智能仓储系统及其数字孪生可视化感控系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108726070 A(43)申请公布日 2018.11.02

(21)申请号 2018105935.5(22)申请日 2018.06.11

(71)申请人 重庆大学

地址 400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正街

174号(72)发明人 王彦凯　杨波　王时龙　杨叶枫　

袁新宇　王盼　(74)专利代理机构 杭州宇信知识产权代理事务

所(普通合伙) 33231

代理人 胡小龙(51)Int.Cl.

B65G 1/04(2006.01)B65G 1/137(2006.01)

权利要求书3页 说明书8页 附图9页

()发明名称

智能仓储系统及其数字孪生可视化感控系统

(57)摘要

本发明公开了一种智能仓储系统，包括仓储系统和转运系统；仓储系统具有模块化特征，多个堆垛在一起的仓储单元可以任意拼装成不同形状，能够适应车间不规则的存储空间，仓储单元包括堆垛架，堆垛架的左右两侧分别设有相互平行的辊架，两根辊架之间间隔设有转辊，且辊架上设有仓储驱动机构；转运系统包括转运轨道和转运行走小车；转运行走小车上设有转运机构；转运机构包括固定安装在转运行走小车上的立柱，立柱上设有与其滑动配合的滑筒，立柱上设有升降机构；滑筒上固定安装设有转运单元，转运单元包括转运底座，转运底座上设有载货板，且转运底座上设有载货驱动机构；载货板上设有传送带机构。本发明还公开了一种数字孪生可视化感控系统。

CN 108726070 ACN 108726070 A

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1.一种智能仓储系统，包括仓储系统(100)和转运系统(200)，其特征在于：所述仓储系统(100)包括多个堆垛在一起的仓储单元(101)，所述仓储单元(101)包括堆垛架(102)，所述堆垛架(102)的左右两侧分别设有相互平行的辊架(103)，两根所述辊架(103)之间间隔设有转辊(104)，且所述辊架(103)上设有用于驱动所有的所述转辊(104)同步转动的仓储驱动机构；

所述转运系统(200)包括沿所述仓储系统(100)设置的转运轨道(201)和与所述转运轨道(201)配合的转运行走小车(202)；所述转运行走小车(202)上设有用于将物料运送至对应的所述仓储单元(101)或将物料从对应的仓储单元(101)取走的转运机构；

所述转运机构包括固定安装在所述转运行走小车(202)上的立柱(203)，所述立柱(203)上设有与其滑动配合的滑筒(204)，所述立柱(203)上设有用于驱动所述滑筒(204)沿着所述立柱(203)移动的升降机构；所述滑筒(204)上固定安装设有转运单元，所述转运单元包括转运底座(205)，所述转运底座(205)上设有与其单自由度滑动配合的载货板(206)，且所述转运底座(205)上设有用于驱动所述载货板(206)移动的载货驱动机构；所述载货板(206)上设有用于将物料转运至所述仓储单元(101)或将物料从所述仓储单元(101)转运至所述载货板(206)的传送带机构(207)。

2.根据权利要求1所述的智能仓储系统，其特征在于：所述堆垛架(102)包括分别位于两侧的支撑架，两个所述支撑架之间设有连接杆(106)，所述支撑架包括两根支撑柱(105)，所述辊架(103)设置在该两根所述支撑柱(105)之间。

3.根据权利要求1或2所述的智能仓储系统，其特征在于：所述仓储系统还包括用于将物料从其中一个所述仓储单元(101)转移至另一个所述仓储单元(101)的转接单元；所述转接单元包括固定架(112)，所述固定架(112)的上方设有旋转板(113)，所述旋转板(113)旋转配合安装在所述固定架(112)上，且所述固定架(112)上设有用于驱动所述旋转板(113)转动的旋转驱动机构；所述旋转板(113)上安装设有转接架(114)，所述转接架(114)的左右两侧分别设有相互平行的转接辊架(115)，两根所述转接辊架(115)之间间隔设有转接转辊(116)，且所述转接辊架(115)上设有用于驱动所有的所述转接转辊(116)同步转动的转接驱动机构。

