密集库货位灯光指示系统的研究

王新国++胡文蓉

1 概述

随着仓储物资的数量以及品种日益繁多，物品拣选问题也越来越突出。在大型的仓库日常作业活动中，多品种及多规格的物品查找、拣选出库、入库是仓库最繁重、最易出差错的工作，不仅造成工作人员工作强度大、工作效率低下，而且会因物品出库错误形成无法计量的成本损耗及严重后果。针对以上问题，本文结合嵌入式计算机技术，设计了密集库货位灯光指示系统。该系统通过库位上的指示灯，有效引导工作人员对相应的货位进行存货或取货，而无需凭借记忆和其他手段保障就能准确的将物品放置或取出，减少人工差错。

2 功能需求分析

密集库内各垛位有序排列，为工作人员提供了良好的操作视线。但是，垛位的外观几乎完全一致，依靠人工查找垛位编号较为缓慢，并且在重复性工作条件下容易造成操作人员工作效率的下降，同时也增加了操作出现错误的概率。密集库场景如图1所示。

因此，通过灯光指示引导操作人员到达指定垛位进行存货取货成为了一种简单高效的引导方式，而且不容易造成操作人员的工作疲劳，减少发生操作错误的机率。

货位灯光指示系统基本功能构架如图2所示。

（1）在每个库位靠右测处（不易发生碰撞处，如上图1所示）安装独立的灯光指示设备，指示其上方空间的库位。

（2）在每个垛的右侧的配电箱中安装“灯光指示设备”跺位控制模块（如上图1所示），以实现垛中相应货位的“灯光指示设备”的有效控制。

“跺位控制模块”通过数据先与控制台总模块相连接，通过系统操作软件实现库位指示等的点亮、熄灭、或闪烁等控制。

3 总体设计

本系统主要由控制台总模块、跺位控制模块和灯光指示设备组成。系统示意图如下图2所示。

3.1 系统各模块主要功能

（1）控制台。控制台使用PC计算机为硬件平台，其主要功能是实现人机界面操作，由控制台操作人员设定需要进行的入库和出库事项，通过系统软件自动给出入库或出库的库位，并通过“控制台总模块”下发，传送到达相应“跺位控制模块”，分解后传送给指定的“灯光指示设备”，最后由“灯光指示设备”控制其所在的指示灯点亮、熄灭或闪烁。

（2）控制台总模块。通过串口与控制电脑系统两连接，接收系统软件控制操作，通过CAN总线数据下发接收指令给“跺位控制模块”，并向上反馈操作结果。

（3）跺位控制模块。通过485接收“控制总模块”下发指令，并通过485传递给“灯光指示设备”，同时向上反馈操作结果。

（4）灯光指示设备。通过485接收“多位控制模块”下发指令，作出相应动作，成功后向上反馈控制结果。

3.2 设备工作流程

系统由操作人员完全掌握货位“灯光指示设备”的控制，控制台操作人员通过人机界面提交进行的入库和出库事项后，系统软件利用中心数据库中的相关数据、资料，自动给出入库或出库物品信息、库位，并通过“控制台总模块”下发，传送到达相应“跺位控制模块”，分解后传送给指定的“灯光指示设备”，由“灯光指示设备”控制其所在的指示灯点亮、熄灭或闪烁；当叉车行进到跺位时可显见其将要操作的库位上的指示灯的提醒指示状态，而无需凭借记忆和其他手段保障就能准确的将物品放置或取出，减少人工差错。

操作完成后系统更新中心信息数据，并下发关闭指令给“控制台总模块”，通过“跺位控制模块”、“灯光指示设备”关闭指示灯的状态指示完成全部操作。

3.3 硬件设计

3.3.1 灯光指示设备

设备包括金属U型抱箍、指示灯电路板。

设计思路是对现有库架不采用破坏的情况下，采用上下U型金属抱箍结构，箍紧在如图1所示位置。

考虑到托盘和叉车操作的安全性，U型抱箍设计宽100mm，板厚1.5mm。拉紧自锁功能，安装、撤换方便；并位背后走线槽依托生根，正面安装指示灯板。如下图3所示

指示板安装在U型抱箍正面内侧，电路连接外部设备的数据总线为RS485，提供双色灯指示和按键功能。为了适应后续可能出现的货位屏幕显示功能，ARM微控制器选用LPC1114芯片，Cortex M0内核的ARM微控制器。

