CN106364827A - 智能仓储货柜及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能仓储货柜及控制方法。该货柜主要由底座、立体骨架、货格、货盒、电气柜、出入货装置、搬运货叉智能移动装置等组成。立体骨架、出入货装置固定在底座上，立体骨架设有多个货盒托架；平行于立体骨架的中间位置上固定有进行三维方向移动的搬运货叉智能移动装置；出入货装由水平运动装置和垂直运动装置组成；操作台位于立体骨架的最前端，左右方分别设有两个存取物料平台；该仓储货柜由处理器控制运行。本发明之仓储货柜结构合理，搬运货叉智能移动装置，可沿三个方向移动并对不同位置的货物进行存取，从而有效地提高了对货物的存取效率及对空间的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种物流存储设备的技术，具体地说是一种存取货物的仓储货柜和控制方法。
背景技术
货柜，是存储物料的设备，尤其对储存电子元器件、机械加工零件、档案书籍、SMD盘料、IC芯片盒装料、电力用电表、PCB板等散装物料、整盒物料等精密物料而言，其物料存取功能的好与差，十分重要。
传统的物料存储货柜，为多行多列的货架式结构，物料摆放在该多行多列的货架上。传统货柜的缺点：由于物料的品种多，所需要的货架必然多，设备占地面积大；在查找物料时，需人工寻找，费时费力；在盘点以及查询库存情况时，需要投入大量的人力、时间；另外，由于货架摆放密集，死角不易于打扫，物料长期在敞开式的环境中存放，容易集聚灰尘或受环境影响而受潮或氧化等，…。传统的仓储业务，是以收取保管费为商业模式，经营者希望自己的仓库总是满满的；而现代物流，其商业模式是建立在物流总成本的考核上，是以整合流程、协调上下游为目的，因此静态库存越少越好。
面对制造业大环境的改变：产品周期越来越短，多样少量的生产方式等。库存必须建立及执行供应链管理***，借助电脑化、信息化将供应商、制造商、客户三者紧密联合，共担库存风险。
仓储管理可以简库存的最优控制部分，是确定仓库的商业模式，即要（根据上一层设计的要求）确定本仓库的管理目标和管理模式，如果是供应链上的一个执行环节是成本中心，多以服务质量、运营成本为控制目标，追求合理库存甚至零库存。
总之，传统的货架存储仓库已经无法满足现代库存的需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统仓储货柜存在的不足，提供一种智能仓储货柜及控制方法。
本发明是这样实现的：
一、本发明之智能仓储货柜，主要包括：底座（1）、立体骨架（2）、货格（4）、货盒（10）、电气柜（9）、出入货装置、操作台（11）、搬运货叉智能移动装置、仓储货柜的控制机构、柜壳。
立体骨架（2）安装固定在智能货柜底座（1）上；立体骨架（2）设有多个从上至下逐行分布的货盒托架（3），每两个货盒托架（3）组成一个货格（4），其每个货格内装有一个货盒（10）；
平行于立体骨架（2）的中间位置上安装固定有进行可三维方向移动的搬运货叉智能移动装置；
立体骨架（2）的前方之货柜底座（1）上，其左右位置分别安装有水平运动装置（7）和垂直运动装置（8），此两种装置组成了出入货装置，用于将放置在此装置上的货盒（10）送达物料台；
电气柜（9）位于立体骨架（2）一侧之后部，用来为搬运货叉机构及搬运货叉机构的智能移动装置和出入货装置提供驱动电源；
所述操作台（11），位于立体骨架的最前端，其左右位置安装有存货或取货用的物料平台（15);左右物料平台（15)分别安装了一个扫描器（20），此扫描器用于对货物条码进行扫描，读取货物信息；
操作台（11）之中间位置，设有货盒放置区（16），用于放置物料篮；
操作台（11）上还设置有用于生成控制指令的控制台、小票打印机（18）、条码打印机（19）、指纹识别器（21）等。
