本发明涉及一种分拣系统，属于运输分选技术领域。
背景技术：
随着“中国制造2025规划”的提出，为在新一代科技革命和产业变革立足，制造型企业必须向自动化，智能化，创新化进行转变。作为在生产过程中扮演重要角色的物流生产线的自动化应用前景会非常巨大，但是在制造型企业生产过程中会不可避免的出现没有用完的货物需要进行回库存放以及空托盘的入库存放等问题。为了解决这些问题一些中小型制造型企业一般会使用人工进行收集整理分类回库，而一些大型制造企业会为不同种类的货物和托盘增加不同的额外运输线以便用于回库作业。效率低且物流成本高，这些做法既不符合自动化、智能化的要求，也不符合物流成本最小化的原则。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，以解决中小型制造型企业一般使用人工进行收集整理分类回库，而一些大型制造企业会为不同种类的货物和托盘增加不同的额外运输线以便用于回库作业，效率低且物流成本高的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，它包括滚筒输送机、顶升装置和控制组件，所述顶升装置包括支撑底板、导向轴组件、气缸和两个托杆，两个托杆竖直并列设置在滚筒输送机中的滚筒间隙内，支撑底板的两端分别与两个托杆的底部相连接，导向轴组件的顶部与支撑底板的底部相连接，导向轴组件的底部设置在气缸内且二者滑动配合，气缸设置在滚筒输送机的机架上；控制组件包括光电传感器、扫描器、plc控制器、上位机和两个压力传感器，每个托杆上设置有一个压力传感器，光电传感器和扫描器分别设置在滚筒输送机的两侧，光电传感器的感应端朝向两个托杆之间的间隙设置，光电传感器与plc控制器之间电连接，扫描器的扫描端朝向两个托杆之间的间隙设置，扫描器与上位机之间电连接，滚筒输送机中的电机与plc控制器之间电连接。
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，作为优选方案：plc控制器和上位机之间设置有交换机，plc控制器通过交换机与上位机电连接。
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，作为优选方案：光电传感器将第一电信号传递给plc控制器，每个压力传感器将第二电信号传递给交换机，扫描器将第三电信号传递给上位机。
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，作为优选方案：托杆的顶部设置有托板。
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，作为优选方案：气缸通过气缸用安装板固定安装在滚筒输送机上。
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，作为优选方案：托杆包括上组成框和下组成框，所述上组成框的顶部设置有托板，所述上组成框的底部与压力传感器的顶端可拆卸连接，压力传感器的底端与下组成框的顶部可拆卸连接，下组成框的底部与支撑底板可拆卸连接。
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，作为优选方案：支撑底板设置在滚筒输送机中滚筒的底部。
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统，作为优选方案：扫描器3-2为rfid扫描器。
利用具体实施方式八权利要求八所述的用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统实现的分拣方法，其特征在于：该分拣方法为：
顶升步骤：顶升装置设置在滚筒输送机上，此时两个托杆处于第一极限位置，启动滚筒输送机，当滚筒输送机上的目标货物在多个滚筒的运送下移动至两个托杆之间时，导向轴组件伸出气缸，导向轴组件通过支撑底板带动两个托杆作出上升动作，从而顶住目标货物向上运动，两个托杆的上升时间为0.8～1.5s，上升距离小于或等于144mm；
