一种立体智能存储机构、系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及物流仓储技术领域，具体涉及一种立体智能存储机构、系统及其控制方法。


背景技术：

2.现有的仓储作业中，分拣环节为最消耗人力及财力的工作之一。传统的分拣作业过程中，工作人员手推车进入仓储拣货区，根据订单将对应的商品从货架上一一取出并放入手推车。待订单拣选完毕后，将手推车推回并进行二次分拣或者进入下一作业过程。这种的仓库系统就是常见的“人到货”的工作方式，分拣过程涉及大量的走动及拣选等体力劳动并且货架空间利用率低，占地面积大，造成工作效率及准确率低下、人力及租金成本居高不下，无法满足人们对更高生活品质的追求。
3.为此我司之前提出了cn109264284a一种基于自动化操作台的立体库系统及其物品分拣方法，但是该方案只有一个入口，虽然设置了较多的穿梭车，但是还是需要依次对入货输送线进入的货物进行提取操作，仍就存在工作效率不高的问题，不利于降低工厂的成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种立体智能存储机构、系统及其控制方法。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种立体智能存储机构包括两个平行设置的货架以及设于两个货架之间的多个穿梭车；每个所述货架上均设有多个存储位以及供穿梭车上下移动和水平移动的轨道机构，且每个所述货架的底端均设有一能够双向切换运动的输送线，该输送线沿长度方向均匀间隔设有多个交接位，每个交接位上设有移载机构以及水平定位机构；该移载机构上设有用于对料箱进行阻挡定位的侧面定位挡板，通过该侧面定位挡板上升对料箱进行阻挡定位，通过该移载机构将料箱移向穿梭车，通过水平定位机构对料箱伸出流水线的相对位置进行定位，使得穿梭车能够与料箱对接；所述穿梭车通过轨道机构移动至交接位通过伸缩托盘进行取料箱操作。
6.工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本技术的通过采用两个货架并配置多个穿梭车，同时每个输送线上具有多个交接位，两个货架的输送线既可以实现同时进料，也能够实现同时出料，可同时由多个穿梭车进行上料和下料操作，可最大程度地利用货架和穿梭车，使其利用率最大化，可显著提升分拣效率；
7.2、货架的长度可无限延长，随之穿梭车也可以无限增加，可按照实际空间选用货架的长度和穿梭车的数量，可灵活配置，兼容性好；
8.3、与现有技术相比，本技术无需采用夹取机构，转而采用移载机构以及水平定位机构代替，可实现对不同料箱的精确定位，并使其准确地被推入到穿梭车上方，使得穿梭车可以准确地接住并拉回料箱，不需要夹取机构中的夹取那部分的结构，也不需要额外的精
确定位机构，如传感器或限位开关，本技术的定位功能仅仅只需要普通的阻挡定位即可实现，实现难度极低，因此成本更低，故障率低；
9.4、通过两个能够双向切换运动的输送线，可实现无论是从哪个输送线进出都能够实现从货架上拿取或存入料箱的操作，更加灵活，尤其是要将货架上所有料箱都取走的时候，可将输送线都切换成输出货架的方向，可极大地提高出库速度，或者是只进行入库操作时，可将输送线都切换成输入货架的方向，可极大地提高出库速度，而平时既有入库又有出库，则两个输送线方向相反，可更好地应对多种使用场景，大大提高仓储运转效率。
10.进一步地，所述输送线为辊筒输送线，该辊筒输送线的辊筒之间设有供所述移载机构的部分穿过的间隙，该间隙用于移载机构的升降和水平移动。此方案可显著减少移载机构的空间占用，很好地利用辊筒输送线本身存在的间隙，在不阻碍辊筒输送线正常运行的同时，还能够顺畅地运行移载机构，从而实现料箱的定位和举升及水平位移功能，结构紧凑。
