro modo, se realiza la comprobación 314 del soporte de los bordes del paquete, con la ayuda de cálculo del soporte de bordes de la etapa 314.
La propia comprobación de soporte de los bordes del paquete comprende dos comprobaciones; una comprobación del soporte sólido de los bordes y una comprobación del soporte flotante de los bordes. Tal como se explica de forma detallada posteriormente, en la etapa 322, se comprobarán y se evaluarán un soporte sólido de los bordes y un soporte flotante de los bordes tal como se describirá en párrafos posteriores.
Según la comprobación del soporte sólido de los bordes, para cuatro bordes de un paquete a colocar, se considera que un borde tiene un soporte sólido si (a) existe soporte en dos ventanas 351 de las esquinas del paquete (ver Figura 35A) a lo largo de este borde, o (b) existe un soporte lateral a lo largo de este borde, y la superficie de soporte por debajo está lo suficientemente próxima al borde. "Suficientemente próxima" se puede definir de manera que significa que la superficie de soporte más cercana está dentro de un cierto intersticio, por ejemplo, aproximadamente un tercio de la dimensión de la superficie de soporte.
A continuación, en referencia a la Figura 35B, la comprobación del soporte flotante de los bordes es similar a la comprobación del soporte de las esquinas del paquete. Tal como se muestra en la Figura 35B, a lo largo de cada borde de la superficie del paquete a colocar se establece una ventana 356 de borde, que es tan larga como la longitud del borde, y se fija a un 1/4 del otro lado de la dimensión de la superficie. Si hay alguna superficie de soporte que cae dentro de esta ventana, en ese caso el proceso calcula la longitud de superposición de una ventana ampliada para las superficies de soporte. La ventana ampliada 357 tiene una longitud igual a la del borde, y en una de las realizaciones tiene una anchura de 3/8 la otra dimensión de la superficie. Se considera que una superficie de soporte tiene la suficiente superposición con la ventana ampliada de borde si la dimensión mínima del área de superposición está por encima de una cierta tolerancia, por ejemplo, 1,5''. De este modo el área de superposición será por lo menos 1,5'' por 1,5''. Para un paquete pequeño, el umbral se puede ajustar nuevamente de forma proporcional a la dimensión de la ventana. La longitud de superposición es la longitud máxima abarcada por la superficie de soporte. Se considera que un paquete tiene un soporte flotante de borde si la longitud de superposición está por encima de una cierta tolerancia, por ejemplo, 1/4 de la longitud del borde del paquete.
Un paquete a colocar tiene una dimensión frontal/posterior, y una dimensión izquierda/derecha. La etapa 322 de comprobación del soporte de bordes correspondiente a la comprobación de la estabilidad del paquete requiere que el paquete no se vuelque en ninguna de las dos dimensiones. En cada dimensión, un paquete debería tener un soporte sólido de borde, y por lo menos un soporte flotante de borde en el borde opuesto, o es inestable tal como se designa mediante la etapa 323. Como ejemplo, en la dimensión izquierda/derecha, si el lado izquierdo del paquete a colocar tiene un soporte sólido de borde, el lado derecho debería tener por lo menos un soporte flotante de borde, aunque también puede tener un soporte sólido de borde. La misma situación se cumple para la dimensión frontal/posterior.
6) Comparación de la Zona de Centro de Gravedad con el Polígono de la Superficie Directa de Soporte
A continuación, haciendo referencia nuevamente a la Figura 30, después de que se haya completado la etapa 322 de comprobación del soporte de bordes, en la Figura 39, un proceso subsiguiente según la invención incluye una comprobación de que la zona de centro de gravedad está completamente dentro de un polígono de la superficie directa de soporte (determinado en la etapa 325).
La comprobación de los bordes del paquete descrita anteriormente no garantiza que un paquete no se volcará sobre un borde arbitrario que no sea paralelo a las superficies laterales del paquete. Para garantizar esto último, se puede construir un polígono circunscrito (ver el polígono rayado en la Figura 39) a partir de las superficies directas de soporte (consideradas como rectangulares). Si la zona de centro de gravedad (Ver Figura 31) está completamente dentro del polígono de la superficie directa, en ese caso se puede considerar que el paquete es estable según el análisis mostrado en la Figura 30. De otro modo, en la etapa 327 el paquete se considerará inestable, y la Comprobación de la Estabilidad ha finalizado.
La construcción de un polígono de la superficie directa a partir de superficies rectangulares está compuesta por dos etapas. La primera etapa explora cada superficie, y busca los bordes limítrofes frontal, posterior, izquierdo y derecho del paquete. En el caso mostrado en la Figura 39, estos bordes se definen por medio de las líneas FB, BG, DH, y DE. Si dos bordes se producen en la misma línea, se fusionarán en un borde. Después de esta etapa, tal como se muestra en la Figura 36, como máximo podría haber 8 vértices. Si se construyen dos bordes a partir de la superficie de un paquete, en ese caso 2 vértices se reducirán al punto de intersección, tal como es el caso de los puntos B y D.
Continuando con la referencia a la Figura 39, se debería indicar que si en la "esquina" definida por las dos cajas del Nivel I se coloca una tercera caja adicional tal como la mostrada con la línea de puntos, si el punto "x" se extiende fuera de la línea diagonal HG, el punto X se convierte en un vértice adicional.
La segunda etapa vuelve a realizar una exploración a través de cada superficie, y busca 4 posibles vértices adicionales que estén más allá del polígono convexo compuesto por los anteriores cuatro bordes. Por ejemplo, se etiquetan a los cuatro puntos de las esquinas de cada superficie como la esquina izquierda posterior, la esquina derecha posterior, la esquina izquierda frontal y la esquina derecha frontal. De forma correspondiente, como ejemplo, se etiqueta el borde diagonal del polígono construido como el borde izquierdo posterior, el borde derecho posterior, el borde izquierdo frontal y el borde derecho frontal. A continuación se realiza una comprobación de cada punto de esquina de la superficie con respecto al borde correspondiente. Si el punto de la esquina se extiende más allá del borde correspondiente, dicho punto de la esquina se considerará como un vértice adicional tal como se ha indicado anteriormente. Teóricamente podría haber múltiples puntos más allá del mismo borde diagonal, pero la probabilidad es baja. Para reducir la carga de cálculo, únicamente se registra el primer punto. Después de esta búsqueda y construcción, en la práctica real es casi imposible obtener un polígono resultante con 12 vértices todos diferentes, ya que en dicho caso el paquete en cuestión tendría que estar soportado por al menos 8 paquetes diferentes. No obstante, estos cuatro posibles vértices adicionales se representan gráficamente en la Figura 37.
Una vez que se ha construido el polígono de la superficie de soporte, en la etapa 325 se realiza una comprobación sobre si la zona de centro de gravedad está dentro de todos los bordes diagonales del polígono y el resultado es una determinación final de estabilidad de "estable" en la etapa 327 ó "inestable" en la etapa 326. De este modo finaliza la Comprobación de la Estabilidad.
D) Evaluación de la Colocación 1. Exposición general
Tal como se ha descrito anteriormente, después de haber medido los paquetes, haber definido las esquinas, y aceptando que se ha determinado una pluralidad de ubicaciones de colocaciones potenciales y estables para los paquetes, se realiza una evaluación de cada ubicación de colocación potencial y estable para encontrar la "mejor" según unos parámetros fijados previamente. Esta evaluación se realiza utilizando un "índice de calidad", al que se ha hecho referencia en las Figuras 45 y 46, que se asigna a la primera ubicación de una colocación estable y potencial de un paquete encontrada para una combinación específica paquete/orientación/esquina según el proceso de "búsqueda de ubicación" mostrado en la Figura 3. A efectos de esta solicitud, a dichas colocaciones estables "encontradas en primer lugar" se les hará referencia como "colocaciones indexadas". La colocación "indexada" con el índice de calidad más alto se escoge como la "mejor" colocación para todas las combinaciones paquete/orientación/esquina y a continuación el paquete asociado se recoge del transportador acumulador y se coloca en la ubicación escogida tal como se describe de forma detallada posteriormente. Cabría la posibilidad de acumular todos los índices de calidad para todas las colocaciones indexadas y comparar todos los índices de una vez. No obstante, de cara a obtener una eficacia de cálculo según una realización de la presente invención, se utiliza una etapa 110 de "comparación y registro"
\hbox{(Figura 3)}
para mantener en memoria el índice de calidad encontrado más alto, hasta que se encuentre un índice mayor de calidad de la colocación indexada. Llegado este punto, el anterior índice de calidad almacenado se sustituye por el índice actual más alto. Después de que se hayan evaluado todas las ubicaciones de las colocaciones indexadas en una combinación específica paquete/orientación/esquina, la ubicación indexada que tenga el índice de calidad más alto permanecerá en memoria. Este procedimiento se repite por sí mismo hasta se hayan evaluado todas las combinaciones paquete/orientación/esquina. A continuación, en ese momento, la colocación con el índice más alto para todas las combinaciones posibles paquete/orientación/esquina estará en la memoria del ordenador. Seguidamente esa colocación específica indexada se escoge como la "mejor" colocación para esa combinación específica paquete/orientación/esquina, y la evaluación de la colocación finaliza.
Haciendo referencia a la Figura 45, se puede indicar que una característica significativa proporcionada por la presente invención incluye la utilización de mediciones adimensionales de base estadística y decisiones basadas en las anteriores. Según la presente invención, el método de apilamiento inventado realiza un seguimiento de mediciones estadísticas de todos los paquetes alimentados en y a través del sistema, tales como la longitud, la anchura, la altura, el área, el volumen medios de los paquetes y otras características de los mismos. Además, realiza un seguimiento de las mediciones correspondientes para los paquetes que están en ese momento en el amortiguador.
En la valoración de un paquete a colocar, las anteriores mediciones estadísticas se utilizan para comparar las mismas mediciones del paquete a colocar. Una medición relacionada con las dimensiones del paquete, tal como la anchura del paquete, el área del paquete, se convierte en una medición adimensional tal como la relación de la anchura del paquete con respecto a la anchura media de los paquetes, la relación del área del paquete con respecto a la anchura media de los paquetes, etc. Basándose en umbrales (bien directos o bien de múltiples valores) de dichas mediciones adimensionales se calcula una resolución sobre si, por ejemplo, el paquete es demasiado pequeño, demasiado estrecho, o gasta demasiadas superficies.
Dichas técnicas de medición y evaluación de base estadística proporcionan dos ventajas. En primer lugar, el método de evaluación de la colocación utilizado con las mismas puede gestionar diferentes tamaños de paquetes, ya que el método en conjunto no depende de la longitud o la anchura de un paquete específico. En segundo lugar, en la decisión de una colocación actual, el método de apilamiento incluye una consideración sobre su efecto en colocaciones potenciales futuras. Como en el amortiguador hay disponibles muy pocos datos de paquetes, las técnicas de medición de base estadística pueden proporcionar una buena estimación de los paquetes entrantes futuros.
A continuación, en referencia a la Figura 46, según la presente invención se puede utilizar una variedad de factores para llegar hasta un índice de calidad. Estos factores incluyen el Índice de Nivel, Índice de Estrechamiento Progresivo, Recuento de Paquetes Nivelados Potenciales, Alineación, Relación de Llenado del Área, Área de los Paquetes, Volumen de los Paquetes, Cobertura Dimensional, Puenteado de Superficies, Área Bloqueada, Volumen Bloqueado, Intersticio con el Paquete Contiguo, Edad de los Paquetes, Campo Potencial, Peso de los Paquetes, y Distancia al Techo. Tal como se indica posteriormente, algunos de estos factores, incluyen por sí mismos múltiples factores.
Cada uno de los factores a los que se ha hecho referencia anteriormente se multiplica por los factores de ponderación correspondientes designados como W_{1} - W_{16} en la Figura 46, cuyos productos se suman y proporcionan el índice de calidad al que se ha hecho referencia anteriormente. Los factores de ponderación se exponen en la Figura 47.
2. Factor del Índice de Nivel
Una realización de la presente invención incluye la utilización de un índice de nivel. Se utilizan bonificaciones y penalizaciones asociadas a este índice de nivel para fomentar la "carga por estantes". Con la carga por estantes, cada paquete se coloca preferentemente de forma ajustada contra paquetes existentes, mientras que las alturas de las superficies superiores siguen un perfil de escalones monótonamente decrecientes. El paquete más alto se debería colocar preferentemente en el límite interior (posterior e izquierdo).
La ventaja de dicho perfil de escalones monótonamente decrecientes es doble. En primer lugar, el espacio libre para colocar el siguiente paquete ocupa todo el tramo hasta el límite exterior (frontal y derecho) del palé. Puede haber más oportunidades de encajar un paquete en el espacio, y es menos probable que haya un problema de sitio libre para la inserción de paquetes realizada por un robot. En segundo lugar, se ha observado que un perfil de escalones monótonamente decrecientes es una configuración estable. Cada paquete tiende a hacerse con un soporte lateral en el momento de la colocación, y con un soporte lateral doble (excepto en los límites) cuando se coloca el resto de los paquetes.
Para cada lado se puede establecer un conjunto de índices de niveles individuales. A continuación estos índices se combinan en un índice de nivel resultante, que adopta un valor tal como TOTALMENTE NIVELADO, NIVELADO LATERALMENTE, POR DEBAJO, POR ENCIMA, BLOQUEO POSTERIOR, o SIN PAQUETES CONTIGUOS.
TOTALMENTE NIVELADO significa que un paquete a colocar está nivelado con los paquetes contiguos laterales, así como con los paquetes contiguos posteriores.
NIVELADO LATERALMENTE significa que un paquete a colocar está nivelado con por lo menos un paquete contiguo lateral.
POR DEBAJO significa que un paquete a colocar está por debajo bien de los paquetes contiguos laterales o bien de los paquetes contiguos posteriores.
POR ENCIMA significa que un paquete a colocar está por encima de los paquetes contiguos laterales pero no bloquea los paquetes contiguos posteriores.
BLOQUEO POSTERIOR significa que un paquete a colocar bloquea a los paquetes contiguos posteriores.
SIN PAQUETES CONTIGUOS significa que alrededor de la esquina no existe ningún paquete contiguo.
Tal como se muestra en la Figura 47, la bonificación más alta se le da a las situaciones de TOTALMENTE NIVELADO (1600), la segunda bonificación es para NIVELADO (1100). A POR DEBAJO (-600) se la da una ligera penalización, y la penalización aumenta cuando se trata de POR ENCIMA (-2600) ó BLOQUEO POSTERIOR
(-4000).
Según la presente invención se utiliza una penalización del tipo por encima de un paquete contiguo lateral. Cuando se coloca un paquete en medio de una pila de tal manera que se levanta por encima de los paquetes contiguos laterales inmediatos, estará en intersección con el espacio libre de las esquinas laterales. En ese caso, en los lados se crean unas esquinas en forma de valle. Con un requisito estricto de sitio libre por parte del robot para la inserción de paquetes, es posible que en dichas esquinas no se pueda insertar ningún paquete. De este modo, en los lados se crean intersticios, y crecerán verticalmente varias torres aisladas. Dichas torres son inherentemente inestables, ya que carecen de soporte lateral. Incluso aunque posteriormente se pueden encontrar paquetes para ser insertados en dichos intersticios, después de llenar los intersticios quedarán algunos intersticios menores debido a los requisitos de sitio libre. Por esta razón, se aplica una fuerte penalización.
