一种透明物料检测方法及智能货架与流程

1.本发明涉及物料检测的技术领域，特别涉及一种透明物料检测方法及智能货架。


背景技术：

2.随着我国科技的进步，物流行业的发展，对于仓库如何进行高效管理变得十分重要。特别是随着企业规模的不断发展，仓库的物料种类和数量在不断增加，且出入库频率剧增，仓库管理作业变得十分复杂和多样化，传统的人工管理作业模式和数据采集方式已无法满足仓库管理的快速和准确的要求，严重影响工作效率。因此，智能货架便应运而生。
3.现有技术中，一般通过智能货架上的红外传感并配合亮灯模块来指引操作人员在智能货架的准确位置取货和存货，如专利号cn202021594801.2公开日为2021年8月31日公开的一种智能亮灯货架系统。然而，采用红外传感检测物料的方式，对于透明或半透明物料的识别并不是特别理想，容易出现误识别的行为。例如，操作人员已将透明物料放入相应的库位后，系统仍未能识别出物料已入库的动作。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术中红外传感无法准确侦测透明物料的不足，本发明提供一种透明物料检测方法，包括以下步骤：s1、获取初始电信号；对每个无存放透明物料的库位进行红外管对射，并采集红外管对射后获得的初始电信号；
5.s2、系统对透明物料进行存取时，通过红外检测电路开启红外扫描，并通过红外扫描采集检测电信号；
6.s3、将检测电信号与初始电信号进行比较，根据比较结果来判断库位是否有料，并将信息上传至服务器。
7.在一实施例中，将检测电信号与初始电信号进行比较，包括步骤：先对无透明物料库位进行红外检测，以获得初始电信号，再对有存放的透明物料库位进行多次检测并记录每次检测获得的电信号，对多次获得的电信号数据进行处理，根据初始电信号和检测电信号的相差量来获得一个合适的差值或比例值，并将该差值或比例值记录下来；
8.若红外扫描采集的电信号超过所述差值或比例值，则判断库位有料；若红外扫描采集的电信号低于所述差值或比例值，则判断库位无料。
9.在一实施例中，所述红外检测电路包括三极管q3、红外发射管d1、红外接收管q2、三极管q1、运算放大器u1a、运算放大器u1b、电阻r1、电阻r4、电阻r3、电阻r5、电阻r3；所述三极管q3的基极通过电阻r5与输入端连接，发射极接地，集电极与红外接收管q2的发射极连接；所述红外接收管q2的发射极还通过红外发射管d1、电阻r4与电源端连接，集电极通过电阻r3、电阻r1与电源端连接；所述三极管q1的基极通过电阻r1与电源端连接，发射极与电源端连接，集电极与运算放大器u1b的同相输入端连接的同时还与运算放大器u1a的同相输入端连接；所述运算放大器u1b的同相输入端还通过电阻r2接地，反向输入端与运算放大器u1b输出端接口gpioin连接；所述运算放大器u1a的反向输入端与运算放大器u1a的输出端
接口adcin连接。
10.在一实施例中，所述三极管q3为npn型。
11.在一实施例中，所述三极管q1为pnp型。
12.本发明还提供一种智能货架，其特征在于：包括货架本体；
13.获取模块，对每个无存放透明物料的库位进行红外管对射，并采集红外管对射后获得的初始电信号；
14.采集模块，系统对透明物料进行存取时，通过红外检测电路开启红外扫描，并通过红外扫描采集检测电信号；
15.比较模块，将检测电信号与初始电信号进行比较，根据比较结果来判断库位是否有料；
16.控制模块，与获取模块、比较模块、采集模块连接，用于处理信息和发出指令，并将获取的库位信息上传至服务器。
17.在一实施例中，所述红外检测电路包括三极管q3、红外发射管d1、红外接收管q2、三极管q1、运算放大器u1a、运算放大器u1b、电阻r1、电阻r4、电阻r3、电阻r5、电阻r3；
18.所述三极管q3的基极通过电阻r5与输入端连接，发射极接地，集电极与红外接收管q2的发射极连接；所述红外接收管q2的发射极还通过红外发射管d1、电阻r4与电源端连接，集电极通过电阻r3、电阻r1与电源端连接；
19.所述三极管q1的基极通过电阻r1与电源端连接，发射极与电源端连接，集电极与运算放大器u1b的同相输入端连接的同时还与运算放大器u1a的同相输入端连接；
20.所述运算放大器u1b的同相输入端还通过电阻r2接地，反向输入端与运算放大器u1b输出端接口gpioin连接；所述运算放大器u1a的反向输入端与运算放大器u1a的输出端接口adcin连接。