11.进一步地，所述移载机构包括箱拖、用于驱动该箱拖以及侧面定位挡板上下运动的顶升驱动组件及用于驱动箱拖水平移动的水平移动组件，该箱拖上设有用于对料箱限位的后限位挡板，通过该后限位挡板与侧面定位挡板配合实现对料箱的水平位置定位。此方案，通过后限位挡板抵接料箱远离穿梭车的一面，如后侧面，侧面定位挡板抵接料箱与后侧面垂直的一面，如右侧面，从而实现了料箱在交接位上的水平位置定位，再通过水平移动组件将料箱的部分移出交接位，使其部分悬空，再配合水平定位机构将其前侧面抵接住，使其在水平位置上被彻底定位，从而极大地方便了穿梭车将料箱取走，穿梭车只需要定位到对应的交接位，然后通过推出伸缩托盘接触料箱底部再缩回取走料箱即可，此时顶升驱动组件下降，后限位挡板同时下降，不影响输送线的正常运行，并对后续料箱进行放行。
12.进一步地，所述水平定位机构包括安装支架、与安装支架旋转连接的旋转挡板及用于驱动旋转挡板旋转的减速电机，该安装支架可拆卸设于每一交接位的顶部靠近穿梭车的一侧，且该安装支架呈l形。
13.进一步地，所述安装支架上设有用于对旋转挡板进行位置监测的第一位置监测传感器。此方案，通过第一位置传感器可方便地检测安装支架是否运动到指定位置。
14.进一步地，所述水平移动组件包括滑轨、齿条及驱动电机，通过所述驱动电机的齿轮与齿条啮合驱动箱拖沿滑轨长度方向移动实现箱拖的水平移动。此方案，利用齿轮传动传动效率高的优点，可轻松实现驱动电机驱动箱拖在滑轨上来回移动的功能，而滑轨为现有常见的直线导轨，利用直线导轨摩擦系数小，直线运动精度高的优点，可极大地减少驱动电机的负担以及提高料箱被推出交接位的距离精度。
15.进一步地，所述顶升驱动组件包括顶升驱动臂、顶升驱动电机及设于顶升驱动臂上的顶升轴承，通过所述顶升驱动电机驱动顶升驱动臂旋转带动顶升轴承摆动实现水平移动组件以及箱拖的升降功能。此方案，利用常见的凸轮传动或曲柄摇杆原理，是需要顶升驱动臂旋转，带动顶升轴承绕顶升驱动电机的电机轴旋转，即可实现水平移动组件的升降功能，而箱拖位于水平移动组件上，因此水平移动组件升降即可实现箱拖的升降，也能够实现侧面定位挡板的同步升降，结构巧妙，故障率低。
16.进一步地，该顶升驱动臂分别设于水平移动组件四角的底部。此方案，可极大地提升顶升时水平移动组件的稳定性，使其能够不会发生倾斜的问题。
17.一种立体智能存储系统包括上述的一种立体智能存储机构、主控设备、第一操作站及第二操作站；所述第一操作站与立体智能存储机构的其中一个输送线对接，用以接驳穿梭车并对其上的货物进行拣选；所述第二操作站与剩余一个输送线对接，用以对货物进行分拣；所述主控设备分别与立体智能存储机构、第一操作站及第二操作站通信连接。
18.本技术与现有技术相比，兼顾上述的一种立体智能存储机构的同时，还能够通过主控设备下达命令，从而实现在第二操作站分拣完成好马上进行定位存储，利用立体智能存储机构可存储大量的货物，将每个装有货物的料箱按照设定的存储位进行对应存储，需要取走对应的货物时，只需要通过穿梭车移到对应的存储位取走料箱并将其放入到输送线上，使得料箱被输送到第一操作站进行货物拣选，极大地提高了分拣效率，可实现全自动入库和出库操作，无需人工进行入库和出库操作，显著降低了人工成本，无需为人工留置通道，由于轨道机构的设置，可在高度空间上无限增加存储位，从而显著增加了货架的存储量。
19.一种立体智能存储系统控制方法包括以下步骤：
20.s1、主控设备向任一空闲的穿梭车发送任务指令；
21.s2、穿梭车移动至立体智能存储机构的货架，通过轨道机构移动至对应的s3、存储位并将料箱取出送至输送线上任一空闲的交接位；
22.s4、通过移载机构接住穿梭车上的料箱，将该料箱放落至输送线上；
