一种无人值守仓库物资出入库清点装置及方法与流程

1.本发明涉及仓储管理系统技术领域，尤其是涉及一种无人值守仓库物资出入库清点装置及方法。


背景技术：

2.在传统的仓库物资出入库清点登记的过程中都是采用人工进行清点的，在拿取物料或者存放物料的时候需要由相关工作人员一个一个数出物料的总数量。对于大型的物料或易于辨别的物料如扳手、螺丝刀、成捆的导线等，工作人员可以轻易的计数不易发生遗漏，同时也可以使用装置进行激光计数，将物料一次排列传送，依照激光被遮挡的次数计算物料的数量。但是对于实际尺寸很小的物料如螺丝、螺母、接线端子等来说，单个物料难以完全遮挡激光从而很难使用激光计数，同时由人工计数很容易因为观察微小的物料造成眼睛疲劳从而增加了计数的失误率，使得物料数量的计算不准确。
3.在中国专利文献上公开的“一种多路称重智能计数方法”，其公开号为cn110646079a，公开日期为2020-01-03，由多路称重板、a/d转换模块和多个称重传感器组成，多路称重板以单片机为核心，分别对多路称重传感器的称重、计数。当物品放在货柜或货架的秤盘上时，压力施给电阻应变式称重传感器，传感器应变片发生形变，使阻抗发生变化，导致激励电压发生变化，激励电压经数模转换器a/d转换后输入给单片机，单片机经过运算和处理，获取各传感器称重数据，再根据个物品单件重量计算出物品件数。但是实际的称重传感器会因为各种原因存在称重偏差，且微小物料的重量也会存在偏差，当称重传感器的偏差值大于单个物料重量时，计数就会不准确；当多个微小物料同时在静止状态下称重时，若大部分微小物料的重量小于标准值，则多个微小物料数量累积以后测得的重量远小于总的标准值，会使数量计算小于实际数量，反之则会大于实际数量。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服现有技术中使用重量测量来计算物料数量会因为传感器自身误差以及物料重量在标准值上下波动等原因，造成物料数量计算不准确的问题，提供了一种无人值守仓库物资出入库清点装置及方法，通过动量的间接测量来计算物料的数量，由于物料动量对力传感器产生的作用力远大于物料自身重力，因此可以排除传感器误差以及物料自身重力波动对物料数量计算的影响。
5.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
6.一种无人值守仓库物资出入库清点装置，包括：
7.处理模块，用于控制整个清点装置的工作；
8.入料模块，用于将入库的物料传送入装置内并使物料均匀分布；
9.入库计数模块，用于计算入库的物料的数量；
10.储存模块，用于存放入库的物料；
11.出库计数模块，用于计算出库的物料的数量；
12.出料模块，用于将出库的物料包装并传送出装置。
13.本发明中处理模块控制入料模块每次进入入库计数模块的物料数量，控制储存模块每次进入出库计数模块的物料数量，控制物料在整个装置内传动的全过程，并记录保存储存模块内的总的物料数量，还能控制出料模块中对于物料的包装等工作。整个清点装置是一个长方体，在入料口和出料口的同一面上还设置有显示模块，用于显示装置内部的物料情况。
14.作为优选，所述入料模块包括入料口，所述入料口通过倾斜向下的入料坡与入料控制口连接；所述入料坡以及入料控制口下方一定距离设置有第一传送装置，所述第一传送装置表面设置有传送槽。
15.本发明中物料从入料口进入沿着入料坡下滑在入料控制口上方聚集，通过控制入料控制口每一次开闭的时间控制下落到第一传送装置上的物料数量基本一致，第一传送装置表面每传送一个传送槽宽度的距离，入料控制口就开闭一次，从而使得物料依次落在每个传送槽中。
