智能仓储控制系统的制作方法

本发明涉及机电一体化领域，具体涉及一种智能仓储控制系统。

背景技术

传统货柜基本都是通过人工存取，不能保证正确的入货和取货控制，导致管理费用增加。为此，中国专利公开了一种智能货柜[授权公告号cn202828682u]，包括：至少一列货盒架，货盒架设置有多个用于存放货盒的货格；用于在货柜的货架上进行三维方向移动以在货柜的出入货口和各个货格之间自动运送货盒的智能小车；用于货柜自动入货的入货装置，其设置在智能货柜的前端；用于货柜自动出货的出货装置，设置在智能货柜的前端；信息识别模块，用于对智能货柜所存放的货品进行识别，进而按照指定的货盒进行存取；控制模块，用于根据预定的控制程序驱动所述智能小车到达货盒架上的指定的货盒执行送货盒或者取货盒操作，并且驱动入货装置执行将货品存放在货盒以及驱动出货装置执行将货品从货盒取出的操作。

虽然上述的智能货柜可以保证正确的入货和出货，但其仍存在以下问题：1、货盒架为一个整体，组装和搬运不方便；2、在入货和出货时，仅能对货盒内的货品进行操作，无法进行整个货盒的入货或出货，工作效率及适用范围受到限制。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种智能仓储控制系统。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种智能仓储控制系统,包括智能货柜，所述智能货柜包括前部具有出料口的柜体，所述柜体的左右两侧分别设有若干用于放置货盒的货盒架，左右两侧的货盒架之间具有运输通道，所述的运输通道内设有行走取料机构，所述的出料口处设有用于将货盒内指定位置的货品取出的货叉机构，所述柜体的侧部具有开口，所述的开口处设有货盒进出料机构,该货盒进出料机构一端位于柜体内，另一端位于柜体外；

还包括上位机、plc控制器和货盒进出料机构驱动单元，所述货盒进出料机构驱动单元包括第一电机组、第一电机组驱动单元以及设置于所述货盒进出料机构柜体内端部的进到位开关和设置于所述货盒进出料机构柜体外端部的退到位开关；

所述上位机与plc控制器通信连接，所述plc控制器连接所述第一电机组驱动单元，所述第一电机组驱动单元驱动所述第一电机组正反转动，所述第一电机组作用于所述货盒进出料机构将货盒运进或运出所述柜体，所述进到位开关和退到位开关的一端均连接电源，另一端分别连接所述plc控制器的输入接口。

行走取料机构在货盒架、货叉机构和货盒进出料机构三者之间运输货盒。当需要从货柜中取出货品时，行走取料机构将货盒架上的货盒运输到货叉机构处，通过货叉机构将货盒内指定位置的货品取出，取出的货品由出料口送出；当需要连同货盒将整盒的货品取出时，行走取料机构将货盒架上的货盒运输到货盒进出料机构，通过货盒进出料机构将货盒从开口送出。往货柜内进料时，可将装有货品的货盒放入货盒进出料机构上，随后由行走取料机构抓取，将货盒运输到指定的货盒架上。

进一步的，还包括取料继电器和放料继电器，所述取料继电器和放料继电器的线圈两端均分别连接所述plc控制器的输出接口和电源；

所述取料继电器的常开触点连接于电源与plc控制器输入接口之间；

所述放料继电器的常开触点连接于电源与plc控制器另一输入接口之间。这能自动给系统发送是否可取料、放料的信息。

进一步的，所述货盒进出料机构两端或任一端处设有定位气缸，所述定位气缸的进气路上设有进气电磁阀，所述定位气缸的排气路上设有排气电磁阀；

所述plc控制器上的输入端连接有定位气缸按钮，所述plc控制器输出端还连接有定位气缸前进继电器和定位气缸后退继电器线圈的一端，所述定位气缸前进继电器和定位气缸后退继电器线圈的另一端连接电源；

所述进气电磁阀的电源连接线路上连接有定位气缸前进继电器的常开触点，所述排气电磁阀的电源连接线路上连接有定位气缸后退继电器的常开触点。这避免了货盒从货盒进出料机构的端部掉落。