4.根据权利要求3所述的智能仓储系统，其特征在于：所述旋转驱动机构包括旋转电机(117)和与所述旋转电机(117)传动连接的减速器(118)，所述减速器(118)的输出轴为竖直轴，且所述减速器(118)的输出轴上设有主动齿轮(119)，所述旋转板(113)的转轴上设有与所述主动齿轮(119)啮合的从动齿轮(120)；所述转接架(114)的一端与所述转接转辊(116)对应设有过渡转辊(121)、另一端向上弯折并形成挡料板(122)。

5.根据权利要求3所述的智能仓储系统，其特征在于：所述仓储驱动机构和所述转接驱动机构采用相同结构的驱动机构，所述驱动机构包括转轴(107)，所述转轴(107)的轴线与对应的所述辊架(103)或转接辊架(115)平行并与对应的所述转辊(104)或转接转辊(116)的轴线垂直相交；所述转轴(107)与对应的所述转辊(104)或转接转辊(116)之间设有锥齿轮机构Ⅰ(110)，且所述辊架(103)或转接辊架(115)上设有用于驱动所述转轴(107)转动的驱动电机(108)。

6.根据权利要求5所述的智能仓储系统，其特征在于：所述辊架(103)或转接辊架(115)上间隔设有转轴支撑板组，所述转轴支撑板组包括位于对应的所述转辊(104)或转接转辊

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(116)两侧的两块支撑板(109)，所述转轴(107)分体设置为多段转轴段(107a)，且所述转轴段(107a)与所述转轴支撑板组一一对应设置并旋转配合安装在该所述转轴支撑板组的两块所述两块支撑板(109)之间，所述转轴段(107a)与对应的所述转辊(104)或转接转辊(116)之间设有所述锥齿轮机构Ⅰ(110)；属于同一根所述转轴(107)的所有的所述转轴段(107a)均同轴设置，相邻两根所述转轴段(107a)之间设有连轴器相连；所述驱动电机(108)的轴线与所述转轴(107)垂直相交，且所述驱动电机(108)的输出轴与所述转轴(107)之间设有锥齿轮机构Ⅱ(111)。

7.根据权利要求1所述的智能仓储系统，其特征在于：所述升降机构包括固定安装在所述转运行走小车(202)或立柱(203)上的升降电机(208)，所述立柱(203)上设有被动链轮(209)，所述升降电机(208)的输出轴上设有主动链轮(210)，所述被动链轮(209)和主动链轮(210)之间设有传动链(211)，所述传动链(211)与所述滑筒(204)固定连接。

8.根据权利要求1所述的智能仓储系统，其特征在于：所述载货驱动机构包括设置在所述转运底座(205)与所述载货板(206)之间的中间板(212)，所述中间板(212)与所转运底座(205)单自由度滑动配合，所述载货板(206)与所述中间板(212)单自由度滑动配合，且所述中间板(212)相对于所述转运底座(205)的移动方向与所述载货板(206)相对于所述转运底座(205)的移动方向平行；所述中间板(212)上设有镂空孔，所述镂空孔内设有与所述中间板(212)旋转配合的中间齿轮(213)，所述载货板(206)的底面设有与所述中间齿轮(213)啮合的上齿条(214)，所述转运底座(205)上设有与所述中间齿轮(213)啮合的下齿条(215)；所述转运底座(205)内设有用于驱动所述中间板(212)移动的移动机构；所述移动机构包括固定安装在所述中间板(212)上的中间齿条(216)和旋转配合安装在所述转运底座(205)上并与所述中间齿条(216)啮合的移动齿轮(217)，所述转运底座(205)内设有用于驱动所述移动齿轮(217)转动的动力装置。

9.根据权利要求1-8任一项所述的智能仓储系统，其特征在于：所述传送带机构(207)包括位于两端的边轮(221)和位于中间的支撑轮(222)，所述边轮(221)和支撑轮(222)上套装设有传动带(223)，所述载货板(206)上设有带轮电机(224)，所述带轮电机(224)的输出轴与其中一个所述边轮(221)传动连接；所述载货板(206)上设有围在所述传送带机构(207)外的传动带支架(225)，所述传送带支架(225)上设有顶板(226)，所述顶板(226)上设有用于所述传送带(223)露出的露出孔，且所述顶板(226)上阵列设有用于支撑物料的牛眼(227)。