稳定停止状态下的静态称重步骤：光电传感器的感应端与两个托杆的第一极限位置相齐平，当目标货物经过光电传感器的位置时，光电传感器将接收的目标货物信号转为第一电信号传递给plc控制器，plc控制器控制滚筒输送机中的电机停止，停止时间为1～2s，从而控制滚筒输送机处于静止状态，同时plc控制器控制气缸将两个托杆由第一极限位置同步上升至第二极限位置，压力传感器在稳定停止状态下将静态货物压力信号转为第二电信号通过交换机传递给plc控制器；
扫描分析步骤：当两个托杆的上升至第二极限位置时，首先扫描器对目标货物上的标签进行扫描，将所得到的该目标货物的种类，标准重量以及所属货架区域的数据信息传递给数据库；其次plc控制器将静态货物压力信号转化为一次数字信号，由plc控制器通过交换机传递给上位机，上位机得到该货物的重量差，从而给出该货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态的具体信息，并将该货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态的信息转化为输出命令传递给plc控制器；
下降步骤：扫描分析步骤结束后，将两个托杆带动货物从第二极限位置下降至第一极限位置，下降时间为0.5～1.5s，下降距离小于或等于144mm；
分类步骤：最后plc控制器根据上位机传送的作业命令通过输出模块将数字信号传递给执行机构，来控制执行机构进行相对应的操作，以对所经货物进行合理分类分区域存储。
用于物流自动化生产线的顶升称重分拣方法：作为优选方案，两个托杆在同步上升的过程中，压力传感器在顶升状态下将第一动态目标货物压力信号转为二次数字信号通过交换机传递给plc控制器。
本发明具有以下有益效果：
一、本发明的结构设计简单且合理，通过滚筒输送机、顶升装置和控制组件相配合实现自动化称重分拣过程，称重过程快速且准确，分类方式直接有效。
二、本发明的结构改造成本低，通过对现有滚筒输送机进行改进即可实现。
三、本发明的方法操作合理且方便，通过滚筒输送机、顶升装置和控制组件之间相配合有效实现以机械、控制、编程相结合的货物称重分拣方式，称重分拣方式合理且准确，应用于具有重量差的货物以及托盘的称重分拣的自动化正逆向分拣系统。
四、本发明不仅能实现未消耗完的原材料回库存放以及空托盘的入库存放，还能实现半成品、成品的自动分拣。顶升装置中利用气缸作为动力端，结构简单且易于控制。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是顶升装置2的立体结构示意图；
图3是控制组件的工作流程示意图；
图4是扫描器3-2和上位机3-4相配合实现的称重分类的工作流程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式包括滚筒输送机1、顶升装置2和控制组件，所述顶升装置2包括支撑底板2-2、导向轴组件2-3、气缸2-4和两个托杆2-1，两个托杆2-1竖直并列设置在滚筒输送机1中的滚筒1-1间隙内，支撑底板2-2的两端分别与两个托杆2-1的底部相连接，导向轴组件2-3的顶部与支撑底板2-2的底部相连接，导向轴组件2-3的底部设置在气缸2-4内且二者滑动配合，气缸2-4设置在滚筒输送机1的机架1-2上；控制组件包括光电传感器3-1、扫描器3-2、plc控制器3-3、上位机3-4和两个压力传感器3-5，每个托杆2-1上设置有一个压力传感器3-5，光电传感器3-1和扫描器3-2分别设置在滚筒输送机1的两侧，光电传感器3-1的感应端朝向两个托杆2-1之间的间隙设置，光电传感器3-1与plc控制器3-3之间电连接，扫描器3-2的扫描端朝向两个托杆2-1之间的间隙设置，扫描器3-2与上位机3-4之间电连接，滚筒输送机1中的电机1-3与plc控制器3-3之间电连接。
本发明是以输送线为基础，以滚筒输送机1为载体，其通过与顶升装置2和控制组件实现以机械、控制和编程相结合的具有重量差的货物以及托盘的称重分拣的自动化正逆向分拣系统。
本发明的顶升装置2是以气缸为动力源，支撑底板2-2、导向轴组件2-3和两个托杆2-1相配合在气缸的作用下作出顶升动作，两个托杆2-1和两个压力传感器3-5相配合形成称重式托盘。压力传感器3-5的设置能够保证在货物被顶升起来时能准确的称重以及传递信息。
