用于在存储系统中进行光通信的系统和方法与流程

1.本发明涉及一种用于在存储系统的中央控制器和容器装卸车辆之间进行无线通信的系统和方法，并且具体涉及一种用于通过使用光作为通信媒介在存储系统的中央控制器和至少一个容器装卸车辆之间进行无线通信的系统和方法。


背景技术：

2.图1公开了现有技术中具有框架结构100的典型自动存储和取回系统1，图2和图3公开了现有技术中适于在这种系统1上操作的两种不同的容器装卸车辆201、301。
3.框架结构100包括若干直立构件102和由直立构件102支撑的若干水平构件103。构件102、103通常可由金属制成，例如由挤压铝型材制成。
4.框架结构100限定存储网格104，存储网格104包括成行布置的存储柱105，在该存储柱105中，堆叠存储容器106(也称之为储藏箱)，使一个叠在另一个顶部，形成叠堆107。存储网格104防止由存储容器106构成的叠堆107水平运动，引导容器106垂直运动，但是在堆叠时通常不支撑存储容器106。
5.自动仓储系统1包括以网格模式布置在存储104顶部上的轨道系统108，在这个轨道系统108上操作多个容器装卸车辆201、301，以从存储柱105提升存储容器106，将存储容器106降到存储柱105上，在存储柱105上方输送存储容器106。轨道系统108包括第一组平行轨道110和第二组平行轨道111，第一组平行轨道110被布置成引导容器装卸车辆201、301在框架结构100的顶部上在第一方向x上运动，第二组平行轨道111被布置成垂直于第一组轨道110，以引导容器装卸车辆201、301在垂直于第一方向x的第二方向y上运动。这样，轨道系统108限定网格柱112，在网格柱112上面的容器装卸车辆201、301能在存储柱105上方(即，在平行于x-y水平面的平面上)横向运动。
6.每个现有的容器装卸车辆201、301均包括车体201a、301a，以及第一和第二组车轮201b、301b、201c、301c，这些车轮能使容器装卸车辆201、301分别在x方向和y方向上横向运动。在图2和图3中可完全看到每组中的两个车轮。第一组车轮201b、301b被设置成与第一组轨道110中相邻的两个轨道接合，第二组车轮201c、301c被设置成与第二组轨道111中相邻的两个轨道接合。每组车轮201b、301b、201c、301c可被提升和降低，使得第一组车轮201b、301b和/或第二组车轮201c、301c可在任何时候分别与相应各组轨道110、111接合。
7.每个现有的容器装卸车辆201、301还包括升降装置(未示出)，以垂直输送存储容器106，例如，从存储柱105提升存储容器106，并将存储容器106降到存储柱105中。升降装置包括一个或多个适于接合存储容器106的抓取/接合装置(未示出)，这些抓取/接合装置可从车辆201、301上降下，使得可在垂直于第一方向x和第二方向y的第三方向z上，调节抓取/接合装置相对于车辆201、301的位置。
8.每个现有的容器装卸车201、301包括存储室或空间，用于在轨道系统108上输送存储容器106时接收和装载存储容器106。存储空间可包括设置在车体201a中央的空腔，如图2所示，如文献wo2015/193278a1中所述，该文献的内容通过引用方式组合在文中。
9.图3示出了具有悬臂结构的容器装卸车辆301的可供选择的配置。例如在文献no317366中详细描述了这种车辆，该文献的内容也通过引用方式组合在文中。
10.对于图2中所示的中央腔式容器装卸车辆201，其覆盖区所覆盖的区域在x和y方向上的尺寸大体等于网格柱112的横向长度，即，网格柱112在x和y方向上的长度，例如，如文献wo2015/193278a1中所述，该文献的内容通过引用方式组合在文中。文中使用的术语“横向”表示“水平”。
11.可供选择地，中央腔式容器装卸车辆101的覆盖区大于由网格柱112限定的横向区域，例如，如文献wo2014/090684a1中所述。
12.在x和y方向上，将邻近的网格单元设置成相互接触，使其间没有空间。
