專利名稱：一種滑塊式分揀基本傳送帶仿真方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動化分揀系統(tǒng)仿真方法，尤其涉及一種滑塊式分揀基本傳送帶系統(tǒng)仿真方法。技術背景
如今的工業(yè)領域，特別是物流行業(yè)，自動化水平的高低已成為衡量企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志，分揀基本傳送帶作為自動化分揀系統(tǒng)的核心設備，具有多種分揀形式， 廣泛用于煙草行業(yè)、郵政系統(tǒng)、物流配送中心、醫(yī)院和商場等，對企業(yè)實現(xiàn)自動化起著決定性的作用?；瑝K式分揀基本傳送帶是一種新型的、特殊形式的條板輸送機，基本傳送帶由一系列并行排列的條板或管子構成，并且在每個條板或管子上安裝一個滑塊，可以沿條板滑動。這樣，通過滑塊有序地、自動地在基本傳送帶兩側來回滑動，推動物件側邊，將其引入相應的分揀道口中。這種分揀方式動作比較輕柔，不會沖擊到物件，對物件損壞程度較低，應用前景非常廣泛。
雖然對分揀設備進行仿真建模分析并不少見，但目前還沒有專門針對滑塊推動的分揀方式進行仿真建模的方法，現(xiàn)有的方法在模擬不同分揀設備的分揀原理，以及對仿真模型中的對象實體的靈活控制上都存在諸多不足。因此，本發(fā)明針對滑塊推動的分揀方式進行仿真建模，搭建的模型可移植性、可重復性、可擴展性上更具明顯優(yōu)勢。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種模擬滑塊式分揀基本傳送帶的仿真方法，該方法根據(jù)滑塊式分揀基本傳送帶的運行原理，實現(xiàn)了滑塊式分揀動作的微觀可視化，更加真實地模擬實際情況，減少分揀時間和分揀效率數(shù)據(jù)上的誤差，在大型分揀系統(tǒng)仿真中提供了模塊化支持，大大地減少了建模人員的工作量，結果更加符合真實情況。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種滑塊式分揀基本傳送帶仿真方法，包括仿真建模、定義初始參數(shù)、模型運行步驟， 其中仿真建模是分別建立主分檢系統(tǒng)和分揀道口模型、供件系統(tǒng)模型和傳動系統(tǒng)模型；定義初始參數(shù)是分別設置物件和滑塊類型和尺寸、設置各基本傳送帶類型和尺寸、設置物件生成函數(shù)、設置滑塊生成函數(shù)，并分配給不同物件不同型號、分配給不同道口不同端 □號；模型運行是將物件以隨機分布函數(shù)規(guī)律分配出現(xiàn)在基本傳送帶上，不同類型的物件分配不同的形態(tài)，后續(xù)分揀過程根據(jù)物件的形態(tài)為不同物件選擇相應的道口，根據(jù)分揀基本傳送帶的長度以及條板的個數(shù)，設置滑塊均勻分布在基本傳送帶上，并隨基本傳送帶一起運動。
更進一步的方案是所述的主分揀系統(tǒng)和分揀道口模型通過BasicConveyor模塊建立；供件系統(tǒng)模型通過Source模塊建立，用于提供不同類別的物件以及滑塊；傳動系統(tǒng)模型通過BasicConveyor模塊自身的參數(shù)設置以及運動學狀態(tài)編程建立。
更進一步的方案是模型運行中，同一基本傳送帶上不同物件遵循最小間隔原則， 物件或滑塊按不同時間間隔均勻觸發(fā)生成，根據(jù)物件和滑塊的具體尺寸初始化物件和滑塊的空間位置參數(shù)，控制滑塊每次沿條板滑動的數(shù)量和時間，保證滑塊推動正確的物件進入道口，且不與其他物件發(fā)生干涉。
更進一步的方案是所述的物件隨傳動帶運動，當物件到達對應的道口處時，由滑塊將物件由主基本傳送帶推入到相應道口處的基本傳送帶中，通過設置物件在道口處的初始運動學狀態(tài)并疊加一定運動學狀態(tài)，使物件沿著分支基本傳送帶前行，同時設置物件在進入分支基本傳送帶過程中進行一定角度的旋轉，避免與分支基本傳送帶邊緣發(fā)生干涉， 使物件前后方向保持一致。
