一种物流配送中心智能分拣系统

技术领域

本发明涉及智能配送物流分拣设备领域，尤其是涉及一种物流配送中心智能分拣系统。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的不断提高，网购已经成为人们一种重要的购物方式，由此带来物流分拣行业的蓬勃发展，物流分拣是将物品按品种、出入库先后顺序进行分门别类地堆放的作业，分拣是完善送货、支持送货的准备性工作，是不同配送企业在送货时竞争和提高自身经济效益的必然延伸。所以，也可以说分拣是送货向高级形式发展的必然要求。传统的物流分拣往往由人工完成，或者由自动化智能化程度较低的机械设备完成，其生产效率较低，且在关键工序岗位无法摆脱人工的参与，因此，随着人力资源成本的不断提升，研究并开发一种物流配送中心智能分拣系统具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种物流配送中心智能分拣系统，其在具体的操作使用过程中，能够替代人工对快递货物进行快速、准确的分拣作业，具有高效的分拣作业功能，极大的降低了操作人员的劳动负担，提高了分拣效率，满足了操作使用人员的分拣使用需要。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种物流配送中心智能分拣系统，包括，控制器模块、工控机、坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块，所述的坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块三者的底部安装布置在工作地面上，坐标指引模块布置在货物放置整理模块的前端用于为抓取快递包裹提供空间三维坐标数据，货物放置整理模块位于坐标指引模块与分拣模块之间用于对货物进行放置、翻转整理及输送作业，分拣模块位于货物放置整理模块的后端用于输送并分拣货物，在坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块三者的外侧安装布置有控制器模块及工控机，控制器模块及工控机用于对坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块三者进行控制作业。

所述的坐标指引模块包括，3D视觉相机固定架及3D视觉相机，所述的3D视觉相机固定架的底部安装在货物放置整理模块前端的工作地面上，在3D视觉相机固定架上安装有3D视觉相机，3D视觉相机通过紧固螺栓与3D视觉相机固定架安装在一起，所述的3D视觉相机通过数据线连接在工控机上，为抓取快递包裹提供空间三维坐标数据。

所述的货物放置整理模块包括，第一分拣机器人、第一传送带、第一翻转机器人、第二翻转机器人，所述的第一传送带布置在分拣模块的前端部位，在第一传送带的前部安装有第一分拣机器人，第一分拣机器人用于将外部货物放置在第一传送带上，在第一传送带的两侧分别布置有第一翻转机器人、第二翻转机器人，第一翻转机器人用于抓取第一传送带上的标签朝下的快递包裹并在程序的控制下末端轴翻转180度，与第二翻转机器人配合，完成快递包裹的翻转，实现快递包裹标签朝上。

进一步的，在第一传送带上安装有深度相机支架，深度相机支架的底部横跨在第一传送带两侧机架上，在深度相机支架上安装有深度相机本体，所述的深度相机本体通过数据线连接在工控机上，对第一输送带上标签倒扣的快递包裹进行监测并将监测信息传输给第一翻转机器人，引导第一翻转机器人抓取，第一翻转机器人与第二翻转机器人配合工作，完成标签朝下的快递包裹的翻转。

所述的分拣模块包括，第二传送带、第二分拣机器人、第三分拣机器人，所述的第二传送带的前端与第一输送带的尾端安装相连，第二传送带的底部安装在工作地面上用于带动货物匀速移动，在第二传送带的两侧分别安装布置有第二分拣机器人、第三分拣机器人，第二分拣机器人、第三分拣机器人通过螺栓固定在固定地面上用于抓取第二传送带的平带上指定的快递包裹，根据地域信息将其放置在指定区域中，完成快递包裹分拣。

进一步的，在第二传送带上安装有分拣相机支架，所述的分拣相机支架通过螺栓固定在第二传送带上的机架上，在分拣相机支架上安装有分拣相机本体，分拣相机本体能够读取第二传送带上流过其镜头视野的物流包裹标签信息，并进行图像处理，识别其地域信息，引导第二分拣机器人、第三分拣机器人抓取识别后的物流包裹信息，并放置在指定的收纳装置中。

