一種貨物自動掃描櫃的製作方法
2023-06-02 02:53:41
本實用新型屬於射頻識別技術領域，涉及一種貨物自動掃描櫃，尤其涉及一種應用RFID技術的批量貨物自動掃描櫃。
背景技術：
RFID(RadioFrequencyIdentification)標籤是通過IC晶片和近距離RF無線通信讀取各物品和商品信息的技術。
RFID標籤使用UHF、VHF頻段的近距離RF無線通信，可實施非接觸識別而在混雜或不乾淨的環境下，也可以準確無誤地獲取信息，且不受氣象的影響，可以穿透非金屬物質讀取信息。
例如公開號為CN205080574U的實用新型專利公開了一種應用RFID技術的批量貨物出入庫掃描設備，包括信號屏蔽單元、信息處理單元、傳動控制單元和數據採集單元；其包括一個以上的RFID天線、天線HUB、天線控制器和讀寫器，主要用於按託盤存放的電錶、酒類、藥品，甚至按袋擺放的貨物進行出入庫掃描或盤庫掃描。
RFID識別的關鍵是通過安裝在RFID閱讀器內的天線，發出電磁波來讀取標籤信息，但是RFID標籤的天線是有方向性的，實驗證明，需要統計讀取的標籤所附著的物品往往都是不規則的擺放，從而導致了物品上的標籤方向分布上的不規則性，如果閱讀器採用固定式天線對一批不規則擺放的帶有RFID標籤的物品進行單一角度識別，會造成漏識別的問題，造成識別到的標籤數量少於實際標籤數量，即存在識別盲區。
因此需要開發一種消除掃描盲區，不會造成漏識別的貨物掃描裝置。
技術實現要素：
本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種可以消除掃描盲區，實現對不規則放置的大量射頻標籤進行識別掃描的裝置。
本實用新型採用的技術方案在於，提供了一種貨物自動掃描櫃，包括櫃體，在櫃體內部，包括：
傳動裝置，包括傳動帶、驅動輪和從動輪；
天線支架，所述天線支架固定連接在傳動帶上；
天線，所述天線設置在所述天線支架上，所述天線與射頻閱讀器連接；
驅動裝置，包括依次連接的變頻器、減速電機和傳動軸，所述傳動軸與驅動輪連接；
限位傳感器，包括第一限位傳感器和第二限位傳感器，所述第一限位傳感器位於驅動輪處，所述第二限位傳感器位於從動輪處，所述第一限位傳感器和第二限位傳感器均通過PLC控制器與變頻器連接。
在限位傳感器的限位作用下，天線支架會在減速電機的驅動下不停地進行前後的往復運動，運動範圍被限制在第一限位傳感器和第二限位傳感器之間，從而使得天線可以隨之一起進行往復運動，使得天線所發射的射頻信號的覆蓋範圍更廣，可以消除掃描盲區，防止標籤漏掃描。
進一步地，所述櫃體包括頂板、底板、相對設置的入口和出口、相對設置的兩個側壁，所述傳動帶平行於側壁，且驅動輪和從動輪均固定在所述頂板與側壁相接的一端，所述天線固定在天線支架朝向櫃體內部的一側。如此設置，可以使得櫃體內部可利用空間更大。
進一步地，所述傳動裝置和天線支架的數量均為兩個，分別位於兩個側壁處；每個天線支架上的天線的數量為兩個以上。兩個側壁處均設置天線支架，增加每個天線支架上的天線數量，可以使得射頻信號的覆蓋範圍更廣，在水平方向和豎直方向均實現無死角盲區。
進一步地，所述天線支架上設置有滑塊，所述側壁上設置有滑杆，所述滑塊匹配套接在所述滑杆上。滑塊與滑竿的組合使得天線支架的連接更加牢固，並且可以平穩進行往復運動。
進一步地，所述限位傳感器為光電傳感器，光電傳感器的檢測方法具有精度高、反應快、非接觸等優點，而且傳感器的結構簡單，形式靈活多樣。
進一步地，所述傳動軸的兩端分別連接兩個驅動輪，所述減速電機的輸出軸與傳動軸垂直設置，且所述傳動軸與減速電機的輸出軸之間通過兩個螺旋傘齒輪連接，所述傳動軸通過軸承座固定在頂板上。如此設置可以實現採用一個減速電機即可驅動位於兩個側壁處的兩個驅動輪。
