模块化货板组件和模块化货板架构的制作方法

本发明总体上涉及模块化货板组件(modular pallet assembly)和模块化货板架构(或系统)。本发明还涉及模块化货板组件和模块化货板架构(或系统)的用途，例如用于货运物流、仓储、运输和/或装运目的或用于内部物流目的。本发明还涉及数据收集和管理系统以及收集与模块化货板组件的状态相关的状态数据的过程。

背景技术：

0、发明背景

1、模块化货板架构在本领域中是已知的。

2、以本技术人名义的国际(pct)公开号wo 2020/141492 a1和wo 2020/141494 a1(其内容通过引用并入本文)公开了这种模块化货板架构，允许使用不同大小的一组单独货板模块(包括例如单位尺寸货板模块、中等尺寸货板模块和大尺寸货板模块)形成不同尺寸的嵌套的货板组件(nested pallet assembly)。在一个实施例中，所有货板模块尤其可以表现出大致正方形形状，中等尺寸货板模块和大尺寸货板模块各自具有的尺寸是单位尺寸货板模块的尺寸的整数倍。然而，也可以考虑其他实施例。

3、图1a-图1b至图4示出了如在国际(pct)公开号wo 2020/141492 a1和wo 2020/141494a1中公开的不同尺寸的货板模块的品类(assortment)，每种货板模块表现出大致正方形形状。更具体地，图1a-图1b是从不同视角拍摄的单位尺寸货板模块10的两个透视图，图2a-图2b是从不同视角拍摄的具有两倍于单位尺寸货板模块10的尺寸的中等尺寸货板模块20的两个透视图，以及图13a-图13b是从不同视角拍摄的具有四倍于单位尺寸货板模块10的尺寸的大尺寸货板模块30的两个透视图。所有三种货板模块10、20、30形成相同品类的货板模块的一部分，并且可以选择性地彼此组装以形成货板组件。

4、货板模块10、20和30共享大量共同特征，包括：

5、-相应的主要结构体100、200、300，其呈现相应的大致四边形的外周边界100a、200a、300a，其中相应的第一至第四横向侧101-104、201-204、301-304在相应的主要结构体100、200、300的相应的上侧和下侧100b、100c、200b、200c、300b、300c之间延伸；

6、-相应的第一和第二横向凸缘110、120、210、220、310、320，其沿着相应的第一和第二横向侧101、102、201、202、301、302从相应的主要结构体100、200、300的相应的外周边界100a、200a、300a向外延伸；

7、-相应的第一和第二横向凹槽130、140、230、240、330、340，其沿着相应的第三和第四横向侧103、104、203、204、303、304从相应的主要结构体100、200、300的相应的外周边界100a、200a、300a向内延伸；

8、-支脚结构90，其设置在相应的主要结构体100、200、300的相应的下侧100c、200c、300c上；

9、-第一和第二肘杆式闩锁部件(toggle latch component)51、52，其布置在相应的第一和第二横向侧101、102、201、202、301、302附近；以及

10、-第三和第四肘杆式闩锁部件53、54，其布置在相应的第三和第四横向侧103、104、203、204、303、304附近。

11、相应的第一和第二横向凸缘110、120、210、220、310、320形成配合系统的第一部分，该配合系统被配置成允许多个货板模块彼此嵌套。相应的第一和第二横向凸缘110、120、210、220、310、320实际上被构造成与相应的第一和第二横向凹槽130、140、230、240、330、340协作并配合，该相应的第一和第二横向凹槽130、140、230、240、330、340形成相关配合系统的另一对应部分。

12、第一至第四肘杆式闩锁部件51-54设置在相应的主要结构体100、200、300的相应的上侧100b、200b、300b上，至少部分地位于形成在相应的主要结构体100、200、300的相应的上侧100b、200b、300b的上表面下方的对应的凹部151-154、251-254、351-354内。

