专利名称：带有自动化存放位置获取机构的货架的制作方法
技术领域：
本发明涉及货架，其具有一个摞一个地布置的多个支承结构用于支承可通过自动 化存取装置移动的承载件。货架具有用于装入和取出承载件的至少一个存取口并具有存储 关于存货的信息的计算机。该货架配设有至少一个图像采集装置，其适于光学记录安放在 承载件上的存货并能生成数字图像信息，数字图像信息能存储在计算机中并能通过显示单 元调用。显示单元配设有选择装置，借助选择装置并结合数字图像信息来选择承载件并借 助计算机将该承载件移动至存取口。此外，本发明涉及用于在这类货架中存放或取走存货 的方法和用于执行这种方法的计算机程序产品。
背景技术：
这种货架以“竖直升降机”名称在现有技术中是已知的。在这样的货架中，为了存 放或取走存货，在任何情况下承载件均要移动到存取口。一旦承载件已经在存取口处，操作 人员就可以将存货放入承载件中或者将它们从承载件中取走。上述类型的现代货架设有控制系统，其用于库存管理并且在其中存储了哪些存货 存放在哪个承载件中的信息。这使操作人员能容易地找到相应的承载件。为了简化库存管理，DE19828659A1提议，在带有固定的屉格底板的货架中设置挡 光板，在屉格底板上安放有用于存放货物的容器，挡光板用于记录从容器中取走物件的工 作并将这样的货物取走报告控制单元。DE4318341A1公开用于立方体形货品的存放和取走的方法和执行这种方法的装 置。在该方法中，在立方体形包装中的药品在传送带上被隔开。随后，尝试通过检测装置对 包装侧面上的条形码进行识别。在另一步骤中，对独立包装的长度、宽度和高度进行检测。 在控制单元中存有用于储物屉格的存放计划。通过将存放计划与检测到的独立包装的尺寸 相比较，选择其中一个屉格上的空闲存放空间。随后，药品包装被移动到该位置。这将不会 存在操作人员与这些屉格互动，因为在这样的情况下，存于控制单元中的占用数据将不会 被更新，空闲空间的选择因此返回错误结果。DE20121417U1公开具有文首所提及的大多数特征的货架。存在计算机中的图像采 集程序能够生成光栅系统，可借此来确定和显示承载件中的空闲存放位置。
发明内容
本发明的任务是在上述类型货架中加快存放操作并简化库存管理和空闲存放空 间的确定。为了完成该任务，根据权利要求1而提出，该计算机具有用于承载件的数字图像 信息存档的图像数据档案存储器和设计成利用取自该图像数据档案存储器的数字图像信 息来确定和/或识别承载件占用状态的变化和/或用于确定和/或识别空闲存放空间的图 像数据处理单元。根据本发明的货架的有利实施方式是从属权利要求2至8的主题。
在根据本发明的货架中，新存放的存货占用的存放空间被自动识别并被记录在同 已存货物相关的数据中。同样，空闲存放空间由计算机根据数字图像数据来识别。这有以 下优点，当承载件中的货物滑移时，也能识别出空闲存放空间。此外，对于空闲存放空间的 识别来说，也不再需要位置精确的存放，并且在该货架中可以装入任何形状的货物。本发明的货架将使得对操作人员来说在计算机中输入将把新存放的货物搁放在 移动到存取口的承载件中的哪个位置成为多余。同样，当存货被取走时，不再需要向计算机 传输存货的先前存放位置。此外，具有大小适合的空闲存放空间的承载件的选择将得以简 化。因此加快了存放操作且提高了与占用状况有关的存储数据的可靠性。该货架可以包括用于识别存货的非接触式检测单元。因为无需操作人员手动输入 任何存货的识别信息，这同样加快存放或取走操作并提高可用数据的可靠性。存货可以为了识别而具有无线发射应答器，并且该货架可以配设有用于无线发射 应答器的通信装置，其设计成将识别数据传送给计算机。有利的是，无线发射应答器包括无线射频识别(RFID)标签。可从现有技术获知各 式各样的这种标签，它们可以有不同的形状。尤其是，这样的标签以重量轻、体积小及易操 作的小粘签形式存在。通信装置可以设有RFID接收器。