物流取码系统分拣装置的制作方法

本实用新型涉及一种物流取码系统分拣装置，具体是一种适用于货运集装箱的物流取码系统分拣装置，属于智能物流技术装备领域。

背景技术：

智能物流就是利用条形码、射频识别技术、传感器、全球定位系统等先进的物联网技术通过信息处理和网络通信技术平台广泛应用于物流业运输、仓储、配送、包装、装卸等基本活动环节，实现货物运输过程的自动化运作和高效率优化管理，提高物流行业的服务水平，降低成本，减少自然资源和社会资源消耗，智能物流的发展将会促进区域经济的发展和世界资源优化配置、实现社会化。

物流仓储是现代智能物流中的关键环节，在连接、中转、存放、保管等环节发挥着重要作用，而仓储管理同时也是在物流仓储中占据着核心的地位，精准仓库过程一般包括收货、上架、捡货、补货、发货、盘点几个流程，为实现智能配送，现有技术中出现自动导引运输车，即装备有电磁或光学等自动导引装置，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，物流仓储应用中不需驾驶员，以可充电电池为其动力来源，一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为、或利用电磁轨道来设立其行进路线以实现仓储货物的调运，但是针对补货或发货进出仓库进行集装运输过程中的装卸货物码放操作依然大量采用人工操作，即操作人员驾驶叉车进行装卸，特别是针对集装箱货物运输，虽然目前为便于运输通常按运输目的地的不同先将各类小型包装的货物集装在便于运输摆放的中型运输箱内后再进行货运集装箱的装箱，但如何合理布局使集装箱的空间利用率最大、如何合理配载布局使集装箱便于多目的地运输等集装箱问题和卸载过程中的分拣问题致使集装箱的装箱或卸载目前一直采用人工操作。

这种针对货运集装箱的传统的人工操作分拣的方式存在以下缺陷：

1.虽然入库工序或出库工序已实现自动化操作，但集装箱卸载后的分拣操作仍采用人工操作，因此物流仓储整体自动化程度降低、效率低；

2.由于现有技术中入库工序或出库工序通常采用自动导引运输车或输送带进行传输，人工分拣的速度要跟上入库或出库的速度才能保证仓储转运的效率，因此操作人员劳动强度较大；

3.操作人员的责任心、情绪等人为因素对分拣进度的影响较大，且人工分拣存在因疲劳操作造成分拣错误的情况。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种物流取码系统分拣装置，自动化程度较高，能够实现智能操作、提高分拣效率，特别适用于物流仓储的集装运输中针对货运集装箱的装卸货物分拣操作。

为了实现上述目的，本物流取码系统分拣装置包括沿物流取码系统装卸装置长度方向设置在物流取码系统装卸装置左侧和/或右侧的多个分拣机械臂和机械臂电控机构；

所述的分拣机械臂架设安装在装卸平台上，分拣机械臂至少包括左右方向移动设置的X坐标驱动、前后方向移动设置的Y坐标驱动和竖直方向移动设置的Z坐标驱动，分拣机械臂的末节设有抓取码放机械手；抓取码放机械手包括机械手本体、机械指支撑架、铰接座、抓取机械指和翻转推进机构；机械手本体背面连接于分拣机械臂的末节端部、正面与机械指支撑架安装连接，机械手本体正面上还设有距离传感器；机械指支撑架相对于机械手本体左右对称和/或前后对称设置，且对称设置的机械指支撑架之间的档距尺寸与货物包装箱的外形尺寸配合；铰接座设置为多个，固定连接于机械指支撑架的正面上；抓取机械指的数量与铰接座的数量相同，抓取机械指的底端铰接连接于铰接座；翻转推进机构一端铰接连接于机械指支撑架，另一端铰接连接于抓取机械指；