16.作为优选，所述入库计数模块包括固定板，所述固定板上设置有入料限位框，所述入料限位框位于第一传送装置一端的正下方，所述入料限位框与固定板之间设置有第一力传感器。
17.本发明中第一传送装置每传送一个传送槽宽度的距离，就会有一个传送槽中的物料下落到入库计数模块中，入料限位框对物料进行限位，避免物料的不规则移动。通过下落的物料对第一力传感器的冲击力来推算物料数量，然后将这些物料转移到储存模块中的储存箱中，完成转移后第一传送装置再次传送一个传送槽宽度的距离，以此循环计算每次下落的物料数量。
18.作为优选，所述储存模块包括若干储存箱，所述储存箱分上下两行放置，通过升降装置上下移动，所述储存箱到达出料控制口正上方时，储存箱底部能打开，物料通过出料控制口下落。
19.本发明中储存箱分上下两行放置且能循环移动，当位于入库计数模块下方的储存箱内的物料数量超过设定阈值后，所有储存箱都会依次移动到下一个位置，由另一个储存箱在入库计数模块下方继续接收转移的物料。在正常状态的储存箱底部是关闭的，当到达出料控制口正上方时储存箱底部打开，能随着出料控制口的开闭控制物料下落。
20.作为优选，所述出库计数模块包括出料限位框，所述出料限位框位于所述出料控制口正下方；所述出料限位框底部设置有第二力传感器。
21.本发明中出料限位框是对物料的限位，避免物料的不规则运动而超出出库计数模块的范围，导致物料计数后不能从出料模块传送出去。出库计数模块的计数原理和入库计数模块相同。
22.作为优选，所述出料模块包括第二传送装置，所述第二传送装置上设置有包装装置，所述第二传送装置下方设置有与包装装置连通的包装袋存储单元；所述第二传送装置的末端与出料口相对。
23.本发明出料模块还设置有包装装置，由于传送的物料都是微小的，在实际取料过程中每次都会拿取大量物料，因此设置包装装置将需要传送出装置的物料进行包装，方便工作人员的取用且避免微小物料的遗漏或掉落。
24.一种无人值守仓库物资出入库清点方法，包括：
25.s1、物料从入料模块进入装置内并均匀分布，分次进入入库计数模块；
26.s2、计算若干次入库计数模块的物料的数量，并将物料转移到储存模块中；
27.s3、将s2中计算的所有物料数量求和得到总的入库物料的数量；
28.s4、储存模块内的物料分次进入出库计数模块；
29.s5、计算若干次出库计数模块的物料的数量，并将物料转移到出料模块中；
30.s6、将s5中计算的所有物料数量求和得到总的出库物料的数量，并从出料模块出料。
31.本发明中的出入库清点方法是对物料从入库到出库全过程的描述，对于入库的清点方法是s1、s2和s3；对于出库的清点方法是s4、s5和s6。总的入库物料数量可以在显示模块中显示，在每次出库一定数量的物料后，显示模块会显示剩余的物料数量以及出库的物料数量。同时处理模块会对每个储存箱内的物料数量进行统计和记录，当有超过四分之三的储存箱内不存在物料后，处理模块可以通知工作人员补充物料。
32.作为优选，所述s1中通过控制入料控制口的开闭时间控制下落的物料的数量，下落的物料落在传送槽中；每次进入入库计数模块的物料数量为单个传送槽内的物料数量。本发明中每个传送槽的宽度是相同的，在入料控制口的开闭时间固定的情况下下落到每个传送槽的物料数量基本一致，且物料堆积后不会超过传送槽的高度。
33.作为优选，所述s2和所述s5中计算物料数量的方法相同；单个物料从一定高度下落到平面上静止的过程中，平面上会受到大于物料重力的冲击力；同样的多个物料从相同高度下落到平面后，平面上会受到一个总的冲击力，用总的冲击力除以单个物料造成的冲击力就是单次下落的物料的数量；将每次下落的物料的数量求和就是总的物料数量。本发明通过物料下落到计数模块底部后受到技术模块底部对物料的冲量来间接测算物料的数量，由于冲量的作用时间极短因此显示在力传感器上的作用力远大于物料实际重力，从而可以避免传感器误差及物料质量波动对物料计数的影响。
