本发明属于物流分拣技术领域，具体涉及一种高效柔性自动分拣小车及其分拣方法。
背景技术
现有的自动化仓储物流领域，多采用托盘式分拣小车。目前，国内外的托盘式分拣小车，主要采用一车单盘单件分拣结构，即：一个分拣小车上安装一个托盘，一个托盘上只能放置一件物品，从而实现物品分拣工作。此种结构具有分拣效率低、适应邮件尺寸范围小的问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高效柔性自动分拣小车及其分拣方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种高效柔性自动分拣小车，以分拣小车运行方向为前方向，分拣小车采用左右双托盘结构，即分拣小车两侧对称安装左托盘和右托盘，高效柔性自动分拣小车包括机架(1)，所述机架(1)的前后两端各安装有前连接轴(2)和后连接轴(3)；所述机架(1)的左右两侧对称安装左托盘和右托盘；其中，所述左托盘包括前后对称安装的左前斜盘(4)和左后斜盘(5)，所述左前斜盘(4)与所述前连接轴(2)的左侧可转动连接；所述左后斜盘与所述后连接轴(3)的左侧可转动连接；所述右托盘包括前后对称安装的右前斜盘(6)和右后斜盘(7)；所述右前斜盘(6)与所述前连接轴(2)的右侧可转动连接；所述右后斜盘(7)与所述后连接轴(3)的右侧可转动连接；
所述左托盘安装有左托盘开合驱动单元；所述右托盘安装有右托盘开合驱动单元；所述左托盘开合驱动单元和所述右托盘开合驱动单元的结构相同，均包括：竖直导轨(8)、滑块(9)、滑块连杆(10)、前斜盘连杆(11)、后斜盘连杆(12)和托盘轮(13)；所述竖直导轨(8)固定连接于所述机架(1)上，所述竖直导轨(8)的顶部和底部各固定安装上限位块(8.1)和下限位块(8.2)；所述滑块(9)可上下滑动的安装于所述竖直导轨(8)上，所述滑块(9)的运行距离处于上限位块(8.1)和下限位块(8.2)之间；所述滑块连杆(10)固定安装于所述滑块(9)上，随所述滑块(9)一起上下运动；所述前斜盘连杆(11)的两端分别铰接于所述滑块连杆(10)的前端以及对应的前斜盘上面；所述后斜盘连杆(12)的两端分别铰接于所述滑块连杆(10)的后端以及对应的后斜盘上面；所述滑块连杆(10)的底部安装所述托盘轮(13)。
优选的，所述托盘轮(13)的下面设置托盘控制轨道。
优选的，所述机架(1)的四角位置各安装行走轮(14)；所述行走轮(14)的下面设置行走轨道。
优选的，所述左前斜盘(4)、所述左后斜盘(5)、所述右前斜盘(6)和所述右后斜盘(7)均开设有规律性排布的通孔(15)；在行走轨道的入口位置安装多个光学检测元件；每个所述光学检测元件包括发光元件和受光元件；其中，所述发光元件布置于斜盘的下方，且距离斜盘存在距离；所述受光元件布置于斜盘的上方，且距离斜盘存在距离。
本发明提供一种应用上述的高效柔性自动分拣小车的分拣方法，包括以下步骤：
步骤1，人工或供件单元根据包件大小将包件以正确的姿态摆放到分拣小车的托盘上；
光学检测元件识别分拣小车的托盘上是否存在包件，如果不存在，则控制系统不执行任何动作，并结束流程；如果存在，则控制系统根据检测数据判断分拣小车上包件的数量，即：判断是否为一车单件或者一车双件工况；如果为一车单件工况，则执行步骤2；如果为一车双件工况，则执行步骤3；
步骤2，控制系统读取托盘上单一包件信息，根据包件信息有效性完成分拣动作；具体的，如果为有效信息，则控制系统驱动分拣小车的行走轮(14)沿行走轨道行走，并在指定位置同时打开左托盘和右托盘，使包件落入分拣工位；如果为无效信息，则分拣小车托盘同时执行特殊分拣工序；