接口可提供3个485对外连接器接口，3个连接器所定义的信号完全相同，且在印制板上各自互联。这样可以方便的进行货位终端电路的级连安装，但同时也增加了由于连接器连接不可靠导致通讯故障的概率。安装连线如下图3所示

货位控制电路上设置跳线，以便通过跳线选择是否端接总线匹配电阻。

为了能在安装现场方便灵活的设置货位终端电路所对应的货位，可通过调节8位拨码开关来设置，这样所有货位终端电路可烧录相同的程序。硬件框图如下图4所示。

3.3.2 跺位控制模块

模块包括金属结构外壳、跺位控制电路板。

模块安装在跺位如图1所示位置的配电箱内。

垛位控制模块电路连接上层设备总线为CAN总线，连接下层设备的总线为485。可通过调节8位拨码开关设置相应的垛位号。垛位控制电路上还应设置跳线，以便通过跳线选择是否端接总线匹配电阻。主芯片采用NXP的LPC1752。硬件框图如下图5所示。

3.3.3 控制总模块

模块包括金属结构外壳、总控电路板。模块安放在控制台系统电脑旁。

总控电路提供两路通讯接口，一路到中央控制台计算机，到控制台计算机采用232串口通讯模式；一路到各垛位控制模块，到跺位控制模块采用CAN通讯模式。

系统控制电路到计算机的通讯接口采用串口模式，下发采用CAN总线的通讯系统控制电路到各垛位使用CAN总线。

根据以上接口要求，主芯片采用NXP公司的ARM处理器产品LPC1768和LPC1758，硬件框图如下图6所示。

3.3.4 接口设计

（1）电源：AC220V；（2）控制总线：CAN总线；（3）数据线：RS485；（4）通讯线：串口232

3.3.5 关键器件

（1）控制总模块：主芯片采用NXP公司的ARM处理器产品LPC1768和LPC1758；（2）跺位控制模块：主芯片采用NXP的LPC1752。（3）灯光指示设备：ARM微控制器选用LPC1114芯片

4 系统优势

（1）操作流程简单，自动化、可靠性高；（2）能有效减少操作差错，提高库管效率；（3）改造难度不大，经济效益高。

5 结语

密集库货位灯光指示系统本着安全性、可靠性、实用性、先进性、可维护性、可扩展性的原则，与密集库的仓库管理系统完全物理隔离，保障了仓库管理系统的数据安全性。

参考文献：

[1]王惠中，王强.微机原理及接口技术.机械工业出版社，2010.

[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用.清华大学出版社，2008.

[2]杨公源.PLC应用实例与程序解说.电子工业出版社，2008.endprint

1 概述

随着仓储物资的数量以及品种日益繁多，物品拣选问题也越来越突出。在大型的仓库日常作业活动中，多品种及多规格的物品查找、拣选出库、入库是仓库最繁重、最易出差错的工作，不仅造成工作人员工作强度大、工作效率低下，而且会因物品出库错误形成无法计量的成本损耗及严重后果。针对以上问题，本文结合嵌入式计算机技术，设计了密集库货位灯光指示系统。该系统通过库位上的指示灯，有效引导工作人员对相应的货位进行存货或取货，而无需凭借记忆和其他手段保障就能准确的将物品放置或取出，减少人工差错。

2 功能需求分析

密集库内各垛位有序排列，为工作人员提供了良好的操作视线。但是，垛位的外观几乎完全一致，依靠人工查找垛位编号较为缓慢，并且在重复性工作条件下容易造成操作人员工作效率的下降，同时也增加了操作出现错误的概率。密集库场景如图1所示。

