物体自动分拣装置及其控制方法技术领域
本发明属于物流分拣输送设备，具体涉及一种物体自动分拣装置及其控制方法。
背景技术
皮带传送是一种传统的物料传输方法，在工作过程中皮带传送的噪声较小，结构
简单，被广泛地用于矿山、冶金、电厂、水泥、港口、粮食和轻工业等行业。现在，这一传输方
法又在现代物流的传送与自动分拣系统中得到应有。现代物流的自动分拣系统首先读取被
传送物件的送达信息，由此决策该物件被推送的位置信息，当该物件由皮带传送到送达位
置时自动分拣系统操作推送机构将该物件推送出传输皮带。现有技术中的皮带传送分拣装
置，大多根据皮带传输速度来推断物体所在位置，然而，由于驱动传送带电机转速的波动；
皮带在长时间使用后，其误差会逐渐累积；另外，物体在摆放和输送过程中有时也会产生偏
移，导致分拣系统对物体的方位判断错误，进而将物体分拣到错误的区域，这会造成大量返
工，严重影响了物流分拣效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够对物体进行精确分拣的物体自动分拣装置及其控
制方法。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种物体自动分拣装置，本装置包括物体信息读取设备、皮带输送机、推送机构以
及自动控制模块；
所述物体信息读取设备用于扫描和识别物体上的信息存储介质以获取物体送达
信息；
本装置还包括沿带长方向设置在皮带输送机上的等距间隔设置的多个标记或标
记点，以及用于检测该标记或标记点的标记检测传感器；
所述推送机构在带面上方沿带面宽度往复运动方向设置，用于将物体从带面的一
侧推出；所述推送机构沿带面长度方向间隔设置有至少两组，每组推送机构分别对应一个
送达区间；
自动控制模块通过物体信息读取设备获取的物体送达信息确定物体的所属送达
区间，并通过所述标记检测传感器和标记或标记点获取物体的实时位置信息，当物体到达
所属送达区间时，自动控制模块控制该送达区间的推送机构动作，将物体推出。
所述标记或标记点靠近带面边缘设置，相邻两标记或标记点之间的距离与相邻两
推送机构之间的间距相等。
所述皮带输送机的带面中心线上设有多个沿带面长度方向等距间隔设置的图形
标识，相邻两图形标识中心之间的间距与相邻两推送机构之间的间距相等；该图形标识用
于标定物体摆放区域的中心位置；所述标记或标记点与图形标识相互交错布置。
所述推送单元包括推头和推送气缸，所述推送气缸设置在带面旁侧，并沿带面宽
度方向伸缩设置；所述推头安装在推送气缸的活塞杆顶端。
本装置还包括用于标记检测的标记检测传感器和检测图形标识区域是否有物体
存在的物体检测传感器；
物体信息读取设备与物体检测传感器之间的距离为Z1个步距,体检测传感器与标
记检测传感器之间的间距为L，为保证在检测到标记检测传感器输出电平出现跳变时，使用
物体检测传感器检测在图形标识内是否有物体，L＝Z2+0.5个步距(Z2＝0,1,2...)，所述步
距为相邻标记或标记点之间的距离。
本发明还提供了一种物体自动分拣装置的控制方法，包括如下步骤：
步骤1：根据自动分拣系统的最大送达区间数确定设置的推送机构的数量N1和系
统可标记物体个数N2：
N2＝N1+Z2+Z3+1
Z3：标记检测传感器与第一个推送机构中心线之间包含的最大完整步距数，所述
步距为相邻标记或标记点之间的距离；
对标记或标记点设定值数组SetPoint[n]、标记或标记点计数器数组C[n](n＝1,
2,...N2)和标记或标记点计数器Counter清零、物体检测标志数组Body[n](n＝1,2,...,N2)
和推送机构使能数组ActorEnable[j](j＝1,2,...,N1)复位；对送达区域数组ToSectionID
[k](k＝1,2,...,J)(其中J＝Z1+1)清零；
步骤2：自动控制模块检测到标记检测传感器输出电平出现跳变时，对标记或标记
点计数器Counter执行加1操作，并根据Counter内的计数值N3确定本次使用的标记或标记
点设定值数组SetPoint[n]、标记或标记点计数器数组C[n]和物体检测标志数组Body[n]的
索引值n；
当检测到的标记检测传感器输出电平出现跳变次数N3≤N2时，本次使用的标记或
标记点设定值数组SetPoint[n]、标记或标记点计数器数组元素C[n]和物体检测标志数组