13.在存储网格104中，大多数网格柱112是存储柱105，即，以叠堆107的形式存储存储容器106的网格柱105。然而，网格104通常具有至少一个不用于对存储容器106进行存储的网格柱112，但该网格柱包括容器装卸车辆201、301能卸下和/或提取存储容器106而能将他们输送到入口站(未示出)的位置，在入口站，存储容器106可从网格104外部进入、或从网格104被转移出来或被转移到网格104中。在本领域，这样的位置通常称之为“端口”，端口位于其中的网格柱112可称之为“端口柱”119、120。可在任何方向(水平、倾斜和/或垂直方向)上输送至入口站。例如，存储容器106可放置在存储网格104内的任意或专用网格柱112中，然后通过任何容器装卸车辆提取，被输送至端口119、120，以进一步被输送至入口站。请注意，术语“倾斜”表示存储容器106的输送方位大体上在水平和垂直之间的某处。
14.将要接近存储在图1公开的网格104中的存储容器106时，指示其中一个容器装卸车辆201、301根据其在网格104中的位置取回目标存储容器106，然后将目标存储容器106输送至卸下端口119。该操作包括：使容器装卸车辆201、301运动至存储柱105上方目标存储容器106所处的网格位置；通过使用容器装卸车辆201、301的升降装置(未示出)从存储柱105取回存储容器106；以及，将存储容器106输送至卸下端口119。如果目标存储容器106在堆叠107中的位置较深，即，一个或多个其他存储容器106位于目标存储容器106上方，那么该操作还包括：从存储柱105提升目标存储容器106之前，使位于上方的存储容器106暂时移动位置。该步骤在本领域有时称之为“掏箱(digging)”，可通过随后用于将目标存储容器106输送至卸下端口119的同一容器装卸车辆执行、或通过一个或多个相互配合的其他容器装卸车辆执行。可供选择地，或此外，自动存储和取回系统1可具有专门用于将存储容器106暂时从存储柱105移走的容器装卸车辆。一旦目标存储容器106已经从存储柱105移走，暂时被移走的容器106可重新放置在原始存储柱105中。但是，可供选择地，被移走的存储容器106可重新安置到其他存储柱中。
15.当存储容器106将要存储在网格104中时，指示其中一个容器装卸车辆201、301从提取端口120提取存储容器106，然后将储容器106输送至存储柱105上方将要存储他的网格位置。在存储柱叠堆107内安置在目标位置处或上方的任何存储容器106已被移走之后，容器装卸车辆201、301将该存储容器106安置在合适位置上。然后将被移走的存储容器106降落回到存储柱105中或重新安置到其他存储柱中。
16.为了监测和控制自动存储和取回系统1(如，监测和控制各存储容器106在网格104内的位置、每个存储容器106所容纳之物，以及容器装卸车辆201、301的运动情况)而在容器装卸车辆201、301没有相互碰撞的情况下，在合适时间将合适的存储容器106运载至合适位
置，自动存储和取回系统1包括一种控制系统，该控制系统通常用计算机控制，通常包括用于跟踪存储容器106的数据库。
17.文献wo 2018002143 a1描述了本发明的独立权利要求的前序部分所涵盖的系统。
18.在图1所示的现有系统中，中央通信系统使用wi-fi作为整个存储系统内的通信平台。使用wi-fi进行通信的缺点是，无线电通信使用与其他wi-fi系统、蓝牙、微波炉等相同的频率范围，这对可用带宽来说可能是一种挑战。另一个问题是可能会从安装wi-fi的区域之外接收wi-fi信号，因此是个潜在的安全风险。这可能甚至是有些地方会因为干扰太大而无法安装wi-fi的问题。
19.因此，本发明的目的是，解决与使用无线电波作为存储系统各部件之间的通信手段相关的上述问题。


技术实现要素：

20.对本发明进行了阐述，本发明的特征在于独立权利要求，从属权利要求描述了本发明的其他特征。
