一种四向穿梭车及其定位镂空托盘的方法与流程

1.本技术涉及智能仓储设备领域，具体而言涉及一种四向穿梭车及其定位镂空托盘的方法。


背景技术：

2.现有仓储系统中会采用镂空托盘承载货物。镂空托盘，其底板具有镂空结构。普通的点状线形光电传感器检测托盘位置时，光线会穿过镂空结构导致无法准确检测到托盘位置。
3.入库过程中，托盘常常直接由人工操作放置在四向穿梭车的接货点位置。人工搬运操作不可避免地会导致托盘具体放置的坐标位置产生前后偏差量。因此，仅依靠四向穿梭车实时运行位置执行对托盘的顶升搬运将会产生极大偏差。托盘常常会因为放置位置的偏差而无法匹配四向穿梭车执行顶升搬运动作的坐标位置。此时，四向穿梭车的顶升动作会导致托盘被部分顶起，从而极易发生倾覆。
4.对于全自动智能仓储系统，即便其已采用输送自动对接设备进行托盘放置，但是，该系统的控制误差以及托盘停止时所产生的滑差，依旧会导致托盘未能准确到达四向穿梭车预计顶升装载位置的正上方。两者之间所形成的前后位置偏差依旧会导致四向穿梭车等移动自动对接设备由于定位精度问题，而无法稳妥承载托盘货物。放货对接位置的偏差会在设备顶升搬运过程中造成托盘受力不均衡，导致托盘重心不稳定，进而造成货物倾覆或设备卡阻。
5.此时，四向穿梭车直接顶升取货，有可能会直接触发报警，导致无法正确实现取货。当四向穿梭车通过光电检测到达托盘腿边缘位置时，即便其能够正常顶升取货，但由于对托盘重心位置的定位偏差，依旧容易在后续行走运行过程中，被托盘重心的偏移量影响而由运输过程中的震动导致光电检测状态发生改变，从而触发托盘位置偏斜报警。


技术实现要素：

6.本技术针对现有技术的不足，提供一种四向穿梭车及其定位镂空托盘的方法，本技术在四向穿梭车的车身边缘布置有若干对线形光电传感器，由此，本技术可通过各对线形光电传感器中不同方向的光电检测信号实现对托盘腿边缘结构的识别和定位，进而准确定位镂空托盘的实际位置，并驱动四向穿梭车调节至适当位置，妥善实现对托盘货物的顶升搬运。本技术具体采用如下技术方案。
7.首先，为实现上述目的，提出一种四向穿梭车，其车身边缘布置有若干对线形光电传感器，所述线形光电传感器至少布置在四向穿梭车的相对两侧；各对线形光电传感器中，线形光电传感器检测光线发射位置之间的间隔距离小于托盘腿边缘宽度，且线形光电传感器检测光线的发射方向设置为平行于四向穿梭车货物顶升架的升降方向。
8.可选的，如上任一所述的四向穿梭车，其中，各对线形光电传感器中，线形光电传感器检测光线发射位置与托盘腿底部边缘分别预留1cm检测距离；所述线形光电传感器检
测光线发射方向向上，且平行于托盘腿的纵向轴线方向。
9.可选的，如上任一所述的四向穿梭车，其中，至少一个线形光电传感器设置在四向穿梭车向目标托盘的固定点位运行方向的前侧，至少一个线形光电传感器设置在四向穿梭车向目标托盘的固定点位运行方向的后侧。
10.同时，为实现上述目的，本技术还提供一种用于如上任一所述四向穿梭车的定位镂空托盘的方法，其步骤包括：在四向穿梭车运行至货架上对应于目标托盘的固定点位后，触发线形光电传感器发射检测光线；根据各对线形光电传感器对托盘腿的检测光线判断托盘所对应的目标偏移方向；根据目标偏移方向触发执行对应于该目标偏移方向的托盘找齐流程；在各对线形光电传感器的检测光线均分别对准托盘腿后顶升取货。
11.可选的，如上任一所述的方法，其中，根据各对线形光电传感器对托盘腿的检测光线判断托盘所对应的目标偏移方向的步骤具体包括：在四向穿梭车车身部分线形光电传感器检测到托盘腿的反射信号而其余线形光电传感器未检测到托盘腿的反射信号时，判断目标偏移方向为由未检测到托盘腿反射信号的线形光电传感器指向已检测到托盘腿反射信号的线形光电传感器。
12.可选的，如上任一所述的方法，其中，根据托盘目标偏移方向触发执行对应于该目标偏移方向的托盘找齐流程包括：驱动四向穿梭车向该目标偏移方向运行，直至四向穿梭车中对应该目标偏移方向一侧的全部线形光电传感器都检测到托盘腿的反射信号时触发记录托盘腿边缘的检测位置；驱动四向穿梭车继续沿该目标偏移方向运行，直至全部线形光电传感器的检测位置距托盘腿边缘距离相等时停止。