进一步的，在坐标指引模块的下侧布置有快递收纳装置，所述的快递收纳装置用于存放无序快递堆垛，在 第二传送带的两侧分别布置有第一分拣后快递收纳装置、第二分拣后快递收纳装置、第三分拣后快递收纳装置及第四分拣后快递收纳装置，第一分拣后快递收纳装置、第二分拣后快递收纳装置、第三分拣后快递收纳装置及第四分拣后快递收纳装置用于收纳代表地域的分拣后的物流包裹。

进一步的，在第一分拣机器人、第二分拣机器人、第三分拣机器人、第一翻转机器人及第二翻转机器人上安装有末端执行器，所述的末端执行器包括，吸盘固定板、法兰连接件及吸盘组件，所述的法兰连接件的底部安装在吸盘固定板上并通过紧固螺栓与吸盘固定板紧固安装相连，在吸盘固定板上安装有四组执行吸附作用的吸盘组件，所述的吸盘组件与吸盘固定板锁紧安装在一起。

所述的吸盘组件包括，第一固定螺母、第二固定螺母、吸盘固定杆、压缩弹簧及吸盘体，所述的吸盘固定杆为两端有外螺纹、中间为空心的棒状零件结构，第一固定螺母旋钮在吸盘固定杆的上部外螺纹处对吸盘固定杆进行限位，所述的压缩弹簧套装在吸盘固定杆的外圆位置，在吸盘固定杆的下侧外螺纹处旋钮有第二固定螺母，所述的第二固定螺母用于对压缩弹簧进行限位，所述的吸盘体安装在吸盘固定杆底部并与吸盘固定杆固定安装相连。

进一步的，所述的法兰连接件整体为U型结构体。

本发明的有益效果为：本发明的一种物流配送中心智能分拣系统，整体设计科学，其在具体的操作使用过程中，本发明的物流配送中心智能分拣系统可通过控制器模块、工控机、坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块等组成模块的协同作用，能够替代人工对快递货物进行快速、准确的分拣作业，具有高效的分拣作业功能，具体而言，本发明中的坐标指引模块可对快递的抓取提供准确的空间三维坐标数据，货物放置整理模块可通过在坐标指引模块的指引下，逐个抓取无序快递堆垛中的的快递包裹并有序地放置在第一传送带上，第一翻转机器人可抓取第一传送带上的标签朝下的快递包裹并在程序的控制下末端轴翻转180度，与第二翻转机器人配合，完成快递包裹的翻转，实现快递包裹标签朝上，第二分拣机器人、第三分拣机器人可抓取识别后的物流包裹并放置在指定的收纳装置中，本发明在具体使用时，极大的降低了操作人员的劳动负担，提高了分拣效率，满足了操作使用人员的分拣使用需要。

附图说明

图1是本发明的整体立体结构示意图；

图2是本发明的整体俯视结构示意图；

图3是本发明的末端执行器的结构示意图一；

图4是本发明的末端执行器的结构示意图二；

图5是本发明中的末端执行器的主视结构示意图；

图6是本发明中的末端执行器的工作原理示意图；

图中标号为：1-控制器模块、2-工控机、3-快递收纳装置、4-无序快递堆垛、5-视觉相机固定架、6-视觉相机本体、7-第一分拣机器人、8-第一传送带、9-深度相机支架、10-深度相机体、11-第一翻转机器人、12-第二翻转机器人、13-第二传送带、14-分拣相机本体、15-分拣相机支架、16-第二分拣机器人、17-第三分拣机器人、18-第一分拣后快递收纳装置、19-第二分拣后快递收纳装置、20-第三分拣后快递收纳装置、21-第四分拣后快递收纳装置、22-第一编码器、23-第二编码器、24-第一末端执行器、25-第二末端执行器、26-真空发生器、27-消声器、28-第一电磁换向阀、29-气动三联件、30-气源、31-第二电磁换向阀、32-节流阀、33-过滤器、241-吸盘固定板、242-法兰连接件、243-第一固定螺母、244-第二固定螺母、245-吸盘固定杆、246-压缩弹簧、247-吸盘体。