23.s5、通过输送线将料箱输送至第一操作站；
24.s6、第一操作站对料箱内的货物进行拣选，并通过扫码枪识别货物的条形码，扫码信息回传至主控设备，通过主控设备判断货物是否与任务指令匹配；
25.s7、若不匹配，则重复执行s1
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6步骤直至匹配为止；
26.s8、第二操作站将货物分拣好之后放入料箱内，通过输送线将料箱送入立体智能存储机构；
27.s9、移载机构的后限位挡板升起对料箱进行阻挡定位，通过顶升驱动s10、组件和水平移动组件配合将料箱举升推出；
28.s11、水平定位机构对料箱进行阻挡定位；
29.s12、穿梭车接住并将料箱拉回车上；
30.s13、穿梭车通过轨道机构将料箱送入到指定的存储位内。
31.运用上述方法，可很方便地实现对货物的入库和出库操作，极大地提高了分拣效率，实现难度低。
附图说明
32.图1是本发明立体智能存储机构的立体图；
33.图2是图1的局部放大图；
34.图3是图1的部分结构示意图；
35.图4是移载机构的结构示意图；
36.图5是输送线中移载机构处于初始位置的状态示意图；
37.图6是图5中移载机构升起准备阻挡料箱的状态示意图；
38.图7是图6中移载机构举升料箱的状态示意图；
39.图8是水平定位机构的结构示意图；
40.图9是本发明立体智能存储系统的框架图。
41.图中，1、货架；2、移动轨道；3、穿梭车；4、输送线；5、交接位；6、移载机构；8、水平定位机构；9、料箱；10、间隙；11、存储位；12、垂直轨道；13、水平轨道；31、伸缩托盘；61、侧面定位挡板；62、箱拖；621、后限位挡板；63、顶升驱动组件；64、水平移动组件；641、滑轨；642、齿条；643、驱动电机；644、第二位置监测传感器；631、顶升驱动臂；632、顶升驱动电机；633、顶升轴承；81、安装支架；82、旋转挡板；83、减速电机；84、第一位置监测传感器。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
44.实施例1
45.如图1所示，本立体智能存储机构包括两个平行设置的货架1以及设于两个货架1之间的移动轨道2，该移动轨道2上设有多个穿梭车3，其中货架1的结构与我司之前申请的cn109264284a一种基于自动化操作台的立体库系统及其物品分拣方法中的货架1框架结构基本一致，如存储位11，移动轨道2也一致，穿梭车3的结构同样一致，本技术的区别在于，将两个货架1并排设置、整体的布局改进以及对于货架1本身的部分结构进行改进，使得穿梭车3可以同时对前后两个方向的货架1进行上下料操作，或者是分别设置两个安装方向的多个穿梭车3。
46.如图2
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3，为了进一步提升分拣效率，本技术对货架1上的部分结构进行改进，每个货架1上均设有多个存储位11以及供穿梭车3上下移动以及水平移动的轨道机构，也就是若干垂直轨道12和水平轨道13，其中移动轨道2为轨道机构的一部分，两个货架1的水平轨道13合并成一个移动轨道2，且每个货架1的底端均设有一输送线4，该输送线4沿长度方向均匀间隔设有多个交接位5，每个交接位5上设有移载机构6以及水平定位机构8，原先每个输送线4仅仅只有只能同时对一个料箱9进行定位和提升操作，而且还需要对料箱9进行夹持操作，而本技术将无需采用夹取机构，转而采用移载机构6以及水平定位机构8代替，可实现对不同料箱9的精确定位，并使其准确地被推入到穿梭车3上方，使得穿梭车3可以准确地接住并拉回料箱9，不需要夹取机构中的夹取那部分的结构，也不需要额外的精确定位机构，如传感器或限位开关，本技术的定位功能仅仅只需要普通的阻挡定位即可实现，实现难度极低，因此成本更低，故障率低。其中每个存储位11都有供穿梭车3的伸缩托盘31进出的轨道。