步骤3，控制系统读取同一分拣小车上左托盘上的左包件信息和右托盘上的左包件信息，根据左包件信息和右包件信息的有效性，单独控制左托盘和右托盘完成分拣动作；即：控制系统驱动分拣小车的行走轮(14)沿行走轨道行走，如果行走到左包件对应的分拣工位，则打开左托盘，使左包件落入对应的分拣工位；如果行走到右包件对应的分拣工位，则打开右托盘，使右包件落入对应的分拣工位；若为无效信息，则分拣小车单一托盘执行特殊分拣工序。
优选的，采用以下方法打开左托盘和/或右托盘：
设置托盘控制轨道，托盘控制轨道采用局部结构可变的特殊机械结构；当托盘轮(13)在托盘控制轨道上行走到特殊的打开位置时，托盘轮(13)与托盘控制轨道上的导轨不接触，此时，前斜盘和后斜盘组成的一组托盘在其自身重力的作用下自行打开，打开过程为：前斜盘在重力作用通过前连接轴(2)向下进行旋转运动，同时，后斜盘在重力作用通过后连接轴(3)向下进行旋转运动；当前斜盘和后斜盘向下打开时，前斜盘通过前斜盘连杆(11)带动滑块连杆(10)向下运动，同时，后斜盘通过后斜盘连杆(12)带动滑块连杆(10)向下运动；当滑块连杆(10)向下运动时，带动滑块(9)沿竖直导轨(8)向下运动，直至滑块(9)与下限位块(8.2)接触，此时托盘打开至最大位置，成功完成对托盘上包件的分拣；
采用以下方法关闭左托盘和/或右托盘：
当托盘轮(13)在托盘控制轨道上行走到特殊的关闭位置时，关闭位置为托盘控制轨道的最高位置，托盘轮(13)带动滑块连杆(10)向上运动至最高位置，在此过程中，滑块连杆(10)带动滑块(9)向上运动至最高位置，此位置状态，滑块(9)到达上限位块(8.1)下方；当滑块连杆(10)向上运动时，通过前斜盘连杆(11)带动对应的前斜盘向上转动运动，同时，通过后斜盘连杆(12)带动后斜盘向上转动运动，使其达到水平位置，相对的一组前斜盘和后斜盘组成的一组托盘处于水平位置，此时可由人工或供件单元将包件以正确的姿态摆放到分拣小车托盘上。
本发明提供的一种高效柔性自动分拣小车及其分拣方法具有以下优点：
本发明提出了一种高效柔性自动分拣小车及其分拣方法，通过一车双托盘的结构形式以及一车双件、一车单件混合分拣形式，分拣小车可以适用于的邮件尺寸范围更加广泛，分拣方式更加柔性化，效率可以成倍提高；并给出了分拣系统的识别及控制方法。
附图说明
图1为本发明提供的高效柔性自动分拣小车在左托盘打开、右托盘闭合状态时在一个角度下的立体图；
图2为本发明提供的高效柔性自动分拣小车在左托盘打开、右托盘闭合状态时在另一个角度下的立体图；
图3为本发明提供的托盘轮在托盘控制轨道最高位置时的小车状态图；
图4为本发明提供的托盘轮在托盘控制轨道特殊位置时的小车状态图；
图5为本发明提供的斜盘上通孔的分布图；
图6为本发明提供的分拣方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种高效柔性自动分拣小车，主要应用于物流分拣领域，如医药耗材分拣、服装分拣、邮政分拣、书籍分拣等。本发明通过结构创新，采用一车双托盘的结构形式，实现一车双件和一车单件邮件分拣形式，通过一车双托盘的结构形式以及一车双件、一车单件混合分拣形式，设备可以适用于的邮件尺寸范围更加广泛，分拣方式更加柔性化，效率可以成倍提高。
本装置处理对象：对物流包件进行分拣，涵盖医药、服装、邮政等领域。
本装置功能：对物流包件进行高效的柔性自动分拣。
本装置结构如下：
以分拣小车运行方向为前方向，分拣小车采用左右双托盘结构，即分拣小车两侧对称安装左托盘和右托盘，参考图1和图2，高效柔性自动分拣小车包括机架1，机架1的前后两端各可安装有前连接轴2和后连接轴3；机架1的左右两侧对称安装左托盘和右托盘；其中，左托盘包括前后对称安装的左前斜盘4和左后斜盘5，左前斜盘4与前连接轴2的左侧可转动连接；左后斜盘与后连接轴3的左侧可转动连接；右托盘包括前后对称安装的右前斜盘6和右后斜盘7；右前斜盘6与前连接轴2的右侧可转动连接；右后斜盘7与后连接轴3的右侧可转动连接；
