一種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，所述分揀機(jī)用于包件分揀時，所述糾偏控制系統(tǒng)包括測距采集單元、測距計算單元、控制單元、執(zhí)行單元、圖像采集單元和圖像計算單元，測距采集單元安裝在主環(huán)上方，用于實時獲取托盤和包件的測距數(shù)據(jù)，測距計算單元用于計算包件x、y方向偏移值和包件高度，控制單元，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，通過執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，執(zhí)行單元根據(jù)控制單元命令完成托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能，圖像采集單元為安裝在主環(huán)上方，用于實時采集物體所在托盤圖像，圖像計算單元獲取圖像，定位托盤和物體并計算物體相對于托盤中心的x、y方向偏移值。
【專利說明】
一種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于物流設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，電子商務(wù)行業(yè)飛速增長，網(wǎng)購的需求日益增多，因此也帶來了物流行業(yè)的 蓬勃發(fā)展，海量的郵件或包裹需要被及時、準(zhǔn)確并且安全地進(jìn)行分揀與運輸。由于被分揀包 件的數(shù)量增長迅猛，在物流分揀過程中，原本落后的人工分揀方法因其效率低下、人工費用 高以及勞動強(qiáng)度大等因素逐漸被拋棄并且由各種自動化分揀設(shè)備如包件分揀機(jī)等所取代。 通過這些最新的分揀設(shè)備，分揀效率可以大大提高。
[0003] 但是在實踐中，現(xiàn)有的包件分揀機(jī)亦有其局限性。目前機(jī)器控制還無法達(dá)到如人 一般心靈手巧，對于某些特殊包裹例如外形不規(guī)則物體、表面較光滑物體、比較輕的物體 等，在其上包分揀時，通過自動或半自動供包臺等設(shè)備將物體傳送到主環(huán)上托盤的過程中 可能出現(xiàn)偏差，物體沒有位于托盤理想的中心點，從而導(dǎo)致物體落格時可能無法準(zhǔn)確落格， 出現(xiàn)諸如物體掉出格口或者物體被錯誤分揀至其它目的地格口的情況，影響了分揀安全以 及分揀的準(zhǔn)確率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中 的缺點實現(xiàn)將包件分揀機(jī)托盤上未居中的包裹、扁平件等物體進(jìn)行自動糾偏對中，提高物 體落格的準(zhǔn)確率。
[0005] -種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，所述分揀機(jī)用于包件分揀時，分揀機(jī)的托盤沿 分揀機(jī)主環(huán)運行方向定義為x方向，在托盤平面上垂直于主環(huán)運行方向為y方向，垂直于托 盤平面的方向為z方向，托盤隨主環(huán)傳輸線沿x方向運行，同時托盤皮帶可沿y方向左右轉(zhuǎn) 動，將包件從供包臺接入托盤或者將包件從托盤上卸載到指定目的格口，
[0006] 所述糾偏控制系統(tǒng)包括測距采集單元、測距計算單元、控制單元和執(zhí)行單元，
[0007] 測距采集單元安裝在主環(huán)上方，用于實時獲取托盤和包件的測距數(shù)據(jù)，
[0008] 測距計算單元用于計算包件x、y方向偏移值和包件高度，
[0009] 控制單元，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，通過執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，
[0010] 執(zhí)行單元根據(jù)控制單元命令完成托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能，
[0011] 其中，測距計算單元對于包件x、y方向偏移值計算過程如下，其中，物體即為所述 的包件，
[0012] 步驟A1.1、控制單元將分揀機(jī)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給測距計算單元，基準(zhǔn) 觸發(fā)信號包含托盤脈沖和托盤號；測距計算單元根據(jù)分揀機(jī)托盤實際尺寸設(shè)置托盤節(jié)距、 托盤x方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止值( Xtrayl，Xtray2)、托盤y方向起始值 和終止值(y trayl，y tray2 );
[0013] 步驟Al. 2、測距計算單元根據(jù)托盤節(jié)距和托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算主環(huán)的運行速 度；
[0014] 步驟Al.3、當(dāng)主環(huán)空轉(zhuǎn)(托盤上無物體)時，測距裝置獲取托盤的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳 送給測距計算單元，測距計算單元根據(jù)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算托盤Z方向值Ztrayl ;
[0015] 步驟A1.4、當(dāng)托盤上物體經(jīng)過分揀機(jī)主環(huán)上方的測距裝置時，測距裝置不斷獲取 物體的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳送給測距計算單元；
[0016] 步驟A1.5、測距計算單元根據(jù)激光測距數(shù)據(jù)、托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號以及主環(huán)的運行 速度，計算物體所在托盤號、計算物體在x方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止 值(1 1^11，111^12)、計算物體在7方向的起始值和終止值(711^11，711^12)、計算物體在2方向值最 小Zmaill;
[0017]步驟A1.6、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在x方向、y方向的起始值和終止值，計算 被測物體中心相對于托盤中心位置是否有前后左右的偏移，如果有偏移則計算出偏移值 (dx，dy):
[0020]步驟A1.7、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在z方向數(shù)據(jù)，計算被測物體的高度h:
[0021 ] h - Ztrayl-Zmaill
[0022] 步驟Al.8、測距計算單元將被測物體的托盤號、x與y方向的偏移值和物體高度發(fā) 送給控制單元。
[0023] 進(jìn)一步的，控制單元完成糾偏控制的過程如下：
[0024] 步驟B1、控制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間；
[0025] 步驟B2、控制單元通知執(zhí)行單元皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮 帶運轉(zhuǎn)，將物體移動到y(tǒng)方向中線位置；
[0026] 步驟B3、控制單元根據(jù)x方向偏移值和主環(huán)的運行速度，計算落格時間偏移量：
[0028] 上式中Vm為主環(huán)速度，dx為x方向偏移值，均為已知量；
[0029]步驟B4、控制單元在正常居中物體落格時間的基礎(chǔ)上提前或延遲tdis通知執(zhí)行單 元皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，托盤開始轉(zhuǎn)動下包，落包效果完 全等同于將包件移動在托盤居中位置再落格。