所述用于搬运货叉机构的智能移动装置，包括：X轴线性模组（22）安装固定在智能货柜内，上下平行共两根，Y轴线性模组（23）安装固定在X轴线性模组（22）的滑块上，搬运货叉（24）安装固定在Y轴线性模组（23）上，X轴传动装置（26）可驱动X轴线性模组（22）的滑块做左右方向的直线运动，既Y轴线性模组（23）可在X轴方向做左右方向的直线运动，Y轴传动装置（25）可驱动Y轴线性模组（23）上的滑块做上下方向的垂直运动，既搬运货叉（24）可在Y轴方向做上下方向的垂直运动。其中所述的X轴传动装置，Y轴传动装置，搬运货叉，均和设于智能移动装置外部的控制***相连。
该搬运货叉智能移动装置，可沿三个方向移动并对不同位置的货物进行存取，从而有效地提高了对货物的存取效率及对空间的利用率。且在X轴方向、Y轴方向采用线性模组，X轴伺服电机和Y轴伺服电机通过伺服驱动器控制，带动X轴跟Y轴线性模组上的滑块运动，所以定位精准，运行平稳，噪音小，提高了空间利用率及对货物的存取效率，降低了储运损耗；
本发明之仓储货柜的控制机构，由处理器控制运行。所述处理器，即上位机（019），是连接安装在控制台触摸一体机（17）或电气柜（9）内的下位机；由上位机生成的控制指令对下位机进行控制。
所述电气柜（9），内部装有：
连接下位机的用来驱动搬运货叉的伺服驱动控制器；
连接下位机的用来驱动用于搬运货叉智能移动装置的X轴伺服控制器；
连接下位机的用来驱动用于搬运货叉智能移动装置的Y轴伺服控制器；
连接下位机的用来驱动出入货装置的水平移动的伺服控制器；
连接下位机的用来驱动出入货装置的垂直移动的伺服控制器；
连接下位机的用来驱动左右物料台，仓门电机的仓门驱动器；
连接下位机的用来驱动电动天窗电机的控制器。
所述柜壳，系智能仓储货柜的外壳；整个柜壳包括操作台（11）、左右侧板（12）、顶盖板（13）、维修门（14）。
二、智能仓储货柜的控制方法
该智能仓储货柜的控制方法，包括以下步骤：
1.智能仓储货柜的上位机根据本地指令，生成对下位机进行控制的控制程序；
2.智能仓储货柜的下位机根据所述控制程序，控制搬运货叉的智能移动装置进行三维方向运动，到达货架上的任意一个货格，以便将货格内的货盒移动到所述出入货装置上去，或者将货盒从出入货装置返回至货格；
其中，下位机通过控制,用来驱动搬运货叉的智能移动装置X轴伺服驱动器的输出、用来驱动搬运货叉的智能移动装置Y轴伺服驱动器的输出、用来驱动搬运货叉的伺服驱动器的输出，使智能移动装置进行三维方向。
其中，下位机通过控制用来驱动出入货装置，水平移动装置（7）的伺服驱动器的输出，用来驱动出入货装置，垂直移动装置（8）的伺服驱动器的输出，出入货装置将智能移动装置输送至出入货装置上的货盒送达到物料平台（15）的仓门位置下；
其中，下位机通过控制用来驱动左右物料台（15）的仓门电机的仓门驱动器输出，仓门打开可将所要存入或者取出的物料放置进或取出物料盒；
其中，下位机通过控制用来驱动电动天窗的电机驱动器输出。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例之智能仓储货柜的骨架三维立体示意图；
图2为骨架的正视图；
图3为本实施例之智能仓储货柜的整体外形的三维立体示意图；
图4为智能仓储货柜的操作台部位局部放大视图；
图5为搬运货叉的智能移动装置正视图；
图6为本发明智能仓储货柜的电原理图；
图7为本发明智能仓储货柜的存货控制流程图；
图8为本发明智能仓储货柜的取货控制流程图。
图中，1是底座，2是立体骨架，3是货盒托架，4是货格，5是搬运货叉，6是搬运货叉的智能移动装置，7是水平移动装置，8是垂直移动装置，9是电气柜，10是货盒，11是操作台，12是左右侧板，13是顶盖板，14是维修门，15是物料平台，16是货盒放置区，17是触摸一体机，18是小票打印机，19是条码打印机，20是扫描器，21是指纹识别器，22是X轴线性模组，23是Y轴线性模组，24是搬运货叉，25是Y轴传动装置，26是X轴传动装置。
具体实施方式
实施例 一种智能仓储货柜及控制方法
图1～图4，显示了本实施例之智能仓储货柜的构造：
图1货柜之骨架的立体构造；图2骨架的正视构造；图3货柜的整体外形；图4货柜的操作台部位。
立体骨架（2），安装固定在智能货柜底座（1）上；