这样的RFID接收器提供以下可能性，在存取口 区域和/或承载件区域内非接触检测由RFID标签标记的所有物体，而无需像在识别条形码 时所必需的光学接触。为了确定空闲存放空间，计算机可具有包含表示特定存货的存放空间需求的数据 的尺寸数据存储器。这改善了建议空闲存放位置以存放存货的精确性。显示单元可以设计成显示已确定的空闲存放空间的预览。这将允许操作人员在承 载件上定位，即使此时承载件已从货架中被取走并正被移到存取口，因此缩短搜索承载件 上的空闲存放空间的时间。为了在其各单元之间通信，货架还设有局域网(LAN)或控制器局域网(CAN)总线。 这种信道在工业环境中能可靠工作并具有低故障率。此外，提供一种用于将存货存放在本发明货架中或将其从货架中取走的方法，首 先，由操作人员或者非接触式检测单元识别要存放或要取走的存货，结合所存的存货信息 或所存的图像数据由计算机识别空闲的存放空间或存放位置，然后，具有所确定的空闲存 放空间的承载件被移动到存取口，存货被存取，最后，校准计算机中的占用信息。根据本发明的方法可以获得可靠的存放信息更新，从而将操作人员失误的影响最 小化。该方法的优选实施方式是权利要求10至20的主题。借助显示单元，在存放时由计算机确定的存放空间被显示给操作人员并能被操作 人员拒绝，随后确定另一个空闲存放空间。这实现了对所建议的存放空间的检查。在取走时由计算机确定的存货存放空间可通过显示单元被显示给操作人员。因 此，操作人员可以更容易地找到承载件上的存放空间。有利的是，图像数据处理单元将数字图像数据分成光栅，其光栅元在占用信息方 面可被标为空闲或已占用。这将减少处理图像数据所需的工作量，因此可为计算机和数字 图像处理单元使用便宜且省电的元器件。
为了校准存放信息，图像采集装置可以在存放或取走之前和之后分别采集承载件 的图像并将所采集的图像传送给图像档案存储器。由此将确定承载件上的哪些改变由操作 人员完成。图像数据处理单元对于一个光栅元的每个像素可生成在存放或取走前所获得的 图像的像素和在存放或取走后所获得的图像的像素的之间的差值，并且将一个光栅元中的 差值相加以计算出近似值。由此图像数据处理单元能够识别在哪个光栅元中因存放或取走 而发生了变化。图像数据处理单元还能够执行识别空闲光栅元的方法，其中确定其色值落入识别 区域中的像素的百分比，并且如果该百分比超出限定阈值，该光栅元被标为已占用。由此尤 其对新存入的承载件能够确定空闲空间，无需调用存档图像数据。在该方法的一个实施方式中，图像采集装置对承载件的每个光栅元执行该检测空 闲光栅元的方法。该计算机有利地包括存货数据库，在存货数据库中存有存货的存放位置和/或存 放量。因此，一旦存货已存放，则它们能被很容易地找回。为了校准存放信息，计算机能够在数据库中存储已存放的存货的结合数字图像信 息所确定的存放位置和身份。因此，不再需要在每次要求空闲存放空间或特定存货时重新 运行耗时的数据图像处理。该计算机能够在存放或取走操作之前和之后生成容纳在承载件中的存货的列表 并且通过比较该列表来确定被取走或已存放的存货。这能够进一步增加数据库的可靠性。为了实现本发明的任务，还提供了用于执行根据权利要求9至20中任一项的方法 的计算机程序产品，其设计成在计算机和/或图像处理单元和/或图像档案存储器中执行。
从以下对优选实施例的描述中将会明白根据本发明的货架的细节和其它优点。在 仅示意表示本发明实施例的附图中示出了 图1示出了带有感应单元、显示单元和处理单元的货架；图2示出了计算机的框图；图3示出了存放或取走操作的流程图；图4是具有检测承载件中变化的过程的流程图；图fe是带有光栅的在存放操作之前的承载件的照片；图恥是与图fe —样的照片，但在存放操作之后；和图6示出了用于检测空闲存放空间的方法的流程图。
具体实施例方式图1所示的货架10包括彼此间隔放置的两个模块Ila和lib。模块Ila和lib包 括多个承载件支承结构14，其成对且彼此间隔地安置在对置的侧壁上。承载件支承结构14 用于支承槽形承载件15，存货17被容纳于其中。在模块Ila和lib之间设有传送空间12，在传送空间中设有可移动的自动化存取 装置13，承载件15可通过该存取装置来移动。