[0030]進(jìn)一步的，所述的步驟B1中，控制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向 和運行時間，可以分為以下按兩種皮帶運轉(zhuǎn)方式分析計算y方向居中策略：
[0031 ] (1)如果托盤皮帶按啟動一勻速運轉(zhuǎn)一停止方式運行，設(shè)^為皮帶運行速度，那么 皮帶運行時間為：
[0033]這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向 中心位置；
[0034] (2)如果托盤皮帶按啟動一勾加速運轉(zhuǎn)一勾速運行一勾減速運行一停止方式運 行，設(shè)加速度a，最大調(diào)偏速度為vmax，當(dāng)托盤皮帶從靜止(速度0)按加速度a勻加速到最大調(diào) 偏速度Vmax，再按加速度a勻減速到0的轉(zhuǎn)動距離為：
[0036]皮帶調(diào)偏規(guī)則如下：
[0037] (a)當(dāng)dySddef時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：
[0039] 再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdis。這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運 動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位置；
[0040] (b)當(dāng)dy>ddef時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：
[0042]接著按最大速度運行時間為：
[0044]再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdisl。這樣，當(dāng)托盤皮帶完 [0045]全停止運動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位置。
[0046] 進(jìn)一步的，
[0047]測距采集單元為安裝在主環(huán)上方的激光測距儀裝置，通過激光測量物體與測距裝 置間的距離，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，實時獲取托盤和物體測距數(shù)據(jù)；
[0048]測距計算單元為帶網(wǎng)卡和串口卡的計算機(jī)，接收測距儀的數(shù)據(jù)，計算物體x、y方向 偏移值和物體高度；
[0049] 控制單元為帶網(wǎng)卡的計算機(jī)、PLC、電路板等智能模塊，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，根據(jù) 激光測距偏移值結(jié)果，得出物體偏移值后根據(jù)物體偏移值計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和時間， 通知執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，
[0050] 執(zhí)行單元為控制板和電機(jī)傳動部件組成的智能托盤控制系統(tǒng)，根據(jù)控制單元命令 完成托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能，
[0051] 控制單元與測距計算單元通過串口線和網(wǎng)絡(luò)線相連；測距采集單元、測距計算單 元、控制單元通過網(wǎng)絡(luò)線與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連;控制單元與執(zhí)行單元通過紅外或漏纜通訊。
[0052] -種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，所述分揀機(jī)用于包件分揀時，分揀機(jī)的托盤沿 分揀機(jī)主環(huán)運行方向定義為X方向，在托盤平面上垂直于主環(huán)運行方向為y方向，垂直于托 盤平面的方向為z方向，托盤隨主環(huán)傳輸線沿x方向運行，同時托盤皮帶可沿y方向左右轉(zhuǎn) 動，將包件從供包臺接入托盤或者將包件從托盤上卸載到指定目的格口，
[0053] 所述糾偏控制系統(tǒng)包括測距采集單元、測距計算單元、控制單元、執(zhí)行單元、圖像 采集單元和圖像計算單元，
[0054]測距采集單元安裝在主環(huán)上方，用于實時獲取托盤和包件的測距數(shù)據(jù)，
[0055] 測距計算單元用于計算包件x、y方向偏移值和包件高度，
[0056] 控制單元，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，通過執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，
[0057]執(zhí)行單元根據(jù)控制單元命令完成托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能，
[0058]圖像采集單元為安裝在主環(huán)上方，用于實時采集物體所在托盤圖像，
[0059]圖像計算單元獲取圖像，定位托盤和物體并計算物體相對于托盤中心的x、y方向 偏移值，
[0060]其中，測距計算單元對于包件x、y方向偏移值計算過程如下，其中，物體即為所述 的包件，
[0061]步驟A1.1、控制單元將分揀機(jī)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給測距計算單元，基準(zhǔn) 觸發(fā)信號包含托盤脈沖和托盤號；測距計算單元根據(jù)分揀機(jī)托盤實際尺寸設(shè)置托盤節(jié)距、 托盤x方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止值( Xtrayl，xtray2)、托盤y方向起始值 和終止值(y trayl，y tray2 );
[0062] 步驟Al. 2、測距計算單元根據(jù)托盤節(jié)距和托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算主環(huán)的運行速 度；
[0063]步驟A1.3、當(dāng)主環(huán)空轉(zhuǎn)(托盤上無物體)時，測距裝置獲取托盤的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳 送給測距計算單元，測距計算單元根據(jù)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算托盤Z方向值Ztrayl ;
[0064] 步驟A1.4、當(dāng)托盤上物體經(jīng)過分揀機(jī)主環(huán)上方的測距裝置時，測距裝置不斷獲取 物體的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳送給測距計算單元；
[0065] 步驟A1.5、測距計算單元根據(jù)激光測距數(shù)據(jù)、托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號以及主環(huán)的運行 速度，計算物體所在托盤號、計算物體在x方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止 值(11^11，111^12)、計算物體在7方向的起始值和終止值(711^11，711^12)、計算物體在2方向值最 小Zmaill;
[0066]步驟A1.6、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在x方向、y方向的起始值和終止值，計算 被測物體中心相對于托盤中心位置是否有前后左右的偏移，如果有偏移則計算出偏移值 (dx，dy):
