存储系统与方法与流程

本发明涉及存储系统。更具体的涉及但并不仅限于具有堆垛形式的存储箱的存储系统，所述堆垛位于网格结构中。

背景技术：

本申请要求以下英国专利申请的优先权：2015年4月15日提交的gb1506365.4，2015年8月13日提交的gb1514428.0，2015年10月13日提交的gb1518089.6，2016年2月9日提交的gb1602332.7，2015年10月13日提交的gb1518091.2，2015年10月13日提交的gb1518094.6，2015年10月13日提交的gb1518111.8，2015年10月13日提交的gb1518115.9，2015年10月13日提交的gb1518117.5，以及2016年2月25日提交的gb1603328.4，上述所有申请的内容通过引用包含在本文中。

部分商业与工业活动需要可存取大量不同产品的系统。已知的一种存取数条产品线上物品的系统涉及将贮藏箱或容器垒叠成堆垛、将堆垛成排安置。贮藏箱或容器从上方存取，各排之间无需通道，既定空间内可存储更多容器。

几十年来，处理堆叠成排的容器的方法已广为人知。在部分此类系统中，例如在bertel公司的us2701065中所述，具有成排独立式容器堆垛，以减少存储所述容器的存储体积，同时仍可在需要时获取特定容器。相对复杂的起重机构可在堆垛中垒叠、卸下特定容器，从而使特定容器的获取成为可能。但是，在多种情境下此类系统的成本是不切实际的，其商业化主要见于大型航运容器的存储与装卸。

使用独立式容器堆垛与提供存取特定容器的机构的观念得到进一步发展，例如cimcorp公司的ep0767113b中所述。113专利公开了一种用于卸下多个堆叠的容器的机构，其采用矩形管状的自动负载处理设备，将其下降至容器堆垛周围，其构造允许其抓取所述堆垛内任意高度的容器。通过此种方式，可一次性从堆垛吊起多个容器。所述可移动管可用于将多个容器从一个堆垛顶部移至另一个堆垛顶部，或将多个容器从一个容器堆垛移至外部地点，反之亦然。单个容器堆垛内所有容器装有同样产品时（被称为“单一产品容器堆垛”），此类系统尤其适用。

在113专利所述系统中，所述管必须至少与最大容器堆垛等高，才能在一次操作中取出最高容器堆垛。因此，在仓库等密闭空间中使用时，所述堆垛最大高度受限于适配负载处理设备的管的要求。

ep1037828b1（autostore公司）内容通过引用包含于此，其描述了一种将容器堆垛设置在框架结构内的系统。此类系统在附图1-4中示出。自动负载处理设备可通过位于所述堆垛最上层表面的轨道系统可控地在所述堆垛周围移动。

挪威专利317366进一步描述了自动负载处理设备的一种形式，其内容通过引用包含于此。图3（a）、3（b）分别为一种负载处理设备后部和前部的透视图，图3（c）为吊起箱的负载处理设备正面透视示意图。

申请人为奥卡多有限公司的gb1314313.6号英国专利申请描述负载处理设备的进一步发展，在该申请中每个自动负载处理器仅覆盖一个网格空间，从而提高了负载处理设备的排布密度与给定规模的系统的吞吐量。但是可以使用任何合适形式的负载处理设备。

在此类已知的存储系统中，大量集装箱密集垒叠。集装箱的内容物可能分解，可能需要照明、加热或冷却，或者也可能需要已知系统目前无法提供的某种形式的监测或控制。

技术实现要素：

本发明提供一种存储系统，所述存储系统包括：第一组平行轨条或轨道和第二组平行轨条或轨道，所述第二组平行轨条或轨道在大致水平面上横跨所述第一组平行轨条或轨道延伸以形成包含多个网格空间的网格式样；一组支柱，所述支柱与所述轨道共同定义框架；多个存储容器，所述多个存储容器被放置在堆垛中、位于所述轨道下方并处于所述框架中；至少一个负载处理设备，所述至少一个负载处理设备被放置在网格上并被设置为在堆垛的上方于轨道上横向移动，所述负载处理设备包括提升装置，所述提升装置被设置为从堆垛中提升一个或多个容器或其中的一部分；其中所述框架包括服务装置，所述服务装置用于向所述存储系统提供服务以在所述框架内对所述系统进行交互、控制和监测。

本发明进一步提供一种对存储系统进行状态监测的方法，所述方法包括以下步骤：在所述框架内提供感应装置和数据记录及存储装置；提供通信装置，所述通信装置用于将记录的数据发送至中央数据记录装置；以及监测收到的数据。

