CN1824396A

CN1824396A - 应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法及其跟踪装置

Info

Publication number: CN1824396A
Application number: CNA2005100210941A
Authority: CN
Inventors: 毛刚; 杜明谦; 陈翼; 李成; 张宇; 余海华; 钱奕龙
Original assignee: Second Research Institute of CAAC
Current assignee: Civil Aviation Logistics Technology Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: CN100462154C

Abstract

本发明公开的是一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法及其跟踪装置，物件的栅格式跟踪方法中，栅格式物流***在转盘上设置有虚拟栅格，每个虚拟栅格代表着转盘上的一段距离，通过物件占用栅格情况和栅格对应数据区域中物件的信息，对物件的各个细节进行跟踪，通过物件的属性参数对物件进行跟踪和分拣。采用物件栅格式跟踪方法及其跟踪装置，能对物件的各个细节进行精确跟踪和正确分拣，提高了***的效率。

Description

应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法及其跟踪装置

技术领域

本发明涉及一种物件的栅格式跟踪方法及其跟踪装置，可适用于机场行李的跟踪分拣。

背景技术

现在物流***大多使用虚拟窗口方式来对物件进行跟踪，即为每一件物件分配一个虚拟的窗口方式来跟踪。但虚拟窗口方式在实际运用中，主要暴露出以下不足和缺点：

一、用虚拟窗口方式造成***效率减少和空间浪费问题

效率问题一直都是物流自动分拣***的一个重要指标，这个指标表明了物流自动分拣***的一个处理容量，即每小时***能分拣的物件数。而就大多数物流自动分拣***来讲，根据流程设计、机械环节和程序算法上的影响，往往表现出各个环节处理物件能力的不一致性，这样就造成了整个***的瓶颈现象。从而影响了整个***的效率。在实际运行中，由于在机械流程和程序上的设计往往会表现出不一致性，使得一些本来可以处理更多容量的环节，不得不适应其他环节而减少自身的处理容量，而导致一些资源的浪费。

在传统窗口方式中，一般一物件占用一个窗口且物件位于窗口的中心位置的情况，这种情况被认为最为理想。这样能够确保两个物件间的间距并且有利于推臂推物件动作的准确性，所以在注入口需要通过程序来控制物件注入转盘窗口的时机，以便控制物件在窗口中的位置。图7中，一般确定离窗口最前端一定距离的点作为注入点，即只要有空窗口且注入点到达注入口，程序就执行注入动作，把物件放到转盘的窗口中去。***实际运行中，物件到达注入口时，只有当转盘上空窗口的注入点也恰好到达注入口，这时，物件才会不等待而直接注入转盘上的空窗口，其他大多数时间，物件必定在注入口等待空窗口的注入点到来后才注入，最糟糕的是物件到达注入口而空窗口的注入点刚好过注入口，这时物件将等待一个窗口的时间，然后再注入到下一个窗口，这样就会造成注入口物件输送的瓶颈现象和转盘上窗口浪费现象。例如：在实际的运行***中，转盘上用传统的窗口技术分为28个窗口，但实际运行中，由于注入口与转盘在机械设备和程序设计上存在配合的不一致性，使得窗口使用率很低，最多只有14个窗口可以同时使用(这样就比设计的效率大打折扣)，这就成了整个***的最大的瓶颈所在。

二、用虚拟窗口方式不能对物件的各个细节进行跟踪。

往往用虚拟窗口方式来跟踪物件，只能知道在这个传送带上的一个虚拟窗口中有一物件，但这种方式并不能更细节的跟踪物件是否有一些凸出部分或凹陷部分。

三、用虚拟窗口方式不能知道物件的大小。

往往用虚拟窗口方式来跟踪物件，只能知道在这个传送带上的一个虚拟窗口中有一物件，但并不能知道物件的大小情况。这为后面分拣设备带来了不小的麻烦。

四、用虚拟窗口方式不能知道物件的几何中心点

在传统的虚拟窗口划分概念中，每个窗口放一个物件并且用较为复杂的算法，计算出每个物件的偏移，才能实现物件的跟踪。但是用虚拟窗口不仅在程序上复杂化了，并且也不易更精确地测算出物件的中心位置，这样还是会造成极少数物件推不下滑槽的情况。