13、单位尺寸货板模块10、中等尺寸货板模块20和大尺寸货板模块30的主要结构体100、200、300各自分别呈现正方形形状。中等尺寸货板模块20的主要结构体200的长度l2在这里是单位尺寸货板模块10的长度(或“单位长度”)l1的两倍，而大尺寸货板模块30的主要结构体300的长度l3是单位长度l1的四倍。作为说明，单位尺寸货板模块10的单位长度l1大约为287.5mm，这意味着中等尺寸货板模块20的长度l2和大尺寸货板模块30的长度l3分别为575mm和1150mm(也考虑其他尺寸)。

14、肘杆式闩锁部件51-54沿着每一侧的数量随着货板模块尺寸的增加而增加，即从单位尺寸货板模块10的每侧一个增加到中等尺寸货板模块20的每侧两个，以及大尺寸货板模块30的每侧四个。

15、第一和第二肘杆式闩锁部件51、52各自被构造成分别与嵌套的货板组件的另一类似货板模块的相应的第三和第四肘杆式闩锁部件53、54协作和互锁，以形成如图4所示的可释放的肘杆式闩锁500，这允许每个货板模块10、20、30被固定到该品类的另一货板模块或从另一货板模块释放。如图1a、图2a、图3a和图4所示，每个肘杆式闩锁部件51、52包括具有可移动闩锁部分510的弹簧加载式闩锁元件，该可移动闩锁部分510向外延伸以与另一货板模块的肘杆式闩锁部件53、54协作，每个肘杆式闩锁部件53、54在这里由包括扣锁部分550的扣锁元件组成。弹簧加载式闩锁元件是可手动致动的，并且还包括手柄部分520，该手柄部分520机械地链接到可移动闩锁部分510，以允许闩锁元件的手动致动。因此，每个可释放的肘杆式闩锁500由两个可连接或可断开的部分形成，一个设置在货板组件中的一个货板模块上，而另一个设置在货板组件中的另一相邻的货板模块上。

16、支脚结构90由固定支脚结构的每一个情况组成，该固定支脚结构包括一个或更多个支脚元件91，这些支脚元件91与相应的主要结构体100、200、300成一体。有利地，如图1a、图2a和图3a所示，主要结构体100、200、300被构造成分别在相应的上侧100b、200b、300b上呈现一个或更多个相应的凹陷，允许将多个货板模块一个堆叠在另一个之上。

17、图5是根据前述模块化货板架构的通过组合多个货板模块而形成的货板组件的示意性顶视图。更准确地说，图5示出了由五个单位尺寸货板模块10和一个中等尺寸货板模块20形成的货板组件1000，这些货板模块组装在一起形成正方形货板组件。在该说明性示例中，两个覆盖元件170和180位于货板组件1000的部分上，否则在该部分处货板模块10、20的第一和第二横向凸缘110、120将是暴露的。每个覆盖元件170、180包括相应的至少一个肘杆式闩锁部件71、81，该肘杆式闩锁部件71、81被配置成与相应的货板模块10、20(或30，可视情况而定)的第一和第二闩锁部件51、52中的对应一个协作和互锁以形成可释放的肘杆式闩锁500，从而允许覆盖元件被固定到相关货板模块或从相关货板模块释放。虽然未具体示出，但是每个肘杆式闩锁部件71、81包括扣锁元件，该扣锁元件包括与第三和第四肘杆式闩锁部件53、54相同的扣锁部分550，该扣锁元件位于覆盖元件的对应的凹部内。

18、上述模块化货板架构提供了前所未有的好处，特别是在货运物流和环境可持续性方面。特别地，上述模块化货板结构的基础结构和概念简单，但是为货板组件提供了相当大的灵活性，该货板组件可以基于相关的货板模块的品类来构建。可以选择相关的货板模块的尺寸和结构，以提高效率和易用性。货板模块可以非常容易和快速地组装(和拆卸)，并且其尺寸可以被优化以确保基本上所有可用的装运空间都可以被利用，从而大大减少浪费以及减少包装和装运成本。此外，货板模块被设计为可重复使用多次，因此与现有货板解决方案相比，可确保更高的可持续性并减少碳足迹(carbon footprint)。