优选的，根据本发明的一个形式，所述框架结构的支柱承载以下服务：整个框架结构的供电、供水、数据通信装置、照明装置和感应装置。

根据本发明的另一个方面，所述服务可以从支柱被引导至单个箱。例如，水可以从支柱喷在箱上。

根据本发明的另一个方面，支柱可以承载感应装置来检测框架结构中的火情、烟雾、高温或气体。

根据本发明的另一个方面，支柱可以包括供电布线或数据通信布线，例如光纤。

通过这种方式，根据存储系统所需的服务或单个箱提供的服务，存储系统的各个方面可以被控制或监测以将与箱内的内容物相关的数据发送至中央处理系统。另外，可以通过框架系统的支柱所提供的控制或监测装置来控制容器或箱内的服务和状态，如温度、湿度、照明或其它指标。可以通过箱中的本地控制系统或由中央系统通过支柱向箱里的启动器发送信号来提供控制功能。被发送的数据可以提供关于箱状态、箱内容物的信息，或者可以提供关于存储系统中给定支柱附近的状态信息。另外，通过这种方式，可以根据箱内的具体内容物的需要加热或冷却箱。

通过这种方式，本发明克服了现有技术存在的问题，提供了大型箱处理存储系统的可靠性更高且整体成本更低的系统和方法。

附图说明

接下来将结合附图描述本发明，所述附图如下：

图1是存储系统中存放多个箱堆垛的框架结构的立体示意图；

图2是图1所示框架结构一部分的平面示意图；

图3(a)和3(b)分别是与图1和图2所示的框架结构结合使用的自动负载处理设备的一种形式的前侧和后侧的立体示意图，图3(c)是在使用中提升箱的已知负载处理设备的立体示意图；

图4是已知存储系统的立体示意图，所述已知存储系统包括与根据本发明的一种形式的自动服务设备共同安装在图1和图2所示的框架结构上的多个图3(a)、3(b)和3(c)所示类型的负载处理设备；

图5a是根据本发明的一个方面的图1框架结构的立体示意图，所述框架结构包括安装在支柱上的网格系统；

图5b根据本发明的一个形式的图5b的结构的放大示意图，该图显示了连接物、线缆、照明装置和管路；

图6是另一种形式的容器10’，其与图5a和5b所示的框架和网格结构兼容，该容器包括托盘状基座以及结构性和负载承载边，但侧壁是透明的或者根据本发明的另一个方面没有侧壁；

图7是根据本发明的一个方面的图5的框架结构，该图显示了支柱承载从存储系统的基座至网格的服务，大量图6所示的容器位于所述框架14内并处于网格的下方；

图8是根据本发明另一个方面的图5a、5b和7的框架结构的示意图，又一种结构的容器位于框架内，所述又一种结构的容器进一步包括连接装置以及通过容器布置的其它服务；

图9显示了在框架外的图8的容器的另一种结构，其显示了容器内除照明装置和供液装置之外的连接装置的进一步细节；

图10显示了图8的框架结构的放大图，其显示了与图9的容器的连接物配合的连接物；

图11显示了图10所示框架内就位的图9容器的立体放大示意图，该图显示了连接物的两个配合表面相互接触的状态。

具体实施方式

在使用中，如图1和图2所示，可堆叠容器（称为箱10）堆放在另一个可堆叠容器的顶部以形成堆垛12。堆垛12被放置在仓库或制造环境的框架结构14中。图1是框架结构14的立体示意图，图2是设置在框架结构14内的箱10的单一堆垛12的俯视图。每个箱10一般存放多个产品项目(未示出)，并且箱10中的产品项目可以根据实际应用的需要为相同或不同的产品类型。

框架结构14包括多个支柱件16，其支撑大致水平件18,20。第一组大致平行的大致水平件18被设置为垂直于第二组大致平行的大致水平件20以形成由支柱件16支撑的多个水平网格结构。所述件16、18和20一般由金属制成。箱10堆放在框架结构14的件16、18和20之间，由此框架结构14防止箱10的堆垛12水平移动并引导箱10的垂直移动。

框架结构14的顶层包括设置为横跨堆垛12顶部的网格状轨道22。另外参照图3和图4，轨道22支撑多个自动负载处理设备30。平行轨道22的第一组22a引导负载处理设备30沿第一方向(x)横跨框架结构14的顶部移动，平行轨道22的第二组22b与平行轨道22的第一组22a垂直并引导负载处理设备30沿与第一方向垂直的第二方向(y)移动。通过这种方式，轨道22允许负载处理设备30在x-y平面沿两个方向移动，使得负载处理设备30可以移动至堆垛12中任一个的上方。