因此，通过灯光指示引导操作人员到达指定垛位进行存货取货成为了一种简单高效的引导方式，而且不容易造成操作人员的工作疲劳，减少发生操作错误的机率。

货位灯光指示系统基本功能构架如图2所示。

（1）在每个库位靠右测处（不易发生碰撞处，如上图1所示）安装独立的灯光指示设备，指示其上方空间的库位。

（2）在每个垛的右侧的配电箱中安装“灯光指示设备”跺位控制模块（如上图1所示），以实现垛中相应货位的“灯光指示设备”的有效控制。

“跺位控制模块”通过数据先与控制台总模块相连接，通过系统操作软件实现库位指示等的点亮、熄灭、或闪烁等控制。

3 总体设计

本系统主要由控制台总模块、跺位控制模块和灯光指示设备组成。系统示意图如下图2所示。

3.1 系统各模块主要功能

（1）控制台。控制台使用PC计算机为硬件平台，其主要功能是实现人机界面操作，由控制台操作人员设定需要进行的入库和出库事项，通过系统软件自动给出入库或出库的库位，并通过“控制台总模块”下发，传送到达相应“跺位控制模块”，分解后传送给指定的“灯光指示设备”，最后由“灯光指示设备”控制其所在的指示灯点亮、熄灭或闪烁。

（2）控制台总模块。通过串口与控制电脑系统两连接，接收系统软件控制操作，通过CAN总线数据下发接收指令给“跺位控制模块”，并向上反馈操作结果。

（3）跺位控制模块。通过485接收“控制总模块”下发指令，并通过485传递给“灯光指示设备”，同时向上反馈操作结果。

（4）灯光指示设备。通过485接收“多位控制模块”下发指令，作出相应动作，成功后向上反馈控制结果。

3.2 设备工作流程

系统由操作人员完全掌握货位“灯光指示设备”的控制，控制台操作人员通过人机界面提交进行的入库和出库事项后，系统软件利用中心数据库中的相关数据、资料，自动给出入库或出库物品信息、库位，并通过“控制台总模块”下发，传送到达相应“跺位控制模块”，分解后传送给指定的“灯光指示设备”，由“灯光指示设备”控制其所在的指示灯点亮、熄灭或闪烁；当叉车行进到跺位时可显见其将要操作的库位上的指示灯的提醒指示状态，而无需凭借记忆和其他手段保障就能准确的将物品放置或取出，减少人工差错。

操作完成后系统更新中心信息数据，并下发关闭指令给“控制台总模块”，通过“跺位控制模块”、“灯光指示设备”关闭指示灯的状态指示完成全部操作。

3.3 硬件设计

3.3.1 灯光指示设备

设备包括金属U型抱箍、指示灯电路板。

设计思路是对现有库架不采用破坏的情况下，采用上下U型金属抱箍结构，箍紧在如图1所示位置。

考虑到托盘和叉车操作的安全性，U型抱箍设计宽100mm，板厚1.5mm。拉紧自锁功能，安装、撤换方便；并位背后走线槽依托生根，正面安装指示灯板。如下图3所示

指示板安装在U型抱箍正面内侧，电路连接外部设备的数据总线为RS485，提供双色灯指示和按键功能。为了适应后续可能出现的货位屏幕显示功能，ARM微控制器选用LPC1114芯片，Cortex M0内核的ARM微控制器。

接口可提供3个485对外连接器接口，3个连接器所定义的信号完全相同，且在印制板上各自互联。这样可以方便的进行货位终端电路的级连安装，但同时也增加了由于连接器连接不可靠导致通讯故障的概率。安装连线如下图3所示

货位控制电路上设置跳线，以便通过跳线选择是否端接总线匹配电阻。

为了能在安装现场方便灵活的设置货位终端电路所对应的货位，可通过调节8位拨码开关来设置，这样所有货位终端电路可烧录相同的程序。硬件框图如下图4所示。

3.3.2 跺位控制模块

模块包括金属结构外壳、跺位控制电路板。

模块安装在跺位如图1所示位置的配电箱内。

垛位控制模块电路连接上层设备总线为CAN总线，连接下层设备的总线为485。可通过调节8位拨码开关设置相应的垛位号。垛位控制电路上还应设置跳线，以便通过跳线选择是否端接总线匹配电阻。主芯片采用NXP的LPC1752。硬件框图如下图5所示。