所述的机械臂电控机构包括机械臂控制器、与机械臂控制器电连接的机械臂动力电源、抓取码放控制回路，机械臂控制器分别与X坐标驱动、Y坐标驱动、Z坐标驱动、机械手本体正面上的距离传感器和翻转推进机构电连接；

物流取码系统的电控装置包括工业控制计算机、分拣码放控制回路，工业控制计算机包括数据输入输出端口，机械臂控制器与工业控制计算机电连接。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的机械手本体背面与分拣机械臂的末节端部之间还设有沿竖直方向为旋转轴线的C坐标旋转驱动，C坐标旋转驱动的本体端与分拣机械臂的末节端部固定连接、旋转端与机械手本体背面固定连接，C坐标旋转驱动与机械臂控制器电连接；所述的机械手本体正面上还设有模式识别传感器，模式识别传感器与机械臂控制器电连接，机械臂控制器还包括模式识别判断回路。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的对称设置的机械指支撑架之间设有档距调节部件，档距调节部件与机械臂控制器电连接。

作为本实用新型的进一步改进方案，所述的档距调节部件包括档距调节伺服电机和水平架设安装在机械手本体上的双向螺旋杆，双向螺旋杆与档距调节伺服电机连接、且双向螺旋杆左右两端杆体上具有旋向相反的螺旋丝杠结构，所述的机械指支撑架上设有与双向螺旋杆配合安装在双向螺旋杆上的丝母，档距调节伺服电机与机械臂控制器电连接。

作为本实用新型的优选方案，所述的翻转推进机构是气缸，气缸通过气路管路与气动控制阀组连接，气动控制阀组与压力气源通过气路管路连接，气动控制阀组还与所述的机械臂控制器电连接。

作为本实用新型的优选方案，所述的分拣机械臂是门架式机械臂。

与现有技术相比，本物流取码系统分拣装置是完全数字化控制单元，可以与物流取码系统的数字总线无缝连接实现集中数字化管理，可以实现完全数字化分拣，完全电脑控制自动化操作可避免因操作人员责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响，同时可免受操作人员操作技能熟练程度的限制，完全避免了人工操作存在的弊端，能够实现智能操作、提高分拣效率，特别适用于物流仓储的集装运输中针对货运集装箱的装卸货物分拣操作。

附图说明

图1是安装有本实用新型的物流取码系统进行装卸货运集装箱时的三维结构示意图；

图2是物流取码系统的叉装机在带式输送机上叉装或码放货物包装箱工作时的结构示意图；

图3是本实用新型抓取码放机械手的三维结构示意图。

图中：1、装卸平台，11、纵向导轨，2、支撑底架，21、行走部，3、带式输送机，4、叉装机，41、支撑平台，42、滑移部，43、叉装部，431、门架，432、货叉架，433、货叉，5、分拣机械臂，51、机械指支撑架，52、铰接座，53、抓取机械指，54、翻转推进机构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明(以下以叉装部43面向货运集装箱的方向为前方描述)。

如图1所示，适用于货运集装箱的物流取码系统包括装卸平台1、装卸装置、分拣装置和电控装置。

所述的装卸平台1上在前后方向上设有平行设置的纵向导轨11，纵向导轨11至少延伸至装卸平台1的前端。

如图2所示，所述的装卸装置包括支撑底架2、带式输送机3和叉装机4。

支撑底架2的底部设有行走部21，行走部21包括支撑辊轮组和辊轮组驱动；支撑辊轮组包括左右对称设置的支撑辊轮，支撑辊轮与纵向导轨11配合并架设在纵向导轨11上，支撑辊轮组沿支撑底架2前后方向设置为多组、且至少一组支撑辊轮组上设有辊轮组驱动，支撑底架2通过支撑辊轮组架设安装在纵向导轨11上；支撑底架2的前端具有开放的U形开口结构，U行开口结构便于叉装机4的上下叉装操作、避免运动干涉；

