一种阵列式物流自动分拣设备及其工作方法与流程

本发明涉及物流分拣技术领域，具体地说是一种阵列式物流自动分拣设备及其工作方法，尤其适用于物流行业中的分拣、派件、交换及仓储等领域。

背景技术：

速运公司中，快件包裹流向的目的地多种多样，为了投递工作的顺利进行，需要对收入的包裹进行分拣。

传统的分拣方法为人工分拣，即：工作人员找一块空地，一堆货物堆在地上，几个人一件一件包裹的拿出来，用眼看，互相传递包裹，这个是最早的分拣方式。后来，为了提高分拣效率，采用流水线，包裹在流水线上移动，所有人员站在流水线边上一件一件的分拣，这是早期的中转场的分拣模式。

随着科技的发展，出现了全自动分拣机，采用全自动分拣机分拣速度快，效率高，但是目前的全自动分拣机也有其局限性，最为突出的弊端在于：设备占用的面积很大，能耗和产出比存在下限，增大设备的规模，扩大分拣端口也是有其边际效应的。目前一个200个分拣端口的全自动分拣设备需要的场地超过100米的长度。

同样还存在的问题是目前的自动分拣机上货的位置只有一个，只能一件一件的依次上货，也限制了分拣的速度。

综上所述，目前的自动分拣机普遍存在的问题有：

1、上货路径有限，只能有一个上件通道；

2、分拣效率偏低，分拣识别端口无法扩展；

3、单位时间的吞吐量需要靠提高自动流水线的方式达成，货物移动的速度是有上限的，客观上也限制了自动分拣的吞吐率；

4、设备扩展能力弱，设备对场地有限制。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种阵列式物流自动分拣设备及其工作方法，该分拣设备灵活性高，对场地要求少；其工作方法可实现包裹的快速分拣。

根据本发明的一个方面，提供了一种阵列式物流自动分拣设备，包括阵列排布的多个分拣单体，相邻的分拣单体之间通过通讯接口实现连接和通讯；分拣单体包括主体和控制器，主体上设有带动包裹移动的移动装置，控制器与移动装置相连接，控制器用以接收分拣指令并根据分拣指令控制所述移动装置的动作，相邻分拣单体的控制器之间可实现数据传输以传递分拣指令。

进一步的，分拣单体上设有条码扫描器接口，同一分拣单体上的条码扫描器接口和控制器之间可实现数据传输。

分拣单体上设置条码扫描器接口，将条码扫描器安装在位于设备外侧的分拣单体上，待分拣的包裹放置到条码扫描器上之后，条码扫描器会扫描包裹上的条码并确定分拣目的地，然后将带有分拣目的地信息的分拣指令传输给与条码扫描器相连接的分拣单体。可设置多个条码扫描器从而形成多个上货位置，大大提高分拣速度。

进一步的，主体包括承载移动装置的框架，移动装置包括驱动包裹沿X轴方向移动的水平滚辊和驱动包裹沿Y轴方向移动的竖直滚辊；水平滚辊和竖直滚辊的转轴均安装在框架内，控制器控制转轴旋转。

通过水平滚辊实现包裹在X轴方向的左右移动，通过竖直滚辊实现包裹在Y轴方向的前后移动，从而实现包裹在四个方向的移动，采用滚辊作为移动装置结构简单、维护成本低、使用寿命长。

进一步的，水平滚辊和竖直滚辊交替设置。每一根承载水平滚辊的纵轴上均并列分布有多个水平滚辊，每一根承载竖直滚辊的横轴上也并列分布有多个竖直滚辊，水平滚辊和竖直滚辊交替设置，横轴和纵轴布置在彼此的滚辊之间的空隙中，从而使水平滚辊和竖直滚辊的分布更加合理，并使两者的上表面平齐，可靠的驱动包裹移动。

