专利名称：手助式填隙垫料分配系统及方法
技术领域：
本发明针对用于分配适量的填隙垫料(void-fill dunnage)以填充货箱内的空隙的包装装置、系统和方法。
背景技术：
在将一件或多件要装运的物品装入货箱的过程中，通常将填隙垫料制品随所述物品一起放置在运输货箱中。所述垫料部分地或完全地充填货箱内的物品周围的空档，以防止或最小化在运输过程中因物品在货箱内移动而可能造成的损坏。一些常用的填隙垫料包括泡沫塑料粒(plastic foam peanut)、塑料气泡包装材料、空气袋和纸质垫料。通常，包装工人查看已放入有一件或多件要装运的物品的货箱的内部并且确定填充货箱内的剩余空隙所需的垫料量。然后，包装工人操控一垫料分配器来分配期望的量的垫料。例如，对于条形垫料制品而言，许多有经验的包装工人能够迅速地确定需要多少和多长的垫料条来填充货箱中的空隙。然而，经验不足的包装工人较难以高效地确定需要多长和多少数量的垫料条来填充空隙体积。因此，经验不足的包装工人会使装箱过程减慢，并且其效率低于有经验的包装工人。具体而言，这意味着经验不足的包装工人更有可能分配过多或过少的垫料，然后耗费额外的时间和精力来校正这种问题，同时还可能浪费一定长度的垫料。为了避免手动包装系统存在的这类问题，现已开发出全自动的系统用以自动地测量货箱中的空隙体积，然后自动地为包装工人确定所需的垫料量。在一些情况下，这些系统使得完全不需要包装工人，并能将垫料自动地分配到货箱。然而，这种全自动系统的初始成本通常高于手动包装操作的系统的初始成本。
发明内容
本发明针对经验不足的包装工人的问题而提出一种低成本的方案，该方案同时为各种各样的货箱尺寸和装箱物品形状提供适量的填隙垫料。根据本发明的示例性方法包括手动地指示估计的货箱被一件或多件待包装物品填充的相对程度的步骤。该方法还包括识别货箱的一个或多个特性的步骤，以及基于所估计的充满度和该货箱的一个或多个特性来提供指示所要分配到该货箱的垫料的数量的输出信号的步骤。即使是经验不足的包装工人也能够查看放入有一件或多件要装运的物品的货箱， 并估计该货箱被填充的相对程度。然后，控制器能够基于该货箱的特性和所估计的相对充满度来确定要分配多少数量的垫料来填充货箱中的空隙。由于填隙垫料通常具有使其能够稍微被压缩而不会破坏其预期功能的弹性属性，并且由于填隙垫料并不需要完全填充所述空隙即可充分地实施其预期的功能，因此包装工人所估计的填充程度通常足以使控制器能够确定足够的垫料量。更具体而言，本发明提出一种控制分配到包装货箱的垫料的量的方法。该方法包括如下步骤(i)识别货箱的一个或多个特性，其中该运输货箱中放入有一件或多件物品； ii)手动地输入对该货箱的估计的充满度；以及(iii)基于所述估计的充满度和所识别的该货箱的一个或多个特性，来提供指示所要分配到该货箱的垫料数量的输出信号。本发明还提出一种用于控制待分配到装有一件或多件物品的包装货箱的垫料的量的装置。该装置包括货箱输入装置，用以识别一包装货箱的一个或多个特性；表示货箱的不同填充程度的图示；手动输入装置，用于输入估计的具有一件或多件待包装的物品的包装货箱的充满度，该充满度与该图示相关联；以及控制器，其与该货箱输入装置和该手动输入装置相通信。该控制器基于输入的估计的充满度和输入的货箱特性(identity)来确定所要分配到该货箱的垫料的量。本发明提出的一种包装系统包括用于手动地输入货箱被一件或多件待包装产品填充的相对填充程度的工具、用于识别货箱的一个或多个特性的工具、以及用于基于手动输入的所述相对填充程度和所识别的该货箱的特性而输出指示所要分配的垫料的数量的信号的工具。本发明还提出一种确定包装货箱的高度尺寸的方法，其中该货箱具有固定到该货箱侧壁的上边缘的翼板。该方法包括将翼板安置成相对于对应的侧壁成角一度的步骤、以及与该侧壁平行地定向传感器光束以测量该侧壁的近似的高度尺寸的步骤。该方法还可包括将该翼板的远端向外移位的步骤。本发明还提出一种确定具有固定到货箱的侧壁的上边缘的翼板的包装货箱的近似高度尺寸的系统。该系统包括(a)定位装置(registration device)，货箱的竖直侧面能够抵靠该定位装置而被定位；(b)传感器，其邻近该定位装置安置，从而与该侧壁平行地定向传感器光束，以测量从已知位置至连接到该货箱的侧壁的上边缘的、向外移位的翼板的垂直距离；以及(c)控制器，其基于所测得的垂直距离来确定该货箱的高度。本发明提出的另一种包装系统包括一包装站，该包装站具有用以在该包装站为货箱称重的秤、用以在该包装站将垫料分配到货箱的分配器、以及控制器，该控制器用以将该货箱的重量与运费率表比较，以确定为达到较低的运费率应分配多少垫料，并向包装工人输出表示垫料的减少量的信号，该费率表包括对应于较重的货箱的较高的运费率。另一示例性填隙包装系统包括手动输入装置和控制器，该手动输入装置用于指示估计的货箱的充满度，该控制器基于估计值和该货箱的一个或多个特性来提供指示所要分配到该货的箱垫料数量的输出信号。以下全面描述本发明的前述的和其它的特征，并且在权利要求中、下文的描述中、 以及详细阐示了本发明的几个示例性实施例的附图中具体指明了这些特征，然而这些实施例仅表示了可应用本发明原理的多种方式中的一部分方式。
