CN114377971B - 摆轮分拣失速检测控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的摆轮分拣失速检测控制方法，组合采取跟踪区域与分拣格口之间的相对定位方式和整个分拣输送线的绝对定位方式，以达到包裹间距跟随误差控制在行业基准参数以内、提高分拣作业准确率与容错能力、分拣作业成功率的设计目的。在PLC主控系统中对导入的每一包裹以数据堆栈形式增加位置信息接口，并且在实施位置信息跟踪过程中同步地共享、更新堆栈中的数据；在分拣格口前设置区域检测，以确定包裹是否按照指定的时间、出现在检测区域指定的位置，包裹输送的位置检测按预先自适应学习结果执行；若出现跟随位置误差超出设定范围，则判定出现失速且量化具体的误差值；基于上述实际误差值，由摆轮模组调整向前输送的速度以消除该实际跟随误差。

Description

摆轮分拣失速检测控制方法

技术领域

本发明涉及一种针对异形件在分拣输送中处于失速状态下的检测与控制方法，属于物流分拣领域。

背景技术

随着电商物流与自动化输送技术的快速发展，包裹分拣与输送速度与效率明显提升。目前物流中转场普遍采用摆轮分拣机作为主要分拣与输送设备，作为执行机构的摆轮模组按分拣方式的不同，具备启动与停止、顺逆时针摆转、以及回中与归零等多个动作，同时由PLC作为主控通过PR模式、EtherCAT或脉冲等方式控制伺服驱动器以执行不同的摆转指令，在包裹队列中寻找分拣对象和执行分拣动作。

有些种类包裹，如袋装薄件、小件或异形件(球形)，因与输送面不平整、摩擦力较小或分布不均衡，易导致出现失速现象，即包裹晚于跟踪算法预计时间到达摆轮模组。因现有摆轮仅单向地接收并执行主控系统指令，当输送过程中出现失速后存在包裹未能分拣或分拣错误的问题，直接影响到整体分拣作业的准确率与效率。

究其原因，现有摆轮分拣机实行的是绝对方式下的开环跟踪算法，即自适应学习时建立从分拣输送线起始端到末端之间每个道口的区间测算，以记录并存储包裹运行到达的时间点，作为后续包裹识别后形成队列输送时的跟踪对比基准值。当包裹陆续被识别而形成行进队列后，PLC主控系统为队列中每一件包裹进行记时，对比系统设定的参考时间，结合队列序号和间距按设定的时间点控制摆轮执行指定的分拣动作。基于上述开环跟踪方式，只能计算出包裹在跟踪过程中与预先学习设定的参考值之间的差异，无法在发生失速情况下做出适应性改变，分拣动作的盲目性较大，缺少应对与解决手段。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的摆轮分拣失速检测控制方法，在于解决上述现有技术存在的问题而组合采取跟踪区域与分拣格口之间的相对定位方式和整个分拣输送线的绝对定位方式，以达到包裹间距跟随误差控制在行业基准参数以内、提高分拣作业准确率与容错能力、分拣作业功率的设计目的。

为实现上述设计目的，本申请所述的摆轮分拣失速检测控制方法，是在PLC主控系统中对导入的每一包裹以数据堆栈形式增加位置信息接口，并且在实施位置信息跟踪过程中同步地共享、更新堆栈中的数据；当包裹导入到摆轮分拣机后，将包裹物理属性与分拣指令信息整体缓存至主数据库；其中，摆轮分拣机之间的位置跟踪只传递位置信息和系统检索号，通过系统检索号可获取分拣指令停止以判断是否属于当前分拣格口；在分拣格口前设置区域检测，以确定包裹是否按照指定的时间、出现在检测区域指定的位置，包裹输送的位置检测按预先自适应学习结果执行；若出现跟随位置误差超出设定范围，则判定出现失速且量化具体的误差值；基于上述实际误差值，由摆轮模组调整向前输送的速度以消除该实际跟随误差。

进一步地，所述摆轮分拣失速检测控制方法包括以下实施步骤：

1)自适应学习，

根据摆轮分拣机总长度和分拣格口布局设置起始检测光电和每一分拣格口前的实时位置触发光电；

在PLC主控系统中建立包裹位置信息的数据堆栈，执行包裹位置追踪算法；

学习并存储每个分拣格口前的到达时间数据与位置检测结果，设定触发光电开启的时间节点、以及位置检测的开始校验判断界线；

使用不同规格类型的包裹进行多次学习，记录并存储每一种包裹导入摆轮分拣机后的失速情况、以及跟随误差数据范围，最终确定摆轮模组的最大拉距范围；

2)失速检测，

进行PLC主控系统和主数据库的初始化；

执行包裹导入后的时间跟踪算法；

在预定到达时间节点，由分拣格口前的触发光电开启校验判断，检测判断包裹是否在校验判断的范围内；若是，则包裹未失速，随后根据系统检索号确定摆轮模组的执行动作；若包裹部分处于开始校验判断内，量化包裹实际位置与开始校验判断内设定值之间的跟随误差值；