进一步的，分拣单体呈矩形，相邻的分拣单体的边缘相接触。分拣单体设置为矩形便于布置和安装，并且便于相邻分拣单体连接紧密，相邻的分拣单体的边缘相接触，使两者紧密贴合，便于包裹的顺利传递。

进一步的，控制器通过RS485通讯接口或者RS232通讯接口接收分拣指令。上述接口结构简单，组网方便，传输距离远，可同步包裹与分拣信息。

根据本发明的另一个方面，提供了一种上述阵列式物流自动分拣设备的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1：分配每一分拣单体唯一的坐标(X，Y)；

S2：检测待分拣包裹所处的当前分拣单体的坐标，确定包裹的目的地坐标(N，M)；

S3：根据目的地坐标(N，M)控制包裹所处的当前分拣单体的传送方向，并将包裹传送至下一分拣单体；

S4、检测包裹的目的地坐标(N，M)与所处的当前分拣单体坐标是否重合；

S5：若判定结果为“是”，停止传递包裹；若判定结果为“否”，则返回步骤S3。

进一步的，在进行包裹分拣之前，对设备进行上电自检。上电自检会检验设备是否能够正常运行，若是设备出现故障可以提前发现并排除，避免包裹分拣开始后发现故障而导致的问题。

为了便于分拣指令的输入和便于操作，进一步的，步骤S2中，待分拣的包裹的起始位置位于边缘的分拣单体上。

进一步的，步骤S3中，当载有包裹的分拣单体将包裹传递至下一个分拣单体之前，会先查询待接收包裹的分拣单体的状态，若待接收包裹的分拣单体的状态反馈为占用，则载有包裹的分拣单体会选择其他传递路径，若可传递的路径均为占用，则载有包裹的分拣单体暂时停止传递，等待传递路径解除占用，任一传递路径解除占用后，载有包裹的分拣单体将包裹传递至未被占用的分拣单体上。

在等待传递路径解除占用的过程中，当前分拣单体可在预设时间内重复检测占用情况，直至下一分拣单体占用被解除，然后继续进行包裹的传递。多点上件、多路径移动的过程中，该设置会避免多个包裹被传递到同一个分拣单体上，保证分拣工作的顺利进行。

优选的，X、Y、n和m均为正整数。将坐标设为由正整数构成，简化了指令的发出和判断，提高设备运行的可靠性，提高分拣速度。

本发明的有益效果是：

1、本发明示例的阵列式物流自动分拣设备，由多块分拣单体构成，多块分拣单体可以构成不同的组合，可以随场地的外形和面积变化，使用灵活度高，具有很好的系统扩展能力，对场地的要求少。

2、本发明示例的阵列式物流自动分拣设备，通过多块分拣单体组合后可以实现多路径移动、多点分拣和多点上件，扩展了上货路径，提高了分拣速度。

3、本发明示例的阵列式物流自动分拣设备，多块分拣单体组合构成的包裹移动路径可以变化，当分拣设备上的某个或某些分拣单体损坏时，可通过路径优化将损坏的分拣单体避开，实现了设备最大可能的容错能力。

4、本发明示例的阵列式物流自动分拣设备，分拣单体的控制器内可设置休眠程序，不参与移动的分拣单体可以休眠，减少设备功耗的需求，大大降低了设备对能源的消耗。

5、本发明示例的工作方法，将每个分拣单体设定唯一对应的坐标，每个分拣单体通过与周边的分拣单体交互，可以确认包裹的下一步路径，通过一次传递的方式不停移交货物，直到分拣终点，执行简单。

附图说明

图1为本发明实施例一和实施例二分拣单体的结构示意图；

图2为本发明实施例一和实施例二分拣设备的结构示意图；

图3为本发明实施例一的工作流程图。

图中：1 水平滚辊，2 竖直滚辊。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

如图2所示，一种阵列式物流自动分拣设备，包括多个分拣单体，相邻的分拣单体之间通过通讯接口实现连接和通讯。分拣单体呈矩形并形成矩阵排列，分拣单体的行数为M、列数为N，相邻的分拣单体的边缘相接触，使两者紧密贴合，便于包裹的顺利传递。