34.作为优选，所述储存模块包含有若干个储存箱，每个储存箱都设定有物料数量阈值，当储存箱的物料数量超过物料数量阈值时，所有储存箱都顺次移动到下一个位置，由另一个储存箱储存转移的物料。
35.本发明具有如下有益效果：通过动量和冲量的间接测量来计算物料的数量，由于物料动量对力传感器产生的作用力远大于物料自身重力，因此可以排除传感器误差以及物料自身重力波动对物料数量计算的影响；设置有包装装置，可以将出库的数量众多的微小物料装袋密封后传送到出料口，方便工作人员的取用，避免无聊的散落和遗漏；通过入料控制口和出料控制口固定时间的开闭控制下落物料数量的稳定，使得物料均匀分布，避免物料堆积高度过高导致部分物料掉出规定的区域影响装置的运行。
附图说明
36.图1是本发明装置组成的框图；
37.图2是本发明装置的外形图；
38.图3是本发明装置内部的结构示意图；
39.图4是本发明出入库清点方法的流程图；
40.图中：1、处理模块；2、入料模块；3、入库计数模块；4、储存模块；5、出库计数模块；6、出料模块；7、显示模块；8、壳体；21、入料口；22、入料坡；23、入料控制口；24、第一传送装置；25、传送槽；31、入料限位框；32、固定板；33、第一力传感器；41、升降装置；42、承重板；43、储存箱；431、滑动块；44、出料控制口；51、出料限位框；52、第二力传感器；61、出料口；62、第二传送装置；63、包装装置；64、包装袋储存单元；81、传动槽。
具体实施方式
41.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
42.如图1所示，一种无人值守仓库物资出入库清点装置，包括：
43.处理模块1，用于控制整个清点装置的工作；
44.入料模块2，用于将入库的物料传送入装置内并使物料均匀分布；
45.入库计数模块3，用于计算入库的物料的数量；
46.储存模块4，用于存放入库的物料；
47.出库计数模块5，用于计算出库的物料的数量；
48.出料模块6，用于将出库的物料包装并传送出装置。
49.如图2所示，该出入库清点装置的外形是一个长方体壳体8，其中一个面的上端设置有入料口21，这个面的下端设置有出料口61，在同一面上还设置有显示模块7。
50.如图3所示，入料模块2包括入料口21，入料口通过倾斜向下的入料坡22与入料控制口23连接；入料坡以及入料控制口下方一定距离设置有第一传送装置24，第一传送装置表面的传送带与入料坡平行，第一传送装置表面的传送带上设置有等间距的传送槽25。图中传送槽的右端高度较低，在入料控制口正下方，传送槽的左端高度较高，在入库计数模块3的入料限位框31的正上方。
51.入库计数模块3包括固定板32，固定板固定连接在壳体8上，固定板上设置有入料限位框31，入料限位框与固定板之间设置有第一力传感器33。
52.储存模块4包括若干储存箱43，储存箱分上下两行放置，通过升降装置41上下移动，储存箱到达出料控制口44正上方时，储存箱底部能打开，物料通过出料控制口下落。图中壳体上相对的两个面上设置有传动槽81，传动槽内设置有等间距的滑动块431，两滑动块中心之间的间距与两储存箱中心之间的间距相同，储存箱与滑动块之间通过卡合连接。传动槽81在图中沿顺时针转动的过程中带动滑动块同步转动，通过滑动块带动储存箱移动。一个储存箱在图中的移动路径是从上行最左端移动到上行最右端，由右侧的升降装置带动下降到下行最右端，然后移动到下行最左端，由左侧升降装置带动上升到上行最左端，如此循环。由控制模块控制整个运动过程。
