分类物品的系统、方法及程序 【技术领域】
本发明涉及分类和处置物品如包括包裹的邮件和准备用于商业或工业应用的物品的领域。特别地，本发明涉及一种传递和分类系统，其应用于作为包裹传递系统，仓库或其中将顾客定购的产品选择和包装好以便于传递的分配设备的中枢设备的这种作业中，以及其中储存物品用于以后使用或作为存货、原材料、加工过程中的工件或零件的分配的类似作业。
背景技术
一般地，在包裹传递系统中，包裹从各个地方堆积起来，用于最后输送到大量最终目的地。为了满足严格的传递安排日程并提供准确的传递，包裹传递公司使用各种手工和/或自动分类和传递系统以使每个输入的包裹配合有适合的到达该包裹目的地的传送。
简单的带和滚筒传送带系统经常用于这种包裹分类系统以将来自输入的装载托架的包裹移动到输出的传送装置。典型的是，传送带将未装载的包裹从卡车传给一工人，该工人通过阅读附在包裹上的装运标签上的地址信息而手工地将它们分类。然后该工人将包裹放置到接收传送带或滑道上，其可以将包裹传到用于装载到输出卡车地装载托架，或者传到另一个分类台用于目的地的更细的细目分类。
已经研究出传送带换向器组件用于自动处理和加速处理传送带系统中的物品。例子可见Leemkuil等人的美国专利4798275和Bourgeois的美国专利4174774，在这里结合两者作为参考。但是，这种换向器主要是用于将物品从主线性传送带上转向。由此，该系统占相当大的空间量，并且它们的吞吐率由线性传送带的速度限制。增加线性传送带的速度通常要求使用更昂贵的装备和控制系统，并且经常由这些因素如分类的物品的可变惯性、精确的时间要求和增加的维护费用而限制了这些效果。在一些基于传送带的系统中，通过使用预分类子系统以在没有增加传送带的速度的情况下增加吞吐率，该预分类子系统依赖于该物品的目的地而将物品发送到多个线性传送带中的一个。这种预分类系统通常占显著增加的空间，并且经常使系统增加相当大的额外成本。使用多个线性传送带所带来的吞吐率的收益被预分类操作所需的增加时间部分抵销。
已经研究了各种其它的系统用于得到高吞吐率、尺寸紧凑和低成本的三个目的。例如，在此引作参考的Bonnet的美国专利5284252中所示的转动分类器系统中，被印在包裹上的目的地代码是机器可读的，并且该包裹被传递到安装在转动分配组件上的动力传送带模块上。然后单个模块转动并升高或降低到与水平和垂直地分隔开的多个目标传送带中的一个对齐。在这样对齐后，操作模块滚筒以将该包裹输出到所述目标传送带上。在Bonnet的系统中，可以没有人工干涉地由一占较少量房屋面积的设备迅速地分类。另一个例子示出于Huang等人的美国专利6005211，其使用多方向传送带单元的固定基阵以将物品分类到大量的目的地，在此将其引作参考。
这种分类系统在得到高吞吐率、尺寸紧凑和低成本方面，特别是在要求对数千个目的地分类的环境下，具有变化的但是有限的效果。
【发明内容】
本发明提供了一种紧凑的、高速和高效的物品分类系统，其是基于一传送带单元(“托架”)的包括一个或多个封闭椭圆(每一个是一“上部环”)的基阵，该传送带单元以固定距离和持续时间的步骤围绕该上部环循环，每一个这种环在不同的平面中约四个点处横越传送带单元(“托架”)的一个或多个其它的封闭椭圆(每一个是一“下部环”)，该传送带单元以固定距离和持续时间的步骤围绕下部环循环。
根据本发明的一个示例性实施例，示出了一用于分类物品的系统，其包括：控制单元；第一传送带分类基阵；和位于第一传送带分类基阵下方的第二传送带分类基阵。其中所述第一和第二传送带分类基阵分别适用于接收和传送将被分类的一个或多个物品。所述第一基阵包括用于将所述物品排出到所述第二基阵的一个或多个第一排出孔。所述第二基阵包括用于将所述物品排出到一个或多个收集区的一个或多个第一排出位置。
根据另一个示例性的实施例，示出了用于接收和排出将要由分类系统分类的物品的装置，其中该装置包括一对分隔开的侧板，在该侧板之间夹有倾斜的底板部，门部活动地连接到底板部并从底板部向外延伸。
根据另一个示例性的实施例，示出了用于分类物品的系统，该系统包括适用于接收物品的导入组件用于分类和相邻于该导入组件并适用于从中接收物品的上部分类回路，其中下部分类回路横穿过所述上部分类回路下方并适用于从中接收物品，以将物品传送到适用于从上部和下部分类回路中接收物品的目的地组件。安装用于聚集该一个或多个物品上的数据的一个或多个传感器组件提供到控制装置的输入，该控制装置与导入组件、上部分类回路、下部分类回路和一个或多个传感器组件相连。该控制装置传送输出指令以便于将每个物品传送到该目的地组件。
根据另一个示例性的实施例，示出了用于分类物品的方法，该方法包括这些步骤：提供一控制单元以控制该物品在分类基阵中的分类处理，该分类基阵包括第一分类基阵、第二分类基阵和多个收集目的地。该方法还提供将该物品换向。该控制单元引导将要分类的物品从该第一基阵传递到该第二基阵以及将所传递的物品从该第二基阵传送到一个收集目的地。
本发明提供一改进的物品分类系统和方法，特别是用于包裹分类和传递系统，也用于在仓库或分配设备中的分类系统。
本发明提供一物品分类系统，其可以将物品分类到大量的分类目的地，然而其相对于用于相同目的现有分类系统占据较小的空间。
本发明提供一物品分类系统和方法，其中可以以高的吞吐率(即使较低的线速度)同时分类多个物品流。
本发明提供一物品分类系统和方法，其中将被分类的物品可以被提前传送到其分类目的地，随后根据所预计的将被分类的物品和各个较早物品的将来位置在某些情况下被改道。
本发明提供一物品分类系统和方法，其中如果物品预计不能在没有与通过该分类系统的另一个物品的通道相冲突的情况下被传送到其分类目的地，则将被分类的物品可以从该分类系统中被换向以用于再循环或人工处理。
本发明提供一物品分类系统和方法，其中将被分类的物品可以被扫描以用于识别，然后不需要重新扫描该物品而被传送到其分类目的地。
本发明提供一物品分类系统和方法，其中被分类到一特定的分类目的地的物品可以在该目的地与其它的被分类到同一目的地的物品聚集起来，之后作为这种与分类的其它物品或物品组聚集的组被传递到不同目的地，不过这些不同的物品组拥有一个或多个共同特性，如相同的传送工具或容器。
根据下面附图和优选实施例的详细描述，本发明的其它特征和优点将显而易见。
附图简单说明
图1是根据本发明的一个实施例的系统的顶视平面图；
图2是图1中所示系统沿图1的线2-2截取的上部环分类基阵的输出运转的侧视截面图和下部环分类基阵的端视截面图；
图3是图1中所示系统沿图1的线3-3截取的上部环分类基阵的返回运转的侧视截面图和下部环分类基阵的端视截面图；
图4是图1中系统的上部环分类基阵和下部环分类基阵的局部视图以及引出传送带的侧视图；
图5是图3所示的一部分上部环返回运转的放大视图；
图6是表示本发明方法的一个实施例的流程图；
图7是表示到控制单元的输入信号和从该控制单元的控制输出。
附图的具体描述
为了增加对本发明原理的理解，以附图中示出的大量优选实施例作为参考，并且将用特定的语言描述同样的内容。不过应该理解为，不是将由此限定本发明的范围，在所示的实施例中的这些替换和进一步修改，以及如这里所示的本发明原理的这些进一步的应用，通常被认为对于本发明所涉及领域的一技术人员来说是可以预料到的。
现参照图1-4，示出了该系统的示例性实施例和体现本发明的方法，其中在全部几个附图中相同的标记表示相同的部分。提供一分类系统100和用于分类例如包裹的物品110的方法，该系统100通常包括控制系统120；导入区组件200；由纵向延伸、基本上是卵圆形的椭圆组成的上部环分类基阵300；由横向延伸、基本上是卵圆形的椭圆组成的下部环分类基阵400；收集箱装载区组件500；袋装载区组件512、532以及零散物品装载区组件518，下面分别进一步描述。
参照图4，可以看出示例性系统100是一多级系统，装载组件512、518、532占该系统100的较低层次，收集箱装载组件500在装载组件512、518、532上方架高，下部环分类基阵400在收集箱装载组件500上方架高，上部环分类基阵300在下部环分类基阵400上方架高，以及导入区组件200在上部环分类基阵300上方架高。可以理解，如果这些部分中的一些还使用提升装置，则该系统的不同部分的垂向关系可能会改变。例如，导入区组件200相对于其它组件可以处于较低层次，可通过使用一个或多个传送带或其它一个或多个提升装置将要被分类的物品提升到上部环分类基阵300。这将在下面进一步说明，一系列传送带506、526，位于收集箱装载组件500之下，通道600也以同样方式位于收集箱装载区组件500之下，其基本上位于收集箱装载组件500的中间，并从导入区组件200出发，以远离该导入组件200而以基本上与所述基阵300的纵轴对准并垂直于下部环分类基阵400的纵轴的方式朝向上部环分类基阵300的远端纵向延伸，从而将收集箱501分隔成两个部分。大量通道602在传送带506之间纵向延伸并基本上平行于传送带506。所述传送带506以箭头507所示的第一方向远离通道600横向延伸，以提供收集箱501的第一侧部分，而传送带526以与传送带506的方向直接相反的、如箭头527所示的第二方向远离通道600横向延伸，由此提供收集箱501的第二侧部分。
传送带516被架高于传送带506、526之上，并且远离通道600横向延伸。传送带506、516、526基本上垂直于通道600。