每个负载处理设备30包括运输部件32，所述运输部件32被设置为在框架结构14的轨道22上沿x和y方向于堆垛12上方移动。第一组轮34由运输部件32前部的一对轮34和运输部件32后部的一对轮34构成，并被设置为与平行轨道22的第一组22a中两根相邻的轨道接合。类似的，第二组轮36由运输部件32两侧各一对轮36构成，并被设置为与平行轨道22的第二组22b中两根相邻的轨道接合。每一组轮34、36都可以被升降，使得任意时间第一组轮34或第二组轮36与各自的轨道组22a和22b接合。

当第一组轮34与第一组轨道22a接合而第二组轮36被提升离开轨道22时，轮34通过运输部件32中的驱动机构(未示出)被驱动以沿x方向移动负载处理设备。为了沿y方向移动负载处理设备30，第一组轮34被提升离开轨道22，第二组轮36被降低与第二轨道组22a接合。驱动机构然后可以驱动第二组轮36以实现y方向上的移动。

通过这种方式，一个或多个自动负载处理设备可以在中央拣选系统(未示出)的控制下围绕框架结构14中的堆垛12的顶部表面移动。每个自动负载处理设备30都具有用于将一个或多个箱或容器从堆垛12提出以存取所需产品的装置。通过这种方式，可以从网格和堆垛的多个位置一次性存取多个产品。

应当理解的是如果所需的容器10并非位于堆垛12的顶部并且如果每个负载处理设备只能承载一个容器10，那么就需要多个负载处理设备来配合使用以存取目标容器10。

图4显示上述的典型存储系统，所述系统具有在堆垛12上运作的多个负载处理设备30，以配合工作从堆垛12取出容器10或将容器10放回堆垛12。随着目标容器10从堆垛12搬离的非目标容器10被放回堆垛12的空置位置。

图1和图4显示了存储系统堆垛12中的箱10。应当理解的是任意给定的存储系统中可能会有大量的箱而堆垛中可能存有许多不同的商品，单个堆垛12中的每个箱可能包含不同的商品，或者相似堆垛中包含相似商品，亦或是单个容器10包含多个库存项目。虽然上述的系统被设定为从线上购物电子商务平台存储和取出百货，应当理解的是其它用途也可以预见，而其它项目如包裹和信件也可以被存放在容器10中。

图5a和5b显示了不含箱10的存储系统的框架结构。支柱16和框架14包括挤压成型的金属梁，该金属梁具有波状横截面。金属梁由铝合金制成。但是，应当理解的是，具有合适结构特性的供本系统使用的任何其它合适材料均可以用于构成网格14和支柱16。例如，为了降低网格成本，网格14和支柱16可以由钢、木材和各种塑料制成。

如图6所示，另一种形式的容器10’可以与图5a和5b的框架和网格结构兼容，该容器包括托盘状基座以及结构性和负载承载边，但侧壁是透明的或者根据本发明的另一个方面没有侧壁。在框架14的支柱16向例如位于框架14上的照明装置60供电的情况下，如果容器10由不透明材料制成，那么灯光将无法穿透容器的结构。优选的，只要任何容器能够在堆垛中支撑其上的容器，就不必要求容器包括所有侧壁或是作为堆垛12中的容器的结构支撑件的具有基座92和边94的托盘状结构。

图7显示了图5a和5b的框架结构、支柱16在梁轮廓内围绕存储系统布置服务17。所述服务包括电力、感应系统、系统控制装置或存储系统等框架内可能需要的任何其它服务。如图7所示，围绕存储系统提供的服务的一个具体示例为布置流体供应装置19。从所述流体供应装置供应的流体可以例如为水，其在出现火情的情况下可被用于喷水灭火系统或浇灌容器中的作物。另外流体供应系统19可以包括气体如用于温室应用的二氧化碳或用作灭火剂的氮气。

围绕框架14供应的流体可以通过连接物17从系统底座向上布置。连接物17可调节从而能够布置、承载或发送多种应用或服务，例如通信装置、信号、液体、光或系统框架14所需的任何其它服务。

在使用中，负载处理设备30可以在框架结构14的网格部分被操作。负载处理设备在容器10的堆垛12的上方横向移动。框架结构14的支柱16在堆垛12的上方支撑负载处理设备。

由于此类集装和大型存储系统自动化的性质，在系统使用时无法对结构的完整性和一致性进行可视化检查。为了对结构进行可视化检查，负载处理设备将需要被关闭并进行物理检查。该操作涉及的停机时间的成本将非常高。