Según la presente invención se utiliza también una penalización de bloqueo de paquete contiguo posterior. Por la misma razón que la descrita en relación con la situación por encima de un paquete contiguo lateral, un paquete que bloquea a un paquete contiguo posterior es también una colocación de calidad inferior. Esta colocación es especialmente perjudicial cuando al paquete se le permite únicamente tener una carga frontal, en la que cualquier área bloqueada por el paquete a colocar es irrecuperable de forma permanente.
Tal como se ha descrito anteriormente, una esquina puede tener paquetes contiguos a la izquierda, contiguos a la derecha, contiguos posteriores, y/o contiguos frontales. En primer lugar se calcula un conjunto de índices de nivel para cada uno de los paquetes contiguos laterales. Los métodos de cálculo para dichos índices son similares. A continuación, se hace hincapié en el cálculo de la altura relativa de un paquete a colocar con respecto a sus paquetes contiguos a la izquierda, tal como se muestra en la Figura 52.
Tal como se muestra en la Figura 52, los paquetes contiguos pueden estar a distancias variables con respecto al paquete a colocar. Se dibuja una línea a una distancia, que en una de las realizaciones se escoge como aproximadamente una fracción de 0,7 de la anchura media de los paquetes (en los datos estadísticos), con respecto al límite izquierdo de la esquina receptora, de tal manera que aquellos miembros que estén dentro o en intersección con la línea se consideran como paquetes contiguos cercanos, y aquellos miembros en la parte alejada de la línea se consideran como paquetes contiguos alejados. En el cálculo se da prioridad al paquete contiguo cercano.
Con todos los miembros que tienen una superposición lateral (ver Figura 51) con el paquete a colocar se realiza una búsqueda de la altura máxima. Aquellos miembros que no tienen ninguna superposición son irrelevantes. Aquellos paquetes relevantes pueden estar a un nivel superior al paquete a colocar. En la búsqueda de la altura máxima, se registrarán todos los paquetes contiguos que estén nivelados con el paquete a colocar. Si la altura del paquete a colocar es mayor que la altura máxima, el índice de nivel se etiquetará provisionalmente como POR ENCIMA. Si es aproximadamente igual a la altura máxima, el índice de nivel se etiquetará como NIVELADO. Si la altura del paquete a colocar es menor que la altura máxima el índice de nivel se etiquetará provisionalmente como POR DEBAJO.
Si el índice de nivel es POR DEBAJO, y existen además paquetes contiguos que tienen aproximadamente la misma altura que el paquete, en ese caso se realiza una búsqueda adicional para verificar que el paquete a nivelar no está bloqueado en la parte superior. Si es así, el índice de nivel se cambiará a NIVELADO.
Si el índice de nivel para el paquete a colocar es POR ENCIMA, se realizan unas evaluaciones adicionales. Hasta el momento la comprobación se ha basado en los paquetes contiguos cercanos. Surge la pregunta de si las esquinas asociadas a las superficies superiores de los paquetes contiguos cercanos son útiles. Si no se pueden utilizar para colocar un paquete, y se insiste en que cualquier colocación a la derecha está POR ENCIMA y genera una penalización fuerte, en ese caso en los paquetes contiguos alejados se producirá probablemente una torre. Esa no es una situación deseable. Por esta razón, se realizarán pruebas sobre el valor de las esquinas asociadas a las superficies superiores de los paquetes contiguos cercanos. Si no se pueden utilizar para colocar un paquete, en ese caso el paquete a colocar se comparará con los paquetes contiguos alejados. Si el paquete a colocar está por debajo de la altura máxima de los paquetes contiguos alejados, en ese caso el índice de nivel se etiquetará como POR DEBAJO.
Una comprobación similar se hace extensiva a los paquetes contiguos a la derecha y posteriores. Para realizar pruebas sobre si existe una esquina útil en el lado de la izquierda del paquete contiguo posterior, o en el lado de la derecha con respecto al paquete contiguo posterior, o en la parte frontal inmediata del paquete contiguo posterior, se realizará una búsqueda entre todas las esquinas posibles. Después de realizar un cribado de las coordenadas se puede seleccionar una esquina en cuestión. A continuación se comprobará el tamaño de la esquina, así como el tamaño de la superficie de la esquina. Además, se intentará una colocación provisional para los paquetes en el amortiguador. Siempre que pueda existir una colocación de un paquete en el área bloqueada, en ese caso el paquete a colocar se etiqueta como BLOQUEO POSTERIOR.
3. Factor del Índice de Estrechamiento Progresivo
A continuación, haciendo referencia a la Figura 46, en la evaluación de la colocación de un paquete, se utiliza un índice de estrechamiento progresivo para oponerse a las colocaciones de paquetes que conducen a una pila que se estrecha progresivamente. A una colocación que se cree que va a conducir a una pila que se estrecha progresivamente se le aplicará una penalización, que es proporcional al índice de estrechamiento progresivo según se describe de forma detallada posteriormente. Dependiendo de la naturaleza de un problema, algunas veces un índice de estrechamiento progresivo es proporcional a una cierta medición, otras veces puede ser uno o varios puntos de penalización fuerte. Tal como se muestra en la Figura 54, según una realización de la presente invención, el índice de estrechamiento progresivo está formado por una suma de valores referentes a los siguientes factores:
Bloqueo Inferior (Ver Figuras 56-58)
Paquete Delgado (Ver Figuras 59-63)
Escalera (Ver Figuras 64-66)
Límites (Ver Figuras 67-70)
Intersticio Amplio (Ver Figura 72)
En la determinación del índice de estrechamiento progresivo se realiza una comprobación del bloqueo inferior según una realización de la presente invención. Tal como se muestra en las Figuras 56-58, el bloqueo inferior se produce cuando un paquete a colocar colocado dentro de una esquina bloquea otra esquina inferior en un lado, haciendo que resulte parcial o completamente bloqueada y convirtiéndose en inutilizable debido al paquete a colocar. Esta situación se puede producir en cualquier lugar en la pila, y se puede producir en todas las direcciones. Tal como se muestra en la Figura 57, si lo más probable es que no sea posible colocar un paquete en una esquina inferior en donde se debería colocar el paquete cuya colocación se está considerando, en ese caso se realizará el cálculo "Índice de Estrechamiento Progresivo 1", lo cual significa que a la suma de los valores del Índice de Estrechamiento Progresivo que se están sumando en la Figura 54 se le sumará 1. Si se aplica también la "Regla 1", tal como se muestra en la Figura 56, se sumará también el valor D_{1}/(W_{A}/3) siendo D_{1} la longitud horizontal bloqueada mínima en las superficies de la esquina inferior, y siendo W_{A} la anchura media de todas las cajas en la pila y en el amortiguador (acumulador).
Haciendo referencia a continuación a las Figuras 59-63, en la determinación del índice de estrechamiento progresivo según una realización de la presente invención se realiza una comprobación de paquetes delgados. Tal como se muestra en las Figuras 61A-B un paquete delgado aislado puede crear un reborde estrecho inutilizable para colocar ningún paquete futuro en la parte superior. Un intersticio generado perjudicará no solamente a la eficacia volumétrica, sino también a la estabilidad de la pila. Dos torres separadas por un intersticio son típicamente menos estables que una pila sólida.
Según una realización de la presente invención, se determina que un paquete es delgado cuando su dimensión en cuestión es mucho menor que la anchura media de los paquetes, por ejemplo, menor que una fracción de 0,7 de la anchura media de los paquetes. Es necesario vigilar un paquete delgado si no está nivelado con un paquete contiguo, o si se convierte en un islote separado con respecto a un paquete contiguo lateral. Incluso aunque un paquete delgado no coincida con la altura de su paquete contiguo lateral, o se convierta en un islote separado con respecto a un paquete contiguo lateral, puede que todavía sea posible encontrar un paquete coincidente a colocar en el otro lado del paquete delgado después de haber colocado el paquete delgado.
A continuación, haciendo referencia a las Figuras 62A-C, se realiza una búsqueda en el amortiguador para ver si algún paquete se puede colocar en el otro lado de manera que coincida con la altura del paquete delgado. Dicha coincidencia de alturas se puede producir al mismo nivel que la esquina actual (Figura 62A), a un nivel inferior a la esquina actual (Figura 62B), o a un nivel superior a la esquina actual (Figura 62C), siempre que dichas esquinas adyacentes estén suficientemente próximas al paquete a colocar. Si se puede obtener dicha coincidencia, lo más probable es que el paquete delgado no cree un intersticio en el futuro.
Si un paquete delgado no puede encontrar ninguna altura que coincida en ninguno de los dos lados, y la esquina tiene el suficiente espacio que se puede utilizar para encajar un paquete grande, en ese caso a la colocación se le asignará una penalización fuerte, tal como se muestra en las Figuras 59 y 60.
La comprobación de paquetes delgados también se puede hacer extensiva a la dimensión frontal/posterior. Con la anterior penalización en vigor, los paquetes delgados tienden a ser colocados bien como grupo, o bien en una esquina más pequeña.
Según una realización de la presente invención se realiza también una comprobación de escalera. Una situación de "escalera" se define tal como se describe a continuación en referencia a la Figura 64. Se está evaluando la colocación de un paquete a colocar dentro de una esquina que tiene su origen en 2. La esquina inferior "1" en el lado ya se ha determinado como inutilizable, y además el paquete a colocar dejará una superficie inutilizable de anchura D1 en el lado. Dicha situación se penalizará si la superficie inutilizable en el lado es excesiva, fomentando una colocación diferente en la esquina. Se debería entender que la escalera se puede producir no solamente en los lados derecho e izquierdo, sino también en los lados frontal y posterior. En las Figuras 64 y 65 se muestran las reglas de apilamiento y sus índices asociados.
Según una realización de la presente invención se realiza también una comprobación de límites. A efectos de esta descripción se hace referencia a la Figura 67, la Figura 68 y la Figura 69.
El propósito de una comprobación de límites es garantizar que el espacio libre que queda (a la derecha o frontal), después de colocar un paquete, es pequeño, o que se puede utilizar para colocar otro paquete que coincida con la misma altura del paquete a colocar. Incluso si existe un paquete que se puede colocar a la derecha pero no está nivelado con el paquete a colocar, no es deseable ya que crea un reborde estrecho y puede que un paquete futuro no se pueda colocar en la parte superior del mismo.
Haciendo referencia a la Figura 67 como ejemplo se puede observar que los paquetes están siendo apilados desde la parte posterior a la frontal. Cuando la distancia D2 desde el borde frontal de un paquete a colocar está dentro de una cierta distancia, tal como la anchura media W_{A} de los paquetes, con respecto al límite frontal, se activará una comprobación de los límites.
Si el espacio frontal (entre la parte frontal del paquete a colocar y el límite) no es despreciable, en ese caso en el amortiguador actual se realizará un juicio heurístico o una búsqueda minuciosa para comprobar si existe algún paquete que, con unas orientaciones permisibles, se pueda colocar a la derecha y que coincida con la misma altura del paquete a colocar. Teniendo en cuenta todas estas situaciones, si la colocación actual genera una esquina frontal de anchura estrecha, y la búsqueda no consigue encontrar ningún paquete a colocar a la derecha de manera que coincida con la altura del paquete a colocar, en ese caso se aplicará un punto de penalización según la fórmula 1,1 x (D_{1}|W_{A}).
Para el límite derecho se aplica una comprobación similar. Los cálculos detallados son tal como se muestran en las Figuras 67, 68 y 69.
A continuación haciendo referencia a la Figura 72, según una realización de la presente invención se realiza también una comprobación de "intersticios amplios", que forma parte de la determinación del índice de estrechamiento progresivo. Un intersticio excesivamente amplio provocará la formación de torres o un estrechamiento progresivo. Si se cumplen ciertos criterios mostrados en la Figura 72 se puede sumar un valor de Z(Min(D_{1}, D_{2})/W_{A}) ó 1.
Según una realización de la presente invención se realiza también una comprobación de la altura relativa (ver Figura 50), que es la altura relativa de la superficie inferior de la esquina con respecto a la superficie superior más alta del paquete contiguo.
El cálculo al que se ha hecho referencia anteriormente en esta sección no es 100 por cien determinista; normalmente la comprobación de la altura relativa requiere una respuesta sobre si una esquina determinada es útil o no. Típicamente esto se realiza comparando el tamaño medio de los paquetes con los tamaños de las esquinas en cuestión, y las superficies de soporte. Además, se realiza una comprobación de paquetes en el amortiguador, para ver si existe algún paquete que se pueda colocar realmente en la esquina. Este cálculo es inherentemente impreciso; intenta decidir si existe un paquete futuro que se pueda colocar, pero puede que la información de ese paquete futuro todavía no esté disponible en ese momento.
Debido a dicha imprecisión, se utiliza un umbral de altura relativa (ver Figura 55). El índice de estrechamiento progresivo resultante se multiplicará con el valor de umbral tal como se muestra en la Figura 55. La altura relativa es la altura del paquete contiguo con respecto a la esquina de colocación. Tan pronto como dicha altura relativa esté por encima de un umbral alto, por ejemplo, dos veces la altura media de los paquetes, en ese caso se eliminará el índice de estrechamiento progresivo mencionado. Cuando la altura relativa esté comprendida entre un umbral bajo, por ejemplo, una vez y media la altura media de los paquetes, y el umbral alto, el índice de estrechamiento progresivo se reducirá linealmente. Esto añade valor a la robustez al método.
4) Otros Factores
Otro factor utilizado es un recuento de paquetes nivelados potenciales. El recuento de paquetes nivelados potenciales es el número aproximado de paquetes que se pueden colocar de manera que coincidan con la misma altura que el paquete a colocar. Dos situaciones proporcionan tipos diferentes de cálculo. La primera situación se produce cuando la esquina de colocación tiene el área suficiente en ella como para alojar otros paquetes además del paquete a colocar. Si es así, se realiza una búsqueda en el amortiguador. La búsqueda devolverá un recuento candidato de paquetes en el amortiguador que comparten la misma altura (dentro de una tolerancia) que el paquete a colocar. La esquina de colocación no tiene que poder contener necesariamente tantos paquetes. A continuación se calcula un recuento límite como la relación entre la superficie restante de la esquina que queda después de la colocación de la caja y el área media de los paquetes. Comparando el recuento candidato con el recuento límite, como recuento de paquetes nivelados potenciales se tomará el número menor (ver apéndice). La segunda situación se produce cuando el paquete a colocar está bastante próximo a una esquina adyacente baja o alta, en ese caso el cálculo anterior se basará en la esquina baja o alta además de la esquina de colocación. Al recuento de nivelación potencial se le aplicará una bonificación proporcional, que fomenta la colocación de múltiples niveles de paquetes. Esto es especialmente útil para la selección del recodo.