21.本发明的某优选实施例由一种自动存储系统限定，该自动存储系统包括对存储容器进行存储的三维存储网格，在存储网格上、周围或下面操作的至少一个容器装卸车辆，以及具有系统发射机和系统接收机的中央通信系统，中央通信系统用于控制至少一个容器装卸车辆并与至少一个容器装卸车辆通信，至少一个容器装卸车辆用于在存储网格中装卸存储容器，其中，至少一个容器装卸车辆包括具有车辆发射机和车辆接收机的车辆通信系统，车辆通信系统用于与中央通信系统通信，其中，系统发射机和接收机，以及车辆发射机和接收机被配置为使用光进行无线通信，其中，系统发射机和系统接收机安置在自动存储系统中，位于存储网格上、周围或下面。
22.此外，车辆通信系统的车辆发射机和车辆接收机安置在容器装卸车辆的顶部表面上，车辆通信系统包括一个以上的车辆发射机和一个以上的车辆接收机。
23.可供选择地，至少一个车辆发射机和至少一个车辆接收机安置在容器装卸车辆的每侧。
24.车辆通信系统的发射机和接收机被配置为，通过使用本地通信系统与具有至少一个车辆通信系统的其他容器装卸车辆通信，至少一个车辆通信系统具有发射机和接收机。
25.车辆通信系统的车辆发射机和车辆接收机被配置为传递打开或关闭屏障的指令。
26.车辆发射机和车辆接收机安置在车辆上，以覆盖容器装卸车辆上方和周围的所有方向。
27.自动存储系统包括一个以上的系统发射机和一个以上的系统接收机，其中，中央通信系统被配置为从所有发射机传送同一通信。用于通信的光是可见光通信(vlc)、li-fi、irda、光无线通信(owc)或合理的光学近连接入口(ronja)。
28.本发明的某优选实施例进一步由一种用于控制自动存储系统的容器装卸车辆的方法限定，其中，自动存储系统包括对存储容器进行存储的三维存储网格，在存储网格上、周围或下面操作的至少一个容器装卸车辆，以及具有系统发射机和系统接收机的中央通信系统，中央通信系统用于控制至少一个容器装卸车辆并与至少一个容器装卸车辆通信，其中，容器装卸车辆包括具有车辆发射机和车辆接收机的车辆通信系统，其中，该方法包括：
通过使用光在中央通信系统和容器装卸车辆的车辆通信系统之间传送无线通信信号；和，至少根据无线通信信号，控制容器装卸车辆在存储网格上、周围或下面的操作。
29.该方法通过使用本地通信系统，从车辆通信系统的发射机和接收机向其他容器装卸车辆通信，其中，其他容器装卸车辆具有至少一个带发射机和接收机的车辆通信系统。
30.如果自动存储系统包括一个以上的系统发射机和一个以上的系统接收机，那么就从中央通信系统的所有发射机传送同一通信。
31.因此，本发明的目的是通过引入光通信来克服这些问题。通过使用光通信，如li-fi，潜在的黑客需要与容器装卸车在同一空间内，才能非法侵入容器装卸车与系统之间的通信。
32.此外，通过使用光通信，如li-fi，还有一个好处就是可以非常快速传递大量数据。
33.通过使用光作为通信媒介，如li-fi，发射机和接收机必须在彼此的视线范围内。一种解决方案是将大量发射机和接收机安置在存储设施的壳体内，他们以规则的间隔隔开，放置在覆盖较大区域的合适位置上。中央通信系统和容器装卸车辆之间的通信可以是从所有发射机同时传送信号的通信系统形式。
34.也可以有若干发射机和接收机安置在容器装卸车辆的不同侧部。可以有一个发射机和接收机(如，在顶部)与中央计算机系统通信，每侧可以有若干发射机和发射机与其他容器装卸车辆通信。
35.通过使用li-fi或其他解决方案，他开启了在系统中双向传递更多信息的可能性，这有利于跟踪所有容器装卸车辆及其有关充电、延迟减少和更频繁更新的状态。这减少了因系统停滞不前而要停止系统所花费的时间。
附图说明
36.附上下面的图以便于理解本发明。这些附图显示了本发明的实施例，现在将仅通过示例描述这些实施例，其中：
37.图1是容器装卸车辆在顶部运行的现有存储网格104的透视图。
38.图2是在中央设置腔的现有容器装卸车辆的透视图，其中，该腔用于将存储容器106容纳在其中。
39.图3是具有悬臂的现有容器装卸车辆的透视图，悬臂用于将存储容器容纳在下面。