47.与现有技术相比，本技术的通过采用两个货架1并配置多个穿梭车3，同时每个输
送线4上具有多个交接位5，两个货架1的输送线4既可以实现同时进料，也能够实现同时出料，可同时由多个穿梭车3进行上料和下料操作，可最大程度地利用货架1和穿梭车3，使其利用率最大化，可显著提升分拣效率。
48.请参阅图4
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7，在本实施例中，移载机构6上设有用于对料箱9进行阻挡定位的侧面定位挡板61，通过该侧面定位挡板61上升对料箱9进行阻挡定位，之后通过该移载机构6对料箱9进行举升并移向穿梭车3，通过所述水平定位机构8对料箱9伸出流水线的距离进行定位，使得穿梭车3能够接住料箱9，其中输送线4为辊筒输送线4，该辊筒输送线4的辊筒之间设有供所述移载机构6的部分穿过的间隙10，该间隙10用于移载机构6的上升举升料箱9并水平移动带动料箱9向穿梭车3移动，移载机构6包括箱拖62、用于驱动该箱拖62以及侧面定位挡板61上下运动的顶升驱动组件63及用于驱动箱拖62水平移动的水平移动组件64，该箱拖62上设有用于对料箱9限位的后限位挡板621，通过该后限位挡板621与侧面定位挡板61配合实现对料箱9的水平位置定位。此方案，通过后限位挡板621抵接料箱9远离穿梭车3的一面，如后侧面，侧面定位挡板61抵接料箱9与后侧面垂直的一面，如右侧面，从而实现了料箱9在交接位5上的水平位置定位，再通过水平移动组件64将料箱9的部分移出交接位5，使其部分悬空，再配合水平定位机构8将其前侧面抵接住，使其在水平位置上被彻底定位，从而极大地方便了穿梭车3将料箱9取走，穿梭车3只需要定位到对应的交接位5，然后通过推出伸缩托盘31接触料箱9底部再缩回取走料箱9即可，此时顶升驱动组件63下降，后限位挡板621同时下降，不影响输送线4的正常运行，并对后续料箱9进行放行。
49.具体地，穿梭车3通过轨道机构移动至交接位5通过伸缩托盘31进行取料箱9操作，穿梭车3伸缩托盘31的伸缩功能和取料箱9功能是现有技术，如每个穿梭车3在收到指令后，可自动运行到指定位置，如交接位5或存储位11实现对料箱9的拿取和推放操作，因此不再对其原理进行赘述。
50.请参阅图8，具体地，水平定位机构8包括安装支架81、与安装支架81旋转连接的旋转挡板82及用于驱动旋转挡板82旋转的减速电机83，该安装支架81通过固定在每一交接位5的顶部靠近穿梭车3的一侧，且该安装支架81呈l形，为了方便对旋转挡板82的旋转角度进行定位，使其能够准确地旋转到指定位置，安装支架81上设有用于对旋转挡板82进行位置监测的第一位置监测传感器84。减速电机83驱动旋转挡板82旋转到指定角度，从而使得旋转挡板82能够阻挡住料箱9，使其被完全地水平定位，与现有技术的夹持结构相比，结构更为简单，实现难度更低。
51.具体地，水平移动组件64包括滑轨641、齿条642及驱动电机643，通过驱动电机643的齿轮与齿条642啮合驱动箱拖62沿滑轨641长度方向移动实现箱拖62的水平移动。此方案，利用齿轮传动传动效率高的优点，可轻松实现驱动电机643驱动箱拖62在滑轨641上来回移动的功能，而滑轨641为现有常见的直线导轨，利用直线导轨摩擦系数小，直线运动精度高的优点，可极大地减少驱动电机643的负担以及提高料箱9被推出交接位5的距离精度。优选地，在滑轨641盘还可以设置至少两个第二位置传感器来检测箱拖62的行程，对其实现限位操作。其中位置传感器均为市面上常见的光电传感器或者限位开关。