五、用虚拟窗口方式不能自动适应外部环境的变化来始终保持正确和准确的分检

由于整个***在运行一段时间后，机械设备会发生一些磨损或变形，造成外部参数变化。采用虚拟窗口方式来跟踪物件会很难自动的调整内部参数来适应外部参数的变化，使***稳定和正常的工作。

发明内容

本发明的目的是针对现有物件分拣***采用虚拟窗口物件跟踪方式在实际运用中的问题，提供一种物件的栅格式跟踪方法及其跟踪装置。物件的栅格式跟踪方法中，栅格式物流***在物件承载装置上设置有虚拟栅格，每个虚拟栅格代表着转盘上的一段距离，通过物件占用栅格情况和栅格对应数据区域中物件的信息，能对物件的各个细节进行跟踪，结合物件占用的栅格情况，对物件精确跟踪和正确分拣。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法，其特征在于：

a、设置虚拟栅格：以注入口前物件承载装置上的检测器件为起点，按照一定的距离顺时针在物件承载装置上连续设置虚拟栅格。所谓虚拟栅格就是在分拣转盘上人为的虚拟的划分许多的小栅格；

b、建立数据队列：物件承载装置上虚拟划分的若干栅格，其每个栅格都在物流分拣装置的可编程控制器PLC中建立有与其相对应的数据区域，通过可编程控制器PLC计算将物件属性参数存储到物件占用栅格所对应的数据区域中，即在可编程控制器PLC中建立了一个数据队列来表示整个物件承载装置的使用情况；

c、脉冲计算及信息跟踪：由安装在物件承载装置上的旋转编码器计算物件承载装置物理转动位移，可编程控制器PLC中的高速计数器模块计算旋转编码器发出的脉冲数，使可编程控制器PLC中的数据对列随物件承载装置的转动时，旋转编码器发出的脉冲数的改变而相应移动可编程控制器PLC中的数据对列，这样通过栅格方式对物件承载装置上的虚拟栅格对应的可编程控制器PLC中的数据对列进行跟踪。

虚拟栅格是虚拟划分在转盘上的，它存在的表现形式就是它所对应的可编程控制器PLC中建立有与其相对应的数据区域，栅格对应的数据区域中的信息随栅格的变化而对应变化，栅格的大小和栅格的数量由各个工程项目选用的可编程控制器PLC的计算能力来决定。

所述物件的属性参数包括物件的大小尺寸、物件占用的栅格数、物件的口号信息、物件几何中心点位置信息、两物件间的间距信息，这些属性参数由可编程控制器PLC根据检测器件获得的检测信息、传送带的速度信息和读码设备读取的条码信息计算得出。

物件承载装置为分拣转盘，或作为分拣承载装置的传送带，检测器件为光电传感器，或能够检测到行李的检测器件。

所述旋转编码器是一种通过发出的脉冲数来计算物件承载装置物理转动位移的装置，例如：旋转编码器发出一个脉冲代表转盘转动了1CM，那么可编程控制器PLC的高速计数器模块接收到5个脉冲就表示转盘转动了5CM。

一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪装置，包括用于人机交流及操作组态界面的人机接口层，用于控制及接口通讯处理的可编程控制器PLC控制及接口层，用于检测行李及执行动作的设备及电气元件层，其特征在于：

设置在设备及电气元件层的物件承载装置上按照一定距离顺时针设置有虚拟的栅格；物件承载装置设置有通过发出的脉冲数来计算物件承载装置物理转动位移的旋转编码器；

可编程控制器PLC控制及接口层设置有可编程控制器PLC设备，该设备建立有与上述每个栅格相对应的数据区域；

所述设备及电气元件层还设置有用于读取物件条码牌上的条码信息的读码设备；用于获得检测信息的注入口检测器件；用于判定跟踪物件与跟踪信息是否对应，对物件的跟踪进行检验的出口检测器件；