图1是根据本发明提出的包装系统的示意图；以及图2是根据本发明提出的第一示意性包装系统的示意图。
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图3是根据本发明提出的第二示意性包装系统的示意图。图4是图3所示的包装系统的一部分的局部立体示意图。图5是图3的包装系统中使用的手动输入装置的放大示意图。图6是图3的包装系统中使用的备选的手动输入装置的放大视图。图7是与根据本发明提出的手动输入装置关联使用的备选的图示的平面图。
具体实施方式
。本发明针对经验不足的包装工人的问题提出一种低成本的方案。本发明还提出一种能够为各种各样的货箱规格和产品形状提供适量的填隙垫料的系统。经验不足的包装工人即使对正在分配的垫料产品并不了解，也能够查看放入有一件或多件要装运的物品的货箱，并能够估计该货箱被填充的相对程度。一旦该货箱的特性已被识别(无论是预定的还是按一些方式检测的)，并且包装工人已指示了估计的该货箱被填充的相对程度，控制器就能够确定为填充货箱中的空隙所要分配的垫料数量。无需使用自动检测货箱内的空隙体积的昂贵系统。由于填隙垫料通常具有使其能够稍微被压缩而不会破坏其预期功能的弹性属性，并且由于填隙垫料并不需要完全地填充空隙即可实现其功能，因此包装工人所估计的相对填充程度通常足以使控制器能够确定足够的垫料量。本系统使得经验不足的包装工人即使在其先前从未执行过这种任务的情况下，也能高效地参与确定所要分配的垫料的合适的量。简言之，本发明提出一种包装系统，其包括用于手动地输入货箱被一件或多件待包装物品填充的相对程度的工具，或者用于从多个输入选项中手动地选择一个输入选项的工具，其中，这些输入选项代表一货箱被一件或多件待包装物品填充的相对程度。该包装系统还包括用于识别该货箱的一个或多个特性的工具，以及用于基于手动输入的估计的充满度或者所选择的输入选项和所识别的该货箱的一个或多个特性来提供指示所要分配到该货箱的垫料数量的输出信号的工具。换言之，填隙包装系统包括手动输入装置，用于指示对货箱的充满程度的估计值；以及控制器，其基于所述估计值和该货箱的一个或多个特性来提供指示要将多少垫料分配到该货箱的一输出信号。现在参照附图，并首先参照图1，本发明提出一种包装系统100，其包括控制器 102、与控制器102相通信并用于识别货箱的一个或多个特性的输入装置104、以及与控制器102相通信并用于输入估计的该货箱被一件或多件待包装的物品填充的相对程度的手动输入装置106。相对充满度是货箱的充满程度的估计值或近似值，例如近乎空、半满和近乎满。作为一等效替代物，相对充满度可以是货箱中剩余多少空隙体积或需要多少垫料的估计值，即相对空虚度(比较图5和图6 ；两者所得到的结果相同)。控制器102基于所指示的对货箱的相对充满度的估计值和所识别的该货箱的一个或多个特性，提供指示所要分配到该货箱的垫料数量的输出信号。货箱特性可包括例如一个或多个货箱标识符、该货箱的规格、形状和/或一个或多个尺寸。货箱标识符可包括例如条形码、名字、数量、色彩、射频识别(RFID)或者其它标记，或者其它任何能够被控制器用来识别该货箱及/或其未填充容积或空容积的装置或方法。通过货箱特性信息和估计的货箱被待包装的物品填充的相对程度，控制器102能够确定填充货箱中的剩余空隙所需的垫料的量。这一点能够以多种方式来完成。例如，一旦货箱被识别，控制器102能够确定当货箱为空时的空隙体积，然后使用由包装工人输入的相对充满度的估计值来计算在该货箱中剩余的已确定的空的、需用垫料来填充的空隙体积的大小。由于垫料所占据的近似体积是已知的，因此控制器102能够计算足够填充所述空隙的垫料量。该控制器能够计算空隙体积，或者该控制器能够在一个或多个查询表中查询信息。对于每种货箱，例如货箱规格A、B和C，该查询表可包括针对估计的货箱充满度来分配的合适的垫料量。如果该系统100只使用一种货箱规格，则能够预先确定货箱特性，并能够将其输入并储存在存储器中。一旦控制器102已经确定需要分配的垫料量，该控制器能够向垫料分配器110发出信号来分配确定的量的垫料。或者，控制器能够输出告知包装工人分配多少垫料的信号， 并且包装工人能够控制分配器。例如，该控制器可指导包装工人分配具体体积或长度的垫料。控制器102可集成在垫料分配器110中，或者可相对于垫料分配器110远距离地设置，并且可以远程地控制分配器110或者将所要分配的垫料的量传达到集成在分配器 110中的另一控制器。在该系统中，单个控制器能够控制多个分配器。图2示出根据本发明提出的第一示例性包装系统200。