本文主要讲述物流仓库中货车卸货搬运及货物码垛入库的自动化流程，采用了伸缩系统能进入货车内部，解决货车内部卸货难题，同时采用了称重系统来检测货物是否缺损，再加上3D视觉系统及垛型规划系统结合工业机器人完成货物码垛。

码垛是物流仓储中的一个典型应用，物流仓储中的卸货入库以及打包出库都需要将货物进行码垛，码垛的效率决定了货物入库出库的速度，因此高效率智能化的码垛系统将会是物流仓储中的关键环节，本文主要讲述智能码垛系统在物流仓储中的应用，用自动化方案实现货物单箱卸货到整托入库的流程。

1 方案描述

本方案包含1台工业机器人、1条伸缩皮带输送线、1段含称重系统的滚筒输送线、1段含视觉系统的滚筒输送线、1段无动力斜坡滚筒输送线、1套称重系统、1套3D视觉系统、1套垛型规划系统，整套系统用西门子PLC控制。

1.1 系统布局图

图1 系统布局图  

1.2 系统方案论述

本方案主要应用于仓储卸货码头，当货车进入码头准备卸货，卸货工人手动操作伸缩皮带输送线将其伸入至货车车厢内部合适位置，然后将货车内单箱货物搬运至皮带上，由皮带输送至称重滚筒线上进行称重并由称重数据来分析货物是否合格，如果货物合格之后将继续由滚筒输送线输送至机器人抓取位置并停止，再由3D视觉系统识别货物3维尺寸及停止位置，然后由垛型规划系统根据货物3维尺寸及垛型要求来计算并规划垛型，然后将规划完成的垛型数据及货物停止位置坐标值发送给PLC，再由PLC给工业机器人发送抓取指令及取放点位置坐标值，之后工业机器人执行取货及码垛任务，如果货物称重不合格，货物将在机器人抓取位置不做停留，直接运输至无动力斜坡滚筒输送线，然后由人工取走进行复核检查。

当码垛完成之后，操作指示灯将会亮起，提示操作工人将码垛完成的货物搬走并放入空的托盘，然后再继续下一托码垛任务。

当一种类型货物码垛完成，操作工人可以在伸缩皮带输送线上按切换按钮，PLC在收到切换指令后将会让工业机器人继续完成当前剩余货物的码垛，完成之后再提示操作工人进行托盘切换放入空的托盘继续下一种类货物码垛任务。

当货车上货物卸货完成，操作工人继续按一下切换按钮完成卸货任务。

2 输送系统控制原理论述

在本方案中总共有4段输送线，每段输送线首尾均有一个光电开关，共有8个光电开关，前3段输送线为变频器控制输送线，输送速度可以调节，最后1段为斜坡无动力输送线，货物在上面能自由滑落。

2.1 伸缩皮带输送线控制原理

伸缩皮带输送线包含2台变频器，分别控制设备的伸缩和皮带的运转，作为一个独立的系统为其配备了独立的电控箱，并在电控箱柜门及输送线首端配置了操作按钮和急停按钮，PLC与电控箱通过IO通讯方式进行连接，由于PLC与电控箱之间的供电不是同一路电源，因此需要用中间继电器进行桥接。为了确保安全，设备的伸缩只设置手动操作，PLC无法远程控制设备伸缩，皮带的运转可以由PLC远程控制也可以直接在电控箱的操作面板上进行操作。

在设备自动运行时，当操作工人放置货物到皮带输送线首端时将会触发首端光电开关从而启动皮带运转，当货物继续运输至皮带输送线末端时触发末端光电开关，此时将会判断下一段输送线是否阻塞，如果没有阻塞将继续运行，如果阻塞将停止运行。在首个货物运输过程中可以继续往皮带输送线上放置货物，直至输送线堵塞并停止运转。

2.2 滚筒输送线的控制原理

在本方案中包含两段滚筒输送线，分别用两台变频器独立控制，第一段输送线包含称重系统，第二段输送线包含视觉系统，每段输送线首尾均有一个光电开关，当货物流入时触发首端光电开关，货物占位信号被置1，当货物离开末端光电开关，末端光电开关的下降沿将货物占位信号置0。当占位信号为1时，上游不会再流入货物，这样就能保证称重系统和视觉系统每次只停留单件货物。

在货物流入称重系统输送线并触发末端光电开关后输送线将会停止运行，然后激活称重系统并记录货物重量数据，完成之后再判断下一段输送线的货物占位信号是否为1，如果为1时说明下一段输送线堵塞，本段输送线继续停止等待，直至该段输送线货物被机器人抓走或者流入下一工位。

最后一段无动力斜坡滚筒输送线无需控制，当货物重量不合格在机器人抓取位置不做停留直接流入该段，由于是斜坡设计，货物流入时会自动滑落至底部并触发底部光电开关，同时指示灯亮起提示操作人员取走不合格货物。

3 视觉系统及垛型规划系统论述

垛型规划系统与PLC之间采用Socket通讯，PLC提供开放窗口来设置垛型长宽高尺寸以及货物间隙，视觉系统采集货物的3维尺寸，然后根据3维尺寸并结合垛型预设值进行计算并规划垛型，垛型规划完成之后系统把整托货物的码垛坐标值全部发给PLC，由PLC解码并缓存在DB里，然后逐一发给工业机器人，机器人将根据坐标值进行码垛。

同时视觉系统还会把货物在滚筒输送线上停止位置的坐标值及货物尺寸发给PLC，由PLC解码发给工业机器人，机器人利用这些数据来准确抓取货物（见图2）。

4 称重系统论述

称重系统是由四组高灵敏度压力传感器组成的一个独立系统，与PLC之间采用PROFINET通讯，当货物到位且只有单件货物时PLC触发称重系统开始工作，称重完成且无任何系统报错时候，系统给PLC反馈完成信号及实际重量数据，PLC根据货物信息判断货物重量是否合格，合格的货物将进入码垛流程，不合格货物将会流出系统进行检查。

图2 垛型规划数据   

5 工业机器人码垛论述

系统完成垛型规划之后将数据发给PLC，由PLC做缓存处理后依次发给机器人，每次发给机器人的数据不仅包含货物的坐标值，还包含商品横放和竖放的信息，机器人将根据这些数据执行码垛任务。

6 总结

综上所述，本方不仅案控制简单，而且含有称重系统，能很好的判断货物是否有缺损，另外伸缩皮带线可以随时伸缩，能跟货车无缝对接，解决了货车卸货的难题，同时工业机器人还跟垛型规划系统完美结合，完成了卸货打包入库的流程化作业，极大的提高了物流仓储货物入库的效率。