一种智能仓储系统的制作方法

本发明涉及自动化机械的技术领域，特别是涉及一种智能仓储系统。

背景技术：

在企业中，物料管理是非常重要的环节，尤其是针对备用物料用量大、品种繁多、单品体积较大、频繁无规则出入库的情况。

传统物料仓库中，物料堆放混乱，空间利用率低，存储灵活性差，存储规格单一，不适合混合存放多种物料。同时，传统物料仓库只是物料储存的场所，物料信息需要人工整理、校对，保存货物是其唯一的功能，属于一种静态储存的方式。

因此，传统物料仓库具有以下不足：

(1)在物料的出入库环节需要大量人力进行上下料、搬运、拣料、信息录入及撤销操作不仅自动化程度低、劳动强度大，且在人工处理过程中不可避免的产生错误，导致效率低下；

(2)需要投入大量人员、设备用以管理物料出入库信息，即使这样也经常会出现遗漏料、错料、死料的情况；

(3)上下料设备(叉车、码垛机等)、运送设备(输送线等)、物料存取设备(堆垛机等)以及各设备控制器各司其职，相互间无信息交互，无信息判断，无信息处理，没有针对货物的料位规划、料位分区、出入库排序、出入库清单生成等功能，从而无法优化物料存储流程，影响效率。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种智能仓储系统，能够智能规划存储空间、分析物料信息，实现了物料出入库的自动化、智能化，从而能够充分利用仓储空间和人力资源，响应快速可靠，效率高。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种智能仓储系统，包括上下物料装置、输送装置、存取装置和仓储管理终端；所述上下物料装置设置在上下料区域，用于自动识别物料的三维定位信息，并根据所述三维定位信息将所述物料移入或移出所述输送装置；以及获取物料的标识信息并传送至所述仓储管理终端；所述输送装置设置在输送区域，用于在所述输送区域内输送物料，以将所述上下物料装置移入的物料提供至所述存取装置或将所述存取装置移入的物料提供至所述上下物料装置；所述存取装置设置在存储区域，用于将所述输送装置输送来的物料存入所述存储区域的预设位置处或将物料从预设位置处取出并移入所述输送装置；所述仓储管理终端用于控制所述上下物料装置、所述输送装置和所述存取装置的操作；并基于所述物料的标识信息更新物料的仓储信息。

于本发明一实施例中，所述上下物料装置包括图像获取模块、激光测距模块、物料识别模块和抓取模块；所述图像获取模块用于在物料的上方获取物料在水平面上的图像信息，以得到物料的水平坐标信息；所述激光测距模块用于获取垂直方向上到达物料的距离，以得到物料的垂直坐标信息；所述物料识别模块用于获取物料的标识信息并传送至所述仓储管理终端；所述抓取模块用于根据所述物料的水平坐标信息和垂直坐标信息抓取所述物料移入或移出所述输送装置。

于本发明一实施例中，所述抓取模块采用采用带有真空吸盘或机械抓手的工业机器人。

于本发明一实施例中，所述输送装置包括矩阵式输送通道、托盘和托盘识别模块；所述托盘识别模块用于获取托盘的标识信息并传送至所述仓储管理终端；所述矩阵式输送通道用于在所述仓储管理终端的控制下，按照第一预设路线将载有物料的托盘提供至所述存取装置以及按照第二预设路线将载有物料的托盘提供至所述上下物料装置；所述第一预设路线由所述仓储管理终端根据所述托盘的标识信息获取，所述第二预设路线由所述仓储管理终端根据所述存取装置中取出的物料的标识信息获取。

于本发明一实施例中，所述物料和所述托盘的标识信息为条形码、二维码或数字序列号。

于本发明一实施例中，所述存取装置包括立体物料架和堆垛机；所述堆垛机用于在所述仓储管理终端的控制下，将物料从所述输送装置取出并存储至所述立体物料架的预设位置处或从所述立体物料架的预设位置处取出物料并提供至所述输送装置。