进一步的，所述的行走取料机构包括安装于柜体底部中央且沿柜体前后方向延伸的齿带驱动轴一、安装于柜体顶部的与齿带驱动轴一平行的齿带驱动轴二以及竖直设置的由齿带驱动轴一与齿带驱动轴二同步驱动的齿带驱动轴三，所述的齿带驱动轴三上设有由齿带驱动轴三驱动的取料组件；

所述的取料组件包括底座和设于底座上的取料板，所述取料板的下部设有沿柜体左右方向延伸的导轨一，所述的底座上设有与导轨一配合的滑座一，所述的底座与取料板之间设有用于驱动取料板左右运动的驱动结构；

所述的驱动结构包括设于底座上的伺服电机、设于伺服电机输出轴上的齿轮和设于取料板下部的沿柜体左右方向延伸的齿条一，所述的齿轮与齿条一啮合，所述的滑座一设于伺服电机上；

所述的底座上设有与导轨一平行的导轨二，所述伺服电机的底部设有与导轨二配合的滑座二，所述的底座上设有与齿条一相对的齿条二，所述的齿条二与齿轮啮合；

所述取料板上设有接近开关，所述接近开关连接所述plc控制器的输入接口。这能让系统得到取料板是否有货物的信息。

进一步的，所述的货叉机构包括沿柜体前后延伸的直线模组、滑动设于直线模组上的移动平台和设于移动平台上可左右运动的货盒支撑架，所述的移动平台上设有可上下运动的取料顶针，所述的取料顶针位于货盒支撑架的运动范围内；

所述取料顶针下方设有驱动所述取料顶料上下运动的第三电机，所述plc控制器与第三电机驱动器连接，所述第二电机驱动器驱动所述第三电机正反转，带动取料顶针上升或下降，这为货物的抓取提供了便利。

进一步的，所述的货盒进出料机构包括由运输通道延伸至开口外的支架一和支架二，所述的支架一上设有用于左右输送货盒的输送带一，所述的支架二上设有用于左右输送货盒的输送带二，所述的输送带一与输送带二同步动作，所述输送带一与输送带二的上表面位于同一平面内；

所述第一电机组包括第一电机和第二电机，所述第一电机组驱动单元包括第一电机驱动器和第二电机驱动器，所述第一电机驱动所述输送带一转动，所述第二电机驱动所述输送带二转动；

所述plc控制器分别连接所述第一电机驱动器和第二电机驱动器，所述第一电机驱动器驱动所述第一电机正反转动，所述第二电机驱动器驱动所述第二电机正反转动，所述第一电机和第二电机同步转动。

输送带一与输送带二之间的间距小于货盒的宽度，运输时货盒跨设在输送带一与输送带二上。其中，货盒进出料机构可以为一个，通过改变输送带一与输送带二的输送方向实现上下料。货盒进出料机构也可以为两个，一个为下料，另一个为上料。

进一步的，所述的柜体由若干框体单元构成，所述的货叉机构位于前部的框体单元内，所述货盒进出料机构位于中间的其中一个框体单元内。将若干个框体单元组装好后，再将行走取料机构、货叉机构及货盒进出料机构进行固定，然后在由若干框体单元构成的整体的外部设置护板，留有开口和出料口，柜体为一个封闭环境，便于温度控制及光线控制的安装。位于后部的框体单元内设置有控制中枢，通过plc自动并精确控制各部件的动作。柜体整体由铝型材组成，质量轻。

本发明的有益效果是：该智能仓储控制系统实现了整盒货盒存取的功能，智能化程度高，柜体由若干框体单元构成，模块化，便于在出厂时拆卸后搬运，到目的地后再组装；在柜体的侧部设置开口，在开口处设置货盒进出料机构以实现整个货盒的进出料，有效提高了工作效率，适用范围也得到了提高；通过控制中枢来控制各部件的动作，自动化程度高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明提供的智能货柜的结构示意图。