21.基于上述，与现有技术相比，本发明提供的透明物料检测方法通过红外检测电路对无透明物料的库位采集初始电信号，再对存有透明物料的库位采集检测电信号，并通过比较初始电信号和检测电信号来判断库位是否有料，可以有效减少透明料盘无法识别造成误判的可能，且其结构简单，检测准确，成本低廉。
22.本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
24.图1为本发明提供的透明物料检测方法的步骤框图；
25.图2为本发明提供的透明物料检测方法一实施例的流程图；
26.图3为本发明提供的红外检测电路的电路图。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
29.本发明提供一种透明物料检测方法，包括以下步骤：s1、获取初始电信号；对每个无存放透明物料的库位进行红外管对射，并采集红外管对射后获得的初始电信号；s2、系统对透明物料进行存取时，通过红外检测电路开启红外扫描，并通过红外扫描采集检测电信号；s3、将检测电信号与初始电信号进行比较，根据比较结果来判断库位是否有料，并将信息上传至服务器。
30.优选地，将检测电信号与初始电信号进行比较，包括步骤：先对无透明物料库位进行红外检测，以获得初始电信号，再对有存放的透明物料库位进行多次检测并记录每次检测获得的电信号，对多次获得的电信号数据进行处理，根据初始电信号和检测电信号的相差量来获得一个合适的差值或比例值，并将该差值或比例值记录下来；
31.若红外扫描采集的电信号超过所述差值或比例值，则判断库位有料；若红外扫描采集的电信号低于所述差值或比例值，则判断库位无料。
32.具体实施时，如图1所示，初始状态下，对无任何物料的每个库位初始化自学习，通过红外管对射来获得初始电信号并将该参数记录下来。其中电信号可用电压或电流等方式来表现。接着，在使用过程中，系统可通过红外检测电路开启红外扫描，对各个库位是否存有透明物料进行检测，通过红外扫描来采集当前库位的检测电信号，并将检测电信号与初始电信号进行比较，来判断库位是否有料，并将信息上传至服务器或云端，服务器或云端可与智能终端通讯，从而使得操作人员可通过查看智能终端来获知各个库位的物料存在状况。
33.在进行检测电信号与初始电信号比较过程中，需要先设置一个差值或比例值数据，若比较超过该差值或比例值，则判断库位有料，反之，则判断无料。其中，由于透明物料会受到物料本身材质、透明度以及放置位置角度影响而导致检测出的数据不准确，因此所述差值或比例值需要通过多次测试比较来获得准确的数据。
34.具体以透明料盘为例，如下表所示，分别对无透明料盘、放入较厚透明料盘、放入较薄透明料盘、放入较薄有色料盘这四种情况进行五次测试，并通过分析这五次测试得到的电压值来确定差值。
[0035] 第一次测试第二次测试第三次测试第四次测试第五次测试无料盘遮挡adcin电压4.99v4.98v4.99v4.98v4.99v
放入较厚透明料盘adcin电压0.01v0.87v0.47v1.14v0.01v放入较薄透明料盘adcin电压1.64v3.65v1.89v0.72v2.88v放入较薄有色料盘adcin电压0.00v0.00v0.00v0.01v0.00v
[0036]
如此，针对不同材质、透明度及大小形状的物料，均可通过测试后，修改该差值或比例值来进一步检测，从而大大提高本方法对不同透明物料进行检测的通用性和适用性，具有良好的应用市场。
[0037]
作为一种优选方案，如图2所示，在进行红外扫描过程中，系统可先判断库位是否存有初始电信号数据；若无初始电信号数据，则发出指令先采集所有库位的初始电信号数据并保存；若有初始电信号数据，则发出指令采集所有库位的检测电信号数据，并依次与初始电信号进行比较，若比较的结果超过设定的差值或比例值则上传并记录该库位有料，若比较的结果未超过设定的差值或比例值则上传并记录该库位无料，直至所有库位的信息均记录完成。
[0038]
应当说明的是，本发明提供的透明物料检测方法并不局限于对智能货架或仓库中的库位进行检测，也可应用于工业加工设备或加工生产线上的具体工位进行检测。
[0039]