Para acelerar el cálculo, para cada paquete en el amortiguador, y cada orientación del paquete, se calcula previamente un "recuento de alturas coincidentes" para determinar cuántos paquetes en el amortiguador comparten la misma altura que el paquete actual. Después de recoger un paquete del amortiguador y alimentar un paquete nuevo en el amortiguador, únicamente se actualizará el recuento correspondiente.
La Figura 49 ilustra el concepto de dicho "recuento de alturas coincidentes". En la condición "A", se considera que hay cuatro cajas, presentando la caja 1 una altura de 6'' y presentando la caja 2 una altura de 8''. La caja 3 presenta una altura de 6'' y la Caja 4 presenta una altura de 9''. En este momento el recuento de alturas coincidentes para cada caja es 1, 0, 1 y 0. La condición B muestra la Caja 3 retirada del transportador amortiguador, de tal manera que el recuento para las tres Cajas restantes 1, 2, y 4 es 0, 0, y 0, ya que ninguna caja tiene otra caja con una altura "coincidente". Después de haber añadido la Caja 5 (que presenta una altura de 8'') al amortiguador, el recuento de alturas coincidentes para las Cajas 1, 2, 4 y 5 es 0, 1, 0, y 1.
Se utilizan otros factores, cada uno de los cuales incluye la utilización del "agrupamiento de paquetes". Estos factores son la relación de llenado del área, el área de los paquetes, el volumen de los paquetes, la relación de cobertura dimensional y la alineación.
Cuando se coloca un paquete en una esquina determinada, se puede realizar una evaluación de la calidad de un grupo de paquetes. Un grupo de paquetes es un conjunto de paquetes del amortiguador (incluyendo el paquete a colocar) que se pueden encajar en un área en la esquina actual, y que coinciden además con la misma altura que el paquete a colocar. Haciendo referencia a continuación a las Figuras 74A-C, en la configuración "(a)", los límites geométricos (el área sombreada en las Figuras 74A-C) de un grupo limitan por la parte frontal con el límite frontal del palé y por la derecha con el borde derecho del paquete a colocar, o tal como se muestra en la Figura 74(b) con el borde derecho de los paquetes contiguos posteriores (nivelados y más altos que el paquete a colocar), el que sea más largo. También puede incluir un límite derecho del palé cuando el paquete esté suficientemente próximo a ese límite, tal como se muestra en la Figura 74(c).
Si los límites del cálculo son más amplios que la caja a colocar, en ese caso se realiza una colocación a la derecha, tal como la mostrada en las Figuras 77 y 78. Además, la caja derecha se puede colocar en una esquina inferior a la esquina actual.
También se buscará la colocación en la parte frontal de la caja a colocar. La esquina frontal puede tener una desviación hacia el lado izquierdo de la caja a colocar, tal como se muestra en las Figuras 75 y 76. Además, la colocación puede verse limitada por la colocación provisional a la derecha de la caja a colocar, tal como se muestra en las Figuras 77 y 78.
La Relación de Llenado del Área se define como la relación entre el área total de los paquetes agrupados con respecto al área dentro de los límites del cálculo mencionados anteriormente. Una bonificación para la Relación de Llenado del Área fomentará el encaje máximo de paquetes en un área limitada.
El Área de los Paquetes es el área total del grupo de paquetes. La Bonificación del Área de Paquetes es proporcional a la relación entre el área de paquetes agrupados y el área media de los paquetes. Dicha bonificación se aplica en las siguientes situaciones: (a) una esquina está cerca de un límite del palé, y la bonificación del área fomentará un encaje ajustado con el límite, (b) existen intersticios entre la superficie de la esquina y los límites de la esquina, y un área grande de los paquetes fomentará la cobertura de esos intersticios, ó (c) cuando se coloca un primer paquete en un estante nuevo.
El Volumen de los Paquetes es el volumen total del grupo de paquetes. La bonificación del Volumen de los Paquetes es proporcional a la relación entre el Volumen del Grupo de Paquetes y el volumen medio de los paquetes. Según una realización de la invención, la bonificación del Volumen de los Paquetes se aplica al paquete inicial de un estante nuevo. En este caso la altura es tan importante como el área, ya que si un estante es demasiado bajo, entonces en el lado se pueden poner pocos paquetes sin que queden por encima del estante actual. La bonificación del Volumen de los Paquetes se aplicará también cuando un paquete esté cerca del techo del palé. Esto fomentará que la parte superior del paquete esté tan próxima al techo como sea posible.
La Relación de Cobertura Dimensional se divide en 2 índices: la Relación de Cobertura Dimensional Frontal y la Relación de Cobertura Dimensional Lateral. La Relación de Cobertura Dimensional Frontal se define como la relación entre el tramo dimensional máximo desde la parte frontal a la posterior de un grupo de paquetes con respecto al correspondiente a la superficie de soporte de la esquina. La Relación de Cobertura Dimensional Lateral se define como la relación entre el tramo máximo de la dimensión lateral de un grupo de paquetes con respecto al correspondiente a la superficie de la esquina. La Cobertura Dimensional Lateral se aplica cuando una esquina está próxima (menos que la longitud media de los paquetes) a un límite lateral. La bonificación para ambas relaciones de cobertura dimensional es fomentar el llenado dimensional máximo hasta los límites.
En el cálculo de una Relación de Cobertura Dimensional, si a lo largo de esa dimensión el paquete a colocar sobresale por encima de una esquina inferior (Ver Figura 80), en ese caso la parte saliente se penalizará con un término negativo.
Además, si tal como se muestra en la Figura 79 a lo largo de la dimensión frontal el paquete a colocar se prolonga más allá de todos los bordes frontales de sus paquetes contiguos laterales que son más altos que o están nivelados con el paquete a colocar, y el espacio libre en la parte frontal de los paquetes contiguos laterales es útil, esa parte que se prolonga más allá se penalizará también con un término negativo. El término negativo se calcula como la relación entre la longitud que se prolonga más allá con respecto a la anchura media de los paquetes.
Se utiliza también un factor de alineación. Con respecto al factor de Alineación, es deseable que un paquete a colocar se pueda alinear con sus paquetes contiguos posteriores y sus paquetes contiguos laterales. Se toma como ejemplo la alineación con los paquetes contiguos posteriores. Haciendo referencia a continuación a la Figura 73, se considera que un paquete a colocar está alineado con los paquetes contiguos posteriores ("alineación posterior") si el borde derecho del paquete a colocar está próximo al borde derecho de un paquete contiguo posterior especial. El paquete contiguo posterior especial es el miembro más a la derecha de los paquetes contiguos posteriores que están próximos al paquete a colocar, y que no están por debajo de la altura del paquete a colocar. En la Figura 73(a), la caja a colocar está "alineada por la parte posterior" con la Caja contigua posterior A ya que sus bordes derechos están lo suficientemente próximos (dentro de una tolerancia fijada previamente) entre ellos, y la Caja A es el paquete contiguo posterior más a la derecha. En la Figura 73(b), se sigue considerando que la caja a colocar está alineada por la parte posterior con la Caja A; aunque la Caja A ya no es la caja más a la derecha (ahora es la Caja B), no es la caja más próxima aunque es un paquete contiguo. En el caso 73(c), sigue existiendo alineación posterior ya que la Caja B, aunque está lo suficientemente próxima y es un paquete contiguo, es todavía más baja que la caja a colocar.
Una bonificación será proporcional al número de alineaciones. Se puede observar que hay un máximo de 3 alineaciones, trasera, a la izquierda y a la derecha.
Otro factor utilizado es el Puenteado de Superficies (ver la Figura 33). Un paquete puede puentear el lado frontal/posterior o el lado izquierdo/derecho, o ambos. La bonificación para puentear es proporcional al recuento de formación de torres de las superficies puenteadas. Cada superficie presenta un recuento de torres. El recuento de torres es 0 cuando una superficie puentea múltiples superficies por debajo. Si la superficie es soportada únicamente por una superficie, en ese caso el recuento de torres se aumentará en uno con respecto al recuento de torres de la superficie de soporte. A medida que la torre crece, también lo hace el recuento de torres. La bonificación por el puenteado será proporcional al recuento de torres. Cuanto más alta sea la torre, mayor será la bonificación. Esto es debido a que el puenteado resulta más importante cuando la altura de la torre aumenta.
También se utilizan como consideraciones el Área Bloqueada y el Volumen Bloqueado. Un paquete a colocar puede bloquear cierta área útil y el volumen de esquinas inferiores útiles. El cálculo del Area Bloqueada y el Volumen Bloqueado cumple la regla de superposición. Tal como se muestra en la Figura 78, un paquete a colocar no solamente puede bloquear una esquina inferior, al mismo tiempo puede hacer que el área o volumen restantes en el lado queden inservibles. Dicha área y volumen se pueden producir en la parte posterior, izquierda, derecha o frontal.
Habitualmente un paquete a colocar bloqueará parte del área o volumen. Cuanto mayor sea la superficie del paquete, probablemente más área o volumen bloqueará. Teniendo en cuenta ese aspecto, al paquete a colocar se le asigna un descuento sobre el área bloqueada y el volumen bloqueado. El descuento es proporcional al área y el volumen del propio paquete a colocar. El factor proporcional se escoge como un octavo de los valores correspondientes al paquete a colocar.
La penalización no se aplica directamente al área bloqueada o el volumen bloqueado en sí mismos. El área (volumen) bloqueada se dividirá por el área (volumen) media, y una penalización se basará en la relación resultante.
También se tienen en cuenta los intersticios con los paquetes contiguos. Puede haber dos tipos de intersticios. Un intersticio se mide desde un paquete a un límite de la esquina. Este se denomina intersticio de esquina, y puede ser debido al desplazamiento o enrase de los paquetes tal como se ha descrito anteriormente. El otro intersticio se mide entre el paquete a colocar y los paquetes contiguos, tal como se muestra en la Figura 79. Este se denomina intersticio superior. El paquete futuro a colocar en la parte superior se verá afectado por el intersticio superior. El intersticio superior es parcialmente debido a la altura del paquete a colocar. Si existe esa posibilidad, es deseable que ambos tipos de intersticios con respecto al lado y a la parte posterior sean pequeños. Por ello, se tenderá a aplicar una penalización proporcionalmente a la relación de dicho intersticio con respecto a la anchura media de los paquetes.
La Edad de los Paquetes en el amortiguador de paquetes también es un factor. Después de la colocación de cada paquete, un paquete que todavía permanezca en el amortiguador incrementará el recuento de su edad en uno. También se aplica una pequeña bonificación proporcional al recuento de edad de cada paquete. Habitualmente el paquete que permanece en el amortiguador durante mucho tiempo tiene una forma inusual (muy extensa o muy grande). Si para cierta colocación, son buenos candidatos tanto un paquete de forma inusual como un paquete de forma regular, en ese caso se debería seleccionar primero el paquete de forma inusual, ya que liberará un espacio en el amortiguador, y en el mismo se podrá añadir un paquete más útil.
Si tal como ocurre en una realización de la presente invención el mecanismo del amortiguador de paquetes permite una rechazo de los paquetes, en ese caso se puede seleccionar un umbral de edad de los paquetes para filtrar los paquetes viejos de cara a rechazarlos. Se puede entender que los paquetes de mayor edad estarán cerca del final del acumulador.
El Campo Potencial es otro factor. Se aplica una penalización que es proporcional a la distancia de la superficie de la esquina con respecto al suelo del palé, la distancia con respecto al límite posterior y la distancia con respecto al límite izquierdo. Dicha penalización ejerce una fuerza de atracción hacia el origen interior del palé. A lo largo de la dimensión vertical, una penalización fuerte fomentará una colocación en una esquina inferior. A lo largo de las dimensiones horizontales, la penalización se dispone de tal manera que se fomenta la colocación desde el interior hacia el exterior, y de manera que llene en primer lugar una dimensión corta antes que una dimensión más larga. Dicha penalización por el campo potencial ayudará a atraer la colocación de los paquetes de manera que se forme una pila encajada de forma ajustada.
El Peso de los Paquetes es otra consideración. Para conseguir una pila estable, es deseable que los paquetes más pesados se coloquen cerca de la parte inferior, y los paquetes ligeros se coloquen cerca de la parte superior. Basándose en la estadística de la distribución de los pesos de los paquetes, se puede seleccionar un umbral de peso en algún punto por encima del peso medio de los paquetes, por ejemplo, 30 libras. Un umbral de altura se fija a la mitad de la altura del palé, por ejemplo, 2 pies para un palé con una altura de 4 pies. Cuando el peso de un paquete está por encima del umbral de peso, si la parte inferior del paquete está por debajo del umbral de altura, se asignará una bonificación, de otro modo se asignará una penalización. La bonificación o penalización es proporcional al peso del paquete, y es proporcional a la distancia entre la parte inferior del paquete y el umbral de altura. Para un palé alto, se debería evitar la colocación de paquetes excesivamente pesados cerca de la parte superior.
La Distancia al Techo es otro factor que se puede tener en cuenta. Cuando un paquete está próximo al techo del palé, y no existe un paquete que se pueda colocar en la parte superior del paquete a colocar, se aplicará una penalización basándose en la distancia entre la superficie superior del paquete con respecto al techo del palé. La penalización se produce para fomentar una colocación que reduzca al mínimo dicho hueco que no presta ningún servicio.
En resumen, a continuación haciendo referencia nuevamente a la Figura 46, los aproximadamente dieciséis factores mostrados en esta figura se pueden utilizar para obtener el Índice de Calidad según se describe posteriormente.
5) Suma del Índice de Calidad
Tal como se ha descrito anteriormente, una vez que se ha determinado que la colocación de un paquete es estable, su mérito relativo se valora por medio del Índice de Calidad, calculado tal como se muestra en la Figura 46. Tal como se muestra, el Índice de Calidad es una suma ponderada de los factores descritos anteriormente. Los factores de ponderación detallados son tal como se muestra en la Figura 47, en donde un valor positivo representa una bonificación, y un valor negativo representa una penalización.
A cada colocación potencial se le calcula un índice de calidad, y la colocación real es la que presenta el índice máximo. Según una realización de la presente invención, los valores típicos del Índice de Calidad están comprendidos entre - 4000 y +1600.
6) Parámetros
La toma de las decisiones de apilamiento implica muchos parámetros, tales como los valores correspondientes en las reglas de apilamiento, o los factores de ponderación en el cálculo del índice de calidad. El método inventado utiliza una simulación por ordenador para sintonizar cada parámetro de forma independiente. Cada parámetro pasa a través de un bucle de búsqueda tal como se muestra en la Figura 84.