图2是本发明提供的行走取料机构的结构示意图。

图3是本发明提供的取料组件的结构示意图。

图4是本发明提供的货叉机构的结构示意图。

图5是较佳实施例中位于前部的框体单元的结构示意图。

图6是较佳实施例中第二个框体单元的结构示意图。

图7是较佳实施例中第三个框体单元的结构示意图。

图8是较佳实施例中位于后部的框体单元的结构示意图；

图9是至图12是本发明的电气控制图。

图中，1、出料口；2、柜体；21、位于前部的框体单元；22、第二个框体单元；23、第三个框体单元；24、位于后部的框体单元；3、货盒架；4、货叉机构；41、直线模组；42、移动平台；43、货盒支撑架；44、取料顶针；5、开口；6、支架一；7、支架二；8、齿带驱动轴一；9、齿带驱动轴二；10、齿带驱动轴三；11、取料组件；111、底座；112、取料板；113、导轨一；114、滑座一；115、伺服电机；116、齿条一；117、导轨二；118、齿条二。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1和图9所示，本发明提供了一种智能仓储控制系统,包括智能货柜，所述智能货柜包括前部具有出料口1的柜体2，所述柜体2的左右两侧分别设有若干用于放置货盒的货盒架3，左右两侧的货盒架3之间具有运输通道，所述的运输通道内设有行走取料机构。

柜体2由若干框体单元构成，本实施例中，框体单元为4个，包括如图5所示的位于前部的框体单元21、如图6所示的第二个框体单元22、如图7所示的第三个框体单元23和如图8所示的位于后部的框体单元24。其中在位于前部的框体单元21、第二个框体单元22和第三个框体单元23内分别设有货盒架3，由于位于后部的框体单元24内设置有控制中枢，通过plc自动并精确控制柜体2内各部件的动作，因此在位于后部的框体单元24内未设置货盒架3。各框体单元由铝型材构成，质量轻。

如图1所示，出料口1处设有用于将货盒内指定位置的货品取出的货叉机构4，柜体2的侧部具有开口5，开口5处设有货盒进出料机构，该货盒进出料机构一端位于柜体2内，另一端位于柜体2外。

具体的，本实施例中，出料口1为两个且分别位于柜体2前部的左右两侧，可在两个出料口1处均设置货叉机构4。其中，开口5也为两个且均位于第二个框体单元22上，且分别位于柜体2的左右两侧上，在每个开口5处均设置货盒进出料机构。

将若干个框体单元组装好后，再将行走取料机构、货叉机构4及货盒进出料机构进行固定，然后在由若干框体单元构成的整体的外部设置护板，留有开口5和出料口1。如图1所示的柜体2为一个封闭的环境，便于温度控制及光线控制的安装。

行走取料机构在货盒架3、货叉机构4和货盒进出料机构三者之间运输货盒。当需要从货柜中取出货品时，行走取料机构将货盒架3上的货盒运输到货叉机构4处，通过货叉机构4将货盒内指定位置的货品取出，取出的货品由出料口1送出；当需要连同货盒将整盒的货品取出时，行走取料机构将货盒架3上的货盒运输到货盒进出料机构，通过货盒进出料机构将货盒从开口5送出。往货柜内进料时，可将装有货品的货盒放入货盒进出料机构上，随后由行走取料机构抓取，将货盒运输到指定的货盒架3上。

该智能仓储控制系统还包括上位机、plc控制器和货盒进出料机构驱动单元，所述货盒进出料机构驱动单元包括第一电机组、第一电机组驱动单元以及设置于所述货盒进出料机构柜体内端部的进到位开关sq7和设置于所述货盒进出料机构柜体外端部的退到位开关sq8。

所述上位机与plc控制器通信连接，所述plc控制器连接所述第一电机组驱动单元，所述第一电机组驱动单元驱动所述第一电机组正反转动，所述第一电机组作用于所述货盒进出料机构将货盒运进或运出所述柜体2，所述进到位开关sq7和退到位开关的sq8一端均连接电源，另一端分别连接所述plc控制器的输入接口。

这里的进到位开关sq7和退到位开关sq8优选但不限于为cx421光电开关。

当需要连同货盒将整盒的货品取出时，上位机向plc控制器发送出库命令以及需要取的整盒货品的货盒号，plc控制器控制行走取料机构将货盒架3上的货盒运输到货盒进出料机构的柜体内一端上，进到位开关sq7感应到货盒的存在，并将该信息发送给plc控制器，plc控制器向第一电机组驱动单元发送驱动第一电机组的指令，第一电机组驱动单元驱动电机正转，从而带动货盒进出料机构将货盒从开口5送出。

当货盒被运输到货盒进出料机构的柜体外一端上，退到位开关sq8感应到货盒的存在，并将该信息发送给plc控制器，plc控制器向第一电机组驱动单元发送停止驱动第一电机组的指令。