上述检测结果与确定的跟随误差值数据上传至PLC主控系统，以更新主数据库和数据堆栈，

3)调整拉距，

根据跟随误差值调整摆轮模组输送速度，前后包裹实现拉距，直至消除跟随误差；

包裹进入分拣格口，执行分拣或向前输送动作；

上述调整后的包裹位置信息和前后间距数据上传至PLC主控系统，以更新主数据库和数据堆栈。

进一步地，在上述步骤2)和步骤3)中，与PLC主控系统之间信息数据的上传基于Profinet通信协议执行，上传的GSD文件中有预留有包裹失速接口。

进一步地，在上述步骤3)中，在包裹触发摆轮触发光电时，将主控系统预先设定的包裹跟踪时序与实际触发光电的时序进行差值计算，差值上传PLC主控系统以更新主数据库并做为后续拉距调整的参考依据，建立时序差值与跟随误差值、拉距调整距离值之间的对应关系。

进一步地，在上述步骤3)中，在分拣格口前的摆轮分拣机输送部分，采取行列分布摆轮模组，由单独的连接驱动器控制每一组摆轮模组；依据跟随误差值、以及触发光电的时序差值，计算出沿输送方向上的依次变速的逻辑时序与间隔时间，以顺序地进行多组摆轮模组相同速度、相同方向上的速度调整。

综上内容，本申请摆轮分拣失速检测控制方法具有的优点是，在包裹进入指定的分拣格口之前增加区域检测，以明确包裹是否出现失速现象，能够针对性地消除包裹间的间距累计误差，补充执行拉距动作，从而进行前后包裹距离与相对位置的动态调整，同时将调整后的包裹位置与间距信息上传主控制系统以修正跟踪数据，从而能够从根本上解决包裹因失速而导致未能分拣或分拣错误的问题，有效地提高分拣准确率与作业效率。

附图说明

现结合以下附图来进一步地说明本申请方案；

图1是基于本申请的主控系统数据架构示意图；

图2是基于本申请的自适应学习格口处检测区域分布图；

图3是基于本申请的摆轮分拣布局图。

具体实施方式

为更进一步地阐述本申请为达成预定设计目的所采取的技术手段，现结合附图提出以下较为优选的实施方案。

在以下内容中阐述了具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员能够在不违背本申请设计构思与内涵的情况下进行类似扩展。因此本申请不受下述公开具体实施方案的限制。

实施例1，本申请所述的摆轮分拣失速检测控制方法，如图1所示，在PLC主控系统中对导入的每一包裹以数据堆栈形式增加位置信息接口，并且在实施位置信息跟踪过程中同步地共享、更新堆栈中的数据，以建立每一包裹的全流程位置追踪，基于追踪算法的结果调整前后包裹的间距、消除因失速造成的前后包裹间的跟随误差。

具体地，当包裹导入到摆轮分拣机后，将包裹物理属性与分拣指令信息整体缓存至主数据库；其中，摆轮分拣机之间的位置跟踪只传递位置信息和系统检索号，通过系统检索号可获取分拣指令停止以判断是否属于当前分拣格口。

在分拣格口前设置区域检测，以确定包裹是否按照指定的时间、出现在检测区域指定的位置，包裹输送的位置检测按预先自适应学习结果执行，若出现跟随位置误差超出行业基准参数的范围，则判定出现失速且可量化具体的误差值。

基于上述计算出的实际误差值，由摆轮模组调整向前输送的速度，以消除该实际跟随误差。

针对失速包裹拉距调整后的位置信息，上传至分拣线主数据库并更新堆栈中的数据，用于后续包裹队列的位置跟踪算法。

如图2所示，在摆轮分拣线导入端设置进入跟踪区域与否的起始检测光电，以建立包裹队列进入跟踪区域、针对每一包裹实时位置跟踪的起始端；

在每一分拣格口前设置摆轮触发光电，以执行包裹实时位置状态的校验过程，判断是否出现失速现象。

结合上述光电设置与检测手段，如图1所示，包裹导入摆轮分拣机后，其物理属性(包括外形尺寸数据)和在队列中位置，应按自适应学习预定设定的时间节点行进至分拣格口前指定窗口内。