[0069]步驟A1.7、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在z方向數(shù)據(jù)，計算被測物體的高度h:
[0070] h - Ztrayl-Zmaill
[0071 ]步驟Al.8、測距計算單元將被測物體的托盤號、x與y方向的偏移值和物體高度發(fā) 送給控制單元，
[0072] 其中，圖像計算單元對于物體在x、y方向偏移值計算過程如下，其中，物體即為所 述的包件，
[0073] 步驟A2.1、控制單元將分揀機(jī)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給圖像采集單元，基準(zhǔn) 觸發(fā)信號包含托盤脈沖和托盤號；
[0074] 步驟A2.1、控制單元通知圖像采集單元采集待測物體所在托盤圖像；
[0075] 步驟A2.2、圖像采集單元根據(jù)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號采集托盤圖像，將圖像和對應(yīng)托 盤號發(fā)送給圖像計算單元；
[0076] 步驟A2.3、圖像計算單元根據(jù)圖像識別算法定位圖像中托盤位置和物體位置，計 算物體距離托盤中心的x、y方向偏移值(d x，dy);
[0077] 控制單元綜合測距計算單元和圖像計算單元獲取的物體偏移值結(jié)果，當(dāng)物體高度 h大于等于設(shè)定值時，以測距計算單元結(jié)果為準(zhǔn)；當(dāng)物體小于設(shè)定值時，以圖像計算單元結(jié) 果為準(zhǔn)。
[0078] 進(jìn)一步的，控制單元完成糾偏控制的過程如下：
[0079] 步驟B1、控制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間；
[0080] 步驟B2、控制單元通知執(zhí)行單元皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮 帶運轉(zhuǎn)，將物體移動到y(tǒng)方向中線位置；
[0081] 步驟B3、控制單元根據(jù)x方向偏移值和主環(huán)的運行速度，計算落格時間偏移量：
[0083] 上式中Vm為主環(huán)速度，dx為x方向偏移值，均為已知量；
[0084]步驟B4、控制單元在正常居中物體落格時間的基礎(chǔ)上提前或延遲tdis通知執(zhí)行單 元皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，托盤開始轉(zhuǎn)動下包，落包效果完 全等同于將包件移動在托盤居中位置再落格。
[0085]進(jìn)一步的，所述的步驟B1中，控制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向 和運行時間，可以分為以下按兩種皮帶運轉(zhuǎn)方式分析計算y方向居中策略：
[0086] (1)如果托盤皮帶按啟動一勻速運轉(zhuǎn)一停止方式運行，設(shè)^為皮帶運行速度，那么 皮帶運行時間為：
[0088]這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向 中心位置；
[0089] (2)如果托盤皮帶按啟動一勾加速運轉(zhuǎn)一勾速運行一勾減速運行一停止方式運 行，設(shè)加速度a，最大調(diào)偏速度為vmax，當(dāng)托盤皮帶從靜止(速度0)按加速度a勻加速到最大調(diào) 偏速度Vmax，再按加速度a勻減速到0的轉(zhuǎn)動距離為：
[0091] 皮帶調(diào)偏規(guī)則如下：
[0092] (a)當(dāng)dy>ddef時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：
[0094] 再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdis。這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運 動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位置；
[0095] (b)當(dāng)dy>ddef時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：
[0097]接著按最大速度運行時間為：
[0099] 再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdisl。這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止 運動時，物體移動距離為d y，物體正好停在托盤y方向中心位置。
[0100] 進(jìn)一步的，
[0101]測距采集單元為安裝在主環(huán)上方的激光測距儀裝置，通過激光測量物體與測距裝 置間的距離，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，實時獲取托盤和物體測距數(shù)據(jù)；
[01 02]測距計算單元為帶網(wǎng)卡和串口卡的計算機(jī)，接收測距儀的數(shù)據(jù)，計算物體x、y方向 偏移值和物體高度；
[0103] 控制單元為帶網(wǎng)卡的計算機(jī)、PLC、電路板等智能模塊，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，根據(jù) 激光測距偏移值結(jié)果，得出物體偏移值后根據(jù)物體偏移值計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和時間， 通知執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，
[0104] 執(zhí)行單元為控制板和電機(jī)傳動部件組成的智能托盤控制系統(tǒng)，根據(jù)控制單元命令 完成托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能，
[0105] 控制單元與測距計算單元通過串口線和網(wǎng)絡(luò)線相連;測距采集單元、圖像采集單 元、測距計算單元、圖像計算單元與控制單元通過網(wǎng)絡(luò)線與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連;控制單元與執(zhí) 行單元通過紅外或漏纜通訊；
[0106] 圖像采集單元為安裝在主環(huán)上方的具有圖像采集功能的0BR閱讀器裝置，實時采 集物體所在托盤圖像；
[0107] 圖像計算單元為帶網(wǎng)卡的計算機(jī)，獲取圖像并定位托盤和物體并計算物體相對于 托盤中心的X、y方向偏移值。
[0108] 進(jìn)一步的，所述的托盤上的物體即為包件，包括包裹和扁平件。
[0109] 本發(fā)明將托盤上沿分揀機(jī)主環(huán)運行x方向物體的長度定義為物體長度，將物體沿y 方向物體的長度定義為物體寬度，將物體沿z方向物體的長度定義為物體高度;將托盤中心 定義為托盤沿x、y方向外接矩形的中心點，物體中心定義為物體沿x、y方向外接矩形的中心 點，將物體中心與托盤中心沿x、y方向的距離定義為物體在托盤上偏移值(d x，dy)。物體與托 盤位置及偏移如圖5所示，圖中標(biāo)注了物體在托盤中所處位置及相對托盤中心的偏移值。d x 為物體沿x方向偏移，dx=0物體x方向無偏移，dx>0物體要逆主環(huán)運行方向向后偏移，d x〈0物 體要順主環(huán)運行方向向前偏移，才能實現(xiàn)物體沿x方向居中；dy為物體沿y方向偏移，d y=0物 體y方向無偏移，dy>0物體要沿托盤皮帶方向左偏移，dy〈0物體要沿托盤皮帶方向右偏移，才 能實現(xiàn)物體沿y方向居中。