立体骨架（2）上安装有多个从上至下逐行分布的货盒托架（3），每两个货盒托架（3）组成一个货格（4），其每个货格内装有一个货盒（10）；
平行于立体骨架（2）的中间位置，安置有用来进行三维方向移动的搬运货叉（5）及用于搬运货叉的智能移动装置（6），搬运货叉（5）固定安装在智能移动装置（6）上；
立体骨架（2）前端之智能货柜底座（1）上，其左右位置分别固定有水平运动装置（7）和垂直运动装置（8），此两种装置组成了出入货装置，用于将物料放置在此装置上的货盒（10）中，纵观送达物料台；
立体骨架（2）的后端（从出入货装置向立体骨架看去），在立体骨架（2）的左侧后部位置安装固定有电气柜（9），此电气柜用来为搬运货叉机构、搬运货叉机构的智能移动装置和出入货装置，提供驱动电源及控制；
智能货柜的外部——柜壳，采用钣金零件将立体骨架（2）及出入货装置包裹成型。柜壳整体分为：操作台（11）、左右侧板（12）、顶盖板（13）、维修门（14）；
操作台（11）的左右处，分别安装有存货或取货用的物料平台（15);左右物料平台（15）上面，分别安装有扫描器（20），此扫描器用于对货物条码进行扫描，读取货物信息；
操作台（11）的中间位置安装有货盒放置区（16），用于放置物料篮；
操作台（11）上还设置有用于生成控制指令的控制台，控制台主要是用来输入指令的输入装置即触摸一体机（17）；
操作台（11）上左侧立面上安装有小票打印机（18），用于打印每次存货或取货的货物信息；
操作台（11）上右侧立面上安装有条码打印机（19），用于打印条码，打印出来的条码贴于要存入的货物上面，此条码可通过扫描器方便的读取存入或取出的货物信息；
操作台（11）上右侧立面上还安装有指纹识别器（21），***分配建立的操作者权限，通过指纹识别器（21）对操作者指纹的读取，能够让具有操作权限的使用者快速登录到智能仓储货柜的***中去。
在智能仓储货柜中安装有处理器（上位机），其安装在控制台触摸一体机（17）或电气柜（9）内；上位机生成控制指令（驱动程序）对下位机进行控制。
电气柜（9）内，安装有：
连接下位机的用来驱动搬运货叉的伺服驱动控制器；
连接下位机的用来驱动用于搬运货叉智能移动装置的X轴伺服控制器；
连接下位机的用来驱动用于搬运货叉智能移动装置的Y轴伺服控制器；
连接下位机的用来驱动出入货装置的水平移动的伺服控制器；
连接下位机的用来驱动出入货装置的垂直移动的伺服控制器；
连接下位机的用来驱动左右物料台，仓门电机的仓门驱动器；
连接下位机的用来驱动电动天窗电机的控制器。
图5显示了本实施例之搬运货叉智能移动装置的构造，
该智能移动装置位于立体骨架（2）上两侧货盒托架（3）之间。
包括：X轴线性模组（22），安装固定在智能货柜内，上下平行共两根；Y轴线性模组（23）］安装固定在X轴线性模组（22）的滑块上，搬运货叉（24）安装固定在Y轴线性模组（23）上。X轴传动装置（26）可驱动X轴线性模组（22）的滑块做左右方向的直线运动，即Y轴线性模组（23）可在X轴方向做左右方向的直线运动，Y轴传动装置（25）可驱动Y轴线性模组（23）上的滑块做上下方向的垂直运动，既搬运货叉（24）可在Y轴方向做上下方向的垂直运动。其中所述的X轴传动机构，Y轴传动机构，搬运货叉传动机构，均和设于智能移动装置外部的控制***相连。
智能移动装置的X轴运动单元（22）进行三维方向的移动，可以到达货架上的任意一个货格（4），以便将货格（4）上的货盒（10）移动到出入货装置上（7）（8），或将货盒（10）从出入货装置（7）（8）上送回货格（4）。
图6显示了本发明智能仓储货柜的电路原理，
上位机（即处理器）安装在控制台触摸一体机（17）或电气柜（9）内机。上位机的控制指令对下位机进行控制。
下位机连接有：用来驱动智能移动装置的X轴电机（4）的X轴伺服驱动器，用来驱动智能移动装置的Y轴电机（5）的Y轴伺服驱动器，用来驱动搬运货叉（5）伺服电机的货叉伺服驱动器，用来驱动出入货装置（7）（8）伺服电机的伺服驱动器，用来驱动物料台的仓门电机的仓门驱动器。