Según este proceso del bucle de búsqueda, en primer lugar se asigna un valor inicial del parámetro. Además, se proporciona un archivo que contiene un conjunto de datos de paquetes correspondientes a un "grupo de prueba" de paquetes ilustrativos basándose en una secuencia histórica seleccionada de los datos de los paquetes. Para el parámetro en cuestión, se realizará un número N (N se puede escoger como 200) de simulaciones de pilas por ordenador de orden aleatorio. La eficacia volumétrica media correspondiente se registrará junto con el valor del parámetro. A continuación el parámetro se puede variar dentro de una gama seleccionada previamente, y el archivo de los paquetes de reinicializará. Se realizarán otras N simulaciones por ordenador para el valor nuevo del parámetro. Finalmente se obtiene una relación entre un conjunto de eficacias volumétricas medias de la pila con respecto a un conjunto de valores de los parámetros. En la Figura 84 se muestra un diagrama típico de búsqueda de parámetros. El mejor parámetro se selecciona como el que produce la eficacia volumétrica media máxima.
E) Ejecución del Proceso de Decisión de Múltiples Bucles
Este es el proceso global que realmente realiza la búsqueda a través de todas las colocaciones y encuentra la mejor solución.
Tal como se ha descrito anteriormente, a cada paquete en el amortiguador, y a las orientaciones permisibles seleccionadas de cada paquete se les da una oportunidad de visitar cada esquina en la pila. A continuación, en una esquina determinada, se intentan el desplazamiento y el enrase posibles de los límites para ver si el paquete puede disponer de una colocación estable en la esquina. Una colocación estable se comparará con una colocación registrada anteriormente. Si la colocación actual es mejor que la colocación registrada, en su lugar se registrará dicha colocación actual. Al final del bucle de búsqueda, la colocación registrada se seleccionará como la mejor colocación.
1) Variación de la Anidación de Bucles
La secuencia de selección entre las orientaciones permisibles, las esquinas y los paquetes en la Figura 3 se puede modificar tal como se muestra en las Figuras 26A-26E. En la Figura 26A, el bucle interior de búsqueda se aplica a las esquinas, el bucle medio se aplica a las orientaciones y el bucle exterior se aplica a los paquetes. En la Figura 26B, los bucles son, respectivamente, orientaciones, paquetes y esquinas. En la Figura 26C, los 3 bucles son, respectivamente, paquetes, orientaciones y esquinas. En la Figura 26D, los 3 bucles son, respectivamente, esquinas, paquetes y orientaciones. En la Figura 26E, los 3 bucles son, respectivamente, paquetes, esquinas, orientaciones.
2) Atajos
En la búsqueda, las orientaciones permisibles se disponen de tal manera que las orientaciones con las dimensiones de altura menor vendrán en primer lugar, y aquellas con la dimensión de altura mayor vendrán en último lugar. De forma similar, en la disposición de las esquinas, las esquinas con la menor altura de la superficie vendrán en primer lugar, y aquellas con la mayor altura de la superficie vendrán en último lugar. Como un paquete tiende a ser más estable cuando su dimensión más corta se posiciona como su altura, y está en una esquina inferior, el bucle de búsqueda puede finalizar siempre que se encuentre una colocación satisfactoria, tal como una caja que esté nivelada con sus paquetes contiguos laterales.
Además, cuando se realiza un desplazamiento de paquetes, cuanto mayor sea el desplazamiento, más amplio será el intersticio del límite, por ello la calidad de la colocación tiende a deteriorarse. Por esta razón, durante una ronda de la búsqueda de colocación, siempre que se encuentre una colocación satisfactoria, no es necesario que las siguientes búsquedas hagan uso de desplazamientos adicionales.
2) Recogida del Paquete con la Pinza
Tal como se ha descrito anteriormente, en referencia a la Figura 1, según la presente invención, se utiliza una pinza 17 para coger y mover paquetes tales como el P. Esta pinza puede ser tal como los que se dan a conocer en la técnica o puede ser tal como se describe en esta subsección que hace referencia a las Figuras 85-92.
La pinza 17 mostrada en las Figuras 85-92 incluye, genéricamente, una columna hueca 1005 de montaje en cuya parte inferior se ha fijado un par de ventosas 1007 de succión. Fijado a la parte superior de la columna hay un conjunto 1010 de válvula de succión. Una línea 1011 de vacío se extiende desde la válvula 1010 hasta una bomba de vacío (no mostrada). Otra línea de vacío (no mostrada) conecta la válvula 1010 con las ventosas 1007 de succión a través del interior hueco de la columna 1005. El conjunto 1010 de válvula está montado en el extremo de un brazo 1014 de pórtico. Un par de accionadores 1015 de tijera están montados funcionalmente en la columna 1005 de manera que se extienden hacia los lados opuestos de la columna, y una de entre un par de placas 1018 de sujeción está fijada a cada extremo de los accionadores 1015 de tijera. Haciendo referencia a la Figura 87, la columna 1005 sostiene también un conjunto 1020 de torno para hacer funcionar los accionadores 1015 de tijera. A continuación se describirán más detalladamente estos conjuntos auxiliares y sus partes.
La Figura 87 muestra más detalladamente los componentes incluidos en la columna 1005 de soporte, con los elementos sueltos para mostrar detalles adicionales. Las ventosas 1007 de succión están separadas y montadas en una barra transversal 1025 fijada a la parte inferior de la columna 1005. Cada ventosa de succión incluye una camisa rectangular de goma en un pie de acero que define una abertura cubierta por una malla (no mostrada) para evitar que la suciedad entre en el sistema de vacío. En el espacio entre las dos ventosas 1007 de succión, se posiciona un sensor 1027 de contacto o microinterruptor en la barra transversal 1025. También fijado de forma pivotante a la barra transversal hay un brazo accionador 1028 que se balancea para activar el sensor 1027 de contacto cuando el brazo 1028 se eleva al tocar un paquete durante el movimiento descendente del brazo 1014 de pórtico. El sensor 1027 y el brazo 1028 se extienden por debajo del nivel de las ventosas 1007 de succión. Además, un tornillo 1029 de fijación permite ajustar la posición del brazo 1028 de manera que la distancia entre las ventosas de succión y la superficie contactada a la cual se activa el sensor 1027 de contacto se puede fijar a una distancia predeterminada, por ejemplo, media pulgada.
Tal como se muestra en la Figura 87, cada extremo inferior 1031 de cada accionador 1015 de tijera está conectado de forma pivotante por medio de un pasador 1032 de articulación a un soporte extremo 1033 que está fijado a una de las placas laterales 1018 de sujeción. Más arriba en las placas laterales de sujeción está montado verticalmente un eje rectificado 1035 y el mismo está separado con respecto a la placa de sujeción mediante un par de monturas 1036 del eje en los extremos del eje 1035. Una barra extrema 1038 que se extiende transversalmente incluye un cojinete lineal 1040 a través del centro de la misma, estando encajado el cojinete en el eje 1035 para permitir el movimiento vertical de la barra 1038 a lo largo del eje 1035. En cada extremo de las dos barras extremas 1038, un pasador 1041 de articulación se extiende lateralmente y recibe un extremo superior 1043 de cada accionador 1015 de tijera. Una juntura central inferior 1045 de cada accionador de tijera está montada de forma pivotante en un pasador 1047 de articulación que se extiende desde cada extremo de la barra transversal 1025. Una juntura central superior 1050 está fijada de forma pivotante a un cojinete 1052 de apoyo montado de forma deslizable en un eje rectificado vertical 1054 que está fijado a la columna 1005 mediante unos bloques 1055 de montaje del eje en cada uno de sus extremos. De este modo, se observará que las partes superiores de los accionadores 1015 de tijera son movibles de forma deslizable hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la columna 1005 y las placas laterales 1018 de sujeción, y el movimiento hacia el interior y el exterior de los accionadores de tijera está sincronizado con respecto al centro, que está fijado a la columna.
Los resortes 1058 de tensión están estirados entre cada pasador inferior 1032 de articulación y las barras extremas 1038. Estos resortes fuerzan a los accionadores de tijera a una posición extendida, es decir, una posición de liberación de las placas laterales 1018 de sujeción. Se hace que las placas laterales de sujeción se aproximen mutuamente para acoplarse a un paquete por medio del conjunto 1020 de torno. En el lado de la columna 1005 está montado un servomotor 1060 del tipo que incluye un codificador incorporado y un freno. Al eje extensor de accionamiento del motor 1060 está fijado un carrete 1062. Un cable 1065 enrollado sobre el carrete pasa sobre una polea 1063 y una polea 1064 y está fijado a una de las placas laterales 1018 de sujeción. A medida que el motor 1060 hace girar el carrete 1062 para tirar del cable 1065, la fuerza sobre la placa lateral de sujeción pliega los accionadores 1015 de tijera contra la fuerza de los resortes 1058 hasta que las placas 1018 de sujeción se acoplan a los lados del paquete. Las superficies interiores de las placas de sujeción llevan unas tiras abrasivas 1066 para proporcionar una fricción elevada entre las placas de sujeción y los lados del paquete.
El mecanismo 17 de pinza está controlado por un circuito 1070 de control mostrado en la Figura 88. Un controlador 1071 puede ser un procesador independiente, aunque preferentemente es el mismo ordenador descrito anteriormente en referencia a la Figura 1. El controlador recibe señales de entrada del sensor 1027 de contacto y los sensores 1068 de distancia. En respuesta a estas señales, el controlador envía señales de control a la válvula 1010 de succión de vacío y al motor 1020 de torno reversible. Cuando la succión se activa, las ventosas 1007 de succión agarran una superficie que esté muy próxima. Cuando el motor de torno gira, el cable 1065 bien se suelta (abriendo las placas laterales 1018 de sujeción) ó bien se enrolla (cerrando las placas laterales de sujeción) dependiendo de la dirección de giro.
El controlador hace que la pinza se sitúe en una posición muy próxima a la superficie superior del paquete según una serie de etapas que se representan en un diagrama en la Figura 89. Inicialmente, la pinza está situada verticalmente sobre el paquete, y la distancia con respecto a la superficie superior se supervisa en el bloque 1080, mientras el brazo 1014 de pórtico mueve la pinza hacia el paquete en el bloque 1081. Durante este movimiento, en el bloque 1082 las placas laterales 1018 de sujeción se posicionan con una separación más amplia que el paquete en aproximadamente 1,5 pulgadas, cuyas dimensiones se han determinado. En particular, la altura nominal del paquete, medida por el arco 14 de dimensionamiento descrito anteriormente, se fija como una posición objetivo en la estructura de referencia del brazo de pórtico en el bloque 1083. No obstante, esta altura representa el punto de pico de la superficie superior, y puede que no sea la altura de la parte a la que se van a acoplar las ventosas 1007 de succión. Por ejemplo, la altura medida puede estar en un borde del paquete, mientras que la parte central de la superficie superior puede estar hundida a una distancia significativa. Es poco común que una superficie superior tenga una depresión mayor que media pulgada.
Tal como se ha descrito anteriormente, el sensor de contacto se fija de manera que se active a una distancia predeterminada con respecto a la superficie superior de dicho paquete, preferentemente media pulgada. En la Figura 91A se muestra esquemáticamente la posición de este sensor aproximándose al paquete. Cuando el controlador recibe la señal de contacto, en el bloque 1084 se almacena la posición z1 de las ventosas 1007 de succión en la estructura de referencia. En la Figura 91B se muestra la posición de la pinza en la que se dispara el sensor. El controlador continúa bajando la pinza hasta que las ventosas de succión alcanzan la posición objetivo z2 (altura medida del paquete), que se almacena en el bloque 1085. No obstante, si en el bloque 1086 se determina que el sensor 1027 de contacto no ha sido disparado en el momento en el que se alcanza la posición objetivo z2, en el bloque 1087 el controlador baja el objetivo una distancia adicional d igual a la distancia predeterminada (preferentemente media pulgada), y vuelve al bloque 1084. El controlador continúa bajando la pinza hasta que se dispara el sensor de contacto. La Figura 91C muestra las ventosas 1007 de succión en la posición objetivo z2.
Cuando el sensor 1027 de contacto se ha disparado en la posición z2, el controlador calcula en el bloque 1088 el intersticio real e entre las ventosas de succión y la superficie superior del paquete:
e = d - (z2 - z1)
En el bloque 1089, se compara e con una tolerancia predeterminada, preferentemente un octavo de pulgada. Si e no es menor que la tolerancia, la pinza se baja un incremento final de distancia igual a e. Seguidamente en el bloque 1091, las placas laterales 1018 de sujeción se mueven hacia una posición en la que se deja únicamente un espacio libre de aproximadamente un octavo de pulgada a cada lado del paquete. Si en el bloque 1089 e es menor que la tolerancia, el proceso se dirige directamente al bloque 1091. En la Figura 91D se muestra la posición final de las ventosas 1007 de succión. Seguidamente en el bloque 1092 el controlador hace funcionar la válvula 1010 de vació de manera que agarra el paquete por succión, e inmediatamente después en el bloque 1093 se hace que las placas laterales 1018 de sujeción se aproximen mutuamente una distancia predeterminada (preferentemente de forma aproximada tres cuartos de una pulgada) para aplicar una presión de pinza en los lados del paquete. Como alternativa, el motor 1020 de torno se puede configurar de manera que aplique un par constante para provocar que las placas de sujeción apliquen al paquete una fuerza aproximadamente constante, proporcional al peso del paquete.
Los expertos en la técnica entenderán que las etapas mostradas en la Figura 89 se pueden llevar a cabo muy rápidamente y, en algunos casos, al mismo tiempo. Por ejemplo, el movimiento de las placas laterales 1018 de sujeción hacia el interior se puede producir a medida que se está bajando la pinza. Además, el brazo 1014 de pórtico puede comenzar a levantar el paquete cuando las placas laterales de sujeción se están moviendo para aplicar presión.
Después de que el paquete haya sido colocado por el brazo de pórtico, tal como se ha descrito en otra sección en esta solicitud, el motor 1020 de torno se hace funcionar de manera que extiende el cable 1065 lo suficiente como para permitir que los resortes 1058 abran las placas 1018 de sujeción solamente de forma aproximada un octavo de pulgada a cada lado más allá de la dimensión medida del paquete. Esto evita que se derriben paquetes contiguos apilados en el palé. Nuevamente, para eliminar el retardo, el movimiento de liberación del paquete y el movimiento de levantamiento del brazo de pórtico se pueden producir al mismo tiempo.
El sensor 1027 de contacto funciona también de manera que supervisa la presencia del paquete durante la transferencia realizada por el brazo 1014 de pórtico. Si por alguna razón el paquete se cae, la señal de entrada del sensor dejará de estar presente. El controlador notará la ausencia de la señal y el brazo de pórtico será guiado hasta un tope.
Preferentemente el mecanismo 1000 de pinza está diseñado de manera que tiene una huella muy pequeña, por ejemplo, siete por siete pulgadas, cuando el accionador 1015 de tijera se hace retroceder totalmente. La pinza se puede utilizar para el apilamiento lateral así como para el apilamiento vertical. A partir de lo anterior se observará que la pinza puede levantar paquetes de varios tamaños. Para una operación de transporte de paquetes, la fuerza de succión y las placas laterales de sujeción se pueden diseñar de manera que manipulen paquetes de hasta o por encima de las 32 por 32 pulgadas y las 150 libras. No es necesario que la superficie superior de los paquetes sea plana o uniforme siempre que las ventosas de succión puedan cerrarse herméticamente lo suficiente como para coger el paquete.