具体实施方式

具体实施例1： 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如本发明中的说明书附图1、说明书附图2所示，本发明的目的在于设计并提供一种物流配送中心智能分拣系统，其主要包括，控制器模块1、工控机2、坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块，坐标指引模块主要用于为抓取快递包裹提供空间三维坐标数据，坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块三者的底部安装布置在工作地面上，坐标指引模块布置在货物放置整理模块的前端用于为抓取快递包裹提供空间三维坐标数据，货物放置整理模块位于坐标指引模块与分拣模块之间用于对货物进行放置、翻转整理及输送作业，分拣模块位于货物放置整理模块的后端用于输送并分拣货物，在坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块三者的外侧安装布置有控制器模块1及工控机2，控制器模块1及工控机2用于对坐标指引模块、货物放置整理模块及分拣模块三者进行控制作业，控制器模块1采用可编程控制器也称PLC，其输入输出端连接整个智能产线的I/O信号。其作用为控制整条产线智能化自动化运行，工控机2是整个智能分拣系统的上位机，其内安装有软件，工控机2与坐标指引模块、货物放置整理模块共同组成3D视觉快递分拣系统，将无序快递堆垛4中的无序快递包裹逐次抓取到第一传送带8上，此外，工控机2还具有显示产线生产状况、数据采集等功能。

用于为抓取快递包裹提供空间三维坐标数据的坐标指引模块包括，3D视觉相机固定架5及3D视觉相机本体6，安装时，3D视觉相机固定架5的底部安装在货物放置整理模块前端的工作地面上，在3D视觉相机固定架5上安装有3D视觉相机本体6，3D视觉相机本体6的镜头能够全覆盖无序快递堆垛4且不影响第一分拣机器人7的工作，安装时，3D视觉相机通过紧固螺栓与3D视觉相机固定架5安装在一起，3D视觉相机通过数据线连接在工控机2上，为抓取快递包裹提供空间三维坐标数据。

用于对货物放置及整理的货物放置整理模块包括，第一分拣机器人7、第一传送带8、第一翻转机器人11、第二翻转机器人12，第一传送带8布置在分拣模块的前端部位，第一传送带8主要结构包括支架、电机、传动机构、平带等，工作时，输送带能够在控制器的控制下，按照一定的速度匀速运行，带动其上的物流包裹匀速运动，在第一传送带8的前部安装有第一分拣机器人7，第一分拣机器人7用于将外部货物放置在第一传送带8上，在第一传送带8的两侧分别布置有第一翻转机器人11、第二翻转机器人12，第一翻转机器人11用于抓取第一传送带8上的标签朝下的快递包裹并在程序的控制下末端轴翻转180度，与第二翻转机器人12配合，完成快递包裹的翻转，实现快递包裹标签朝上。

同时，在第一传送带8上安装有深度相机支架9，深度相机支架9的底部横跨在第一传送带8两侧机架上，在深度相机支架9上安装有深度相机本体，深度相机本体通过数据线连接在工控机2上，对第一输送带上标签倒扣的快递包裹进行监测并将监测信息传输给第一翻转机器人11，引导第一翻转机器人11抓取，第一翻转机器人11与第二翻转机器人12配合工作，完成标签朝下的快递包裹的翻转。在第一传送带8上安装有第一编码器22，第一编码器22为滚轮式输送带用编码器，其通过螺栓安装在8上，其作用为当第一传送带8的平带运行时，第一编码器22的滚轮随之运动，标定皮带的位置，实现第一翻转机器人11精准抓取标签朝下的物流包裹。