包装系统200包括控制器202，以及(i)货箱特性输入装置204、(ii)手动输入装置206和(iii)用以分配预定数量的垫料的垫料分配器210，这些装置中的每一个装置均与控制器202相通信，以提供输入或从控制器202接收输出。示例性的垫料分配器210为填隙垫料转换机214，其将一片库存材料(stock material)转换成更厚且相对更疏松的填隙垫料产品220，例如美国专利第 6，676，589号中披露的转换机，因而在此通过援引纳入该专利的内容。一种片状库存材料的示例性供给222包括堆叠的扇形折叠牛皮纸，例如图示的安装在转换机214的支架2M上， 或者一卷单层或多层的片状库存材料。垫料转换机214设于包装站上，用于将包装材料分配到货箱232。该包装站包括支撑货箱的包装表面，例如桌台或输送机。在图示的实施例中，垫料转换机214邻近输送机 230设置。示例性的货箱232为纸板盒，其通常采用翼板向内折叠的矩形槽货箱的形式，或者带有单独的盖的鞋盒式货箱，使得货箱232在转换机214或其它垫料分配器210分配预定数量的垫料之后能够被封闭以供装运。控制器202基于手动输入装置206的信号和货箱输入装置204的信号，提供指示确定的待分配到该货箱的垫料的数量的输出信号。该实施例中的控制器202集成在垫料转换机214中，并且其不仅确定所要分配的垫料量，而且还向转换机214的转换部件发送信号以制造确定的量的垫料。控制器202包括处理器234和存储器236，其用于存储确定待分配的垫料的量所需的程序设计和数据，并控制垫料分配器210或其元件来分配确定的垫料的量。确定的垫料的量可表现为垫料条的数量和长度、垫料的体积或者分配斜道打开的时间长度。控制器202基于货箱特性的输入和估计的相对充满度的输入，以及垫料的每单位体积来确定分配多少垫料。垫料的每单位体积能够表现为例如长度的函数。货箱特性经由特性输入装置204输入，特性输入装置包括下列装置中的至少一种条形码读取器；一个或多个传感器，以指示货箱232的尺寸；机械、光学或电磁探针；计算机鼠标或其它指示装置；触摸屏显示器；开关；键盘；按钮开关；拨动开关；脚踏开关；旋转拨盘；膝盘开关(kne印ad switch)；无线遥控装置；射频识别(RFID)读取器；以及触针和敏感触针盘(stylus-sensitive pad)；或者用于输入并识别一个或多个货箱特性的任何 其它工具。如上文所述，货箱输入装置204识别货箱232、该货箱的尺寸、规格、或者将使控制器202能够确定合适的待分配的垫料量的其它特性。货箱特性可以按许多不同的方式输入，通过包装工人手动输入或者自动输入，并且或者是预先确定的、经由特性输入装置204输入并储存在存储器236中，或者是在现行的操作基础上、当将每个货箱提交给特性输入装置204时确定。一种输入货箱特性的方式包括读取条形码，控制器202将随后在存储器236中储存的查询表中查询该条形码。查询表能够基于识别条形码的货箱特性输入和手动选择的对该货箱估计的充满度的输入，来识别所要分配的垫料的量。或者，控制器202能够从条形码或其它的货箱特性来确定空的货箱的空隙体积，然后基于包装工人提供的估计的相对充满度来确定剩余多少空隙。如果系统 200只使用一种规格的货箱，那么货箱232的空容积能够预先确定并输入一次。在这种情况下，所述空容积能够储存在控制器存储器236中，并在需要时由控制器202调用。因此，控制器202确定要分配多少垫料所需的唯一的输入是包装工人对货箱充满度的估计值。在该实施例中，手动输入装置206包括用于选择或者输入货箱被一件或多件待包装的产品填充的估计的相对程度的工具，以及具有一个或多个与估计的相对充满度关联的标记的图示238。手动输入装置206可包括一个或多个扩音器、位置传感器、计算机鼠标或其它指示装置、触摸屏、键盘、旋转拨盘、按钮、开关、脚踏开关、膝盘开关、无线遥控装置、拨动开关、触针和敏感触针盘、或者用于输入货箱的估计的相对充满度的任何其它装置。在所示的实施例中，手动输入装置206提供介于“空”与“满”之间的几个离散的输入选项。通常，手动输入装置206提供约两个至约五个离散的输入选项。然而，一些输入装置能够提供无限多的选项，其仅受输入装置的敏感度的限制。例如，滑块能够提供介于“空” 与“满”之间的连续的选项，并且包装工人能够移动滑块至最佳地表现出货箱被填充的相对程度的位置。可经由触摸屏来提供相同类型的输入。或者，该输入可通过触发开关的次数来提供，或者在所提供的多个开关中触发特定的开关来提供。手动输入装置206和货箱特性输入装置204可包含在同一装置中。因此，包装工人可首先将一盒子编码读入扩音器来识别货箱，然后通过对相同的扩音器讲话来输入选定的相对充满度的估计值。在此情况下，控制器可包含语音识别软件来识别所讲的话语，使其与已知的货箱和充满度匹配。