進一步地，所述貨物自動掃描櫃還包括自動門系統，包括分別設置在入口和出口處的門框、與所述門框活動連接的門扇以及驅動所述門扇運動的門扇驅動裝置，還包括：
紅外傳感器，設置於門扇上方，用於獲取自動門系統入口側的環境信息，並發出信號；
控制器B，所述控制器B分別與所述紅外傳感器和門扇驅動裝置相連接，用於根據所述紅外傳感器發出的信號控制所述門扇驅動裝置驅動所述門扇運動。當操作人員在櫃體正面門口時，安裝在門扇上方的紅外傳感器探測到有物體接近即可自動打開櫃門，實現自動化的智能控制，方便快捷。
進一步地，所述貨物自動掃描櫃還包括觸控屏，所述觸控屏通過控制器B與自動門系統連接，所述觸控屏通過控制器A與所述射頻閱讀器連接。本實用新型通過觸控屏作為人機互動界面，配合自動門系統和射頻閱讀器，可以通過觸控屏完成手動操作，發送控制指令，比如開門關門，手動控制電機轉動，控制天線的工作狀態；還可以通過觸控屏來查看各個機構的工作信息，比如各個部件的狀態，閱讀到的標籤數量等等。
進一步地，所述門扇為推拉門扇，且數量為兩個，所述推拉門扇與櫃體之間設置有導電泡棉，所述導電泡棉固定在櫃體上，所述櫃體和門扇均由鋼板製成。鋼板製作成一個可屏蔽電磁波的櫃體，將需要清點標籤整體放在櫃內進行識別。金屬外殼各個面的鋼板連接處及接縫處用導電材料處理，使外殼成為一個互相連通、整體導電的導體，形成法拉第籠。當自動門為關閉狀態時，利用導電泡棉這一彈性材料填充在門扇和櫃體間，阻擋其間的縫隙，這樣就把櫃內天線發出的電磁波限制在了櫃內，只讀取柜子內的標籤。可解決誤讀到附近並不需要讀取的標籤這一問題。
進一步地，所述門扇界面成L形且形成90度的拐角，當兩個門扇呈關閉狀態時，所述拐角與側壁貼合。如此設置的門扇結構，可以進一步包覆住門扇與櫃體相接處的地方產生的空隙，防止電磁波的外漏，避免誤讀到櫃體外的標籤，保證讀取數據的準確性。
進一步地，所述天線支架上固定有擺動電機，所述的天線通過曲柄搖杆組件與擺動電機的輸出軸連接，所述曲柄搖杆組件包括依次連接的曲柄、連杆和搖杆，所述曲柄與擺動電機的輸出軸連接，所述搖杆一端連接連杆，另一端連接天線且圍繞固定軸轉動，所述固定軸連接在天線支架上。曲柄搖杆組件可以使得天線在擺動電機的驅動下做周期性的俯仰運動，從而增大了天線在空間內上下方向上的讀取範圍。
進一步地，所述天線為圓極化RFID天線，型號為Laird 9028，所述限位傳感器為光電傳感器，型號為松下CX-442，PLC控制器的型號為西門子S7-300系列。
採用上述技術方案，包括以下有益技術效果：
1、天線支架會在減速電機的驅動下不停地進行前後的往復運動，從而使得天線可以隨之一起進行往復運動，並且曲柄搖杆組件可以使得天線在擺動電機的驅動下做周期性的俯仰運動，從而增大了天線在空間內上下方向上的讀取範圍，從而使得其內部的天線所發射的射頻信號的覆蓋範圍更廣，可以消除掃描盲區，防止標籤漏掃描。
2、自動門系統可以自動探測到有物體接近即可自動打開櫃門，實現自動化的智能控制，方便快捷。
3、櫃體由鋼板製作成，利用法拉第籠原理屏蔽電磁波，可解決誤讀到附近並不需要讀取的標籤這一問題。
4、觸控屏作為主控設備，具備極強的可擴展能力和通用性，可通過多種聯網方式組網，便於融入物聯網中。
附圖說明
圖1是本實用新型一種實施方式的結構示意圖；
圖2是本實用新型另一種實施方式的結構示意圖；
圖3是本實用新型貨物自動掃描櫃的爆炸結構圖；
圖4是本實用新型貨物自動掃描櫃的天線的一種連接方式示意圖；
圖5是圖4中A部分的局部放大圖；
圖6是本實用新型中天線支架位移的控制系統結構示意圖；
圖7是本實用新型控制系統的結構示意圖；
圖中，