带式输送机3沿支撑底架2前后方向架设在支撑底架2上，带式输送机3包括主动滚筒、从动滚筒、托辊组、输送带和底架输送机电控机构；托辊组架设安装在主动滚筒和从动滚筒之间，输送带首尾连接缠绕在主动滚筒、从动滚筒和托辊组上呈上下层结构，主动滚筒上设有滚筒驱动，底架输送机电控机构包括底架输送机控制器和与底架输送机控制器电连接的底架输送机动力电源，滚筒驱动与底架输送机控制器电连接；所述的辊轮组驱动与底架输送机控制器电连接；

叉装机4包括支撑平台41、滑移部42、叉装部43、叉装机液压机构和叉装机电控机构；支撑平台41位于带式输送机3的正上方，支撑平台41具有向下伸出的支撑腿，支撑平台41通过支撑腿架设安装在支撑底架2上；

滑移部42设置在支撑平台41的支撑腿与支撑底架2之间，包括互相配合的导向滑轨和导向轮；导向滑轨前后方向水平设置在支撑底架2上、且导向滑轨前端向前延伸至支撑底架2的U形开口位置的左右两侧板上；导向轮与支撑平台41的支撑腿底端安装连接，导向轮上设有导向轮驱动；

叉装部43包括门架431、货叉架432和货叉433；门架431包括配合套接安装的内门架和外门架，内门架和外门架之间设有门架导向机构，外门架的后下部铰接连接于支撑平台41的前端，外门架通过门架俯仰液压缸与支撑平台41连接，通过控制门架俯仰液压缸的伸缩可以实现门架431整体沿其铰接轴前后方向俯仰动作，内门架通过门架升降液压缸与外门架连接，通过控制门架升降液压缸的伸缩可以实现内门架沿门架导向机构自外门架底端向下伸出或向上缩入动作；货叉架432通过叉架导向机构与内门架的前端面滑动贴合连接、且货叉架432的架体通过叉架升降液压缸与内门架连接，通过控制叉架升降液压缸的伸缩可以实现货叉架432沿叉架导向机构在内门架上上下移动动作，货叉架432上还设有扫码识别装置和距离传感器；货叉433左右对称设置为两件、通过货叉滑移导向机构架设安装在货叉架432上，且货叉433通过左右方向设置的货叉推移部件与货叉架432安装连接，通过控制货叉推移部件的动作可以实现货叉433之间档距的调节；

叉装机液压机构包括安装在支撑平台41上的液压泵站和控制阀组，液压泵站通过液压管路与控制阀组连接，控制阀组通过液压管路分别与门架升降液压缸、门架俯仰液压缸和叉架升降液压缸连接；

叉装机电控机构包括叉装机控制器、叉装机动力电源、定位坐标移动控制回路、距离反馈控制回路、货叉档距调节回路、转载控制回路，叉装机控制器分别与压装机动力电源、叉装机液压机构的控制阀组、货叉推移部件、货叉架432上的扫码识别装置和距离传感器电连接。

所述的分拣装置包括沿物流取码系统装卸装置长度方向设置在物流取码系统装卸装置左侧和/或右侧的多个分拣机械臂5和机械臂电控机构；

分拣机械臂5架设安装在装卸平台1上，分拣机械臂5至少包括左右方向移动设置的X坐标驱动、前后方向移动设置的Y坐标驱动和竖直方向移动设置的Z坐标驱动，分拣机械臂5的末节设有抓取码放机械手；如图3所示，抓取码放机械手包括机械手本体、机械指支撑架51、铰接座52、抓取机械指53和翻转推进机构54；机械手本体背面连接于分拣机械臂5的末节端部、正面与机械指支撑架51安装连接；机械指支撑架51相对于机械手本体左右对称和/或前后对称设置；铰接座52设置为多个，固定连接于机械指支撑架51的正面上；抓取机械指53的数量与铰接座52的数量相同，抓取机械指53的底端铰接连接于铰接座52；翻转推进机构54一端铰接连接于机械指支撑架51，另一端铰接连接于抓取机械指53；