53.出库计数模块5包括出料限位框51，出料限位框固定位于出料控制口正下方；出料限位框底部设置有第二力传感器62。
54.出料模块6包括第二传送装置62，第二传送装置上设置有包装装置63，第二传送装置下方设置有与包装装置连通的包装袋存储单元64；第二传送装置的末端与出料口61相对。
55.本发明中处理模块控制入料模块每次进入入库计数模块的物料数量，控制储存模块每次进入出库计数模块的物料数量，控制物料在整个装置内传动的全过程，并记录保存
储存模块内的总的物料数量，还能控制出料模块中对于物料的包装等工作。整个清点装置是一个长方体，在入料口和出料口的同一面上还设置有显示模块，用于显示装置内部的物料情况。
56.本发明中物料从入料口进入沿着入料坡下滑在入料控制口上方聚集，通过控制入料控制口每一次开闭的时间控制下落到第一传送装置上的物料数量基本一致，第一传送装置表面每传送一个传送槽宽度的距离，入料控制口就开闭一次，从而使得物料依次落在每个传送槽中。
57.本发明中第一传送装置每传送一个传送槽宽度的距离，就会有一个传送槽中的物料下落到入库计数模块中，入料限位框对物料进行限位，避免物料的不规则移动。通过下落的物料对第一力传感器的冲击力来推算物料数量，然后将这些物料转移到储存模块中的储存箱中，完成转移后第一传送装置再次传送一个传送槽宽度的距离，以此循环计算每次下落的物料数量。
58.本发明中储存箱分上下两行放置且能循环移动，当位于入库计数模块下方的储存箱内的物料数量超过设定阈值后，所有储存箱都会依次移动到下一个位置，由另一个储存箱在入库计数模块下方继续接收转移的物料。在正常状态的储存箱底部是关闭的，当到达出料控制口正上方时储存箱底部打开，能随着出料控制口的开闭控制物料下落。
59.本发明中出料限位框是对物料的限位，避免物料的不规则运动而超出出库计数模块的范围，导致物料计数后不能从出料模块传送出去。出库计数模块的计数原理和入库计数模块相同。
60.本发明出料模块还设置有包装装置，由于传送的物料都是微小的，在实际取料过程中每次都会拿取大量物料，因此设置包装装置将需要传送出装置的物料进行包装，方便工作人员的取用且避免微小物料的遗漏或掉落。
61.如图4所示，一种无人值守仓库物资出入库清点方法，包括：
62.s1、物料从入料模块进入装置内并均匀分布，分次进入入库计数模块；
63.s2、计算若干次入库计数模块的物料的数量，并将物料转移到储存模块中；
64.s3、将s2中计算的所有物料数量求和得到总的入库物料的数量；
65.s4、储存模块内的物料分次进入出库计数模块；
66.s5、计算若干次出库计数模块的物料的数量，并将物料转移到出料模块中；
67.s6、将s5中计算的所有物料数量求和得到总的出库物料的数量，并从出料模块出料。
68.s1中通过控制入料控制口的开闭时间控制下落的物料的数量，下落的物料落在传送槽中；每次进入入库计数模块的物料数量为单个传送槽内的物料数量。本发明中每个传送槽的宽度是相同的，在入料控制口的开闭时间固定的情况下下落到每个传送槽的物料数量基本一致，且物料堆积后不会超过传送槽的高度。
69.s2和s5中计算物料数量的方法相同；单个物料从一定高度下落到平面上静止的过程中，平面上会受到大于物料重力的冲击力；同样的多个物料从相同高度下落到平面后，平面上会受到一个总的冲击力，用总的冲击力除以单个物料造成的冲击力就是单次下落的物料的数量；将每次下落的物料的数量求和就是总的物料数量。本发明通过物料下落到计数模块底部后受到技术模块底部对物料的冲量来间接测算物料的数量，由于冲量的作用时间