例如在每次转换开始时，通过让包装工人朗读可用的选项，使得能够针对不同的使用者来调整这种系统。示例性的离散的输入选项包括空240、25%充满242、50%充满244、75%充满246 和全满250，在所示的实施例中以具有标记260、262、264、266和270的图示238示出，标记 260、262、264、266和270采用具有用于选择期望的输入选项的对应意义的图解表示的形式，例如按钮开关或触屏的指定区域。或者，输入选项可以排除包括“空”和“满”的选项，因为空货箱或满的货箱将不需要垫料。空货箱很可能是在向货箱分配垫料之前需要修正的错误或故障状态。满的货箱一般可以是不用向货箱分配任何垫料材料就能投入运输的货箱。输入选项的另一替代性的设定可包括近乎空、半满和近乎满的估计值。这些都是经验不足的包装工人无需具备为供装运的货箱提供垫料的任何先前经验，通过查看货箱就可识别的相对填充程度。另外，如上文所述，手动输入装置206可包括在介于“空”与“满”之间设定的线性变量水平指示器，例如上文提到的滑块。控制器202因此能够使用选定的手动输入和货箱特性输入来确定分配多少垫料，并指令转换机214制造期望的量的垫料作为特定的示例，假设货箱空时的容积为24000立方厘米。如果包装工人估计货箱中要装运的物品约占据货箱的70%，那么控制器202能够算出需要7200立方厘米的垫料来填充该货箱。已知垫料每厘米长度的体积为72立方厘米，因而控制器能够确定并向转换机214输出信号，分配100厘米的垫料来填充7200立方厘米的空隙体积。垫料转换机214或其它的垫料分配器还可包括垫料分配输入装置260，例如所示的脚踏开关，用以在包装工人确定由控制器202所确定并从分配器210分配的垫料的量不足以填充货箱232中的空隙的情况下手动地分配额外的量的垫料。手动垫料分配输入装置 260不必为一个独立的装置，但可以是作为手动输入装置206和货箱特性输入装置204的之一或两者所使用的相同的装置。控制所要分配到包装货箱的垫料的量的示例性方法包括如下步骤(i)从多个离散的输入选项中手动地选择一输入选项，该输入选项代表对于一货箱被一个或多个待包装的产品填充的相对程度的估计值，(ii)识别货箱的一个或多个特性，以及(iii)基于所选择的输入选项和所识别的该货箱的一个或多个特性，提供指示所要分配到该货箱的垫料的量的一输出信号。上述提供步骤可包括将该输出信号传送到垫料转换机或其部件以将储藏存材料转换成垫料产品，以分配确定数量的垫料。上述选择步骤可通过例如对扩音器讲话、按下按钮、移动拨动开关或旋转拨盘、敲击键盘、压下脚踏开关或膝开关、触碰触屏显示器、移动滑块开关和点击电脑鼠标的其中至少一者来手动地执行。触碰触屏显示器可包括触碰触屏显示器的一个或多个区域来选择离散的选项，其包括从一线性选项范围中选择。同样地，识别步骤可包括例如读取条形码、读取射频识别标签(RFID标签)、对扩音器讲话、感测尺寸、按下按钮、移动拨动开关或旋转拨盘、在键盘上打字、压下脚踏开关或膝开关，以及点击电脑鼠标。上述选择步骤可包括从大约二至五个离散的输入选项中选择、或者从线性的连续的输入选项范围中选择一输入选项。该选择步骤可包括从包含空、25%充满、50%充满、 75%充满和全满的离散的输入选项中选择。或者，该选择步骤可包括从包含近乎空、半满和近乎满的离散的输入选项中选择。这些示例并非意味着彻底的列举，而是可构思出其它装置和方法，来帮助经验不足的包装工人在估计货箱的相对充满度之后分配足够的垫料量。图3至图5示出了本发明所提出的系统300的第二示例性实施例。该替代性的系统300与前述的实施例类似，但包括不同类型的、包装工人指示估计的相对充满度所用的装置以及用于输入货箱的特性的特别的工具，具体而言为用于测量货箱232的尺寸的工具。如同上文在系统200中所述的，该系统300包括与设于包装站的垫料分配器210相通信或结合在垫料分配器210中的控制器202，以及手动输入装置306和用于确定货箱特性的工具。该包装站包括用于支撑盒式的或其它的货箱232的输送机230，特别是包括具有一个或多个向内折叠以封闭货箱的开放侧的翼板的RSC。与前述的实施例不同的是，该系统300中的手动输入装置306提供用于估计的货箱充满度的连续范围的输入选项而不是几个离散的输入选项。另外，用于确定一个或多个货箱特性的工具包括多个用于确定货箱的长度、宽度和高度尺寸的传感器。由于系统300 具有与之前描述的系统200共有的许多相似特征，因此共有的特征用共用附图标记来表示，并且该系统300的描述将集中在其操作而不是对所有共有的结构元件的重复描述。在该系统300中，控制器202包括或耦接于一个或多个输出，以与包装工人相通信。例如，控制器202能够输出一信号以打开灯302、向显示器304提供输出，或者输出表示系统300为货箱232准备就绪的信号。因此，控制器202连接到输出装置，例如灯、显示器、 扬声器等。