40.图4是本发明的某优选实施例的侧视图，其中，在存储系统中发射机和接收机之间的通信使用光作为通信媒介。
具体实施方式
41.下面将参照附图更详细讨论本发明。但是，应该理解到，附图并非旨在将本发明限定于所述主题。
42.在上面的背景技术部分描述了现有技术中具有框架结构100的典型自动存储和取回系统10。
43.容器装卸车辆轨道系统108可让容器装卸车辆201在不同网格位置之间水平移动，其中每个网格位置与网格单元122相关联。
44.在图1中，示出存储网格104具有八个网格单元122的高度。但是，应该理解到，从理
论上说，存储网格104可以是任何尺寸。存储网格104可以比图1所示的要宽得多和/或长得多。例如，网格104的水平长度可以大于700x700的存储柱105。网格104的深度也可以比图1所示的要大得多。例如，存储网格104在深度方向上(即，在图1所示的z方向上)的网格单元122数量可以大于十二个。
45.图2是现有技术中布置有中央布置的腔的容器装卸车辆的透视图，该中央布置的腔用于将存储容器106容纳在其中。
46.中央腔式容器装卸车辆201的覆盖区所覆盖的区域在x和y方向上的尺寸大体等于网格柱112的横向长度，即，网格柱112在x和y方向上的长度，例如，如文献wo2015/193278a1中所述，该文献的内容通过引用方式组合在文中。
47.可供选择地，中央腔式容器装卸车辆101的覆盖区可以比网格柱112限定的横向区域要大，例如，如文献wo2014/090684a1中所述。
48.图3是现有技术中具有悬臂的容器装卸车辆的透视图，悬臂用于将存储容器106容纳在下面。
49.图4是本发明的优选实施例的侧视图，其中，中央通信系统500使用光作为存储系统1中的通信媒介。
50.存储系统1由至少一个用于输送容器106的容器装卸车辆201、301、404组成。这些容器装卸车辆201、301、404可以是在存储网格104顶部上移动、将容器106从网格104中提升出来的车辆201、301，但也可以是在存储网格104和例如用于装卸存储容器106的端口403之间输送存储容器106的远程操控式运载车辆404。系统1还包括用于向系统1的所有部件传递信息的中央通信系统500。系统1还可包括至少一个向其输送容器的端口403，其中，在端口403将相关物品从容器中取出进行运送。相关物品已被取出之后，将容器106送回到容器装卸车辆201、301、404，以输送回存储网格104中。此外，系统1还可包括一个或多个将存储网格104的分离部分连接的屏障402。系统1还可包括其他部件。
51.在本发明的优选实施例中，中央通信系统500通过多个发射机401将信息传递给存储系统1的不同部件。这些发射机401使用光作为通信媒介。在容装存储系统1的设施中，发射机401环绕存储网格104安置，确保存储系统1的所有区域都在至少一个发射机401的视线范围内。
52.发射机401可以是用于传送信息的led灯的形式。可使用相机来接收信息。但是，使用光作为通信媒介来发送和接收信息的其他任何形式的设备可加以使用。
53.在本发明提出的解决方法中，使用光作为通信媒介，发射机401和接收机必须在彼此的视线范围内。因此，在较大的存储设施中，需要使用分散地安置在容装存储系统1的设施中的若干发射机401和接收机，以覆盖存储系统1的所有区域。因此，在存储网格104顶部或周围运动的容器装卸车辆从一个发射机401的覆盖区域运动至另一个发射机401的覆盖区域。甚至在与中央通信系统500通信期间，这也可能发生。为了确保容器装卸车辆201、301、404从一个发射机401的覆盖区域行进至另一个发射机401的覆盖区域时，中央通信系统500和容器装卸车辆201、301、404之间的通信不会中断，中央通信系统500可传送所有发射机401上的同一信息。从所有发射机同时传送该信息。这确保了从一个发射机401到另一个发射机401的无缝传输，并防止了干扰。
54.在可供选择的某解决方案中，系统1可根据容器装卸车辆的行进速度以及对容器