1、傳動裝置；101、傳動帶；102、驅動輪；103、從動輪；2、天線支架；201、滑塊；2011、滑杆；3、天線；301、射頻閱讀器；4、驅動裝置；401、變頻器；402、減速電機；403、傳動軸；5、限位傳感器；501、第一限位傳感器；502、第二限位傳感器；6、PLC控制器；7、頂板；8、底板；9、側壁；10、門扇；11、門扇驅動裝置；12、紅外傳感器；13、控制器A；14、控制器B；15、觸控屏；16、擺動電機；17、曲柄搖杆組件；171、曲柄；172、連杆；173、搖杆；174、固定軸。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
在本實用新型中，術語「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「頂」、「底」、「內」、「外」、「中」、「豎直」、「水平」、「橫向」、「縱向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係。這些術語主要是為了更好地描述本實用新型及其實施例，並非用於限定所指示的裝置、元件或組成部分必須具有特定方位，或以特定方位進行構造和操作。
並且，上述部分術語除了可以用於表示方位或位置關係以外，還可能用於表示其他含義，例如術語「上」在某些情況下也可能用於表示某種依附關係或連接關係。對於本領域普通技術人員而言，可以根據具體情況理解這些術語在本實用新型中的具體含義。
此外，術語「安裝」、「設置」、「設有」、「連接」、「相連」「套接」應做廣義理解。例如，可以是固定連接，可拆卸連接，或整體式構造；可以是機械連接，或電連接；可以是直接相連，或者是通過中間媒介間接相連，又或者是兩個裝置、元件或組成部分之間內部的連通。對於本領域普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
除非另有說明，「多個」的含義為兩個或更多。
下面通過具體的實施例並結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。圖1～圖7給出了本實用新型的具體實施方式。
如圖1～3所示，本實用新型提供了提供了一種貨物自動掃描櫃，包括櫃體，在櫃體內部，包括：
傳動裝置1，包括傳動帶101、驅動輪102和從動輪103；
天線支架2，所述天線支架固定連接在傳動帶101上；
天線3，所述天線3設置在所述天線支架2上，且與射頻閱讀器301連接；
驅動裝置4，包括依次連接的變頻器401、減速電機402和傳動軸403，所述傳動軸403與驅動輪102連接；
限位傳感器5，包括第一限位傳感器501和第二限位傳感器502，所述第一限位傳感器501位於驅動輪102處，所述第二限位傳感器502位於從動輪103處，所述第一限位傳感器501和第二限位傳感器502均通過PLC控制器6與變頻器401連接。
如圖6所示，具體的工作過程為：工作時，PLC控制器向變頻器發送控制指令，控制減速電機正轉，通過傳動軸帶動驅動輪正向旋轉，傳動帶動天線支架移動一段距離後，當第二限位傳感器感應到天線支架時，產生反饋信號並傳輸到PLC控制器，PLC控制器生成控制指令傳輸至變頻器，變頻器控制減速電機快速反轉，通過傳動軸帶動驅動輪反向旋轉，傳動帶帶動天線支架向相反方向返回，當第一限位傳感器感應到天線支架時，產生反饋信號並傳輸到PLC控制器，PLC控制器生成控制指令傳輸至變頻器，變頻器控制減速電機再次正轉，通過傳動軸帶動驅動輪再次正向旋轉，傳動帶帶動天線支架向第一限位傳感器移動，從而完成一次掃描行程，如此反覆，即可實現連續的掃描處理處理。天線在天線支架的帶動下往復運動，可以對各個角度各個區域的標籤進行閱讀，消除掃描盲區。