例如，闪光的绿灯可表示系统300为货箱232准备就绪的信号。为了开始使用系统300，包装工人通过将(货箱232的)一个角部定位在包装站的预定位置，而将货箱232移入该包装站，此处一个或多个传感器检测该货箱被正确定位。在该示例中，输送机230上的包装站的定位托架310构成一内角用以接纳货箱232的一个角部，并且一对相接近的传感器312、314设置在托架310上或者邻近托架310设置，以检测货箱232上的限定该角部的两个相邻的竖直侧面。在所示的示例中，定位托架310包括通常平行且邻近输送机230的一侧的围栏316 和从围栏316垂直延伸的突出部318。相接近的传感器312、314分别安装在该托架的邻近围栏316和邻近突出部318的每侧上，以检测货箱232的互相垂直的侧面。具体而言，的托架310的围栏侧316在该输送机的一侧上与输送机230的方向大体平行地延伸，而托架310 的突出部侧318与输送机230的方向大体垂直地延伸。当两个相接近的传感器312、314检测到货箱232的相应的侧面均保持就位时，控制器202发出表示货箱232的角部正确地定位在包装站中的信号，例如由闪光的绿灯变为固定的绿灯(solid green light)。随后，处于已知位置的传感器测量从该传感器到货箱的相互垂直的侧面的距离。 控制器202分析来自这些传感器的信号以确定货箱的长度和宽度。具体而言，宽度传感器 322从定位托架310的围栏侧316跨越该输送机230测量跨越输送机230到货箱232的相邻侧的垂直距离，通过该测量，控制器202能够确定货箱232的宽度，长度传感器324沿输送机230与托架310的突出部侧318相分隔地测量与托架310的围栏侧316平行的、到货箱232的相邻的壁的距离，通过该测量，控制器202能够确定货箱的长度。为了测量货箱232的近似高度，包装工人将连接于侧壁的上边缘的翼板3 安置成相对于该侧壁成一角度，例如通过折叠最靠近包装工人的翼板328、将该翼板的远端向外移位并通常下放到基本水平的方位。高度传感器330将传感器光束定向为与侧壁平行地朝向翼板328，以测量邻近并平行于侧壁和定位托架310的围栏侧316的垂直距离。控制器 202能够基于这一测量确定货箱232的近似高度。当完成测量步骤时，控制器202可提供一信号，例如通过打开另一个灯、扬声器输出声音等。控制器202既可使用直接确定的尺寸，也可通过将一个或多个确定的尺寸与存储器中储存的表相比较来确定(或者在一些情况下为确认)空的货箱的实际尺寸和/或容积。例如，控制器202可将近似高度与存储器中储存的每个高度值作比较，并选择与测得的近似高度最为接近的实际高度。测量货箱232的宽度和长度的原理相同，虽然这种测量可能更为准确，原因是测量是对固定表面而不是活动翼板进行的。由于翼板328的移动，当传感器测量到翼板的距离时，翼板可能不是完全水平的。如果翼板不是水平的，则测得的近似高度将或者小于、或者大于货箱的实际高度。在许多情况下，由于垫料的可压缩/可膨胀的特性，不必测出确切的尺寸。由此，本发明还提出一种用于确定具有固定到货箱的侧壁的上边缘的翼板328的包装货箱232的近似高度尺寸的系统300。系统300包括(a)定位装置，例如所描述的托架310，货箱的竖直侧面能够抵靠托架而定位；(b)传感器330，其邻近该定位装置安设以与该侧壁平行地定向传感器光束，以测量从已知位置至连接到货箱的侧壁的上边缘的、向外移位的翼板328的垂直距离；以及(c)控制器202，其基于测得的垂直距离来确定该货箱的尚度。因此，本发明还提出一种用于确定具有固定到货箱的侧壁的上边缘的翼板328的包装货箱232的高度尺寸的方法，该方法包括将翼板安置成相对于对应的侧壁成一角度的步骤，以及与侧壁平行地定向传感器光束，以测量侧壁的近似高度尺寸的步骤。该传感器光束测量从已知位置至邻近货箱的侧壁的、向外移位的翼板3 的垂直距离，控制器202随后能够基于测得的距离来确定货箱232的高度。该方法还可包括将传感器光束定向为从已知位置垂直于该货箱的相互垂直的侧面来测量货箱的宽度尺寸和长度尺寸的步骤。如上文所提到的，作为高度传感器330、宽度传感器322和长度传感器3M的替代， 货箱的规格可通过条形码或识别货箱232或明示其规格的其它标记、或者储存在存储器的已知货箱规格或空货箱的容积的查询表来确定。在这样的系统中，控制器202能够从存储器236中储存的查询表中、或者通过从存储器中储存的查询表获得的货箱尺寸计算容积来确定空货箱的容积。如同之前所述的实施例，包装工人随后查看货箱232并确定该货箱的充满度。货箱232内应已放有一件或多件物品。如果货箱是空的，那么包装工人将指令该货箱返回到包装区域，在包装区域可将待装运的物品放入该货箱中。如果该货箱是满的，那么包装工人可能认为货箱中没有空间添加垫料，然后包装工人可传送该货箱进行密封和装运而不加入垫料。如果包装工人注意到货箱是满的，则包装工人可向下游发送货箱而不必等待测量步骤完成。