元素Body[n]使用的索引值n为N3；当检测到的标记检测传感器输出电平出现跳变次数N3＞
N2时，本次使用的标记或标记点设定值数组元素SetPoint[n]、标记或标记点计数器数组元
素C[n]和物体检测标志数组元素Body[n]使用的索引值n由以下公式计算：
其中mod(N3,N2)表示N3除以N2的余数；
步骤3：自动控制模块在读取被传送物体M的送达信息后确定执行该物体的推送执
行机构序号X和该物体的标记或标记点设定值V：
V＝X+Z2+Z3+1
通过以下赋值：
ToSectionID[J]＝ToSectionID[J-1]；
ToSectionID[J-1]＝ToSectionID[J-2]；
……
ToSectionID[2]＝ToSectionID[1]；
ToSectionID[1]＝V；
P＝ToSectionID[J]；
P：当前物体检测区域传送带承载物体的标定点设定值；其中J＝Z1+1；
步骤4：根据物体检测传感器的检测结果对Body[n]赋值，如果此时物体检测传感
器检测到有物体，则有Body[n]＝TRUE；SetPoint[n]＝P；C[n]＝0；
如果此时物体检测传感器(23)未检测到物体，Body[n]＝FALSE；
步骤5：自动控制模块对N2个标记或标记点计数器数组元素C[n]依次执行以下操
作：如果Body[n]＝TRUE,首先执行赋值操作C[n]＝C[n]+1；然后判断C[n]与SetPoint[n]是
否相等；如果相等，则计算推送机构使能数组ActorEnable的索引值j(j＝1,2,...,N2)，
j＝n-Z2-Z3-1
使ActorEnable[j]＝TRUE,Body[n]＝FALSE；
步骤6：如果ActorEnable[j]＝TRUE，表明该物体已移动到推送机构Aj的推送区
域，此刻推送机构Aj立即动作将该物体推出传送带，到达该物体的送达分拣区，然后使
ActorEnable[j]＝FALSE。
为实现自动控制模块的控制方法，当标记检测传感器输出电平出现跳变时，自动
控制模块检自动地为到达物体检测传感器的那段传送带分配一个标记或标记点计数器C
[n]，C[n]的个数为N2；
N2＝N1+Z2+Z3+1 (5)
N1为自动分拣系统推送机构个数；Z2物体检测传感器与标记检测传感器之间的间
距的完整步距数；Z3标记检测传感器与第一个推送机构中心线之间包含的最大完整步距
数；所述步距为相邻标记或标记点中心之间的距离。
为实现自动控制模块的控制方法，在自动控制模块中建有物体送达区域数组
ToSectionID[k]，该数组有(Z1+1)个元素；当Z1＝0时，可由信息读取设备读取的物体送达区
域信息X及公式计算出该物体的标记或标记点设定值V,并将它存放到ToSectionID[1]中，
然后该物体被直接放置到进入物体检测区域传送带的图形标识上,当标记检测传感器输出
电平出现跳变时，如果该段传送带的图形标识上有物体，ToSectionID[1]的存放值即为该
物体的标记或标记点设定值P；在自动分拣系统中，如果由信息读取设备读取送达区域的物
体被放置到传送带的图形标识后需要移动一个步距才可以到达物体检测区域，这时Z1＝1；
这时存放送达区域数组ToSectionID[k]的元素为2，即有ToSectionID[1]、ToSectionID
[2]；每当标记检测传感器输出电平出现跳变时，先前在读取物体送达区域信息那段传送带
及物体已到达物体检测区域，这时应将ToSectionID[1]的数据写入到ToSectionID[2]，
ToSectionID[2]的存放值作为在物体检测区域内物体的标记或标记点设定值P,然后将经
公式处理后标记或标记点设定值写入ToSectionID[1]；依次类推，如果在信息读取设备的
物体被放置到传送带的图形标识后要移动Z1个步距才可以到达物体检测区域，那么，要通
过以下赋值：
ToSectionID[J]＝ToSectionID[J-1]；
ToSectionID[J-1]＝ToSectionID[J-2]；
……
ToSectionID[2]＝ToSectionID[1]；
ToSectionID[1]＝V；
P＝ToSectionID[J]；
P在检测区域传送带上承载物体的标定点设定值，J＝Z1+1。
本发明的有益效果在于：