下面仅通过示例的方式进一步说明该系统的垂向定位。通道600通常位于系统100的一个最低点处。传送带506、526在收集箱装载组件500区域中通道600的上方架高几英寸(厘米)到约几英尺(米)，所述传送带又进一步升高4-10英尺(1.2m-3m)到达它们到保持组件512、518、532的出口点。收集箱501可以在通道600上方升高6-10英尺(1.8m-3m)的高度。下部环分类基阵400可在该收集箱501上方升高4-6英尺(1m-2m)。上部环分类基阵300可依次在该下部环分类基阵400上方升高4-6英尺。导入组件200可在该上部环分类基阵300上方升高4-6英尺(1m-2m)，使得本示例性实施例的总高度在18-28英尺(5m-9m)。可以理解的是，进一步增加引出传送带506、516、526的层次，或增加收集箱501的层次，或增加分类基阵300、400的层次，或增加导入组件200的层次将增加所述系统100的总高度。相似地，要求容纳更大的物品可能增加收集箱5 01的尺寸和上部分类基阵300和下部分类基阵400之间的垂向距离以及在多级导入组件200之间的垂向距离。总之，系统100的垂向尺寸不是本发明的关键性的方面。而将被分类的最大物品110的尺寸才是确定系统100的主要垂向尺寸的主要因素。
该系统100具有下述结构，简而言之，该系统和方法以如下所述的方式工作。在该系统中，物品110被传递到导入区组件200。在该导入区200，完成各种任务，包括由控制系统120引导扫描附于每个物品110上的标签，并且下面将更详细地说明这一点。控制系统120将每一个来自导入区200的物品110换向以用于人工处理或进一步预处理，或是前进到上部环分类基阵300。根据从每个物品110的标签上采集的目的地信息和如下所述的其它信息，然后该控制系统依次引导每个前进的物品110以将其下落到下部环分类基阵400或者改为下落用于人工处理或进一步预处理。类似地，该控制系统120依次将引导每个物品110以使其从下部环分类基阵400下落以用于人工处理或进一步预处理，或者在适当的时候下落到收集箱装载组件500以用于通过传送带506、516、526输送到袋装载组件512、532或者零散物品装载组件518。然后已经完全处理好的物品110将被装载到通向每个物品目的地的输送工具上。在下面详细说明本发明的部分具体操作的同时，首先将描述该系统100的进一步结构以及伴随着其操作的概要细节。
如所示，将被分类到大量最终分类目的地之一的物品110在导入线组件200处进入系统100。在图1所示的示例性实施例中示出两个导入线组件200。每个导入线组件200包括预先导入保持区组件206，其输送一个或多个非汇合的导入线202、204，并且其可以包括一动力滚筒传送带，或者可斜向下到达输入传送带208以便于利用重力使物品110沿其移动。每个导入线202、204具有多个处理区，其包括输入传送带208，预扫描聚积区组件210、扫描区212，导入线换向区组件214，换向后聚积区238，导入线到上部环出口240，并且任选地在导入线204中可包括导入线分支236。每个处理区208、210、212、214、236、238、240纵向朝分类基阵300、400延伸，并且所述区通常如图1和图2所示以间隔开的顺序基本上对齐。尽管在该示例性实施例中这些区208、210、212、214、236、238、240被示出基本上彼此成一直线并且与多个相应上部环，卵圆形的分类环302中的一个成一直线，但是它们不需要这样。例如，每个导入线202、204可以一倾斜的角度将各个物品输送到其相关联的上部环302中，导入线202、204和其相关联的上部环302可以彼此偏置。
这些处理区206、208、210、214、236、238、240中的每一个包括一个或多个传统的动力滚筒和/或带式运送机，其中每个区被配置和控制成在适当时进行如下所述的前进、聚积或单个化(singulation)功能。扫描区212还包括扫描、称重和定尺寸装置，换向区214还包括换向机构，下面将进一步说明。应该注意的是，出口240可以任选为一组重力作用的滚筒或重力滑板，或者是动力滚筒和重力装置的结合。
物品110在入口208处被人工或自动地导入；在预扫描聚积区组件210中被聚积；在扫描区212中被扫描、称重和定尺寸；在换向区214中被换向以用于人工处理或者如果在由控制系统120引导的情况下再循环；并且(如果没有换向)在换向后聚积区238中被聚积，然后在出口组件240处前进到上部环分类基阵300上的托架304，该上部环分类基阵300包括一个或多个卵圆形的分类环302。
正如所述，导入组件200被装配成将对于系统100的自动分类来说太大或太重的特殊处理的物品110换向，该物品具有不可读的标签，对于该物品不能计划一通过该分类基阵300、400无障碍的路径，或者另外该物品不能进行自动分类。为了包容这种特殊处理的作业，这里将进一步说明，该导入组件200还包括一不可读的换向器216，一不可读的换向传送带218，一不可读的处理区组件220，一人工处理换向器222，一人工处理换向传送带224，一人工处理处理区组件226，一再循环换向器228，一再循环滑板230，一不能下落的传送带312，一再循环传送带232(图2)，一再循环人工处理换向器234。换向机构216、222、228包括一个或多个传统的换向器(未示出)，如自动弹起式滚筒。传送带218、224、312、232可以是动力滚筒传送机或带式传送机。应该注意的是，在该分类过程中，如果在所编程的到下部环分类基阵400的地方，物品110还不能下落，则之后还通过再循环滑板311使用位于导入组件200和上部环分类基阵300之下的再循环传送带312，物品110从上部环分类基阵300被换向到该再循环传送带312上以用于如所述的再循环。
物品可从导入线组件200下落到传送带218、224、重力滑板230或上部环托架302，或者从重力滑板230通过重力滑板(未示出，除了重力滑板230之外)下落到不能下落的传送带312；但是，可以使用其它的机构，如无动力或有动力的滚筒。此外，传送带218、224、312、232或上部环300还可在导入线组件200之上架高，并且如果是这样架高的情况，还可以进一步使用提升装置以将物品110提升到它们的高度。类似地，物品110从相应的传送带218、224、312通过相应的重力滑板或传送带(未示出)或者甚至可利用总体自由落体而下落到所指令的目的地处理区220、226或再循环传送带232。
在该示例性实施例中，导入线202是进料给单个分类环302的直通线。相反，导入线204是具有导入线分支236的分流线，该导入线分支236允许线204为一个以上的分类环302服务。还可以通过三个单个的直通线或具有两个分支的单个导入线的形式使用该示例性实施例的三个分类环302。此外，可以单独使用单个线和单个或多个分支的线，或者任意结合使用以按要求将物品110导入到任意多个分类环302。实际上，这里仅示例性说明了三个环的系统100，下面将进一步所述。一较大的系统可包含通过单个或多个分支的导入线的任意组合而使用的例如20-50个上部环和25个以上的下部环。
物品110如果不被换向，将从导入组件200移动到上部环分类基阵300，在该示例性实施例中，该上部环分类基阵300包括三个水平延伸的、纵向延伸的、封闭卵圆形的分类环，这里称为上部环302。每个环302具有纵向远离其相应的导入线202、204延伸的纵向轴，并且基本上与其相应的导入线202、204成一直线。每个环302具有多个上部环单元304或托架，一个或多个托架-门拉杆303，托架-传送带链716，上部环底板306，大量的上部环底板孔307，大量的上部环下落滑板308，一不能下落的滑板311，大量的上部环下落点310，801-808，以及一马达和相关联的驱动轴和传动装置(未示出)。
上部环底板306可以是一实心底板，其具有考虑到所指令的下落的间隔的孔307，或者它可以是一轨道系统的形式。参照图1，每个托架-传送带链716运转其相应的环302的整个内周面。参照图5，传送带链716使用一个或多个托架-传送带连接件718传统地连接到每个托架304的侧部。在每个托架304之间具有固定的间隔。每次物品沿分类环302的内部细长的侧部下落，每个环302的拉杆303就操作一次。利用传统的传动装置马达(未示出)与每个拉杆303相连，并且连接到用于该特定的环302的传送带链716的每个内部细长的侧部。这种传统的传动装置可包括驱动轴、马达驱动轮、驱动轴轮、导向-回动轮、星形轮(Geneva)机构、凸轮等的任意组合。此外，可以使用单独的马达用于传送带链716和拉杆303。在正常操作中当托架-传送带链716在一个向前方向间歇地运转时，拉杆303在向前的第一方向和与第一方向径直相反的向后的第二方向之间以交替的方式间歇地运动。托架304绕每个环302的运行方向将依赖于所述环302对于其相关联的导入线出口240的安置。例如在图1的示例性实施例中，在导入线出口240安置于相关联的上部环302的左侧上方的地方，在所述环302上的托架304以顺时针方向循环；在导入线出口240改为安置于相关联的上部环302的右侧上方的地方，在所述环302上的托架304以逆时针方向循环。