往货柜内进料时，上位机向plc控制器发送入库命令以及入料的整盒货品的货盒号，并通过机械手或其它设备，当然也可以是人工，将货盒放置于货盒进出料机构的柜体外一端上时，退到位开关sq8感应到货盒的存在，并将该信息发送给plc控制器，plc控制器向第一电机组驱动单元发送驱动第一电机组的指令，第一电机组驱动单元驱动电机反转，从而带动货盒进出料机构将货盒从开口5送入柜体2内。

当货盒被运输到货盒进出料机构的柜体内一端上，进到位开关sq7感应到货盒的存在，并将该信息发送给plc控制器，plc控制器向第一电机组驱动单元发送停止驱动第一电机组的指令，然后plc控制器控制行走取料机构将货盒取走并放置于货盒架3上，每个货盒号都有自己对应的唯一位置。

如图6所示，货盒进出料机构包括由运输通道延伸至开口5外的支架一6和支架二7，支架一6上设有用于左右输送货盒的输送带一，支架二7上设有用于左右输送货盒的输送带二，输送带一与输送带二同步动作，输送带一与输送带二的上表面位于同一平面内。本实施例中，位于其中一个开口5处的货盒进出料机构与位于另一开口5处的货盒进出料机构相对设置。

输送带一与输送带二之间的间距小于货盒的宽度，运输时货盒跨设在输送带一与输送带二上。当货盒进出料机构为两个，一个用于下料，另一个用于上料，如位于左侧的货盒进出料机构用于下料，位于右侧的货盒进出料机构用于上料。

所述第一电机组包括第一电机和第二电机，所述第一电机组驱动单元包括第一电机驱动器和第二电机驱动器，所述第一电机驱动所述输送带一转动，所述第二电机驱动所述输送带二转动。

所述plc控制器分别连接所述第一电机驱动器和第二电机驱动器，所述第一电机驱动器驱动所述第一电机正反转动，所述第二电机驱动器驱动所述第二电机正反转动，所述第一电机和第二电机同步转动。

本实施例中，如图10和图11所示，该智能仓储控制系统还包括取料继电器ka106和放料继电器ka107，所述取料继电器ka106和放料继电器ka107的线圈两端均分别连接所述plc控制器的输出接口和电源正极。

所述取料继电器ka106的常开触点连接于电源负极与plc控制器输入接口之间。

所述放料继电器ka107的常开触点连接于电源负极与plc控制器另一输入接口之间。

货盒进出料机构上还设有速度传感器，其输出端连接至plc控制器，当进到位开关sq7、退到位开关sq8均未检测到货盒时，且速度传感器未检测到货盒进出料机构的并未运动时，plc控制器输出低电平导通取料继电器ka106和放料继电器ka107的线圈，取料继电器ka106的常开触点和放料继电器ka107的常开触点均闭合，此时表示可以允许取料或放料，plc控制器接收此信息。

作为本实施例的优选方案，如图9和图12所示，所述货盒进出料机构两端或任一端处设有定位气缸，所述定位气缸的进气路上设有进气电磁阀yv104，所述定位气缸的排气路上设有排气电磁阀yv105。

所述plc控制器上的输入端连接有定位气缸按钮sb1，所述plc控制器输出端还连接有定位气缸前进继电器ka104和定位气缸后退继电器ka105线圈的一端，所述定位气缸前进继电器ka104和定位气缸后退继电器ka105线圈的另一端连接电源正极。

所述进气电磁阀yv104的电源连接线路上连接有定位气缸前进继电器ka104的常开触点，所述排气电磁阀yv105的电源连接线路上连接有定位气缸后退继电器ka105的常开触点。

按下定位气缸按钮sb1后，plc控制器输出低电平导通定位气缸前进继电器ka104的线圈，定位气缸前进继电器ka104的常开触点闭合，进气电磁阀yv104得电，定位气缸进气路导通，定位气缸活塞伸出，对货盒进行阻挡，避免掉落。

当松开定位气缸按钮sb1后，plc控制器输出低电平导通定位气缸后退继电器ka105的线圈，定位气缸后退继电器ka105的常开触点闭合，排气电磁阀yv105得电，定位气缸排气路导通，定位气缸活塞收回。

