一种用于输入线体的物料精准定位的方法、系统及计算机程序产品与流程

本发明涉及物流仓储自动化，尤其涉及一种用于输入线体的物料精准定位的方法、系统及计算机程序产品。

背景技术：

1、当前工业环境内，输入线体普遍采用传感器感应式即时启停控制模式，在多规格物料的实际工况中，该控制方式无法直接根据物料尺寸、外形进行智能调节，且输入线体的电辊筒停机存在惯性滑动距离，易引发各类输送问题。对于小型物料，感应即停会造成线体行程无法充分利用，导致设备利用率降低、输送资源浪费；对于大尺寸及异形物料，不确定的滑动距离会导致间距失控，易出现物料拥挤、堆积现象。此类问题不仅会降低生产线作业效率，还易引发卡料、物料破损等故障，增加损耗与成本，无法满足高节拍、高精度的现代化输送生产需求。现有技术主要存在以下技术问题：

2、其一、无法识别物料类型并做出智能调整：

3、现有输入线体传感控制系统仅依托传感器判断物料到位状态，不具备物料尺寸、规格及形态的识别与区分能力。系统无法根据大小不同的物料匹配对应的输送控制逻辑，仅采用单一启停策略应对所有工况，致使多规格物料混输场景下极易出现适配偏差，从根源上引发输送不均衡问题。

4、其二、电辊筒感应即停无法控制刹车距离：

5、线体电辊筒停机过程存在固有惯性滑动特性，而传统传感启停模式无法对辊筒刹车距离进行动态补偿与精准管控。刹车滑动距离受物料重量、接触面摩擦力等因素影响存在不确定性，导致物料停止位置随机性较强，难以保障输送过程的一致性与稳定性。

6、其三、缺乏精准定位的有效手段：

7、由于无物料识别能力与可控的制动精度支撑，系统无法对全线物料的排布间距、停留位置进行整体统筹调控。小型物料易造成线体空间空置、利用率偏低，大尺寸物料则易出现间距过小、拥堵堆积的情况，最终导致整体输送节拍紊乱，严重影响生产线连续、高效运行。

8、综上，本领域亟需一种用于输入线体的物料精准定位的方法，以解决上述现有技术存在的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于输入线体的物料精准定位的方法、系统及计算机程序产品，以解决或至少部分解决上述背景技术中提及的技术问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种用于输入线体的物料精准定位的方法，包括：

4、在多个预定输送速度下，分别采集物料在输入线体上的实测刹车距离；

5、计算实测刹车距离与基于能量守恒定律计算的理想刹车距离的偏移量，建立输入线体的输送速度与所述偏移量之间的对应关系，构建物料在所述输入线体上的刹车距离模型；

6、在物料实际输送的过程中，通过所述输入线体上的感应装置获取物料在输送方向上的感应长度；

7、根据所述感应长度以及物料的尺寸信息，判断物料的姿态是否正常；

8、若是，根据所述输入线体当前的实际输送速度和所述刹车距离模型，确定物料所需的实际刹车距离；

9、若否，发出设备报警，提醒人工进行干预；

10、在确定所述实际刹车距离之后，还包括：根据所述实际输送速度、所述感应长度、所述实际刹车距离以及物料的目标输送位置，确定所述输入线体的输送时间。

11、可选地，所述计算实测刹车距离与基于能量守恒定律计算的理想刹车距离的偏移量，建立输入线体的输送速度与所述偏移量之间的对应关系，构建物料在所述输入线体上的刹车距离模型，具体包括：

