自动化立体仓库方案设计，自动化立体仓库适用性介绍

老挝

本方案舍弃了对每个货物贴上RFID识别标志方案的持续货物跟踪能力，而是给货车与货物暂存区用RFID标签标号尽可能地使成本最优与算法最简。
故可以根据数据库中存储的该区域的货物数来确定是否能进行装卸货操作，在根据下文给出的优先级顺序唯一地确定物流起始点。

方案简述
自动化立体仓库已实现了自动拣选货物、无人堆垛货物、无人输送货物，实现了货物入库全流程的可视化。但是在货物的装卸过程中，使用的仍然是人工叉车在进行货物的装卸。尤其是小件家电的卸货，需要大量的人力参与，而且人工卸货物效率低下，存在一定的安全隐患和工人违规操作的可能。

我们提出了智能自动装卸叉车在小件家电装卸过程中的应用。在月台工作时智能自动装卸叉车通过货车上的RFID标签，对货物平面位置实现精准定位，利用图像处理技术识别货物高度，配合红外定位系统、安全控制系统、最短路径算法智能自动装卸叉车可对路径自动导引，自动避障。到达暂存区后，通过识别暂存区地面的RFID标签矩阵，智能选取货物暂存位置，堆放货物后设备通过图像处理，在数据库更新暂存位置的高度，智能自动装卸车在下次工作时可根据原货物位置高度参数，调节自身货叉的高度，对货物在暂存区实现堆放功能。在技术上，智能自动装卸叉车具备了代替人工叉车的能力，保证了货物装卸过程的安全、有序的进行。

智能自动装卸叉车配合现有托盘、货车的标准化系统使用，解决了货物从工厂到仓库周转不畅的问题，省去了人工在托盘上堆码小件家电的过程，对12.5m*2.5m的板车装卸过程，可节约装卸时间约20-30分钟，减少工作人员约3-5人，提高了装卸车工作效率约百分之三十，同时也避免了工人误操作、违规操作现象的出现。智能自动装卸叉车的使用，推动了无人仓储的进程，加快了实现物流行业全自动化的步伐。

方案设计
1.整体思路
以工厂到货的整车小件家电为例，夹抱车对它的卸车效率并不高，而且小件家电中也存在一些不可夹抱的特殊产品，比如：电视机。因此这类产品的装卸要反复在托盘上进行装卸，不仅效率低下，更大大增加了货物损毁的可能。于是我们想设计一种智能自动装卸叉车，以解放人力提高装卸效率，加强装卸流程的规范化操作。

方案中我们采用一种定制型12.5m*2.5m后挂式双层板车进行货物运输，运输过程采用带托盘运输的方式，以1200mm*1000mm规格的托盘为例，一层能装托盘数为12*2=24个托盘。车厢底部贴有RFID标签，每个标签和托盘的相对位置固定，便于装卸过程的货物定位。货车在进入月台后，以侧面贴近月台的方式停靠在月台旁，智能自动装卸叉车在月台上工作，从货车侧面对货物进行装卸。智能自动装卸叉车通过信号接收器和RFID标签发射的信号，进行托盘位置的定位，并由上位机下达指令，完成货物叉取操作。
快照1.png

在智能自动装卸叉车的运行区域，设有激光反射板，智能自动装卸叉车发射激光并接收反射回来的激光束，通过计算确定自身的位置。而超声波的应用则为智能自动装卸叉车提供了可靠的避障技术。

智能自动装卸叉车抵达暂存区后，可通过地面提前设置的RFID标签矩阵，判断托盘应该放置的平面位置，货物摆放操作完成后，暂存区的摄像头会对货物图像进行捕捉，后台系统分析货物的高度，实时更新至数据库中，为下一次智能自动装卸叉车堆放时提供高度参数。

快照2.png

2 方案适用性介绍
2.1托盘占用率分析
中国现采用的托盘多为1200mm*1000mm和1100*1100mm两种规格，在本方案的研究中为了阐述方便，我们主要以1200mm*1000mm规格为研究对象。但是在生产过程中，家电的包装模数并不一定和托盘的模数采用统一标准，我们利用海尔公司现有产品的包装模数进行分析。
通过对比货物平行摆放和垂直放置两种方式，选取对托盘空间占用率最大的方式进行摆货，再数出一层可摆放多少件货物，最终计算得出托盘空间使用率。
设托盘长度为Ta，托盘宽度为Tb，托盘面积为T，则根据面积公式可得：
T=Ta*Tb；
设货物长度为Ha，货物宽度为Hb，通过面积公式算的单件货物所占面积为：
H=Ha*Hb；
设一层总共可摆放货物件数为n，托盘占用率用φ表示，则可得：
φ=（H*n）/T；
此部分计算在Excel模拟如图3示：
快照3.png

通过统计我们发现，在提供的5724中货物包装模数中，托盘占用率在百分之七十以上的货物种类有1848中，托盘占用率在百分之八十以上的货物种类有1092种，托盘占用率在百分之九十以上的货物种类有248种，托盘占用率在百分之九十五以上的货物种类有94种。而适用托盘的货物种类主要集中在小型家电，因此我们可以发现托盘系统在小型家电适用性较好，这也符合我们目前采用托盘加人工叉车装卸小型家电的现状。

2.2 货物定位
（1）基于无源RFID的射频技术
RFID技术是一种无线射频通信技术，其具有的非接触的自动识别与传递信息的功能是通过电磁波的传输实现的。通常RFID系统由阅读器，天线和上位机组成。其结构如图4所示：
快照4.png

RFID系统具有携带信息量大，无需人工干预，非视距（通信的两节点间允许视线受阻），成本较低，传输精度不易受传输环境因素，影响等优点。一个完整的RFID系统工作流程框图如图5所示：
快照5.png

（2）货物定位算法
本方案采用一种基于无源RFID非测距定位的一维行程定位算法，设叉车沿着与紧贴月台的货车车身平行的方向运行，且始终与月台边缘保持一定距离。如图6所示：
快照6.png

由于测距的进度要求高，且影响因素较多，因此可采用阅读器检测到的接收信号强度（RSSI）来标定阅读器与指定RFID标签的距离。RSSI信号强度与阅读器与指定RFID标签的距离的关系为：
快照7.png

其中k路径长度与路径损耗之间的比例因子，与障碍物的材料和结构有关，适用范围为 2~5；快照8.png

为标准差为4~10，平均值为0的高斯分布随机变量。快照9.png

表示参考距离下的信号强度。
设快照10.png

为参考回波信号强度（理想状态下位于叉车侧面中心的阅读器与指定RFID标签两点连线垂直于托盘侧面时阅读器接收到的回波信号强度）如下图（需要绘制示意图），随着叉车的移动，位于叉车侧面的阅读器与RFID标签之间的距离经历从小变大的过程，标签对阅读器的回波信号强度由弱变强再变弱，记录第一次测距时该过程的值。确定参考距离的算法流程如下。

Step1：记录当前阅读器接收到的回波信号强度快照11.png

Step2：叉车沿与货车车身平行的方向平移。记录此时阅读器接收到的回波信号强度为快照12.png

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…………

以上贴子只是内容提要，完整祥细的内容在下面附件中，请下载后阅读：

风有多大

物流自动化属于高端的，但是由于投资规模比较大，应该不是每个物流企业都会投资。
可以学习自动化的逻辑理念和管理方法。

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谢谢你分享这些信息，我学到了很多新知识。

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