En la Figura 92 se muestra un mecanismo 1100 de pinza modificado. La diferencia principal con respecto a la realización descrita anteriormente es la inclusión de un mecanismo 1102 de deslizamiento que permite hacer retroceder las placas laterales 1018 de sujeción sobre las ventosas 1007 de succión cuando las ventosas de succión puedan levantar un paquete de forma fiable sin la ayuda de las placas de sujeción. La ventaja de esta característica es que las placas laterales de sujeción no interferirán con los paquetes adyacentes en la pila de paquetes. En la realización mostrada en la Figura 87, la juntura central superior 1050 del accionador 1015 de tijera todavía está montada de forma pivotante en el cojinete 1052 de apoyo, aunque las monturas 1055 de eje que sujetan el eje rectificado 1054 están fijadas a la parte superior de un carro 1104 en lugar de a la columna 1005. En el extremo inferior del carro 1104, un pasador 1105 de articulación está montado para recibir la juntura central inferior 1045 del accionador 1015 de tijera. De este modo, la expansión y contracción del accionador de tijera a lo largo del eje vertical tiene lugar en relación con el carro 1104.
El carro 1104 incluye también un par de cojinetes 1106 que se extienden hacia la columna 1005. Estos cojinetes encajan en un eje rectificado vertical 1108 que está fijado a la columna 1005 por medio de un par de monturas 1109 del eje. Un accionador 1112 de solenoide está montado en la columna 1005 sobre el carro 1104, con su biela del pistón fijada a la parte superior del carro. Cuando la barra del solenoide se extiende, el carro 1104 se mueve hacia abajo a lo largo del eje 1108, moviendo las placas laterales 1018 de sujeción hacia la posición adecuada (mostrada en líneas discontinuas) para agarrar un paquete. Cuando se hace retroceder la barra del solenoide, las placas de sujeción se levantan hasta la posición mostrada en la Figura 92, fuera de la zona de actividad de las ventosas 1007 de succión. Los expertos en la técnica observarán que el accionador de solenoide se podría sustituir por un accionador neumático o hidráulico.
Haciendo referencia a continuación a las Figuras 93-96, se da a conocer una característica según la presente invención que permite obtener compensaciones de los errores durante la etapa de "recogida" de la pinza. Esta característica permite identificar la "posición central" del paquete.
Tal como se muestra en la Figura 93, los paquetes "A", "B", "C" y "D" están en contacto lineal en un transportador acumulador que comienza en un punto de origen O. El último paquete en el transportador está en el camino de un sensor S de distancia, que está situado con un ángulo \Theta con respecto al eje x, que es el eje de recorrido del transportador y el eje a lo largo del cual, en lo sucesivo, se miden todas las distancias con respecto al origen O. Detectando la distancia "d" del paquete D con respecto al sensor "S" y calculando el coseno de \Theta, se puede determinar la componente "x" de la distancia "d". Dicha información combinada con las dimensiones conocidas del transportador acumulador (a saber, la distancia del origen al sensor S) permiten el cálculo de la Longitud Real de la Línea de los paquetes sobre el transportador acumulador. El conocimiento de las longitudes nominales de los paquetes individuales, medidas por el transportador de dimensionamiento situado anteriormente según la dirección de avance, permite el cálculo de la Longitud Nominal de la Línea de los paquetes A, B, C y D. La diferencia entre estos dos valores es el Error Total de la Línea "e". Tal como puede entenderse, dicho error, si no se trata, puede provocar problemas posteriores en el proceso de apilamiento.
Este error se compara con unos umbrales, tales como +1,2 pulgadas y -1,5 pulgadas, y si el error supera cualquiera de estos umbrales se le asigna el valor del umbral en cuestión.
En este momento, el sistema está preparado para la retirada de otro paquete, y por esta razón está en el inicio de su ciclo. A continuación, tal como se muestra en la Figura 94, de la línea se puede retirar un paquete, tal como "B", y se puede colocar otro paquete "E" en contacto lineal con los otros paquetes. A continuación se vuelve a calcular el error "e", y se retira otro paquete (por ejemplo, el paquete "D") y se sustituye por un paquete tal como el F para obtener la configuración mostrada en la Figura 95.
Tal como se ha descrito anteriormente, después de calcular cada error "e", a continuación la pinza retira un paquete del grupo de paquetes acumulados en el transportador acumulador. Es deseable conocer con la mayor precisión posible el centro (por lo menos en la dirección "x") de los paquetes para conseguir una colocación de los paquetes cogidos que resulte consistente en posiciones situadas más allá según la dirección de avance. Por esta razón el error "e" es proporcional a los paquetes individuales en las líneas tal como se muestra en la Figura 96, en donde:
e = error total
i = número de paquete (6 en la Figura 96)
N = número total de paquetes (7 en la Figura 96)
q = estimación individual del error de paquete
q = \frac{(i-1) e}{(N-1)}
Tal como puede entenderse, el cálculo anterior "reparte" básicamente de forma proporcional el error total "e" entre los paquetes situados entre el primer y el último paquetes en la línea. El error de paquete individual q se resta de la Distancia Normal al centro del paquete F para proporcionar la coordenada x a utilizar por la pinza.
Como ejemplo, considérese que, tal como se muestra en la Figura 96, hay siete paquetes en el transportador acumulador, y una pinza ha seleccionado el sexto paquete para retirarlo. Considérese que el error total e es 5 pulgadas. De este modo el cálculo al que se ha hecho referencia anteriormente se realizará de la siguiente manera:
q =\frac{(i-1)e}{N-1} = \frac{(6-1)(5 \ pulgadas)}{(7-1)} = 4,17 \ pulgadas
Otra característica de la invención es la utilización de un sistema de "ponderación" para calcular el error "e" mostrado en la Figura 93. Tal como se ha descrito en relación con las Figuras 93-95, durante cada ciclo de funcionamiento se calcula un error total "e". En el caso de un funcionamiento en régimen permanente, se pueden utilizar tres errores previos consecutivos para calcular un error e' "ponderado". Este e' se calcula por medio de la siguiente fórmula:
e' = 0,2(e[t-2])+0,3(e[t-1])+0,5(e[t])
en donde
e[t] = error correspondiente al error del ciclo actual
e[t-1] = error correspondiente al ciclo previo
e[t-2] = error correspondiente al ciclo anterior al ciclo previo
Tal como puede observarse, esta fórmula asigna más peso al error más reciente, pero al mismo tiempo proporciona algún peso, aunque menor, a los errores anteriores.
Para la verdadera primera operación de retirada inmediatamente después del arranque, los errores e[t - 2] y e[t - 1] no estarán disponibles, y por ello en este caso el valor de error e no estará ponderado. Para la segunda operación de retirada inmediatamente después del arranque el error e[t - 2] no estará disponible, pero el error ponderado e' se puede obtener por medio de la fórmula:
0,4e[t-1]+0,6e[t]
3) Planificación Eficaz del Camino de Colocación y de Recogida
Según un aspecto de la presente invención, se presta especial atención a la planificación del "camino de colocación" que es la ruta que toma la pinza robótica cuando mueve un paquete cogido desde el acumulador hasta el(los) palé(s), (ver en general la Figura 0700.4) así como a la planificación del "camino de recogida" que es la ruta que toma la pinza después de que libera el paquete y va a coger un segundo paquete designado para ser recogido (ver en general la Figura 0700.5).
El método de planificación del camino de distancia casi mínima se implementa según la presente invención con la utilización del hardware descrito anteriormente (por ejemplo, el transportador acumulador y la pinza) conjuntamente con un módulo de software, tal como uno escrito en lenguaje "C". Este módulo se comunica con otros módulos de software tal como se muestra con la referencia 970 en la Figura 97. Tal como se describe en otra sección en esta solicitud, otros algoritmos 971 de apilamiento según la presente descripción deciden qué paquete recoger del amortiguador acumulador, y en dónde colocarlo en el palé. El módulo 971 de planificación del camino de distancia (casi) mínima según la presente descripción determina un conjunto de posiciones "de paso" de la distancia casi mínima (descritas de forma detallada posteriormente), a lo largo de las cuales se realiza un aproximación de un camino de distancia mínima. El módulo 972 de "planificación de la trayectoria" (ver Figura 97) adapta unas curvas utilizando estas posiciones de paso. La trayectoria planificada se alimenta hacia unas placas comerciales 974 de servocontrol (tales como una Galil serie 530) para controlar un robot de pinza según se describe en otra sección en esta soli-
citud.
Tal como se ha indicado anteriormente, la planificación del camino incluye tanto una planificación del "camino de colocación", que va desde la posición de recogida del amortiguador hasta la posición de apilamiento, como una planificación del "camino de recogida", que va desde la posición colocada anterior hasta la posición de recogida del acumulador.
a) Modelado de Base Rectangular que Acepta Giros
En el sistema según la presente invención, se puede utilizar un modelo rectangular para llegar a todas las ubicaciones de los paquetes, ya sean paquetes parados o en movimiento.
En relación con los paquetes parados, tal como se muestra en la Figura 2, en un sistema según una realización de la presente invención, puede haber uno o más palés 11 para el apilamiento, y un transportador amortiguador acumulador tal como el 16. Los bordes de los palés 11 y el transportador acumulador 16 se fijan de manera que son paralelos o perpendiculares entre ellos. Además, para todos los paquetes en el amortiguador acumulador o en los palés, sus bordes serán paralelos o perpendiculares a los correspondientes a los palés y el transportador acumulador. De este modo se puede observar que los paquetes parados, ya estén situados en el amortiguador acumulador o en los palés, se modelan fácilmente utilizando objetos rectangulares discretos, que se pueden analizar en relación con la intersección o la separación relativa según se conoce en la técnica o según se muestra en esta solicitud.
En relación con los objetos en movimiento, tal como se muestra a continuación en la Figura 98, el sistema de modelado según la presente invención incluye la utilización de un Objeto Rectangular Circunscrito 982 para representar un objeto giratorio 982 en movimiento.
Tal como se ha descrito anteriormente, el paquete (y la pinza correspondiente 17) se puede hacer girar desde su orientación original en el transportador acumulador hasta una segunda orientación en un palé. De forma similar, la pinza puede girar mientras está vacía cuando se mueve hacia un paquete seleccionado para la colocación. Durante dicho giro, los bordes del objeto en movimiento en general no son ni paralelos ni perpendiculares a los correspondientes a los palés, el transportador acumulador o los paquetes parados. Por esta razón, en el modelo se construye un objeto rectangular circunscrito que circunscribe la totalidad del objeto giratorio, ya sea la pinza vacía o un paquete cogido específico. Por esta razón, según la presente invención, los bordes del objeto rectangular circunscrito serán paralelos o perpendiculares a los bordes limítrofes de los palés.
La Figura 98 muestra un ejemplo de giro plano en el que el objeto en movimiento gira con respecto a un eje vertical. Tal como puede entenderse, durante el giro del paquete 981, el tamaño de un Objeto Rectangular Circunscrito 982 variará por cada posición a lo largo del camino de recorrido, ya que el ángulo entre las formas rectangulares cambiará.
Según la presente invención se hace uso también de un Objeto Rectangular Ampliado 983 en Movimiento. El objeto rectangular 981 en movimiento, ya sean los límites del paquete original de un paquete que experimenta una simple traslación o el Objeto Rectangular Circunscrito de un paquete cuando experimenta un giro, se ampliará hasta el tamaño del Objeto Rectangular Ampliado en Movimiento según una tolerancia de colisión especificada previamente en cada dimensión horizontal. Tal como se ha indicado anteriormente, el Objeto Rectangular Ampliado en Movimiento variará también con la posición si es que se producen giros.
Haciendo referencia a continuación también a la Figura 110, según la presente invención se hace uso además de un Objeto Rectangular Combinado en Movimiento para un segmento de movimiento. El Objeto Rectangular Combinado en Movimiento se puede calcular aproximadamente como un objeto rectangular mínimo que se puede adaptar a los Objetos Rectangulares Ampliados en Movimiento en las posiciones limítrofes del segmento de movimiento.
En la siguiente descripción, se calcula el tamaño del objeto en movimiento basándose bien en un objeto rectangular ampliado en movimiento (cuando se refiera a una posición fija) o bien en un objeto rectangular combinado en movimiento (cuando se refiera a un segmento de movimiento).
Según el modelo al que se ha hecho referencia anteriormente, se puede utilizar un punto de control como punto de referencia para designar la posición de un paquete que se desplaza o una pinza que vuelve. Una vez que se han especificado la posición del punto de control, y el ángulo de giro del objeto en movimiento, queda especificada completamente la ubicación de cualquier otro punto en el objeto en movimiento. A menos que se diga lo contrario, en la siguiente descripción, a una posición se le hace referencia como ubicación espacial de este punto de control.
A continuación se hace referencia genéricamente a las Figuras 99-103. Durante el camino de colocación (ver en particular la Figura 100), como punto de control se escoge un punto central en la superficie inferior del paquete que se desplaza. Durante el camino de recogida (ver Figura 101), como punto de control se escoge un punto central en la superficie inferior de la pinza (tal como un punto central en la ventosa de succión). De hecho, como punto de control se puede escoger cualquier otro punto adecuado en el objeto en movimiento. Los métodos inventados no se limitan a una elección especificada del punto de control.
Según una realización de la presente invención, las posiciones de paso del camino de colocación y las posiciones de paso del camino de recogida se almacenarán en dos listas independientes de datos. Para cada lista, las posiciones de paso contenidas se ordenarán basándose en la distancia horizontal ascendente (de más cerca a más lejos) con respecto a su posición inicial de paso. Las distancias horizontales calculadas se registrarán a lo largo de cada posición. Cada lista de posiciones será "portadora de convexidad"; es decir, la lista se corresponderá con un camino convexo de posiciones de paso. Durante el recorrido, el punto de control seguirá un camino de distancia casi mínima. Este camino está dispuesto en un plano vertical, que pasa a través de un conjunto convexo de posiciones de paso.
El giro, si es que existe, comenzará en la posición inicial de paso, y acabará en la posición final de paso. La cantidad de giro será proporcional linealmente a la distancia de recorrido horizontal con respecto a la posición inicial de paso. El ángulo de giro de paso calculado se sumará a la posición de paso correspondiente.