[0110]本發(fā)明提出了兩種物體偏移值計算方法，一種基于測距采集裝置和激光測距算 法，另一種基于圖像采集裝置和圖像處理算法，這兩種偏移值計算方法各有特點，當(dāng)物體高 度高于某一閾值時，測距偏移值計算結(jié)果較準(zhǔn)；當(dāng)物體高度低于某一閾值時，圖像偏移值計 算結(jié)果較準(zhǔn)。其原因是當(dāng)物體高度過低，物體與托盤皮帶面很接近時，激光測距不能對物體 進(jìn)行有效定位，測距結(jié)果可信度不足;而當(dāng)物體高度過高，采集圖像中陰影部分較多，會影 響圖像中物體定位準(zhǔn)確度。本發(fā)明的糾偏系統(tǒng)可將兩種方法綜合起來，當(dāng)物體高度大于或 等于某個閾值時，采用測距偏移值進(jìn)行物體糾偏；當(dāng)物體高度小于某個閾值時，采用圖像偏 移值進(jìn)行物體糾偏，這樣可以有效地彌補(bǔ)兩種偏移值計算方法的缺陷，對所有物體均能準(zhǔn) 確定位和糾偏落格。在實際使用中，本發(fā)明也可根據(jù)物體實際情況，只采用本發(fā)明中一種偏 移值計算方法構(gòu)建糾偏系統(tǒng)。
[0111] 本發(fā)明對包件分揀機(jī)主環(huán)上運動物體進(jìn)行自動檢測，通過采集運動中托盤和物體 的實時數(shù)據(jù)，計算物體相對于托盤中心的偏移值，如經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)托盤上有未居中物體，則根 據(jù)偏移值計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和時間，通知托盤皮帶運轉(zhuǎn)自動實現(xiàn)糾偏對中，從而達(dá)到 提高物體落格準(zhǔn)確率的目的。
【附圖說明】
[0112] 圖1為本發(fā)明中基于兩種偏移值算法的糾偏控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖。
[0113] 圖2為本發(fā)明中基于測距偏移值算法的糾偏控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖。
[0114] 圖3為本發(fā)明中基于圖像偏移值算法的糾偏控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖。
[0115] 圖4為本發(fā)明中基于兩種偏移值算法的糾偏控制方法流程圖。
[0116] 圖5是本發(fā)明中物體偏移值計算示意圖；
[0117] 圖6是本發(fā)明中測距方法的物體頭尾計算示意圖。
【具體實施方式】
[0118] 為了便于描述，本發(fā)明的術(shù)語對應(yīng)如下：
[0119] 在包件分揀機(jī)中，將托盤沿分揀機(jī)主環(huán)運行方向定義為x方向，在托盤平面上垂直 于主環(huán)運行方向為y方向，垂直于托盤平面的方向為z方向。托盤隨主環(huán)傳輸線沿x方向運 行，同時托盤皮帶可沿y方向左右轉(zhuǎn)動，將物體從供包臺接入托盤或者將物體從托盤上卸載 到指定目的格口。
[0120] 將托盤上沿分揀機(jī)主環(huán)運行X方向物體的長度定義為物體長度，將物體沿y方向物 體的長度定義為物體寬度，將物體沿z方向物體的長度定義為物體高度;將托盤中心定義為 托盤沿x、y方向外接矩形的中心點，物體中心定義為物體沿x、y方向外接矩形的中心點，將 物體中心與托盤中心沿x、y方向的距離定義為物體在托盤上偏移值(d x，dy)。物體與托盤位 置及偏移如圖5所示，圖中標(biāo)注了物體在托盤中所處位置及相對托盤中心的偏移值。d x為物 體沿x方向偏移，dx = 0物體x方向無偏移，dx>0物體要逆主環(huán)運行方向向后偏移，dx〈0物體要 順主環(huán)運行方向向前偏移，才能實現(xiàn)物體沿x方向居中；d y為物體沿y方向偏移，dy = 0物體y 方向無偏移，dy>0物體要沿托盤皮帶方向左偏移，dy〈0物體要沿托盤皮帶方向右偏移，才能 實現(xiàn)物體沿y方向居中。
[0121] 本發(fā)明改變了現(xiàn)有技術(shù)中的控制流程，在原有的物體供包到物體落格的流程中， 增加了基于測距采集裝置和基于圖像采集裝置的實時糾偏控制功能，本發(fā)明對包件分揀機(jī) 主環(huán)上運動物體進(jìn)行自動檢測，計算物體相對于托盤的偏移值，如經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)托盤上有未 居中物體，則根據(jù)偏移值計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和時間，通知托盤皮帶運轉(zhuǎn)自動實現(xiàn)糾偏 對中，從而達(dá)到提高物體落格準(zhǔn)確率的目的。
[0122] 糾偏過程包括計算物體偏移值和控制糾偏落格兩個環(huán)節(jié)。本發(fā)明提出了兩種物體 偏移值計算方法，一種基于測距采集裝置和激光測距算法，另一種基于圖像采集裝置和圖 像處理算法，這兩種偏移值計算方法各有特點，當(dāng)物體高度高于某一閾值時，測距偏移值計 算結(jié)果較準(zhǔn)；當(dāng)物體高度低于某一閾值時，圖像偏移值計算結(jié)果較準(zhǔn)。其原因是當(dāng)物體高度 過低，物體與托盤皮帶面很接近時，激光測距不能對物體進(jìn)行有效定位，測距結(jié)果可信度不 足;而當(dāng)物體高度過高，采集圖像中陰影部分較多，會影響圖像中物體定位準(zhǔn)確度。本發(fā)明 的糾偏系統(tǒng)可將兩種方法綜合起來，當(dāng)物體高度大于或等于某個閾值時，采用測距偏移值 進(jìn)行物體糾偏；當(dāng)物體高度小于某個閾值時，采用圖像偏移值進(jìn)行物體糾偏，這樣可以有效 地彌補(bǔ)兩種偏移值計算方法的缺陷，對所有物體均能準(zhǔn)確定位和糾偏落格。在實際使用中， 本發(fā)明也可根據(jù)物體實際情況，只采用本發(fā)明中一種偏移值計算方法構(gòu)建糾偏系統(tǒng)。
[0123] 實施例1基于兩種偏移值算法的糾偏控制系統(tǒng)
[0124] 本發(fā)明提出了兩種偏移值計算方法，一種基于測距采集裝置和激光測距算法，另 一種基于圖像采集裝置和圖像處理算法。糾偏系統(tǒng)可采用兩種算法相結(jié)合的方式構(gòu)建。圖1 所示為基于兩種算法的糾偏控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)包括位于分揀機(jī)主環(huán)上方的測距 采集單元、圖像采集單元、測距計算單元、圖像計算單元、控制單元和執(zhí)行單元。
[0125] 測距采集單元為安裝在主環(huán)上方的激光測距儀裝置，它通過激光測量物體與測距 裝置間的距離，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，實時獲取托盤和物體測距數(shù)據(jù)；
[0126]測距計算單元為帶網(wǎng)卡和串口卡的計算機(jī)，接收測距儀的數(shù)據(jù)，并通過特定的算 法計算物體x、y方向偏移值和物體高度；
[0127] 圖像采集單元為安裝在主環(huán)上方的具有圖像采集功能的0BR閱讀器裝置，實時采 集物體所在托盤圖像；
[0128] 圖像計算單元為帶網(wǎng)卡的計算機(jī)，獲取圖像并根據(jù)特定的算法定位托盤和物體并 計算物體相對于托盤中心的x、y方向偏移值；
[0129] 控制單元為帶網(wǎng)卡的計算機(jī)、PLC、電路板等智能模塊，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，它綜 合激光測距偏移值結(jié)果和圖像偏移值結(jié)果，得出物體偏移值后根據(jù)物體偏移值計算托盤皮 帶運轉(zhuǎn)方向和時間，通知執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)。
