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CN102807057B - 智能货柜及其控制系统 - Google Patents

智能货柜及其控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种智能货柜，其包括：至少一列货盒架，所述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所述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，其设置在所述智能货柜的前端；用于货柜自动出货的出货装置，其设置在所述智能货柜的前端；信息识别模块，其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。本发明的智能货柜结构简单，使用方便，可以保证正确的入货和出货，减少管理费用。

Description

智能货柜及其控制系统
技术领域
本发明涉及一种物流设备领域中用于存取货品智能货柜。
背景技术
随着物流技术整体现代化水平的提高，物流管理落后已成为我国物流领域提高服务质量的一大障碍，现有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，进而导致管理费用的增加，传统简单、静态的货柜管理已无法满足各种需求。
其中货柜自动化是物流现代化建设中的关键环节，如果能够利用先进的自动化技术对货品的管理、发放进行全自动控制，那么就可以实现货品发放零差错、提高空间、时间及人员工作效率、节约能源、降低管理成本的目标。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中存在的不足，提供一种智能货柜，与传统货柜系统相比，能够杜绝错误、提高服务，降低强度、提高效率，控制安全、节约成本。
为实现本发明的上述目的，本发明提供一种智能货柜，其包括：至少一列货盒架，所述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所述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，其设置在所述智能货柜的前端；用于货柜自动出货的出货装置，其设置在所述智能货柜的前端；信息识别模块，其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。
优选的，至少设置有偶数列货盒架，其中每两列货盒架组成一组存货单元，在所述存货单元的两列货盒架之间形成通道，所述智能小车设置在所述通道内，并且入货装置和出货装置设置在所述通道前端。
优选的，所述货盒包括自动货盒和普通货盒，其中，自动货盒设置在所述存货单元的一列货盒架的货格内，普通货盒设置在所述存货单元的另一列货盒架的货格内。
优选的，智能货柜还包括设置在所述另一列货盒架前端的抽屉，所述抽屉用于人工对普通货盒进行存取货品。
优选的，智能货柜还包括实现对智能货柜的操作和信息显示的操作显示模块，其包括触摸屏、键盘、显示器。
优选的，智能货柜还包括与上位机实现网络通讯功能的网络通讯模块。
优选的，智能货柜还包括对存取过程和周围环境监控的监控模块，所述监控模块包括摄像头。
优选的，所述抽屉为2-6个。
优选的，还包括机架及外壳模块，所述机架及外壳模块包括机架、外壳、维修门、电器柜。
特别地，智能小车，包括：机座；安装在机座上的Y轴桁架；安装在Y轴桁架上的Y轴传动机构；固定设置在Y轴传动机构上的Z轴桁架，其在Y轴传动机构的带动下在Y轴桁架上左右移动；安装在Z轴桁架上的Z轴传动机构；与Z轴传动机构连接的X轴运动单元，其在Z轴桁架上上下移动；安装在X轴运动单元上用于提取货物的货叉机构；其中，所述Y轴传动机构、Z轴传动机构和X轴运动单元均和设于智能小车外部的控制系统相连。