上述开始校验判断的检测由图2中的摆轮触发光电执行，跟踪区域大小根据包裹外形尺寸确定；

如果包裹处于预定区域内，说明包裹未出现失速，无需后续摆轮模组实施补偿拉距调整，包裹如约进入分拣格口。

进入当前分拣格口时，根据PLC主控系统赋予的系统检索号，选择向前输送还是执行摆转分拣指令。

如果包裹的实际位置已处于部分脱离预定区域，说明出现了失速问题，需要按本申请所述的控制方法进行输送速度调节以拉距调整。否则较易造成分拣失败。

如果包裹已完全脱离了预定区域，后续分拣注定失去目标，不能进行分拣了。

基于上述设计要点，本申请所述摆轮分拣失速检测控制方法包括以下实施步骤：

1)自适应学习

如图2所示，根据摆轮分拣机总长度和分拣格口布局设置起始检测光电和每一分拣格口前的实时位置触发光电；

在PLC主控系统中建立包裹位置信息的数据堆栈，执行包裹位置追踪算法；

学习并存储每个分拣格口前的到达时间数据与位置检测结果，设定触发光电开启的时间节点、以及位置检测的开始校验判断界线；

使用不同规格类型的包裹进行多次学习，记录并存储每一种包裹导入摆轮分拣机后的失速情况、以及跟随误差数据范围，最终确定摆轮模组的最大拉距范围。

2)失速检测

进行PLC主控系统和主数据库的初始化；

如现有技术，执行包裹导入后的时间跟踪算法；

在预定到达时间节点，由分拣格口前的触发光电开启校验判断，检测判断包裹是否在校验判断的范围内；若是，则包裹未失速，随后根据系统检索号确定摆轮模组的执行动作；若包裹部分处于开始校验判断内，量化包裹实际位置与开始校验判断内设定值之间的跟随误差值；

上述检测结果与确定的跟随误差值数据上传至PLC主控系统，以更新主数据库和数据堆栈。

3)调整拉距

根据跟随误差值调整摆轮模组输送速度，前后包裹实现拉距，直至消除跟随误差；

包裹进入分拣格口，执行分拣或向前输送动作；

上述调整后的包裹位置信息和前后间距数据上传至PLC主控系统，以更新主数据库和数据堆栈。

进一步地，在上述步骤2)中，当每个包裹进入输送队列时，以其识别图像轮廓的位置设置为该队列的长度。

如下表所示，每次起始检测光电扫描时，队列中的位置都会减少，相应地编码器脉冲数量也减少，因此包裹的位置同步于摆轮分拣机的输送而更新递减。

例如，若队列的长度为100个脉冲，当第一个包裹进入队列时，其位置为100，在编码器脉冲100次之后，其位置为0；

若后续多个包裹进入队列时，则在第一个包裹之后进入的任何包裹都记录有相对于前一个包裹的位置。

最初，第一个包裹从尾部进入队列，长度(100个脉冲)。

分拣机移动20个编码器脉冲后，第二个包裹进入队列。

分拣机又移动了30个编码器脉冲后，第三个包裹进入队列，以此类推。

队列中序号为1的包裹，距离队列头有50个编码器脉冲；序号为2的包裹距离队列头部70个脉冲或相对于序号为1的包裹距离20个脉冲；序号为3的包裹距离队列头部有100个脉冲，相对于序号为2的包裹距离30个脉冲。

在上述包裹队列中，由于采用相对位置标记相邻包裹间距，从而能够简化并更新包裹相对于编码器的实时位置。在编码器增加之后，只有队列头部的第一个包裹需要更新其实时位置，其他包裹则仅更新相对位置数据。

据此，上述包裹的实时位置信息同时上传PLC主控系统，以更新主数据库和数据堆栈。

在步骤2)和步骤3)中，与PLC主控系统之间信息数据的上传基于Profinet通信协议执行，上传的GSD文件中有预留有包裹失速接口，以实时地接收主控系统传递过来的跟踪误差值、实现对于包裹位置信息的实时共享。

为避免如图2所示的包裹位置状态，转变成如图3所示的位置跟踪丢失状态而造成包裹不能被分拣。应用本申请，在包裹触发摆轮触发光电时，将主控系统预先设定的包裹跟踪时序与实际触发光电的时序进行差值计算，以作为时间跟踪算法与位置跟踪算法检测结果之间的差值，该差值上传PLC主控系统以更新主数据库，并做为后续拉距调整的参考依据，建立时序差值与跟随误差值、拉距调整距离值之间的对应关系，以同时提高自适应学习的算法精度、以及拉距调整的准确度。