机械臂电控机构包括机械臂控制器、与机械臂控制器电连接的机械臂动力电源、抓取码放控制回路，机械臂控制器分别与X坐标驱动、Y坐标驱动、Z坐标驱动和翻转推进机构54电连接。

所述的电控装置包括工业控制计算机、支撑底架控制回路、带式输送机控制回路、叉装机控制回路、分拣码放控制回路；工业控制计算机包括数据输入输出端口，工业控制计算机分别与底架输送机控制器、叉装机控制器和机械臂控制器电连接。

本适用于货运集装箱的物流取码系统在初始状态时，支撑底架2停滞在装卸平台1的前端边缘的设定位置，叉装机4停滞在带式输送机3上方的设定叉装坐标位置，抓取码放机械手的翻转推进机构54处于收缩状态，即抓取机械指53处于完全张开状态。

本适用于货运集装箱的物流取码系统的工作原理：将载有货运集装箱的车辆停靠在装卸平台1下的、箱门正对叉装机4的设定位置后，此时货运集装箱的底板即与装卸平台1的上平面平齐，操作人员进行对接后打开箱门，同时操作人员通过工业控制计算机的数据输入输出端口向工业控制计算机输入货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物包装箱码放坐标位置、货物包装箱尺寸、货运集装箱内部尺寸数据信息。

装箱操作时，支撑底架控制回路首先开始工作；工业控制计算机根据已输入的配载方案、货物包装箱尺寸和货运集装箱内部尺寸数据信息计算支撑底架2前移进入货运集装箱6内部的深度、并将该支撑底架2需前移的Y坐标值发送给底架输送机控制器，同时向底架输送机控制器发出支撑底架前进动作控制指令，底架输送机控制器控制辊轮组驱动动作使支撑辊轮组拖载着支撑底架2向前坐标移动至上述计算的支撑底架2前移的Y坐标值，支撑底架2前移过程中支撑底架2前端的辊轮组脱离纵向导轨11、越过装卸平台1与货运集装箱的对接位置进入货运集装箱6内部的设定位置并定位，底架输送机控制器实时向工业控制计算机反馈数据信息；

需装箱的货物首先通过自动导引运输车按照配载方案依次运输至分拣机械臂5附近的设定货物包装箱码放坐标位置，然后分拣码放控制回路首先工作；工业控制计算机向机械臂控制器发出抓取码放控制指令，机械臂控制器控制分拣机械臂5坐标移动使抓取码放机械手移动至货物包装箱码放坐标位置的正上方、并沿Z坐标下移对货物进行抓取；抓取过程中机械手本体的正面面对货物包装箱的顶面，机械手本体正面上的距离传感器工作，机械臂控制器根据反馈的坐标信息驱动机械臂及抓取码放机械手使机械手本体的正面贴靠在货物包装箱的顶面上，然后机械臂控制器控制翻转推进机构54伸出使抓取机械指53同时向内翻转合毕对货物包装箱进行夹持抓取；抓取后机械臂控制器控制分拣机械臂5坐标移动使抓取码放机械手载着货物沿Z坐标上移至货物包装箱的底平面距离装卸平台1之间的距离尺寸大于带式输送机3的上层输送带的上表面距离装卸平台1之间的距离尺寸的设定Z坐标位置；然后机械臂控制器控制分拣机械臂5坐标移动使抓取码放机械手载着货物沿X坐标平移至设定距离，该设定距离是货物包装箱码放坐标位置与带式输送机3的输送带宽度中心之间的X坐标值；然后机械臂控制器控制抓取码放机械手沿Z坐标下移对货物进行定点码放；码放过程中机械臂控制器控制翻转推进机构54缩入使抓取机械指53同时向外翻转张开对货物包装箱进行码放；机械臂控制器实时向工业控制计算机反馈数据信息；