[0130] 執(zhí)行單元為控制板、電機(jī)等傳動部件組成的智能托盤控制系統(tǒng)，它根據(jù)控制單元 命令完成托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能。
[0131] 控制單元與測距計算單元通過串口線和網(wǎng)絡(luò)線相連;測距采集單元、圖像采集單 元、測距計算單元、圖像計算單元與控制單元通過網(wǎng)絡(luò)線與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連;控制單元與執(zhí) 行單元通過紅外或漏纜通訊。
[0132] 本系統(tǒng)采用激光測距與圖像識別相結(jié)合的方法，控制流程如圖4所示，控制原理簡 述如下：
[0133] 1.在分揀機(jī)上方安裝激光測距裝置，控制單元將托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給測 距計算單元，測距計算單元根據(jù)觸發(fā)信號獲取對應(yīng)托盤的實時距離數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)觸發(fā)信號和 托盤參數(shù)計算物體高度和x、y方向偏移值;測距糾偏計算方法原理如圖6所示。
[0134] 2.在分揀機(jī)上方安裝圖像采集裝置，圖像采集單元根據(jù)控制單元發(fā)送的觸發(fā)信號 采集待測物體所在托盤圖像，圖像計算單元對所采集圖像進(jìn)行處理，根據(jù)圖像處理算法定 位圖像中托盤和物體位置，計算物體x、y方向偏移值;圖像糾偏計算方法如圖5所示。
[0135] 3.控制單元根據(jù)物體高度分析激光測距偏移值和圖像偏移值，綜合得出物體相對 于托盤中心的偏移值結(jié)果；
[0136] 4.控制單元根據(jù)物體偏移值控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，將物體實際移動至托盤y方向中 線，同時在通知物體落格前根據(jù)x方向偏移值改變物體落格時間，邏輯上等同于將所測物體 統(tǒng)一移動至托盤中心再落格，進(jìn)而達(dá)到在供包不斷變化的情況下仍能準(zhǔn)確實現(xiàn)物體落格。
[0137] 根據(jù)上述控制原理，本發(fā)明實現(xiàn)了托盤上的物體(包裹、扁平件等）自動糾偏對中， 由于在邏輯上相當(dāng)于將所測物體統(tǒng)一移動到了托盤中心位置再落格，所以能克服現(xiàn)有技術(shù) 中供包不準(zhǔn)的缺點，在實際應(yīng)用中將大大提高了包件落格的準(zhǔn)確率。
[0138] 考慮激光測距和圖像處理兩種方式各有利弊，本實施案例中的糾偏系統(tǒng)采用了激 光測距和圖像處理兩種方式相結(jié)合的方法，通過設(shè)置物體高度閾值參數(shù)，當(dāng)物體高度大于 或等于某個閾值時，采用測距偏移值進(jìn)行物體糾偏；當(dāng)物體高度小于某個閾值時，采用圖像 偏移值進(jìn)行物體糾偏，這樣可以有效地彌補(bǔ)兩者糾偏方法的缺陷，對所有物體均能準(zhǔn)確定 位。所述的糾偏控制方法，包括以下步驟：
[0139] 步驟A、計算偏移值 [0140]步驟A1、計算測距偏移值
[0141] 步驟A1.1、控制單元將分揀機(jī)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給測距計算單元，基準(zhǔn) 觸發(fā)信號包含托盤脈沖和托盤號；測距計算單元根據(jù)分揀機(jī)托盤實際尺寸設(shè)置托盤節(jié)距、 托盤x方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止值( xtrayl，xtray2)、托盤y方向起始值 和終止值(y trayl，y tray2 )。
[0142] 步驟Al. 2、測距計算單元根據(jù)托盤節(jié)距和托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算主環(huán)的運行速 度。
[0143] 步驟A1.3、當(dāng)主環(huán)空轉(zhuǎn)(托盤上無物體)時，測距裝置獲取托盤的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳 送給測距計算單元，測距計算單元根據(jù)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算托盤Z方向值Ztrayl。
[0144] 步驟A1.4、當(dāng)托盤上物體經(jīng)過分揀機(jī)主環(huán)上方的測距裝置時，測距裝置不斷獲取 物體的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳送給測距計算單元。
[0145] 步驟A1.5、測距計算單元根據(jù)激光測距數(shù)據(jù)、托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號以及主環(huán)的運行 速度，計算物體所在托盤號、計算物體在x方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止 值(1 1^11，111^12)、計算物體在7方向的起始值和終止值(711^11，711^12)、計算物體在2方向值最 'J、Zmaill 〇
[0146] 步驟A1.6、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在x方向、y方向的起始值和終止值，計算 被測物體中心相對于托盤中心位置是否有前后左右的偏移，如果有偏移則計算出偏移值 (dx，dy):
[0149]步驟A1.7、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在z方向數(shù)據(jù)，計算被測物體的高度h:
[01 50] h - Ztrayl-Zmaill
[0151]步驟Al. 8、測距計算單元將被測物體的托盤號、x與y方向的偏移值和物體高度發(fā) 送給控制單元。
[0152] 步驟A2、計算圖像偏移值
[0153] 步驟A2.1、控制單元將分揀機(jī)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給圖像采集單元，基準(zhǔn) 觸發(fā)信號包含托盤脈沖和托盤號。
[0154] 步驟A2.1、控制單元通知圖像采集單元采集待測物體所在托盤圖像；
[0155] 步驟A2.2、圖像采集單元根據(jù)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號采集托盤圖像，將圖像和對應(yīng)托 盤號發(fā)送給圖像計算單元。
[0156] 步驟A2.3、圖像計算單元根據(jù)圖像識別算法定位圖像中托盤位置和物體位置，計 算物體距離托盤中心的x、y方向偏移值(d x，dy)。
[0157] 步驟A3、綜合偏移值結(jié)果
[0158] 步驟A3.1、如果系統(tǒng)采用兩種偏移值算法，控制單元需要綜合測距計算單元和圖 像計算單元獲取的物體偏移值結(jié)果，當(dāng)物體高度h大于等于設(shè)定值時，以測距計算結(jié)果為 準(zhǔn);當(dāng)物體小于設(shè)定值時，以圖像計算結(jié)果為準(zhǔn)。
[0159] 步驟A3.2、如果系統(tǒng)采用一種偏移值算法，控制單元將該算法計算的偏移值作為 獲取的物體偏移值。
[0160] 步驟B、控制糾偏落格
[0161 ]步驟B1、控制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間。
[0162] 以下按兩種常見皮帶運轉(zhuǎn)方式分析計算y方向居中策略。
[0163] (1)如果托盤皮帶按啟動一勻速運轉(zhuǎn)一停止方式運行，設(shè)^為皮帶運行速度，那么 皮帶運行時間為：
[0165] 這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向 中心位置。