在模块lib上设有存取口 18，通过该存取口，可装入或取走承载件15。同样可以 从已移到存取口 18的承载件15上取走存货17和/或将存货17装入其中。尤其用于控制货架10的计算机20配属于货架10。设于货架10处的操作装置22 和可独立操作的目视检查站23通过LAN 21 (即局域网)连接到计算机20。呈数字摄像机形式的图像采集装置M位于存取口 18的顶面19中。数字摄像机 M布置成能完全记录下当时移动到存取口 18的承载件15。为了将数字图像数据传输给计算机20，数字摄像机M通过LAN 21连接到该计算 机。呈RFID接收器沈形式的非接触式测量装置也连接到LAN 21。存货17带有RFID 标签，从而允许存货17被RFID接收器只别。图2所示的计算机20通过通信接口 30连接到LAN 21。计算机20因此能够通过 LAN 21与RFID接收器沈、数字摄像机M和显示装置观交换数据。此外，自动化存取装置 13可以通过LAN 21被访问(在此未示出)。操作装置22配备有控制单元(未示出)，用于控制自动化存取装置13，该控制单 元负责控制承载件15的取走和装入。计算机20可以与控制单元通信且，由此免除了直接 控制货架10的机构。控制单元还能在不使用计算机20的情况下通过操作装置22操作货 架10。计算机20包括中央处理单元31，其通过存储接口 32连接到工作存储器33。工作 存储器33的一部分用作图形数据档案存储器34、尺寸数据存储器35、存货数据库36以及 作为占用信息存储器37。
中央处理单元31包括处理由数字摄像机M提供的图像数据的图像数据处理单元 38。由数字摄像机M提供的图像数据连同元数据组被存储在图像数据档案存储器34中。 元数据组例如包括与被拍摄的承载件15有关的信息、照片的日期和时间、关于图像被操作 人员访问之前或之后是否被获取过的信息及已促成承载件15移动到存取口 18的操作人员 的识别码。尺寸数据存储器35含有不同存货17的尺寸和重量的信息。每种存货17被分配 一个序号，借助该序号例如可以从尺寸数据存储器35中检索到存货17的尺寸。同样可以结合序号从存货数据库36检索到与带有特定序号的存货17的存放空间 有关的数据。占用信息存储器37针对每个承载件15包含有关于哪些承载件15的区域被存货 17占用而哪些区域是空闲的信息。图3示出了在货架10中的存放操作过程。在第一步骤40中，操作人员在计算机 20面前识别出新近要存放的存货17a。这将通过使位于存货17a上的RFID标签27被移入 RFID接收器沈的接收区来实现。在存货17a对于RFID标签27的安置来说太小或不适合 的情况下，识别例如可以通过在操作装置22或目视检查站23输入序号来实现。操作人员在其衣物上也可戴有RFID标签27，以将操作人员的身份发送到RFID接 收器26。在下一步骤41中，计算机20结合存货17a的识别结果从尺寸数据存储器35检索 它们的尺寸数据。计算机20随后在占用信息存储器37中搜索尺寸足够的存放空间。一旦确定有这样的存放空间，带有该空闲存放空间的承载件15将在下一方法步骤42中被移送 到存取口 18。一旦承载件15已到达存取口 18，数字摄像机M就将在步骤43中对承载件15拍 摄。拍摄图像在计算机20中被确定并且该图像连同该图像显示在操作动作之前的状态的 信息被存储起来。在步骤44中，操作人员将存货17a存放到承载件15中的空闲存放空间中。为此， 在操作装置22上显示对空闲存放空间的建议。一旦存放完成，操作人员通过操作装置22输入该状态，随后在下一方法步骤45 中，数字摄像机M对承载件15拍照。图像在计算机20上被查明并且由计算机将该图像连 同该图像含有操作动作后的状态的信息存储在图像数据档案存储器；34中。在比较步骤46中，计算机20以其图像数据处理单元38将在操作动作前后拍摄的 照片进行比较并确定承载件占用情况的变化。