在上述的實施方式中，具體的，傳動裝置選用了帶傳動，即採用驅動輪、從動輪和傳動帶的組合，在傳動帶上固定有天線支架，其中傳動帶可以為現有技術中的平板帶、三角帶、圓形的或齒形帶，優選採用齒形帶，可以保證傳動同步，運行穩定，當然，在採用齒形帶的情況下，驅動輪和傳動輪上具有和傳動帶上的齒想嚙合的齒。
需要說明的是，帶傳動只是傳動裝置的一種較為優選的形式，並不是對此實用新型的唯一限制，本實用新型的傳動裝置還可以有鏈傳動來代替，即傳動裝置包括驅動齒輪、從動齒輪和鏈條，天線支架固定在鏈條上並歲鏈條進行往復運動；傳動裝置還可以為滾軸絲槓結構，包括螺杆和螺母，螺杆與驅動裝置連接，螺母連接天線支架，通過驅動裝置帶動螺杆旋轉實現螺母的往復運動，從而帶動天線支架往復運動。
天線支架與傳動帶的具體連接適用於現有技術之中的各種連接方式，此處並不做具體的限制，方式能夠實現將天線支架穩定連接在傳動帶上的方式均可，當然天線支架不能同時固定連接在傳動帶的上下兩層，否則將無法實現本實用新型的功能。
在上述實施方式的基礎上，所述櫃體包括頂板7、底板8、相對設置的入口和出口、相對設置的兩個側壁9，所述傳動帶101平行於側壁9，且驅動輪102和從動輪103均固定在所述頂板8與側壁9相接的一端，所述天線3固定在天線支架2朝向櫃體內部的一側。
在上述實施方式中，減速電機的型號優選為RV40-180-25。
在上述實施方式的基礎上，如圖4和圖5所示，所述天線支架上2固定有擺動電機16，所述的天線3通過曲柄搖杆組件17與擺動電機16的輸出軸連接，所述曲柄搖杆組件17包括依次連接的曲柄171、連杆172和搖杆173，所述曲柄171與擺動電機16的輸出軸連接，所述搖杆173一端連接連杆173，另一端連接天線3且圍繞固定軸174轉動，所述固定軸174連接在天線支架3上。
在具體的工作過程中，曲柄搖杆組件可以使得天線在擺動電機的驅動下做周期性的俯仰運動，結合上述事實方式中提到的水平運動，實現了天線對於整個空間中標籤信號的無盲點掃描。具體地，擺動電機可以為現有技術中的加減速電機、扭矩電機等，但不是唯一限制。
在上述實施方式的基礎上，所述天線3為圓極化RFID天線，型號為Laird 9028。
光電傳感器可以為槽型光電傳感器、對射型光電傳感器、反光板型光電開關或擴散反射型光電開關，本實施方式中優選採用槽型光電傳感器，即把一個光發射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側組成槽形光電。發光器能發出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光，但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關便動作，輸出一個開關控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。在本實施方式中，天線支架進入槽中後會遮擋光，光電傳感器便會輸出一個開關控制信號，並將信號傳遞給PLC控制器，進而PLC控制器通過對變頻器的控制實現減速電機轉動方向的變化。
在上述實施方式的基礎上，所述限位傳感器為光電傳感器，型號為松下CX-442，PLC控制器的型號為西門子S7-300系列。
在上述實施方式的基礎上，所述傳動裝置和天線支架的數量均為兩個，分別位於兩個側壁處；每個天線支架上的天線的數量為兩個以上。兩個側壁處均設置天線支架，增加每個天線支架上的天線數量，可以是射頻信號的覆蓋範圍更廣，在水平方向和豎直方向均實現無死角盲區。具體地，各個天線均與同一個射頻閱讀器連接。