[0166] (2)如果托盤皮帶按啟動一勾加速運轉(zhuǎn)一勾速運行一勾減速運行一停止方式運 行，設(shè)加速度a，最大調(diào)偏速度為v max，當(dāng)托盤皮帶從靜止(速度0)按加速度a勻加速到最大調(diào) 偏速度Vmax，再按加速度a勻減速到0的轉(zhuǎn)動距離為：
[0168]皮帶調(diào)偏規(guī)則如下：
[0169] (a)當(dāng)dy<ddrf時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：
[0171] 再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdls。這樣，當(dāng)托盤皮帶完
[0172] 全停止運動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位置；
[0173] (b)當(dāng)dy>ddef時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：
[0175]接著按最大速度運行時間為：
[0177] 再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdlsl。這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止 運動時，物體移動距離為d y，物體正好停在托盤y方向中心位置；
[0178] 上述為兩種常見皮帶運轉(zhuǎn)方式y(tǒng)方向居中策略，其他皮帶運轉(zhuǎn)方式可以類似計算。
[0179] 步驟B2、控制單元通知執(zhí)行單元皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮 帶運轉(zhuǎn)，將物體移動到y(tǒng)方向中線位置。
[0180] 步驟B3、控制單元根據(jù)x方向偏移值和主環(huán)的運行速度，計算落格時間偏移量：
[0182] 上式中Vm為主環(huán)速度，dx為x方向偏移值。均為已知。
[0183] 步驟B4、控制單元在正常居中物體落格時間的基礎(chǔ)上提前或延遲tdis通知執(zhí)行單 元皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，托盤開始轉(zhuǎn)動下包，落包效果完 全等同于將包件移動在托盤居中位置再落格。
[0184] 實施例2基于測距偏移值算法的糾偏控制系統(tǒng)
[0185] 本發(fā)明提出了兩種偏移值計算方法，在實際使用中，根據(jù)待分揀物體特性，可采用 一種算法構(gòu)建糾偏控制系統(tǒng)，如圖2所示為基于測距算法的糾偏控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖，該系 統(tǒng)包括位于分揀機(jī)主環(huán)上方的測距采集單元、測距計算單元、控制單元和執(zhí)行單元。各單元 定義與實施例1相同。
[0186] 由于只采用一種基于激光測距的偏移值計算方法，控制單元不需要再綜合兩種偏 移值結(jié)果，直接將測距偏移值作為物體偏移結(jié)果，據(jù)此計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和時間，通知 執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能。
[0187] 本實施例糾偏控制方法的步驟在實施例1中步驟的基礎(chǔ)上刪除步驟A2。
[0188] 實施例3基于圖像偏移值算法的糾偏控制系統(tǒng)
[0189] 本發(fā)明提出了兩種偏移值計算方法，在實際使用中，根據(jù)待分揀物體特性，可采用 一種算法構(gòu)建糾偏控制系統(tǒng)，如圖3所示為基于圖像處理算法的糾偏控制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖， 該系統(tǒng)包括位于分揀機(jī)主環(huán)上方的圖像采集單元、圖像計算單元、控制單元和執(zhí)行單元。各 單元定義與實施例1相同。
[0190] 由于只采用一種基于激光測距的偏移值計算方法，控制單元不需要再綜合兩種偏 移值結(jié)果，直接將圖像偏移值作為物體偏移結(jié)果，據(jù)此計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和時間，通知 執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能。
[0191 ]本實施例糾偏控制方法的步驟在實施例1中步驟的基礎(chǔ)上刪除步驟A1。
【主權(quán)項】
1. 一種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，所述分揀機(jī)用于包件分揀時，分揀機(jī)的托盤沿分 揀機(jī)主環(huán)運行方向定義為X方向，在托盤平面上垂直于主環(huán)運行方向為y方向，垂直于托盤 平面的方向為z方向，托盤隨主環(huán)傳輸線沿x方向運行，同時托盤皮帶可沿y方向左右轉(zhuǎn)動， 將包件從供包臺接入托盤或者將包件從托盤上卸載到指定目的格口， 所述糾偏控制系統(tǒng)包括測距采集單元、測距計算單元、控制單元和執(zhí)行單元， 測距采集單元安裝在主環(huán)上方，用于實時獲取托盤和包件的測距數(shù)據(jù)， 測距計算單元用于計算包件x、y方向偏移值和包件高度， 控制單元，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，通過執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)， 執(zhí)行單元根據(jù)控制單元命令完成托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能， 其中，測距計算單元對于包件x、y方向偏移值計算過程如下，其中，物體即為所述的包 件， 步驟A1.1、控制單元將分揀機(jī)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給測距計算單元，基準(zhǔn)觸發(fā) 信號包含托盤脈沖和托盤號；測距計算單元根據(jù)分揀機(jī)托盤實際尺寸設(shè)置托盤節(jié)距、托盤x 方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止值(xtrayl，xtray2)、托盤y方向起始值和終 -1-t( y trayl j y tray2 )； 步驟Al.2、測距計算單元根據(jù)托盤節(jié)距和托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算主環(huán)的運行速度； 步驟A1.3、當(dāng)主環(huán)空轉(zhuǎn)(托盤上無物體)時，測距裝置獲取托盤的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳送給 測距計算單元，測距計算單元根據(jù)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算托盤Z方向值Ztrayl ; 步驟A1.4、當(dāng)托盤上物體經(jīng)過分揀機(jī)主環(huán)上方的測距裝置時，測距裝置不斷獲取物體 的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳送給測距計算單元； 步驟A1.5、測距計算單元根據(jù)激光測距數(shù)據(jù)、托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號以及主環(huán)的運行速度， 計算物體所在托盤號、計算物體在X方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止值 (11^11，1 11^12)、計算物體在7方向的起始值和終止值(711^11，711^12)、計算物體在2方向值最小 Zmaill ； 步驟A1.6、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在x方向、y方向的起始值和終止值，計算被測 物體中心相對于托盤中心位置是否有前后左右的偏移，如果有偏移則計算出偏移值(dx， dy):步驟A1.7、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在z方向數(shù)據(jù)，計算被測物體的高度h: h - Ztrayl-Zmaill 步驟Al.8、測距計算單元將被測物體的托盤號、x與y方向的偏移值和物體高度發(fā)送給 控制單元。