于本发明一实施例中，所述存取装置还包括安全防护设备，用于对所述立体物料架进行安全防护。

于本发明一实施例中，所述仓储管理终端采用远程控制的方式控制所述上下物料装置、所述输送装置和所述存取装置的操作。

于本发明一实施例中，所述仓储管理终端还用于对立体物料架上的物料存储位置进行分类划分，以及将物料在立体物料架上按序排放。

于本发明一实施例中，所述上下物料装置由人工操作代替。

如上所述，本发明的智能仓储系统，具有以下有益效果：

(1)能够智能规划存储空间、分析物料信息，实现了物料出入库的自动化、智能化，从而能够充分利用仓储空间和人力资源，响应快速可靠，效率高；

(2)基于现场总线控制技术将仓储系统中各设备进行综合管理，上下物料装置用于自动对物料信息进行识别、录入，实现了仓储系统的自动化，大大减少了人工的劳动强度；输送装置和存取装置处于现场总线末端，保证了物料的有序输送和存取；仓储管理终端用于集中处理各设备间的组态及调度，集合了物料规划、存取、分类、分析、管理等一系列操作，大幅度提高工作效率，减少了用工数量，降低了劳动强度；

(3)能够实现多种物料或是单个物料的精确存取，自动化程度高，不会出现错料、物料遗失或呆滞料现象。

附图说明

图1显示为本发明的智能仓储系统于一实施例中的框架示意图；

图2显示为本发明的上下物料装置于一实施例中的结构示意图；

图3显示为本发明的输送装置于一实施例中的结构示意图；

图4显示为本发明的存取装置于一实施例中的结构示意图；

图5显示为本发明的智能仓储系统于一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

1上下物料装置

11图像获取模块

12激光测距模块

13物料识别模块

14抓取模块

2输送装置

21矩阵式输送通道

22托盘

23托盘识别模块

3存取装置

31立体物料架

32堆垛机

4仓储管理终端

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明的智能仓储系统能够智能规划存储空间、分析物料信息，实现了物料出入库的自动化、智能化，从而能够充分利用仓储空间和人力资源，响应快速可靠，效率高，实现了自动化的仓储流程。

如图1所示，于一实施例中，本发明的智能仓储系统包括上下物料装置1、输送装置2、存取装置3和仓储管理终端4。其中，本发明的智能仓储系统在空间上包括上下料区域、输送区域和存取区域，分别用于上下物料、输送物料和存取物料。上下料区域又包括独立设置的人工上下料区域和机器人上下料区域，以分别实现人工上下料和机器人上下料，避免冲突，提高物料的仓储效率。

所述上下物料装置1设置在上下料区域，用于自动识别物料的三维定位信息，并根据所述三维定位信息将所述物料移入或移出所述输送装置；以及获取物料的标识信息并传送至所述仓储管理终端。

在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，所述上下物料装置1包括图像获取模块11、激光测距模块12、物料识别模块13和抓取模块14。所述图像获取模块11用于在物料的上方获取物料在水平面上的图像信息，以得到物料的水平坐标信息；所述激光测距模块12用于获取垂直方向上到达物料的距离，以得到物料的垂直坐标信息。物料的水平坐标信息和垂直坐标信息即可构成物料的三维坐标信息。所述物料识别模块13用于获取物料的标识信息并传送至所述仓储管理终端，以供所述仓储管理终端根据识别的物料的标识信息，更新物料的仓储信息。所述抓取模块14用于根据所述物料的水平坐标信息和垂直坐标信息抓取所述物料移入或移出所述输送装置。具体地，进行上料时，物料识别模块13获取物料的标识信息并传送至仓储管理终端，在仓储信息中增加该物料，并由抓取模块14将该物料移入输送装置；进行下料时，由抓取模块14将输送装置输送来的物料移出输送装置，并将物料识别模块13获取物料的标识信息传送至仓储管理终端，以在仓储信息中删除该物料。抓取模块14能够替代人力执行物料的出入库动作，其自动化操作速度快、精度高、可靠性强，通过感知设备的信息操作更精确，不会出现出错的现象。因此，在该实施例中，能够实现全自动化的智能物料仓储。

优选地，抓取装置14采用带有真空吸盘或机械抓手的工业机器人，以通过该智能化的工业机器人实现物料的抓取操作，进而完成上料和下料操作。

优选地，所述物料的标识信息为条形码、二维码或数字序列号。

在本发明的另一个优选实施例中，所述上下物料装置1可以由人工操作代替，以实现人工上下料和物料的标识信息的识别和发送。由于没有采用智能化的抓取装置，在该实施例中，仅能实现半自动化的智能物料仓储。