在此情况下，包装工人可以为接下来的货箱而重启系统300，通过经由手动输入装置306来指示货箱232是满的，或者从包装位置移走货箱232。一旦包装工人确定了货箱232的充满度，包装工人可输入确定的相对充满度的估计值。就相对空闲度而论，这等价于指示需要用垫料填充的容积大小。通过测得的货箱规格或其它的对空货箱容积的确定、已知的垫料体积、输入的相对充满度估计值等条件，控制器202能够随后确定为填充货箱中的空隙所要分配的垫料的量。包装工人经由手动输入装置306手动输入估计的充满度。手动输入包括任何用于提供输入的人工工具，无论是通过口头命令、人工操作的装置来产生电信号、声音、触碰、手势、手的位置或方位，等等。如同在先前描述的系统200中那样，手动输入装置306包括与手动输入的估计的相对充满度关联的图示238。图示238包括表示选项范围的标记，该选项代表货箱中的充满度。所述标记可指示从“空”到“满”的连续的范围，或者该范围内的离散的选项。所述标记提供视觉引导，以帮助包装工人选择待分配的垫料的适当的相对量。例如，所述标记可包括全满的货箱、空货箱和/或一个或多个部分满的货箱的视觉表现。包装工人能够在可用范围内选择与货箱最密切匹配的充满度。另外，或者作为替代，可以针对能选择的垫料的范围提供倾斜的刻度。例如，图5所示的图示238包括以直角三角形图形表示的这种标记，其长边指示能够选择的充满度的连续谱(continuum)，以及全满的货箱和叠加在该三角形上或呈现在该三角形后的、近乎空的货箱的图形表示。所述图示还包括用数值指示近似的充满度的标记，例如空货箱体积的百分比，例如20%充满、50%充满、75%充
12满等。 触摸板或触摸屏显示器是用户输入估计值的一种方式。监视器或其它触摸感应装置的灵敏度可以是粗略的还是精细的，这取决于所期望的接近估计的充满度的程度大小。 下沉或压缩程度更大的垫料产品无需像弹性较小或联锁的、或较少下沉的垫料产品那样进行精密测量。作为触摸感应装置的替代，手动输入装置306可包括充满度传感器340，该传感器 340设置为用以检测物体(例如包装工人的手)或其它定点装置(pointing device)，并测量其与传感器340的距离。该距离与图示238中所示的相对充满度相关联。在图5中，传感器340安装到图示238的一侧，以测量从包装工人的手到该传感器的距离，其中每个位置对应于图示中所指示的一种估计的充满度。图6中示出了替代性的图示238和传感器340， 由线342指示的可能的手的位置处于约60%的货箱充满度。图7中示出了另一个替代性图示。控制器202可基于所测量的距离确定估计的垫料的量或充满度。然后控制器202输出一信号(例如用以控制垫料分配器210的信号)，该信号指示用于该货箱的适当的垫料的量。一旦控制器202确定了所需的垫料的量，则控制器202还能够提供指示为分配垫料准备就绪的信号。例如，指示系统300为货箱准备就绪的闪光灯302可变成指示货箱232 被正确定位、已被测量并准备加入垫料的固定灯。如果包装工人认定货箱需要额外的垫料，且该货箱仍然处于包装位置，则包装工人可做出另一种选择，而控制器能够控制垫料分配器210来分配另一数量的垫料。或者，包装工人可使用另一种输入装置，例如上文所述的脚踏板260 (图1)来手动地控制垫料分配器210，以将额外的垫料分配到该货箱。因为大多数垫料产品都具有一些弹性、稍微地溢出货箱(尽管如此使用垫料效率较低)，所以通常不影响封闭货箱并将货箱运到其目的地的能力。当将货箱232从包装站移出时，如由相接近的传感器312、314所检测的，系统300 重启，并且控制器202能够通过例如使灯302再度闪光以发出为另一个货箱准备就绪的信号。因此，系统300包括用于控制待分配到具有一件或多件物品的包装货箱的垫料的量的装置，其包括货箱输入装置204，用以识别包装货箱的一个或多个特性；表示货箱的不同填充程度的图示238 ；手动输入装置206，用于输入具有一件或多件待包装的物品的包装货箱的估计的充满度，该充满度与所述图示相关联；以及控制器202，其与货箱输入装置 204和手动输入装置206相通信，并基于所输入的估计的充满度和所识别的输入货箱来确定所要分配到货箱的垫料的量。图示238包括表示至少两个输入选项的标记以及表示介于 “空”与“满”之间的基本上连续的输入选项范围的标记。因此，一种用于控制使用该系统300为包装货箱分配的垫料的量的方法包括如下步骤(i)识别货箱的一个或多个特性，其中该包装货箱中放有一件或多件物品；(ii)手动地输入对该货箱的估计的充满度；以及(iii)基于估计的充满度和所识别的该货箱的一个或多个特性，提供指示所要分配到货箱的垫料数量的一输出信号。包装站还可包括与输送机230集成的或分开的、用于为货箱232称重的秤350。货箱及其容纳物的重量、分配的垫料的量、货箱尺寸等等能够被记录并存储在存储器中以用于后续检索和/或分析。