10.一种如权利要求1-9任一项所述智能仓储系统的数字孪生可视化感控系统，其特征在于：包括仓储控制系统，所述仓储控制系统包括上位机和与所述上位机通讯连接的下位机，所述上位机连接设有显示单元，所述下位机包括用于控制所述智能仓储系统动作的设备控制系统和用于采集数据的数据采集系统，所述数据采集系统包括传感器采集系统和电子标签采集系统，所述传感器采集系统包括多个传感器，所述传感器设置在所述智能仓储系统中，用于采集所述智能仓储系统的设备状态信息数据和物流环境信息数据；所述电子标签采集系统包括设置在所述仓储系统(100)和转运系统(200)内的RFID读写器，用于采集物流状态信息数据；

所述上位机上连接设有通过数据分析与决策以实现智能仓储系统的智能化服务的智能化模块，所述智能化模块包括运行状态数据库、知识库和推理机，所述数据采集系统采集

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的数据通过C脚本写入到所述运行状态数据库中；

所述上位机内创建设有数字孪生模型和数字孪生映射模型，所述数字孪生模型为与所述智能仓储系统的实际物理模型一致的三维数字模型；所述数字孪生映射模型采用MTConnect构建、并将存储在所述运行状态数据库内的数据映射到所述数字孪生模型内，对所述智能仓储系统进行可视化实时感知控制；

所述设备控制系统包括用于控制所述仓储系统(100)和转运系统(200)动作的伺服调速子系统。

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智能仓储系统及其数字孪生可视化感控系统

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技术领域

[0001]本发明属于存货或库存管理技术领域，具体的为一种智能仓储系统及其数字孪生可视化感控系统。

背景技术[0002]智能仓储是物流过程的一个环节，智能仓储的应用，保证了货物仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对库存货物的批次、保质期等进行管理。[0003]现有的智能仓储系统虽然在一定程度上能够满足使用要求，但由于智能化程度高，智能仓储甚至实现了无人仓储，因而对智能仓储的设备可靠性要求更高。公开号为CN107600856A的中国专利申请公开了一种无人仓储系统，是实现从货物入仓到货物出仓的整个过程无人参与的系统。货物从入口处，经传送带送到梳蓖式结构的货架上，对该货物进行尺寸的检测，以及对电子标签的信息扫描，而后经机器人进行搬运到指定的货架区存储，并反馈货物的进出仓管理系统的相关资料。货物取走时也要进行货物信息的扫描，确保货物搬运的准确性，以及货物出仓的相关信息处理。其主体结构包括车身装置、货架装置、信息采集装置，搬运机器人的末端执行器具有多个自由度。梳蓖式结构的货架和搬运机器人的货叉交错相接，这样货叉便可以直接伸入到货物底层，将货物平移出货架。并且货叉可根据不同大小货物区进行相应的调整，可实现大、中、小三种可变货叉，分别对应大中小号的货物。

[0004]该无人仓储系统虽然在一定程度上能够满足使用要求，但其仅对货物尺寸和电子标签的信息监测，无法实时检测设备运行状态，当仓储设备长时间运行后，设备出现故障无法得到有效维护，进而对仓储系统的效率和正常运行造成影响。发明内容

[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能仓储系统及其数字孪生可视化感控系统，其中的智能仓储系统具有模块化和可扩展性强的优点；而数字孪生可视化感控系统实现物理系统和虚拟模型之间的同步运动，并分析和预测智能仓储系统的物流输送状态、设备状态和寿命，以便进行预测性维修。[0006]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：[0007]本发明首先提出了一种智能仓储系统，包括仓储系统和转运系统，[0008]所述仓储系统包括多个堆垛在一起的仓储单元，所述仓储单元包括堆垛架，所述堆垛架的左右两侧分别设有相互平行的辊架，两根所述辊架之间间隔设有转辊，且所述辊架上设有用于驱动所有的所述转辊同步转动的仓储驱动机构；

[0009]所述转运系统包括沿所述仓储系统设置的转运轨道和与所述转运轨道配合的转运行走小车；所述转运行走小车上设有用于将物料运送至对应的所述仓储单元或将物料从对应的仓储单元取走的转运机构；

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所述转运机构包括固定安装在所述转运行走小车上的立柱，所述立柱上设有与其