19、作为优选，如在国际(pct)公布号wo 2020/141492 a1和wo 2020/141494 a1中进一步公开的，货板模块可以有利地被构造成与所谓的物联网(physical internet，pi)全球物流模型兼容并能够实现该模型，该模型也被称为物联网倡议(physical internetinitiative)(具体参见“towards a physical internet:meeting the global logisticssustainability grand challenge”，benoit montreuil，2011年1月，cirrelt-2011-03，该出版物通过引用以其整体并入本文)。物联网将物理对象封装在物理包或容器(称为“π容器”)中。上述模块化货板架构实际上是这种封装原理的功能使能器(functionalenabler)。“封装”是物联网全球物流模式的三大要求之一；另外两个要求是“协议”和“界面”。因此上述模块化货板架构用作实现这另外两个要求的使能器，因为它允许针对不同尺寸和装载要求的货板模块的标准化，并且提供了额外的灵活性，使得能够在配送中心(或节点)重组整个货运物流。在这种情况下，每个货板模块还可以包括智能标签(例如基于射频识别(rfid)或全球定位系统(gps)技术)，提供对每个货板模块的识别和可追踪性，这是物联网全球物流模型的另一个功能使能器。该智能标签特别地有助于确保每个π容器的识别、完整性、路线、调节、监控、可追踪性和安全性，并进一步实现分布式搬运、存储和路线自动化。

20、仍然需要进一步改进这种模块化货板架构，特别是为了集成和实现专用的和额外的功能性和互操作性。

技术实现思路

0、发明概述

1、本发明的总体目的是为货物的货运物流和工业包装提供一种改进的解决方案。

2、更具体地，本发明的目的是提供一种改进的模块化货板组件和模块化货板架构，以及依赖于这种模块化解决方案的板条箱(crate)或箱子(box)。

3、此外，本发明的目的是提供这样一种解决方案，该解决方案提供专用和附加功能的强健、高效且成本有效的集成和实现。

4、本发明的目的特别是提供这样一种解决方案，其完全实现上述物联网(pi)全球物流模型，即提供这样一种解决方案，其充分支持封装原理并满足在复杂的多模式运输环境中对互连物流系统的要求。

5、本发明的另一个目的是提供这样一种解决方案，其在实现、运行和维护方面是成本有效的。

6、本发明的又一个目的是提供这样一种解决方案，其确保货板组件在能够如何建造和组装方面的灵活性。

7、本发明的再一个目的是提供一种解决方案，其确保与每个货板组件的远程连接。

8、本发明的另一个目的是确保任何给定货板组件的货板模块之间的互连性。

9、另一个目的是简化当前的货运物流和工业包装流程和规划。

10、又一个目的是提供这样一种解决方案，其通过降低由已知包装解决方案产生的木材废料量和固有的co2排放量来减少环境足迹，该已知包装解决方案遵循传统线性经济原则或基于次优循环经济原则。

11、由于权利要求中定义的解决方案，这些目标和其他目标得以实现。

12、根据本发明的第一方面，提供了根据权利要求1的模块化货板架构，即由多个物理上互连的货板模块形成的模块化货板组件，每个货板模块被配置成一个嵌套在另一个内。根据本发明的该第一方面，货板模块中的至少一个被设计为主动的主要货板模块(primarypallet module)，该主要货板模块包括被配置成主动处理和管理整个货板组件的至少一个主要功能的主要硬件(primary hardware)，并且除了主要货板模块之外的其余货板模块将主要功能委托给主要货板模块。

13、换句话说，货板组件的主要功能由主要货板模块的主要硬件主动处理和管理，该主要货板模块实际上充当整个货板组件的主模块(master module)(或“大脑”)，并且形成货板组件的其他货板模块实际上可以是没有硬件或具有有限硬件的货板模块，从而优化和降低总成本。这确保了绝对的灵活性，因为需要单个主要货板模块来适当地管理和处理任何给定的主要功能，而不管形成相关货板组件的货板模块的数量。如果需要，这还允许以高效和成本有效的方式组合多种功能，而不损害模块化。