2. 如權(quán)利要求1所述的用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于，控制單元完成糾偏控 制的過程如下： 步驟B1、控制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間； 步驟B2、控制單元通知執(zhí)行單元皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮帶運 轉(zhuǎn)，將物體移動到y(tǒng)方向中線位置； 步驟B3、控制單元根據(jù)x方向偏移值和主環(huán)的運行速度，計算落格時間偏移量：上式中Vm為主環(huán)速度，dx為X方向偏移值，均為已知量； 步驟B4、控制單元在正常居中物體落格時間的基礎(chǔ)上提前或延遲tdis通知執(zhí)行單元皮 帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，托盤轉(zhuǎn)動下包。3. 如權(quán)利要求2所述的用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的步驟B1中，控 制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，可以分為以下按兩種皮帶 運轉(zhuǎn)方式分析計算y方向居中策略： (1 )如果托盤皮帶按啟動一勾速運轉(zhuǎn)一停止方式運行，設(shè)Va為皮帶運行速度，那么皮帶 運行時間為：這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位 置； (2)如果托盤皮帶按啟動一勾加速運轉(zhuǎn)一勾速運行一勾減速運行一停止方式運行，設(shè) 加速度a，最大調(diào)偏速度為vmax，當(dāng)托盤皮帶從靜止(速度0)按加速度a勻加速到最大調(diào)偏速 度Vm ax，再按加速度a勻減速到0的轉(zhuǎn)動距離為：皮帶調(diào)偏規(guī)則如下： (a) 當(dāng)dy<ddrf時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdis。這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動 時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位置； (b) 當(dāng)dy>ddrf時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：接著按最大速度運行時間為：再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdisl。這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動 時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位置。4. 如權(quán)利要求1所述的用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于， 測距采集單元為安裝在主環(huán)上方的激光測距儀裝置，通過激光測量物體與測距裝置間 的距離，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，實時獲取托盤和物體測距數(shù)據(jù)； 測距計算單元為帶網(wǎng)卡和串口卡的計算機(jī)，接收測距儀的數(shù)據(jù)，計算物體X、y方向偏移 值和物體高度； 控制單元為帶網(wǎng)卡的計算機(jī)、PLC、電路板等智能模塊，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，根據(jù)激光 測距偏移值結(jié)果，得出物體偏移值后根據(jù)物體偏移值計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和時間，通知 執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)， 執(zhí)行單元為控制板和電機(jī)傳動部件組成的智能托盤控制系統(tǒng)，根據(jù)控制單元命令完成 托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能， 控制單元與測距計算單元通過串口線和網(wǎng)絡(luò)線相連;測距采集單元、測距計算單元、控 制單元通過網(wǎng)絡(luò)線與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連;控制單元與執(zhí)行單元通過紅外或漏纜通訊。5. -種用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，所述分揀機(jī)用于包件分揀時，分揀機(jī)的托盤沿分 揀機(jī)主環(huán)運行方向定義為x方向，在托盤平面上垂直于主環(huán)運行方向為y方向，垂直于托盤 平面的方向為z方向，托盤隨主環(huán)傳輸線沿x方向運行，同時托盤皮帶可沿y方向左右轉(zhuǎn)動， 將包件從供包臺接入托盤或者將包件從托盤上卸載到指定目的格口， 所述糾偏控制系統(tǒng)包括測距采集單元、測距計算單元、控制單元、執(zhí)行單元、圖像采集 單元和圖像計算單元， 測距采集單元安裝在主環(huán)上方，用于實時獲取托盤和包件的測距數(shù)據(jù)， 測距計算單元用于計算包件x、y方向偏移值和包件高度， 控制單元，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，通過執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)， 執(zhí)行單元根據(jù)控制單元命令完成托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能， 圖像采集單元為安裝在主環(huán)上方，用于實時采集物體所在托盤圖像， 圖像計算單元獲取圖像，定位托盤和物體并計算物體相對于托盤中心的x、y方向偏移 值， 其中，測距計算單元對于包件x、y方向偏移值計算過程如下，其中，物體即為所述的包 件， 步驟A1.1、控制單元將分揀機(jī)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給測距計算單元，基準(zhǔn)觸發(fā) 信號包含托盤脈沖和托盤號；測距計算單元根據(jù)分揀機(jī)托盤實際尺寸設(shè)置托盤節(jié)距、托盤x 方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止值(xtrayl，xtray2)、托盤y方向起始值和終 -1-t( y trayl j y tray2 )； 步驟Al.2、測距計算單元根據(jù)托盤節(jié)距和托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算主環(huán)的運行速度； 