左托盘安装有左托盘开合驱动单元；右托盘安装有右托盘开合驱动单元；左托盘开合驱动单元和右托盘开合驱动单元的结构相同，均包括：竖直导轨8、滑块9、滑块连杆10、前斜盘连杆11、后斜盘连杆12和托盘轮13；竖直导轨8固定连接于机架1上，竖直导轨8的顶部和底部各固定安装上限位块8.1和下限位块8.2；滑块9可上下滑动的安装于竖直导轨8上，滑块可以沿竖直导轨上下滑动，滑块9的运行距离处于上限位块8.1和下限位块8.2之间；滑块连杆10固定安装于滑块9上，随滑块9一起上下运动；前斜盘连杆11的两端分别铰接于滑块连杆10的前端以及对应的前斜盘上面；后斜盘连杆12的两端分别铰接于滑块连杆10的后端以及对应的后斜盘上面；滑块连杆10的底部安装托盘轮13。托盘轮13的下面设置托盘控制轨道。机架1的四角位置各安装行走轮14；行走轮14的下面设置行走轨道。
各个分拣小车在驱动系统的作用下前后相连，并且在行走轮和行走轨道的作用下沿行走轨道规定的特定路线运行。同时，分拣小车上的托盘轮沿托盘控制轨道运行，其中托盘控制轨道采用局部结构可变的特殊机械结构，可以通过控制托盘控制轨道来控制托盘轮的位置，进而实现打开或关闭托盘的目的。
分拣小车由两组托盘组成，其结构为对称结构，沿分拣小车运行方向看，以分拣小车一侧结构为例来分析其托盘状态。
如图3，当托盘轮在托盘控制轨道最高位置时，托盘轮带动滑块连杆运动至最高位置，滑块连杆带动滑块运动至最高位置，此位置状态，滑块到达上限位块下方，斜盘连杆带动斜盘运动，使其达到水平位置，相对的一组斜盘组成的一组托盘处于水平位置，此时可由人工或供件单元将包件以正确的姿态摆放到分拣小车托盘上。
如图4，托盘控制轨道采用局部结构可变的特殊机械结构，当托盘轮在托盘控制轨道特殊位置时，托盘轮与托盘控制导轨不接触，相对的一组斜盘组成的一组托盘在其自身重力的作用下自行打开，此位置状态，斜盘连杆带动滑块连杆向下运动，滑块连杆带动滑块沿竖直导轨向下运动，直至滑块与下限位块接触，此时托盘打开至最大位置，成功完成对托盘上邮件的分拣。
分拣小车由两组托盘组成，其结构为对称结构，两侧托盘分别通过托盘轮和托盘控制轨道之间的配合来实现托盘的不同状态的转变，两侧托盘控制轨道的状态可以分别按照需求控制，两侧托盘的开合状态互不影响，即：既可以分别在不同的位置将左右两组托盘打开，也可以在同一时间使左右两组托盘同时打开，进而实现一车双件和一车单件邮件分拣形式。
进一步的，如图5，左前斜盘4、左后斜盘5、右前斜盘6和右后斜盘7均开设有规律性排布的通孔15；在行走轨道的入口位置安装多个光学检测元件；光学检测元件不随着小车同时移动，每个光学检测元件包括发光元件和受光元件；其中，发光元件布置于斜盘的下方，且距离斜盘存在距离；受光元件布置于斜盘的上方，且距离斜盘存在距离。其原理为：由人工或供件单元根据包件大小将包件以正确的姿态摆放到分拣小车上。检测元件识别分拣小车上是否有包件，该检测设备包括有无判断元件及识读元件。如果检测设备未检测到包件，则分拣系统不执行任何动作；如果检测到分拣小车上存在包件，则控制系统根据检测数据判断分拣小车上包件的数量，即判断是否为一车单件或者一车双件工况。
本发明分拣小车沿行走方向采用左右相同的机械结构，包括左右两组托盘，即一车双托盘的结构形式，并且左右两组托盘可以分别控制开合，即：既可以分别在不同的时间将左右两组托盘打开，也可以在同一时间使左右两组托盘同时打开，进而实现一车双件和一车单件邮件分拣形式。
本发明中，一车双件邮件分拣形式适合常规尺寸包件的分拣，分拣效率高一倍；一车单件邮件分拣形式适合大件、异形件的分拣，可使包件其中一个方向上的尺寸放大两倍。通过一车双托盘的结构形式以及一车双件、一车单件混合分拣形式，分拣小车可以适用于的邮件尺寸范围更加广泛，分拣方式更加柔性化，效率可以成倍提高。
本发明还提供一种高效柔性自动分拣小车的分拣方法，参考图6，包括以下步骤：