本实施例中，如图2所示，所述的行走取料机构包括安装于柜体2底部中央且沿柜体2前后方向延伸的齿带驱动轴一8、安装于柜体2顶部的与齿带驱动轴一8平行的齿带驱动轴二9以及竖直设置的由齿带驱动轴一8与齿带驱动轴二9同步驱动的齿带驱动轴三10，所述的齿带驱动轴三10上设有由齿带驱动轴三10驱动的取料组件11。本实施例中采用三根型号为festodge-25-400-zr-lk-rh的齿带驱动轴分别作为齿带驱动轴一8、齿带驱动轴二9和齿带驱动轴三10。

如图3所示，所述的取料组件11包括底座111和设于底座111上的取料板112，所述取料板112的下部设有沿柜体2左右方向延伸的导轨一113，所述的底座111上设有与导轨一113配合的滑座一114，所述的底座111与取料板112之间设有用于驱动取料板112左右运动的驱动结构。工作时，齿带驱动轴三10沿着齿带驱动轴一8与齿带驱动轴二9前后移动到指定位置，底座111沿着齿带驱动轴三10上下运动到指定位置，取料板112沿着导轨一113左右运动到指定位置后伸入货盒的下部，将货盒托起。

所述的驱动结构包括设于底座111上的伺服电机115、设于伺服电机115输出轴上的齿轮和设于取料板112下部的沿柜体2左右方向延伸的齿条一116，所述的齿轮与齿条一116啮合，所述的滑座一114设于伺服电机115上；

所述的底座111上设有与导轨一113平行的导轨二117，所述伺服电机115的底部设有与导轨二117配合的滑座二，所述的底座111上设有与齿条一116相对的齿条二118，所述的齿条二118与齿轮啮合。当伺服电机115工作时，在齿轮与齿条一116的作用下驱动取料板112运动，同时在齿轮与齿条二118的作用下驱动伺服电机115同向运动，有效延长了取料板112伸出底座111的长度，同时能降低取料板112自身的长度。

所述取料板112上设有接近开关sq1，所述接近开关sq1连接所述plc控制器的输入接口。

当有货物放置于取料板112上时，接近开关sq1感应到该信息并发送至plc控制器，表示此时取料板112上有货物，反之，当取料板112上的货物被取走后，接近开关sq1未感应到货物的存在，并将该信息并发送至plc控制器，表示此时取料板112上没有货物。

如图4所示，货叉机构4包括沿柜体2前后延伸的直线模组41、滑动设于直线模组41上的移动平台42和设于移动平台42上可左右运动的货盒支撑架43，移动平台42上设有可上下运动的取料顶针44，取料顶针44位于货盒支撑架43的运动范围内。

直线模组41为机械领域中所常见的直线驱动机构，可驱动位于上方的移动平台42前后直线运动，货盒支撑架43通过滚珠丝杠副和直线导轨与移动平台42传动连接，由电机驱动，以实现左右方向的运动，取料顶针44由动力单元如气缸驱动其上下运动。工作时，行走取料机构将货盒放在货盒支撑架43上，通过直线模组41带动移动平台42将货盒快速运往出料口1，通过滚珠丝杠副带动货盒支撑架43左右移动来定位单个货品的位置，通过取料顶针44将单个货品顶起，以便设于柜体2内的机械手抓取。

为了能将货品从货盒内顶起，本实施例中的货盒的底部设置有供取料顶针44穿过的开槽，货品跨设在开槽上。如图4所示，货叉机构4中的货盒支撑架43为叉形结构，包括两个相互平行的支撑杆，用于对货盒的底部进行支撑，其中货盒的开槽位于两个支撑杆之间，两个支撑杆之间的宽度大于如图3中取料板112的宽度。

所述取料顶针44下方设有驱动所述取料顶料44上下运动的第三电机，所述plc控制器与第三电机驱动器连接，所述第三电机驱动器驱动所述第二电机正反转，带动取料顶针44上升或下降，从而将单个货品从货盒中顶起，以便设于柜体2内的机械手抓取。

本实施例中，本发明中还设有定位气缸进到位开关sq5、定位气缸退到位开关sq6，自动启动按扭s2,电机启动按扭sb3等，该控制系统同样控制行走取料机构在柜体2内移动，这一部分采用现有方式控制即可，此处不再赘述，该控制系统对货叉机构4的控制不详尽部分均采用现有方式控制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。