基于所确定的变化，在下一步骤47中，存货数据库36和占用信息存储器37被更 新。为了确定占用情况变化，图像数据处理单元38执行如图4所示的方法。在第一步 骤50中，图像数据处理单元38从图像数据档案存储器34取出两个图像。图fe所示的第 一图像39a是在存放操作前拍摄的，图恥所示的第二图像39b是在存放操作后拍摄的。在从图像数据档案存储器34中取出这些图像39a、39b后，在步骤51中，由图像数 据处理单元38给这些图像配置光栅38a。在步骤52中，图像数据处理单元38选择要被处理的光栅元。在步骤53中，在图 像39a的光栅元和图像39b的光栅元之间进行逐个像素比较。如果光栅元彼此匹配，例如 栅元A3和Gl的情况，则在步骤5 中，光栅元在占用信息存储器37中的占用状态不变化。然而如果在图像39a和图像39b之间出现了比较光栅元的变化，例如光栅元C4到 C6中的情况，则在步骤54b中，光栅元在占用信息存储器37中的占用状态将会反过来。在下一步骤55中，图像数据处理单元38检验是否全部光栅元均已进行了比较。如 果没有，则在步骤52中用新的光栅元继续该过程。然而如果已经对最后的光栅元做了比较，则完成了变化的检测。为了进一步改进空闲存放空间的识别，图像数据处理单元38还执行图6所示的方 法。为此，图像数据处理单元38首先从图像数据档案存储器34取出在存放操作后拍摄的 图像39b。在第一步骤60中，光栅38a被施加到图像39b上。图像数据处理单元38在步骤 61中选择用于检验的光栅元。在步骤62中，图像数据处理单元38确定其色值在识别区域 中的光栅元的像素百分比。如此选择识别区域，在没有存货的光栅元中，大部分像素位于识别区域中。例如如 果承载件15的底板是白色的，则识别区域可以针对所有颜色一致地从80%亮度达到100% 亮度。另一方面，如果承载件15的底板是黑色的，则例如范围从0%至20%的亮度被选 择作为识别区域。如果是浅绿色底板，则识别区域例如将会是分别80% -100%的绿色和 60% -90%的红色和蓝色。在确定识别区域中的像素百分比之后，图像数据处理单元38将该百分比与参考值做比较，该参考值在该情况下应为80%。因此，如果至少80%的光栅元的像素色值落入 识别区域，则该光栅元在步骤63a中被标为未占用。然而，如果少于80%的光栅元的像素色 值落入识别区域，在步骤63b中，该光栅元在占用信息存储器37中被标为已占用。在该方法的简化方式中，像素色值在比较前可转变为灰度值。然而，与由此实现的 必要的处理能力的节省相对照的是空闲存放空间识别的精度较低。在步骤64中，图像数据处理单元38检查其是否已经检验了所有光栅元。如果没 有，则在步骤61中用新的光栅元继续执行该方法。然而，如果所有光栅元均已被处理，则图 像数据处理单元38将终止空闲存放空间的识别。为了能明确确定哪个存货17、17a在存放或取走操作中将被存入或取走，容纳在 承载件15中的存货17的RFID标签27在存放或取走操作之前被扫描。该结果在存放或取 走操作之后与新的查询结果相比较。新加的RFID标签27表示新近存放的存货17a，而缺少 的RFID标签27表明已被取走的存货17。所述方法还可以以自计算机程序产品形式存在，该计算机程序产品设计成在计算 机20上执行。在这种情况下，计算机20是用于货架10的控制计算机。同样可以想到提供 这样的工业PC，其带有分别用于货架10及其存取装置13的接口以及用于LAN 21的接口， 该工业PC在这样的计算机20中执行合适的计算机程序产品。代替LAN 21，可以设置CAN总线用于各单元的相互通信。在数字摄像机M的镜头视界不足以观察到整个承载件15的情况下，可以提供多 个数字摄像机M且各摄像机的各自图像可以通过图像数据处理单元38被拼接成承载件15 的完整图像。根据本发明的货架连同根据本发明的方法提供了简单可靠地减小操作人员失误 并加速在货架10中的存取操作的可能性。