14、优选地，除了主要货板模块之外的剩余货板模块是被动的辅助货板模块(secondary pallet module)，该辅助货板模块被配置成补充或实现由主要硬件主动处理和管理的主要功能的一部分。

15、根据一个实施例，由主要硬件主动处理和管理的主要功能尤其可以包括主动控制和/或监测制冷。在这种情况下，主要硬件可以特别包括提供制冷剂的硬件，在这种情况下形成货板组件的每个货板模块包括被设计成支持制冷的附加热绝缘。

16、根据另一实施例，由主要硬件主动处理和管理的主要功能可以包括主动控制和/或监测湿度。在这种情况下，形成货板组件的每个货板模块可以包括被设计成有助于湿度控制的湿度绝缘。

17、优选地，由主要硬件主动处理和管理的主要功能包括提供到至少一个远程站的无线连接和与至少一个远程站的远程通信。在这种情况下，由于主要硬件被进一步配置为提供与嵌套的货板组件的其他货板模块的无线互连，并且由于辅助货板模块包括被配置为与所述主要硬件无线互连的辅助硬件(secondary hardware)，可以确保形成货板组件的货板模块之间的无线本地互连。该后一个方面形成本发明的第二方面，如下面进一步讨论的，该第二方面独立于前述第一方面而被要求保护。

18、根据另一实施例，整个货板组件的主要功能由主要硬件专门地主动处理和管理，并且除了该主要货板模块之外的剩余货板模块是功能上不活动的模块(functionallyinactive module)，没有硬件或除了与其他货板模块物理互连的能力之外没有附加功能。

19、本发明的货板组件可以包括一个以上的主要模块，每个主要模块包括被配置成主动处理和管理整个货板组件的专用主要功能的主要硬件。

20、根据本发明的第二方面，还提供了根据独立权利要求11的模块化货板组件，即由多个物理上互连的货板模块形成的模块化货板组件，每个货板模块被配置成一个嵌套在另一个内。根据本发明的该第二方面，货板模块包括硬件，该硬件被配置为向货板组件提供到至少一个远程站的无线连接和与至少一个远程站的远程通信，以及提供形成货板组件的货板模块之间的无线本地互连。

21、根据本发明的该第二方面的特别优选实施例，货板组件被设计为包括主要硬件的主动的主要货板模块，该主要硬件被配置为提供到至少一个远程站的无线连接和与至少一个远程站的远程通信以及与货板组件的其他货板模块的无线本地互连，并且除了主要货板模块之外的剩余货板模块是被动的辅助货板模块，该辅助货板模块包括被配置为与所述主要硬件无线互连的辅助硬件。

22、主要硬件尤其可以至少包括：

23、-能量源，例如电池，用于向主要硬件提供能量；

24、-处理单元或控制器，其被配置为控制主要硬件的操作；

25、-远程通信接口，其被配置为与至少一个远程站通信；以及

26、-短程无线通信接口，其被配置为与一个或更多个所述辅助货板模块的辅助硬件建立无线本地连接。

27、在后一种情况下，辅助硬件至少包括短程通信设备，该短程通信设备被配置成通过无线本地连接与主要硬件的短程无线通信接口进行无线通信。

28、主要硬件还可以包括至少一个地理定位设备，该地理定位设备被配置成确定主要货板模块的地理位置，从而确定包括所述主要货板模块的嵌套的货板组件的地理位置，该地理定位设备优选地是卫星定位设备，诸如gps设备。

29、前述远程通信接口尤其可以包括蜂窝收发器，该蜂窝收发器被配置成经由蜂窝网络建立与远程站的连接。优选地，该蜂窝收发器被配置为基于低功率广域网(lpwan)标准(例如lte-m(机器的长期演进)标准、nb-iot(窄带物联网)标准或ec-gsm-iot(扩展覆盖gsm物联网)标准)与蜂窝网络建立蜂窝连接。