上位机的输入装置可以是键盘、触摸屏、读卡器模块。另外上位机还可以有选择的连接：指纹识别模块、监控录像设备、大屏幕显示模块、打印机及无线通讯模块。
下位机还可以有选择的连接：原点信号传感器、位置传感器、称重传感器、防夹红外光栅接收器、自检测模块。
电机的驱动器均安装在电气柜（9）内。
图7显示了本实施例之智能仓储货柜的存货控制流程，包括：
1）当库房管理员将货物送达智能仓储货柜前时，首先管理员进行身份验证，若验证密码错误，存货结束（存货失败）。
2）若验证密码正确，扫描货物条码。
3）上位机将条码进行译码并生成相应控制程序。
4）下位机接收到控制程序。
5）智能移动装置回零（当零点信号传感器触发时智能移动装置回到零点）。
6）执行控制程序，控制智能移动装置运动，当位置传感器触发时，智能移动装置到达指定货位，取出货盒。
7）智能移动装置继续运动，到达出入货装置。
8）出入货装置上安装有货盒占位传感器，当检测到空位时，智能移动装置将货盒放入至出入货装置上。
9）如货盒状态为“否”状态，则出入货装置不动作。
10）如货盒状态为“是”状态，出入货装置动作，将货盒送达至物料台，当货盒到位传感器触发时，仓门打开，管理员将所存货物放入到货盒内。
11）如货盒状态为“否”时，打开仓门（如一段时间仍没有放入货物，仓门将一直保持打开状态，等待放入货物，并发出提示音）。
12）如货盒状态为“是：时，关闭仓门，出入货装置动作，将存入货物的货盒从物料台移至原始位置，原始位置传感器触发，智能移动装置动作。
13）智能移动装置将装有货物的货盒放回原货位。
14）智能移动装置返回零点。
15）单件存货结束。
图8是本发明智能仓储货柜的取货控制流程，包括：
1）当管理员到达智能货柜时，扫描器读取取货条码;
2）上位机将读取的取货码进行译码，并生成相应的控制程序;
3）下位机接收到相应的控制程序;
4）智能移动装置回零（当零点信号传感器触发时智能移动装置回到零点）;
5）执行控制程序，控制智能移动装置运动，当位置传感器触发时，智能移动装置到达指定货位，取出货盒;
6）智能移动装置继续运动，到达出入货装置;
7）出入货装置上安装有货盒占位传感器，当检测到空位时，智能移动装置将货盒放入至出入货装置上;
8）如货盒状态为“否”状态，则出入货装置不动作;
9）如货盒状态为“是”状态，出入货装置动作，将货盒送达至物料台，当货盒到位传感器触发时，仓门打开，管理员将所取货物取出;
10）如货盒状态为“否”时，打开仓门（如一段时间仍没有放入货物，仓门将一直保持打开状态，等待取出货物，并发出提示音）;
11）如货盒状态为“是：时，关闭仓门，出入货装置动作，将存入货物的货盒从物料台移至原始位置，原始位置传感器触发，智能移动装置动作;
12）智能移动装置将装有货物的货盒放回原货位;
13）智能移动装置返回零点;
14）单件取货结束。
尽管上文对本发明做了详细的说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应理解为落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.智能仓储货柜,其特征在于，主要包括：底座（1）、立体骨架（2）、货格（4）、货盒（10）、电气柜（9）、出入货装置、操作台（11）、仓储货柜的控制机构、搬运货叉智能移动装置、柜壳;
立体骨架（2）安装固定在智能货柜底座（1）上；立体骨架（2）设有多个从上至下逐行分布的货盒托架（3），每两个货盒托架（3）组成一个货格（4），其每个货格内装有一个货盒（10）；
平行于立体骨架（2）的中间位置上固定有用来进行三维方向移动的搬运货叉智能移动装置；
立体骨架（2）的前端，在智能货柜底座（1）上按左右位置分别固定安装有水平运动装置（7）和垂直运动装置（8），此两种装置组成了出入货装置，用于将搬运放置在此装置上的货盒（10）送达物料台；
在立体骨架（2）的一侧后方位置安装固定有电气柜（9），此电气柜用来为搬运货叉机构及搬运货叉机构的智能移动装置和出入货装置提供驱动电源及控制；