在上述的實施方式中，天線支架固定在傳動帶上，因其體積較大，且重量較大，只通過其與傳動帶的單點固定方式會使連接關係不牢固且部件較易損壞，優選地，所述天線支架上設置有滑塊201，所述側壁上設置有滑杆2011，所述滑塊201匹配套接在所述滑杆2011上。滑塊與滑竿的組合使得天線支架的連接更加牢固，並且可以平穩進行往復運動。並且每個天線支架與側壁之間滑塊與滑杆的組合可以設置為多個，例如在天線支架的頂端、底端及中間位置分別設置。作為另外一種較為優選的方式，在天線支架上設置滑塊，側壁上安裝有滑槽，滑塊可以在所述的滑槽中往復滑動。
當傳動裝置只有一個時，可以通過減速電機的輸出軸直接與驅動輪連接，驅動所述的傳動帶運動，當像上述的實施方式中採用兩個傳動裝置時，驅動裝置與二者的連接顯得尤為重要，當然可以每個傳動裝置分別配置一套驅動裝置，但是如此設置會增加一套減速電機及控制系統，控制會更加的繁瑣且佔用空間，為解決上述問題，在上述實施方式的基礎上，所述傳動軸的兩端分別連接兩個驅動輪，所述減速電機的輸出軸與傳動軸垂直設置，且所述傳動軸與減速電機的輸出軸之間通過兩個螺旋傘齒輪連接，所述傳動軸通過軸承座固定在頂板上。如此設置可以實現採用一個減速電機即可驅動位於兩個側壁處的兩個驅動輪。
在上述的實施方式中，所述貨物自動掃描櫃還包括自動門系統，包括分別設置在入口和出口處的門框、與所述門框活動連接的門扇10以及驅動所述門扇10運動的門扇驅動裝置11，還包括：
紅外傳感器12，設置於門扇10上方，用於獲取自動門系統入口側的環境信息，並發出信號；
控制器A 13，所述控制器A 13分別與所述紅外傳感器12和門扇驅動裝置11相連接，用於根據所述紅外傳感器12發出的信號控制所述門扇驅動裝置11驅動所述門扇10運動。
如圖7所示，本實施方式中的自動門系統的具體工作方式舉例如下，需要進行閱讀的標籤縫製在布草上，布草堆放在布草車中並且通過布草車運往掃描櫃，在布草車到達櫃體的自動門前，進入到紅外傳感器的測量範圍內，紅外傳感器感應到物體的存在，產生信號傳輸至與其連接的控制器A，控制器A生成控制命令，控制門扇驅動裝置驅動所述的門扇在門口內滑動，實現自動開門。其中門扇驅動裝置可以具體為步進電機。
當然，在上述的實施方式中，還可以包括現有技術中經常用到的手動開關按鈕或者遙控器來控制門扇的開閉。
在上述實施方式的基礎上，所述自動掃描櫃還包括觸控屏15，所述觸控屏15通過控制器A 13與自動門系統連接，所述觸控屏通過控制器B 14與所述射頻閱讀器301連接。本實用新型通過觸控屏作為人機互動界面，配合自動門系統和射頻閱讀器，可以通過觸控屏完成手動操作，發送控制指令，比如開門關門，手動控制電機轉動，控制天線的工作狀態；還可以通過觸控屏來查看各個機構的工作信息，比如各個部件的狀態，閱讀到的標籤數量等等。
在上述實施方式的基礎上，所述門扇為推拉門扇，且數量為兩個，所述推拉門扇與櫃體之間設置有導電泡棉，所述導電泡棉固定在櫃體上，所述櫃體和門扇均由鋼板製成。鋼板製作成一個可屏蔽電磁波的法拉第籠。在本實施方式中，優選的，底板、頂板和側壁均為一整塊鋼板；當然，底板、頂板和側壁還可以由多塊鋼板拼接而成，在接縫處採用導電材料填充，避免電磁波的洩露。
為了進一步防止電磁波的外漏，避免誤讀到櫃體外的標籤，在上述實施方式的基礎上，所述門扇界面成L形且形成90度的拐角，當兩個門扇呈關閉狀態時，所述拐角與側壁貼合。
更為具體地，為方便停放運送附帶有標籤的貨物的推車，地板上安裝有用於停放推車的導軌。
本實用新型實施方式中採用的控制器A與控制器B還可以由PLD(ProgrammableLogicDevice，可編程邏輯器件)或ARM處理器等電子晶片模塊編程實現，其具體選用的產品型號根據實際應用中對處理性能要求的不同而確定。
以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。