滑动配合的滑筒，所述立柱上设有用于驱动所述滑筒沿着所述立柱移动的升降机构；所述滑筒上固定安装设有转运单元，所述转运单元包括转运底座，所述转运底座上设有与其单自由度滑动配合的载货板，且所述转运底座上设有用于驱动所述载货板移动的载货驱动机构；所述载货板上设有用于将物料转运至所述仓储单元或将物料从所述仓储单元转运至所述载货板的传送带机构。[0011]进一步，所述堆垛架包括分别位于两侧的支撑架，两个所述支撑架之间设有连接杆，所述支撑架包括两根支撑柱，所述辊架设置在该两根所述支撑柱之间。[0012]进一步，所述仓储系统还包括用于将物料从其中一个所述仓储单元转移至另一个所述仓储单元的转接单元；所述转接单元包括固定架，所述固定架的上方设有旋转板，所述旋转板旋转配合安装在所述固定架上，且所述固定架上设有用于驱动所述旋转板转动的旋转驱动机构；所述旋转板上安装设有转接架，所述转接架的左右两侧分别设有相互平行的转接辊架，两根所述转接辊架之间间隔设有转接转辊，且所述转接辊架上设有用于驱动所有的所述转接转辊同步转动的转接驱动机构。[0013]进一步，所述旋转驱动机构包括旋转电机和与所述旋转电机传动连接的减速器，所述减速器的输出轴为竖直轴，且所述减速器的输出轴上设有主动齿轮，所述旋转板的转轴上设有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮；所述转接架的一端与所述转接转辊对应设有过渡转辊、另一端向上弯折并形成挡料板。[0014]进一步，所述仓储驱动机构和所述转接驱动机构采用相同结构的驱动机构，所述驱动机构包括转轴，所述转轴的轴线与对应的所述辊架或转接辊架平行并与对应的所述转辊或转接转辊的轴线垂直相交；所述转轴与对应的所述转辊或转接转辊之间设有锥齿轮机构Ⅰ，且所述辊架或转接辊架上设有用于驱动所述转轴转动的驱动电机。[0015]进一步，所述辊架或转接辊架上间隔设有转轴支撑板组，所述转轴支撑板组包括位于对应的所述转辊或转接转辊两侧的两块支撑板，所述转轴分体设置为多段转轴段，且所述转轴段与所述转轴支撑板组一一对应设置并旋转配合安装在该所述转轴支撑板组的两块所述两块支撑板之间，所述转轴段与对应的所述转辊或转接转辊之间设有所述锥齿轮机构Ⅰ；属于同一根所述转轴的所有的所述转轴段均同轴设置，相邻两根所述转轴段之间设有连轴器相连；所述驱动电机的轴线与所述转轴垂直相交，且所述驱动电机的输出轴与所述转轴之间设有锥齿轮机构Ⅱ。[0016]进一步，所述升降机构包括固定安装在所述转运行走小车或立柱上的升降电机，所述立柱上设有被动链轮，所述升降电机的输出轴上设有主动链轮，所述被动链轮和主动链轮之间设有传动链，所述传动链与所述滑筒固定连接。[0017]进一步，所述载货驱动机构包括设置在所述转运底座与所述载货板之间的中间板，所述中间板与所转运底座单自由度滑动配合，所述载货板与所述中间板单自由度滑动配合，且所述中间板相对于所述转运底座的移动方向与所述载货板相对于所述转运底座的移动方向平行；所述中间板上设有镂空孔，所述镂空孔内设有与所述中间板旋转配合的中间齿轮，所述载货板的底面设有与所述中间齿轮啮合的上齿条，所述转运底座上设有与所述中间齿轮啮合的下齿条；所述转运底座内设有用于驱动所述中间板移动的移动机构；所述移动机构包括固定安装在所述中间板上的中间齿条和旋转配合安装在所述转运底座上

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并与所述中间齿条啮合的移动齿轮，所述转运底座内设有用于驱动所述移动齿轮转动的动力装置。

[0018]进一步，所述传送带机构包括位于两端的边轮和位于中间的支撑轮，所述边轮和支撑轮上套装设有传动带，所述载货板上设有带轮电机，所述带轮电机的输出轴与其中一个所述边轮传动连接；所述载货板上设有围在所述传送带机构外的传动带支架，所述传送带支架上设有顶板，所述顶板上设有用于所述传送带露出的露出孔，且所述顶板上阵列设有用于支撑物料的牛眼。