所述人机接口层包括数据库服务器、监控计算机。

所述设备及电气元件层还包括传送带、分拣装置、滑槽，所述物件承载装置为分拣转盘或作为分拣承载装置的传送带，分拣装置为分拣推臂。

所述物件承载装置上以注入口前物件承载装置上的检测器件为起点，按照一定的距离顺时针连续设置虚拟栅格，通过可编程控制器PLC计算将物件属性参数存储到物件占用栅格所对应的数据区域中，即在可编程控制器PLC中建立了一个数据队列来表示整个物件承载装置的使用情况。

所述读码设备为能够读取物件条码牌上条码信息的仪器，所述检测器件为光电传感器或能够检测到行李的检测器件。

所述设置在物件承载装置上的旋转编码器计算物件承载装置物理转动位移，可编程控制器PLC中的高速计数器模块通过计算旋转编码器发出的脉冲数，使可编程控制器PLC中的数据对列随物件承载装置的转动时旋转编码器发出的脉冲数的改变而相应移动可编程控制器PLC中的数据对列，这样通过栅格方式对物件承载装置上的虚拟栅格对应的可编程控制器PLC中的数据对列进行跟踪。

所述旋转编码器是一种通过发出的脉冲数来计算物件承载装置物理转动位移的装置，例如：旋转编码器发出一个脉冲代表转盘转动了1CM，那么可编程控制器PLC的高速计数器模块接收到5个脉冲就表示转盘转动了5CM。该设备为现有设备。

本发明的优点在于：

一、解决***效率减少和浪费空间问题

栅格算法是把转盘分成尽可能多的小窗口方式，用几个栅格来代表物件占用的具体空间位置。这样当物件到达注入口时，由于栅格足够小，所以就存在注入点的概念。如图3所示，如果转盘上有足够来注入物件那么空栅格会很快到来，只要保证了两物件的足够间距(由每个工程项目的具体设备运行指标来确定)，就能让注入口的物件不停顿的注入，这样就解决了虚拟窗口方法中物件在注入口等待空窗口的现象，提高此处物件通过效率并且解决浪费转盘空间的现象。

二、解决了用虚拟窗口方式不能对物件的各个细节进行跟踪的问题。

可编程控制器PLC通过检测器件得到的检测信息、读码设备获得的读码信息计算，可以知道物件占用的栅格数、物件的口号信息、两物件间的间距信息，通过这些信息，能对物件进行更细节更精确的跟踪。

三、解决了用虚拟窗口方式不能知道物件的大小的问题

PLC根据检测器件获得的检测信息、传送带的速度信息和读码设备读取的条码信息计算得出物件占用的栅格数，可以判断出物件的大小，使分拣设备根据物件的大小进行正确的分拣。栅格方法可以很方便的测得物件的大小。这样如果物件超大、超长，则可以在程序上很容易的取消推臂的动作，避免一些由于值机不够规范而带来的卡包和损坏包裹的情况。

而且使用栅格能够很容易的判断出两物件是否相隔的太近，从而引起推臂动作时卡包或夹包等现象。图2中，如果我们设定物件正常间距是3个栅格，那么如果两个物件间距小于3个栅格，则表示两个物件间距过小，采取一些方法来处理这一现象，如：禁止推臂推这两物件或只推后一物件。