一个物品110将独自下落到托架304中并以限定的运动50或步骤绕分类环302行进，每个步骤具有相同的特定距离和时间。每个步骤50将包括一系列通常称为移动子步骤55和静止子步骤56的子步骤，这将进一步描述。在每个物品110绕环302行进的过程中的一预定步骤50处，控制系统120将命令每个所述物品110从其分立的托架304或者在预定的大量下落点801-808中的一个处沿一个滑板308下落到下部环分类基阵400，或者在如下所述的定位冲突的情况下，在如图2和图3所示的不能下落的下落点310处沿滑板311下落到上部不能下落的传送带312。
通常，在由控制系统120引导时，物品110将从上部环分类基阵300下落到下部环分类基阵400，该下部环分类基阵400示例性地包括两个横向延伸的，封闭卵圆形的分类环402。下部环402位于上部环302之下并且具有基本上垂直于上部环302的纵向轴的纵轴。每个环402具有一托架传送带链716，一个或多个托架-门拉杆403，多个下部环单元404或托架，一托架-传送带链716，下部环底板406，一个或大量的下部环底板孔407，不能下落的下落点408，一零散物品的下落点412，大量收集箱的下落点(在每个收集箱上方有一个)以及一马达和传动装置(未示出)。如上所述，本发明适合于使用任意多个上部环302和下部环402。
下部环底板406可以是实心底板，其具有考虑到所指令的下落的间隔的孔407，或者它可以是一轨道系统的形式。环底板406可以改为具有基本上包括由下部环402的内周面所限定的整个椭圆区域的一个孔。参照图1，每个托架-传送带链716运转其相应的环402的整个内周面。传送带链716使用一个或多个托架-传送带连接件718传统地连接到每个托架304的前端。在每个托架404之间具有固定的距离。每个环402的拉杆403在每次物品沿分类环402的内部细长侧部下落就操作一次。马达(未示出)利用传统的传动装置(未示出)与每个拉杆403相连，并且连接到用于该特定的环402的传送带链716的每个内部细长的侧部。这种传统的传动装置可包括驱动轴、马达驱动轮、驱动轴轮、导向-回动轮、星形轮(Geneva)机构、凸轮等的任意组合。此外，可以使用单独的马达用于传送带链716和拉杆403。在正常操作中当托架-传送带链716在一个向前方向间歇地运转时，拉杆403以交替的方式在向前的第一方向和与第一方向径直相反的向后的第二方向之间间歇地运转。托架404如箭头420、422所示以逆时针方向绕每个环402行进。在步骤50中托架404与上部托架304的步骤50同步地循环。来自上部环托架304的被接收到下部环托架404中的任何物品110绕其下部环402循环，直到该物品110如下文中所述的那样按控制系统120所编程的方式下落到其分类目的地。正如图2-4所示，下部环402以低于导入线组件200和上部环302、并高于分类目的地的高度被架高。
当物品110被控制系统120引导时，物品110将从其上部环托架304下落到预编程的下部环托架404上。每个托架304、404包括一底部件或底板704，门件706，一对间隔开的侧板720、721，一托架-门缆绳710，缆绳弧形件708，操纵件712，操纵件导板714，一个或多个托架滚筒轮728以及可包括顶板702。在所述实施例中，托架底板704被夹在间隔开的侧板720、721中，并且以大约42-48度的角度倾斜。可以使用倾斜例如约30-60度之间的更窄或更陡的底板。顶板702在每个托架304、404的前上部与每一个侧板720、721相连并横跨每一个侧板720、721。在任意一个上部环托架304中，其顶板702基本上和底板704倾斜相同的角度，并且基本上在所述第一托架304的前方与托架304中的底板704的底部对齐。托架304可容纳的最大尺寸的物品110将是一个适合装配在顶板702之下和在侧板720、721之间的物品。
如所述，上部环托架304以如图2，3和5所示的正向面对方向被定位于上部环302中，使得物品110以与托架传送带链716移动方向相同的方向下落到托架304之外。每个上部环托架304在底板704后、下方具有一开口后部726。由于每个物品110可滑出该托架304，该结构在相邻的托架304之间留出最小间隔，其中，该物品顺着移动，并在托架的顶板702下方以及分别在底板704的下方和在该托架304前方的托架的间隔开的侧板720、721之间通过。托架304也可以配置成没有开口后部726，但是，该配置可能根据将被分类的物品110的尺寸而需要在托架之间具有更大的间隔。
下部环托架404以向内面对的方式被定位于其下部环402中，使得物品110以大致垂直于相应的传送带链716的向前行进方向的方向下落到环402的内部。因为侧向移动下部环托架404不会使它们的物品110落向相邻的托架，所以它们不需要开口后部来得到托架404之间的最小间隔。因此，无论在相邻托架之间所需要的间隔是多少，它们可以有开口后部或没有开口后部。
在该示例性实施例中，托架门706可通过铰链(未示出)或其它合适的装置与底板704活动连接，并且基本上垂直于底板。开槽的托架弧形件708的一端与门706的下侧相连，而自由的另一端在拉缆绳710时会行进到底板704内的空腔722中。缆绳710的一端与正好在托架弧形件708上方的门706的下侧相连，而其相对端与操纵件714相连。上部环托架304的操纵件714向外突出越过侧板720，下部环托架404的操纵件714向下突出越过托架404的底部。该操纵件被设置于基本上细长的缆绳导板714内，并且适用于在由上部环或下部环拉杆303、403致动时可沿导板714的长度前后移动。托架滚筒轮728传统地被连接到上部环托架304的侧板720、721以及连接到下部环托架404的前后侧部。
控制系统120将指令物品110从其下部托架404下落到几个目的地中的一个。该物品可下落到收集箱组件500的一组收集箱501中，下落到零散物品传送带516上，或下落到下部环不能下落的传送带410上。每个收集箱组件500包括大量的收集箱501，如图2和3所示，该收集箱以双排的形式被布置在它们相应的下部环402的下方和中心以及在它们相应的传送带506、526的上方。被夹在双排收集箱之间的是通道602。通向收集箱501的通道602在每个收集箱中设置有一门504。系统框架604支撑着该收集箱501和该分类基阵。一收集箱隔板502将该收集箱501分割成双排。袋传送带分流器508将传送带506、526分割成对应于在传送带506、526特定部分上方的双排收集箱501的两个部分。大量袋-传送带换向器510使袋换向到一个或多个目标袋装载区512、532。下落(在此也称为换向)到收集箱501的物品110之后可以但不是必须被放置在一袋520中或以其它方式与其它分类到相同的收集箱501中的物品110聚集。或者，如图4所示，一物品110可从其下部环托架404向下沿零散物品滑板514直接换向到零散物品传送带516以输送到零散物品装载区518。在每个分类目的地501、508，可以通过物品110的标签条码和分配给每个收集箱501或零散物品装载区518的唯一条码来确认物品110的正确分类。尽管图1中仅示出一个零散物品装载区518和相关联的传送带516，但是有可能在系统的同一侧具有多个零散物品装载区518和相关联的传送带516，和/或在与所示的区域518和传送带516相对的系统100的另一侧具有一个或多个镜像零散物品装载区和相关联的传送带。
在引出传送带506、516、526已经将物品110传送到它们特定的装载区512、518、532之后，物品110可根据共同的处理特性被进一步处理。例如，从多个收集箱501到达一个装载区512、532的被分类的物品110的袋520可以被装载到相同的卡车上以输送。
参照图2和3，该系统100具有多个不能下落的传送带312、410，可以看出物品110可被向下沿不能下落的滑板311，或者如上所述向下沿再循环滑板230被导向传送带312。类似地，物品110可通过下落点408从其下部托架404自由落体到传送带410，或者沿重力滑板(未示出)向下滑到传送带410。传送带312在最靠近导入线组件200的上部环基阵300的端部的上部环302下方并基本上垂直于上部环302的行进方向而运转。该传送带312最终通到下部环不能下落的传送带410。下部环不能下落的传送带410设置于下部环402和传送带312的下方并基本上垂直于下部环402和传送带312的行进方向运转。传送带410将沉积于其上的物品110传输到再循环传送带2 32，或者用于传输到人工处理组件226，或者用于该导入线组件200的再循环。在一可替换的实施例中，传送带312可绕过传送带410并且直接插入通到再循环传送带232。可以安装一个附加的下部环不能下落的传送带410以允许沿上部环组件的任一端部换向不能下落的物品110。在这种情况下，位于远离再循环传送带232的上部环分类基阵300端部的附加的传送带410可以通向上部环不能下落的传送带312以传输到传送带232，或者如图1所示，第二再循环传送带232可以安装在远离再循环传送带232的上部环分类基阵300的端部。
在该示例性实施例中，物品110可在其上滑动的每一个表面如滑板230、311、514，斜道，托架门706和托架底板704将涂覆有一防滑表面。尽管可使用更窄或更陡的斜面/斜坡，该表面的定位将在基本上约与水平面成42-48度的范围。应该注意的是，该示例性实施例的架高的特性使得本发明可利用重力。
系统100的操作是由数字控制系统120控制，该控制系统引导着分类和传递处理。该控制系统120包括一处理单元125和大量的传感器组件130。该处理单元125从与如上所述和这里进一步所述的各种传送带、换向机构、滑板、斜道和分类目的地相连的传感器组件130接收输入数据，并且其输出指令这些装置操作的控制信号，以按选定的方向来分类和传递物品110，使它们达到最终分类目的地512、518、532。