该数据能够以适用于公用软件数据格式的格式储存或输出，例如适用于电子表格。控制器202还能够将货箱232的重量(包括估计的垫料的重量)与运费率表或表格做比较。在运费率表(也称作运费重量表)中，每一货币单位的费率与一重量范围关联， 并通常包括对应于较重的货箱的较高的运费率。如果填充空隙体积所需的确定量的垫料将使货箱跃升到一更高的运费率，则控制器能够向操作员输出一指示减少垫料的量的建议的信号，这样将减少运费率或运输费。可借助例如灯或显示器向包装工人指示这样的分界点， 在该分界点处，如垫料增多将使货箱跃升到一更高的运费率。然后，包装工人能够基于被运输的物品的需要来选择是分配减小的量的垫料还是全量的垫料。例如较易碎物品通常需要全量的垫料。概括而言，在加入垫料之前、加入垫料之后、加入垫料的同时或者这三种情况的组合的情况下，能够使用秤为每个货箱称重。基于测得的重量、所确定的尺寸、依据空隙体积而变化的预定的垫料数量、以及重量范围和相应的运费率，控制器能够确定(i)待分配的垫料的量和基于总的包装重量的最终运费率；以及(ii)减小的待分配的垫料的量，以减小总的包装重量达到一较低的运费率。控制器202能够向包装工人提供一个指示待分配的、 使总的包装重量将落在较低运费率的范围内的垫料的量的输出，从而包装工人能够判断垫料的减少是否会充分保护所装运的物品。然后，包装工人能够从给出的选项中选择是生产减小的量的垫料，还是生产正常的量的垫料。如从本文提供的描述所应当看到的，本发明提出一种包装系统，其使经验不足的包装工人能够立即发挥作用并效力于一公司的包装作业，而无需获得许多经验或训练以达到熟练操作。虽然已经结合一个或多个特定的实施例示出和描述了本发明，但本领域技术人员在阅读及理解本说明书和附图的基础上，会构想到多种等效的变化和更改。特别是考虑到由以上所描述的整体(部件、组件、装置、成分等)执行的各种功能，用来描述这类整体的术语(包括提到的“工具”)在无另行说明的情况下，均意在与任何可执行所描述的整体的特定功能(及等效功能)的整体相对应，而无论该整体与本文阐示的本发明的示例性实施例所披露的执行该功能的结构在结构上等同与否。
权利要求
1.一种填隙包装系统，包括手动输入装置，用于为所述系统指示货箱充满度的估计值；以及电子控制器，其基于所估计的充满度和该货箱的一个或多个特性来提供指示要分配多少垫料到该货箱的输出信号。
2.如权利要求1或从属于权利要求1的任一其它权利要求所述的系统，包括货箱输入装置，用以识别包装货箱的一个或多个特性；以及表示货箱的不同填充程度的图示；其中，该手动输入装置包括用于输入估计的具有一件或多件待包装的物品的包装货箱的充满度的装置，该充满度与该图示相关联；并且该控制器与该货箱输入装置和该手动输入装置相通信，并基于所输入的估计的充满度和所输入的货箱特性来确定所要分配到该货箱的垫料的数量。
3.如权利要求2或从属于权利要求2的任一其它权利要求所述的系统，其中该控制器基于来自该手动输入装置的信号和来自该货箱输入装置的信号，提供指示所要分配到该货箱的垫料的数量的输出信号。
4.如权利要求2或从属于权利要求2的任一其它权利要求所述的系统，其中该图示包括下列各项中的一个或多个(a)表示至少两个输入选项的标记；以及(b)表示介于“空”与 “满，，之间的、基本连续的输入选项的范围的标记。
5.如权利要求2或从属于权利要求2的任一其它权利要求所述的系统，其中该货箱输入装置包括下列各项中的一个或多个(a)用于指示货箱的尺寸的传感器；以及(b)用于在包装站为货箱称重的秤，该控制器能够将该货箱的重量与运费率表作比较，以确定应分配怎样少的垫料以达到较低的运费率，并且除了基于估计的充满度和该货箱的一个或多个特性来输出指示要分配多少垫料到该货箱的该输出信号之外，还输出表示减小的垫料的量的信号。
6.如权利要求1或从属于权利要求1的任一其它权利要求所述的系统，其中该手动输入装置包括下列各项中的一个或多个(a)用于从代表货箱被一件或多件待包装的产品填充的相对程度的多个输入选项中选择一个离散的输入选项的工具；以及(b) —个或多个位置传感器，和一个或多个开关，用以指示该货箱的相对充满度；以及(c)可变的充满水平指示器，具有介于“空”与“满”之间的多个输入选项。
7.如权利要求1或从属于权利要求1的任一其它权利要求所述的系统，其中该手动输入装置提供下列各项中的一个或多个(a)约两个至约五个离散输入选项；(b)介于“空”与 “满”之间的输入选项的范围；(c)介于“空”与“满”之间的、基本连续的输入选项的范围； 以及(d)包括空、25%充满、50%充满、75%充满和全满的输入选项。
8.如权利要求1或从属于权利要求1的任一其它权利要求所述的系统，包括垫料分配器，该垫料分配器与该控制器相通信，以分配指示的数量的垫料；该垫料分配器包括下列各项中的一个或多个(a)转换机，其将库存材料转换成垫料产品；以及(b)垫料分配输入装置，用以手动地分配垫料。