1)传送带上的物体与标记或标记点一一对应，本发明通过标记或标记点计数的方
式来实时检测传送带上的物体位置，能够实现实时精准的检测，提高了分拣设备的可靠性，
避免返工，大大提高了物流产业的工作效率。
2)图形标识能够为操作人员摆放货物提供基准，确保前、后货物之间均匀间隔，避
免传统目测方式造成较大误差。
3)标记或标记点靠近带面边缘并与图形标识交错布置能够防止标记或标记点被
货物覆盖。
4)本发明采用气缸驱动，结构简单，响应速度块，能够进一步提高分拣效率。
5)自动控制模块通过物体检测传感器23检测带面21上是否有物体存在，防止推送
机构空推。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的俯视图。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但
本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任
何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
实施例1
如图1、2所示，一种物体自动分拣装置，包括物体信息读取设备10、皮带输送机20、
推送机构30以及自动控制模块；所述物体信息读取设备10用于扫描和识别物体上的信息存
储介质，信息存储介质可以是条形码、二维码等图像信息存储介质，也可以是储存有物体信
息的射频识别芯片以获取物体送达信息；皮带输送机20的带面21上沿带长方向等距间隔设
置有多个标记或标记点24，且带面21上方设有用于检测该标记或标记点24的标记检测传感
器22；所述推送机构30在带面21上方沿带面21宽度方往复运动方向设置，用于将物体从带
面21的一侧推出；所述推送机构30沿带面21长度方向间隔设置有至少两组，每组推送机构
30分别对应一个送达区间；自动控制模块通过物体信息读取设备10获取的物体送达信息确
定物体属于哪一个送达区间，并通过所述标记检测传感器22和标记或标记点24获取物体的
实时位置信息，当物体到达所属送达区间时，自动控制模块控制该送达区间的推送机构动
作，将物体推出。传送带上的物体与标记或标记点24一一对应，本发明通过标记或标记点计
数的方式来实时检测传送带上的物体位置，能够实现实时精准的检测，提高了分拣设备的
可靠性，避免返工，大大提高了物流产业的工作效率。
进一步的，所述皮带输送机20的带面21中心线上设有多个沿带面21长度方向等距
间隔设置的图形标识，具体说来，传送带相邻标记或标记点之间的带面设有表示该段带面
为中心区域的图形标识)25，相邻两图形标识中心25之间的间距与相邻两推送机构30之间
的间距相等；该图形标识25用于标定物体摆放区域的中心。图形标识25能够为操作人员摆
放货物提供基准，确保前、后货物之间均匀间隔，避免传统目测方式造成较大误差。
优选的，所述标记或标记点24靠近带面21边缘设置，相邻两标记或标记点24之间
的距离与相邻两图形标识25中心之间的距离相等，且标记或标记点24与图形标识25相互交
错布置。标记或标记点24靠近带面21边缘并与图形标识25交错布置能够防止标记或标记点
24被货物覆盖。
优选的，所述推送单元30包括推头32和推送气缸31，所述推送气缸31设置在带面
21旁侧，并沿带面21宽度方向伸缩设置；所述推头32安装在推送气缸31的活塞杆顶端。本发
明采用气缸驱动，结构简单，响应速度块，能够进一步提高分拣效率。
优选的，所述带面21上方或带面21旁侧还设有用于检测图形标识25区域是否有物
体存在的物体检测传感器23。自动控制模块通过物体检测传感器23检测带面21上是否有物
体存在，防止推送机构30空推。
实施例2
一种所述物体自动分拣装置的控制方法，所讨论系统具有以下基本参数：
1)自动分拣系统的最大送达区间N1＝32；
2)物体信息读取设备(10)与物体检测传感器(23)之间的距离为一个步距Z1＝1；
3)标记检测传感器(22)与物体检测传感器(23)之间的距离为1.5个步距Z2＝1；
4)标记检测传感器与第一个推送机构中心线之间包含的最大完整步距数Z3＝1；
由公式(1)计算系统可标记物体个数N2＝32+1+1+1＝35，即每个物体都有唯一的
标记或标记点设定值、标记或标记点计数器等信息；同样，在两个标记或标记点之间的传送