参照图7，该控制系统120可以是任何传统的控制系统。在该示例性实施例中，该控制系统120包括一数字处理器125，如个人计算机或工作站，其与大量的输入传感器组件130以及大量的输出装置相连。如图1和7所示并且将进一步说明，该示例性实施例利用下列传感器。位置传感器132被用于确认当物品移动、换向或下落时物品在几个点的位置。扫描器134、136确定和证实每个物品110的目的地信息。一个或多个定尺寸传感器138确定每个物品110的外部尺寸。一称或其它称重装置140确定每个物品110的重量。根据这些输入信息，控制系统120监测和指导传送机带和滚筒的运动，确定是否应该换向该物品，如果是这样的话，就启动该换向机构，确定下落点，并启动拉杆，指导工人装载分类的袋520和零散的物品110，并打印出报告和货物清单。
尽管可使用任何检测装置，但是通常每个定位传感器132包括传统的光电池发送机和接收机。该传感器132通常被如此放置，以使在发送机和接收机之间的光路以稍微高于某表面的高度并且通常与该物品110的行进方向成直角地通过，物品110在该位置在发送机和接收机之间从该表面上方通过。该传感器组件130检测物品110的通过(或没有通过)并报告给控制系统120。控制单元125处理和提供如下的这种位置信息。
放置于保持区206的传感器132警告物品110在该区域的积压。在预扫描聚积区210中的传感器132为物品110的聚积和单个化提供方便以前进到扫描区212。在已经扫描过物品110用于在扫描区212中的识别之后，安装在扫描区212的出口端的传感器132检测该物品110的位置并报告给控制单元125。根据该位置信息，以及关于经过相同的扫描区212和其它的导入线202的单行前进的其它物品110所记录的相似的位置信息，该控制系统120的控制单元125没有进行必要的进一步扫描，通过参考物品110已知的沿其相应的导入线202、204的顺序位置，沿导入线组件200的剩余部分监测物品110的位置。当该物品110通过扫描区212时，根据该位置信息，以及关于物品110的重量、尺寸、目的地和其它所确定的特性，控制单元125或者(1)：将物品从导入线换向区214中的导入线202、204上换向；或者(2)：将物品110沿其导入线202、204、236前进到导入线出口240，并根据其到上部环托架304的前进记录该物品110的初始位置。
如上所述，传感器132还有利于沿导入线组件200将物品110聚积和单个化。除了扫描区212，在每个导入线组件200的每一部分以合适的间隔放置传感器132以检测在沿导入线组件200前进的物品110之间的间隙。这种间隙通常来自于下面两种情况：或者(1)在导入线入口208处物品110不太快的导入；或者(2)在导入线换向区214中较早导入的物品110向下游换向。为了防止这种间隙减少吞吐量，通过沿每个导入线202、204在下面两点的每一个位置处以成单行的方式聚积物品110以闭合这种间隙：(a).正好在扫描区212的入口端之前；和(b).正好在导入线出口240之前。在所示实施例中以传统的方式通过配合使用传统的动力滚筒传送带的多个区完成这种聚积。为了有助于控制系统120监测每个物品110沿导入线组件200的位置，通过正好在每个聚积点的下游使用传统的单个化传送带，在聚积物品110正好通过该两个聚积点中的每一个前进时将聚积物品110单个化。物品110的这种单个化可使控制系统120区分第一物品110和正好在该第一物品后的第二物品110。
该控制单元125不时地确定物品110必须换向，例如当确定物品110对于分类基阵300、400而言太大或太重时，或者当控制系统120不能计划物品110的不会导致如下所述的“位置冲突”的分类目的地的路线时。在这样的情况下，安装在导入线换向区214中每个换向点处的传感器132将确认这样的被命令换向的物品110的通过。而且，这些传感器132将警告任何不是被命令而是被错误地换向的物品110的通过。
如所示，在换向区214中没有被换向的物品110向出口240移动，在到达出口240之前经过一传感器132。两个其它的传感器132被安装在从每个上部环302相对端的导入线出口240下降的斜道下面，以检测该物品110到位于该斜道下方的上部环托架304的前进。
在从其下部环托架编程到其最终分类目的地的地方较早物品110不能下落而导致位置冲突(这在下面将说明)的情况下，或者是装置故障的情况下，物品110可由控制系统引导，不从或者不能从其上部环托架304下落到其预编程的下部环托架404。传感器132安装在每个上部环302上的下落点310处以检测在位于该下落点310处的上部环托架304中存在物品110。该控制系统125将命令该物品110在该下落点310处下落到该不能下落的传送带312。一个以上的附加的传感器132被安装在每个下落点310的下方以检测物品110沿从该下落点310处伸向传送带312的斜道向下通过。一附加的传感器130被安装在该下落点310和正好位于该导入线出口240下方的上部环托架304之间、沿每个下部环302更远的一点处，以确定经过该传感器组件130的每个上部环托架304是空着的。
传感器组件130相似地用于确定从下部环402的下落。首先，传感器132被安装在每一个下落点408和零散物品下落点412处以分别检测物品110或者通过进入下部环不能下落的传送带410，或者沿斜道514向下通过进入零散物品传送带516。第二，传感器132被安装在每个收集箱501的入口处以确定物品通过进入该收集箱501。
其它的传感器组件130包括多个扫描器134，136，定尺寸器138，140和称或其它称重设备140。这将进一步描述，在物品110开始通过系统100和可任选在通过系统100结束时物品110将被扫描。可由位于扫描区212的传统扫描器134进行开始的扫描。在扫描区212中，也可以由一个以上定尺寸传感器138对每个物品110进行定尺寸以及由传统的称或其它称重设备140对物品进行称重。如果系统100根据自动处理感测到物品110的尺寸或重量不合格，或者如果物品的标签信息被确定为不可读，或者如果该物品不能符合系统120所编程的其它标准(例如该物品被指定到一不能进行传递的地址)，则控制单元125将在合适的时候使该物品110在换向区214中换向。可任选地进行以确定物品110的正确分类的最后的扫描，将由另一个扫描器136在各个目的地区域501、518中进行。可以理解的是，该控制系统120在整个系统100中可使用另外的传感器132。例如，该传感器132可用于在每一个传送带的开始和结束处，在每一个滑道或斜道的顶部和底部处，在每一个目的地处，以及在沿该路径的各个中间位置处。
现参照图1-8，将详细描述系统100的操作。物品110在每一个导入线202、204的导入线入口208处被人工或自动地一个接一个地导入。每一个导入的物品110将是已经用物品识别条码或其它光代码(未示出)预先加上标签的，这些条码或代码可以与在建立该标签时在先传递给控制系统120的信息相关联，该信息将至少包括物品110在分类系统100内的分类目的地，但是也可包括有关物品110的其它信息。物品110可以以允许其条码在扫描区212中被自动扫描的取向被导入。例如，在一个实施例中，扫描器134是一传统的头上全方向的扫描装置，其要求每个物品110被导入时其编码的标签在任意水平方向面向上方。
在每个导入线202、204的预扫描聚积区域210中，导入的物品110是：(1)沿导入线202、204成单行地设置，通过使用传统的装置如不平行的滚筒或弹出轮将所有的物品110在导入线202、204的一侧对齐，从而之后一旦物品110在扫描区212中如上所述地被扫描过，该控制系统120可记录和监测每个物品110的顺序位置；以及(2)正好在该扫描区212之前，将物品110在预扫描聚积区域210的出口端聚积起来。
在该导入的物品110已经被成单行地在预扫描聚积区域210的出口端聚积之后，它们被一个接一个地单个化并前进到该扫描区212，该扫描区212包括该动力传送机带的一个或多个部分段。如上所述，物品110在该扫描区212中被扫描、称重和定尺寸，然后前进到导入线换向区214。该扫描器134可以是传统的激光扫描器或是在带上方的、具有电荷耦合器件(CCD)传感器的视频扫描器。后者的系统的例子在美国专利No.5308960中已描述，在此结合作为参考。可以通过传统的称或其它称重设备得到该物品的重量。例如，该称重设备140可以是传统的运转时称量装置，安装在扫描区212的传送带下方，其可以在物品110通过扫描区212时称重物品110。可以使用任何传统的定尺寸传感器组件以对该物品110定尺寸。在一个实施例中，通过使用基于CCD的定尺寸系统进行定尺寸，该系统可在物品110移动通过扫描区212时确定该物品的所有三维尺寸。在另一个实施例中，通过沿侧边、在扫描区212上方和/或下方安装的多组光电传感器组件130进行定尺寸，以足够接近的间隔采用该应用所要求的精度测量每个尺寸。