[0019]本发明还提出了一种如上所述智能仓储系统的数字孪生可视化感控系统，其特征在于：包括仓储控制系统，所述仓储控制系统包括上位机和与所述上位机通讯连接的下位机，所述上位机连接设有显示单元，所述下位机包括用于控制所述智能仓储系统动作的设备控制系统和用于采集数据的数据采集系统，所述数据采集系统包括传感器采集系统和电子标签采集系统，所述传感器采集系统包括多个传感器，所述传感器设置在所述智能仓储系统中，用于采集所述智能仓储系统的设备状态信息数据和物流环境信息数据；所述电子标签采集系统包括设置在所述仓储系统和转运系统内的RFID读写器，用于采集物流状态信息数据；

[0020]所述上位机上连接设有通过数据分析与决策以实现智能仓储系统的智能化服务的智能化模块，所述智能化模块包括运行状态数据库、知识库和推理机，所述数据采集系统采集的数据通过C脚本写入到所述运行状态数据库中；

[0021]所述上位机内创建设有数字孪生模型和数字孪生映射模型，所述数字孪生模型为与所述智能仓储系统的实际物理模型一致的三维数字模型；所述数字孪生映射模型采用MTConnect构建、并将存储在所述运行状态数据库内的数据映射到所述数字孪生模型内，对所述智能仓储系统进行可视化实时感知控制；

[0022]所述设备控制系统包括用于控制所述仓储系统和转运系统动作的伺服调速子系统。

[0023]本发明的有益效果在于：[0024]本发明的智能仓储系统，通过设置仓储系统和转运系统，利用堆垛的仓储单元，可实现物料的仓储要求，利用转运轨道和转运小车，可将物料转运至对应的仓储单元中，仓储单元具有模块化特征，能够适应车间不规则的仓储空间。使用时，将转运小车运行至对应的仓储单元后，利用升降机构调节转运底座的高度，使得载货板与对应仓储单元的转辊平齐，启动带传动机构，将物料转运至该仓储单元后，利用仓储驱动机构驱动转辊旋转，使物料完全进入到该仓储单元的存储空间，实现物料的存储；同理，取出物料时，也需要先将转运系统的载荷板与对应的仓储单元的转辊对齐后，利用仓储驱动机构将物料转移至载货板上，而后利用带传动机构将物料完全转移至载货板上，实现物料的取出；所有仓储单元采用模块化设置，并可堆垛扩展，即本发明的智能仓储系统不仅能够满足物料仓储要求，而且具有模块化和可扩展性好的优点。

[0025]本发明的数字孪生可视化感控系统，通过设置上位机和下位机，利用设备控制系统控制智能仓储系统动作，以满足智能仓储和无人仓储的技术要求；同时，利用数据采集系统采集设置在智能仓储系统内的传感器数据以及采集物流状态信息数据，可实现对智能仓储系统的设备运行环境、设备运行状态和物流状态进行的实时监控，采集后的数据传输至

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上位机后，通过C脚本写入到运行状态数据库中，并利用MTConnect构建的数字映射模型将数据映射至数字孪生模型，实现对智能仓储系统的可视化实时感知控制，并通过大数据分析预测物流输送状态、设备寿命，以便进行预测性维修。[0026]本发明还具有以下优点：[0027]通过设置转接单元，利用转接单元的旋转板可旋转的特性，可实现物料在两个仓储单元之间转移，而不用使用转运行走下车将物料从其中一个仓储单元内取出后再将物料放置到另一个仓储单元，能够有效提高效率，减少转运系统的工作负荷；

[0028]仓储驱动机构和转接驱动机构均采用同一根转轴与不同的转辊之间设置锥形齿传动的结构形式，具有同步性好的优点，并能够精确控制转辊，实现对物料位置的精确控制；

[0029]载货驱动机构中，通过设置中间板和中间齿轮，利用中间齿轮与上齿条和下齿条啮合，如此，驱动中间板移动的同时，载货板也会相对于中间板朝相同的方向移动，即当中间板相对于转运底座移动距离S时，则载货板相对于转运底座的移动距离为2S，能够有效提高载货板的移动速率，提高物料的转运效率。附图说明

