一种物料分拣上料系统的制作方法

本申请要求武汉库柏特科技有限公司于2018年12月21日提交的、实用新型名称为“一种物料分拣上料系统”的、中国专利申请号“201811573064.5”的优先权。

技术领域

本实用新型涉及物料分拣技术领域，特别涉及一种物料分拣上料系统。

背景技术：

当前，无人货架、无人超市、无人药房、自动售卖机等应用越来越受人们关注，这些应用能极大减少人工、场所租金、水电维护等费用，具有广阔的市场前景。然而，实际上上述场景依然未实现“无人”化、智能化。比如对于医院的自动发药机，一般需要安排药剂师每隔一段时间补料一次,经调查一些中小规模的医院一个小时的发药量可能就达到1万盒，在这期间药剂师要不停上药，极大浪费人力成本，而且一旦上药不及时，容易造成病人无药可取的困境。另外，在一些生产制造领域，一般也需要人工对机床上料，为了提高机床的利用率，有时甚至需要安排人工多班轮换持续上料，一天可能要补料几十次。上述上料过程极大的浪费了人工成本，存在劳动强度大，差错率高的问题，而且一旦人工未及时上料，还会打乱物料分拣的流程，影响分拣效率。

有鉴于此，实有必要提出一种物料分拣上料系统，其智能程度高，可以减少人工补料次数，并极大提升分拣效率。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种物料分拣上料系统。

一种物料分拣上料系统，包括第一提升机、传送装置、第二提升机、物料分拣工作站及控制装置，其中：

传送装置至少包括传送方向相反的第一传送带、第二传送带；

第一提升机，将料箱传送至第一传送带或接收来自第二传送带的料箱；

第二提升机，将料箱传送至物料分拣工作站或第二传送带,或接收来自第一传送带或分拣工作站的料箱；

物料分拣工作站，识别及分拣料箱内的物料；

控制装置，按照预设时序控制第一提升机、传送装置、第二提升机、物料分拣工作站工作。

进一步的，所述控制装置控制第一提升机将料箱传送至第一传送带或接收来自第二传送带的料箱；控制第一传送带工作，将料箱传送至第二提升机，并暂停第一传送带工作；控制物料分拣工作站工作，待物料分拣工作站的工作完成后，将料箱传送至第二提升机；控制第二提升机将料箱传送至第二传送带或接收来自第一传送带的料箱；控制第二传送带将料箱传送给第一提升机，并暂停第二传送带。

本实用新型实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本实用新型的传送装置至少包括传送方向相反的第一传送带、第二传送带，能极大增加料箱的缓存情况，在提升系统的利用率的情况下，还能减少人工补料次数。比如人工下班前上料，第二天上班取空箱，实现了高度自动化系统与空间利用率。另外，使用物料分拣工作站可以避免人工错误补料的情况，而第一提升机、第二提升机的使用达到了智能控制料箱到达相应的传送带的目的。本实用新型整体结构简单，高度智能化，可以完全替代人工，实现高效、准确的上料目的。可以理解的，若场地、费用允许，甚至可以再增加多组与第一传送带、第二传送带工作原理一样的传送带，以进一步提升物料分拣上料的智能化、系统使用率，并能进一步减少人工补料次数，降低相应成本。

本实施例公开的物料分拣上料系统能同时完成物料的缓存、物料自动补给、空箱回流缓存等功能，适用于药品拣选、发药机补药、机床上料、以及食品、生活用品、零售商店等各种领域，适用范围广。

本实用新型的其它特征和优点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，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型实施例一中一种物料分拣上料系统的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中一种物料分拣上料系统中料箱检测单元放置位置的示意图(俯视)。

图3-1-图3-5为本实用新型实施例一中一种物料分拣上料系统的工作流程示意图。

图4为本实用新型实施例二中一种物料分拣上料系统工作时出现的特殊状态的示意图。

图5-1、图5-2为本实用新型实施例二中一种物料分拣上料系统的卡位装置的位置示意图。

图6为本实用新型实施例三中一种物料分拣上料系统的工作流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决现有技术中存在的物料上料主要依靠人工，上料不智能、存在错误上料的情况，本实用新型实施例提供一种物料分拣上料系统。