装卸车辆的当前任务的了解情况，预计容器装卸车辆的位置。因此，系统1可通过最靠近正在考虑的容器装卸车辆的发射机和接收机，或通过位置最合适的发射机和接收机来传递信息。这样能让中央通信系统500将信息同时传送给存储系统1的若干部件。
55.如果发射机401发生故障，存储系统1的一定区域可能不能传送通信信号。这种情况下，可通过在该区域视线范围内的其他容器装卸车辆201、301、404重新传送信号。网状网络可以是这种场景的解决方案。在网状网络中，每个节点即使没有连接至网络的其他所有节点，但连接至网络中的其他若干节点。这种类型的网络的优势是，如果其中一个节点无法正常工作，则围绕该节点重新路由不是问题。网状网络是动态的，它自身会找到可供选择的路线。
56.在本发明的某实施例中，系统1的所有部件，如容器装卸车201、301、404、端口403、屏障402和类似部件，都既可以传送信息，也可以接收信息。这意味着，本发明的所有不同部件都可以从中央通信系统500接收信息，也可以将信息传送回中央通信系统500。
57.在可供选择的某解决方案中，这样可让系统1的不同部件相互之间直接通信，其示例为，容器装卸车辆201、301、404相互之间通信，例如以告知周围的车辆是降速还是加速。容器装卸车辆还可以将信息从中央通信系统500重新传送，如重新传送给在覆盖区域范围之外的另一容器装卸车辆。进一步地，容器装卸车辆可与屏障402通信，以告知屏障402打开，让容器装卸车辆通过。存储系统1的不同部件不必通过中央通信系统500就可以相互之间通信的这种通信称之为本地通信系统501。
58.容器装卸车辆具有至少一个车辆接收机和一个车辆发射机。应该对该发射机和接收机进行安置，使其覆盖尽可能大的区域。因此，优选位置可以在容器装卸车辆的顶部表面上。这样将覆盖车辆上方、也覆盖车辆周围的较大区域。
59.除了这种顶部发射机和接收机以外，容器装卸车辆每侧还可以有发射机和接收机。这增加了周围的容器装卸车辆201、301、401将接收发送给他们的信息的机会。此外，容器装卸车辆还可以通过使用其车体周围的不同发射机和接收机，在不同方向上同时传递不同信息。
60.如果容器装卸车辆201、301、404的顶部发射机和接收机发生故障，邻近的容器车辆201、301、404通过安置在车体侧部的发射机和接收机转发信息，从而以这种方式实现容器装卸车辆的通信。
61.如果容器装卸车辆的所有发射机和接收都不能通过光信号通信，那么该容器装卸车辆将能自动移动到服务站。可供选择地，容器装卸车辆201、301、404可具有备用通信系统。这种备用通信系统可以是wi-fi。如果使用光作为通信媒介的通信系统因为某些原因发生故障，那么wi-fi能接管与中央通信系统500的通信。
62.在另一可供选择的解决方案中，中央通信系统500与存储系统1的剩余部分之间的通信可以通过使用光和wi-fi两者作为通信信道来执行。作为通信媒介的光可用于从中央通信系统500到车辆、端口和屏障的通信，wi-fi可用于从车辆、端口和屏障到中央通信系统500的通信。
63.为了防止光干扰，存储系统1可分成若干部分。这些部分可由挡光分隔器分开。这些分隔器可以是在需要时可被升高或降低的帘状物、屏风或屏障。这使得能将一个部分中的通信与其余部分阻隔。一个这样的部分可以是与其他网格分开的一个网格、或网格中与
该网格其余部分分开的一部分。存储网格可被分成若干这样的部分。
64.其优势是，能更容易地在网格上维护容器装卸车辆。此外，如果发生火灾，这些部分就可以是安全区域。使用光作为通信手段的另一优势是，需要整个存储系统紧急停止时会更安全。由于wi-fi容易受到存储系统1外部信号的干扰，因此存在干扰会导致容器装卸车辆进行意外操作的机会。在存储系统1使用光作为通信手段，会阻挡存储系统1受到来自外部的光干扰，从而容器装卸车辆出现意外操作的机会会减少到几乎为零。
65.此外，通过将存储网格分成若干部分(被阻挡与其外部通信)，可更容易地确保某部分上的容器装卸车辆停止，或可供选择地，更容易确保某部分上的容器装卸车辆在运行而存储系统1的其余部分停止。