步驟A1.3、當(dāng)主環(huán)空轉(zhuǎn)(托盤上無物體)時，測距裝置獲取托盤的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳送給 測距計算單元，測距計算單元根據(jù)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號計算托盤Z方向值Ztrayl ; 步驟A1.4、當(dāng)托盤上物體經(jīng)過分揀機(jī)主環(huán)上方的測距裝置時，測距裝置不斷獲取物體 的實時坐標(biāo)數(shù)據(jù)，傳送給測距計算單元； 步驟A1.5、測距計算單元根據(jù)激光測距數(shù)據(jù)、托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號以及主環(huán)的運行速度， 計算物體所在托盤號、計算物體在X方向相對托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號偏移的起始值和終止值 (11^11，1 11^12)、計算物體在7方向的起始值和終止值(711^11，711^12)、計算物體在2方向值最小 Zmaill ； 步驟A1.6、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在x方向、y方向的起始值和終止值，計算被測 物體中心相對于托盤中心位置是否有前后左右的偏移，如果有偏移則計算出偏移值(dx， dy):步驟A1.7、測距計算單元根據(jù)托盤和物體在z方向數(shù)據(jù)，計算被測物體的高度h: h - Ztrayl-Zmaill 步驟Al.8、測距計算單元將被測物體的托盤號、x與y方向的偏移值和物體高度發(fā)送給 控制單元， 其中，圖像計算單元對于物體在x、y方向偏移值計算過程如下，其中，物體即為所述的 包件， 步驟A2.1、控制單元將分揀機(jī)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號實時發(fā)送給圖像采集單元，基準(zhǔn)觸發(fā) 信號包含托盤脈沖和托盤號； 步驟A2.1、控制單元通知圖像采集單元采集待測物體所在托盤圖像； 步驟A2.2、圖像采集單元根據(jù)托盤基準(zhǔn)觸發(fā)信號采集托盤圖像，將圖像和對應(yīng)托盤號 發(fā)送給圖像計算單元； 步驟A2.3、圖像計算單元根據(jù)圖像識別算法定位圖像中托盤位置和物體位置，計算物 體距離托盤中心的x、y方向偏移值(dx，dy); 控制單元綜合測距計算單元和圖像計算單元獲取的物體偏移值結(jié)果，當(dāng)物體高度h大 于等于設(shè)定值時，以測距計算單元結(jié)果為準(zhǔn)；當(dāng)物體小于設(shè)定值時，以圖像計算單元結(jié)果為 準(zhǔn)。6. 如權(quán)利要求5所述的用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于，控制單元完成糾偏控 制的過程如下： 步驟B1、控制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間； 步驟B2、控制單元通知執(zhí)行單元皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮帶運 轉(zhuǎn)，將物體移動到y(tǒng)方向中線位置； 步驟B3、控制單元根據(jù)x方向偏移值和主環(huán)的運行速度，計算落格時間偏移量：上式中Vm為主環(huán)速度，dx為X方向偏移值，均為已知量； 步驟B4、控制單元在正常居中物體落格時間的基礎(chǔ)上提前或延遲tdis通知執(zhí)行單元皮 帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)，托盤轉(zhuǎn)動下包。7. 如權(quán)利要求6所述的用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的步驟B1中，控 制單元根據(jù)y方向偏移值dy計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和運行時間，可以分為以下按兩種皮帶 運轉(zhuǎn)方式分析計算y方向居中策略： (1 )如果托盤皮帶按啟動一勾速運轉(zhuǎn)一停止方式運行，設(shè)Va為皮帶運行速度，那么皮帶 運行時間為：這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位 置； (2)如果托盤皮帶按啟動一勾加速運轉(zhuǎn)一勾速運行一勾減速運行一停止方式運行，設(shè) 加速度a，最大調(diào)偏速度為vmax，當(dāng)托盤皮帶從靜止(速度0)按加速度a勻加速到最大調(diào)偏速 度Vm ax，再按加速度a勻減速到0的轉(zhuǎn)動距離為：皮帶調(diào)偏規(guī)則如下： (a) 當(dāng)dy<ddrf時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdis。這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動 時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位置； (b) 當(dāng)dy>ddrf時，則托盤皮帶從靜止按加速度a運行時間為：接著按最大速度運行時間為：再按加速度a從當(dāng)前速度勻減速為0的時間也為tdisl。這樣，當(dāng)托盤皮帶完全停止運動 時，物體移動距離為dy，物體正好停在托盤y方向中心位置。8.如權(quán)利要求5所述的用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于， 測距采集單元為安裝在主環(huán)上方的激光測距儀裝置，通過激光測量物體與測距裝置間 的距離，并將距離數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)，實時獲取托盤和物體測距數(shù)據(jù)； 測距計算單元為帶網(wǎng)卡和串口卡的計算機(jī)，接收測距儀的數(shù)據(jù)，計算物體x、y方向偏移 值和物體高度； 控制單元為帶網(wǎng)卡的計算機(jī)、PLC、電路板等智能模塊，用于分揀機(jī)主環(huán)控制，根據(jù)激光 測距偏移值結(jié)果，得出物體偏移值后根據(jù)物體偏移值計算托盤皮帶運轉(zhuǎn)方向和時間，通知 執(zhí)行單元控制托盤皮帶運轉(zhuǎn)， 執(zhí)行單元為控制板和電機(jī)傳動部件組成的智能托盤控制系統(tǒng)，根據(jù)控制單元命令完成 托盤皮帶運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)物體糾偏功能， 控制單元與測距計算單元通過串口線和網(wǎng)絡(luò)線相連;測距采集單元、圖像采集單元、測 距計算單元、圖像計算單元與控制單元通過網(wǎng)絡(luò)線與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)相連;控制單元與執(zhí)行單 元通過紅外或漏纜通訊； 圖像采集單元為安裝在主環(huán)上方的具有圖像采集功能的OBR閱讀器裝置，實時采集物 體所在托盤圖像； 圖像計算單元為帶網(wǎng)卡的計算機(jī)，獲取圖像并定位托盤和物體并計算物體相對于托盤 中心的x、y方向偏移值。9.如權(quán)利要求1或5所述的用于分揀機(jī)的糾偏控制系統(tǒng)，其特征在于， 托盤上的物體即為包件，包括包裹和扁平件。
【文檔編號】G05B19/402GK106054805SQ201610531486
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】范生淼, 徐玲, 孫中陽, 孟欣東
【申請人】上海郵政科學(xué)研究院