13.可选的，如上任一所述的方法，其中，在驱动四向穿梭车向该目标偏移方向运行的过程中，若四向穿梭车中对应该目标偏移方向一侧的全部线形光电传感器在预设的偏移范围内始终无法全部检测到托盘腿的反射信号，则判断四向穿梭车运行超范围，触发报错。
14.可选的，如上任一所述的方法，其中，全部线形光电传感器都检测到托盘腿的反射信号时触发记录托盘腿边缘的检测位置后保持驱动四向穿梭车继续沿该目标偏移方向运行的过程中，若四向穿梭车在预设的偏移范围内始终无法使全部线形光电传感器的检测位置距托盘腿边缘距离相等，则判断四向穿梭车运行超范围，触发报错。
15.可选的，如上任一所述的方法，其中，预设的偏移范围为：以触发找齐流程时四向穿梭车所在位置为起始位置的前后10cm范围。
有益效果
16.本技术所提供的四向穿梭车及其定位镂空托盘的方法，其在四向穿梭车的车身边缘布置有若干对线形光电传感器，每一对线形光电传感器中检测光线发射位置之间的间隔距离小于托盘腿边缘宽度。由此，本技术能够通过线形光电传感器检测光线相对托盘腿边缘的距离定位四向穿梭车，确保顶升托盘时四向穿梭车正对货物下方，能够保持托盘上货物被稳定举起，避免货物在运输过程中出现倾覆或卡阻。本技术的检测机构简单，直接利用现有线形光电传感器，将其安装在车身特定部位即可实现检测定位，进而准确定位镂空托盘的实际位置，驱动四向穿梭车调节至适当位置，妥善实现对托盘货物的顶升搬运。
17.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。
附图说明
18.附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本技术的实施例一起，用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：图1是本技术的四向穿梭车结构的俯视图；图2是本技术的四向穿梭车定位对齐镂空托盘位置后的侧视图；图3是本技术的四向穿梭车中线形光电传感器组所检测的镂空托盘的定位检测位置的示意图；图4是本技术所提供的定位镂空托盘的方法的整体步骤流程示意图；图5是本技术方法中对托盘位置进行判断的流程示意图；图6是本技术方法中查找托盘位置的流程示意图。
19.图中，1表示固定点位；2表示目标托盘；3表示四向穿梭车；4表示托盘腿。
实施方式
20.为使本技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
22.本技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
23.本技术中所述的“内、外”的含义指的是相对于四向穿梭车本身而言，指向车身内部的方向为内，反之为外；而非对本技术的装置机构的特定限定。
24.本技术中所述的“左、右”的含义指的是正对四向穿梭车前进方向时，使用者的左边即为左，使用者的右边即为右，而非对本技术的装置机构的特定限定。
25.本技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
26.本技术中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对四向穿梭车前进方向时，由轨道系统指向货物顶升架顶上托盘的方向即为上，反之即为下，而非对本技术的装置机构的特定限定。
27.图1为根据本技术的一种四向穿梭车，其在车身边缘位置布置有若干对线形光电传感器，其中，所述线形光电传感器至少布置在四向穿梭车的相对两侧，以分别通过光电信号监测车身两侧相对目标托盘的位置关系；车身每一侧的各对线形光电传感器中，线形光电传感器检测光线发射位置之间的间隔距离可参照图2所示设置为小于托盘腿边缘宽度，且线形光电传感器检测光线的发射方向设置为平行于四向穿梭车货物顶升架的升降方向。
