货物堆叠装置、包括该装置的货物堆叠系统及其方法与流程

本发明属于货物运输领域，具体涉及一种货物堆叠装置、包括该装置的货物堆叠系统及其方法。

背景技术

随着社会发展和进步，人们越渐富裕，对物质的需求亦日益增加。科技发展实现了网上购物，这使全球采购兴起，以致全球货物流通量日渐加大。其中，为应付庞大的货物流通量，装填货物的速度受到很大的重视。现时，货物多以人力堆叠在货柜内，此过程需时较长和难以掌控完成时间。另外，长时间搬运重物对人的身体健康有潜在危险，比如脊骨劳损和拉伤。所以，货物装填的效率和安全仍有提升的空间。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种货物堆叠装置、包括该装置的货物堆叠系统及其方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

货物堆叠装置，包括：

机架；

负载台，设置于机架上，负载台用于对待堆叠货物进行存放，负载台与负载台z轴直线传动器和负载台升降传动器传动连接，负载台z轴直线传动器和负载台升降传动器用于带动所述负载台、活动输送台、活动输送台z轴直线传动器、货物吸附模组、货物吸附模组y轴直线传动器和货物吸附模组z轴直线传动器实现竖直方向上的移动；

货物吸附模组，设置于机架上，且设置于负载台的上方，货物吸附模组用于对设置于负载台上的待堆叠货物进行吸附取料，货物吸附模组与货物吸附模组y轴直线传动器和货物吸附模组z轴直线传动器传动连接，货物吸附模组y轴直线传动器用于带动货物吸附模组实现水平方向上的移动，货物吸附模组z轴直线传动器用于带动货物吸附模组实现竖直方向上的移动；

活动输送台，设置于机架上，活动输送台用于对货物吸附模组吸附的货物进行堆叠，活动输送台与活动输送台z轴直线传动器传动连接，活动输送台z轴直线传动器用于带动活动输送台实现竖直方向上的移动；

移动组件，设置于机架上，移动组件带动机架实现位置移动。

本发明公开了一种货物堆叠装置，其结构简单，成本低，可以有效提升现有卸载重物及搬运的效率和管理，同时减低长期搬运重物为人带来的受伤风险。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，活动输送台还与活动输送台角度调节器传动连接，活动输送台角度调节器用于调节活动输送台的角度，从而收起或打开活动输送台。

采用上述优选的方案，更便于对活动输送台进行收纳，对闲置情况下的活动输送台进行保护，延长活动输送台的使用寿命。同时，在使用活动输送台对货物进行堆叠的过程中，调节活动输送台的角度可以更便于将货物从活动输送台落下，更节能。

作为优选的方案，活动输送台内置输送带、齿轮和输送带传动器，用于将货物输送到指定地点。

采用上述优选的方案，更便于将货物进行运输到指定地点。

作为优选的方案，货物吸附模组通过张紧绳与对重连接，张紧绳绕过定滑轮实现传递方向的改变，对重呈自然落下状态，对重用于平衡货物吸附模组y轴直线传动器、货物吸附模组以及货物吸附模组吸附的货物的重量。

采用上述优选的方案，可以有效减轻货物吸附模组y轴直线传动器的负荷。

作为优选的方案，负载台的底部与可伸缩的升降支架固定连接，升降支架与负载台升降传动器传动连接，负载台升降传动器通过调节升降支架的伸缩来带动负载台实现竖直方向上的移动。

采用上述优选的方案，结构更紧凑，对负载台的升降更平稳。

作为优选的方案，负载台z轴直线传动器、货物吸附模组y轴直线传动器、货物吸附模组z轴直线传动器以及活动输送台z轴直线传动器分别包括：马达、滚珠丝杠、限位器、连接台、导向轴、固定座和阻挡片，连接台用于连接滚珠丝杠和导向轴，马达转动滚珠丝杠从而带动连接台直线移动，阻挡片跟随连接台移动，经过限位器时触发该限位器。