极短因此显示在力传感器上的作用力远大于物料实际重力，从而可以避免传感器误差及物料质量波动对物料计数的影响。
70.储存模块包含有若干个储存箱，每个储存箱都设定有物料数量阈值，当储存箱的物料数量超过物料数量阈值时，所有储存箱都顺次移动到下一个位置，由另一个储存箱储存转移的物料。
71.本发明中的出入库清点方法是对物料从入库到出库全过程的描述，对于入库的清点方法是s1、s2和s3；对于出库的清点方法是s4、s5和s6。总的入库物料数量可以在显示模块中显示，在每次出库一定数量的物料后，显示模块会显示剩余的物料数量以及出库的物料数量。同时处理模块会对每个储存箱内的物料数量进行统计和记录，当有超过四分之三的储存箱内不存在物料后，处理模块可以通知工作人员补充物料。
72.本发明的实施例中，首先对入库计数进行说明，当物料从入料口进入装置后，物料沿着入料坡下滑到入料控制口上方聚集起来，此时入料控制口是闭合的。处理模块开始控制入料控制口开启并在设定的时间内闭合，使得一定量的物料下落到位于入料控制口正下方的传送槽中。如入料控制口的开启时间为0.1秒，入料控制口最下方与传送槽底部的距离为3厘米，可以使得物料进入传送槽并且不会堆积超过传送槽的高度。在传送槽装上物料后，第一传送装置传送一个传送槽宽度的距离使另一个空的传送槽位于入料控制口正下方，入料控制口以同样的开闭时间下落物料，如此循环使第一传送装置上表面的传送槽都均匀地放置有数量基本一致的物料。当装有物料的传送槽移动到第一传送装置的最高点继续移动一个传送槽宽度的距离后，这个传送槽内的物料会同时下落到位于正下方的入库计数模块的入料限位框内，设置的第一力传感器可以检测下落的物料对入库计数模块的冲击力从而推算一次下落的物料数量。
73.具体计算方法如下，设定单个物料的标准质量为m0，其标准重力为g0＝m0g，标准物料从高度h处下落到达撞击面时的速度根据能量守恒计算得到标准物料在撞击后速度变为0即撞击面对标准物料的冲量使物料的动量变为0，有等式f0·
t＝m0v，其中f0是设置在撞击面上的力传感器检测到的标准物料撞击后的力的变化量的最大值，即撞击面使物料静止的作用力f0，而当物料完全静止后两者间的作用力为标准物料的重力g0。当多个物料同时从高度h下落到撞击面后，对应的等式为fi·
t＝miv，其中速度v和时间t保持不变使得总的作用力fi与总质量mi成正比，因此这些物料的数量ni＝mi/m0＝fi/f0，即力传感器检测到的每次物料掉落后冲击力变化量的最大值fi除以单个标准物料掉落后力传感器检测到的最大力变化值f0就是每次掉落的物料的数量。在实施例中，物料下落的高度设置为5厘米，物料撞击计数模块后到静止的过程极短为0.01秒，选取重力加速度为10米每秒的平方以便于计算可以得到f0＝100m0＝10g0，由此可以看出力传感器检测到的冲击力远大于检测物料静止时的重力，而当下落高度超过5厘米后，力传感器检测的冲击力会远大于十倍的重力，可以间接地对物料的重力检测进行放大，此时力传感器本身存在的误差并不会影响最终的检测读数也就无法影响每次掉落的物料数量计算。
74.从第一传送装置上第i次下落的物料数量的ni，下落到入库计数模块后第一力传感器检测的冲击力的最大变化值为fi，则可以计算得到物料数量ni＝fi/f0。所有入库的物料需要由传送槽经过k次传送下落到入库计数模块中，则可以得到总的入库物料数量
并将总的入库物料数量与原有储存的物料数量相加得到最终的储存物料数量，并且在显示模块中显示，且通过处理模块控制通信模块将储存数量传输到后台控制中心。