3.3.3 控制总模块

模块包括金属结构外壳、总控电路板。模块安放在控制台系统电脑旁。

总控电路提供两路通讯接口，一路到中央控制台计算机，到控制台计算机采用232串口通讯模式；一路到各垛位控制模块，到跺位控制模块采用CAN通讯模式。

系统控制电路到计算机的通讯接口采用串口模式，下发采用CAN总线的通讯系统控制电路到各垛位使用CAN总线。

根据以上接口要求，主芯片采用NXP公司的ARM处理器产品LPC1768和LPC1758，硬件框图如下图6所示。

3.3.4 接口设计

（1）电源：AC220V；（2）控制总线：CAN总线；（3）数据线：RS485；（4）通讯线：串口232

3.3.5 关键器件

（1）控制总模块：主芯片采用NXP公司的ARM处理器产品LPC1768和LPC1758；（2）跺位控制模块：主芯片采用NXP的LPC1752。（3）灯光指示设备：ARM微控制器选用LPC1114芯片

4 系统优势

（1）操作流程简单，自动化、可靠性高；（2）能有效减少操作差错，提高库管效率；（3）改造难度不大，经济效益高。

5 结语

密集库货位灯光指示系统本着安全性、可靠性、实用性、先进性、可维护性、可扩展性的原则，与密集库的仓库管理系统完全物理隔离，保障了仓库管理系统的数据安全性。

参考文献：

[1]王惠中，王强.微机原理及接口技术.机械工业出版社，2010.

[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用.清华大学出版社，2008.

[2]杨公源.PLC应用实例与程序解说.电子工业出版社，2008.endprint

1 概述

随着仓储物资的数量以及品种日益繁多，物品拣选问题也越来越突出。在大型的仓库日常作业活动中，多品种及多规格的物品查找、拣选出库、入库是仓库最繁重、最易出差错的工作，不仅造成工作人员工作强度大、工作效率低下，而且会因物品出库错误形成无法计量的成本损耗及严重后果。针对以上问题，本文结合嵌入式计算机技术，设计了密集库货位灯光指示系统。该系统通过库位上的指示灯，有效引导工作人员对相应的货位进行存货或取货，而无需凭借记忆和其他手段保障就能准确的将物品放置或取出，减少人工差错。

2 功能需求分析

密集库内各垛位有序排列，为工作人员提供了良好的操作视线。但是，垛位的外观几乎完全一致，依靠人工查找垛位编号较为缓慢，并且在重复性工作条件下容易造成操作人员工作效率的下降，同时也增加了操作出现错误的概率。密集库场景如图1所示。

因此，通过灯光指示引导操作人员到达指定垛位进行存货取货成为了一种简单高效的引导方式，而且不容易造成操作人员的工作疲劳，减少发生操作错误的机率。

货位灯光指示系统基本功能构架如图2所示。

（1）在每个库位靠右测处（不易发生碰撞处，如上图1所示）安装独立的灯光指示设备，指示其上方空间的库位。

（2）在每个垛的右侧的配电箱中安装“灯光指示设备”跺位控制模块（如上图1所示），以实现垛中相应货位的“灯光指示设备”的有效控制。

“跺位控制模块”通过数据先与控制台总模块相连接，通过系统操作软件实现库位指示等的点亮、熄灭、或闪烁等控制。

3 总体设计

本系统主要由控制台总模块、跺位控制模块和灯光指示设备组成。系统示意图如下图2所示。

3.1 系统各模块主要功能

（1）控制台。控制台使用PC计算机为硬件平台，其主要功能是实现人机界面操作，由控制台操作人员设定需要进行的入库和出库事项，通过系统软件自动给出入库或出库的库位，并通过“控制台总模块”下发，传送到达相应“跺位控制模块”，分解后传送给指定的“灯光指示设备”，最后由“灯光指示设备”控制其所在的指示灯点亮、熄灭或闪烁。