采用上述优选的方案，可以进行稳定的传动，且距离的移动更精确。阻挡片跟随连接台移动，经过限位器时触发限位器，其信息传送到计算机计算移动距离。

作为优选的方案，机架由多根结构件拼接而成。

采用上述优选的方案，货物堆叠装置的运输和拼接更便捷。

货物堆叠系统，包括：

货物堆叠装置；

数据采集组件，包括多种传感器，用于感应货物堆叠装置、货物以及外界环境的数据信息；

移动设备，移动设备通过无线路由器与计算机进行通讯连接，移动设备用于输入货物装卸地点、货物资料和行动指示，还用于检测货物堆叠装置的实时状态和报告，

计算机，计算机分别与数据采集组件和移动设备通讯连接，计算机接收数据采集组件发送的数据信息和移动设备发出的行动指示后，计算机进行计算分析，得出货物的卸货次序、路线和搬运货物的数量后，计算机控制货物堆叠装置做出卸货、搬运和堆叠动作。

本发明一种货物堆叠系统更智能化，采用多种传感器进行实时的数据信息采集，同时计算机在搬运前就得出货物的卸货次序、路线和搬运货物的数量，使得搬运更有序。

作为优选的方案，数据采集组件包括：

光学雷达传感器，用于测量货物的尺寸和周边环境的实时数据信息；

红外线距离感应器，用于感测负载台内的货物有否超出负载台以及感测货物吸附模组与货物之间的精确距离；

三维结构光深度感应器，用于感测货物和/或操作人员的轮廓；

负重传感器，用于测量货物的重量，协助计算机计算重量分布；

飞行时间测距感测器，用于感测货物与货物吸附模组之间的距离；

惯性感测器，用于识别货物堆叠装置的实时方向；

影像传感器，用于记录周边环境以及货物资料。

采用上述优选的方案，通过多种传感器全方面的进行监测。

货物堆叠方法，利用货物堆叠系统进行货物堆叠，具体包括以下步骤：

1)数据采集组件感应货物堆叠装置、货物以及外界环境的数据信息，并将该数据信息发送至计算机进行记录；

2)在移动设备上输入货物装卸地点、货物资料和行动指示；

3)计算机接收数据采集组件发送的数据信息和移动设备发出的行动指示后，计算机进行计算分析，得出货物的卸货次序、路线和搬运货物的数量后，计算机控制货物堆叠装置做出卸货、搬运和堆叠动作；

4)货物堆叠装置的负载台载着待堆叠货物到达卸货地点；

5)货物吸附模组y轴直线传动器和货物吸附模组z轴直线传动器带动货物吸附模组移动到其中一排待堆叠货物处，货物吸附模组对该货物进行吸附；

6)活动输送台z轴直线传动器升起活动输送台至合适高度；

7)货物吸附模组y轴直线传动器和货物吸附模组z轴直线传动器带动货物吸附模组将吸起的货物放到活动输送台上；

8)活动输送台z轴直线传动器下降活动输送台至合适高度，将货物运送到目标高度；

9)移动组件带动机架向后退的同时活动输送台继续把货物推前直到货物被放置到指定位置；

10)重复步骤5)-9)直至将待堆叠货物全部在指定位置完成堆叠，同时，堆叠过程中，负载台z轴直线传动器和负载台升降传动器带动负载台、活动输送台、活动输送台z轴直线传动器、货物吸附模组、货物吸附模组y轴直线传动器和货物吸附模组z轴直线传动器至合适高度。

本发明货物堆叠方法可以有效实现对货物的自动堆叠，解放劳动力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的货物堆叠装置的结构示意图之一。

图2为本发明实施例提供的货物堆叠装置的结构示意图之二。

图3为本发明实施例提供的直线传动器的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的货物堆叠装置中货物放置方向标识示意图。

图5a至图5g为本发明实施例提供的货物堆叠系统堆叠货物的流程示意图。

图6为本发明实施例提供的货物堆叠系统的资料结构框图。

图7为本发明实施例提供的货物堆叠系统的流程示意框图。

其中：1机架、2负载台、3负载台z轴直线传动器、4负载台升降传动器、5活动输送台、6活动输送台z轴直线传动器、7货物吸附模组、8货物吸附模组y轴直线传动器、9货物吸附模组z轴直线传动器、10移动组件、11活动输送台角度调节器、12张紧绳、13对重、14定滑轮、15升降支架、16马达、17滚珠丝杠、18限位器、19连接台、20导向轴、21固定座、22阻挡片、23结构件、24光学雷达传感器、25红外线距离感应器、26控制箱、27感应器模组、28指示灯。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，货物堆叠装置、包括该装置的货物堆叠系统及其方法的其中一些实施例中，