用于对快递包裹货物进行分别分拣投送的分拣模块包括，第二传送带13、第二分拣机器人16、第三分拣机器人17，其中，第二传送带13的前端与第一输送带的尾端安装相连，第二传送带13的底部安装在工作地面上用于带动货物匀速移动，在第二传送带13的两侧分别安装布置有第二分拣机器人16、第三分拣机器人17，第二分拣机器人16、第三分拣机器人17通过螺栓固定在固定地面上，第二分拣机器人16、第三分拣机器人17当收到分拣相机本体14的地域信息后，运行程序，带动末端执行器抓取第二传送带13的平带上指定的快递包裹，根据地域信息将其放置在分拣后快递收纳装置3中，完成快递包裹分拣。

为了便于分拣投送，在第二传送带13上安装有分拣相机支架15，分拣相机支架15通过螺栓固定在第二传送带13上的机架上，在分拣相机支架15上安装有分拣相机本体14，分拣相机本体14能够读取第二传送带13上流过其镜头视野的物流包裹标签信息，并进行图像处理，识别其地域信息，引导第二分拣机器人16、第三分拣机器人17抓取识别后的物流包裹信息，并放置在指定的收纳装置中。在第二传送带13上安装有第二编码器23，第二编码器23为滚轮式输送带用编码器，其通过螺栓安装在第二传送带13上，其作用为当第二传送带13的平带运行时，第二编码器23的滚轮随之运动，标定皮带的位置，实现第二分拣机器人16、第三分拣机器人17精准抓取代分拣的物流包裹。

需要指出说明的是，在坐标指引模块的下侧布置有快递收纳装置3，快递收纳装置3用于存放无序快递堆垛4，在第二传送带13的两侧分别布置有第一分拣后快递收纳装置18、第二分拣后快递收纳装置19、第三分拣后快递收纳装置20及第四分拣后快递收纳装置21，第一分拣后快递收纳装置18、第二分拣后快递收纳装置19、第三分拣后快递收纳装置20及第四分拣后快递收纳装置21用于收纳代表地域的分拣后的物流包裹。

如本发明中的说明书附图3、说明书附图4及说明书附图5所示，为了便于吸附快递包裹，在第一分拣机器人7、第二分拣机器人16、第三分拣机器人17、第一翻转机器人11及第二翻转机器人12上安装有末端执行器，末端执行器包括，吸盘固定板241、法兰连接件242及吸盘组件，法兰连接件242整体结构呈U型，其上表面通过螺纹孔与工业机器人末端轴法兰盘对应，并通过螺栓固定在所述的法兰盘上，法兰连接件242作用为将真空吸盘系统连接在工业机器人上，法兰连接件242的底部安装在吸盘固定板241上并通过紧固螺栓与吸盘固定板241紧固安装相连，在吸盘固定板241上安装有四组执行吸附作用的吸盘组件，吸盘组件与吸盘固定板241锁紧安装在一起。

上述吸盘组件包括，第一固定螺母243、第二固定螺母244、吸盘固定杆245、压缩弹簧246及吸盘体247，其中，吸盘固定杆245为两端有外螺纹、中间为空心的棒状零件结构，安装时，吸盘固定杆245安装在吸盘固定板241上，最上端安装气管，最下端安装有吸盘体247，压缩弹簧246呈一定的受力状态安装在吸盘固定杆245上，介于吸盘固定板241和第二固定螺母244之间，其作用为将压缩空气或真空负压通过进气口传导到吸盘，吸取或放置物流包裹，并在吸取后转运物流包裹时提供力的传递和支撑。第一固定螺母243旋钮在吸盘固定杆245的上部外螺纹处对吸盘固定杆245进行限位，第二固定螺母244用于对压缩弹簧246进行限位。