附图标记列表10货架；Ila模块；lib模块；12传送空间；13存取装置；14承载件支承结构；15 承载件；17存货；17a存货；18存取口 ；19顶面；20计算机；21LAN(局域网)；22操作装置； 23目视检查站；24图像采集装置(数字摄像机)J6RFID接收器(非接触式测量装置)； 27RFID标签；30通信接口 ；31中央处理单元；32存储接口 ；33数据存储器；34图像数据档 案存储器；35尺寸数据存储器；36存货数据库；37占用信息存储器；38图像数据处理单元； 38a光栅；39a图像1 ；39b图像2 ；40-47方法步骤；50-55方法步骤；60-64方法步骤。
权利要求
1.一种货架(10)，具有一个摞一个地布置的多个支承结构(14)用于支承可通过自动 化存取装置(13)移动的多个承载件(15)，该货架包括存入和取走所述承载件(15)的至少 一个存取口(18)和存储关于已存入的存货(17，17a)的信息的计算机(20)，其中设有至少 一个图像采集装置(24)，该图像采集装置适于光学检测安放在所述承载件(15)上的存货 (17,17a)并能由此生成数字图像信息，该数字图像信息能存储在该计算机(20)中并能通 过显示单元(22，23)调用，其中该显示单元(22)配设有选择装置，能借助该选择装置并结 合该数字图像信息选择该承载件(15)并借助计算机(20)将该承载件移动到存取口(18)， 其特征是，该计算机(20)包括将承载件(15)的数字图像数据存档的图像数据档案存储器 (34)和图像数据处理单元(38)，该图像数据处理单元(38)设计成根据来自该图像数据档 案存储器(34)的数字图像信息确定和/或识别该承载件(15)的占用状态的变化和/或用 于确定和/或识别空闲存放空间。
2.根据权利要求1所述的货架，其特征是，该货架(10)包括能识别存货(17，17a)的非 接触式检测装置(26)。
3.根据权利要求2所述的货架，其特征是，所述存货(17，17a)包括用于其识别的无线 发射应答器，该货架(10)配设有用于该无线发射应答器的通信装置，该通信装置设计成将 识别数据传输给所述计算机(20)。
4.根据权利要求3所述的货架，其特征是，所述无线发射应答器包括RFID标签(27)。
5.根据权利要求3或4所述的货架，其特征是，所述通信装置包括RFID接收器(26)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的货架，其特征是，该计算机(20)为确定空闲存 放空间包括尺寸数据存储器(35)，该尺寸数据存储器包含有表示存货(17，17a)的存放空 间需求的数据。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的货架，其特征是，该显示单元(22，23)设计成显 示所确定的空闲存放空间的预览。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的货架，其特征是，该货架(10)包括局域网(21) 和/或CAN总线，以允许各单元之间的通信。
9.一种用于在根据权利要求1至8中任一项所述的货架(10)中存放或取走存货(17， 17a)的方法，其特征是，包括如下步骤a.由操作人员或非接触式检测装置识别要存放的存货(17，17a)；b.结合所存的占用信息或所存的图像数据，由计算机(20)确定空闲存放空间或存放 位置；c.使具有所确定的空闲存放空间的承载件(15)移动到该存放口(18)；d.存放存货(17，17a)；和e.校准占用信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征是，在存放操作过程中由该计算机(20)确定的 存放空间通过该显示单元(22，23)被显示给操作人员并能被所述操作人员拒绝，随之将确 定另一空闲存放空间。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征是，在取走过程中由计算机(20)确定的存放空 间通过显示单元(22，23)被显示给操作人员。