28.由此，当四向穿梭车运行至目标托盘下方，其可通过图2所示方式利用线形光电传
感器对托盘腿的反射信号实现对托盘实际位置的校准：由于线形光电传感器检测光线发射位置之间的间隔距离小于托盘腿边缘宽度，因此，当每一个线形光电传感器的检测光线都被托盘腿反射致使其检测信号标记为“1”时，即可判断此时线形光电传感器到达了托盘腿下方，此时通过换算记录四向穿梭车自托盘腿边缘向托盘腿中间继续运行的距离，即可通过比对线形光电传感器之间间距与托盘腿宽度距离，而确保四向穿梭车的检测光线能够稳定在托盘腿的中心位置，进而确保能够稳定托举起货物托盘，稳定实现搬运。
29.考虑到通过线形光电传感器检测定位托盘腿边缘位置之后，通过四向穿梭车行驶轮的转动数据换算四向穿梭车实时位置时存在一定的计算误差，因此，本技术中，一般按照托盘腿宽度，在此基础上将线形光电传感器检测光线发射位置与托盘腿底部边缘分别预留1cm检测距离，以减少对四向穿梭车实时位置的检测误差。
30.为避免检测光电信号与托盘腿边缘位置之间的角度偏差，因此，本技术一般将线形光电传感器检测光线发射方向向上，且平行于托盘腿的纵向轴线方向。
31.图3显示了本技术中四向穿梭车对齐目标托盘进行取货的几种情况。四向穿梭车运行在横纵交错的轨道系统中，货物托盘可由叉车或升降装置或直接由人工放置在轨道系统中的特定位置，即，图中标记的固定点位1。四向穿梭车沿轨道提取托盘上货物的过程中，其停车位置是根据货架内的一个坐标标记或射频标记来定位的。当叉车或其他设备在放置货物托盘时出现了偏移货架内坐标标记或射频标记位置的情况，则会在四向穿梭车依据坐标标记或射频标记取货时出线定位偏差，使得托盘相对于车的定位点位发生了上下（图3中所示的方向）偏移。这样即便四向穿梭车依旧能够顶升举起货物托盘，但取货后，托盘并不会稳妥地位于四向穿梭车的重心位置，托盘的重心相对四向穿梭车的重心发生了上下（图3中所示的方向）偏移。此时，当四向穿梭车需要切换至左右方向的轨道搬运货物行走时，货物的左右两侧就会因为与四向穿梭车之间的位置偏差而发生与货架的碰撞。此时，极易造成货物倾覆，或四向车故障，需要人工进行调整，或者需要驱动四向穿梭车到达正常定位点后去找托盘位置进行调整。
32.上述货物托盘实际位置与目标托盘所对应的固定点位之间的偏差，可通过本技术如下的步骤自动校正，从而使得四向穿梭车能够在货物托盘位置出现偏差时依旧能够正确运行至托盘的正下方从而稳妥地顶升起货物在货架中安全运行。其步骤可参考图4设置为：在四向穿梭车3运行至货架上对应于目标托盘的固定点位1后，触发线形光电传感器q1、q2、q3、q4等分别发射检测光线；根据各对线形光电传感器对托盘腿的检测光线判断相应的线形光电传感器是否到达托盘腿底部，进而通过线形光电传感器之间的检测状态确定托盘所对应的目标偏移方向；根据目标偏移方向触发执行对应于该目标偏移方向的托盘找齐流程；在各对线形光电传感器的检测光线均分别对准托盘腿后顶升取货。
33.具体而言，由于智能仓库中四向车对货物托盘的提取仅发生在固定方向的轨道上，因此，本技术可直接将线形光电传感器设置在四向穿梭车沿该货物提取轨道运行方向的左右两侧，每一侧可设置一对间距略小于托盘腿宽度的线形光电传感器。由此，在四向穿梭车3运行至货架上对应于目标托盘的固定点位1后，触发线形光电传感器发射检测光线，从而在四向穿梭车车身部分线形光电传感器检测到托盘腿的反射信号而其余线形光电传
感器未检测到托盘腿的反射信号时，判断目标偏移方向为由未检测到托盘腿反射信号的线形光电传感器指向已检测到托盘腿反射信号的线形光电传感器；然后，进一步根据该目标偏移方向触发驱动四向穿梭车向该目标偏移方向运行，直至四向穿梭车中对应该目标偏移方向一侧的全部线形光电传感器都检测到托盘腿的反射信号时触发记录托盘腿边缘的检测位置；与此同时，进一步驱动四向穿梭车继续沿该目标偏移方向运行，直至全部线形光电传感器的检测位置距托盘腿边缘距离相等时确认各对线形光电传感器的检测光线均分别对准托盘腿，此时停止对四向车的运行驱动，而执行顶升取货动作。