[0030]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

[0031]图1为本发明智能仓储系统实施例的结构示意图；[0032]图2为仓储单元的结构示意图；

[0033]图3为仓储驱动机构或转接驱动机构的结构示意图；[0034]图4为转接单元的结构示意图；[0035]图5为图4的轴测图；

[0036]图6为转运系统的结构示意图；[0037]图7为转运单元的结构示意图；[0038]图8为图7的A-A剖视图的旋转图；[0039]图9为图7的轴测图；

[0040]图10为图9中去掉顶板后的结构示意图；

[0041]图11为本发明数字孪生可视化感控系统的原理框图；

[0042]图12为本实施例智能仓储系统的数字孪生可视化感控系统的操作界面示意图；[0043]图13为本实施例数字孪生可视化感控系统的信息采集界面示意图；[0044]图14为本实施例数字孪生可视化感控系统的可视化界面示意图。[0045]附图标记说明：[0046]100-仓储系统；101-仓储单元；102-堆垛架；103-辊架；104-转辊；105-支撑柱；106-连接杆；107-转轴；107a-转轴段；108-驱动电机；109-支撑板；110-锥齿轮机构Ⅰ；111-锥齿轮机构Ⅱ；112-固定架；113-旋转板；114-转接架；115-转接辊架；116-转接转辊；117-旋转电机；118-减速器；119-主动齿轮；120-从动齿轮；121-过渡转辊；122-挡料板；123-转接单元；

[0047]200-转运系统；201-转运轨道；202-转运行走小车；203-立柱；204-滑筒；205-转运

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底座；206-载货板；207-传送带机构；208-升降电机；209-被动链轮；210-主动链轮；211-传动链；212-中间板；213-中间齿轮；214-上齿条；215-下齿条；216-中间齿条；217-移动齿轮；218-转运电机；219-第一同步轮；220-第二同步轮；221-边轮；222-支撑轮；223-传动带；224-带轮电机；225-传动带支架；226-顶板；227-牛眼。具体实施方式

[0048]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。[0049]如图1所示，为本发明智能仓储系统实施例的结构示意图。本实施例的智能仓储系统，包括仓储系统100和转运系统200。

[0050]仓储系统100包括多个堆垛在一起的仓储单元101，仓储单元101包括堆垛架102，堆垛架102的左右两侧分别设有相互平行的辊架103，两根辊架103之间间隔设有转辊104，且辊架103上设有用于驱动所有的转辊104同步转动的仓储驱动机构。本实施例的堆垛架102包括分别位于两侧的支撑架，两个支撑架之间设有连接杆106，支撑架包括两根支撑柱105，辊架103设置在该两根支撑柱105之间。

[0051]本实施例的仓储系统还包括用于将物料从其中一个仓储单元101转移至另一个仓储单元101的转接单元123。本实施例的转接单元123包括固定架112，固定架112的上方设有旋转板113，旋转板113旋转配合安装在固定架112上，且固定架112上设有用于驱动旋转板113转动的旋转驱动机构；旋转板113上安装设有转接架114，转接架114的左右两侧分别设有相互平行的转接辊架115，两根转接辊架115之间间隔设有转接转辊116，且转接辊架115上设有用于驱动所有的转接转辊116同步转动的转接驱动机构。本实施例的旋转驱动机构包括旋转电机117和与旋转电机117传动连接的减速器118，减速器118的输出轴为竖直轴，且减速器118的输出轴上设有主动齿轮119，旋转板113的转轴上设有与主动齿轮119啮合的从动齿轮120。本实施例的转接架114的一端与转接转辊116对应设有过渡转辊121、另一端向上弯折并形成挡料板122，通过过渡转辊121可更好地与其他仓储单元对接，便于物料转运，挡料板能够有效防止物料脱落。通过设置转接单元，利用转接单元的旋转板可旋转的特性，可实现物料在两个仓储单元之间转移，而不用使用转运行走下车将物料从其中一个仓储单元内取出后再将物料放置到另一个仓储单元，能够有效提高效率，减少转运系统的工作负荷