步骤1，人工或供件单元根据包件大小将包件以正确的姿态摆放到分拣小车的托盘上；
光学检测元件识别分拣小车的托盘上是否存在包件，如果不存在，则控制系统不执行任何动作，并结束流程；如果存在，则控制系统根据检测数据判断分拣小车上包件的数量，即：判断是否为一车单件或者一车双件工况；如果为一车单件工况，则执行步骤2；如果为一车双件工况，则执行步骤3；
步骤2，控制系统读取托盘上单一包件信息，根据包件信息有效性完成分拣动作；具体的，如果为有效信息，则控制系统驱动分拣小车的行走轮14沿行走轨道行走，并在指定位置同时打开左托盘和右托盘，使包件落入分拣工位；如果为无效信息，则分拣小车托盘同时执行特殊分拣工序；
步骤3，控制系统读取同一分拣小车上左托盘上的左包件信息和右托盘上的左包件信息，根据左包件信息和右包件信息的有效性，单独控制左托盘和右托盘完成分拣动作；即：控制系统驱动分拣小车的行走轮14沿行走轨道行走，如果行走到左包件对应的分拣工位，则打开左托盘，使左包件落入对应的分拣工位；如果行走到右包件对应的分拣工位，则打开右托盘，使右包件落入对应的分拣工位；若为无效信息，则分拣小车单一托盘执行特殊分拣工序。
在上述步骤过程中，采用以下方法打开左托盘和/或右托盘：
设置托盘控制轨道，托盘控制轨道采用局部结构可变的特殊机械结构；当托盘轮13在托盘控制轨道上行走到特殊的打开位置时，托盘轮13与托盘控制轨道上的导轨不接触，此时，前斜盘和后斜盘组成的一组托盘在其自身重力的作用下自行打开，打开过程为：前斜盘在重力作用通过前连接轴2向下进行旋转运动，同时，后斜盘在重力作用通过后连接轴3向下进行旋转运动；当前斜盘和后斜盘向下打开时，前斜盘通过前斜盘连杆11带动滑块连杆10向下运动，同时，后斜盘通过后斜盘连杆12带动滑块连杆10向下运动；当滑块连杆10向下运动时，带动滑块9沿竖直导轨8向下运动，直至滑块9与下限位块8.2接触，此时托盘打开至最大位置，成功完成对托盘上包件的分拣；
采用以下方法关闭左托盘和/或右托盘：
当托盘轮13在托盘控制轨道上行走到特殊的关闭位置时，关闭位置为托盘控制轨道的最高位置，托盘轮13带动滑块连杆10向上运动至最高位置，在此过程中，滑块连杆10带动滑块9向上运动至最高位置，此位置状态，滑块9到达上限位块8.1下方；当滑块连杆10向上运动时，通过前斜盘连杆11带动对应的前斜盘向上转动运动，同时，通过后斜盘连杆12带动后斜盘向上转动运动，使其达到水平位置，相对的一组前斜盘和后斜盘组成的一组托盘处于水平位置，此时可由人工或供件单元将包件以正确的姿态摆放到分拣小车托盘上。
本发明提供的一种高效柔性自动分拣小车及其分拣方法，具有以下设计特点：
(1)本发明提出了一种高效柔性自动分拣小车及其分拣方法，通过结构创新，采用一车双托盘的结构形式，实现一车双件邮件分拣和一车单件邮件分拣形式，通过一车双托盘的结构形式以及一车双件、一车单件混合分拣形式，设备可以适用于的邮件尺寸范围更加广泛，分拣方式更加柔性化，效率可以成倍提高。
(2)分拣小车沿行走方向采用左右相同的机械结构，包括左右两组托盘，即一车双托盘的结构形式，并且左右两组托盘可以分别控制开合，即：既可以分别在不同的时间将左右两组托盘打开，也可以在同一时间使左右两组托盘同时打开，进而实现一车双件邮件分拣和一车单件邮件分拣形式。
(3)提出了分拣系统的控制方法。检测系统可通过托盘上规律性的小孔，判断托盘上包件的有无，同时区分出是一车双件还是一车单件，进而进行识别和落格。
综上所述，本发明提出了一种高效柔性自动分拣小车及其分拣方法，通过一车双托盘的结构形式以及一车双件、一车单件混合分拣形式，分拣小车可以适用于的邮件尺寸范围更加广泛，分拣方式更加柔性化，效率可以成倍提高；并给出了分拣系统的识别及控制方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。