52.具体地，顶升驱动组件63包括顶升驱动臂631、顶升驱动电机632及设于顶升驱动臂631上的顶升轴承633，该顶升驱动臂631分别设于水平移动组件64四角的底部，通过所述顶升驱动电机632驱动顶升驱动臂631旋转带动顶升轴承633摆动实现水平移动组件64以及
箱拖62的升降功能。此方案，利用常见的凸轮传动或曲柄摇杆原理，是需要顶升驱动臂631旋转，带动顶升轴承633绕顶升驱动电机632的电机轴旋转，即可实现水平移动组件64的升降功能，而箱拖62位于水平移动组件64上，因此水平移动组件64升降即可实现箱拖62的升降，也能够实现侧面定位挡板61的同步升降，结构巧妙，故障率低。
53.在本实施例中，可以是先将料箱9顶升在水平移动到交接位5，或者是同时顶升和水平移动，使得料箱9相当于是倾斜向上移动到交接位5，因此在另一种实施例中，还可以将顶升驱动组件63和水平移动组件64合并为同一驱动组件，该驱动组件通过倾斜朝上的轨道，驱动料箱9倾斜向上移动到交接位5。
54.实施例2
55.请参阅图9，一种立体智能存储系统包括上述的一种立体智能存储机构、主控设备、第一操作站及第二操作站；第一操作站与立体智能存储机构的其中一个输送线4对接，用以接驳穿梭车3并对其上的货物进行拣选；第二操作站与剩余一个输送线4对接，用以对货物进行分拣；主控设备分别与立体智能存储机构、第一操作站及第二操作站通信连接，其中第二操作站包括照射指示灯阵、摄像头、扫码枪、打印机、显示器，主控设备可以为常见的电脑。
56.照射指示灯阵，由多个照射指示灯组成，与主控设备连接用以接收主控设备的命令，使一个或多个照射指示灯照亮需要拣选的货物；
57.摄像头，与主控设备连接，用以扫描穿梭车3上的货物并将扫描信息反馈给主控设备；
58.扫码枪，与主控设备连接，用以扫描已拣选货物的条形码并将扫描信息反馈给主控设备；
59.打印机，与主控设备连接，用以接收主控设备发送的打印指令并将对应的快递单、订单及清单等单据打印；
60.显示器，用以显示操作信息。
61.第二操作站包括分拣装置和提示器；
62.分拣装置，由多个分拣位组成，每个所述分拣位设置有一个提示器；
63.提示器，由led灯、数码管及蜂鸣器组成，与主控设备连接用以接收主控设备的命令，使一个或多个提示器发出提示，指明货物所属的分拣位。
64.上述的第二操作站和第一操作站仅仅只是提供了一种实施例，具提内部的部件如何配置都是可以根据实际的生产需求进行调整的，改进点不不在于第二操作站和第一操作站本身的内部结构，而是第一操作站和第二操作站以及本立体智能存储机构结合形成的系统，其中第二操作站相当于入库前将货物放入到料箱9内的操作，根据相同的货物放入相同的料箱9内，具体分类规则按照实际而定，同时在货物上贴条形码，条形码记录了货物的信息，如存储位11信息，货物的名称及数量等，在第二操作站是出库操作，将货物从料箱9上拿出用扫码枪扫码，可以确认是否是正确的货物，如果不是，则由主控设备重新调用穿梭车3再次取料箱9，而这个取错的料箱9可以重新发回到第一操作站进行重新分拣操作。
65.本技术与现有技术相比，兼顾上述的一种立体智能存储机构的同时，还能够通过主控设备下达命令，从而实现在第二操作站分拣完成好马上进行定位存储，利用立体智能存储机构可存储大量的货物，将每个装有货物的料箱9按照设定的存储位11进行对应存储，
需要取走对应的货物时，只需要通过穿梭车3移到对应的存储位11取走料箱9并将其放入到输送线4上，使得料箱9被输送到第一操作站进行货物拣选，极大地提高了分拣效率，可实现全自动入库和出库操作，无需人工进行入库和出库操作，显著降低了人工成本，无需为人工留置通道，由于轨道机构的设置，可在高度空间上无限增加存储位11，从而显著增加了货架1的存储量。