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

如图1-2、4所示，货物堆叠装置包括：

机架1；

负载台2，设置于机架1上，负载台2用于对待堆叠货物进行存放，负载台2与负载台z轴直线传动器3和负载台升降传动器4传动连接，负载台z轴直线传动器3和负载台升降传动器4用于带动负载台2、活动输送台5、活动输送台z轴直线传动器6、货物吸附模组7、货物吸附模组y轴直线传动器8和货物吸附模组z轴直线传动器9实现竖直方向上的移动；

货物吸附模组7，设置于机架1上，且设置于负载台2的上方，货物吸附模组7用于对设置于负载台2上的待堆叠货物进行吸附取料，货物吸附模组7与货物吸附模组y轴直线传动器8和货物吸附模组z轴直线传动器9传动连接，货物吸附模组y轴直线传动器8用于带动货物吸附模组7实现水平方向上的移动，货物吸附模组z轴直线传动器9用于带动货物吸附模组7实现竖直方向上的移动；

活动输送台5，设置于机架1上，活动输送台5用于对货物吸附模组7吸附的货物进行堆叠，活动输送台5与活动输送台z轴直线传动器6传动连接，活动输送台z轴直线传动器6用于带动活动输送台3实现竖直方向上的移动；

移动组件10，设置于机架1上，移动组件10带动机架1实现位置移动。

本发明公开了一种货物堆叠装置，其结构简单，成本低，可以有效提升现有卸载重物及搬运的效率和管理，同时减低长期搬运重物为人带来的受伤风险。

本申请采用负载台z轴直线传动器3和负载台升降传动器4两种传动器同时进行传动，使其传动更稳定，负载台2可负载重量约为一吨，其负载重量可透过更换不同规格的驱动器而改变。

在堆叠高层货物时，通过负载台z轴直线传动器3和负载台升降传动器4升起负载台2、活动输送台5、活动输送台z轴直线传动器6、货物吸附模组7、货物吸附模组y轴直线传动器8、货物吸附模组z轴直线传动器9，减少活动输送台z轴直线传动器6的移动距离，加快堆叠速度。

其中，在本实施例中，货物吸附模组7采用真空吸盘模组，在真空吸盘模组内设有多个真空吸盘，多个真空吸盘可以用于同时吸起一排货物，更省时。

其中，在本实施例中，移动组件10可以为全方位车轮组。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在货物堆叠装置另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，活动输送台5还与活动输送台角度调节器11传动连接，活动输送台角度调节器11用于调节活动输送台5的角度，从而收起或打开活动输送台5。

采用上述优选的方案，更便于对活动输送台5进行收纳，对闲置情况下的活动输送台5进行保护，延长活动输送台5的使用寿命。同时，在使用活动输送台5对货物进行堆叠的过程中，调节活动输送台5的角度可以更便于将货物从活动输送台5落下，更节能。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在货物堆叠装置另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，活动输送台5内置输送带、齿轮和输送带传动器，用于将货物输送到指定地点。

采用上述优选的方案，更便于将货物进行运输到指定地点。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在货物堆叠装置另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，货物吸附模组7通过张紧绳12与对重13连接，张紧绳12绕过定滑轮14实现传递方向的改变，对重13呈自然落下状态，对重13用于平衡货物吸附模组y轴直线传动器8、货物吸附模组7以及货物吸附模组7吸附的货物的重量。

采用上述优选的方案，可以有效减轻货物吸附模组y轴直线传动器8的负荷。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在货物堆叠装置另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，负载台2的底部与可伸缩的升降支架15固定连接，升降支架15与负载台升降传动器4传动连接，负载台升降传动器4通过调节升降支架15的伸缩来带动负载台2实现竖直方向上的移动。

采用上述优选的方案，结构更紧凑，对负载台2的升降更平稳。

如图3所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在货物堆叠装置另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，负载台z轴直线传动器3、货物吸附模组y轴直线传动器8、货物吸附模组z轴直线传动器9以及活动输送台z轴直线传动器6分别包括：马达16、滚珠丝杠17、限位器18、连接台19、导向轴20、固定座21和阻挡片22，连接台19用于连接滚珠丝杠17和导向轴20，马达16转动滚珠丝杠17从而带动连接台19直线移动，阻挡片22跟随连接台19移动，经过限位器18时触发该限位器18。