根据对物品110扫描、称重和定尺寸所确定的信息，该控制系统120确定该物品110是否将被换向离开导入线换向区214中的导入线202、204以用于再循环、人工处理或其它特定的处理。更具体而言，如果物品110的标签编码不可读，则该物品110将在不可读换向点216由弹出滚筒或其它传统的换向器换向到不可读传送带218以用于在不可读处理区域220处重新扫描，如果必要还要重新标签，在该处理区域之后，物品将被再循环到该导入线组件200或人工被传递到分类目的地501、512、518、532中的一个。如果根据该控制单元125中驻留的预设标准，该物品110具有的尺寸或重量使其不适合用于分类基阵300、400上的自动分类，则该控制单元125将引导该物品110在人工处理换向点222处被转向到人工处理传送带224以用于在人工处理区226中进行人工处理，在该处理之后该物品被人工传递到其分类目的地501、512、518、532。可任选地，在该导入线换向区214中可安置另外的或不同的换向点以将该不适合的物品110直接发送到一个或多个零散物品装载区518，而不用任何中间的人工处理或传递。
每个物品110在从物品110的上部环托架304到下部环402上的下部托架404中可具有4次机会在下落点800处下落，所述下部环402分类到各物品110的分类目的地。两次这样的机会发生在输出运转中，两次这样的机会发生在物品110正占据的上部托架304的返回运转中。如果一个以上的下部环402分类到所述物品110的最终分类目的地，则该物品110将在每个这样的环402上具有附加的4次下落的机会。例如，在图1所示的实施例中，具有两个下部环402。如果物品110被寻址到某种压缩(zip)的代码，用于压缩代码的收集箱501由两个下部环402供料(该结构没有在图1中示出)，则物品将具有8次下落机会以到达指定用于该压缩代码的箱，即该两个下部环402的每一个有4次机会。
如果且只要是控制系统120不能为通过分类基阵300、400的物品110计划一无障碍的传送时将存在“位置冲突”，这是由于当物品110到达那里时该物品110的所有4次(或更多次)下落机会800预计不可使用。只有在预计存在于每一个这样的下落点800下方的每一个下托架404将由较早的物品110占据时将出现这种情况。如果存在位置冲突，则控制系统120将引导物品110在再循环换向点228处换向，在此之后物品将沿通向上部不能下落的传送带312的再循环滑板230向下前进，然后到再循环传送带232。然后该物品110被再循环用于重新导入到导入线组件202、204上，或者改为将在该再循环换向点处被换向到人工处理区域226，以在该物品110在该区域226已经被重新扫描后如控制系统所指导的那样被人工处理和传送到分类目的地501、512、518、532中的一个。
该控制系统120使用下面信息以确定物品110是否可以被传送到其分类目的地而不会有位置冲突，一旦该物品110在扫描区212中已经被扫描、称重和定尺寸，所有的这些信息就将被控制系统120知道或确定。为简化起见，下面的说明中假设所述物品110从其上部环托架304到要输送到其最终分类目的地的下部环302中具有4次下落机会：
A.该物品110的分类目的地，其将是收集箱501或到达零散物品传送带412的下落点，并且该特定的为分类目的地服务的下部环402，下面又称为“目标下部环”402。
B.物品110到达其目标下部环402的4次下落机会800中的每一个所要求的系统步骤50的数量。该系统步骤的数量由控制系统根据下列数据计算：
1.在同一导入线202、204上的本物品110之前的其它不换向的物品110的数量，该数量将确定本物品110到达导入线出口240所需要的步骤50的数量。在分流导入线204的情况下，如果必要，控制系统120可通过如以下将进一步说明的改变在该分流导入线204的两个分支之间的物品110的顺序分配来调节该步骤50的数量以防止位置冲突；和
2.在物品110已经前进到其下部环托架304中之后，该物品110到达其4次下落机会800中的每一个所需要的系统步骤50的数量。
C.当该物品110到达那里时，预计在物品110的4次下落机会800中的一个或多个之下的下部环托架404中存在较早传送的物品110，也就是下面所谓的“阻塞物品”110。为了预计阻塞物品110的存在，该控制系统120考虑预先为每个较早物品110计划的传送路线，所述较早物品不仅包括已经在下部环托架404中的较早物品110，而且还包括仍然在上部环托架304中或在导入线202、204上的较早物品110。
如果该控制系统120最初确定仅使用本物品110的4次下落机会800之一，则该控制系统120一般将编程为让该物品110在该下落机会800处下落。如果改为可使用2次、3次或4次物品110的下落机会800，则该控制系统120将根据在该控制系统内驻留的预先建立的标准在这些下落机会800中进行选择。例如，这些标准可包括：从每个下落机会800到物品110的分类目的地的传送路径的引导，由每一个改变路径引起的与后面的物品110发生位置冲突的相对概率(该概率可以以其它信息中该控制系统120对于在分类目的地中的较早物品110的分配的历史数据的分析为基础)，以及由于下述原因要保持使物品110稍后改道的灵活性的优点，例如该原因导致即使后面的下落机会800呈现出更直接的传送路径，结果物品110在该2次、3次或4次下落机会800中的第一次机会就被指定下落。
如果控制系统120最初确定本物品110将存在位置冲突，即一阻塞物品110将占据在4次下落机会800中的每一个下方的下部环托架404，则该控制系统120仍然可以通过使较早传送的物品110改道而避免该位置冲突。考虑要改道的较早传送的物品110将包括4个阻塞物品110中的每一个，但是如果必要，可按要求包括另外的较早传送的物品110。例如，该控制系统120可评估下面的改道机会中的每一个，其中：
1.如果4个阻塞物品110中的任何一个还没有到达其下部环托架404，并且至少一个可替换的下落机会800保留供该阻塞物品110使用，则该控制系统120可重新编程使该阻塞物品110在一不同的下落机会800处下落到其目标下部环400，从而为本物品110形成一下落机会800。
2.如果只有其初始编程的下落机会800保留供该4个阻塞物品110中的每一个使用，但是这些阻塞物品110中的一个或多个还没有前进到超过所有其阻塞的下落机会800，则该控制系统120可以通过使另外已经阻塞了该阻塞物品110的物品110中的一个改道而“不阻塞”该阻塞物品110的受阻塞的下落机会800中的一个或多个。
3.如果该分类系统100包括一个以上分流的导入线204，即使本物品110本身是在一非分流的导入线202上，该控制系统120可得到附加的改道机会。例如，如果该物品110是在分流的导入线204上，则该控制系统120最初可将该物品110传送到由该分流线204供料的两个上部环302中的任意一个，其中高效地制造8次而不是4次下落机会800以供本物品110使用。如果本物品110改为位于一非分流的导入线202上，但是一个以上的阻塞物品110位于分流的导入线204上，则如果该阻塞物品110还没有到达在其导入线204上的分支236，该控制系统120可以使这样一个阻塞物品110改道到达该分流的导入线204的其它分支236上的下落机会800。
4.除了这些改道机会之外，该控制系统120还可以编程为越过较早物品110来传送，即使不能对该较早的物品110设计可替换的传送路径。例如如果本物品110需要迅速地分类，而该阻塞物品110不需要这样迅速地分类，则这种改道是理想的。在这种情况下，较早阻塞的物品110将被重新编程以保持在其上部环托架304中并在其绕其上部环300的回路的端部下落到上部不能下落的传送带312。
因此，该分类系统100的交叉环结构通过在每个上部环302形成至少4次下落机会800从而减少了位置冲突的概率。不可避免的位置冲突的统计概率除了上述原因之外还取决于几个其它因素，主要包括：下部环402的数量，上部环302的数量和物品110在下部环402中被不均衡传送的程度。尽管该统计概率在一些分类系统100的结构中可以非常低，但是还可以通过包括但不限于以上所述的这些改道方法来进一步减小该概率，不能完全消除不可避免的位置冲突的理论概率。因此，该分类系统100必须提供由于物品110存在不可避免的位置冲突而使物品110换向的某方法。
如上所述，一种这样的换向方法，如图1中的示例性实施例所示，是将物品110在其到达其上部环302之前从其导入线202、204换向，并且用上述聚积方法通过闭合在物品110流中所存在的间隙以减小或防止吞吐量的任何减少。这里没有进一步说明的可替换的一种方法，将简单地将每一个“位置冲突”的物品110推进到上部环托架304中而不会在物品110到达其4次下落机会800中的每一个时首先确定是否将存在位置冲突，然后使用传感器组件130检测当本物品110到达那里时在该4次下落机会800中的每一个下方是否存在较早的物品110。在该可替换的方法中，任何在所有4次下落机会800处被阻塞的物品110将被传送到下落点310而到达在其上部环302上的传送带312，然后进行如上所述的再循环或人工处理。