[0052]本实施例的仓储驱动机构和转接驱动机构采用相同结构的驱动机构，驱动机构包括转轴107，转轴107的轴线与对应的辊架103或转接辊架115平行并与对应的转辊104或转接转辊116的轴线垂直相交；转轴107与对应的转辊104或转接转辊116之间设有锥齿轮机构Ⅰ110，且辊架103或转接辊架115上设有用于驱动转轴107转动的驱动电机108。具体的，本实施例的辊架103或转接辊架115上间隔设有转轴支撑板组，转轴支撑板组包括位于对应的转辊104或转接转辊116两侧的两块支撑板109，转轴107分体设置为多段转轴段107a，且转轴段107a与转轴支撑板组一一对应设置并旋转配合安装在该转轴支撑板组的两块两块支撑板109之间，转轴段107a与对应的转辊104或转接转辊116之间设有锥齿轮机构Ⅰ110；属于同一根转轴107的所有的转轴段107a均同轴设置，相邻两根转轴段107a之间设有连轴器相连。本实施例的驱动电机108的轴线与转轴107垂直相交，且驱动电机108的输出轴与转轴107之

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间设有锥齿轮机构Ⅱ111。仓储驱动机构和转接驱动机构均采用同一根转轴与不同的转辊之间设置锥形齿传动的结构形式，具有同步性好的优点，并能够精确控制转辊，实现对物料位置的精确控制。

[0053]本实施例的转运系统200包括沿仓储系统100设置的转运轨道201和与转运轨道201配合的转运行走小车202；转运行走小车202上设有用于将物料运送至对应的仓储单元101或将物料从对应的仓储单元101取走的转运机构。本实施例的转运机构包括固定安装在转运行走小车202上的立柱203，立柱203上设有与其滑动配合的滑筒204，立柱203上设有用于驱动滑筒204沿着立柱203移动的升降机构；滑筒204上固定安装设有转运单元，转运单元包括转运底座205，转运底座205上设有与其单自由度滑动配合的载货板206，且转运底座205上设有用于驱动载货板206移动的载货驱动机构；载货板206上设有用于将物料转运至仓储单元101或将物料从仓储单元101转运至载货板206的传送带机构207。

[00]本实施例的升降机构包括固定安装在转运行走小车202或立柱203上的升降电机208，立柱203上设有被动链轮209，升降电机208的输出轴上设有主动链轮210，被动链轮209和主动链轮210之间设有传动链211，传动链211与滑筒204固定连接。

[0055]本实施例的载货驱动机构包括设置在转运底座205与载货板206之间的中间板212，中间板212与所转运底座205单自由度滑动配合，载货板206与中间板212单自由度滑动配合，且中间板212相对于转运底座205的移动方向与载货板206相对于转运底座205的移动方向平行；中间板212上设有镂空孔，镂空孔内设有与中间板212旋转配合的中间齿轮213，载货板206的底面设有与中间齿轮213啮合的上齿条214，转运底座205上设有与中间齿轮213啮合的下齿条215；转运底座205内设有用于驱动中间板212移动的移动机构。通过设置中间板和中间齿轮，利用中间齿轮与上齿条和下齿条啮合，如此，驱动中间板移动的同时，载货板也会相对于中间板朝相同的方向移动，即当中间板相对于转运底座移动距离S时，则载货板相对于转运底座的移动距离为2S，能够有效提高载货板的移动速率，提高物料的转运效率。

[0056]本实施例的移动机构包括固定安装在中间板212上的中间齿条216和旋转配合安装在转运底座205上并与中间齿条216啮合的移动齿轮217，转运底座205内设有用于驱动移动齿轮217转动的动力装置。本实施例的动力装置包括固定安装在转运底座205内的转运电机218，转运电机218的输出轴上设有第一同步轮219，移动齿轮217的转轴上设有第二同步轮220，第一同步轮219和第二同步轮220之间设有同步带，如此，即可驱动中间板212相对于转运底座205移动。[0057]进一步，本实施例的传送带机构207包括位于两端的边轮221和位于中间的支撑轮222，边轮221和支撑轮222上套装设有传动带223，载货板206上设有带轮电机224，带轮电机224的输出轴与其中一个边轮221传动连接。本实施例的载货板206上设有围在传送带机构207外的传动带支架225，传送带支架225上设有顶板226，顶板226上设有用于传送带223露出的露出孔，且顶板226上阵列设有用于支撑物料的牛眼227。通过设置牛眼227，不仅可以用于支撑物料，而且与物料之间滚动配合，能够有效减小摩擦阻力。[0058]本实施例的智能仓储系统，通过设置仓储系统和转运系统，利用堆垛的仓储单元，可实现物料的仓储要求，利用转运轨道和转运小车，可将物料转运至对应的仓储单元中，使用时，将转运小车运行至对应的仓储单元后，利用升降机构调节转运底座的高度，使得载货