采用上述优选的方案，可以进行稳定的传动，且距离的移动更精确。阻挡片22跟随连接台19移动，经过限位器18时触发限位器18，其信息传送到计算机计算移动距离。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在货物堆叠装置另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，机架1由多根结构件23拼接而成。

采用上述优选的方案，货物堆叠装置的运输和拼接更便捷。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在货物堆叠装置另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，负载台2的宽度、货物吸附模组7的宽度与货物或一排货物的尺寸相同。

采用上述优选的方案，货物可被贴边摆放，更便于进行。

如图6、7所示，货物堆叠系统，包括：

货物堆叠装置；

数据采集组件，包括多种传感器，用于感应货物堆叠装置、货物以及外界环境的数据信息；

移动设备，移动设备通过无线路由器与计算机进行通讯连接，移动设备用于输入货物装卸地点、货物资料和行动指示，还用于检测货物堆叠装置的实时状态和报告，

计算机，计算机分别与数据采集组件和移动设备通讯连接，计算机接收数据采集组件发送的数据信息和移动设备发出的行动指示后，计算机进行计算分析，得出货物的卸货次序、路线和搬运货物的数量后，计算机控制货物堆叠装置做出卸货、搬运和堆叠动作。

本发明一种货物堆叠系统更智能化，采用多种传感器进行实时的数据信息采集，同时计算机在搬运前就得出货物的卸货次序、路线和搬运货物的数量，使得搬运更有序。

进一步，数据采集组件包括：

光学雷达传感器24，用于测量货物的尺寸和周边环境的实时数据信息；

红外线距离感应器25，用于感测负载台2内的货物有否超出负载台2以及感测货物吸附模组7与货物之间的精确距离；

三维结构光深度感应器，用于感测货物和/或操作人员的轮廓；

负重传感器，用于测量货物的重量，协助计算机计算重量分布；

飞行时间测距感测器，用于感测货物与货物吸附模组7之间的距离；

惯性感测器，用于识别货物堆叠装置的实时方向；

影像传感器，用于记录周边环境以及货物资料。

采用上述优选的方案，通过多种传感器全方面的进行监测。负重传感器、惯性感测器、无线路由器、计算机设置在控制箱26内，控制箱26设置在机架1上；红外线距离感应器25、飞行时间测距感测器可以安装在感应器模组27内，感应器模组27设置于机架1上，此外，红外线距离感应器25也可以安装在货物吸附模组7上，在本实施例中，在货物吸附模组7上设置3个红外线距离感应器25，用于精确感测货物吸附模组7与货物之间的距离。红外线距离感应器25可以弥补飞行时间测距感测器的感测范围，使货物吸附模组7与货物之间的距离接近时可精确测出两者之间的距离。

其中，影像传感器可以为相机或录像机，通过图片或视频的形式记录周边环境和货物资料，为货物堆叠系统提供学习素材和对比历史数据。

三维结构光深度感应器采集的数据和影像传感器采集的数据会联合分析，三维结构光深度感应器所感测的轮廓和影像传感器所收集的彩色数据能用于辨认数据库内的货物和人。

光学雷达传感器24可感测360度的二维信息，其中的一半感测角度用于测量货物的尺寸，另一半用于感测四周环境的资讯。光学雷达传感器24所感测的环境资讯用于辨认感测附近障碍物，防止人或其他东西在货物堆叠装置活动时靠近，以防碰撞，环境资讯亦用于辨认路线。

不仅如此，本申请公开的货物堆叠系统会自动学习用户使用习惯，在感应到指定货物和通过移动设备提示用户确认历史指令后，自动重复相关动作。

货物堆叠方法，利用货物堆叠系统进行货物堆叠，具体包括以下步骤：

1)数据采集组件感应货物堆叠装置、货物以及外界环境的数据信息，并将该数据信息发送至计算机进行记录；

2)在移动设备上输入货物装卸地点、货物资料和行动指示；

3)计算机接收数据采集组件发送的数据信息和移动设备发出的行动指示后，计算机进行计算分析，得出货物的卸货次序、路线和搬运货物的数量后，计算机控制货物堆叠装置做出卸货、搬运和堆叠动作；