30、根据特别有利的实施例，短程通信设备是rfid(射频识别)设备或ble(蓝牙低能耗)设备。特别地，短程通信设备可以是由主要硬件的短程无线通信接口产生的射频询问信号激励的无源rfid标签，从而导致特别简单和成本有效的实现方式，因为无源rfid标签例如通过将这种标签永久嵌入每个货板模块的结构主体中而可以容易地附着到每个货板模块。短程通信设备还可以借助于外部读取器设备进行询问，从而提供例如在需要的情况下对相关货板模块进行选择性现场询问的能力。

31、主要硬件同样可以被配置成允许操作者优选地借助于近场通信(nfc)技术，在主要硬件和外部通信设备(例如智能手机、平板电脑等)之间建立无线本地连接。

32、根据另一实施例，主要硬件还可以包括一个或更多个传感器和/或一个或更多个专用传感器接口，该传感器接口可连接到被配置为感测至少一个物理参数或环境参数(诸如温度、压力、湿度、加速度或者惯性动量或角动量)的传感器。

33、优选地，辅助硬件主要被配置成将唯一标识符传送给主要硬件，该唯一标识符唯一地标识每个辅助货板模块。在这种特定的情况下，主要硬件可以特别地被配置成周期性地触发辅助硬件来传送唯一标识符。

34、上述硬件的至少一部分可以嵌入到相关联的货板模块的结构体中。

35、优选地，每个货板模块包括(i)配合系统，该配合系统被配置成允许另一货板模块的嵌套以形成嵌套的货板组件，和(ii)固定系统，该固定系统被配置成允许货板模块固定到嵌套的货板组件的另一货板模块或从该另一货板模块释放。

36、货板模块可以是不同尺寸的货板模块。

37、根据本发明的另一个方面，还要求保护一种模块化货板架构，其特征在独立权利要求28中叙述，即模块化货板架构包括多个物理上可互连的货板模块，每个货板模块被配置成允许形成具有至少两个货板模块的嵌套的货板组件，其中模块化货板架构包括：

38、-第一类型的货板模块，即包括主要硬件的主动的主要货板模块，该主要硬件被配置成主动处理和管理嵌套的货板组件的至少一个主要功能；以及

39、-至少第二类型的货板模块，即被动的辅助货板模块，该辅助货板模块被配置成补充或实现由主要硬件主动处理和管理的嵌套的货板组件的主要功能的一部分。

40、由主要硬件主动处理和管理的主要功能尤其可以包括：

41、-主动控制和/或监测制冷；

42、-主动控制和/或监测湿度；和/或

43、-提供到至少一个远程站的无线连接和与至少一个远程站的远程通信。

44、应当理解，可以实现上述列出的功能中的一个以上功能。

45、优选地，由主要硬件主动处理和管理的主要功能包括提供到至少一个远程站的无线连接和与至少一个远程站的远程通信，并且主要硬件还被配置为提供与嵌套的货板组件的其他货板模块的无线本地互连，在这种情况下，辅助货板模块包括被配置为与所述主要硬件无线互连的辅助硬件。

46、根据本发明的另一方面，还要求保护一种模块化货板架构，其特征在独立权利要求31中叙述，即模块化货板架构包括多个物理上可互连的货板模块，每个货板模块被配置为允许形成具有至少两个货板模块的嵌套的货板组件，其中货板模块包括硬件，该硬件被配置为向嵌套的货板组件提供到至少一个远程站的无线连接和与至少一个远程站的远程通信，以及提供形成嵌套的货板组件的货板模块之间的无线本地互连。

47、在后一种情况下，模块化货板架构尤其可以包括：

48、-第一类型的货板模块，即主要货板模块，该主要货板模块包括主要硬件，该主要硬件被配置成提供到至少一个远程站的无线连接和与至少一个远程站的远程通信，以及提供与嵌套的货板组件的其他货板模块的无线本地互连；以及

49、-至少第二类型的货板模块，即辅助货板模块，该辅助货板模块包括被配置成与所述主要硬件无线互连的辅助硬件。

50、类比地，本发明的模块化货板组件的上述考虑和优选特征再次适用于模块化货板架构。

51、还要求保护一种根据本发明的模块化货板架构由多个货板模块构成的货板组件，该货板组件包括至少一个主要货板模块，该主要货板模块与无线连接到主要货板模块的一个或更多个辅助货板模块物理互连。