66.在本实施例中，第一操作站与第二操作站的位置关系并不限定,两个操作站可以是同样进行货物入库前的分拣操作，也可以都是货物出库后的拣选操作，也可以是一个表示入库，另一个表示出库，图9中仅仅只是代表了一种实施方式的示意图。因此通过两个能够双向切换运动的输送线4，可实现无论是从哪个输送线4进出都能够实现从货架1上拿取或存入料箱9的操作，更加灵活，尤其是要将货架1上所有料箱9都取走的时候，可将输送线4都切换成输出货架1的方向，可极大地提高出库速度，或者是只进行入库操作时，可将输送线4都切换成输入货架1的方向，可极大地提高出库速度，而平时既有入库又有出库，则两个输送线4方向相反，可更好地应对多种使用场景，大大提高仓储运转效率。
67.实施例3
68.一种立体智能存储系统控制方法包括以下步骤：
69.s1、主控设备向任一空闲的穿梭车3发送任务指令；
70.s2、穿梭车3移动至立体智能存储机构的货架1，通过轨道机构移动至对应的s3、存储位11并将料箱9取出送至输送线4上任一空闲的交接位5；
71.s4、通过移载机构6接住穿梭车3上的料箱9，将该料箱9放落至输送线4上；
72.s5、通过输送线4将料箱9输送至第一操作站；
73.s6、第一操作站对料箱9内的货物进行拣选，并通过扫码枪识别货物的条形码，扫码信息回传至主控设备，通过主控设备判断货物是否与任务指令匹配；
74.s7、若不匹配，则重复执行s1
‑
6步骤直至匹配为止；
75.s8、第二操作站将货物分拣好之后放入料箱9内，通过输送线4将料箱9送入立体智能存储机构；
76.s9、移载机构6的后限位挡板621升起对料箱9进行阻挡定位，通过顶升驱动s10、组件和水平移动组件64配合将料箱9举升推出；
77.s11、水平定位机构8对料箱9进行阻挡定位；
78.s12、穿梭车3接住并将料箱9拉回车上；
79.s13、穿梭车3通过轨道机构将料箱9送入到指定的存储位11内。
80.运用上述方法，可很方便地实现对货物的入库和出库操作，极大地提高了分拣效率，实现难度低。其中对于s8到s13步骤，可位于s1步骤之前进行，并不限定其顺序，也可以是和s1
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s7同时进行，也就是本技术的货物入库是可以同时入库和出库的，这是现有技术无法做到的，理论上货架1的长度可无限延长，随之穿梭车3也可以无限增加，可按照实际空间选用货架1的长度和穿梭车3的数量，可灵活配置，兼容性好。
81.上述方法仅仅只是本方案的一种实施例，还可以是其他顺序的方法步骤。
82.本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
83.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不
能理解为对数量的限制。
84.尽管本文较多地使用了货架1、移动轨道2、穿梭车3、输送线4、交接位5、移载机构6、水平定位机构8、料箱9、间隙10、存储位11、垂直轨道12、水平轨道13、伸缩托盘31、侧面定位挡板61、箱拖62、后限位挡板621、顶升驱动组件63、水平移动组件64、滑轨641、齿条642、驱动电机643、第二位置监测传感器644、顶升驱动臂631、顶升驱动电机632、顶升轴承633、安装支架81、旋转挡板82、减速电机83、第一位置监测传感器84等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
85.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。