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征是，所述图像数据处理单元(38)将数字图像数据分成光栅(38a)，其光栅元能在该占用信息存储器(37)中被标为空闲或被占用。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征是，该图像采集装置(24)为了校准占用信息 存储器(37)在存放或取走之前和之后分别生成该承载件(15)的图像(39a，39b)并且将该 图像传送给图像数据档案存储器(34)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征是，该图像数据处理单元(38)将在存放或取 走之前生成的图像的光栅元与在存放或取走之后生成的图像的光栅元相比较，以校准占用 信息存储器(37)，并且在光栅元发生变化时调整与该光栅元相对应的占用状态。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征是，该图像数据处理单元(38)对于一个光栅 元的每个像素形成在存放或取走前生成的图像(39a)的像素和在存放或取走后生成的图 像(39b)的像素之间的差值并将一个光栅元中的差值相加以便计算近似值。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征是，该图像采集装置(24)为识 别空闲的光栅元而执行包括如下步骤的方法a.确定其色值落入识别区域的像素的百分比；b.如果该百分比超过预定阈值，则该光栅元被标为未占用；
17.根据权利要求16所述的方法，其特征是，该图像采集装置(24)对该承载件(15)的 每个光栅元执行该空闲光栅元检测方法。
18.根据权利要求9至17中任一项所述的方法，其特征是，该计算机(20)包括存货数 据库(36)，在该存货数据库中存有存货(17，17a)的存放位置和/或存放量。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征是，当校准所述占用信息存储器(37)时，计算 机(20)将存储存货(17)的基于数字图像信息所确定的存放位置和识别结果存储在存货数 据库(36)中。
20.根据其权利要求18或19所述的方法，其特征是，该计算机(20)在存放或取走操作 之前和之后分别生成容纳在该承载件(15)中的存货(17，17a)的列表并且通过比较该列表 来确定已被取走或已存放的存货(17，17a)。
21.一种执行根据权利要求9至20之一所述的方法的计算机程序产品。
全文摘要
本发明提供货架(10)，具有一个摞一个地布置的多个支承结构(14)，用于支承可通过自动化存取装置(13)移动的多个承载件(15)，货架包括用于存取承载件(15)的至少一个存取口(18)和存储关于已存的存货(17，17a)的信息的计算机(20)。货架设有至少一个图像采集装置(24)，适于光学检测安放在承载件(15)上的存货(17，17a)并能生成存货的数字图像信息，数字图像信息能被存储在计算机(20)中并能通过显示单元(22，23)调用。显示单元(22)配设有选择装置，能借此并结合数字图像信息选择承载件(15)并借助计算机(20)将其移动到存取口(18)，计算机(20)包括用于将承载件(15)的数字图像数据存档的图像数据档案存储器(34)和图像数据处理单元(38)，该图像数据处理单元设计成利用取自图像数据档案存储器(34)的数字图像信息确定和/或识别承载件(15)的占用状态的变化和/或确定和/或识别空闲存放空间。
文档编号B65G1/137GK102056822SQ200980121917
公开日2011年5月11日 申请日期2009年4月2日 优先权日2008年4月11日
发明者F·沃尔特 申请人:亨乃尔公司