四、解决了用虚拟窗口方式不能知道物件几何中心点的问题

根据物件占用的栅格数，可编程控制器PLC能够计算出物件的几何中心点，避免了分拣装置不能精确分拣物件的情况。

五、自动适应外部环境的变化并能始终保持正确和准确的分检。

物件转盘等机械设备在使用一段时间后，由于磨损等原因造成***外部参数的变化，出现推臂推不准物件等现象。使用动态小窗口的方式跟踪物件，可以很方便的通过简单计算，自动根据外部参数的变化而进行程序自身参数的改变，使得***能够在外部参数改变的情况下，可以自动适应外部环境的变化并能始终保持正确和准确的分检。例如：根据转盘的复位光电信号(即转盘每转一圈会通过光电传感器给出的信号)记录每一圈通过的栅格数量。这样，如果由于机械等外部原因发生变化，每一圈记录的小窗口数量也会随之发生变化，根据窗口数的变化相应调整推臂的参数，使其永远都能准确无误的对物件进行分拣。

六、更为准确的跟踪和更为简便的算法。

许多电子产品中有分辨率这个概念，即是说在同一单位面积上所能显示的像数。分辨率越高，那么我们看到的画面越准确越细腻。同样在转盘上划分的栅格越小，跟踪就更准确，更能反映出物件的真实情况。栅格方法尽量细化转盘，让一件物件占据多个栅格，从而精确跟踪物件的每个部分，这样对于一些不规则外型的物件，可以有更多的信息进行采集，并进行灵活的处理。

附图说明

出于例证的目的，下面将通过附图中的实例来更加详细地描述本发明。所述附图包括：

图1为栅格跟踪物件的原理结构示意图

图2为栅格跟踪两相邻物件间间距过小的结构示意图

图3为栅格跟踪物件的结构示意图

图4为物件跟踪的流程结构示意图

图5为物流分拣装置的***层次结构示意图

图6为物流***分拣装置结构示意图

图7为传统窗口方式造成窗口空间浪费结构示意图

具体实施方式

本发明提出了一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法和跟踪装置，以解决现有技术存在的问题。其方法步骤如下：

物件承载装置为分拣转盘，或作为分拣承载装置的传送带，检测器件为光电传感器(即图中的光电开关)，或能够检测到行李的检测器件。所述旋转编码器是一种通过发出的脉冲数来计算物件承载装置物理转动位移的装置，例如：旋转编码器发出一个脉冲代表转盘转动了1CM，那么可编程控制器PLC的高速计数器模块接收到5个脉冲就表示转盘转动了5CM。

图1中，黑色栅格代表物件占用的栅格情况，也直接反映了转盘上物件占用空间的情况。通过物件占用栅格情况和栅格中物件的信息，可编程控制器PLC可以计算出物件的口号、大小，几何中心点和两物件间的间距等信息，画圈的物件占用了3个虚拟栅格，那么它就占用了这3个虚拟栅格所对应的转盘空间。而这3个虚拟栅格中都标识1，这些标记是由读码设备读取这个物件的条码牌上的条码信息，并和数据库服务器的数据比较解析而得到的，表示此件物件应该被推入1号滑槽，物件占用3个栅格，可编程控制器PLC计算出此件物件的几何中心点(此物件的几何中心点就是3个栅格中间的那个栅格)，并在几何中心点的栅格上做上标记，推臂按照此物件的几何中心点标记，通过可编程控制器PLC的计算准确无误的推下物件。

图2中，如两相邻物件之间占用栅格数过小则表示两相邻物件间距过小，设定物件正常间距是3个栅格，图中被圈住的两物件，他们之间的空栅格数只有2个栅格，比正常的间距要小，分拣装置分拣时会出现夹包等损坏物件的情况，通过可编程控制器PLC程序来采取禁止推臂动作等措施来避免一些危险情况的发生。

图3是栅格跟踪物件的示意图，图中反应了各物件占用栅格情况。栅格算法是把转盘分成尽可能多的虚拟小窗口方式，用栅格代表物件占用的具体空间位置。这样当物件到达注入口时，由于栅格足够小，所以就存在注入点的概念。如果转盘上有足够的物件来注入，那么空栅格会很快到来，只要两物件间有足够的间距，就能让注入口的物件不停顿的注入，这样就解决了虚拟窗口方法中物件在注入口等待空窗口的现象，提高此处物件通过效率并且解决浪费转盘空间的现象。