实施例一

一种物料分拣上料系统，如图1所示，包括第一提升机10、传送装置20、第二提升机30、物料分拣工作站40及控制装置50，其中：

传送装置20包括传送方向相反的第一传送带21、第二传送带22。第一传送带21、第二传送带22可以为皮带线、滚筒线或者倍速链等传动机构。

第一提升机10，用于将料箱传送至第一传送带21或接收来自第二传送带22的料箱。第二提升机30，用于将料箱传送至物料分拣工作站40或第二传送带22或接收来自第一传送带21或分拣工作站40的料箱。为了保证料箱的传送速度一致，优选第一提升机10、第二提升机30也包括与第一传送带21、第二传送带22一样的第一提升机传动机构11、第二提升机传动机构31。

物料分拣工作站40，包括视觉识别设备41、抓取机器人42、分拣传送带43，用于对料箱内的物料进行识别及分拣。视觉识别设备41可以为2D或3D相机，基本功能为完成物料的位置定位，引导抓取机器人进行物料抓取。在一些情况下也可以用来识别物料类型。分拣传送带优选与第一传送带21、第二传送带22一样的传动机构，用于接收来自第二提升机31的料箱或将料箱回传只第二提升机31。可以理解的，物料分拣工作站40还包括用于承载物料的拣料台、用于将物料输出的物料输出装置。

控制装置50，用于按照预设时序控制第一提升机10、传送装置20、第二提升机30、物料分拣工作站40工作。具体包括：用于控制第一提升机10将料箱传送至第一传送带21或接收来自第二传送带22的料箱；用于控制第一传送带21工作，将料箱传送至第二提升机30，并暂停第一传送带21工作；用于控制物料分拣工作站40工作，待物料分拣工作站40的工作完成后，将料箱传送至第二提升机30；用于控制第二提升机30将料箱传送至第二传送带22或接收来自第一传送带21的料箱；用于控制第二传送带22将料箱传送给第一提升机10，并暂停第二传送带22。

在实际应用中，第一提升机10、传送装置20、第二提升机30、物料分拣工作站40的外壳可以相互连接，但为方便控制，第一提升机10的传动机构、传送装置20第一传送带21、第二传送带22、第二提升机30的传动机构以及物流分拣工作站的分拣传送带之间应隔断开来。

在一些实施例中，控制装置50可以通过计算料箱在传送装置20上的运行时间来判断是否有料箱到达第一提升机10或第二提升机30。然而由于料箱的材质、重量以及传送装置20的材质、使用寿命等众多因素都可能影响料箱与传送装置20间的摩擦力，因此通过计算料箱的运行时间来判断有料箱是否到达第一提升机10及第二提升机30的方法实用性不强。

为了解决上述问题，可以在第一提升机10、第二提升机30的预设位置分别设置料箱检测单元，该料箱检测单元可以为光电传感器等,用于判断是否有料箱到达第一提升机10或第二提升机30；或者，将料箱检测单元设置在第一传送带21、第二传送带22的预设位置。

由于料箱间的间隙很小，如果控制的不好，第二提升机30上可能承载了一个完整料箱以及另一个料箱的一部分。图2示出了一种优选方案，即将料箱检测单元32放置在第二提升机传动机构的一侧(第一提升机传动机构的一侧也设置有料箱检测单元12)，当1号料箱通过料箱检测单元32的面积达到预设面积后，判断1号料箱即将到达第二提升机30。此时停止第一传送带，第二提升机传动机构31持续运动将1号料箱全部传送至第二提升机，实现了1号料箱和2号料箱的分离，保证第二提升机上只有一个料箱待分拣。该预设面积的大小需要考虑料箱的大小以及第二提升机传动机构31的能力，能保证在第一传送带21停止的时候，仅有一个料箱能通过第二提升机传动机构31的运动到达第二提升机30，。为了提高判断准确性，优选在第二提升机传动机构31两侧分别对应设置料箱检测单元32。

为了更好说明本实施例物料分拣上料系统的工作原理，现结合附图3-1至附图3-5做些说明。

假设物料分拣上料系统的初始状态如图3-1所示：第一传送带21、第二传送带22均为满载状态，各承载8个料箱，而第一提升机10、第二提升机30、物料分拣工作站40内没有料箱。所有料箱均装有物料。