然后带式输送机控制回路开始工作；工业控制计算机根据已输入货物包装箱尺寸和货物包装箱码放坐标位置数据信息计算货物包装箱需前移至设定叉装坐标位置的Y坐标值、并将该货物包装箱需前移的Y坐标值发送给底架输送机控制器，同时向底架输送机控制器发出带式输送机动作控制指令，底架输送机控制器控制滚筒驱动动作使主动滚筒正向旋转带动上层输送带载着货物包装箱前移至设定叉装坐标位置后停止，底架输送机控制器实时向工业控制计算机反馈数据信息；

然后叉装机控制回路开始工作；工业控制计算机向叉装机控制器发出叉装机叉装动作控制指令，叉装机控制器首先根据输入的货物包装箱尺寸信息控制货叉推移部件动作使货叉433之间的档距调节至配合货物包装箱尺寸的设定宽度尺寸；然后叉装机控制器根据已输入的货物包装箱尺寸信息和货叉架432上的扫码识别装置的反馈识别信息建立货物叉装位置和叉装深度数学模型；如图2所示，然后叉装机控制器根据数学模型控制叉装机液压机构使门架升降液压缸、门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸协同动作对位于带式输送机3上层输送带上的设定叉装坐标位置的货物包装箱进行叉装使其脱离带式输送机3，叉装过程中货叉架432上的距离传感器实时反馈货叉架432与货物之间的距离以保证叉装深度；完成货物叉装后叉装机控制器根据配载方案及货物装箱位置信息、货运集装箱内部尺寸数据信息计算支撑平台41需前移的Y坐标值、并控制滑移部42的导向轮驱动动作使支撑平台41前移至该Y坐标值的码放位置，然后叉装机控制器控制叉装机液压机构使门架升降液压缸、门架俯仰液压缸、叉架升降液压缸协同动作对位于货叉433上的货物包装箱进行卸载使其码放在货物装箱位置信息中设定的货物装箱位置，最后叉装机4恢复至初始状态即完成一次码放、准备进行后续的码放；码放装箱过程中叉装机控制器实时向工业控制计算机反馈数据信息；

以此类推，工业控制计算机根据叉装机控制器实时反馈的数据信息适时对底架输送机控制器发出支撑底架回退动作控制指令控制支撑底架2步进回退，直至支撑底架2的前端完全退出货运集装箱、且全部货物包装箱按照配载方案在货运集装箱内部全部码放整齐，完成整个装箱过程。

卸车操作是装箱操作的反过程，操作人员通过工业控制计算机的数据输入输出端口除了向工业控制计算机输入货运集装箱的货物装箱位置信息、配载方案、货物包装箱尺寸、货运集装箱内部尺寸数据信息以外，还向工业控制计算机输入分拣信息，分拣信息包括根据不同的分拣条件分配的不同的货物包装箱码放坐标位置信息；

叉装机控制回路首先开始工作，叉装机控制器根据配载方案和货物装箱位置信息控制叉装部43对货运集装箱内部的货物包装箱进行叉装后回退至初始位置，然后叉装机控制器控制叉装部43将货物包装箱码放在位于带式输送机3上层输送带上的设定叉装坐标位置，叉装机控制器实时向工业控制计算机反馈数据信息；

工业控制计算机根据叉装机控制器反馈的货叉架432上的扫码识别装置的反馈识别信息和已输入的分拣信息向底架输送机控制器发送带式输送机动作指令，然后带式输送机控制回路开始工作，底架输送机控制器控制滚筒驱动动作使主动滚筒反向旋转带动上层输送带载着货物包装箱后移至该货物包装箱对应的货物包装箱码放坐标位置Y坐标的设定坐标位置后停止；

然后分拣码放控制回路开始工作，工业控制计算机向对应货物包装箱码放坐标位置的机械臂控制器发出抓取码放控制指令，机械臂控制器控制分拣机械臂5坐标移动使抓取码放机械手对货物包装箱进行抓取并X坐标方向平移后码放在货物包装箱码放坐标位置上，自动导引运输车即可对该货物包装箱进行运输；

