专利名称：标准尺寸物品的出入库控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及物品的出入库控制装置，具体涉及对标准尺寸物品进行自动摆 放、存储和按需自动发放的标准尺寸物品的出入库控制装置。
背景技术：
药房作为医院的第一窗口，代表着医院的形象。患者对医院的印象主要来 自于药房。而在医院门诊药房发药窗口前，每天的上午和下午的领药高峰期， 病人都需要排成长队，等待药剂师按照医生给病人开写的处方，在药品货架上 取下药品，发给病人。病人等候时间甚至长达半小时，三曱医院由于求医患者 众多，更是如此。另一方面，药剂师手工发药，凭个人记忆或者药品标签判断， 极容易出现差错，甚至出现用药事故。药剂师成为仓库保管员，他们在药剂学 上的专业知识得不到施展，造成一定范围的人力资源浪费。针对医院门诊药房 的盒装药品发放，完全有必要设计一种自动化药房，降低药剂师劳动强度，提 高药品发放的效率和准确率，提高医院药房服务质量。
因此，需开发自动化药房的控制装置以实现自动化药房的自动化控制需求， 使自动化药房按照处方要求准确发放盒装药品，能够储存一定数量的盒装药品， 确保发药功能连续进行，并自动把药盒放在确定的药品储位上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种标准尺寸物品的出入库控制装置，其可以实现 盒装药品的自动摆放、存储和按需自动发放。 本发明的目的通过以下技术方案来实现。
本发明所提供的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于，包括 一台工业控制计算机，
与上迷工业控制计算机相连接的伺服运动控制卡，
与上述工业控制计算机相连接的第一步进运动控制卡，
与上述工业控制计算机相连接的第二步进运动控制卡，
与上述工业控制计算机相连接的数据采集卡，以及
与上述工业控制计算机相连接的可编程逻辑控制器。
其中，所述伺服运动控制卡中的两个通道做平面插补运动、控制自动入库装置中的机械手定位，另外两个通道做同步伺服运动、控制自动出库装置中的 升降机同步运动。
所述伺服运动控制卡可以选择通用型运动控制卡。
其中，所述第一、第二步进运动控制卡可以选择两块4通道的步进控制卡。 所述两块步进运动控制卡分别控制自动出库装置中的升降机挡门步进电
机、自动入库装置中的入库输送带步进电机和自动分拣装置中的三个分拣翻板
步进电机。
其中，所述数据采集卡通过三个传感器分别采集入库之前的标准尺寸物品 的长、宽、高信息。
所述传感器采用超声波传感器。
其中，所述可编程逻辑控制器对自动入库装置中的入库电磁铁、自动出库 装置中的升降机输送带电机、第1至第n出库电磁铁和第1至第n光电开关进 行控制。
所述光电开关用于记下所出库盒的数量，其为光电传感器。 本发明的有益效果主要体现在
本发明中，由工业控制计算机负责协调多个下位模块，从服务器获取出库 信息、控制标准尺寸物品发放动作，从服务器获取入库清单信息、控制标准尺 寸物品输入和摆放动作；伺服运动控制卡控制入库机械手和出库升降机，其中 两个通道做平面插补运动、控制机械手定位，两个通道做同步伺服运动、控制 升降机同步运动；两张步进运动控制卡，控制入库输送带步进电机、升降机挡 门步进电机及三个分拣翻板步进电机；数据采集卡，实时采集入库输送系统中 标准尺寸物品的长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸；可编程逻辑控制器，控制入 库机械手翻板电磁铁、出库机构电磁铁和用来记录标准尺寸物品出库数量的光 电开关，在通过出库电磁铁控制出库机构翻板动作的同时，采集光电开关信号， 获取物品存储储位当前的出库量；由此，作为上位机的工业控制计算机与下位 控制器协调动作，实现标准尺寸物品的自动入库、密集存储和自动出库。
图1:自动化药房总体装置示意图； 图2:自动化药房控制装置示意图； 图3:伺服运动控制装置示意图； 图4:步进运动控制装置示意图； 图5:数据采集控制装置示意图； 图6: !/0控制装置示意图。
具体实施例方式
以下以自动化药房为例说明本发明的标准尺寸物品的出入库控制装置。
如图1所示，自动化药房包括自动上药装置l、斜坡式储药柜2、自动出药 装置3、自动分拣装置(安装在自动出药装置3的一侧，图l中未示出)。
自动上药装置1主要由上药输送系统和上药机械手构成。上药输送系统由 上药输送带和三个传感器组成。通过三个传感器实时采集上药输送带上的药盒 长度、宽度和高度尺寸，如采集到的尺寸与数据库中的尺寸一致，则输送药盒 至上药机械手，否则提示错误，停止输送。以平面直角坐标机器人配置上药机 械手，机械手安装在机器人的导轨上，随导轨做高速平面运动，需要两套交流 伺服电机分别进行平面内两个方向的驱动。上药输送系统和上药机械手联合实 现盒装药品的自动批量补给。上药操作时，盒装药品放置于上药输送带上，通 过对传感器的采集信息进行比较和分析，判断药盒摆放是否正确，并给出提示。 正确摆放的药盒通过上药输送带进入上药机械手，当机械手随导轨运动到储药 拒对应的U形槽时，机械手水平对齐U形槽，随后，与U形槽对应的上药电磁 铁带动上药机械手动作，控制盒装药从机械手中滑出落入到相应储药拒U形槽。 其中，所述传感器优选超声波传感器。