如果该控制系统120能够如上所述为物品110计划一无障碍的传送路径，则该物品110将继续通过换向后聚积区238，该换向后聚积区238开始于扫描区212(并且因此包括换向区214)的出口端，结束于该导入线出口240。该换向后聚积区238专用于该导入线出口240处非换向物品110的聚积，同时保持物品110成单行的次序。物品110流中的间隙将由物品110在换向区214中的换向形成。在一个给两个上部环302供料的分流的导入线204上，该控制系统120使物品110被分配到该分流的导入线204中的每个分支。这将通过使用传统的换向装置如安装在动力滚筒传送带上的滚筒之间的子表面弹出轮来完成。如上所述，如果必要，该控制系统120可调节在分流的导入线204上的分支之间的物品110的分配以解决位置冲突的问题。例如，如果物品基本上在两个分支236之间被交换，该控制系统120可改为引导两个后续的物品110被导向同一分支236以便于避免另外对第二物品110产生的位置冲突。如所示，该分类系统100可容纳单个导入线200分成三叉或甚至进一步分叉，仅假设(1)该控制系统120能监测所有物品110在其沿多个分支236被分配时的顺序位置，以及(2)物品110可足够快地被推进以确保在每个系统步骤50的开始物品110在每个分支236处到达该导入线出口240。
该物品110从换向后区域238前进到该导入线出口240。该物品110被聚积在该导入线出口240，然后一次一个地被单个化和推进到一个静止上部环托架304。一次只有一个物品110占据任何一个上部环托架304。在每个系统步骤50的静止子步骤56中，一个物品110以这种方式从每个导入线202、204上被推进。下面将进一步说明系统步骤、静止子步骤56和移动子步骤55的定时。因此，当物品110被堆积于其中时托架304不会移动。该物品110的目标托架304在进行移动子步骤55过程中将被移动到位。在附图(见图2-4)中所示的优选实施例中，物品110首先前进通过导入线出口240，然后沿重力滑道向下，最后进到倾斜的托架底板704上，在该处物品的运动由托架门706阻挡。在该优选实施例中，门706从上部环托架304的倾斜底板上以大致直角向外突出。在该门706的底部边缘上用铰链709(未示出)与该上部环托架304活动连接。该铰链连接件允许门706之后在静止子步骤56中如下所述被向下拉，以致于托架底板704和放下的门706形成通向托架304的顶部到底部的连续倾斜的表面，从而使物品110如下所述下滑到下部环托架404。除非该托架门被拉下，或者通过一些如弹簧加载的偏压或者通过闩锁机构(未示出)以充分的阻力阻止物品110滑入该托架304中的运动来保持其“默认”的向上位置。每个托架304、404端块720、721阻止物品110在托架304、404的任一端脱离。如果托架304包括顶块702，该顶块702将阻止物品110在下落到其上部环托架304中时越过托架门706，并且之后该顶块702将确保在物品110下落到下部环托架404中时物品110不会在该顶块702之前接触到托架304。
托架304、404被装载在它们各自的分类环302、402上。如上所述，该示例性的分类基阵300、400包括在两个水平横向延伸的、封闭的椭圆状的分类环402上方抬高的三个水平纵向延伸的、封闭的椭圆状的分类环302。在每个基阵300、400级上，托架304、404通过传统的连接件718被连接到传送带链716上。可以理解，可以使用动力驱动缆索、轴或其它机构代替动力驱动链716来驱动在环302、402周围的托架304、404。在两环级300、400上，托架304、404以间隔绕它们各自的环302、402连接到传送带链716上。上部环上每个托架304之间的间隔可以是相同距离(或实际上多个这样的距离)，在下部环上每个托架404之间的间隔同样可以是相同距离(或实际上多个这样的距离)。一般地，每个上部环302上托架304之间的间隔将相同，在每个下部环402上托架404之间的间隔将相同。但是在上部环托架304之间的均匀间隔不必与下部环托架404之间的均匀间隔相同。尽管托架304、404之间存在间隔，只要：(1)在给定环302、402上的任何两个托架304、404之间的间隔是相同距离(或实际上多个这样的距离)，和(2)在上部环302的例子中，在上部托架304之间的间隔没有那么接近而阻碍物品的下落，则系统100将同样地操作良好。仅仅作为示例，在上部环302上的所有托架304之间的间隔可以约为48英寸(1.2m)，在下部环302上的所有托架404之间的间隔可以约为30英寸(76cm)。类似地，托架304、404可以具有几乎任何尺寸，这依赖于将被分类的物品110的最大尺寸。
在附图所示的示例性实施例中，每个托架304、404的重量由连接到托架304、404上的滚轮728支撑，尽管可替代使用其它的支撑和引导该托架的方法，如导轨系统。这一点已经说明，每个上部环托架304的前端或开口端面向上部环302行进的方向，从其托架304下落到下部环托架404上的物品110从位于上部环托架304的前端的上部环底板306的孔307中落下。相反，每个下部环托架404的前端或开口端面向由下部环402形成的椭圆的内侧，其垂直于下部环402行进的方向，从其下部环托架404下落到收集箱501或下落点412上的每个物品110以这种向内的方向通过。
每个上部环302和每个下部环402在时控的系统步骤50中循环。每个步骤50包括一移动子步骤55和一静止子步骤56。每个系统步骤的时长与两个环302、402的相同，并且主要根据所确定的要可靠完成两个子步骤55、56中的每一个所必需的时长而由该控制系统120预先设定。
在该移动子步骤55中，托架304、404绕着它们各自的环302、402以与该环302、402上的托架304、404之间的间隔相等的距离前进。在该静止子步骤56中，托架304、404保持静止。但是如果托架304、404包含已经编程为要在该静止位置处下落的物品110，则在该静止子步骤56的开始，其托架门706将被下拉(具体如下所述)，并且将在此向下位置保持足够长时间以便于该物品110滑出其托架304、404。然后门706将松开以返回到其预置默认的向上位置。
如所示，系统步骤50的持续时间与两个环基阵300、400相同。但是该持续时间不必在两个子步骤55、56之间相等分配，两个环基阵300、400中的每一个中的两个子步骤55、56之间的时间分配可以不同。步骤50精确地在每一个环基阵300、400中的相同时刻开始也是不必要的。然而，在两个基阵300、400中的步骤50必须充分同步，以致于无论何时物品110从其上部环托架304下落到该下部环托架404上，下部环托架404都静止在下落机会800的下方。在该系统100的典型实施例中，这将要求每个环302、402中的子步骤55、56具有大致相同的持续时间，在每个环302、402中系统步骤50大致开始于相同时间，或者在下部环402的时间稍微晚于在上部环302中的时间。虽然任何一个子步骤55、56可以早完成，但是该子步骤55、56决不能早开始。
仅仅作为示例，在一优选实施例中的系统步骤50的持续时间大约是5秒，该持续时间的大致一半被分配给每个子步骤55、56。但是，如上所述，系统步骤50可具有任意持续时间，该持续时间在移动子步骤55和静止子步骤56之间可以以任意方式分配(和可以在两个分类基阵300、400中每一个中的所述两个子步骤之间进行不同的分配)，只要是该系统步骤50的持续时间在两个分类基阵300、400中相同，并且将足够的时间分配给每个系统步骤50和每个子步骤55、56以完成在每个所述步骤50和子步骤55、56中所需要进行的动作。
因此，可以看出，该系统100在限定持续时间的步骤50中和在限定持续时间和移动的距离的移动子步骤55的情况下工作，这使得该控制系统120预计当物品110移动通过系统100时在每个将来的步骤50中每个物品110的位置。尽管该系统100在每个系统步骤50中通常将伴有所有的上部环302和下部环402前进地工作，但是如果一个或多个上部环302和/或一个或多个下部环402或者在移动子步骤55中保持静止，或者完全从该分类系统100的其余部分脱离，该系统100可以正常地工作，只是在每种情况中该控制系统120记录该环302、402的这种不移动并且在需要时使物品110改道。
如所示，物品110在静止子步骤56中将从上部环304下落到下部环404。在附图示出的优选实施例中，由控制系统120所编程的物品110的这种传送通过放下托架304的托架门706以形成通向目标下部环托架404的重力滑道而完成。由于该下落在静止子步骤56中发生，在每个该物品110从一个或多个上部环托架304向外落下并进入一个或多个目标下部环托架304中，该托架304、404和它们相关的环302、402将保持静止。
如图2，3和5所示，所形成的滑道包括(1)托架底板704；(2)托架门706；和(3)相应的上部环下落滑道308，其组合进入在上部环底板306下方的系统框架604中并且向下延伸到目标下部环托架404。在沿滑道308下滑过程中，物品根据在特定下落的时候托架304、404的取向将沿两个滑道路径中的一个前进。第一滑道路径812由沿滑道308下滑并继续其沿目标下部环托架404的托架底板704下滑的物品110限定。在沿该滑道路径812前进时，该滑动物品110的运动由目标下部环托架404的托架门706阻止。第二滑道路径814由沿滑道308下滑并继续其沿目标下部环托架404的托架门706下滑的物品110限定。在该情况下，该滑动物品110的运动由目标下部环托架404的托架底板704阻止。尽管该示例性系统100的结构允许两个滑道路径812、814，但是系统100可以替代地构造成仅包括该两个滑道路径812、814中的一个或另一个。