Se debería entender que la distribución mencionada anteriormente que permite que el ángulo de giro sea linealmente proporcional a la distancia de recorrido horizontal se establece para obtener una mayor comodidad en el cálculo. La presente invención contempla también que el ángulo de giro pueda ser proporcional linealmente a la distancia de recorrido espacial.
b) Configuración del Camino de Colocación
A continuación se hace referencia a la Figura 100, que ilustra un paquete que es movido a lo largo de un camino de colocación. En el modelo según la presente invención, el camino de colocación está compuesto por una serie de posiciones diferentes, que incluyen una posición 986 de recogida, una posición inicial 987 de paso, una posición 988 de paso de salida del amortiguador, una posición final 989 de paso, y una posición 990 de descarga, haciendo referencia todas estas posiciones al punto de control del paquete en movimiento. Posteriormente se pueden añadir otras posiciones de paso tal como se describe de forma detallada en párrafos posteriores. En un camino completo del movimiento, el paquete a colocar comenzará en la posición 986 de recogida, seguirá todos los puntos de paso, y finalmente alcanzará la posición 990 de descarga. Según una realización de la presente invención, todas las posiciones de paso se mantienen en un plano vertical.
La posición 986 de recogida es la posición en la que descansa el paquete sobre el amortiguador de paquetes (al que se hace referencia también como acumulador), preparado para el apilamiento. La posición inicial 987 de paso está por encima de la posición de recogida una distancia conocida como la "altura de partida desde el amortiguador" que es variable tal como se describe posteriormente.
La "posición de salida del amortiguador" 988 se corresponde con la posición limítrofe horizontal en el instante en el que el paquete que se desplaza abandona el amortiguador. La altura de la posición 988 de salida del amortiguador es la misma que la posición inicial 987 de paso. Si la posición 103 de salida del amortiguador está por encima de una línea recta construida que pasa a través de la posición inicial 987 de paso y la posición final 989 de paso (que es el caso de la Figura 100), entonces la posición de salida del amortiguador se añadirá a las posiciones ordenadas.
La "posición final de paso" 989 está cerca y por encima de la "posición de descarga" 990. La posición final 989 de paso es diferente con respecto a la posición 990 de descarga horizontalmente en una separación especificada previamente, y verticalmente en una distancia denominada "altura de aproximación al palé" 992.
Tal como se describe de forma detallada posteriormente se insertan posiciones intermedias de paso para evitar la colisión con cualquier paquete ya apilado.
c) Configuración del Camino de Recogida
Tal como se ha descrito anteriormente, un camino de recogida según se define en la presente invención se define como el camino en el que la pinza se mueve mientras está "vacía", desde una posición previa de colocación por encima de un palé hasta una posición de recogida del amortiguador.
A continuación se hace referencia a la Figura 101, que ilustra una pinza vacía llevada a lo largo de un camino de recogida. En el modelo según la presente invención, el camino de recogida está compuesto por una serie de posiciones diferentes, que incluyen la "posición de colocación" original 993 en la que la pinza soltó su último paquete, una "posición inicial de paso" 994, "una posición de paso de entrada al amortiguador" 995, una "posición final de paso" 997, y una "posición de recogida" 997, haciendo referencia todas las posiciones, tal como se ha descrito anteriormente, al punto de control del paquete en movimiento. Posteriormente se pueden añadir otras posiciones de paso para evitar la colisión tal como se describe de forma detallada en párrafos posteriores. En un camino completo del movimiento, la pinza comenzará en la posición 993 de colocación, seguirá todas las posiciones de paso, y finalmente alcanzará la posición 997 de recogida. Según una realización de la presente invención; todas las posiciones de paso se mantienen en un plano vertical.
Tal como se muestra en la Figura 101, después de la colocación de un paquete, la posición inicial 994 de paso está en una ubicación que se dispone por encima de la posición de colocación una distancia conocida como "altura de partida desde el palé" 998.
Tal como se muestra en la Figura 101, la posición 995 de paso de entrada en el amortiguador se corresponde con una posición limítrofe horizontal en la que la pinza que se desplaza entra en el amortiguador. La altura de la posición 995 de entrada al amortiguador es la misma que la posición final 996 de paso. La posición final de paso está en una ubicación que se dispone por encima de la posición de recogida una distancia conocida como la "altura de aproximación al amortiguador" 999. Si la posición de entrada al amortiguador está por encima de una línea construida que pasa a través de la posición inicial de paso y la posición final de paso (que es el caso de la Figura 101), entonces la posición de entrada al amortiguador se añadirá a la lista de posiciones ordenadas.
d) Posiciones de Paso en General
Tal como se muestra en la Figura 1, un paquete P se posiciona entre otros paquetes situados de forma similar encima de un palé 11. A efectos de esta descripción, tal como se muestra en las Figuras 99A-99D, se muestran la posición inicial 987 de paso del paquete P, y la posición final 989 de paso de la caja. Después de haber establecido estas dos posiciones 987 y 989, el método según la presente invención conlleva una determinación de las posiciones intermedias preferidas 987 y 989 del camino. En primer lugar el ordenador de procesado determina todos los paquetes que están en intersección con un camino recto CR que comienza en la primera posición 987 y acaba en la posición final 989, presentando el camino una anchura igual a la correspondiente al paquete que está siendo movido. Esta determinación puede incluir los conceptos de comprobación de colisión con palés y comprobación de colisión con paquetes tal como se detalla posteriormente.
A efectos de esta descripción, se considerará que los paquetes X, Y y Z están en intersección con dicho camino recto. A continuación se revisará cada paquete en relación con la posible creación de una posición de paso. Para esta descripción se considerará que el paquete C se depositó antes que el paquete B, que se depositó antes que el paquete A. De este modo, según una realización de la presente invención, en primer lugar se revisará el paquete C. Según una realización de la presente invención, se establecen dos "posiciones de paso" que, si se añaden a la lista de "posiciones de paso", permitirían que el paquete P pasase sobre el paquete que se está evaluando, de manera que el paquete dejaría un espacio con respecto al paquete parado que estaría dentro de una tolerancia especificada (la diferencia entre el Objeto Rectangular Ampliado 983 en Movimiento y el Objeto Rectangular Circunscrito 982). A continuación, según la presente invención, se lleva a cabo una "Ordenación de las Posiciones".
Según una realización de la presente invención, todas las posiciones de paso se establecen antes de la ordenación de las posiciones. A continuación, cada posición de paso propuesta se evalúa en relación con la convexidad.
e) Altura de partida desde el amortiguador o altura de aproximación al amortiguador
Haciendo referencia a continuación a las Figuras 100 y 101, las mediciones de la altura 991 de partida desde el amortiguador y de la altura 999 de aproximación al amortiguador (que dictaminan, respectivamente, las alturas de la posición 988 de salida del amortiguador y de la posición 995 de entrada en el amortiguador) dependen de las alturas de los paquetes acumulados en el transportador acumulador, y se fijan preferentemente de tal manera que no existe ninguna interferencia entre el camino del objeto que se desplaza y cualquier paquete acumulado en el transportador acumulador. En otras palabras, estas dos distancias definen la altura mínima según la cual el objeto que se desplaza se aproximará a o partirá desde el transportador acumulador.
Tal como se ha indicado anteriormente el tamaño del objeto que se desplaza se calcula como el correspondiente a un objeto rectangular combinado para un segmento de movimiento entre la posición limítrofe del amortiguador y la posición de recogida. Para comprobar dicha interferencia, se realiza una búsqueda de la altura máxima de las superficies superiores de los paquetes en el amortiguador acumulador que están dentro del área de barrido del objeto que se desplaza. Los métodos de cálculo se describen en referencia con las Figuras 102A-102E.
Si el objeto que se desplaza se mueve en una dirección perpendicular al acumulador, tal como se muestra en la Figura 102A, en ese caso la altura de aproximación al amortiguador se toma como la altura del paquete recogido, y la altura de partida desde el amortiguador se toma como la altura máxima de los dos paquetes contiguos. Estos últimos pueden comprender también más paquetes contiguos, situados antes según la dirección de avance, en el acumulador, si es que estos se vuelcan para llenar el intersticio del paquete recogido inmediatamente después de que haya sido levantado. Si dichos paquetes contiguos "llenadores del intersticio" en dicho intersticio son más altos que el paquete recogido, en ese caso la altura máxima de dichos paquetes se tomará como la altura de levantamiento desde el amortiguador.
Si el objeto que se desplaza se mueve en diagonal desde su posición en el transportador acumulador, tal como se muestra en la Figuras 102B a 102E, se llevará a cabo una búsqueda en el acumulador para determinar si el objeto en movimiento colisionaría con los paquetes situados en el acumulador. Si existiera una colisión, en ese caso el objeto se eleva de tal manera que evite la colisión.
f) Altura de partida desde el palé o altura de aproximación al palé
Haciendo referencia genéricamente de nuevo a las Figuras 100 y 101, cada una de entre la altura 994 de partida desde el palé y la altura 992 de aproximación al palé se determina basándose en la posible colisión con paquetes contiguos en el palé. Se realiza una comprobación de cada paquete en el palé. La altura máxima de las superficies superiores de los paquetes que podrían colisionar con el objeto en movimiento se tomará como la altura de partida desde el palé o la altura de aproximación al palé.
g) Búsqueda de Colisión con un Único Palé
Para buscar un palé específico en relación con una posible colisión con un objeto que se desplaza, se definen la posición de entrada y la posición de salida del objeto en los límites del palé. La posición de entrada es una posición limítrofe en la que el objeto que se desplaza comienza a tener una intersección horizontal con el límite del palé, y la posición de salida es una posición limítrofe en la que el objeto que se desplaza ha abandonado el palé casi completamente.
Generalmente, el objeto que se desplaza tendrá una posición de entrada así como una posición de salida en los límites del palé cuando un objeto que se desplaza esté en intersección con los límites del palé. Existen dos excepciones. Para el camino de recogida, la posición de entrada no existe para el palé de "origen" (el palé que acaba de recibir un paquete nuevo). De forma similar, para el camino de colocación, la posición de salida no existe para el palé de "destino" (el palé que está a punto de recibir un paquete). Excepto para el palé de origen en la planificación del camino de recogida, en general si no se puede encontrar una posición de entrada para un palé, el objeto que se desplaza no tendrá una superposición horizontal con el palé, y se evita que el palé colisione con el objeto que se desplaza.
Se calculan las alturas del objeto que se desplaza en la posición de entrada y en la posición de salida, si es que dichas posiciones existen. Estas alturas se pueden obtener a partir de una interpolación lineal a lo largo de una línea que pasa a través de la posición inicial de paso y la posición final de paso. La altura inferior de entre estas dos posiciones limítrofes del palé se tomará como el umbral de altura (inferior). Si se pierde una posición limítrofe, en ese caso, en lugar de la comparación, se utilizará la altura de partida o la altura de aproximación. Si la altura máxima de las superficies superiores de los paquetes apilados en el palé es menor que la altura de umbral, se evita que el palé colisione con el objeto que se desplaza. La altura máxima de las superficies superiores de los paquetes apilados en un palé se registra siempre que se apile un paquete nuevo en un palé.
Cuando se produce un giro, los dos cálculos anteriores pueden implicar una iteración. Inicialmente, el tamaño del objeto en movimiento se toma como el correspondiente al objeto combinado en movimiento para un camino de movimiento entre la posición inicial de paso y la posición final de paso. Utilizando esta información se calcula un conjunto de puntos de entrada y puntos de salida. A continuación se puede obtener un tamaño menor basándose en el objeto combinado en movimiento para un camino de movimiento entre las posiciones de entrada y de salida. El objeto nuevo en movimiento se puede utilizar para conseguir una altura de umbral más precisa.
Si los límites del palé están en intersección con el objeto que se desplaza, en ese caso se lleva a cabo una búsqueda para cada paquete en el palé de manera que se realiza una comprobación en relación con una posible colisión con el objeto en movimiento cuyo tamaño se ha determinado anteriormente. Para cada paquete ya situado en el palé, también pueden existir una posición de entrada y una posición de salida. Si existe una posición de entrada, en ese caso la posición de entrada se añadirá a la lista de posiciones del camino del recorrido. Se produce una excepción en el caso de que un camino de colocación esté cerca de la posición de destino. Si la posición de colisión va más allá de la posición final de paso a lo largo del camino del recorrido, en ese caso la posición de colisión puede ser falsa ya que el objeto que se desplaza se amplía con la tolerancia. En dicha situación, para realizar la comprobación con respecto a la colisión se utilizará la forma correcta del objeto (en lugar del Objeto Rectangular Ampliado en Movimiento).
Para un paquete apilado determinado, si hay una posición de entrada, normalmente existirá una posición de salida. Cuando se considera un camino de recogida con el paquete en las proximidades de la posición de origen, incluso sin una posición de entrada, puede que todavía exista una posición de salida. Cuando se encuentra una posición de salida, la posición de salida se añadirá también a la lista de posiciones del recorrido.
h) Comprobación de Colisión con Paquetes
La comprobación de la colisión individual se compone de dos comprobaciones independientes a lo largo de dos dimensiones ortogonales. Las dos dimensiones ortogonales son la dimensión frontal/posterior y las dimensiones izquierda/derecha. Se puede entender que si el objeto en movimiento colisiona con el paquete apilado, la colisión se debe producir bien en la dimensión frontal/posterior, o bien en la dimensión izquierda/derecha (Figura 103B), pero no en ambas.
A continuación se hace referencia a las Figuras 103A-B. Para la colisión a lo largo de la dimensión frontal/posterior, el objeto en movimiento puede estar en dos posiciones limítrofes tal como se muestra en la Figura 103A. Estas posiciones limítrofes pueden ser bien la posición de entrada o bien la posición de salida dependiendo de la dirección del recorrido. Basándose en los tamaños geométricos del paquete y el objeto en movimiento se puede calcular la coordenada a lo largo de la dimensión izquierda/derecha para el punto de control del objeto en movimiento. Tal como se muestra en la Figura 103, el eje z se definirá como la dirección frontal/posterior, y el eje x a lo largo de la dirección izquierda/derecha. z1 y z2 son las coordenadas z correspondientes frontal y posterior del paquete. La coordenada z del punto de control (centro de la superficie inferior) del objeto en movimiento será (z1-w) cuando el objeto en movimiento esté en el lado inferior, y z2 cuando el rectángulo en movimiento esté en el lado superior. La coordenada x correspondiente del punto de control se puede resolver a partir de una ecuación de la línea recta del camino del recorrido. Una vez que se han obtenido las coordenadas del punto de control, el controlador puede calcular las dos coordenadas x limítrofes a lo largo de las líneas de contacto según la dirección x. Si existe alguna longitud de superposición a lo largo de la dirección horizontal entre el rectángulo en movimiento y el paquete, se puede considerar que la colisión existe.