在本发明的另一个方面，支柱16和大致水平的网格系统的下表面可被用于承载感应装置，其输出结果可由安装在结构上的或周围箱10中提供的服务中的数据记录仪记录，或者信息或数据可以通过无线通信或其它通过框架结构14布置的数据传输装置如光纤，被发送至中央数据记录系统。

此类感应装置可以包括激光监测装置，激光束被发射至框架的一部分，监测反射光束的形状以获取代表框架的结构或一致性问题的变化。应当理解，可以使用其它结构监测装置如包含与框架14电连接的感应器，例如电位降技术来监测框架结构内的裂纹扩展。

其它可以安装在框架结构上的感应器包括拍摄装置，例如但不限于ccd摄像头。安装在支柱16上的摄像头可以用于在使用时监测系统，图片可以通过无线方式或合适的通信装置发送至远程监测系统。

应当理解的是任何类型和方法的通信都可以被使用，例如wifi、蓝牙、三线串行、sigfox或其它专属系统，例如奥卡多创新有限公司的gb1509793.4号英国专利申请中所述的系统。该申请通过引用方式被完整纳入本发明。应当理解任何其它合适的通信方法或协议都可以被使用。

应当理解摄像头可以与其它感应器结合使用，以在因框架中的错误导致其它感应系统中的一个被启动时对存储系统进行远程可视化检查。

通过这种方式，在存储系统处于使用状态时可以对框架14的结构状态进行持续的监测。

根据本发明的第二个方面，支柱16和网格14可以被用于承载该系统其它方面所需的服务。例如，电力可以沿在框架结构中布置的合适的线缆被传递。根据存储系统的使用，容器10可能需要电力。个别容器10可能包括加热装置、冷却装置、冷冻装置或照明装置60。这些服务会需要围绕框架传送的电力。应当理解，由于系统的操作性质，优选的容器10不被固定或是可拆卸的与框架接触。

但是，应当理解，可以使用非接触性传送方法，如磁力感应或射频感应，将所需的电力传送至单个容器10。通过这种方法，电力被供应至单个容器10中的服务装置，而容器无需与支柱16接触。支柱16与容器10的角相邻放置，每个支柱均具有用于容器角的导轨。应当理解，在对订单实现中心的库存项目进行存储和取回的网格中，导轨和容器10之间会存在一些公差，例如大约5mm。

自动负载处理器30包括抓手，所述抓手比容器大并确保容器总是被引导至正好在堆垛12中位于下方的容器的顶部。在该装置中，应当理解的是可能需要在堆垛12中的容器10和网格支柱16之间提供接触刷。应当理解，这些接触刷可以定位于沿着各个容器10的边。在图9和图10所示的另一种形式的容器中，容器10提供接触点150a，其与框架14上的接触点150b配合从而在例如容器10和框架14之间提供电连接。应当理解这些连接点150a和150b可以不是常连的，因为容器10会需要从框架结构14上移除。相应的，可以使用可释放闭锁连接或仅基于摩擦工作的导电条。应当理解，其它形式的连接物也可以被适当的用于实现该功能。

如图9和图10所示，可堆叠容器10可在堆垛12中的容器10之间具有电连接。这些可以包括相邻箱配合表面上的导电条。通过这种方式，通过支柱16和容器10之间的单一非接触点传送至堆垛12的电力可以在整个堆垛12中传送。另外，堆垛中的容器10可以具有可释放闭锁机构，从而将堆垛12中的相邻容器10进行物理连接或电连接。此类闭锁机构可以包括磁力或电磁闭锁装置或任何其它合适类型的可释放闭锁机构(见图9和图10)。

图11显示了图9和图10的放大图，在该图中容器10安装在存储和取回系统的框架14内。连接物150a和150b具有足够的摩擦接触从而在两者之间产生电连接。应当理解的是这只是一种合适形式的连接装置的简化图示，本领域的技术人员可以预见其它结构。在这种情形中能够进行电接触的任何连接结构都可以被采用。

在本发明的第三个方面，框架14围绕系统承载物理服务，如流体。如图7所示，承载水或气体的管19可以被布置在框架周围。管道可以被设置为引导流体流向单个容器10。或者，流体可以被释放进入堆垛12附近的环境中。例如，特定容器10可能包含可燃物，如火柴。如果火柴点燃了，框架内的感应器将检测到高温、火焰或烟雾，而通过摄像头进行可视化检查将确认单个容器10。水可以被引导至该单个容器10。通过这种方式，火情将被限制在单个容器10或少数容器中。