在图5所示的示例性实施例中，在静止子步骤56中该托架304的托架门706一被下拉后，物品110就从其上部环托架304下落到其下部环托架404(图5中未示出)。托架门706由连接到门706的底部的托架门索缆710下拉。该索缆710通过底板704中的孔(未示出)并以其另一端连接到从上部环托架304的侧板720突出的刚性操纵块712上。在每个静止子步骤56中，位于下落机会800之上的每个上部环托架304的操纵块712将被放置成与连接到拉杆机构303上的操纵块拉紧器(未示出)直接相对，该机构303由框架604支撑并由马达和相关联的传动机构(未示出)驱动。在图5所示的该示例性实施例中，拉紧器是通过受控的电磁阀(未示出)依次利用从控制系统120接收到的信号由空气作用产生动力的装置。在托架门706和操纵块之间的任何其它类型的连接(代替图5所示的索缆710)，操纵块，致动器和/或拉紧器装置可以替代使用，只要是在组合使用时，它们可使托架门706响应于从控制系统120接收到的一个或多个信号被下拉。从而使物品110在该托架303、404中下滑并如控制系统120所编程的那样滑出该托架303、404。
响应于控制系统120的一信号，电磁铁(未示出)或其它致动机构将使该拉紧器运动，以致于当马达和相关联的传动机构(未示出)将拉杆303向前移动得足够远以使托架门索缆710将下拉该托架门706时，其接合该操纵块712，从而使物品110从托架304下滑并滑出，通过下部环底板孔307到达滑道308上，最终进入其目标下部环托架404。在图5中，操纵块712在受拉时将在其索缆导板714内沿托架302正移动的方向移动。但是在可替换的实施例中，只要该操纵块被移动足够的距离使该索缆710下拉门706，块712也可能在相反方向或在任意其它方向上移动。在物品110已经下落到其目标托架404上之后，拉紧器将缩回，从而松开该操纵块712并使该弹簧加载托架门706返回到其预置默认的“向上”位置，因此也将该操纵块712返回到其初始位置。在图5中，因为托架304在下面的移动子步骤中前进，还将引起操纵块712的缩回，同时当产生这种前进时，操纵块712将远离该拉紧器移动。从托架304、404上的所有下落基本上如所述地发生，从下部环托架403上的下落具有一些区别，这在下面将描述。
如上所述，如果不可避免的位置冲突阻止该控制系统120为物品110的分类目的地501、518设计一无障碍的传送路径，物品110通常将在导入线换向区214中换向。由于该原因，在上部环托架304中的物品110通常在它到达下落点310进入上部不能下落的传送带312之前就已经下落到下部环托架404中。该下落点310位于上部环302上所有可视的下落机会800之外。由于任意原因物品110在到达该下落点310之前不能从其上部环托架304中落下的物品110将由控制系统120指令在静止子步骤56中从310那里下落。如上所述，这样所要求的下落到不能下落的传送带312上的可能原因包括：(1)由于某些非编程的原因，如机械故障，物品110不能从其上部环托架304中落下；(2)由于较早的物品110不能按编程从其下部环托架404下落到其分类目的地，控制系统120已经确定物品110所计划的传送路径被阻塞；或(3)由于较后的物品110要求被更迅速地分类，控制系统120已经使物品110改道在该下落点310处下落，以允许较后的物品110通过该分类系统100被传送。这可能是这样下落的其它的原因。
如图1所示，每个导入线出口240位于最靠近图1中所示的导入线组件200的上部环基阵300的端部附近，上部不能下落的传送带312位于最靠近导入线组件200的下部环基阵400的周缘外部。系统100可替换地构造成使该导入线组件200的部分或全部位于该分类基阵300、400的上方，从而每个导入线出口240位于该分类基阵300、400更远的前上方，而不是如图1中所示的在它们周围或附近。在该可替换的结构中，由于该上部不能下落的传送带312通常占据相对于导入线出口240基本上相同的位置，该上部不能下落的传送带312也可以位于该分类基阵300、400区域更远的前方，而不是在它们周围或附近。例如，在该可替换的结构中，该上部不能下落的传送带312可以位于一个如下所述的通道602的上方，其夹在两个相邻的双排收集箱501之间并平行于该两个相邻的双排收集箱501运转。类似地，尽管在图1所示的示例性例子中，如下所述的下部环不能下落的传送带410位于上部环分类基阵300的周缘外部，系统100可替换地被构造有位于上部环分类基阵300的周缘内部的下部环不能下落的传送带410。例如，下部环不能下落的传送带410可位于如下所述的通道600的上方，该通道600隔开收集箱501组件的两个部分。
物品110在一下落点310处从其上部环托架304中的下落将如下产生。传感器组件130沿上部环不能下落的滑道311被放置在下落点310处，以及在该下落点310之后和在相关联的导入线202、204的导入线出口240之前沿上部环302被放置在一个或多个点处。这些传感器组件130检测到达该下落点310的每个物品110的出现并确认其下落，从而使控制系统120监测该物品110的位置并确保到达相关联的导入线202、204的导入线出口240之下的每个上部环托架304是空的，以致于新的物品110可被推入到该上部环托架304中。每次物品110在下落点310处的下落以与上述在下落点800处产生下落相同的方式进行。传感器132将确认该不能下落的物品110下落到通向上部不能下落的传送带312的下落滑道311上。该下落由沿上部环302设置在下落点310下游、但在给该环302供料的出口240之前的上部环传感器132进一步证实。一旦该物品110已经到达该不能下落的传送带312，它将前进到再循环传送带232以用于再循环到导入线组件200或人工处理。
如果该控制系统120确定当上部环托架304到达导入线出口240之下时该上部环托架被占据，则控制系统120将关闭该特定的用于一个系统步骤50的导入线202、204，以阻止在一列上的下一个新的物品110下落到该仍然被占据的上部环托架304上。在该导入线202、204被关闭后的下一个系统步骤50，该仍然被占据的上部环托架304将已经前进一个位置而位于该导入线出口240之外，并且一空的托架304应该位于该出口240之下，以致于该导入线组件202可重新启动。然后该不能下落的物品110可被重新编程以在其绕上部环302的第二回路上在一个潜在的下落机会800处下落。如果该物品110不能在其绕上部环302的第二回路上按要求下落(例如，由于机械故障导致其不能下落或者由于该物品被堵塞或另外由于其不能自由地滑出其托架304外)，然后它可以被人工移走。停止上部环300以允许这种人工移走是必需的。在要求关闭上部环300的每一种情况下，控制系统120将按需要调整在受影响的上部环300上物品110的传送路径。
类似地，每个下部环402具有一个或多个到下部不能下落的传送带410的下落点408，如果物品已经通过其预定的分类目的地而没有按编程从其下部环托架404上下落，则物品110可被编程在该处下落。设置于每个分类目的地501、518、532的传感器组件130将检测物品110到该分类目的地的每次下落并向控制系统120报告。如果控制系统120不能接收到所编程的下落到分类目的地的报告，则该控制系统120将：(1)使该不能下落的物品110改道到通向下部不能下落的传送带410的最近的下落点408，该下部不能下落的传送带410又将该物品110传送到再循环传送带232；和(2)由于该不能下落的物品110已经引起不期望的位置冲突，使任何后面的物品110改道。应该注意的是，物品110在编程为从其下部环托架404中下落的地方不能下落仅对于还没有到达其自己的下部环托架404的后面物品110引起位置冲突；即物品110仍然在其上部环托架304中或是在其导入线202、204上。如果不能对该后面的物品110计划可替换的无障碍的传送路径，则该控制系统120将改为重新编程使后面的物品110保持在其上部环托架304中直到它已经到达通向上部不能下落的传送带312的下落点310，在该处物品110将如上所述下落用于再循环或人工处理。
如果该分类系统100没有误操作，通常它决不会需要将物品110改道到下部不能下落的传送带410。但是该控制系统120可以使用安装在每个收集箱501的入口处或是通向零散物品滑道514的下落点412的传感器组件来检测在该入口的“满”状态(或其它阻碍物)，在该情况下控制系统120可将预定用于该分类目的地的物品110改道传送到下部不能下落的传送带410。由于该原因的任一种或两种，分类系统100通常将包括至少一个这样的通向下部不能下落的传送带410的下落点408，并且可包括多个下落点408-例如在下部环402的每一侧有一个-从而将未能从已编程的下部环402处下落的物品110移走。
如上所述，物品110可从下面三个来源之一传送到再循环传送带232：导入线换向区214，任意上部环托架304或任意下部环托架404。到达再循环传送带232的物品110通常被再循环以返回到预定的导入保持区206中用于重新导入，而没有另外的人工处理。任选地，如上所述，控制单元125可设置于再循环换向点234处以将该物品110从再循环传送带232换向到人工处理区域226用于重新扫描和人工传送到它们各自的分类目的地。例如这可在靠近分类的末端进行，此时如果用人工处理，沿再循环传送带232通过的最后的物品110可能更迅速地到达它们的分类目的地。