图4是物件的跟踪流程图，其跟踪步骤是：行李到达注入口，光电传感器判断转盘上是否有足够的空间，如果有足够空间，则行李直接注入转盘，行李被注入到转盘上再由可编程控制器PLC计算来确定行李占用的栅格数，如果没有足够空间，则等待转盘有足够空间，行李再进行注入，将物件的口号信息、物件的大小信息通过接口通讯传到物件占用的每个栅格所对应的可编程控制器PLC数据区域中去，在通过物件占用的栅格数，可编程控制器PLC计算出此物件的几何中心点，并在几何中心点的栅格上做上标记，例如：该物件占用3个栅格，则通过可编程控制器PLC的计算很容易知道中间的栅格为该物件的几何中心点，就可以在中间的栅格信息中做上几何中心点信息，用栅格来表示行李的大小及几何中心点，通过栅格占用情况，由可编程控制器PLC计算和判断行李是否超大或者超长，如果没有超大或超长，通过栅格占用情况，由可编程控制器PLC计算和判断相邻行李间是否因为机械上的擦挂造成行李间距过小，如果超大或超长，则可编程控制器PLC控制取消推臂动作，如果间距过小，则可编程控制器PLC控制取消推臂动作，否则，通过确认光电传感器来判定跟踪行李和跟踪信息是否一致，如果到达确认光电传感器时，跟踪信息和行李全部栅格完全重合，则不调整跟踪信息，保持参数，分拣推臂准确根据跟踪信息进行行李分拣，如果到达确认光电传感器时，跟踪信息和行李有部分栅格重合，则由可编程控制器PLC计算并调整跟踪信息，使其符合真实物件的参数，分拣推臂再准确根据跟踪信息进行物件分拣，如果到达确认光电传感器时，跟踪信息和真实物件全部栅格不重合，则光电传感器放弃跟踪信息，跟踪失败，可编程控制器PLC控制取消推臂动作。

图5中，物流分拣装置分为三个层次：人机接口层，可编程控制器PLC控制及接口层，设备及电气元件层。人机接口层包括数据库服务器、监控计算机；可编程控制器PLC控制网络及接口层包括用于读取行李条码牌上的条码信息，并通过接口通讯传送到可编程控制器PLC数据区域中的读码设备，可编程控制器PLC设备；设备及电气元件层包括传送带、分拣转盘(或其他承载物件的装置)、分拣推臂(或其他分拣装置)、滑槽、光电传感器或其他检测器件。

图6为物流***分拣部分机械装置示意图，主要由读码装置、注入传送带、分拣转盘(或其他物件承载装置)、分拣推臂(或其他分拣装置)、滑槽、和光电开光等机械装置和检测器件所组成，还有包括数据库服务器、监控计算机(人机界面)、可编程控制器PLC等上层控制设备。可编程控制器PLC设备中建立有与每个栅格相对应的数据区域；物件承载装置上以注入口前物件承载装置上的检测器件为起点，按照一定距离顺时针设置有虚拟的栅格和通过发出的脉冲数来计算物件承载装置物理转动位移的旋转编码器，例如：旋转编码器一个脉冲代表1CM，接收到5个脉冲表示转盘转动了5CM。通过可编程控制器PLC计算将物件属性参数存储到物件占用栅格所对应的数据区域中，即在可编程控制器PLC中建立了一个数据队列来表示整个物件承载装置的使用情况；可编程控制器PLC中的高速计数器模块通过计算旋转编码器发出的脉冲数，使可编程控制器PLC中的数据对列随物件承载装置的转动时旋转编码器发出的脉冲数的改变而相应移动可编程控制器PLC中的数据对列，这样通过栅格方式对物件承载装置上的虚拟栅格对应的可编程控制器PLC中的数据对列进行跟踪。该分拣装置中还设置有用于读取物件条码牌上的条码信息的读码设备、用于获得检测信息的注入口检测器件；用于判定跟踪物件与跟踪信息是否对应，对物件的跟踪进行检验的出口检测器件。物件的属性参数包括物件的大小尺寸、物件占用的栅格数、物件的口号信息、物件几何中心点位置信息、两物件间的间距信息，这些属性参数由可编程控制器PLC根据检测器件获得的检测信息、传送带的速度信息和读码设备读取的条码信息计算得出。