本发明的称重过程为货物经过光电传感器3-1时，光电传感器3-1向plc控制器3-3中的输入模块传递数字信号，plc控制器3-3控制滚筒输送机1中的电机1-3停止以便称重式托盘进行称重，称重式托盘在导向轴组件2-3的带动下将货物顶升，压力传感器3-5对所经货物进行称重，并把重量信息传给plc控制器3-3的模拟量输入模块，同时扫描器3-2进行标签扫描，将该货物的种类、标准重量以及所属货架区域的数据信息传递给上位机3-4。
本实施方式中光电传感器3-1、扫描器3-2、plc控制器3-3、上位机3-4和压力传感器3-5均为现有产品。
本实施方式中导向轴组件2-3包括两个导向轴单体，两个导向轴单体均设置在气缸上。气缸与两个导向轴单体相配合实现两个导向轴单体同步上升和下降动作，气缸和两个导向轴单体均为现有产品，市场购买可得气缸与两个导向轴单体相配合的工作过程与现有技术相同。
具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，plc控制器3-3和上位机3-4之间设置有交换机3-6，plc控制器3-3通过交换机与上位机3-4电连接。
本发明中的plc控制器3-3的模拟量输入模块将电信号转化为数字信号，通过交换机3-6传给上位机3-4，上位机3-4通过调取数据库，与plc控制器3-3传递的信息进行对比得到该货物的重量差，来判定该货物是否处于满盒重量状态，并发出输出指令给plc控制器3-3，从而使其控制执行机构进行相对应的操作，以对该货物进行合理分类分区域存储。
具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，光电传感器3-1将第一电信号传递给plc控制器3-3，每个压力传感器3-5将第二电信号传递给交换机3-6，扫描器3-2将第三电信号传递给上位机3-4。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，托杆2-1的顶部设置有托板5。托板5倾斜设置在托杆2-1的顶部。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，气缸2-4通过气缸用安装板2-5固定安装在滚筒输送机1上。气缸用安装板2-5的设置能够确保气缸2-4定位的稳定性。
具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式五的进一步限定，托杆2-1包括上组成框2-1-1和下组成框2-1-2，所述上组成框2-1-1的顶部设置有托板5，所述上组成框2-1-1的底部与压力传感器3-5的顶端可拆卸连接，压力传感器3-5的底端与下组成框2-1-2的顶部可拆卸连接，下组成框2-1-2的底部与支撑底板2-2可拆卸连接。上组成框2-1-1和压力传感器3-5相配合相当于称重托盘，其为一种托盘结构，起到托住目标货物的作用。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式六的进一步限定，支撑底板2-2设置在滚筒输送机1滚筒的底部。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式七的进一步限定，扫描器3-2为rfid扫描板。其为现有产品。
具体实施方式九：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，利用具体实施方式八所述的用于物流自动化生产线的顶升称重分拣系统实现的分拣方法，该分拣方法为：
顶升步骤：顶升装置2设置在滚筒输送机1上，此时两个托杆2-1处于第一极限位置，启动滚筒输送机1，当滚筒输送机1上的目标货物在多个滚筒1-1的运送下移动至两个托杆2-1之间时，导向轴组件2-3伸出气缸2-4，导向轴组件2-3通过支撑底板2-2带动两个托杆2-1作出上升动作，从而顶住目标货物向上运动，两个托杆2-1的上升时间为0.8～1.5s，上升距离小于或等于144mm；