如图3所示，在上述步骤3)中，在分拣格口前的摆轮分拣机输送部分，采取行列分布摆轮模组，由单独的连接驱动器控制每一组摆轮模组。

依据跟随误差值、以及触发光电的时序差值，计算出沿输送方向上的依次变速的逻辑时序与间隔时间，以顺序地进行多组摆轮模组相同速度、相同方向上的速度调整，输送速度变化区间可设定为1.5m/s至2.8m/s，能够满足拉距调整的需要。

基于本申请，摆轮分拣机与PLC主控系统同时执行到位时间、实时位置状态的双重检测与数据互传，从而在分拣格口前实施跟随误差检测与数据量化，避免因失速而造成的跟踪失败。

综上内容，结合附图中给出的实施例仅是实现本发明目的的优选方案。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代结构。由此得到的其他结构特征，也应属于本发明所述的方案范围。

Claims (4)

1.一种摆轮分拣失速检测控制方法，其特征在于：在PLC主控系统中对导入的每一包裹以数据堆栈形式增加位置信息接口，并且在实施位置信息跟踪过程中同步地共享、更新堆栈中的数据；

当包裹导入到摆轮分拣机后，将包裹物理属性与分拣指令信息整体缓存至主数据库；其中，摆轮分拣机之间的位置跟踪只传递位置信息和系统检索号，通过系统检索号可获取分拣指令信息以判断是否属于当前分拣格口；

在分拣格口前设置检测区域，以确定包裹是否按照指定的时间出现在检测区域指定的位置，包裹输送的位置检测按预先自适应学习结果执行；若出现跟随位置误差超出设定范围，则判定出现失速且量化具体的误差值；

基于上述误差值，由摆轮模组调整向前输送的速度以消除跟随位置误差；

包括以下实施步骤，

1)自适应学习，

根据摆轮分拣机总长度和分拣格口布局设置起始检测光电和每一分拣格口前的实时位置触发光电；

在PLC主控系统中建立包裹位置信息的数据堆栈，执行包裹位置追踪算法；

学习并存储每个分拣格口前的到达时间数据与位置检测结果，设定触发光电开启的时间节点、以及位置检测的开始校验判断界线；

使用不同规格类型的包裹进行多次学习，记录并存储每一种包裹导入摆轮分拣机后的失速情况、以及跟随误差数据范围，最终确定摆轮模组的最大拉距范围；

2)失速检测，

进行PLC主控系统和主数据库的初始化；

执行包裹导入后的时间跟踪算法；

在预定到达时间节点，由分拣格口前的触发光电开启开始校验判断，检测判断包裹是否在校验判断的范围内；若是，则包裹未失速，随后根据系统检索号确定摆轮模组的执行动作；若包裹部分处于校验判断内，量化包裹实际位置与开始校验判断内设定值之间的跟随误差值；

上述检测结果与确定的跟随误差值数据上传至PLC主控系统，以更新主数据库和数据堆栈，

3)调整拉距，

根据跟随误差值调整摆轮模组输送速度，前后包裹实现拉距，直至消除跟随误差；

包裹进入分拣格口，执行分拣或向前输送动作；

上述调整后的包裹位置信息和前后间距数据上传至PLC主控系统，以更新主数据库和数据堆栈。

2.根据权利要求1所述的摆轮分拣失速检测控制方法，其特征在于：在上述步骤2)和步骤3)中，与PLC主控系统之间信息数据的上传基于Profinet通信协议执行，上传的GSD文件中有预留有包裹失速接口。

3.根据权利要求2所述的摆轮分拣失速检测控制方法，其特征在于：在上述步骤3)中，在包裹触发摆轮触发光电时，将主控系统预先设定的包裹跟踪时序与实际触发光电的时序进行差值计算，差值上传PLC主控系统以更新主数据库并做为后续拉距调整的参考依据，建立时序差值与跟随误差值、拉距调整距离值之间的对应关系。

4.根据权利要求3所述的摆轮分拣失速检测控制方法，其特征在于：在上述步骤3)中，在分拣格口前的摆轮分拣机输送部分，采取行列分布摆轮模组，由单独的连接驱动器控制每一组摆轮模组；

依据跟随误差值、以及触发光电的时序差值，计算出沿输送方向上的依次变速的逻辑时序与间隔时间，以顺序地进行多组摆轮模组相同速度、相同方向上的速度调整。