所述操作台（11），位于立体骨架（2）的前端，其左右位置安装设置有存货或取货用的物料平台（15);中间位置安装设置有货盒放置区（16），用于放置物料篮；操作台（11）上还设置有用于生成控制指令的控制台，控制台主要是用来输入指令的输入装置即触摸一体机（17）；
操作台（11）上左侧立面上安装有小票打印机（18），用于打印每次存货或取货的货物信息；
操作台（11）上右侧立面上安装有条码打印机（19），用于打印条码，打印出来的条码贴于要存入的货物上面，此条码可通过扫描器方便的读取存入或取出的货物信息；
操作台（11）上的左右物料平台（15）上面，分别按左右位置各安装了一个扫描器（20），此扫描器用于对货物条码进行扫描，读取货物信息；
操作台（11）上右侧立面上还安装有指纹识别器（21），***分配建立的操作者权限，通过指纹识别器（21）对操作者指纹的读取，能够让具有操作权限的使用者快速登录到智能仓储货柜的***中去;
所述搬运货叉（5）及该搬运货叉机构的智能移动装置（6）固定在立体骨架（2）的中心位置处，用于将货格上的货盒（10）移动到出入货装置上；
所述仓储货柜的控制机构，由处理器控制运行,该处理器，是连接安装在控制台触摸一体机（17）或电气柜（9）内的下位机；由上位机生成的控制指令用来对下位机进行控制；
所述电气柜（9）位于立体骨架（2）一侧后部，用来为搬运货叉机构及搬运货叉机构的智能移动装置和出入货装置提供驱动电源,该
电气柜（9），内部装有：
连接下位机的用来驱动搬运货叉的伺服驱动控制器；
连接下位机的用来驱动用于搬运货叉智能移动装置的X轴伺服控制器；
连接下位机的用来驱动用于搬运货叉智能移动装置的Y轴伺服控制器；
连接下位机的用来驱动出入货装置之水平移动的伺服控制器；
连接下位机的用来驱动出入货装置之垂直移动的伺服控制器；
连接下位机的用来驱动左右物料台，仓门电机的仓门驱动器；
连接下位机的用来驱动电动天窗电机的控制器；
所述柜壳，系智能仓储货柜的外壳；整个柜壳包括操作台（11）、左右侧板（12）、顶盖板（13）、维修门（14）。
2.根据权利要求1所述的智能仓储货柜，其特征在于，所述用于搬运货叉机构的智能移动装置，包括：X轴线性模组（1）安装固定在智能货柜内，上下平行共两根，Y轴线性模组（2）安装固定在X轴线性模组（1）的滑块上，搬运货叉（3）安装固定在Y轴线性模组（2）上；X轴传动装置（4）可驱动X轴线性模组（1）的滑块做左右方向的直线运动，既Y轴线性模组（2）可在X轴方向做左右方向的直线运动；Y轴传动装置（5）可驱动Y轴线性模组（2）上的滑块做上下方向的垂直运动，即搬运货叉（3）可在Y轴方向做上下方向的垂直运动；
所述的X轴传动机构，Y轴传动装置、搬运货叉，均与外部的控制***相连。
3.根据权利要求2所述的智能仓储货柜，其特征在于：所述X轴传动装置（4）、Y轴传动装置（5）、搬运货叉传动机构，均设有伺服驱动器。
4.智能仓储货柜的控制方法，其特征在于, 该智能仓储货柜的控制方法，包括以下步骤：
1）智能仓储货柜的上位机根据本地指令，生成对下位机进行控制的控制程序；
2）智能仓储货柜的下位机根据所述控制程序，控制搬运货叉的智能移动装置进行三维方向运动，到达货架上拟定的一个货格，以便将货格内的货盒移动到所述出入货装置上去，或者将货盒从出入货装置返回至货格；
其中，下位机通过控制,用来驱动搬运货叉的智能移动装置X轴伺服驱动器的输出、用来驱动搬运货叉的智能移动装置Y轴伺服驱动器的输出、用来驱动搬运货叉的伺服驱动器的输出，使智能移动装置进行三维方向的运动；
其中，下位机通过控制，用来驱动出入货装置，水平移动装置（7）的伺服驱动器的输出，用来驱动出入货装置，垂直移动装置（8）的伺服驱动器的输出，出入货装置将智能移动装置输送至出入货装置上的货盒送达到物理台（15）的仓门位置下；
其中，下位机通过控制，用来驱动左右物料台（15）的仓门电机的仓门驱动器输出，仓门打开可将所要存入或者取出的物料放置进或取出物料盒；
其中，下位机通过控制，用来驱动电动天窗的电机驱动器输出。
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