S101，如图3-2所示，控制装置50控制第一传送带21工作，第二传送带22静止，将第一传送带21上的1号料箱传送至第二提升机30，第一传送带21暂停。

S102，如图3-3所示，控制第二提升机30将1号料箱传送给物料分拣工作站40。

S103，参考图3-2所示，待分拣完毕后，控制物料分拣工作站40将料箱(此时有可能是空箱)传送至第二提升机30。

S104，参考图3-4所示，启动第二传送带22，将1’号料箱传送到第一提升机10的同时，第二提升机30将1号料箱送至第二传送带22，而后暂停第二传送带22。

S105，参考图3-5所示，控制第一提升机10将1’号料箱传送到第一传送带21，然后重复执行步骤S101-S104。

本实用新型实施例的传送装置20至少包括传送方向相反的第一传送带21、第二传送带22，能极大增加料箱的缓存情况，在提升系统的利用率的情况下，还能减少人工补料次数。比如人工下班前上料，第二天上班取空箱，实现了高度自动化系统与空间利用率。另外，使用物料分拣工作站40可以避免人工错误补料的情况，而第一提升机10、第二提升机30的使用达到了智能控制料箱到达相应传送带的目的。本实用新型整体结构简单，高度智能化，可以完全替代人工，实现高效、准确的上料目的。可以理解的，若场地、费用允许，甚至可以再增加多组与第一传送带21、第二传送带22工作原理一样的传送带，以进一步提升物料分拣上料的智能化、系统使用率，并能进一步减少人工补料次数，降低相应成本。

在一些实施例中，本实用新型的物料分拣上料系统可以应用于医院的发药场景，能缓存大量药品，并自动、高效、准确完成药品的分拣，为发药做好准备。药剂师的补药次数将极大减少，在减少人力成本，保证病人能快速领取药品的同时，还能将药剂师从繁重的补药体力劳动中解放出来，转而投入更具价值的用药咨询工作。

可以理解的，本实施例公开的物料分拣上料系统能同时完成物料的缓存、物料自动补给、空箱回流缓存等功能，适用于药品拣选、发药机补药、机床上料、以及食品、生活用品、零售商店等各种领域，适用范围广。

实施例二

与实施例一相比，本实施例的主要区别在于第一传送带21、第二传送带22还设置有卡位装置23。

由于第一传送带21、第二传送带22运动时与各料箱间的摩擦力可能存在差别，造成料箱被传送的距离有差别，出现了如图4所示的8号料箱由于传送距离短而占据了1’号料箱位置的情况，打乱了循环上料的过程。为了解决此问题，结合图5-1、图5-2所示，可以在第一传送带21、第二传送带22的预设位置设置卡位装置23(比如在第一传送带21、第二传送带22传送方向的尾部)，控制装置50还用于在料箱由第二提升机30传送到第二传送带22前，或由第一提升机10传送到第一传送带21前，启动卡位装置23，待预设时间后关闭卡位装置23。

卡位装置23可以为分别位于第一传送带21、第二传送带22两侧相对延伸的挡板，如图5-1。当然，也可以为仅在第一传送带21或第二传送带22的一侧相对另一侧延伸的挡板。或者，为由底部向第一传送带21、第二传送带22空隙伸出的挡板，如图5-2所示。

现结合实施例一中物料分拣上料系统的工作过程详细说明该卡位装置23的具体应用情况。

比如步骤S101中，控制装置50控制第一传送带21工作，第二传送带22静止，将第一传送带21上的1号料箱传送至第二提升机30，启动第一传送带21的卡位装置22，并且保持第一传送带21持续工作，以阻挡2号料箱及后续料箱，后续料箱往前挪动，保证各料箱能紧密排列，为即将到来的1’号料箱提供足够的位置。但是，如果不暂停第一传送带21而长时间启动卡位装置22，容易造成传第一传送带21的磨损，因此，优选先让第一传送带21静止一段时间，然后再启动卡位装置22及第一传送带21，在尽量减小第一传送带21磨损的情况下，保证第一传送带21上的料箱紧密排列。