以此类推，工业控制计算机根据叉装机控制器实时反馈的数据信息适时对底架输送机控制器发出支撑底架前进动作控制指令控制支撑底架2步进前进，直至支撑底架2的前端完全进入货运集装箱、且全部货物包装箱按照配载方案全部卸载，完成整个卸车过程，支撑底架2回退至初始状态即可。

为了实现分拣机械臂5准确抓取货物包装箱、防止抓取失败，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的机械手本体背面与分拣机械臂5的末节端部之间还设有沿竖直方向为旋转轴线的C坐标旋转驱动，C坐标旋转驱动的本体端与分拣机械臂5的末节端部固定连接、旋转端与机械手本体背面固定连接，C坐标旋转驱动与机械臂控制器电连接；所述的机械手本体正面上还设有模式识别传感器，模式识别传感器与机械臂控制器电连接；通过模式识别传感器反馈的货物包装箱的位姿控制C坐标旋转驱动旋转动作可以实现抓取码放机械手在抓取货物包装箱时可以自合适的角度对货物包装箱进行抓取，从而实现准确抓取。

为了根据不同外形尺寸的货物包装箱实现通用，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的对称设置的机械指支撑架51之间设有档距调节部件，档距调节部件与机械臂控制器电连接；通过控制档距调节部件的动作可以实现对称设置的机械指支撑架51之间的档距调节，进而实现不同外形尺寸的货物包装箱的通用。

为了便于数控控制、且避免单边控制机械指支撑架51移动造成的抓取后偏载，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的档距调节部件包括档距调节伺服电机和水平架设安装在机械手本体上的双向螺旋杆，双向螺旋杆与档距调节伺服电机连接、且双向螺旋杆左右两端杆体上具有旋向相反的螺旋丝杠结构，所述的机械指支撑架51上设有与双向螺旋杆配合安装在双向螺旋杆上的丝母，档距调节伺服电机与机械臂控制器电连接；通过机械臂控制器控制档距调节伺服电机的正反转可以实现对称设置的机械指支撑架51同步相向或背向移动，进而实现机械指支撑架51之间档距的调节。

所述的翻转推进机构54可以采用液压油缸或者气缸，由于后者反应较迅速，因此优选后者，即，作为本实用新型的优选方案，所述的翻转推进机构54是气缸，气缸通过气路管路与气动控制阀组连接，气动控制阀组与压力气源通过气路管路连接，气动控制阀组还与所述的机械臂控制器电连接；机械臂控制器可以通过控制气动控制阀组实现控制气缸的伸缩、进而实现控制抓取机械指53的张开或合毕。

所述的分拣机械臂5可以采用多关节集中控制式机械臂结构，也可以采用门架式分体控制机械臂结构，或者采用Delta机械臂等其他形式的机械臂，由于第一种方案的多关节机械臂和第三种方案的Delta机械臂的控制是集中控制，其精准的坐标控制较复杂，需经过工业控制计算机大量的计算、软件控制程序复杂，且制造成本较高，电脑控制负担重，易出现故障；第二种方案采用分体控制，即几个坐标系分别控制，控制相对简单、直接，不易出现故障，因此优选第二种方案，即，作为本实用新型的优选方案，所述的分拣机械臂5是门架式机械臂。

本物流取码系统分拣装置是完全数字化控制单元，可以与物流取码系统的数字总线无缝连接实现集中数字化管理，可以实现完全数字化分拣，完全电脑控制自动化操作可避免因操作人员责任心、情绪等人为因素对生产进度的影响，同时可免受操作人员操作技能熟练程度的限制，完全避免了人工操作存在的弊端，能够实现智能操作、提高分拣效率，特别适用于物流仓储的集装运输中针对货运集装箱的装卸货物分拣操作。