Para la colisión a lo largo de la dimensión izquierda/derecha, la caja que se desplaza puede estar en dos posiciones limítrofes tal como se muestra en la Figura 103B. Cada posición limítrofe puede ser bien una posición de entrada o bien una posición de salida dependiendo de la dirección del recorrido. Basándose en los tamaños geométricos de los paquetes y el objeto en movimiento, se pueden calcular las coordenadas horizontales del punto de control del objeto en movimiento. Utilizando el mismo sistema de coordenadas que anteriormente, x1 y x2 son la
\hbox{coordenada x}
correspondiente del paquete. La coordenada x del punto de control definido será (x1-1/2) cuando el objeto en movimiento esté en el lado izquierdo, y (x2 + 1/2) cuando el objeto en movimiento esté en el lado derecho. La coordenada z correspondiente del punto de control se puede resolver a partir de una ecuación de la línea recta del camino del recorrido. Una vez que se han obtenido las coordenadas del punto de control, el controlador puede calcular las
\hbox{coordenadas z}
limítrofes a lo largo de la línea de contacto. Si existe alguna longitud de superposición a lo largo de la dirección vertical entre el objeto en movimiento y el paquete, en ese caso la colisión existe. i) Inserción de Paquetes sin Colisión
Inicialmente, en la lista hay únicamente dos posiciones, la posición inicial de paso y la posición final de paso. La posición de entrada o la posición de salida del amortiguador se pueden añadir tal como se ha descrito anteriormente. Posteriormente, para cada inserción de una posición, se llevará a cabo una comprobación de la consistencia para garantizar que la lista ordenada mantiene la "convexidad". En otras palabras, la naturaleza convexa hacia arriba del camino se mantiene cuando a la lista se añaden posiciones nuevas.
j) Comprobación de Paquetes Adyacentes
Siempre que se introduce una posición, en la lista correspondiente se buscará un par adyacente de posiciones, en el que una está inmediatamente antes y otra inmediatamente después basándose en la distancia del recorrido horizontal.
Si la posición nueva está dentro de una tolerancia predefinida para una de las posiciones existentes en el par en términos de distancia de recorrido horizontal, se tratará de dos maneras. Si la posición nueva es inferior a la posición existente, la posición nueva se descartará. De otro modo, la altura existente se elevará hasta la altura nueva, y, tal como se describe posteriormente, se llevarán a cabo una búsqueda hacia delante y una búsqueda hacia atrás.
Si la posición queda fuera de la tolerancia predefinida, se construirá una línea que pasa a través del par de posiciones existentes. Si la altura de la posición nueva es inferior o igual a esa línea, la posición nueva se descartará, de otro modo, la posición nueva se insertará, y se llevarán a cabo una búsqueda hacia delante y una búsqueda hacia atrás.
k) Búsqueda hacia Delante
Con la posición recién insertada como posición de inicio, la posición siguiente se selecciona como posición de comprobación, y la posición que viene a continuación de la posición siguiente, si es que existe, se selecciona como posición de referencia. Tras construir una línea que pasa a través de la posición de inicio y la posición de referencia, se realiza una comprobación sobre si la posición de comprobación está por encima de la línea, por debajo de la línea, o en la línea. Si está por encima de la línea, la búsqueda finaliza. De otro modo, la posición de comprobación se eliminará de la lista. A continuación la posición de referencia se vuelve a etiquetar como la posición de comprobación, y la siguiente posición, si es que existe, se vuelve a etiquetar como la posición de referencia nueva. Comenzará un ciclo nuevo de comprobación. Esto se repetirá hasta que se cumpla la convexidad para todas las posiciones a lo largo de la dirección que va hacia delante.
l) Búsqueda hacia Atrás
Con la posición recién insertada como posición de inicio, la posición previa se selecciona como posición de comprobación, y la posición que viene antes de la posición previa, si es que existe, se selecciona como posición de referencia. Tras construir una línea que pasa a través de la posición de inicio y la posición de referencia, se realiza una comprobación sobre si la posición de comprobación está por encima de la línea, por debajo de la línea, o en la línea. Si está por encima de la línea, la búsqueda finaliza. De otro modo, la posición de comprobación se eliminará de la lista. A continuación la posición de referencia se vuelve a etiquetar como la posición de comprobación, y la posición que viene antes de esa posición, si es que existe, se vuelve a etiquetar como la posición de referencia, y el mismo ciclo se inicia de nuevo. Esto se repetirá hasta que se cumpla la convexidad para todas las posiciones a lo largo de la dirección que va hacia atrás.
m) Tolerancia Vertical
Cada posición en una lista ordenada se complementará con una tolerancia. Esto es equivalente a levantar en una distancia de tolerancia especificada todos los segmentos del polígono convexo que unen las posiciones en la lista, de tal manera que el objeto que se desplaza tenga la menor probabilidad de colisionar con paquetes apilados o paquetes en el amortiguador acumulador. Esto se puede conseguir también ampliando el rectángulo en movimiento según una tolerancia de colisión en la superficie inferior.
E. Eficacia de la sincronización
El sistema de software incluye los siguientes componentes: software de planificación del movimiento del robot, software de interpolación de la trayectoria del robot, software de control de los dispositivos periféricos, software de visualización de mensajes y de tratamiento de errores, y algoritmos de apilamiento. El software de planificación del movimiento del robot planifica una secuencia de movimiento de recogida y colocación basándose en una planificación de la pila de paquetes, y planifica cada segmento del movimiento. El software de interpolación de la trayectoria ejecuta un segmento de movimiento planificado e interpola una posición nueva en cada ciclo de la trayectoria para comunicársela a las placas de servo. El software de control de los dispositivos periféricos coordina el movimiento de la cinta de alimentación, la estación de medición y el acumulador. El algoritmo de apilamiento es un software de ordenador que tal como se ha descrito anteriormente genera una planificación de la pila de paquetes. La planificación de la pila dictamina qué paquete recoger del acumulador de paquetes, en dónde colocar el paquete en el palé, y qué orientación del paquete utilizar.
Todos los componentes según una realización de la invención se controlan por medio de un controlador del sistema de paletización basado en un bus VME. Según esta realización, la placa del procesador principal utilizada es una Motorola MVME167. El sistema operativo multitarea de tiempo real utilizado es el pSOS+. El software de control para la cinta alimentadora, la estación de medición, el acumulador, y el robot, y los algoritmos de apilamiento se pueden ejecutar todos en esta placa. Este procesador principal se comunica con placas de servo Galil para controlar el robot De pórtico, la estación de medición, la cinta alimentadora, y el acumulador. También se puede comunicar con una placa I/O Matrix para recoger datos de células de carga, que residen en la estación de medición.
1. Planificación del Movimiento del Robot
Durante un ciclo de movimiento de recogida y colocación, el robot se controla con la máxima aceleración y deceleración a lo largo de todos los segmentos de movimiento. El perfil de movimiento contiene una mezcla de aceleración/deceleración de onda cuadrada y aceleración/deceleración de onda sinusoidal, ambas bien conocidas en el campo del control. Dada una aceleración máxima, el perfil de onda cuadrada puede conseguir un movimiento más rápido que el perfil sinusoidal. Por otro lado, el perfil de onda sinusoidal provocará menos vibración que el perfil de onda cuadrada. Durante un ciclo de recogida y colocación, el pórtico seguirá un perfil de onda cuadrada todo el tiempo excepto en el último segmento del ciclo de colocación. En ese segmento, se produce una conmutación a un perfil sinusoidal. Este método consigue un tiempo de ciclo corto, a la vez que preserva la precisión de la colocación.
2. Disposición de la Sincronización
En la configuración inicial del sistema, en primer lugar se ejecutarán los procesos de la estación de medición y de alimentación del acumulador. Después de que se haya llenado el acumulador, de aquí en adelante, los procesos de medición de los paquetes y de alimentación se ejecutarán en paralelo al movimiento del robot.
Tan pronto como el robot recoja un paquete del acumulador y evite cualquier colisión con los paquetes contiguos, se da inicio al ciclo de alimentación de los paquetes. La alimentación de los paquetes continúa hasta que el acumulador está lleno; es decir, el último paquete acabará parcialmente en la estación de medición.
Según la presente invención, el tiempo del ciclo de alimentación del acumulador se mantiene menor que o igual a la mitad del tiempo del ciclo de recogida y colocación del robot. Cuando el robot vuelve a recoger otro paquete, el controlador debe comprobar si se ha realizado la alimentación del acumulador antes de caer sobre ese paquete. Si no se ha realizado la alimentación del acumulador, el robot permanecerá inactivo, y el ciclo de apilamiento se retrasará. Cuando se retira un paquete relativamente grande del acumulador, típicamente el intersticio se llenará con uno o dos paquetes. Ocasionalmente, para llenar el intersticio se requieren tres paquetes, si es que son pequeños; no obstante, esta situación es improbable.
A continuación el siguiente paquete se introduce en el borde salida de la cinta de inducción. En una realización preferida, en la cinta de inducción hay instalada una célula fotoeléctrica que actúa como un sensor de deceleración. La ubicación del sensor de deceleración se posiciona de tal manera que cuando un paquete comienza a decelerarse desde ese punto, se detendrá en el borde de salida de la cinta de inducción. El ordenador supervisará el sensor de deceleración, y detendrá la cinta de inducción cuando llegue un paquete nuevo. En esta disposición, siempre que se haya finalizado la medición de un paquete previo, habrá un recorrido mínimo para mover el siguiente paquete sobre la estación de medición.
3. Planificación de Un Paquete por Anticipado
Según la presente invención, la toma de decisiones de apilamiento se ejecuta en paralelo al movimiento del robot y la medición y alimentación de los paquetes. La toma de decisiones de apilamiento prepara una planificación de la pila con respecto a qué paquete recoger del amortiguador, dónde colocarlo en el palé, así como qué orientación utilizar. Tan pronto como el planificador del movimiento del robot acepte la planificación de la pila, la toma de decisiones de apilamiento comienza a realizar cálculos para una siguiente colocación.
La toma de decisiones de apilamiento utiliza un modelo de geometría de un paquete por anticipado para el amortiguador acumulador y el palé. Físicamente, la pinza del robot acaba de finalizar la colocación del último paquete, y acaba de iniciar el movimiento hacia el amortiguador para recoger un paquete planificado. No obstante, en el modelo de Un Paquete por Anticipado, se considera que el paquete planificado ha sido retirado del amortiguador, y se debe haber colocado en el palé. Se considera también que el desplazamiento de posiciones de paquetes en el acumulador ha finalizado. Basándose en este modelo de una etapa por anticipado, se calcula la siguiente planificación de la pila.
De este modo, cuando un robot acaba de colocar el paquete actual, ya se ha preparado la selección del siguiente paquete, de manera que no se produce ningún retardo de tiempo.
4. Multitarea
Tal como puede observarse, según la presente invención, se están llevando a cabo una multitud de tareas diferentes, que pueden plantear dificultades en un sistema operativo de tiempo real como el utilizado. Tal como puede entenderse, puede resultar desventajoso si el sistema debe "esperar" a que se produzcan cálculos antes de permitir que se recorra un camino de recogida o un camino de colocación.
Según la presente invención, la fijación de prioridades de las tareas de control puede utilizar eficazmente el tiempo del ordenador, reduciendo o eliminando de este modo el retardo por los cálculos en el ciclo de apilamiento.
Según la presente invención, tal como se muestra en la Figura 106, hay 6 tareas de software que se pueden ejecutar en un procesador: tarea de apilamiento, tarea de planificación, tarea de trayectorias, tarea de los dispositivos periféricos, tarea de impresión y tarea de errores.
La tarea de apilamiento realiza una planificación de la pila de paquetes, que incluye qué paquete recoger del amortiguador, dónde colocarlo en la pila, y qué orientación utilizar. Esta planificación incluye el proceso de apilamiento descrito anteriormente. La tarea de planificación diseña y ejecuta la secuencia descrita anteriormente de movimiento de recogida y colocación del robot de pórtico. La tarea de planificación se puede hacer extensiva también a la gestión de la interfaz de usuario. La tarea de trayectorias gestiona la interpolación de tiempo real de los segmentos de movimiento tal como se ha descrito en relación con la planificación del camino de colocación y el camino de recogida. En esta tarea se implementan también obligaciones de mantenimiento críticas en relación con el tiempo como la comprobación de si se ha pulsado un botón E-STOP (paro de emergencia). La tarea de los dispositivos periféricos gestiona el control para el transportador alimentador de entrada, la estación de medición y el acumulador. La tarea de impresión envía todos lo mensajes a una pantalla monitor o un LED. La tarea de errores se hace activa cuando el operario pulsa el botón E-STOP, o si se produce un error de hardware o software.
Según la presente invención, se realiza una asignación de prioridades relativas de las tareas. El tiempo de la CPU se asigna basándose en la prioridad de las tareas: siempre que una tarea de prioridad alta esté preparada para la ejecución, se interrumpirá una tarea de prioridad baja que esté en funcionamiento, y a dicha tarea de prioridad alta se le asignará tiempo de cálculo. A cada una de las tareas anteriores se le asigna una prioridad diferente. La tarea de trayectorias posee la prioridad más alta, seguida por la tarea de errores, la tarea de la estación de medición, la tarea de planificación, la tarea de apilamiento, y la tarea de impresión. Siempre que una tarea específica de prioridad alta se haya completado, el tiempo de la CPU se desplazará inmediatamente hacia una tarea que tenga una prioridad inferior.
Según la presente invención se proporciona una disposición del tiempo de ejecución de las tareas. Tal como se muestra en la disposición 2000, la Figura 106, una tarea de prioridad alta cederá tiempo de la CPU del ordenador siempre que esté inactiva voluntariamente. Permanece así hasta que es activada explícitamente por una tarea externa. Una tarea de alta prioridad también cederá tiempo de la CPU del ordenador cuando esté esperando algún acontecimiento. Permanecerá así hasta que reciba dicho acontecimiento de otra tarea.
Tal como se muestra con la referencia 2010 en la Figura 107, después de que la tarea de apilamiento genere una planificación de recogida y colocación de paquetes en la referencia 2012, "enviará un acontecimiento" a la tarea 2013 de planificación, permitiéndole que se ponga en ejecución, y quedará inactiva en la referencia 2014 para ceder tiempo de ordenador. Reanudará su ciclo cuando la tarea de planificación haya tomado la planificación de la pila actual.
Tal como se muestra en la Figura 108, la tarea de planificación no se ejecutará a menos que reciba una planificación de apilamiento de paquetes desde la tarea de apilamiento. Después de recibir la planificación, la tarea de planificación activará la tarea de apilamiento para extraer una planificación de apilamiento del siguiente paquete. A continuación la tarea de planificación planifica y ejecuta las secuencias del movimiento de recogida y colocación. Cada etapa en las secuencias incluye típicamente una planificación de los segmentos del movimiento. Después de planificar un segmento de movimiento, la tarea de planificación quedará inactiva hasta que sea activada por una tarea de trayectoria. Inmediatamente antes de recoger un paquete del acumulador, la tarea de planificación esperará un acontecimiento realizado por el acumulador. Inmediatamente después de levantar un paquete, una tarea de planificación activará la tarea de periféricos para alimentar el siguiente paquete.
Tal como se muestra con la referencia 2030 en la Figura 109, un reloj de interrupciones activará la tarea de trayectorias con un intervalo fijo, por ejemplo, 32 milisegundos. Una vez activada, la tarea de trayectoria actualizará las posiciones de la trayectoria del robot si no se ha acabado el segmento actual, o realizará una transición hacia el siguiente segmento planificado. Basándose en la instrucción (almacenada en la memoria del ordenador) de la tarea planificada, la tarea de trayectoria puede activar la tarea de planificación bien cuando se hayan realizado todos los segmentos planificados del movimiento o bien inmediatamente después de la transición hacia el siguiente segmento de movimiento. A continuación la tarea de trayectoria ejecuta varias obligaciones de mantenimiento, y se queda inactiva.