特别地，货叉机构包括：底板；安装在底板上的导轨和第一齿条；通过设于底端的滑槽与所述导轨相配合并在所述导轨上前后移动的传动装置；与所述传动装置的转轴连接的动力装置；其中，所述传动装置的转轴上依次安装三个齿轮，位于中间的齿轮与所述第一齿条相啮合，以便带动所述传动装置沿着所述导轨进行前后运动；其中，所述三个齿轮中的另外两个齿轮分别与安装在所述传动装置左右两端外围的第二齿条相啮合，以便所述第二齿条相对于所述传动装置进行前后运动。
特别地，自动货盒包括：由前面板、后面板、左侧板、右侧板组成的货盒本体，设置在本体内且将该本体空间划分成若干个用于存放货品容腔的多个横向隔板和多个纵向隔板，其中，在每个容腔的纵向隔板的底部设置有第一凹槽，所述第一凹槽的两端分别设置一孔；多个旋转轴，其中每一旋转轴的两端可旋转地设置在上述孔内；旋转传动装置，其驱动旋转轴顺时或者逆时旋转；多个挡片，其一侧固定在上述旋转轴上，随旋转轴一起旋转可封闭或者打开每一货品容腔的底部。
特别地，入货装置包括：入货输送机，其包括步进电机；设置在入货输送机的出口端并且传输方向与入货输送机的传输方向相垂直的分货输送机；设置在分货输送机出口端的导向槽；导向槽宽度调整机构，用于根据不同货品宽度调整导向槽的宽度以便入货；其中，入货输送机依据控制指令控制步进电机而步进运动，运动停止的同时货输送机运动，把货品运至导向槽。
特别地，抽屉包括：U型抽屉本体，其由前面板、底板和后面板组成，并构成用于安置货盒的空腔；设置在所述底板底部的滑轨，其与设置在货柜上的滑轨槽相配合，以便于实现抽屉本体的拉出与送回动作；设置在所述前面板和所述后面板上部的用于定位和支撑所述货盒的结构。
此外，本发明还提供了一种用于上述智能货柜的控制系统，其包括：连接控制中心的上位机，用于根据存取货品的信息生成对下位机进行控制的控制程序；连接所述上位机的所述下位机，其中，所述下位机包括：智能小车控制模块，其根据存取信息控制智能小车的X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器，以执行送货盒或者取货盒操作；入货装置控制模块，其根据需要存放货品信息判定是存放在普通货盒还是智能货盒，当判定存放在智能货盒时，控制入货装置的入货输送机和分货输送机进行运动，将货品存放在智能货盒中；出货装置控制模块，其根据取货货品信息判定是存放在普通货盒还是智能货盒，当判定存放在智能货盒时，智能小车将存放所述取货货品的智能货盒运至出货位并将指定数量的货品导出至出货装置的传输带上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过上述各个部件的组成，可以保证正确的入货和出货，减少管理费用。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为本发明的智能货柜整体结构示意图；
图2为图1中去掉外壳后的智能货柜结构示意图；
图3为图1所示的智能货柜的正视图；
图4为图1所示的智能货柜的右视图；
图5为图3所示的局部放大图；
图6为图4所示的局部放大图；
图7为图4所示的A-A剖视图；
图8为本发明的智能货柜的智能小车示意图；
图9为本发明的智能货柜的入货装置示意图；
图10a、10b、10c为本发明的智能货柜的自动货盒示意图；
图11为本发明的智能货柜的控制示意图；
具体实施方式
图1是本发明的智能货柜整体结构示意图，其具有机架及外壳模块，该机架及外壳模块包括机架13、外壳1、维修门14、电器柜12。
如图2-7所示，该智能货柜包括：至少一列货盒架2，所述货盒架设置有多个用于存放货盒的货格3，优选至少设置偶数列货盒架，其中两列货盒架组成一组存货单元，在所述存货单元的两列货盒架之间形成通道；用于在货柜的货架上进行三维方向移动以在所述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4，所述智能小车设置在所述通道内；用于货柜自动入货的入货装置5，其设置在所述智能货柜的前端；用于货柜自动出货的出货装置，其设置在所述智能货柜的前端，其中出货装置包括水平出货装置7和通道出货装置6；即入货装置和出货装置均设置在所述通道前端；信息识别模块，其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。