（2）控制台总模块。通过串口与控制电脑系统两连接，接收系统软件控制操作，通过CAN总线数据下发接收指令给“跺位控制模块”，并向上反馈操作结果。

（3）跺位控制模块。通过485接收“控制总模块”下发指令，并通过485传递给“灯光指示设备”，同时向上反馈操作结果。

（4）灯光指示设备。通过485接收“多位控制模块”下发指令，作出相应动作，成功后向上反馈控制结果。

3.2 设备工作流程

系统由操作人员完全掌握货位“灯光指示设备”的控制，控制台操作人员通过人机界面提交进行的入库和出库事项后，系统软件利用中心数据库中的相关数据、资料，自动给出入库或出库物品信息、库位，并通过“控制台总模块”下发，传送到达相应“跺位控制模块”，分解后传送给指定的“灯光指示设备”，由“灯光指示设备”控制其所在的指示灯点亮、熄灭或闪烁；当叉车行进到跺位时可显见其将要操作的库位上的指示灯的提醒指示状态，而无需凭借记忆和其他手段保障就能准确的将物品放置或取出，减少人工差错。

操作完成后系统更新中心信息数据，并下发关闭指令给“控制台总模块”，通过“跺位控制模块”、“灯光指示设备”关闭指示灯的状态指示完成全部操作。

3.3 硬件设计

3.3.1 灯光指示设备

设备包括金属U型抱箍、指示灯电路板。

设计思路是对现有库架不采用破坏的情况下，采用上下U型金属抱箍结构，箍紧在如图1所示位置。

考虑到托盘和叉车操作的安全性，U型抱箍设计宽100mm，板厚1.5mm。拉紧自锁功能，安装、撤换方便；并位背后走线槽依托生根，正面安装指示灯板。如下图3所示

指示板安装在U型抱箍正面内侧，电路连接外部设备的数据总线为RS485，提供双色灯指示和按键功能。为了适应后续可能出现的货位屏幕显示功能，ARM微控制器选用LPC1114芯片，Cortex M0内核的ARM微控制器。

接口可提供3个485对外连接器接口，3个连接器所定义的信号完全相同，且在印制板上各自互联。这样可以方便的进行货位终端电路的级连安装，但同时也增加了由于连接器连接不可靠导致通讯故障的概率。安装连线如下图3所示

货位控制电路上设置跳线，以便通过跳线选择是否端接总线匹配电阻。

为了能在安装现场方便灵活的设置货位终端电路所对应的货位，可通过调节8位拨码开关来设置，这样所有货位终端电路可烧录相同的程序。硬件框图如下图4所示。

3.3.2 跺位控制模块

模块包括金属结构外壳、跺位控制电路板。

模块安装在跺位如图1所示位置的配电箱内。

垛位控制模块电路连接上层设备总线为CAN总线，连接下层设备的总线为485。可通过调节8位拨码开关设置相应的垛位号。垛位控制电路上还应设置跳线，以便通过跳线选择是否端接总线匹配电阻。主芯片采用NXP的LPC1752。硬件框图如下图5所示。

3.3.3 控制总模块

模块包括金属结构外壳、总控电路板。模块安放在控制台系统电脑旁。

总控电路提供两路通讯接口，一路到中央控制台计算机，到控制台计算机采用232串口通讯模式；一路到各垛位控制模块，到跺位控制模块采用CAN通讯模式。

系统控制电路到计算机的通讯接口采用串口模式，下发采用CAN总线的通讯系统控制电路到各垛位使用CAN总线。

根据以上接口要求，主芯片采用NXP公司的ARM处理器产品LPC1768和LPC1758，硬件框图如下图6所示。

3.3.4 接口设计

（1）电源：AC220V；（2）控制总线：CAN总线；（3）数据线：RS485；（4）通讯线：串口232

3.3.5 关键器件

（1）控制总模块：主芯片采用NXP公司的ARM处理器产品LPC1768和LPC1758；（2）跺位控制模块：主芯片采用NXP的LPC1752。（3）灯光指示设备：ARM微控制器选用LPC1114芯片

4 系统优势

（1）操作流程简单，自动化、可靠性高；（2）能有效减少操作差错，提高库管效率；（3）改造难度不大，经济效益高。

5 结语

密集库货位灯光指示系统本着安全性、可靠性、实用性、先进性、可维护性、可扩展性的原则，与密集库的仓库管理系统完全物理隔离，保障了仓库管理系统的数据安全性。

参考文献：

[1]王惠中，王强.微机原理及接口技术.机械工业出版社，2010.

[2]阳宪惠.现场总线技术及其应用.清华大学出版社，2008.

[2]杨公源.PLC应用实例与程序解说.电子工业出版社，2008.endprint