所述输送装置2设置在输送区域，用于在所述输送区域内输送物料，以将所述上下物料装置1移入的物料提供至所述存取装置3或将所述存取装置3移入的物料提供至所述上下物料装置1。

具体地，输送装置2设置在上下物料装置1和存取装置3之间，用于实现物料在上下物料装置1和存取装置3之间的输送。

于一实施例中，如图3所示，输送装置2采用若干输送单元组合而成的多通道多路径输送设备。具体地，所述输送装置2包括矩阵式输送通道21、托盘22和托盘识别模块23。

需要说明的是，仓储管理终端4会根据立体物料架上的物料数据的更新为每个托盘22分配不同的输送路线及存储位置。所述托盘识别模块23用于获取托盘的标识信息并传送至所述仓储管理终端4；所述矩阵式输送通道21用于在所述仓储管理终端4的控制下，按照第一预设路线将载有物料的托盘提供至所述存取装置3以及按照第二预设路线将载有物料的托盘提供至所述上下物料装置1；所述第一预设路线由所述仓储管理终端4根据所述托盘22的标识信息获取，所述第二预设路线由所述仓储管理终端4根据所述存取装置3中取出的物料的标识信息获取。具体地，通过对托盘的标识信息和物料的标识信息的获取，所述仓储管理终端4能够清楚地了解各个托盘上的物料信息，从而保证了物料流通过程中的实时追踪和定位。在上料时，通过获取托盘的标识信息，所述仓储管理终端4给出与该托盘的标识信息对应的第一预设路线和预设物料存储位置，以令输送模块2按照第一预设路线进行物料的输送，令存取模块3按照预设物料存储位置放置物料。在下料时，根据输入的物料的标识信息，所述仓储管理终端4给出对应的第二预设路线和物料当前存储位置，以令存取模块3在物料当前存储位置进行取料，令输送模块2按照第二预设路线将物料输送至下料区。

优选地，所述托盘的标识信息为条形码、二维码或数字序列号。

所述存取装置3设置在存储区域，用于将所述输送装置2输送来的物料存入所述存储区域的预设位置处或将物料从预设位置处取出并移入所述输送装置。

于本发明一实施例中，如图4所示，所述存取装置3包括立体物料架31和堆垛机32；所述堆垛机32用于在所述仓储管理终端4的控制下，将物料从所述输送装置2取出并存储至所述立体物料架31的预设位置处或从所述立体物料架31的预设位置处取出物料并提供至所述输送装置。所述立体物料架31能够满足物料存放需求，同时增加了垂直度空间的利用率，节省了物料占地面积，实用性强。

于本发明一实施例中，所述存取装置3还包括安全防护设备，用于对所述立体物料架进行安全防护。

所述仓储管理终端4设置在本地或远端，用于控制所述上下物料装置、所述输送装置和所述存取装置的操作；并基于所述物料的标识信息更新物料的仓储信息。

具体地，所述仓储管理终端4可以在本地直接控制所述上下物料装置1、所述输送装置2和所述存取装置3的操作，也可以通过远程控制的方式控制所述上下物料装置1、所述输送装置2和所述存取装置3的操作。所述仓储管理终端4通过与所述上下物料装置1、所述输送装置2和所述存取装置3进行信息交互，从而实现对所述上下物料装置1、所述输送装置2和所述存取装置3的控制，以实现自动化的上料和下料操作。

作为本发明的智能仓储系统的核心控制终端，仓储管理终端4可以响应输送装置2及存取装置3输入的组态信号及控制信号，以执行相应的控制逻辑。通过对物料的标识信息的识别，进行仓储信息的更新；还能够对立体物料架上的物料进行分类、规划，对物料存储位置进行划分，按序排放。对于下料的响应，可以指定物料位置下料、指定特定物料下料，也可按照订单排序下料。

于本发明一实施例中，所述仓储管理终端还用于对立体物料架上的物料存储位置进行分类划分，以及将物料在立体物料架上按序排放。

于本发明一实施例中，所述上下物料装置由人工操作代替。

下面通过具体实施例来进一步阐述本发明的智能仓储系统。

如图5所示，本发明的智能仓储系统包括控制区域、上下料区域、输送区域及存取区域。

仓储管理终端设置在控制区域。优选地，仓储管理终端采用一体机，其独立于其他设备，可以放置于现场，也可以规划到中控室进行远程控制。该一体机作为整个智能仓储系统的大脑，通过有线连入现场交换机，与输送装置、存取装置构成现场总线控系统，负责整体的调度运行，对上下物料装置、输送装置、存取装置发布调度命令，处理相应的上下料响应；同时分析、分类、规划物料在立体物料架上的存放位置；对立体物料架上存储的物料进行信息的管理、bom的输入、输出等。