由于货品的特性不同，有时需要分别对待，在本申请中正是为了使智能货柜能适应不同使用者不同需求，能够对不同特性的货品分别对待，设计了自动货盒8和普通货盒9两种货盒，其中自动货盒设置在所述存货单元的一列货盒架的货格内以及所述另一列货盒架的部分货格内，主要用于存放没有特殊要求的货品，而普通货盒设置在所述另一列货盒架的其它货格内。为此，智能货柜还包括：设置在所述另一列货盒架前端的抽屉，该抽屉用于人工对普通货盒进行存取货品。优选的，所述抽屉为2-6个，而普通货盒的数量可以根据实际使用需要而具体选择。
此外，智能货柜还包括实现对智能货柜的操作和信息显示的操作显示模块，其包括触摸屏、键盘、显示器；与上位机实现网络通讯功能的网络通讯模块；对存取过程和周围环境监控的监控模块，所述监控模块包括摄像头。
如图8所示，本发明的智能小车4包括：机座41；安装在机座41上的Y轴桁架46；安装在Y轴桁架46上的Y轴传动机构42；固定设置在Y轴传动机构42上的Z轴桁架43，其在Y轴传动机构42的带动下在Y轴桁架46上左右移动；安装在Z轴桁架43上的Z轴传动机构45；与Z轴传动机构45连接的X轴运动单元44，其在Z轴桁架43上上下移动；安装在X轴运动单元44上用于提取货物的货叉机构；其中，所述Y轴传动机构42、Z轴传动机构45和X轴运动单元44均和设于智能小车外部的控制系统相连。
如图9所示，本发明的入货装置5，其包括：通过步进电机54驱动的入货输送机51，设置在入货输送机的出口端并且传输方向与入货输送机的传输方向相垂直的分货输送机52；设置在分货输送机出口端的导向槽53。在入货输送机入口端设有一启动按钮511，当将货品，如药盒放置在入货输送机51的传送带上，入货输送机51依据控制指令控制步进电机而步进运动，将货品传送至分货输送机52上，在入货输送机51运动停止的同时货输送机运动，把货品通过导向槽53存放在智能货柜的指定的货盒中。
由于货品包装尺寸有差异，为了方便入货，在本申请的入货装置中增设了导向槽宽度调整机构55，用于根据不同货品宽度调整导向槽的宽度。导向槽宽度调整机构55包括：设置在分货输送机远离入货输送机一侧的导向挡板56，所述导向挡板从分货输送机的入口端延伸到导向槽的出口端；调整电机57，该调整电机通过一固定板58固定在分货输送机或者导向槽上；L型调整板59，其一侧板与所述导向挡板固定连接；一端与所述调整电机连接的调整丝杠50。其中，在L型调整板的另一侧板上设有一螺纹孔，所述调整丝杠的另一端拧入所述螺纹孔中，调整电机旋转带动调整丝杠旋转，从而带动所述导向挡板向左或者向右运动而调整导向槽的宽度。为了使挡板56在左右移动时平稳，导向槽宽度调整机构55还包括：至少一个导向杆，其一端与所述固定板58固定连接，其中，在L型调整板的另一侧板上还设至少一个光孔，所述至少一个导向杆的另一端插入到至少一个光孔中。
图10a、10b、10c所示，本发明智能货柜的自动货盒8包括：由前面板81、后面板82、左侧板84、右侧板83组成的货盒本体；设置在所述本体内且将本体空间划分成若干个用于存放货品容腔的多个横向隔板86和多个纵向隔板85，其中，在每个容腔的纵向隔板的底部设置有向上延伸的第一凹槽，所述第一凹槽的两侧分别设置一孔；多个旋转轴811，其中每一旋转轴的两端可旋转地设置在上述孔内；旋转传动装置87，其驱动旋转轴顺时或者逆时旋转；多个挡片812，其一侧固定在上述旋转轴上，随旋转轴一起旋转可封闭或者打开每一货品容腔的底部。旋转传动装置包括：固定在所述旋转轴一端上的小齿轮88；与上述小齿轮相啮合的小齿条89；其中，在每个容腔的横向隔板的底部设置有第二凹槽，在该第二凹槽的底部设置有凸起的圆柱，该圆柱上套设有压簧813，小齿条的一端部可与该压簧接触；小齿条的另一端部设置有顶帽810。货盒设置智能货柜的货盒架2的货格3上，当取货品时，通过智能小车将货盒运送到出货装置输入口端，然后通过设置在货架或者出货装置上的顶针向上推顶帽810，小齿条89向上运动使得小齿轮旋转，进而带动旋转轴上的挡片812旋转以打开每一货品容腔的底部，进行出货。