12、所述刹车距离模型构建为：

13、；为输送速度下的实际刹车距离；

14、其中，理想刹车距离的计算方法为：

15、；为输送速度，μ为物料与输入线体间的摩擦系数，为重力加速度；

16、偏移量为：

17、；为输送速度下的实测刹车距离；

18、其中，偏移量按输送速度分档存储，不同输送速度对应不同的偏移量。

19、可选地，所述在多个预定输送速度下，分别采集物料在输入线体上的实测刹车距离，具体包括：

20、设定n个预定输送速度；其中，n为大于等于1的自然数；

21、在每个预定输送速度下，对物料进行多次制动试验，分别采集每次制动试验中物料在输入线体上的实测刹车距离；

22、对于预定输送速度，其对应的偏移量的获取方法为：

23、计算每次制动试验中物料的实测刹车距离与对应的理想刹车距离的偏移量：

24、；其中，为第i次制动试验在预定输送速度为时的偏移量，为第i次制动试验在预定输送速度为时的实测刹车距离；

25、将物料在预定输送速度为时的多个偏移量求平均值，得到所述刹车距离模型中在预定输送速度为时的偏移量c(v)：

26、；

27、在得到物料在所有预定输送速度下的偏移量之后，将物料的尺寸信息、预定输送速度及对应的偏移量关联存储至物料信息数据库。

28、可选地，物料的尺寸信息包括物料的标准长度a和标准宽度b；当物料的姿态没有发生偏移时，所述感应长度等于标准宽度b；

29、设所述感应长度为c，所述根据所述感应长度以及物料的尺寸信息，判断物料的姿态是否正常，具体包括：

30、若c=b，表示物料的偏移角度d为0°，物料的姿态没有发生偏移，判定物料的姿态正常；

31、若c≥a，表示物料的偏移角度d大于等于90°，判定物料的姿态异常；

32、若a>c>b，表示物料的偏移角度d小于90°，计算偏转角度d并判断物料的偏转角度d是否大于预定的角度阈值d0：其中，d与a、b、c的关系为：

33、；

34、若是，判定物料的姿态异常；

35、若否，判定物料的姿态正常。

36、可选地，偏转角度d的计算方法具体为：

37、取辅助角，则式子可化为：

38、；

39、由此可反解偏转角度d为：

40、。

41、可选地，所述根据所述实际输送速度、所述感应长度、所述实际刹车距离以及物料的目标输送位置，确定所述输入线体的输送时间，方法为：

42、设物料离开感应装置的感应区域后运动的总距离为l，l由匀速段距离l1和减速段距离组成：

43、，，；

44、则所述输送时间t满足：

45、。

46、可选地，所述输入线体的入口处设置有扫码仪；

47、所述通过所述输入线体上的感应装置获取物料在输送方向上的感应长度之前，还包括：

48、在物料进入所述输入线体时，通过扫码仪获取物料编码，并根据所述物料编码从物料信息数据库中调取物料的尺寸信息；

49、其中，所述物料信息数据库用于按映射关系存储物料编码和物料的物理参数；所述物料的物理参数包括物料的尺寸信息以及物料与输入线体间的摩擦系数。

50、可选地，在发出设备报警之后，还包括：

51、将物料编码和该物料的姿态异常信息写入物料信息数据库；其中，所述姿态异常信息记载有物料的姿态异常时对应的参数信息，所述参数信息中包含c≥a，或a>c>b且d>d0；

52、控制所述输入线体上的转向机构将该物料送回至上游输送段或异常物料中转段，等待人工进行物料扶正操作；

53、其中，所述上游输送段为物料进入所述输入线体之前的输送线，在人工进行物料扶正后即可再次流入所述输入线体；所述异常物料中转段为专门用于暂存异常物料的缓存区域。

54、可选地，根据所述输入线体当前的实际输送速度和所述刹车距离模型，确定物料所需的实际刹车距离，具体包括：

55、当所述实际输送速度能在所述物料信息数据库中直接匹配到对应的偏移量时，根据所存储的与所述实际输送速度匹配的偏移量和所述刹车距离模型，确定物料所需的实际刹车距离；

56、当所述实际输送速度未能在所述物料信息数据库中直接匹配到对应的预定输送速度时，采用插值法或最近档位法选取偏移量，根据选取的偏移量和所述刹车距离模型，确定物料所需的实际刹车距离；

57、其中，采用插值法选取偏移量的方法为：

58、当实际输送速度落在两个已存储的速度档位和之间时，按以下公式估算实际输送速度对应的偏移量：

59、；

60、其中，、分别为速度档位、对应的偏移量；

61、采用最近档位法选取偏移量的方法为：

62、当实际输送速度未直接匹配到对应的输送速度时，选取所述物料信息数据库中与最接近的输送速度对应的偏移量作为实际输送速度对应的偏移量。

63、可选地，所述感应装置为光电传感器。

64、第二方面，本发明提供了一种用于输入线体的物料精准定位的系统，包括：

65、试验采集模块，用于在多个预定输送速度下，分别采集物料在输入线体上的实测刹车距离；

66、模型构建模块，电连接所述试验采集模块，用于计算实测刹车距离与基于能量守恒定律计算的理想刹车距离的偏移量，建立输入线体的输送速度与所述偏移量之间的对应关系，构建物料在所述输入线体上的刹车距离模型；

67、感应装置，设于所述输入线体上的一侧，用于在物料实际输送的过程中，通过所述输入线体上的感应装置获取物料在输送方向上的感应长度；

68、姿态识别模块，电连接所述感应装置，用于根据所述感应长度以及物料的尺寸信息，判断物料的姿态是否正常；

69、刹车距离确定模块，分别电连接所述模型构建模块和所述姿态识别模块，用于在物料的姿态正常时，根据所述输入线体当前的实际输送速度和所述刹车距离模型，确定物料所需的实际刹车距离；