52、进一步要求保护的是根据本发明的模块化货板架构由多个货板模块构成的货板组件，该货板组件包括至少一个主要货板模块，该主要货板模块与一个或更多个辅助货板模块物理互连，并且能够与至少一个远程站建立无线连接和远程通信。

53、还要求保护一种根据本发明的模块化货板架构由多个货板模块构成的货板组件，该货板组件包括至少一个主要货板模块，该主要货板模块物理地以及无线地与一个或更多个辅助货板模块互连。

54、本发明的模块化货板架构或货板组件可以特别用于货运物流、仓储、运输和/或装运目的或内部物流目的。

55、还要求保护本发明的模块化货板架构或货板组件作为模块化板条箱系统或装箱系统(modular crating or boxing system)的一部分的用途。

56、还要求保护一种板条箱或箱子，其包括与壁构件且优选地与顶盖构件物理互连的本发明的货板组件。

57、特别地，可以提供包括根据本发明的货板组件的封闭箱子，该货板组件与壁构件物理互连并由顶盖构件封闭。在后一种情况下，货板组件尤其可以是其主要功能是控制和/或监测制冷和/或湿度的货板组件。优选地，货板组件、壁构件和顶盖构件被设计成在封闭箱子内保持关于温度和/或湿度的可控环境。

58、壁构件(如果存在的话)和顶盖构件可以各自被配置成补充或实现货板组件的主要功能的一部分，非常类似于前述的辅助货板模块。在该情况下，壁构件(如果存在的话)和顶盖构件可以各自包括专用硬件，该专用硬件被配置成与货板组件的硬件相互作用，特别是为了补充或实现货板组件的相关主要功能或多个功能的一部分。

59、另外要求保护的是一种数据收集和管理系统，该数据收集和管理系统包括数据收集和管理服务器以及与该数据收集和管理服务器远程通信的根据本发明的多个地理上分布的货板组件。数据收集和管理服务器尤其可以是基于云的服务器。

60、根据一个实施例，数据收集和管理系统可以特别被配置成收集关于货板组件的状态的数据并提供关于货板组件的状态的更新，该状态包括：

61、-装载状态，该装载状态指示每个货板组件是全部或部分装载材料或货物还是完全卸载；

62、-运输/存储状态，该运输/存储状态指示货板组件是处于运输中还是位于储存位置；以及

63、-组装状态，该组装状态指示货板组件是组装的还是拆卸的。

64、数据收集和管理系统还可以被配置成收集关于单个货板模块及其组装状态的数据。

65、最后，还要求保护一种收集与模块化货板组件的状态相关的状态数据的过程，每个模块化货板组件由多个物理上互连的货板模块组成，这些货板模块被配置成一个嵌套在另一个内，该状态包括：

66、-装载状态，该装载状态指示每个货板组件是全部或部分装载材料或货物还是完全卸载；

67、-运输/存储状态，该运输/存储状态指示货板组件是处于运输中还是位于储存位置；以及

68、-组装状态，该组装状态指示该货板组件是组装的还是拆卸的。

69、在这种情况下，任何给定的货板组件的状态数据首先在货板组件的专用货板模块中本地收集，然后传送到远程数据收集系统。

70、优选地，专用货板模块被设计为主动的主要货板模块，该主要货板模块包括主要硬件，该主要硬件被配置成提供到远程数据收集系统的无线连接和与远程数据收集系统的远程通信，以及提供与货板组件的其他货板模块的无线本地互连。此外，除了主要货板模块之外的剩余货板模块是被动的辅助货板模块，该辅助货板模块包括被配置成与所述主要硬件无线互连的辅助硬件。在这种情况下，与辅助货板模块相关的状态数据由主要硬件本地收集，用于传送到远程数据收集系统。

71、下面讨论本发明的进一步的有利的实施例。