更進一步的方案是所述物件和滑塊之間通過消息通訊機制實現(xiàn)相互通訊，物件和滑塊均作為消息的發(fā)送方和接收方，根據(jù)接收到的消息的時間特性，立即或者延遲執(zhí)行相應的操作，當物件進入格口時分別發(fā)送一個延遲消息給滑塊和物件本身，使滑塊和物件在要求的延遲時間后則執(zhí)行相應的操作。
另外，本發(fā)明可以將不同基本傳送帶集成為一個傳送系統(tǒng)，對其中模型和相關代碼進行封裝，實現(xiàn)可重復性操作，為以后相似的分揀系統(tǒng)提供模塊化支持。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，主要的有益效果有(1)應用面向對象技術建立分揀系統(tǒng)各部分模型，為避免滑塊或物件在基本傳送帶上的相互干涉提供了最小間隔原則和時間觸發(fā)原則生成函數(shù)，為每一個實體提供了豐富的消息通訊接口，仿真模型在動作控制上的靈活性、豐富性都具有明顯優(yōu)勢；(2)采用兩個基本傳送帶集成為一條分揀系統(tǒng)主干道，作為物件和滑塊運動的載體，分別編程控制物件和滑塊的不同運動狀態(tài)，實現(xiàn)滑塊推動物件的動作效果，并模仿實際情況增加了物件在道口處的轉向動作，更具可視性和靈活性；(3)設計了滑塊對應不同類型的物件在相應道口處實現(xiàn)不同的運動，編程實現(xiàn)自動控制推動物件的滑塊數(shù)量，有效地避免了滑塊和其他不需要進入道口的物件發(fā)生碰撞；(4)模型根據(jù)滑塊式分揀系統(tǒng)的特定分揀原理實現(xiàn)了滑塊推動物件的特定運動，并對相關模塊和代碼進行封裝，為相似系統(tǒng)的仿真建模提供了模塊化支持，其可移植性、可重復性、可擴展性上都具有明顯優(yōu)勢。


圖I—一滑塊式分揀基本傳送帶系統(tǒng)總流程圖。
圖2一滑塊運動邏輯關系圖。
圖3一物件運動邏輯關系圖。
圖4—一滑塊和物件協(xié)同運動關系圖。
圖5一發(fā)消息機制處理協(xié)同運動邏輯圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
一種滑塊式分揀基本傳送帶仿真方法主要包括仿真建模、定義模型對象初始參數(shù)和仿真模型運行，參見圖I。
(I) 仿真建模仿真建模采用面向對象技術構建滑塊式分揀基本傳送帶系統(tǒng)的對象模型，根據(jù)實際分揀系統(tǒng)的運行原理靜態(tài)連接各個對象模塊，將傳送滑塊的基本傳送帶I和傳送物件的基本傳送帶2集成為一條主分揀基本傳送帶，滑塊和物件同步在主分揀系統(tǒng)中滑行，根據(jù)實際情況設置了不同的分揀道口，供對應物件對象分流使用，主分揀系統(tǒng)時段為物件和滑塊的生成器，末端為未被分流的疑難物件的接收器。
(2) 定義模型對象初始參數(shù)定義滑塊式分揀基本傳送帶系統(tǒng)仿真模型的初始參數(shù)，主要包括定義物件和滑塊的類型和尺寸，類型定義實體的形狀特性，如圓柱體、球體、四方體等，尺寸定義實體的空間大小參數(shù)，如長、寬、高、半徑、空間位置等；定義各基本傳送帶的類型和尺寸，與滑塊和物件類型尺寸定義類似；定義物件和滑塊的生成函數(shù)，根據(jù)防碰撞原則中最小距離原則按時間均勻生成滑塊和物件，保證滑塊與滑塊之間、物件與物件之間、滑塊與物件之間都不會發(fā)生相互干涉；為不同形態(tài)的物件分配不同的型號(如1，2，3…)，為分揀系統(tǒng)中不同的道口分配不同的端口號(如1，2，3…)，為后續(xù)判斷提供依據(jù)。