70、报警模块，电连接所述姿态识别模块，用于在物料的姿态异常时，发出设备报警，提醒人工进行干预；

71、输送时间确定模块，电连接所述刹车距离确定模块，用于根据所述实际输送速度、所述感应长度、所述实际刹车距离以及物料的目标输送位置，确定所述输入线体的输送时间。

72、可选地，所述模型构建模块具体用于构建所述刹车距离模型：

73、；为输送速度下的实际刹车距离；

74、其中，理想刹车距离的计算方法为：

75、；为输送速度，μ为物料与输入线体间的摩擦系数，为重力加速度；

76、偏移量为：

77、；为输送速度下的实测刹车距离；

78、其中，偏移量按输送速度分档存储，不同输送速度对应不同的偏移量。

79、可选地，所述实测刹车距离的采集方法具体包括：

80、设定n个预定输送速度；其中，n为大于等于1的自然数；

81、在每个预定输送速度下，对物料进行多次制动试验，分别采集每次制动试验中物料在输入线体上的实测刹车距离；

82、偏移量的获取方法为：

83、计算每次制动试验中物料的实测刹车距离与对应的理想刹车距离的偏移量：

84、；其中，为第i次制动试验在预定输送速度为时的偏移量，为第i次制动试验在预定输送速度为时的实测刹车距离；

85、将物料在预定输送速度为时的多个偏移量求平均值，得到所述刹车距离模型中在预定输送速度为时的偏移量c(v)：

86、；

87、所述试验采集模块还用于在得到物料在所有预定输送速度下的偏移量之后，将物料的尺寸信息、预定输送速度及对应的偏移量关联存储至物料信息数据库。

88、可选地，物料的尺寸信息包括物料的标准长度a和标准宽度b；当物料的姿态没有发生偏移时，所述感应长度等于标准宽度b；

89、设所述感应长度为c，所述判断物料的姿态是否正常的方法为：

90、若c=b，表示物料的偏移角度d为0°，物料的姿态没有发生偏移，判定物料的姿态正常；

91、若c≥a，表示物料的偏移角度d大于等于90°，判定物料的姿态异常；

92、若a>c>b，表示物料的偏移角度d小于90°，计算偏转角度d并判断物料的偏转角度d是否大于预定的角度阈值d0：其中，d与a、b、c的关系为：

93、；

94、若是，判定物料的姿态异常；

95、若否，判定物料的姿态正常。

96、可选地，偏转角度d的计算方法具体为：

97、取辅助角，则式子可化为：

98、；

99、由此可反解偏转角度d为：

100、。

101、可选地，所述输入线体的输送时间的计算方法为：

102、设物料离开感应装置的感应区域后运动的总距离为l，l由匀速段距离l1和减速段距离组成：

103、，，；

104、则所述输送时间t满足：

105、。

106、可选地，所述输入线体的入口处设置有扫码仪；

107、所述扫码仪用于在物料进入所述输入线体时，获取物料编码；所述姿态识别模块还用于根据所述物料编码从物料信息数据库中调取物料的尺寸信息；

108、其中，所述物料信息数据库用于按映射关系存储物料编码和物料的物理参数；所述物料的物理参数包括物料的尺寸信息以及物料与输入线体间的摩擦系数。

109、可选地，所述姿态识别模块还用于在判断物料的姿态异常之后，将物料编码和该物料的姿态异常信息写入物料信息数据库；其中，所述姿态异常信息记载有物料的姿态异常时对应的参数信息，所述参数信息中包含c≥a，或a>c>b且d>d0；

110、所述姿态识别模块还用于控制所述输入线体上的转向机构，将该物料送回至上游输送段或异常物料中转段，等待人工进行物料扶正操作；

111、其中，所述上游输送段为物料进入所述输入线体之前的输送线，在人工进行物料扶正后即可再次流入所述输入线体；所述异常物料中转段为专门用于暂存异常物料的缓存区域。

112、可选地，所述刹车距离确定模块具体用于：

113、当所述实际输送速度能在所述物料信息数据库中直接匹配到对应的偏移量时，根据所存储的与所述实际输送速度匹配的偏移量和所述刹车距离模型，确定物料所需的实际刹车距离；

114、当所述实际输送速度未能在所述物料信息数据库中直接匹配到对应的预定输送速度时，采用插值法或最近档位法选取偏移量，根据选取的偏移量和所述刹车距离模型，确定物料所需的实际刹车距离；

115、其中，采用插值法选取偏移量的方法为：

116、当实际输送速度落在两个已存储的速度档位和之间时，按以下公式估算实际输送速度对应的偏移量：

117、；

118、其中，、分别为速度档位、对应的偏移量；

119、采用最近档位法选取偏移量的方法为：

120、当实际输送速度未直接匹配到对应的输送速度时，选取所述物料信息数据库中与最接近的输送速度对应的偏移量作为实际输送速度对应的偏移量。

121、可选地，所述感应装置为光电传感器。

122、第三方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，当计算机程序/指令被处理器执行时，实现如上所述的一种用于输入线体的物料精准定位的方法。

123、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

124、本发明提供的一种用于输入线体的物料精准定位的方法，通过基于多次制动试验构建的刹车距离模型，能根据输入线体当前的实际输送速度精确定位物料的停留位置，根据感应装置的感应长度即能准确判断输入线体上物料的姿态，提醒人工进行及时干预姿态异常的物料，保障全线物料输送有序、高效、稳定运行。

125、本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。