然而更典型的是，物品110将以下面的方式到达它们的分类目的地。在系统步骤50中，按编程下落到其目标下部环托架404的物品110将绕其下部环402前进直到其到达其编程的分类目的地，该目的地可以或者是一个收集箱501或者是一个通向零散物品滑道514的下落点412，如图4所示，用于传递到零散物品保持区518中，这一点将在下面描述。
在静止子步骤56中物品110将下落到其分类目的地501、412。如果物品110不能在所编程的地方下落，它将被控制系统120如上所述地改道，从而改为在通向下部不能下落的传送带410的下落点408处下落，在该处它将被传送到再循环传送带232用于重新导入或换向到人工处理区域。
在附图所示的示例性实施例中，从下部环托架404到其分类目的地的下落以与如上所述的物品110从上部环托架304到下部环托架404的下落相同的方式进行，除了以下方面：由于托架404在下部环302上面向内定向，(1)物品110以垂直于下部环402的行进方向的方向朝内下落；(2)托架门操纵块712从每个下部环托架404的底部或背面突出，而不是和上部环托架304上一样从侧部突出，并且相关联的拉紧机构相应地设置于下部环托架404的下方或后面。
从其下部环托架404下落到零散物品传送带516的物品110将被传送到零散物品保持区518。如所示，本发明将容纳额外的零散物品传送带516和相关联的零散物品保持区518。例如，可在示例性的系统100的相对侧增加镜像零散物品区组件。而且，由于商用的实施例中可能具有大量的上部环302和下部环402，所以在零散物品区组件的可能数量方面将有相应的增加。
改为下落到收集箱501中的物品110和一个或多个其它已经被分类到相同的收集箱501中的物品110一起，通常将从该收集箱501中被人工移走，然后分组，例如装在袋520中，然后以此分组通过人工地或者将该袋520放置在一个通向袋装载区域512、532的袋传送带506、526上而传递到袋装载区域512、532。一旦物品110已经到达收集箱501或零散物品装载区518，通过该物品110的标签条码的重新扫描确认物品110被正确分到其分类目的地。由扫描器136进行这种重新扫描，该扫描器可以是手持人工扫描器或固定的自动扫描器。
该固定的或手持的扫描器136还可以用于在任意多个位置扫描袋。在附图1-4中所示的示例性实施例中，每个袋传送带506、526由袋传送带分流器508功能性地分流，该分流器508从系统框架604上悬垂于袋传送带506、526的上方。该分流使得单个袋传送带506、526用作预定用于两个不同的各个袋装载区512、532的相邻的两排收集箱501。设置于所述各个袋传送带506、526的每个分流部分端部附近的袋传送带换向器510、530将袋520换向到合适的袋装载区512、532。每个袋520将被标上标签以识别装填该袋的收集箱501，若有来自其它收集箱500的、被传送到相同的袋装载区512、532的其它袋的话，将该袋与其它袋520区别开。如果该袋520的标签包括光学可读条码，可通过扫描器136来确认该袋被正确地传送，或改为用视觉检查来确认该袋被正确地传送。
如上详细所述，控制系统120利用逻辑电路监测物品从引入到排出的状态。该控制系统120的基本结构和其附带的逻辑功能可以参照图6和7归纳总结。在步骤1，每个物品110在导入线组件200处被引入并在所述组件200的扫描区212中被扫描、称重和定尺寸。如果扫描器134可以在步骤2读取该物品110的标签，并且如果在步骤3中该物品110的称重或尺寸没有超出自动处理的参数，则在步骤4中控制单元125将预计是否所有的下落机会将如所预期的那样被堵塞。如果在步骤4发现一下落机会，则在步骤5中该控制单元将把该物品推入到上部环304上的下一个托架303。如果在步骤6中该控制单元125没有预计到任何计划外的任何较早的物品110的不能下落，并且如果在步骤7中该控制单元没有将任何要求本物品110计划外改道的较后的物品110的优先级提升超过本物品110的优先级，则本物品110将被指令如所安排的那样在步骤8下落到目标下部环托架404中。如果该物品成功地下落到下部环，并且如果在步骤9中根据指令其不能从下部环404中下落，则它将在步骤10被传送到合适的收集箱501，或者在合适时被传送到零散物品装载区518。如果物品110在步骤11中被传送到收集箱501，则控制单元125将输出一控制信号，命令启动电磁铁以将门706在到合适的收集箱501的合适的下落点上方下拉。然后，该下落的物品110将用扫描器136扫描，并且若有的话，控制单元125将有关于该物品将放入哪一个袋520的信息提供给扫描器。在步骤12中该物品110将被放置于合适的袋中并被放置在传送带506、527上以在步骤13中将其按顺序传递到袋装载区512、532。如果物品110被导向零散物品装载区518，则在步骤14中它向下沿零散物品滑道514前进到零散物品传送带516以输送到装载区518，并且在步骤17中用扫描器136最后扫描。
返回到步骤2，如果该标签不可读，则该物品110将在换向组件214处被换向到不读处理区220。如果在步骤15中控制单元125确定该物品是在分类的末端部，则一控制信号将指导该物品到达人工处理区226以在步骤16中用扫描器136重新扫描，并且或者是在步骤11中人工输送到其指定的收集箱501用于在步骤12的装袋并在步骤13中传送到袋装载区512、532，或者是由传送到该扫描器136的控制单元信号指令在步骤17中被人工输送到零散物品装载区518。如果在步骤3中，物品110的尺寸不适用于自动处理，则一控制信号将使物品在换向区214换向到人工处理传送带224以在步骤16中被传递到人工处理区226。然后物品或者通过步骤16和17将前进到零散物品装载区518中任一个，或者通过上述步骤16，11，12和13传递到袋装载区512、532。如果在步骤4中所有下落机会被堵塞，则控制单元125将在步骤18中确定是否下游物品可以改道，并且如果可以的话，物品110将前进到步骤5，然后再如上所述；而如果不可以的话，则物品110将通过再循环滑道230或不能下落的传送带312被导向再循环传送带232，然后经步骤15-17或如上所述的步骤13到达其最终目的地。如果在步骤6下落点800预计被堵塞，并且如果在步骤19改道是可行的，则物品110将在步骤22中由控制单元125改道，并且物品110将通过步骤9和随后的如上所述的步骤前进到其目的地。如果在步骤7中收到下游改道的要求，则控制单元125将在步骤21中确定该要求的可行性，并且如果可能，物品110将在步骤22中被重新分配，然后通过步骤9和随后的如上所述的步骤被传送到其最终目的地。如果不可能，则物品110将在步骤8被推进到其最初分配的托架404，然后通过步骤9和随后的如上所述的步骤被传送到其目的地。最后，如果在步骤9，物品110不能从其下部环404中下落，则控制单元在步骤20将该物品传送到再循环传送带，然后通过随后的如上所述的步骤被送到其最终目的地。
如图7所示和以上所述，控制系统120具有多个输入和输出。传感器组件提供对控制单元125的输入。更具体而言，信息被聚集到每个进入该系统110的物品110。最初，扫描器134从物品110的标签得到目的地信息。例如该信息可包括离散的目的地代码。该信息被送到控制单元125。此外，定尺寸器138和秤140聚集每个物品110有关的物理数据，包括外径和重量。定尺寸器138和秤140将该数据传递给控制单元125。传感器132被合适地绕该分类系统100周围放置，无论在何处，希望该传感器跟踪物品的通过，从而用于确认正确的操作。该传感器向控制单元125报告物品通过或没有通过。控制单元将接收到其它的输入信息，包括但不限于传送带、马达和托架组件的状态。
控制单元125处理各种输入并根据该信息和这里描述的逻辑路径控制系统100的操作。从控制单元的输出包括到导入组件200、到上部环分类基阵300、到下部环分类基阵400、到目的地组件500和到扫描器136的输出。更具体而言，控制单元125具有任意数量的输出M，M为任意的正整数，其中M通常是在导入组件200上控制单元125传送给输出信号的机构的数目。该机构的例子包括但不限于换向机构216、222、228、234，单个化机构(未示出)和排出机构。类似地，控制单元125具有任意数量的输出N，N为任意的正整数，其中N通常是在上部环分类基阵300上控制单元125控制的机构的数目。该机构的例子包括但不限于启动操纵块712拉紧器的拉杆303电磁铁、马达和换向机构。在操作拉杆本身时，传送带通常充当传统的连接马达和这些装置的传动机构，这是在本发明控制单元直接控制运动的教导的范围内。无论如何，在第二次不能下落的情况下控制器可停止马达。回到下部环分类基阵的输出，控制单元125具有任意数量的输出L，L为任意的正整数，其中L通常是在下部环分类基阵400上控制单元125控制的机构的数目。该机构的例子包括但不限于启动操纵块712拉紧器的拉杆403电磁铁、马达和换向机构。而且，控制单元125还具有任意数量的输出K，K为任意的正整数，其中K通常是在目的地组件500上控制单元125控制的机构的数目。该机构的例子包括但不限于换向器510、530和一个以上位于收集箱501周围的信息显示器(未示出)。最后，控制单元125将输出信号传送给扫描器136以便于给进行最后扫描的工人提供反馈或指令。
在附图和说明书中已经详细示出和描述了本发明，相同的例子应当被认为是示例性而不是限制特征，应该理解，仅示出和描述了本发明的优选实施例，在本发明的实质精神内的所有改变和变型都将是被保护的内容。