本发明的物流配送中心智能分拣系统在具体使用时的工作过程如下：

本发明的物流配送中心智能分拣系统的 整个系统启动后，第一传送带8和第二传送带13在控制器模块1的控制下运动运动，快递运输车辆将快递包裹卸载在快递收纳装置3中，在快递收纳装置3中形成无序快递堆垛4，视觉相机本体6采集无序快递堆垛4的三维图像信息，并由工控机2进行分割处理，将无序快递堆垛4中最上层的快递包裹三维坐标信息传输给第一分拣机器人7，第一分拣机器人7带动第一末端执行器24将最上层的快递包裹抓取后平稳地放置在第一传送带8上，第一传送带8的平带带动快递包裹匀速移动。当快递包裹运动到深度相机体10的镜头范围内时，深度相机体10采集图像信息并处理，若快递包裹的标签朝上，则第一翻转机器人11和第二翻转机器人12无动作，快递包裹继续前行。若快递包裹标签朝下时，第一翻转机器人11在第一编码器22的配合下带动第二末端执行器25抓取快递包裹，并在空中指定位置翻转末端轴，使快递包裹标签朝上，随之，第二翻转机器人12带动第一末端执行器24抓取悬在空中的快递包裹上表面，第二末端执行器25松开后，第二翻转机器人12带动第一末端执行器24将抓取的快递包裹放置在第一传送带8的平带上，实现快递包裹标签朝上并继续匀速运动。当快递包裹移动至第二翻转机器人12与第二传送带13衔接处时，在惯性的作用下，继续在第二传送带13上匀速运动。当快递包裹移动至分拣相机本体14的镜头视野下时，分拣相机本体14采集标签信息并进行处理，根据处理后的地域信息，引导第二分拣机器人16、第三分拣机器人17带动第一末端执行器24在第二编码器23的协作下抓取快递包裹，将其放置在第一分拣后快递收纳装置18、第二分拣后快递收纳装置19或第三分拣后快递收纳装置20、第四分拣后快递收纳装置21中，完成分拣，工作过程中，第一分拣机器人7不断地抓取无序快递堆垛4中的物流包裹，重复上述动作，完成无序快递堆垛4中的物流包裹的分拣，快递收纳装置3中的无序快递堆垛4被抓取完成后，物流运输车辆继续补给，重复上述动作，形成循环，同时，本发明整个生产线的生产情况可通过数据采集在工控机2中显示和追溯。

真空吸盘系统（末端执行器）作为智能分拣机器人的一部分，其机构部分通过法兰连接件242的法兰面螺纹安装孔安装在智能分拣机器人末端轴的法兰盘上，当智能分拣机器人需要抓取生产线上的物流包裹时，机器人运行程序，带动真空吸盘系统的机构部分移动到待抓取物流包裹的指定表面，第一电磁换向阀28的电磁铁得电，阀移位，压缩气体从气源30、气动三联件29经第一电磁换向阀28进入真空发生器26中，真空发生器26工作，在过滤器33、吸盘以及待抓取物流包裹的指定表面之间的密闭空间中产生真空负压，吸取所述的物流包裹。吸取后，机器人移动，带动所述的物流包裹按规划好的路径运动到指定位置，然后，第一电磁换向阀28的电磁铁断电，阀复位，真空发生器26停止工作，第二电磁换向阀31的电磁铁得电，阀移位，压缩气体从气源30、气动三联件29经第二电磁换向阀31流过节流阀32，进入吸盘中吹出，物流包裹被放下，第二的电磁铁断电，阀复位，机器人复位，完成整个工作流程，当智能分拣机器人吸取或放置指定的物流包裹时，若因为点位不准确等问题造成吸盘与物流包裹之间受力过大时，压缩弹簧246进一步压缩，第一固定螺母243、吸盘固定杆245、第二固定螺母244、吸盘整体上移，避免真空吸盘系统和物流包裹损坏。

在以上的描述中，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。