带也带有有无传送物体的信息。因此，记录这些信息的标记或标记点设定值数组SetPoint
[n]、标记或标记点计数器数组C[n]和物体检测标志数组Body[n]的元素均为35个；推送机
构使能数组ActorEnable[j]的元素为32个。配置送达区域数组ToSectionID[k]的元素为
ToSectionID[1]、ToSectionID[2]；
自动分拣系统的工作步骤如下：
步骤1：自动分拣系统开机后首先执行系统初始化工作，主要完成对设定值数组
SetPoint[n]、标记或标记点计数器数组C[n]、标记或标记点计数器Counter和送达区域数
组ToSectionID[k]清零操作，对物体检测标志数组Body[n]、推送机构使能数组
ActorEnable[j]的复位操作。
步骤2：根据自动分拣系统的最大送达区间数确定设置的推送机构30的数量N1；距
离标记检测传感器最近的推送机构的序号为1，依次为2、3、……N1。第i个推送机构用Ai表
示；
步骤3：当自动分拣系统检测到标记检测传感器输出电平出现跳变时，将依次执行
以下操作：
标记或标记点计数器Counter执行加1操作；根据Counter的计数值N3有公式(2)确
定本次标记设定值数组SetPoint[n]、标记或标记点计数器数组C[n]执行和物体检测标志
数组Body[n]的索引值n。
自动控制模块在读取被传送物体M的送达信息后确定执行该物体的推送执行机构
(30)序号X并用公式(3)计算标记或标记点设定值V。
进行以下赋值：
ToSectionID[2]＝ToSectionID[2]；
ToSectionID[1]＝V；
P＝ToSectionID[2]；
P在物体检测区域物体的标记或标记点设定值。
如果此时物体检测传感器(23)检测到传送带上有物体，那么，Body[n]＝TRUE；
SetPoint[n]＝P；如果此时物体检测传感器23未检测传送带上有物体，那么，Body[n]＝
FALSE。
步骤4：n从1到N2取值，逐一判断物体检测标志数组的每一元素Body[n]的取值，如
果该值为TRUE，对C[n]执行加1的赋值，如果C[n]的值与SetPoint[n]相等，那么，由公式(4)
计算推送机构使能数组ActorEnable[j]的索引值j，并使ActorEnabl[j]＝TRUE，Body[n]＝
FALSE。
步骤5：由推送机构使能数组元素中取值确定推送机构动作，如果ActorEnabl[j]
＝TRUE，推送机构Aj动作将当前传送带的物体推送到分区域j，并使ActorEnabl[j]＝
FALSE。
举例1在该设备开机后，传送带开始转动。自动控制模块中物体检测标志数组Body
[n]和标记设定值数组SetPoint[n]
Body[1]＝FALSE；SetPoint[1]＝0；
Body[2]＝FALSE；SetPoint[2]＝0；
Body[3]＝FALSE；SetPoint[3]＝0；
Body[4]＝FALSE；SetPoint[4]＝0；
Body[5]＝FALSE；SetPoint[5]＝0；
Body[6]＝TRUE；SetPoint[6]＝35；
Body[7]＝TRUE；SetPoint[7]＝34；
……
Body[35]＝TRUE；SetPoint[6]＝5；
……
有以上数据可知；当标记检测传感器在检测到第1个标记或标记点时，物体检测传
感器未检测到传送带上有物体，直到检测到第6个标记或标记点时物体检测传感器才检测
到传送带上有物体，该物体的标记或标记点设定值为35，表示该物体从当前的位置需要移
动34个步距才可以到达分拣区域。该物体到达该位置后由公式(4)可以计算出执行机构的
序号为32，这时A32的推送机构动作，将物体推送至要送达的第32个分拣区域。
举例2在上述系统中，当自动控制模块检测到标记检测传感器的输出电平第36次
跳变时，在标记检测传感器的输出电平第一次跳变时物体检测传感器检测的那段传送带已
移出第32个执行机构的分拣区域，原先分配给这段传送带的SetPoint[1]、标记或标记点计
数器数组C[1]和物体检测标志数组Body[1]此时就可以分配给在物体检测传感器检测的那
段传送带使用。如果自动控制模块计算此时检测到该段传送带有物体，且物体的标记或标
记点设定值P等于7；那么，Body[1]＝TRUE；SetPoint[1]＝7。