分拣单体的结构如图1所示，分拣单体包括主体和控制器(图中未示出)，主体上设有带动包裹移动的移动装置，控制器与移动装置相连接，控制器用以接收分拣指令并根据分拣指令控制所述移动装置的动作，相邻分拣单体的控制器之间通过通讯接口对接，从而实现数据传输，用以传递分拣指令。

主体包括承载移动装置的框架，移动装置包括驱动包裹沿X轴方向移动的水平滚辊1和驱动包裹沿Y轴方向移动的竖直滚辊2；水平滚辊1和竖直滚辊2的转轴均安装在框架内，控制器控制转轴旋转。通过水平滚辊1实现包裹的左右移动，通过竖直滚辊2实现包裹的前后移动，从而实现包裹在四个方向的移动。

如图1，水平滚辊1和竖直滚辊2交替设置。每一根承载水平滚辊1的纵轴上均并列分布有多个水平滚辊1，每一根承载竖直滚辊2的横轴上也并列分布有多个竖直滚辊2，水平滚辊1和竖直滚辊2交替设置，横轴和纵轴布置在彼此的滚辊之间的空隙中，从而使水平滚辊1和竖直滚辊2的分布更加合理，并使两者的上表面平齐，可靠的驱动包裹移动。

分拣单体上设有条码扫描器接口，同一分拣单体上的条码扫描器接口和控制器之间可实现数据传输。分拣单体上设置条码扫描器接口，将条码扫描器安装在位于设备外侧的分拣单体上，待分拣的包裹放置到条码扫描器上之后，条码扫描器会扫描包裹上的条码并确定分拣目的地，然后将带有分拣目的地信息的分拣指令传输给与条码扫描器相连接的分拣单体。可设置多个条码扫描器从而形成多个上货位置，大大提高分拣速度。

本实施例中，相邻的分拣单体之间的控制器通过串口(RS232通讯接口)进行通讯，条码扫描器通过串口将分拣指令传递给与其相连接的分拣单体。

本实施例中，水平滚辊1和竖直滚辊2的旋转通过电机进行驱动，水平滚辊1和竖直滚辊2的转轴与电机的输出轴相连，同一分拣单体上的水平滚辊1的转轴同步旋转，同一分拣单体上的竖直滚辊2的转轴也同步旋转，但是，同一分拣单体上的水平滚辊1和竖直滚辊2不会同时旋转。

同步旋转可通过在转轴上设置同步电机实现，也可以在一个分拣单体上设置一个驱动水平滚辊1的电机和一个驱动竖直滚辊2的电机，每个电机的输出轴分别连接一根转轴，而其他的转轴和上述与电机的输出轴相连的转轴之间设有动力传递机构，如齿轮传动机构、链传动机构或者带传动机构等。为使设备的结构更加紧凑，电机以及动力传动机构等可设置在框架的内部。