9.一种包装系统，包括用于手动地输入货箱被一件或多件待包装的产品填充的相对填充程度的工具；识别货箱的一个或多个特性的工具；以及基于手动输入的所述相对填充程度和所识别的该货箱的特性而输出指示所要分配的垫料的数量的信号的工具。
10.一种控制待分配到包装货箱的垫料的量的方法，包括如下步骤识别货箱的一个或多个特性，其中该运输货箱中放入有一件或多件物品；手动地输入对该货箱的估计的充满度；以及基于所述估计的充满度和所识别的该货箱的一个或多个特性，提供指示所要分配到该货箱的垫料数量的输出信号。
11.如权利要求10或从属于权利要求10的任一其它权利要求所述的方法，其中该手动输入步骤包括下列步骤中的一个或多个步骤(a)将一物体与表示估计的充满度的图示邻接地安置，以使该本体的位置能够被感测；(b)从约两个至五个离散的输入选项中选择一个选项；(c)从包括空、25%充满、50%充满、75%充满和全满的多个离散的输入选项中选择一个选项；以及(d)从包括近乎空、半满和近乎满的多个离散的输入选项中选择一个选项。
12.如权利要求10或从属于权利要求10的任一其它权利要求所述的方法，包括下列步骤中的一个或多个(a)所述识别步骤包括感测货箱的一个或多个尺寸的步骤；(b)基于该输出信号分配所指示的量的垫料的步骤；(c)基于所识别的该货箱的特性，确定该货箱的空容积的步骤；(d)基于所确定的货箱的空容积和估计的货箱的相对充满度，确定货箱的空隙体积的步骤；以及(e)手动地分配一定数量的垫料的步骤。
13.如权利要求10或从属于权利要求10的任一其它权利要求所述的方法，其中所述提供步骤包括下列步骤中的一个或多个(a)向垫料分配器传送该输出信号，以分配所指示的量的垫料；以及(b)向垫料转换机传送该输出信号以将库存材料转换成垫料产品，以分配所指示的量的垫料。
14.一种确定包装货箱的高度尺寸的方法，其中该货箱具有固定到该货箱的侧壁的上边缘的翼板，该方法包括如下步骤将翼板安置成相对于对应的侧壁成一角度；以及与该侧壁平行地定向传感器光束，以测量该侧壁的近似高度尺寸。
15.如权利要求14或从属于权利要求14的任一其它权利要求所述的方法，包括下列步骤中的一个或多个(a)所述安置步骤包括将该翼板的远端向外移位的步骤，并且所述定向步骤包括测量从已知位置至邻近该货箱的侧壁的、向外移位的翼板的垂直距离的步骤， 以及基于所测得的距离确定该货箱的高度；(b)将货箱的翼板折叠到近似水平取向的步骤；(c)将传感器光束定向为从已知位置垂直于该货箱的相互垂直的侧面，以测量该货箱的宽度尺寸和长度尺寸；(d)通过所确定的高度、宽度和长度中的至少一项来确定该货箱的容积的步骤；(e)该货箱的两个相邻的垂直侧面的相交部分限定该货箱的一个角部，并包括将该角部安置在预定位置的步骤；(f)当该角部处于该预定位置时，感测该货箱的相邻的垂直侧面的步骤；(g)当货箱的该角部不在预定位置时，输出一信号的步骤；(h)当货箱的该角部处于该预定位置时，输出一信号的步骤；(i)当完成上述测量步骤时，输出一信号的步骤；(j)手动地选择货箱被填充的相对程度的步骤；(k)基于所选择的相对充满度， 确定空隙体积的步骤；(1)基于已知的货箱属性，确定填充该空隙体积所要分配的垫料的数量的步骤；(m)输出指示已确定的所要分配的垫料的数量的信号的步骤；以及(η)分配垫料以填充该货箱的步骤。
16.一种确定包装货箱的近似高度尺寸的系统，其中该货箱具有固定到该货箱的侧壁的上边缘的翼板，该系统包括(a)定位装置，货箱的竖直侧面能够抵靠该定位装置而被定位；(b)传感器，其邻近该定位装置安置，从而与该侧壁平行地定向传感器光束，以测量从已知位置至连接到该货箱的侧壁的上边缘的、向外移位的翼板的垂直距离；以及(C)控制器，其基于所测得的垂直距离来确定该货箱的高度。
全文摘要
一种包装系统(100)，包括控制器(102)；输入装置(104)，其与用于识别货箱的一个或多个特性的控制器(102)相通信；具有表示货箱的不同填充程度的标记的图示；以及与控制器(102)相通信的手动输入装置(106)，用以输入估计的具有一件或多件待包装的物品的包装货箱的充满度，该充满度与该图示中的标记相关联。控制器(102)基于所输入的估计的充满度和所识别的该货箱的一个或多个特性，来提供指示所要分配到该货箱的垫料的数量的输出信号。然后，该控制器能够确定填充货箱的剩余空隙所需的垫料量，并且该控制器能够向垫料分配器(110)发信号以分配所确定的量的垫料。
文档编号B65B55/20GK102224081SQ200980147012
公开日2011年10月19日 申请日期2009年11月22日 优先权日2008年11月24日
发明者丹尼尔·L·卡尔森, 凯文·W·帕克, 约瑟夫·J·哈丁, 蒂莫西·A·弗里德里克 申请人:兰帕克公司