上下料区域包括人工、叉车上下料区域及机器人上下料区域，以分别实现人工上下料和机器人自动上下料。人工上下料模式时，工人或者叉车在上下料区域放置或者取走输送线位置1(人工上下料位置)处的货物。机器人上料模式时，机器人从机器人上料区抓取物料并在自身携带的扫描装置上扫描物料的标识信息以将物料的标识信息传入操作一体机，再将抓取的物料放置于输送线位置11(机器人上下料位置)的上料托盘上；机器人下料模式时，机器人从位置11(机器人上下料位置)的下料托盘上取走货物，在自身携带的扫描装置上扫描物料的标识信息以将物料的出库信息传入操作一体机，并将该物料放置于托盘下料区。

机器人位于上下料区域的机器人上下料区域，作为替代人力的搬运上下料设备，配有视觉识别及距离识别系统，该系统安装在机器人的机械手的爪手内侧，在爪手位于货物上侧的时候对货物进行扫描，视觉识别系统通过扫描货物外轮廓及建模识别货物特征，可以识别不同种类货物；距离识别系统可以检测机械手下的物料位置处有无货物，从而形成一个三维监测系统，能够精确地对不同种货物进行上下料操作。在上下料动作执行过程中，机械手自带的物料条码扫描探头进行物料的标识信息的扫码录入，从而完成物料的标识信息的采集工作。

输送区域包括由多个输送单元组成的输送线。人工上下料模式下，输送线将货物由位置1(人工上下料位置)输送至对应存取装置上料位置或者将立体物料架上下料货物输送至位置1(人工上下料位置)。在输送过程中，输送线通过安装在其内部的条码探头录入或者检出相应托盘的标识信息。机器人上下料模式下，输送线将物料由位置11(机器人上下料位置)输送至对应存取装置的上料位置或者由立体物料架下料位置将货物输送至位置11(机器人上下料位置)，在输送过程中，输送线通过安装在其内部的条码探头录入或者检出相应托盘的标识信息。

存取域包括立体物料架、堆垛机及相应安全防护设备。堆垛机负责将需要上下料的货物进行入库、出库操作，并在空闲时间对相关必要物料进行理货操作。立体物料架保证结构刚性及存储物料容积，实现物料的存储功能。优选地，本发明采用双库双堆垛机以对库存容量扩容。

下面详细介绍一下人工操作模式下和自动操作模式下的上下物料的流程。二者的主要的不同点在于上下料环节的执行者不同。其中，人工操作主要针对于零散出入库存储需求，人工出入库方式灵活，适合小、杂批量的物料存取；自动操作适合大批量物料的存取，其出入库操作动作执行稳定，效率高。在不同模式下，各命令复合响应执行，保持系统在最大效率稳定运行，将系统运行空闲时间降至最低。

(1)人工操作模式下的上料流程

上料时，工人或者叉车将物料放置于输送线位置1，并将托盘上的物料的标识信息用手持扫码枪录入一体机，输送线占位传感器传送给一体机人工上料位置占位信号，触发操作一体机面板的人工上料命令，一体机发送给输送线一个上料开始指令，输送线执行上料动作，物料经过位置1—2—6—8输送至位置11，在位置11物料转弯处，安装在位置11的条码扫描探头读取载有物料的托盘的标识信息，将该托盘的标识信息返回至一体机，一体机通过托盘的标识信息为其分配存储库位，并生成位置13处的上料货位分流方向发送给输送线，并同时通过堆垛机发来的堆垛机状态信号判断堆垛机状态；如果堆垛机处于空闲状态则执行回零点操作，回到上料位置等待物料入位衔接上料操作；如果堆垛机处于繁忙状态，则等待堆垛机完成当前动作，再执行之后的上料动作，该逻辑提高了立体物料架的处理效率。之后，物料由位置11经过位置12，在12处，输送线判断上货位置10或者13是否有物料等待上料，如果有则物料在12处等待相应工位货物取走；如果无物料则物料通过12，在位置13根据一体机发送来的分流方向，入库1的物料经由9，到达位置10等待库1堆垛机取货；入库2的货物则直接输送至位置14等待库2堆垛机取货。物料运送至立体物料架上料位置10或者14后，堆垛机收到一体机发送过来的上料开始及相应货位号，堆垛机伸出货叉将货取走，并将自己的状态置位为上料开始状态，堆垛机将货物送入至对应物料位置之后，发送给一体机上料完成信号，一体机收到完成信号将对应数据库中库存信息更新。