比如，在步骤S104中，启动第二传送带22，将1’号料箱传送到第一提升机10的同时，启动第一传送带21及其卡位装置23，使得第二提升机30将1号料箱送至第二传送带22时，第一传送带21上的料箱开始挪动，为即将到来的1’号料箱腾出足够的位置。

实施例中三

与实施例一或实施例二相比，本实施例的主要区别在于所述物料分拣工作站40或者第二提升机30或者第一传送皮带21还包括ID识别装置(图中未示出)，可以为条码枪或者OCR识别装置等，用于识别设置在料箱上的料箱ID，其中，每个料箱ID与预设种类的物料对应。控制装置40还根据已识别的料箱ID缩小物料类型范围，比如，料箱内仅有一种物品A，则在料箱上粘贴与物品A对应的条码，当识别出料箱ID后，就可以直接确定料箱内物料种类。直接通过料箱ID识别物料种类能减少物料分拣工作站40中视觉识别设备的工作量，提升分拣效率。如果将ID识别设备设置在传送装置20中，则在物料的传送过程中就能同时实现物料的准确识别，能减少物料识别时间，提高分拣效率。可以理解的，若想进一步提升ID识别装置识别的效率，可以在料箱的多个位置设置料箱ID。

现结合图6进一步说明包含ID识别装置的物料分拣上料系统的工作流程。

S201,完成物料的缓存。

具体的，可以利用第一提升机10、传送装置20、第二提升机30等实现物料缓存，具体工作方式参考实施例一，在此不再赘述。

S202,完成物料的抓取。

具体的，利用物料分拣工作站40完成物料定位及抓取操作。

S203,利用ID识别装置确定物料类型。

S204，利用物料输出装置将物料输出。

其中，步骤S203可以分别与步骤S201或步骤S202同步进行。

在另一些实施例中，ID识别装置还可以应用于料箱中物料种类比较多的情况。现举出一列：

众所周知，机器人确认物料种类的时长主要取决于物料的物料信息数据库及识别装置的性能。识别装置的性能可以通过提升硬件等方式提高，但是硬件的提升难道大、费用高，也存在一些物理极限。而物料信息数据库的大小会随着物料种类的增加而增加。为了提高分拣效率，如何缩短物料识别的时间是一个棘手的问题。

为了解决上述问题，本实施例在物料分拣工作站40或者第二提升机30设置ID识别装置，包括条码枪或者OCR识别装置等，用于识别设置在料箱上的料箱ID，其中，每个料箱ID与预设种类的物料对应。比如，将药品A、药品B、药品C、药品D的条码与料箱ID进行绑定，当ID识别装置识别出料箱ID，控制装置50就将预先存储的包含所有物料的图像数据库进一步缩小为仅包含药品A、药品B、药品C、药品D四种药品的图像数据库。当物料分拣工作站40的视觉识别设备41输出该药箱内物料的识别图像后，控制装置50将该识别图像与已缩小的图像数据库进行匹配，以确定物料类型。本物料分拣上料系统对待分拣物料的种类进行了预先限制，不但能极大缩短物料识别时间，而且还能提升物料识别的准确性。

另外，为了进一步提升物料识别的速度，本实用新型实施例的视觉识别设备41，用于拍摄物料至少一个图像(比如拍摄一个面的情况)，控制装置50还用于将视觉识别设备41的拍摄的图像与预先存储的与料箱ID对应的物料图像模型进行匹配，若匹配，则判断为某种物料，其中，所述物料图像模型包括物料名及与之对应的预设数量的图像。

优选的，所述物料分拣工作站40还包括振动抖料装置，所述振动抖料装置为设置在分拣传送带43两侧的推挡缸，其中一侧的推挡缸实现推动操作，另一侧的推挡缸实现阻挡操作。

当一侧的推挡缸推料箱时，另一侧的推挡缸将料箱挡住，料箱内物料由于惯性发生相对运动，与料箱壁分开，同时也可以让紧挨的物料实现分离，以保证物料被准确识别和抓取，提高分拣工作的效率。另外，料箱推挡迅速，在一次抓取放置的过程中可完成，对节拍影响小。推挡缸的工作也不会影响传送带，该推挡缸可以适用于各种传送带。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。