在常规的仓储情况中，喷水器可以配置在仓库屋顶。在如本发明所述的存储系统中，此种喷水器可以覆盖的区域很大并且位于网格平面上方。这种喷水装置会严重损坏负载处理设备，并对系统造成大范围损害，导致需要进行高成本的关闭以及补充货物。将喷水装置限制在网格22和负载处理设备的下方区域可以防止高额损失。

其它灭火装置采用气体，如氮气，来隔绝火情所需的氧气。在使用气体装置的情况下，其不仅可以指向单个容器10，也可以指向堆垛12附近区域或大量的堆垛12。应当理解的是，如果需要进行人工维护，系统给定区域的空气中氧气不足将导致危险。在框架14中使用气体感应器将确认待检查环境是否安全。

可以在支柱16上和网格14的底侧提供连接器，用于将容器10或容器10的堆垛12与框架14相连。举例而言，如果容器10需要使用服务，则在框架上提供的电力、数据、信号和服务需要通过合适的连接件与容器10相连。能够与容器相连或可以与容器10可释放的相连的任何合适的连接装置均可以被采用。例如，可以使用能够伸展以将容器10与网格相连的伸缩接管(telescopicumbilicals)。

支柱16和框架14可以具有感应装置，该感应装置能够分辨单个容器10、容器10堆垛12或容器10内盛放的物品。感应装置可包括容器10上的条形码以及支柱上的读码器，或者也可以使用摄像装置。任何标记单个容器以及读取所述标记的合适方法均可用于实现相同的目标。

在使用中，通过框架14上的感应装置分辨和定位给定容器10使得该系统能够确定与感应器、连接器和服务装置相邻的单个容器的身份以及其内容。通过这种方式可以利用网格框架14上的装置来控制、监测和处理单个容器10。例如，所述感应器和控制装置可以控制单个容器10中的温度；控制对单个容器10内容物施加的营养剂的水平；与单个容器10的内容物通信；以及通过单个容器10的内容物发送数据。

应当理解，由于负载处理设备30位于网格22上，框架14内通过支柱所提供的服务需要从存储系统的基座进行布置。

应当理解，在本发明的所有方面中，框架14上提供的服务不限于已具体描述的服务，也可以安装通过支柱和网格22底侧布置的服务。

另外，上文及附图所述的具体实施方式将存储系统设定为包括以任意方式放置在框架14内的堆垛12中的容器10。应当理解的是该系统可由合适的分区装置分成更小的子区域，该子区域通过例如温度来定义。通过这种方式可以获得例如常温区、冷藏区和冷冻区。同样应当理解的是分区具有其它优点，例如分区可以是存储系统的区域与其它区域隔离。这在例如出现火情时在给定区域使用灭火装置灭火的情况下是必要的。另外，如果系统被用于其它用途，在系统的不同分区具有不同的气体氛围是有优势的。这可以通过对系统分区来实现。应当理解分区装置可以为暂时并可远程操作的，例如放置在网格下方的卷闸。

奥卡多创新有限公司的gb1518117.5号英国专利申请通过引用方式被完整纳入本发明，该申请详细描述了对此种存储和取回系统分区的许多种配置，以保护劳动力或减轻偶然或其它类型的事件，如火灾、泄漏或喷水。这可以通过永久或临时地对框架结构14进行分区使得前述事件被限制在网格的一部分中。如果在上述的智能网格和框架系统中使用临时分区，如气囊式分区，则这些分区可以被安装在网格上并响应框架14上的感应装置产生的信号展开或启动，由通过框架14布置的服务供电。临时分区自身可以安装在框架系统14上。

可以预见许多形式的容器10都可以用于上述的智能网格系统，而不必仅限于上文和附图所示的配置。奥卡多创新有限公司的gb1518091.2号英国专利申请在此通过引用方式被纳入本发明，其描述了可与上述框架结合使用的另一种形式的智能容器10。与本申请上文所述的容器10和10’一样，该英国申请所述的结构包括连接器，所述连接器能够通过物理或非接触装置与容器10表面的配合连接器相连，所述容器10表面在容器10处于框架14内的堆垛12中互相接触。

应当理解，上文所述的用于布置在整个框架中的服务可以通过线缆、管道、线材、软管或一体成型布置在框架结构内。但是，此类线缆、管道、线材、软管可以安装在框架14型材的任意表面上。

上文没有明确描述的许多变形和改进也是可行的，并不会背离本发明权利要求所限定发明保护范围。