75.入库计数模块对每次计数后的物料都转移到位于入库计数模块正下方的储存箱内，在入库之前所有储存箱都放置在承重板42上。总共有2n个相同的储存箱，物料入库之前储存箱a2到an依次放置在上承重板上，储存箱a1、a
2n
、a
2n-1
、
…an 1
依次放置在下承重板上，储存箱相对的两面与滑动块卡合连接，通过滑动块连接在传动槽上。当物料开始入库后，储存箱a1通过左侧的升降装置上升到与储存箱a2同一高度，同时储存箱a
2n
、a
2n-1
、
…an 1
依次顺时针移动使储存箱a
2n
移动到原先储存箱a1的位置。此时入库计数模块转移的物料都储存到储存箱a1当中，每个储存箱都设定有相同的物料数量阈值，当入库计数模块转移到储存箱a1中的物料数量和a1中原有的物料数量总和大于设定的物料数量阈值时，储存箱a1到an依次顺时针移动，an移动到最右侧通过右侧的升降装置下降到下承重板上，a
2n
通过左侧的升降装置上升到前一步的a1的位置，由a
2n
储存入库计数模块转移的物料。当a
2n
内的物料数量大于阈值后，用同样的方式移动，由储存箱a
2n-1
储存入库计数模块转移的物料。依次循环直到储存箱完成入库物料的存储。同时每个储存箱内储存的物料数量都会由处理模块计算并记录且传送到后台控制中心。
76.接着对于出库计数进行说明，当工作人员想拿取特定数量n0的物料时，后台控制中心将需要的物料数量传送到装置内的处理模块，处理模块控制位于出料控制口正上方的储存箱底部打开，以正上方的储存箱是a
n 1
为例说明。初始状态时出料控制口是闭合的，因此即使储存箱a
n 1
底部打开也不会有物料下落。之后处理模块控制出料控制口的开启时间，设置每开启0.1秒关闭。在出料控制口开启的时间内，储存箱a
n 1
内的下落一定量的物料到出库计数模块。出库计数模块完成该次物料的计数后物料转移到出料模块中，然后出料控制口再次开启0.1秒使储存箱内的物料下落到出库计数模块中，再次计算下落的物料数量，以此循环。若储存箱a
n 1
内的物料数量不足，小于需要拿取的n0个物料时，先将储存箱a
n 1
内的物料都转移完毕，关闭储存箱底部，然后所有储存箱都顺时针转动，使得储存箱an移动到出料控制口的正上方并打开储存箱an，由储存箱an储存的物料开始下落；若a
n 1
和an内的物料仍然不足时重复之前的步骤由a
n-1
内的物料开始下落，依次循环直到总的下落数量满足需要拿取的特定数量n0。在储存箱完成物料出库后，处理模块会计算对应储存箱内的物料数量并记录传送到后台控制中心。出库计数模块对物料的计数方法与入库计数模块相同，计第j次下落到出库计数模块的物料数量为nj，当下落到第p次时使得时，关闭出料控制口和储存箱底部。此时总的出库物料数量为总的出库物料数量稍大于需要的特定数量n0，以便于工作人员在使用物料时有备用物料，防止部分物料因为各种原因损坏后导致可以使用的物料数量不足，需要重新回到仓库取用而造成的时间和人力的浪费。
77.所有下落到出库计算模块的物料在转移到出料模块的第二传送装置上后都会移动到包装装置中，包装装置内放置有从包装袋存储单元传递的包装袋，所有出库的物料都传送进入包装袋中密封然后再由第二传送装置传送到出料口处，每个包装袋能够装的物料
数量是一定的，当总的出库物料数量大于单个包装袋包装的数量时，可以依次用多个包装袋对物料进行包装，并全部传送到出料口由工作人员取走。与此同时显示模块中会显示总的出库物料数量和装置内剩余的物料数量。
78.上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。