(3) 仿真模型運行仿真時間開始后，滑塊和物件開始以初始化的生成函數(shù)同步進入主分揀基本傳送帶, 主分揀基本傳送帶是有傳送滑塊的基本傳送帶I和傳送物件的基本傳送帶2集成而來的， 物件和滑塊的運動相互影響、相互制約，當多種類型的物件依次到達第一個分揀道口時，系統(tǒng)立即判斷經(jīng)過該道口的物件類型與道口是否一致，若一致，物件改變運動方向，由道口移動到相應的分支基本傳送帶內，并同時發(fā)送消息給滑塊所在的基本傳送帶I ;基本傳送帶I 接收消息，改變滑塊運動方向使滑塊沿條板運動，推動物件。若物件和道口類型不一致，則該物件和滑塊均繼續(xù)沿基本傳送帶前進，直至到達主分揀基本傳送帶末端，結束。
滑塊和物件在主分揀基本傳送帶上的運動變化遵循一定的邏輯關系，分別參見圖 2和圖3。
仿真時間開始，雖然根據(jù)一定的生成函數(shù)生成了滑塊，但在下游未接收時滑塊仍處在等待接收的狀態(tài)，不能送往基本傳送帶中，重置時設置基本傳送帶狀態(tài)為可以接收實體(滑塊)，當Source中產生滑塊后即可送往基本傳送帶中，同時在基本傳送帶始端設置一個決策點，當滑塊進入基本傳送帶觸發(fā)決策點時基本傳送帶才能繼續(xù)接收滑塊，形成滑塊的循環(huán)生成，初始化滑塊的運動學參數(shù)，包括速度、加速度、位移等，實現(xiàn)滑塊在基本傳送帶上的循環(huán)運動，當滑塊到達道口處判斷是否被觸發(fā)，若被觸發(fā)，則改變滑塊運動，開始沿條板滑動，若沒被觸發(fā)，則滑塊繼續(xù)沿基本傳送帶前行。
物件的運動變化邏輯與滑塊類似，但最后有的物件是從分支基本傳送帶到達末端被釋放，有的物件繼續(xù)沿主分揀基本傳送帶進入末端被釋放，而滑塊到達分揀基本傳送帶末端后再繼續(xù)循環(huán)運動。
滑塊和物件的運動變化規(guī)律是相互影響、相互制約的，在道口處滑塊推動物件這一動作的邏輯實現(xiàn)參見圖4。
在每個道口處都設置觸發(fā)點(Decision Point)，只要有物件從道口處經(jīng)過，就進行一次觸發(fā)判斷，判斷該物件類型是否與該道口的類型一致，若不一致，物件繼續(xù)沿主分揀基本傳送帶前行，直到到達下一個道口再繼續(xù)判斷是否觸發(fā)；若一致，改變物件運動開始沿道口處基本傳送帶移動并轉向，保持物件前后一致，同時觸發(fā)滑塊的運動，滑塊被兩次觸發(fā)，物件開始移動時觸發(fā)當前滑塊開始沿條板運動，后續(xù)滑塊也從道口處沿條板開始運動， 當物件轉向完成后觸發(fā)當前滑塊停止沿條板的運動，后續(xù)滑塊繼續(xù)保持前行?；瑝K的運動與物件的運動規(guī)律實時相關。
發(fā)消息機制實現(xiàn)對滑塊和物件運動狀態(tài)的靈活控制，是滑塊推動物件動作實現(xiàn)的核心，參見圖5。
滑塊和物件同步前進經(jīng)過道口處時，首先判斷物件類型與道口類型是否一致，若不一致，物件繼續(xù)前行；若一致，改變物件運動狀態(tài)，物件開始向道口移動和轉向，移動同時發(fā)送一個延遲消息給滑塊所在的基本傳送帶1，轉向完成后再發(fā)送一個延遲消息，為不同的延遲消息設置不同的參數(shù)，當延遲時間為O即同時發(fā)送時，消息參數(shù)為1，當延遲時間不為O 時，消息參數(shù)為O ;基本傳送帶I在延遲時間為O時接受消息將自身標簽值設為I，在延遲時間t (用戶設置)后再將自身標簽值設為O ;滑塊在基本傳送帶I上前行，當經(jīng)過道口時立即判斷此時基本傳送帶I的標簽值，若為0，滑塊保持沿基本傳送帶前行的運動，若為1，改變滑塊運動，開始沿條板滑動，當t時間過后，基本傳送帶I標簽值為O時，滑塊不再沿條板滑動，重置然基本傳送帶前行的運動狀態(tài)。
發(fā)消息機制可以實現(xiàn)不同時刻對不同基本傳送帶的狀態(tài)的交叉判斷，實現(xiàn)滑塊和物件不同的運動。
權利要求