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板与对应仓储单元的转辊平齐，启动带传动机构，将物料转运至该仓储单元后，利用仓储驱动机构驱动转辊旋转，使物料完全进入到该仓储单元的存储空间，实现物料的存储；同理，取出物料时，也需要先将转运系统的载荷板与对应的仓储单元的转辊对齐后，利用仓储驱动机构将物料转移至载货板上，而后利用带传动机构将物料完全转移至载货板上，实现物料的取出；所有仓储单元采用模块化设置，并可堆垛扩展，即本发明的智能仓储系统不仅能够满足物料仓储要求，而且具有模块化和可扩展性好的优点。

[0059]本实施例还提出了一种如上智能仓储系统的数字孪生可视化感控系统，包括仓储控制系统，仓储控制系统包括上位机和与上位机通讯连接的下位机，上位机连接设有显示单元，下位机包括用于控制智能仓储系统动作的设备控制系统和用于采集数据的数据采集系统，设备控制系统包括用于控制仓储系统100和转运系统200动作的伺服调速子系统。数据采集系统包括传感器采集系统和电子标签采集系统，传感器采集系统包括多个传感器，传感器设置在智能仓储系统中，用于采集智能仓储系统的设备状态信息数据和物流环境信息数据；电子标签采集系统包括设置在仓储系统100和转运系统200内的RFID读写器，用于采集物流状态信息数据。

[0060]本实施例的上位机上连接设有通过数据分析与决策以实现智能仓储系统的智能化服务的智能化模块，智能化模块包括运行状态数据库、知识库和推理机，数据采集系统采集的数据通过C脚本写入到运行状态数据库中；知识库和推理机是利用TensorFlow搭建机器学习模型提供支持。

[0061]本实施例的上位机内创建设有数字孪生模型和数字孪生映射模型，数字孪生模型为与智能仓储系统的实际物理模型一致的三维数字模型、并包括机械子系统和电气子系统；数字孪生映射模型基于MTConnect构建、采用基于CAA的CATIA二次开发技术将存储在运行状态数据库内的数据映射到数字孪生模型内，对智能仓储系统进行可视化实时感知控制。

[0062]本实施例的上位机采用西门子的WinCC与Simatic Manager进行组态与上位机感控设计，本实施例的下位机采用PLC，且本实施例的PLC选用西门子的S71200以及I/O模块对物流环境和设备状态进行采集控。上位机与下位机之间采用Profinet通信协议，并利用Simatic Manager进行PLC的加工过程编程，利用WinCC进行PLC的数据处理并通过其自带的上位机开发系统显示。

[0063]本实施例的传感器包括用于检测转运行走小车202位置的位置传感器、检测转运底座205位置的位置传感器、设置在载货板206上用于检测物料位置的传感器、设置在仓储单元内用于检测物料位置的传感器、设置在载货板与仓储单元之间用于检测载货板与仓储单元之间是否对接到位的传感器以及设置在转接单元与仓储单元之间用于检测转接单元与该仓储单元之间是否对接到位的传感器等，以及设置在智能仓储系统中用于检测环境温度、湿度等环境数据的传感器，不再一一累述。同时，在转运系统的转运底座上以及仓储单元和转接单元内均设有RFID读写器，RFID读写器用于读取物料信息，便于物流跟踪。[00]本实施例的数字孪生可视化感控系统，通过设置上位机和下位机，利用设备控制系统控制智能仓储系统动作，以满足智能仓储和无人仓储的技术要求；同时，利用数据采集系统采集设置在智能仓储系统内的传感器数据以及采集物流状态信息数据，可实现对智能仓储系统的设备运行环境、设备运行状态和物流状态进行的实时监控，采集后的数据传输

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至上位机后，通过C脚本写入到运行状态数据库中，并利用MTConnect构建的数字映射模型将数据映射至数字孪生模型，实现对智能仓储系统的可视化实时感知控制，并通过大数据分析预测物流输送状态、设备寿命，以便进行预测性维修。

[0065]以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

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