Tal como se muestra con la referencia 2040 en la Figura 111, la tarea de los dispositivos periféricos iniciará un programa de movimiento para alimentar y medir un paquete en la referencia 2041. El programa de movimiento se ejecuta en la placa de servo. Durante la ejecución del programa, la mayoría del tiempo la tarea de los dispositivos periféricos está en el modo inactivo. Cuando alcanza las posiciones críticas, es activada por la placa de servo para intercambiar datos con dicha placa de servo o para leer datos del sensor en la referencia 2042. Este proceso se repetirá hasta que el acumulador esté lleno. A continuación la tarea de los dispositivos periféricos enviará un acontecimiento hacia la tarea de planificación en la referencia 2044, y quedará inactiva hasta que reciba el acontecimiento de vuelta desde la tarea de planificación.
Tal como se muestra en la Figura 112, la tarea de impresión sigue visualizando mensajes en la referencia 2052 siempre que exista alguno. Esta tarea se ejecuta únicamente cuando el resto de las tareas no están en funcionamiento. Si el sistema va a incluir tareas adicionales de baja prioridad, el método de desactivación y activación utilizado anteriormente se puede hace extensivo a la tarea de impresión.
Tal como se muestra en la Figura 113, normalmente la tarea de errores no está en funcionamiento. Es activada por un error excepcional para tratar los errores en la referencia 2062. Después del procesado, permanece inactiva en la referencia 2061.
F. Corrección de errores
Tal como puede entenderse, cuando los paquetes se colocan en contacto lineal, pueden llegar a comprimirse o deformarse algo con respecto a sus dimensiones originales que se detectaron anteriormente según la dirección de avance. Por esta razón la longitud real de la línea acumulada (la longitud real de extremo a extremo de la línea acumulada de paquetes) puede diferir con respecto a la suma de las "longitudes nominales" de los paquetes medidas anteriormente. Por esta razón, si la pinza únicamente se basó en las mediciones individuales anteriores para ir y recoger un paquete específico, podría estar "desviada" una distancia de error de forma desventajosa si, por ejemplo, la compresión de la línea ha hecho que la longitud real de la línea acumulada sea menor que la suma de las longitudes nominales. A continuación se hace referencia a las Figuras 114-117 para ilustrar un método y un aparato según la presente invención para seleccionar paquetes individuales de una línea de paquetes del acumulador, que incluye la corrección de errores para compensar la diferencia entre las longitudes de los paquetes antes de la acumulación y sus longitudes reales mientras están acumulados.
Tal como se muestra en la Figura 114, un grupo 1140 de paquetes "A", "B", "C" y "D" están en contacto lineal según sus longitudes en un transportador acumulador, estando situado el primer paquete acumulado A contra un tope extremo 1142 de referencia, de ubicación conocida, y por lo menos los paquetes "A", "B", "C" y "D" en contacto lateral con una guía 1142 de alineación lateral para alinearlos lateralmente. Se debería entender que el término "longitud" es relativo con respecto a la orientación en la que se sitúan los paquetes cuando se cargan en el acumulador. El último paquete D en el transportador está en el camino b de un sensor S de distancia, que está a un ángulo \partial con respecto al eje X, que es el eje a lo largo del cual, en lo sucesivo, se miden todas las distancias. Detectando la distancia "d" con respecto al sensor "S" y calculando el coseno de d, se puede determinar la componente "X" de la distancia "d". Dicha información combinada con las dimensiones del transportador acumulador permiten el cálculo de la Longitud Real de la Línea de los paquetes sobre el transportador acumulador. El conocimiento de las longitudes nominales de los paquetes individuales, medidas por el transportador de dimensionamiento (no mostrado) situado anteriormente según la dirección de avance, permite el cálculo de la Longitud Nominal de la Línea de los paquetes A, B, C y D. La diferencia entre estos dos valores es el Error de la Línea Real, o error total "e". Este error se compara con unos umbrales, tales como +1,2 pulgadas y -1,5 pulgadas. y si el error supera cualquiera de estos umbrales se le asigna el valor del umbral en cuestión.
En este momento, el sistema está preparado para la retirada de un paquete, y por esta razón está en el inicio de su ciclo. A continuación, tal como se muestra en la Figura 115, de la línea se retira un paquete, tal como "B", y se coloca otro paquete "E" en contacto lineal con los otros paquetes. A continuación se vuelve a calcular el error "e" y se retira otro paquete (por ejemplo, el paquete "D") y se sustituye por un paquete tal como el F para obtener la configuración mostrada en la Figura 116.
Tal como se ha descrito anteriormente, después de calcular cada error "e", a continuación la pinza retira un paquete de entre los paquetes situados en el transportador acumulador. Es deseable conocer con la mayor precisión posible el centro (por lo menos en la dirección "X") de los paquetes para conseguir una colocación de los paquetes cogidos que resulte consistente en posiciones situadas más allá según la dirección de avance. Por esta razón el error "e" es proporcional a los paquetes en las líneas tal como se muestra en la Figura 117, en donde:
e = error total (calculado según la Figura 114)
i = número de paquete (n.º 6 en la Figura 117)
N = número total de paquetes (un n.º de 7 en la Figura 117)
q = estimación individual del error de paquete
q = \frac{( i-1 ) e'}{(N-1)}
Tal como puede entenderse, básicamente este cálculo "reparte" de forma proporcional el error total "e" entre los paquetes situados entre el primer y el último paquetes en la línea, sin medir realmente la ubicación de los paquetes intermedios.
Otra característica de la invención es la utilización de un sistema de "ponderación" para calcular un Error Ponderado de la Línea Real "e'". Tal como se ha descrito en relación con las Figuras 114-116, durante cada ciclo de funcionamiento se calcula un Error de la Línea Real "e". En el caso de un funcionamiento en régimen permanente, se pueden utilizar tres Errores de la Línea Real consecutivos para calcular un error "e'" "ponderado". Este e' se calcula por medio de la siguiente fórmula:
e'=0,2 \ (e[t-2]) +0,3 \ (e[t-1]) +0,5 \ [(e[t])
en donde
t = ciclo actual
t-1 = ciclo previo
t-2 = un ciclo antes del ciclo previo
Tal como puede observarse, esta fórmula asigna más peso al error más reciente, pero al mismo tiempo proporciona algún peso, aunque menor, a los errores anteriores.
En resumen, puede observarse que el proceso anterior descrito en relación con las Figuras 114-117 proporciona un método y un aparato según la presente invención para seleccionar paquetes individuales de una línea de paquetes acumulados, que incluye la corrección de errores para compensar la diferencia entre las longitudes de los paquetes antes de la acumulación y sus longitudes reales mientras están acumulados.

Claims (11)

1. Un procedimiento para seleccionar paquetes individuales (A, B, ...) de una línea de paquetes acumulados compuesta por una pluralidad de paquetes en contacto lineal a lo largo de sus longitudes, incluyendo dicha línea de paquetes acumulados, en sus extremos opuestos, los paquetes finales primero y segundo (A, D) definiendo las superficies correspondientes primera y segunda, aparentemente opuestas, la distancia real entre dichas superficies, aparentemente opuestas, definiendo dicha longitud total real de dicha línea de paquetes acumulados, incluyendo también dicha línea de paquetes acumulados, al menos un paquete intermedio (B, C), situado entre dichos paquetes finales, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
a) definir una dimensión común de una pluralidad de paquetes como "longitud nominal" de cada uno de dichos paquetes;
b) después de la etapa "a", acumular dicha línea de paquetes acumulados como una pluralidad de paquetes en contacto lineal, de forma que dichas dimensiones comunes reales de dichos paquetes se combinan para constituir la longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados;
c) medir la longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados, midiendo la distancia entre dichas superficies primera y segunda aparentemente opuestas;
d) definir como "error real de línea" (e), la diferencia entre dicha longitud real de línea de paquetes acumulados y la suma de las longitudes nominales de línea de todos los paquetes de la línea;
e) asignar una parte de dicho error real de línea a uno de dichos paquetes intermedios dentro de dicha línea; y
f) dar instrucciones a un dispositivo de agarre para que recoja dicho paquete intermedio, dichas instrucciones en base, al menos parcialmente, a dichas medidas de longitud nominal y a dicha parte de dicho error real de línea asignada a dicho paquete intermedio.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha medida de dicha longitud real de línea, de dicha línea de paquetes acumulados, se realiza impulsando dicha primera superficie opuesta, de dicho primer paquete, contra una superficie de parada de referencia (1141) de una situación conocida y midiendo la distancia de dicha segunda superficie opuesta, de dicho segundo paquete (P), con respecto a dicha superficie de parada de referencia.
3. El procedimiento según la reivindicación 2, en el que la parte de dicho error real de línea, asignada a dicho paquete intermedio, depende directamente del número de paquetes entre dicha superficie de parada de referencia y dicho paquete intermedio.
4. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho procedimiento se lleva a cabo sobre una línea de paquetes acumulados que tiene dicho paquete intermedio en contacto directo con al menos uno de dichos paquetes finales.
5. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho procedimiento se lleva a cabo sobre una línea de paquetes acumulados, que no tiene dicho paquete intermedio en contacto directo con ninguno de dichos paquetes finales, teniendo, en cambio, al menos un paquete entre el paquete intermedio y cada uno de los paquetes finales.
6. Un procedimiento para seleccionar paquetes individuales (A, B, ...) de una línea de paquetes acumulados compuesta por una pluralidad de paquetes en contacto lineal a lo largo de sus longitudes, incluyendo dicha línea de paquetes acumulados, en sus extremos opuestos, los paquetes finales primero y segundo (A, D) que definen las superficies correspondientes primera y segunda aparentemente opuestas, la distancia real entre dichas superficies aparentemente opuestas definiendo dicha longitud total real de dicha línea de paquetes acumulados, incluyendo también dicha línea de paquetes acumulados, al menos un paquete intermedio (B, C), situado entre dichos paquetes finales, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
a) definir una dimensión común de una pluralidad de paquetes como "longitud nominal" de cada uno de dichos paquetes;
b) después de la etapa "a", acumular dicha línea de paquetes acumulados como una pluralidad de paquetes (K) en contacto lineal, de forma que dichas dimensiones comunes de dichos paquetes se combinan para constituir la longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados;
c) medir la longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados, midiendo la distancia entre dichas superficies primera y segunda aparentemente opuestas;
d) definir como "error real de línea" (e), la diferencia entre dicha longitud real de línea de paquetes acumulados y la suma de las longitudes nominales de línea de todos los paquetes de la línea;
e) asignar una parte de dicho error real de línea a uno de dichos paquetes intermedios dentro de dicha línea;
f) dar instrucciones a un dispositivo de agarre para que recoja dicho paquete intermedio, siendo dichas instrucciones dependientes, al menos parcialmente, de dichas medidas de longitud nominal y de dicha parte de dicho error real de línea asignada a dicho paquete intermedio (P);
g) acumular otro paquete (E) para crear una línea modificada de paquetes acumulados;
h) medir la longitud real de línea de dicha línea modificada de paquetes acumulados;
i) definir como segundo "error real de línea", la diferencia entre dicha longitud real de línea modificada de paquetes acumulados y la suma de las longitudes nominales de línea de todos los paquetes de la línea modificada de paquetes acumulados;
j) definir un error real de peso de la línea, que depende de dicho error real original de la línea, definido en la etapa "d" y dicho segundo error real de línea, definido en la etapa "i"; y
k) dar instrucciones a un dispositivo de agarre para que recoja otro paquete intermedio (P), dichas instrucciones dependientes, al menos parcialmente, de dichas medidas de longitud nominal y de dicha parte de dicho error real de peso de la línea asignada a dicho paquete intermedio.
7. Un aparato para seleccionar paquetes individuales (A, B, ...) de una línea de paquetes acumulados (16) compuesta por una pluralidad de paquetes en contacto lineal a lo largo de sus longitudes, incluyendo dicha línea de paquetes acumulados, en sus extremos opuestos, los paquetes finales primero y segundo (A, D), definiendo las superficies correspondientes primera y segunda aparentemente opuestas, la distancia real entre dichas superficies aparentemente opuestas, definiendo dicha longitud total real de dicha línea de paquetes acumulados, incluyendo también dicha línea de paquetes acumulados, al menos un paquete intermedio (B, C), situado entre dichos paquetes finales, comprendiendo dicho aparato:
a) medios para definir una dimensión común de una pluralidad de paquetes, como "longitud nominal" de cada uno de dichos paquetes (P);
b) medios para acumular dicha línea de paquetes acumulados como una pluralidad de paquetes en contacto lineal, de forma que dichas dimensiones comunes de dichos paquetes se combinan para constituir la longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados;
c) medios para medir la longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados, midiendo la distancia entre dichas superficies primera y segunda aparentemente opuestas;
d) medios para definir como "error real de línea" (e) la diferencia entre dicha longitud real de línea de paquetes acumulados y la suma de las longitudes nominales de línea de todos los paquetes de la línea;
e) medios para asignar una parte de dicho error real de línea a uno de dichos paquetes intermedios dentro de dicha línea;
f) medios de dispositivo de agarre para recoger dicho paquete intermedio; y
g) medios de control del dispositivo de agarre para dar instrucciones a un dispositivo de agarre para que recoja dicho paquete intermedio, siendo dichas instrucciones para dichos medios de control del dispositivo de agarre sensibles, al menos parcialmente, a dichas medidas de longitud nominal y a dicha parte de dicho error real de línea asignada a dichos paquetes intermedios.
8. El aparato según la reivindicación 7, que además comprende una superficie de parada de referencia (1141) y en el que dicha medida de dicha longitud real de línea de dicha línea de paquetes acumulados se realiza impulsando dicha primera superficie opuesta, de dicho primer paquete (10), contra una superficie de parada de referencia de una situación conocida y midiendo la distancia de dicha segunda superficie opuesta, de dicho segundo paquete, con respecto a dicha superficie de parada de referencia.
9. El aparato según la reivindicación 8, en el que la parte de dicho error real de línea asignada a dicho paquete intermedio, depende directamente del número de paquetes entre dicha superficie de parada de referencia y dicho paquete intermedio.
10. El aparato según la reivindicación 7, en el que dicho aparato manipula una línea de paquetes acumulados, teniendo dicho paquete intermedio en contacto directo con al menos uno de dichos paquetes finales.
11. El aparato según la reivindicación 7, en el que dicho aparato manipula una línea de paquetes acumulados, no teniendo dicho paquete intermedio en contacto directo con ninguno de dichos paquetes finales, teniendo, en cambio, al menos un paquete entre el paquete intermedio y cada uno de los paquetes finales.
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