34.上述驱动步骤可分解为图5、图6所示的分别对应托盘下侧便宜和托盘上侧便宜的状况。
35.参照图3第一行，正常流程下，托盘往四向穿梭车定位位置移动，当托盘本身的放置位置就已经对准四向穿梭车定位位置，即，固定点位1时，四向穿梭车可按照如下步骤对齐托盘实现顶升取货：步骤a1，驱动四向穿梭车往四向穿梭车定位位置移动；步骤a2，四向穿梭车准确移动至四向穿梭车定位位置处；步骤a3，触发四向穿梭车各线形光电传感器q1/q2/q3/q4发射光电检测信号，在根据其反射信号判断各线形光电传感器均能检测到托盘中间腿时，顶升取货。
36.参照图3中间一行，当托盘本身的放置位置相对四向穿梭车定位位置处于图示中偏上位置时，四向穿梭车可按照如下步骤上找托盘实现顶升取货：步骤b1，四向穿梭车往托盘所对应的固定点位1移动，此时，四向穿梭位于托盘偏下位置；步骤b2，四向穿梭车触发各线形光电传感器q1/q2/q3/q4发射光电检测信号，再根据其反射信号判断：位于车身运行方向前侧的q1/q2线形光电传感器能检测到托盘腿，位于车身运行方向后侧的q3/q4检测不到，托盘偏移，启动找托盘；步骤b3，四向穿梭车继续沿原先的运行方向前进，实现向上移动找盘，根据各线形光电传感器的检测信号判断q1/q2/q3/q4均能检测到托盘中间腿时判断找到托盘边缘，此时继续根据该定位位置继续驱动四向穿梭车沿原先运行方向继续运行x距离后停止，触发顶升取货。其中，x距离一般设置为不超过：（托盘腿宽度-相邻线形光电传感器之间间距）*1/2，即可保证四向穿梭车刚好运行至线形光电传感器对准托盘腿中间的位置，尽量使得四向穿梭车对齐托盘正下方执行顶升。
37.参照图3最下一行，当托盘本身的放置位置相对四向穿梭车定位位置处于图示中偏下位置时，四向穿梭车可按照如下步骤下找托盘实现顶升取货：步骤c1，四向穿梭车往托盘所对应的固定点位1移动，此时，四向穿梭位于托盘偏上位置；步骤c2，四向穿梭车触发各线形光电传感器q1/q2/q3/q4发射光电检测信号，再根据其反射信号判断：位于车身运行方向后侧的q3/q4线形光电传感器能检测到托盘腿，位于车身运行方向前侧的q1/q2检测不到，托盘偏移，启动找托盘；步骤c3，四向穿梭车继续沿原先的运行方向返回，实现向下移动找盘，根据各线形光电传感器的检测信号判断q1/q2/q3/q4均能检测到托盘中间腿时判断找到托盘边缘，此时继续根据该定位位置继续驱动四向穿梭车沿找托盘的运行方向继续运行x距离后停止，
触发顶升取货。其中，x距离一般设置为不超过：（托盘腿宽度-相邻线形光电传感器之间间距）*1/2，即可保证四向穿梭车刚好运行至线形光电传感器对准托盘腿中间的位置，尽量使得四向穿梭车对齐托盘正下方执行顶升。
38.上述过程中，参照图6中间流程所示，若在判断托盘偏移后启动找托盘的过程中，四向穿梭车中对应该目标偏移方向一侧的全部线形光电传感器在预设的偏移范围内，例如，以触发找齐流程时四向穿梭车所在位置为起始位置的前后10cm范围，始终无法全部检测到托盘腿的反射信号，则判断四向穿梭车运行超范围，触发报错。
39.类似的，在各线形光电传感器q1/q2/q3/q4均能检测到托盘中间腿，判断找到托盘边缘，并继续根据该定位位置驱动四向穿梭车x距离的过程中，四向穿梭车运行的距离x 还可实时通过检测全部各线形光电传感器的检测位置距托盘腿边缘的距离而确定。此方式下，若四向穿梭车在预设的偏移范围，例如，以触发找齐流程时四向穿梭车所在位置为起始位置的前后10cm范围，内始终无法使全部线形光电传感器的检测位置距托盘腿边缘距离相等，则判断四向穿梭车运行超范围，触发报错。