4)货物堆叠装置的负载台2载着待堆叠货物到达卸货地点；

5)货物吸附模组y轴直线传动器8和货物吸附模组z轴直线传动器9带动货物吸附模组7移动到其中一排待堆叠货物处，货物吸附模组7对该货物进行吸附；

6)活动输送台z轴直线传动器6升起活动输送台5至合适高度；

7)货物吸附模组y轴直线传动器8和货物吸附模组z轴直线传动器9带动货物吸附模组7将吸起的货物放到活动输送台5上；

8)活动输送台z轴直线传动器6下降活动输送台5至合适高度，将货物运送到目标高度；

9)移动组件10带动机架1向后退的同时活动输送台5继续把货物推前直到货物被放置到指定位置；

10)重复步骤5)-9)直至将待堆叠货物全部在指定位置完成堆叠，同时，堆叠过程中，负载台z轴直线传动器3和负载台升降传动器4会带动负载台2、活动输送台5、活动输送台z轴直线传动器6、货物吸附模组7、货物吸附模组y轴直线传动器8和货物吸附模组z轴直线传动器9至合适高度。

本发明货物堆叠方法可以有效实现对货物的自动堆叠，解放劳动力。

本发明内置了自动学习系统。如果货物是第一次被运送，当货物被装到负载台2时，数据采集组件的各感应器会测量货物重量、尺寸和货物的样貌并传送至计算机做记录，然后用户可通过移动设备输入卸货地点、路线资料和行动指示，以控制机器人进行卸货及搬运工作。三维结构光深度感应器和相机的联合数据分析亦会辨认用户以记录负责人资料。

当货物堆叠装置感测到货物被装到负载台2时，各感应器会测量货物重量、尺寸和识别货物，然后与历史资料对比找出相应卸货地点、路线资料和行动指示，再传送确认信息至用户。确认行动指示后，货物堆叠装置会自动进行卸货及搬运工作。

货物堆叠装置上可设置指示灯28，指示灯28会在货物堆叠装置工作时点亮或闪烁，以对操作人员进行警示。

在卸货时，利用光学雷达传感器24和惯性感测器所感测到的实时位置，控制货物堆叠装置移动到目标卸货地点。到达卸货地点后，光学雷达会感测卸货地点的空间大小以计算堆砌次序和路线。货物吸附模组y轴直线传动器8和货物吸附模组z轴直线传动器9带动货物吸附模组7移动到第一排货物处，红外线距离感应器25测量货物吸附模组7与货物之间的距离，使货物吸附模组7慢慢移至正确位置并吸着货物(如图5a所示)。货物吸附模组y轴直线传动器8和货物吸附模组z轴直线传动器9把货物吸起，与此同时活动输送台角度调节器11打开活动输送台5，活动输送台z轴直线传动器6升起活动输送台5至合适高度，然后货物吸附模组把吸起的货物放到活动输送台5上(如图5b所示)。活动输送台5将把货物运送到目标高度(如图5c所示)，然后输送带把货物推前直至货物的一边贴着垂直平面(如图5d所示)，货物堆叠装置向后退的同时输送带继续把货物推前直到货物被放置到地下(如图5e所示)。货物堆叠装置重复以上动作堆叠货物，负载台z轴直线传动器3和负载台升降传动器4会因应货物的堆叠高度升起负载台2和整个堆砌机关。堆砌至顶层时，活动输送台5会升起至货物堆的顶部，然后输送带把货物推前(如图5f所示)。活动输送台5再升起，货物堆叠装置向前走，把顶层货物推至整齐(如图5g所示)。

本发明公开的光学雷达传感器24可用扫描卸货地点的堆砌情况。光学雷达传感器24投置于不同的水平高度(如图2所示)，该设置方式可无死角的测量出卸货地点的堆砌情况，如堆叠层数。

在本发明货物堆叠装置、包括该装置的货物堆叠系统及其方法中，用户在输入卸载地点、货物资料和行动指示后，智能化货物堆叠系统会自动计算卸货次序、路线和搬运货物数量，然后自动搬运和卸货。在此过程中，光学雷达传感器24和惯性感测器感测出货物堆叠装置的位置资料后，将资料传送至计算机以认出实时位置，然后规划路线。配合以上数据，货物堆叠系统便会自动无间断的重复搬运和卸载指定货物。用户可以使用应用程式监视工作进度。以此提升现有卸载重物及搬运的效率和管理。另外，货物堆叠系统能帮助人类搬运和堆叠货物，减低长期搬运重物为人类带来的受伤风险。

对于本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。