Claims

1、一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法，其特征在于：

2、根据权利要求1所述的一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法，其特征在于：虚拟栅格是虚拟划分在转盘上的，它存在的表现形式就是它所对应的可编程控制器PLC中建立有与其相对应的数据区域，栅格对应的数据区域中的信息随栅格的变化而对应变化，栅格的大小和栅格的数量由各个工程项目选用的可编程控制器PLC的计算能力来决定。

3、根据权利要求1所述的一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法，其特征在于：所述物件的属性参数包括物件的大小尺寸、物件占用的栅格数、物件的口号信息、物件几何中心点位置信息、两物件间的间距信息，这些属性参数由可编程控制器PLC根据检测器件获得的检测信息、传送带的速度信息和读码设备读取的条码信息计算得出。

4、根据权利要求1所述的一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪方法，其特征在于：物件承载装置为分拣转盘，或作为分拣承载装置的传送带，检测器件为光电传感器，或能够检测到行李的检测器件；所述旋转编码器是一种通过发出的脉冲数来计算物件承载装置物理转动位移的装置。

5、一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪装置，包括用于人机交流及操作组态界面的人机接口层，用于控制及接口通讯处理的可编程控制器PLC控制及接口层，用于检测行李及执行动作的设备及电气元件层，其特征在于：

所述人机接口层包括数据库服务器、监控计算机。

6、根据权利要求5所述的一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪装置，其特征在于：所述设备及电气元件层还包括传送带、分拣装置、滑槽，所述物件承载装置为分拣转盘或作为分拣承载装置的传送带，分拣装置为分拣推臂。

7、根据权利要求5所述的一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪装置，其特征在于：所述物件承载装置上以注入口前物件承载装置上的检测器件为起点，按照一定的距离顺时针连续设置虚拟栅格，通过可编程控制器PLC计算将物件属性参数存储到物件占用栅格所对应的数据区域中，即在可编程控制器PLC中建立了一个数据队列来表示整个物件承载装置的使用情况；虚拟栅格是虚拟划分在转盘上的，它存在的表现形式就是它所对应的可编程控制器PLC中建立有与其相对应的数据区域，栅格对应的数据区域中的信息随栅格的变化而对应变化，栅格的大小和栅格的数量由选用的可编程控制器PLC的计算能力来决定。

8、根据权利要求5所述的一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪装置，其特征在于：所述读码设备为能够读取物件条码牌上条码信息的仪器，所述检测器件为光电传感器或能够检测到行李的检测器件。

9、根据权利要求5所述的一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪装置，其特征在于：所述旋转编码器是一种通过发出的脉冲数来计算物件承载装置物理转动位移的装置，旋转编码器计算物件承载装置物理转动位移，可编程控制器PLC中的高速计数器模块通过计算旋转编码器发出的脉冲数，使可编程控制器PLC中的数据对列随物件承载装置的转动时旋转编码器发出的脉冲数的改变而相应移动可编程控制器PLC中的数据对列，这样通过栅格方式对物件承载装置上的虚拟栅格对应的可编程控制器PLC中的数据对列进行跟踪。

10、根据权利要求7所述的一种应用在物件分拣***的物件栅格式跟踪装置，其特征在于：所述物件的属性参数包括物件的大小尺寸、物件占用的栅格数、物件的口号信息、物件几何中心点位置信息、两物件间的间距信息，这些属性参数由可编程控制器PLC根据检测器件获得的检测信息、传送带的速度信息和读码设备读取的条码信息计算得出。