40.以上仅为本技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种四向穿梭车，其特征在于，所述四向穿梭车的车身边缘布置有若干对线形光电传感器，所述线形光电传感器至少布置在四向穿梭车的相对两侧；各对线形光电传感器中，线形光电传感器检测光线发射位置之间的间隔距离小于托盘腿边缘宽度，且线形光电传感器检测光线的发射方向设置为平行于四向穿梭车货物顶升架的升降方向。2.如权利要求1所述的四向穿梭车，其特征在于，各对线形光电传感器中，线形光电传感器检测光线发射位置与托盘腿底部边缘分别预留1cm检测距离；所述线形光电传感器检测光线发射方向向上，且平行于托盘腿的纵向轴线方向。3.如权利要求1所述的四向穿梭车，其特征在于，至少一个线形光电传感器设置在四向穿梭车向目标托盘的固定点位运行方向的前侧，至少一个线形光电传感器设置在四向穿梭车向目标托盘的固定点位运行方向的后侧。4.一种用于权利要求1-3所述四向穿梭车的定位镂空托盘的方法，其特征在于，步骤包括：在四向穿梭车运行至货架上对应于目标托盘的固定点位后，触发线形光电传感器发射检测光线；根据各对线形光电传感器对托盘腿的检测光线判断托盘所对应的目标偏移方向；根据目标偏移方向触发执行对应于该目标偏移方向的托盘找齐流程；在各对线形光电传感器的检测光线均分别对准托盘腿后顶升取货。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据各对线形光电传感器对托盘腿的检测光线判断托盘所对应的目标偏移方向的步骤具体包括：在四向穿梭车车身部分线形光电传感器检测到托盘腿的反射信号而其余线形光电传感器未检测到托盘腿的反射信号时，判断目标偏移方向为由未检测到托盘腿反射信号的线形光电传感器指向已检测到托盘腿反射信号的线形光电传感器。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据托盘目标偏移方向触发执行对应于该目标偏移方向的托盘找齐流程包括：驱动四向穿梭车向该目标偏移方向运行，直至四向穿梭车中对应该目标偏移方向一侧的全部线形光电传感器都检测到托盘腿的反射信号时触发记录托盘腿边缘的检测位置；驱动四向穿梭车继续沿该目标偏移方向运行，直至全部线形光电传感器的检测位置距托盘腿边缘距离相等时停止。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在驱动四向穿梭车向该目标偏移方向运行的过程中，若四向穿梭车中对应该目标偏移方向一侧的全部线形光电传感器在预设的偏移范围内始终无法全部检测到托盘腿的反射信号，则判断四向穿梭车运行超范围，触发报错。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，全部线形光电传感器都检测到托盘腿的反射信号时触发记录托盘腿边缘的检测位置后保持驱动四向穿梭车继续沿该目标偏移方向运行的过程中，若四向穿梭车在预设的偏移范围内始终无法使全部线形光电传感器的检测位置距托盘腿边缘距离相等，则判断四向穿梭车运行超范围，触发报错。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，预设的偏移范围为：以触发找齐流程时四向穿梭车所在位置为起始位置的前后10cm范围。

技术总结
本申请提供一种四向穿梭车及其定位镂空托盘的方法。本申请在四向穿梭车的车身边缘布置有若干对线形光电传感器，每一对线形光电传感器中检测光线发射位置之间的间隔距离小于托盘腿边缘宽度。由此，本申请能够通过线形光电传感器检测光线相对托盘腿边缘的距离定位四向穿梭车，确保顶升托盘时四向穿梭车正对货物下方，能够保持托盘上货物被稳定举起，避免货物在运输过程中出现倾覆或卡阻。本申请的检测机构简单，直接利用现有线形光电传感器，将其安装在车身特定部位即可实现检测定位，进而准确定位镂空托盘的实际位置，驱动四向穿梭车调节至适当位置，妥善实现对托盘货物的顶升搬运。运。运。


技术研发人员：蔡传玉 李扬
受保护的技术使用者：江苏智库智能科技有限公司
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/9/14