控制器控制电机的工作，通过电机的正反转实现滚辊旋转方向的改变。本实施例的控制器可采用51系列单片机。

如图3所示，本实施例的阵列式物流自动分拣设备的工作方法，包括以下步骤：

步骤S0：将本实施例的阵列式物流自动分拣设备上电自检，检验设备是否能够正常运行，若是设备出现故障可以提前发现并排除，然后开始分拣工作；

步骤S1：分拣设备中每个分拣单体分别通过控制器设定唯一的对应坐标(X，Y)，X、Y均为正整数；

步骤S2：将条码扫描器连接到位于外侧边缘处的分拣单体上，如坐标为(1,3)的分拣单体上；

步骤S3：将待分拣的包裹放置到与条码扫描器相连接的分拣单体(1,3)上；

步骤S4：用条码扫描器扫描包裹上的条码，确定分拣目的地，设定该包裹分拣目的地的坐标为(n，m)，n、m均为正整数；

步骤S5：条码扫描器将指示该包裹分拣目的地坐标(n，m)的分拣指令发送至与其相连接的分拣单体(1,3)的控制器；

步骤S6：承载有包裹的分拣单体根据控制器接收到的分拣指令判定自身坐标是否是该包裹的分拣目的地(n，m)；

步骤S7：若判定结果为“是”，则分拣单体停止传递包裹，等待取走包裹；若判定结果为“否”，则该分拣单体将其上的包裹和分拣指令传递至下一个分拣单体，然后返回步骤S6。

本步骤中，当载有包裹的分拣单体(a,b)将包裹和分拣指令传递至下一个分拣单体(a,b+1)之前，会先查询待接收包裹和分拣指令的分拣单体(a,b+1)的状态，若待接收包裹和分拣指令的分拣单体(a,b+1)的状态反馈为占用，则载有包裹的分拣单体(a,b)会选择其他传递路径，若可传递的路径均为占用，则载有包裹的分拣单体(a,b)暂时停止传递，等待传递路径解除占用，任一传递路径解除占用后，载有包裹的分拣单体(a,b)将包裹和分拣指令传递至未被占用的分拣单体上。避免了不同的包裹通过多路径移动到达同一分拣单体所带来的无法进行后续移动的问题，保证了分拣工作的顺利进行。

可以在位于外圈的多个分拣单体上连接条码扫描器，形成多个上货位置，实现多点上件、多路径移动以及多点分拣。

实施例二：

本实施例的分拣设备与实施例一相同，本实施例的工作方法包括以下步骤：

步骤S0：将本实施例的阵列式物流自动分拣设备上电自检，检验设备是否能够正常运行，若是设备出现故障可以提前发现并排除，然后开始分拣工作；

步骤S1：分拣设备中每个分拣单体分别通过控制器设定唯一的对应坐标(X，Y)，X、Y均为正整数；

步骤S2：将条码扫描器连接到位于外侧边缘处的分拣单体上，如坐标为(1,3)的分拣单体上；

步骤S3：将待分拣的包裹放置到与条码扫描器相连接的分拣单体(1,3)上；

步骤S4：用条码扫描器扫描包裹上的条码，确定分拣目的地，设定该包裹分拣目的地的坐标为(n，m)，n、m均为正整数；

步骤S5：检测待分拣包裹所处分拣单体的坐标，根据待分拣包裹所处分拣单体的坐标和包裹的目的地坐标(n，m)规划位移路由；

步骤S6：根据步骤S5的路由信息控制包裹所处的当前分拣单体的传送方向，并将包裹传送至下一分拣单体；

步骤S7：检测包裹的目的地坐标(n，m)与所处的当前分拣单体坐标是否重合；

步骤S8：若判定结果为“是”，则分拣单体停止传递包裹，等待取走包裹；若判定结果为“否”，则该分拣单体将其上的包裹和分拣指令传递至下一个分拣单体，然后返回步骤S6。

其中，步骤S6包括如下步骤：

S61、检测下一分拣单体是否被占用；

S62、若判断结果为“是”，则暂停包裹传递，并且：

在预设时间内重复检测占用情况，直至下一分拣单体占用被解除，将包裹传送至下一分拣单体；

或者，

返回步骤S5。

本发明设备中的通讯接口不限于使用实施例所采用的形式，还可采用其他形式的的可传递信号的通讯接口，如RS485通讯接口等。

本发明的移动装置不限于采用实施例所述的水平滚辊和竖直滚辊，还可以采用多个传送带单元构成，传送带单元包括水平传送带单元和竖直传送带单元，水平传送带单元和竖直传送带单元交错布置，传送带单元由电机驱动，控制器控制该电机的工作；或者，采用多个滚珠构成，滚珠的转轴由电机驱动，控制器控制该电机的工作。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。