为了实现能够自动存取货品，本发明提供了一种智能货柜的控制系统，如图11所示，其包括：连接控制中心的上位机，用于根据存取货品的信息生成对下位机进行控制的控制程序；连接所述上位机的所述下位机，其中，所述下位机包括：智能小车控制模块，其根据存取信息控制智能小车的X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器，以执行送货盒或者取货盒操作；入货装置控制模块，其根据需要存放货品信息判定是存放在普通货盒还是智能货盒，当判定存放在智能货盒时，控制入货装置的入货输送机和分货输送机进行运动，将货品存放在智能货盒中；出货装置控制模块，其根据取货货品信息判定是存放在普通货盒还是智能货盒，当判定存放在智能货盒时，智能小车将存放所述取货货品的智能货盒运至出货位并将指定数量的货品导出至出货装置的传输带上。
尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能货柜的控制系统，其特征在于，包括：
连接控制中心的上位机，用于根据存取货品的信息生成对下位机进行控制的控制程序；
连接所述上位机的所述下位机；其中，所述下位机包括：智能小车控制模块，其根据存取信息控制智能小车的X轴伺服驱动器、Y轴伺服驱动器、Z轴伺服驱动器，以执行送货盒或者取货盒操作；入货装置控制模块，其根据需要存放货品信息判定是存放在普通货盒还是智能货盒，当判定存放在智能货盒时，控制入货装置的入货输送机和分货输送机进行运动，将货品存放在智能货盒中；出货装置控制模块，其根据取货货品信息判定是存放在普通货盒还是智能货盒，当判定存放在智能货盒时，智能小车将存放所述取货货品的智能货盒运至出货位并将指定数量的货品导出至出货装置的传输带上。
2.一种智能货柜，其特征在于，该智能货柜具有权利要求1所述的控制系统，所述智能货柜还包括：
至少一列货盒架(2)，所述货盒架设置有多个用于存放货盒(8，9)的货格(3)；
用于在货柜的货架上进行三维方向移动以在所述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(4)；
用于提取货物且安装在智能小车上的货叉机构；
用于货柜自动入货的入货装置(5)，其设置在所述智能货柜的前端；
用于货柜自动出货的出货装置(6，7)，其设置在所述智能货柜的前端；
信息识别模块，其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。
3.根据权利要求2所述的智能货柜，其特征在于，至少设置有偶数列货盒架，其中每两列货盒架组成一组存货单元，在所述存货单元的两列货盒架之间形成通道，所述智能小车设置在所述通道内，并且入货装置和出货装置设置在所述通道前端。
4.根据权利要求3所述的智能货柜，其特征在于，所述货盒包括自动货盒(8)和普通货盒(9)，其中，自动货盒设置在所述存货单元的一列货盒架的货格内以及另一列货盒架的部分货格内，普通货盒设置在所述另一列货盒架的其它货格内。
5.根据权利要求4所述的智能货柜，其特征在于，智能货柜还包括：设置在所述另一列货盒架前端的抽屉(10)，所述抽屉用于人工对普通货盒进行存取货品。
6.根据权利要求2-5中任意一项所述的智能货柜，其特征在于，智能货柜还包括实现对智能货柜的操作和信息显示的操作显示模块(11)，其包括触摸屏、键盘、显示器。
7.根据权利要求2-5中任意一项所述的智能货柜，其特征在于，智能货柜还包括与上位机实现网络通讯功能的网络通讯模块。
8.根据权利要求2-5中任意一项所述的智能货柜，其特征在于，智能货柜还包括对存取过程和周围环境监控的监控模块，所述监控模块包括摄像头。
9.根据权利要求5所述的智能货柜，其特征在于，所述抽屉为2-6个。
10.根据权利要求2-5中任意一项所述的智能货柜，其特征在于，还包括机架及外壳模块，所述机架及外壳模块包括机架(13)、外壳(1)、维修门(14)、电器柜(12)。
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