稳定停止状态下的静态称重步骤：光电传感器3-1的感应端与两个托杆2-1的第一极限位置相齐平，当目标货物经过光电传感器3-1的位置时，光电传感器3-1将接收的目标货物信号转为第一电信号传递给plc控制器3-3，plc控制器3-3控制滚筒输送机1中的电机1-3停止，停止时间为1～2s，从而控制滚筒输送机1处于静止状态，同时plc控制器3-3控制气缸2-4将两个托杆2-1由第一极限位置同步上升至第二极限位置，压力传感器3-5在稳定停止状态下将静态货物压力信号转为第二电信号通过交换机3-6传递给plc控制器3-3；
扫描分析步骤：当两个托杆2-1的上升至第二极限位置时，首先扫描器3-2对目标货物上的标签进行扫描，将所得到的该目标货物的种类，标准重量以及所属货架区域的数据信息传递给数据库；其次plc控制器3-3将静态货物压力信号转化为一次数字信号，由plc控制器3-3通过交换机3-6传递给上位机3-4，上位机3-4得到该目标货物的重量差，从而给出该目标货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态的具体信息，并将该目标货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态的信息转化为输出命令传递给plc控制器3-3；
下降步骤：扫描分析步骤结束后，将两个托杆2-1带动目标货物从第二极限位置下降至第一极限位置，下降时间为0.5～1.5s，下降距离小于或等于144mm；
分类步骤：最后plc控制器3-3根据上位机3-4传送的作业命令通过输出模块将数字信号传递给执行机构，来控制执行机构进行相对应的操作，以对所经目标货物进行合理分类分区域存储。
本发明中上升距离和下降距离的范围值是经过多次样品试验和计算得到的范围值。
本发明中上升过程的最佳时间为1s，稳定停止的最佳时间为1.5s，下降过程的最佳时间为1s。
本发明中导向轴组件2-3的长度是172.10mm，指的是每个导向轴单体的长度为172.10mm。托板5的上表面到支撑底板2-2的垂直距离是182mm，滚筒输送机1中的滚筒1-1直径是38mm，上述数据设置是经过多次样品试验得出的最佳数值，能够确保顶升装置2在配合控制组件进行多次称重的过程中与滚筒1-1不发生干扰，确保顶升装置2和滚筒1-1各自独立工作，同时还能够保证货物称重分拣过程的连续性和流畅性。
本方法中第一极限位置是指托板5接触到货物底部并将货物顶起脱离滚筒输送机1中的滚筒1-1时的位置。本方法中第二极限位置是指支撑底板2-2的上表面在不接触到输送线滚轴并影响其滚轴正常工作的前提下能上升的最大距离位置处，也就是说第二极限距离是不大于上升距离为182-38＝144mm。144mm为第二极限位置的最大值，同理144mm也下降距离的最大值。
本发明中货物通过滚筒输送机1的滚筒1-1运送到顶升装置2处时，当光电传感器3-1感应到顶升装置2上的货物所在位置时，光电传感器3-1给plc控制器3-3发出数字信号，然后plc控制器3-3控制滚筒输送机1的电机1-3停止传送以便能够为顶升装置2提供稳定的称量环境，压力传感器3-5对所经货物进行称重，并把对该货物重量信息所得到的电信号传递给plc控制器3-3的模拟量输入模块，同时扫描器3-2对所经货物进行标签扫描，将扫描信号传递给上位机系统进行对比判断，通过控制组件中plc控制器3-3传送的数字信号与数据库中的数据信息进行对比处理分析得到该货物的重量差，从而给出该货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态的具体信息，并将这些具体信息转化为输出命令传递给plc控制器3-3；最后plc控制器3-3根据上位机3-4传送的作业命令通过输出模块将数字信号传递给执行机构，来控制执行机构进行相对应的操作，以对所经货物进行合理分类分区域存储。