综上，本发明提供的透明物料检测方法通过红外检测电路对无透明物料的库位采集初始电信号，再对存有透明物料的库位采集检测电信号，并通过比较初始电信号和检测电信号来判断库位是否有料，可以有效减少透明料盘无法识别造成误判的可能，且其结构简单，检测准确，成本低廉。
[0040]
优选地，所述红外检测电路包括三极管q3、红外发射管d1、红外接收管q2、三极管q1、运算放大器u1a、运算放大器u1b、电阻r1、电阻r4、电阻r3、电阻r5、电阻r3；
[0041]
所述三极管q3的基极通过电阻r5与输入端连接，发射极接地，集电极与红外接收管q2的发射极连接；所述红外接收管q2的发射极还通过红外发射管d1、电阻r4与电源端连接，集电极通过电阻r3、电阻r1与电源端连接；
[0042]
所述三极管q1的基极通过电阻r1与电源端连接，发射极与电源端连接，集电极与运算放大器u1b的同相输入端连接的同时还与运算放大器u1a的同相输入端连接；
[0043]
所述运算放大器u1b的同相输入端还通过电阻r2接地，反向输入端与运算放大器u1b输出端接口gpioin连接；所述运算放大器u1a的反向输入端与运算放大器u1a的输出端接口adcin连接。
[0044]
优选地，所述三极管q3为npn型，所述三极管q1为pnp型。
[0045]
具体实施时，如图3所示，所述红外检测电路的工作原理为当该库位尚未开始检测时，相应的运算放大器u1b输出端接口gpioout输出低电平，三极管q3关断，该库位检测电路不工作。当该库位开始检测时，相应的运算放大器u1b输出端接口gpioout输出高电平，三极管q3饱和导通，三极管q3的发射极和集电极压降趋近于0v，红外发射管d1工作。当红外发射管d1、和红外接收管q2之间无遮挡时，红外接收管q2接收到足够强度且波长匹配的红外光，饱和导通，红外接收三极管q2的发射极和集电极压降趋近于0v，三极管q1饱和导通，gpioin接口被置为高电平。当红外发射管d1、和红外接收管q2之间有透明物料遮挡时，红外发射管d1工作时可能会出现两种情况，一种是红外接收管q2完全无法接收到红外光，另一种是红外接收三极管q2会接收到微弱的红外光。
[0046]
第一种情况下，红外接收管q2关断，三极管q1关断，gpioin接口被置为低。第二种
情况下，红外接收管q2可能会进入放大状态，其发射极和集电极会有一定压降，可能会使三极管q1错误被打开进而进入放大区，和电阻r2分压后gpioin接口的电压可能会处于一个中间值，可能会被mcu判为高电平。在这种情况下，由于gpioin接口非高即低，因此，工作时gpioin接口采集到低电平，可直接判断为有料。工作时gpioin引脚若采集到高电平则需要进一步进行区分，这就需要使用adc采集三极管q1集电极的电压。由于系统在初始时会在空料时对射，采集出三极管q1集电极的电压值作为该库位空料情况下的基准电压，即初始电信号，所以后面在使用adc采集三极管q1集电极的电压都会和这个基准电压作为比较，即检测电信号和初始电信号比较，通过比较判断库位是否有料，从而提高了识别的准确度。通过使用adcin接口和gpioin接口相互配合检测，除了能够减少误判可能外，还能提高在多库位轮询检测时检测速度。在gpioin接口和adcin接口前端加上电压跟随电路，可使输入高阻，减少端口对测量结果的影响。
[0047]
本发明还提供一种智能货架，包括货架本体；所述货架本体上设置有若干库位，所述库位内均设有红外传感器；还包括获取模块，对每个无存放透明物料的库位进行红外管对射，并采集红外管对射后获得的初始电信号；采集模块，系统对透明物料进行存取时，通过红外检测电路开启红外扫描，并通过红外扫描采集检测电信号；比较模块，将检测电信号与初始电信号进行比较，根据比较结果来判断库位是否有料；控制模块，与获取模块、比较模块、采集模块连接，用于处理信息和发出指令，并将获取的库位信息上传至服务器。其中红外检测电路可采用上述方法提供的电路，在此不再赘述。
[0048]
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
[0049]
尽管本文中较多的使用了诸如初始电信号、检测电信号、红外检测电路等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0050]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。