1.一種滑塊式分揀基本傳送帶仿真方法，其特征在于包括仿真建模、定義初始參數(shù)、模型運行步驟，其中 仿真建模是分別建立主分檢系統(tǒng)和分揀道口模型、供件系統(tǒng)模型和傳動系統(tǒng)模型； 定義初始參數(shù)是分別設置物件和滑塊類型和尺寸、設置各基本傳送帶類型和尺寸、設置物件生成函數(shù)、設置滑塊生成函數(shù)，并分配給不同物件不同型號、分配給不同道口不同端□號; 模型運行是將物件以隨機分布函數(shù)規(guī)律分配出現(xiàn)在基本傳送帶上，不同類型的物件分配不同的形態(tài)，后續(xù)分揀過程根據(jù)物件的形態(tài)為不同物件選擇相應的道口，根據(jù)分揀基本傳送帶的長度以及條板的個數(shù)，設置滑塊均勻分布在基本傳送帶上，并隨基本傳送帶一起運動。
2.根據(jù)權利要求I所述滑塊式分揀基本傳送帶仿真方法，其特征在于所述的主分揀系統(tǒng)和分揀道口模型通過BasicConveyor模塊建立；供件系統(tǒng)模型通過Source模塊建立,用于提供不同類別的物件以及滑塊；傳動系統(tǒng)模型通過BasicConveyor模塊自身的參數(shù)設置以及運動學狀態(tài)編程建立。
3.根據(jù)權利要求I所述滑塊式分揀基本傳送帶仿真方法，其特征在于，模型運行中，同一基本傳送帶上不同物件遵循最小間隔原則，物件或滑塊按不同時間間隔均勻觸發(fā)生成，根據(jù)物件和滑塊的具體尺寸初始化物件和滑塊的空間位置參數(shù)，控制滑塊每次沿條板滑動的數(shù)量和時間，保證滑塊推動正確的物件進入道口，且不與其他物件發(fā)生干涉。
4.根據(jù)權利要求I所述滑塊式分揀基本傳送帶仿真方法，其特征在于，所述的物件隨傳動帶運動，當物件到達對應的道口處時，由滑塊將物件由主基本傳送帶推入到相應道口處的基本傳送帶中，通過設置物件在道口處的初始運動學狀態(tài)并疊加一定運動學狀態(tài)，使物件沿著分支基本傳送帶前行，同時設置物件在進入分支基本傳送帶過程中進行一定角度的旋轉，避免與分支基本傳送帶邊緣發(fā)生干涉，使物件前后方向保持一致。
5.根據(jù)權利要求I所述滑塊式分揀基本傳送帶仿真方法，其特征在于，所述物件和滑塊之間通過消息通訊機制實現(xiàn)相互通訊，物件和滑塊均作為消息的發(fā)送方和接收方，根據(jù)接收到的消息的時間特性，立即或者延遲執(zhí)行相應的操作，當物件進入格口時分別發(fā)送一個延遲消息給滑塊和物件本身，使滑塊和物件在要求的延遲時間后則執(zhí)行相應的操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模擬滑塊式分揀基本傳送帶的仿真方法，包括仿真建模、定義初始參數(shù)、模型運行步驟，其中仿真建模是分別建立主分檢系統(tǒng)和分揀道口模型、供件系統(tǒng)模型和傳動系統(tǒng)模型；定義初始參數(shù)是分別設置物件和滑塊類型和尺寸、設置各基本傳送帶類型和尺寸、設置物件生成函數(shù)、設置滑塊生成函數(shù)，并分配給不同物件不同型號、分配給不同道口不同端口號；模型運行是將物件以隨機分布函數(shù)規(guī)律分配出現(xiàn)在基本傳送帶上，不同類型的物件分配不同的形態(tài)，后續(xù)分揀過程根據(jù)物件的形態(tài)為不同物件選擇相應的道口，根據(jù)分揀基本傳送帶的長度以及條板的個數(shù)，設置滑塊均勻分布在基本傳送帶上，并隨基本傳送帶一起運動。本發(fā)明仿真模型在動作控制上的靈活性、豐富性都具有明顯優(yōu)勢。
文檔編號G06F17/50GK102930089SQ20121040463
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權日2012年10月23日
發(fā)明者龔龍清, 張華軍, 曾亮, 譚輝 申請人:中冶南方工程技術有限公司