(2)人工操作模式下的下料流程

下料时，人工在一体机上选择待下料物料，或者录入待下料物料的标识信息，触发下料开始指令，则一体机从库存数据库中调出对应货位号，并连同下料开始信号发送给对应堆垛机。堆垛机执行下料操作，并将自己的状态改为下料状态，堆垛机将对应物料的托盘取出至输送线下料位置5或者17，堆垛机向一体机发送下料完成信号。一体机收到信号后触发输送线位置5或者17下料开始信号，对应库1的货物经过5—4—3—2，库2的货物经过17—16—15—13—9—7—4—3—2，到达位置2，安装于位置2的条码扫描探头扫描托盘的标识信息，传输给一体机，根据托盘的标识信息识别为人工下料，物料由位置2输送至位置1人工下料位置，人工下料位置到位后，一体机将对应仓储系统信息库更新。

(3)自动操作模式下的上料流程

自动上料时，待上料托盘由堆垛机取下，输送至位置11，安装在位置11的条码扫描探头读取货物托盘的标识信息，将托盘的标识信息返回至一体机，一体机通过托盘的标识信息为其分配存储库位，并生成位置13处的上料货位分流方向发送给输送线。待上料物料放置于物料上料区，等待机器人上料。一体机触发自动上料命令，机器人收到命令进入上料动作循环，机器人由原始位置移动至待上料物料上方，距离传感器检测上料区码垛高度，决定机器人上料的起始高度，视觉传感器识别待上料物料的种类，并判断物料位置是否在规定范围之内，之后，机器人程序跳入对应种类的物料的上料程序中执行上料动作，机器人抓手真空吸盘吸住待上料物料，待物料移动至输送线位置11处侧面的条码扫描探头，对物料的标识信息进行识别录入，物料的标识信息输入一体机，一体机送回一个录入完成信号，机器人便将所抓物料放置在上料托盘之上，循环往复直至托盘上满。之后输送线将托盘输送至对应立体库上料位置以及堆垛机将上料货物入库的流程与人工上料一致。

(4)自动操作模式下的下料流程

自动下料时，堆垛机从立体物料架上取料及输送线下料方式与人工下料一致。当输送线上物料托盘运行到位置2时，安装于位置2的条码扫描探头扫描托盘的标识信息，传输给一体机，根据物料的标识信息识别为自动下料，则托盘由2—6—8—11到达自动下料位置11，到达位置11到位后，输送线发送给一体机一个自动下料托盘到位信号，一体机识别信号转发给机器人一个自动下料开始信号，机器人开始执行自动下料动作，机器人待物料移动至位置11侧面的条码扫描探头，对物料的标识信息进行识别检出，物料的标识信息从一体机服务器检出，一体机送回一个检出完成信号，机器人便将所抓物料按顺序放置在物料上料区，直至托盘上物料全部下完。

综上所述，本发明的智能仓储系统能够智能规划存储空间、分析物料信息，实现了物料出入库的自动化、智能化，从而能够充分利用仓储空间和人力资源，响应快速可靠，效率高；基于现场总线控制技术将仓储系统中各设备进行综合管理，上下物料装置用于自动对物料信息进行识别、录入，实现了仓储系统的自动化，大大减少了人工的劳动强度；输送装置和存取装置处于现场总线末端，保证了物料的有序输送和存取；仓储管理终端用于集中处理各设备间的组态及调度，集合了物料规划、存取、分类、分析、管理等一系列操作，大幅度提高工作效率，减少了用工数量，降低了劳动强度；能够实现多种物料或是单个物料的精确存取，自动化程度高，不会出现错料、物料遗失或呆滞料现象。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。