具体实施方式十：本实施方式为具体实施方式九的进一步限定，本步骤为顶升过程中的一次动态称重步骤，两个托杆2-1在同步上升的过程中，压力传感器3-5在顶升状态下将动态货物压力信号转为第二电信号通过交换机3-6传递给plc控制器3-3。压力传感器3-5对所经货物进行动态称重，并把对该货物重量信息所得到的电信号传递给plc的模拟量输入模块，同时扫描器3-2对所经货物进行标签扫描，将所得到的该货物的种类，标准重量以及所属货架区域等数据信息传递给数据库；其次plc控制器3-3中的模拟量输入模块将电信号转化为数字信号，由plc控制器3-3通过交换机3-6传递给上位机3-4，上位机3-4通过数据库进行数据的调取，把plc控制器3-3传送的数字信号与数据库中的数据信息进行对比处理分析得到该货物的重量差，来给出该货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态等具体信息，并将这些具体信息转化为输出命令传递给plc控制器3-3，最后plc控制器3-3根据上位机3-4传送的作业命令通过的输出模块将数字信号传递给执行机构，来控制执行机构进行相对应的操作，以对所经货物进行合理分类分区域存储。
本实施方式还包括扫描分析步骤：当两个托杆2-1的上升至第二极限位置时，首先扫描器3-2对货物上的标签进行扫描，将所得到的该货物的种类，标准重量以及所属货架区域的数据信息传递给数据库；其次plc控制器3-3将一次动态货物压力信号转化为二次数字信号，由plc控制器3-3通过交换机3-6传递给上位机3-4，上位机3-4得到该货物的重量差，从而给出该货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态的具体信息，并将该货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态的信息转化为输出命令传递给plc控制器3-3。本发明中的分拣方法能够实现动态称重和静态称重两种称重模式，两次称重效果准确且稳定，有利于配合控制组件实现更加精准的分拣过程。
本实施方式中交换机3-6包括通讯模块，plc控制器3-3中的模拟量输入模块给通讯模块传递信号，通讯模块给输出模块传递信号，输出模块将数字信号传递给执行机构。通讯模块将货物在动态称重下的实际重量信息传递给上位机3-4，上位机3-4将输出控制信号传递给交换机3-6的通讯模块。本实施方式中未提及的内容与具体实施方式九相同。
具体实施方式十二：本实施方式为具体实施方式十或十一的进一步限定，本步骤为下降过程中的二次动态称重步骤，在下降步骤中，当两个托杆2-1带动货物从第二极限位置下降至第一极限位置的过程中，压力传感器3-5在顶升状态下将动态货物压力信号转为第四电信号通过交换机3-6传递给plc控制器3-3，即压力传感器3-5对所经货物进行动态称重，并把对该货物重量信息所得到的电信号传递给plc的模拟量输入模块，同时扫描器3-2对所经货物进行标签扫描，将所得到的该货物的种类，标准重量以及所属货架区域等数据信息传递给数据库；其次plc控制器3-3中的模拟量输入模块将电信号转化为数字信号，由plc控制器3-3通过交换机3-6传递给上位机3-4，上位机3-4通过数据库进行数据的调取，把plc控制器3-3传送的数字信号与数据库中的数据信息进行对比处理分析得到该货物的重量差，来给出该货物的种类、是处于满盒重量还是未满盒重量状态等具体信息，并将这些具体信息转化为输出命令传递给plc控制器3-3。
本发明中的静态称重步骤、一次动态称重步骤和二次动态称重步骤中涉及称重的工作原理相同。静态称重步骤、一次动态称重步骤和二次动态称重步骤相配合实现对货物各种状态下的称重，称重效果动静结合，三次称重相配合使分拣效果更加科学且准确。二次动态称重步骤未提及的内容与一次一次动态称重步骤相同。
具体实施方式十二：如图4所示，本发明中上位机3-4实现的上位机系统逻辑算法流程过程是对上位机3-4进行程序编写的核心逻辑流程图。
图4所示的是将目标货物进行分类，确定目标货物是否属于货物一、货物二或货物三，再进一步将目标货物分拣到货架a、a1、b、b1、c、c1、d或d1中。
本发明涉及的各个程序均为现有程序。本发明使用java语言通过jdbc.mysql编辑程序，来调用数据库进行与接收到的plc信息进行对比判断，然后输出指令控制plc以便控制下位机执行机构。数据库为现有记录目标货物相关数据的数据库。
本发明中plc控制器3-3的型号是西门子s7-1200系列，并使用博途14软件进行plc程序编程其电路图。下表一是plc控制器3-3的i/o输入输出变量表：
表一.i/o输入输出变量表