斜坡式储药拒2不仅能实现药品的密集存储，而且能够配合自动上药装置 1、自动出药装置3方便地实现药品的入库、出库。斜坡式储药根由架体、U型 槽、支撑梁组成。根据药盒宽度，将U型槽划分为宽度不同的规格。U型槽以 20°倾角固定在架体上，可以让药品靠重力下滑。鉴于医院药品的实际应用情 况，储药拒中一部分U型槽是复用的，即多个U型槽存储相同的药品。
储药拒中每个U型槽前端装有翻板机构，与升降机成自动出药装置3。升 降机由两套交流伺服电机驱动，可以沿两根导轨立柱纵向垂直升降运动，在升 降机上横向设有一排共n个出药电磁铁和一排共n个光电开关，其可随升降机 同步进行纵向垂直升降运动，所述的出药电磁铁、光电开关分别与斜坡式储药 柜2中各储药层的储药槽一一对应，在各储药层，出药电磁铁、光电开关与储 药槽可以可靠定位。依照处方的要求，升降机在铅垂面上沿两根导轨做升降运 动，按照药品所在储药层位置实现"行"定位后，与药品所在U型储药槽对应 "列"的出药电磁铁通电动作，驱动U型储药槽前端的翻板机构运动，完成取 药动作。药品取出经过光电开关的检测面时，传感器将检测到的信号发给可编 程控制器，进行计数，并与处方上该种药品的数量进行匹配。取出的药品直接 落在升降机输送带上，当药品全部取完时，升降机输送带运送药品至出药口， 挡门打开，将所取的药品传送至自动分拣装置。其中，所述光电开关优选光电传感器。
自动分拣装置可将升降机输送带输出的药品送至指定的发药窗口 ，将处方 药品平均分配到各个发药窗口，减少患者排队时间，提高系统的药品发放效率。 关于上述自动化药房的详细结构，可以结合参阅申请人的如下在先专利申
请
申请号名称
200710022276. X摆放盒装药品的方法
200710022448. 3斜坡式储药库
200720040255.6药房的自动发药装置
200710021838. 9药房自动分拣系统
200710133871. 0自动化药房上药控制管理系统
200710133210. 8盒装药品上药输送方法
200710133858. 5自动化药房出药控制管理系统
200710133870. 6自动化药房计算机控制管理系统
200720130871. 0储药库的出药方法
200720130872. 5上药才几械手出药才几构
为实现自动按清单上药，自动按处方发药，自动化药房的控制装置的控制
内容包括伺服运动控制、步进运动控制、数据采集、1/0控制四大部分。如图2 所示，以工业控制计算机4为上位机， 一张伺服运动控制卡41、两张步进运动 控制卡421、 422、 一张数据采集卡43和一套可编程逻辑控制器44为下位机， 上位机与下位机之间通信协调动作，实现对自动化药房上药、存储和发药进行 自动化控制。
伺服运动控制在上药机械手定位和升降机位置控制中，对定位精度要求 较高，运动速度也较快，采用交流伺服电机作为动力源；需4个伺服通道，机 械手平面定位的2个伺服通道，升降机左右两端同步上升的2个同步伺服通道。 如图3所示，伺服运动控制卡41通过伺月说大器411、 412、 413、 414分别对 两个升降机电机4110、 4120和两个机械手电机4130、 4140进行控制。具体设 计时，伺服运动控制卡41可选择通用型运动控制卡，上药机械手2个伺服通道， 做平面插补运动；升降机2个伺服通道，做同步伺服运动。
步进运动控制上药输送系统位置控制、升降机挡门位置控制和三个分拣 口挡板的位置控制，需5个步进通道，步进运动不仅可以达到控制目的，而且 大大降低了控制成本。如图4所示，步进运动控制卡421、 422利用所述的5个
6步进通道分别控制升降机挡门步进电机4212、上药输送带步进电机4213和三个 分拣翻板步进电机4221、 4222、 4223，其中每个通道上均配置有驱动器。对于 步进运动控制卡421、 422的选择，由于总共需要5个步进通道，而市面上的步 进运动控制卡多数拥有4个通道，故选择两块4通道的步进运动控制卡。
数据采集不同的储位存储的的药盒尺寸不一样，药盒在被放入之前进行 尺寸检测，利用数据采集卡43采集药盒尺寸，成本低廉，实时性好，需要3路 A/D电压采集通道。如图5所示，数据采集卡43通过三个传感器431、 432、 433 分别采集药盒的长、宽、高信息，共计3个通道，选择分辨率为12位的数据釆 集卡。
1/0控制上药机械手翻板电磁铁、出药机构动作电磁铁、光电开关由I/0 控制系统提供开关量控制，光电开关记下所出药盒的数量，1/0控制系统采用 可编程逻辑控制器44来控制I/0量，不仅成本低，而且可靠简便。其中，上药 电磁铁442安装在机械手上，为l个；出药机构中的出药电磁铁443和光电开 关444,其数目与U型储药槽的"列"对应，均为n个。如图6所示，可编程 逻辑控制器44对升降机输送带电机441、上药电磁铁442、第l至第n出药电 磁铁443、第1至第n光电开关444进行控制。可编程逻辑控制器的输入输出 点分布如表l。
表l
模块输入点数输出点数
CPU模块2416
扩展模块一2416
扩展模块二2416
扩展模块三016
扩展模块四016
具体应用时，由工业控制计算机4负责协调多个下位模块，从服务器获取 处方信息、控制药品发放动作并且在所有动作请求中优先保障出药，从服务器 获取上药清单信息、控制药品输入和摆放动作，出药和上药请求并发执行并保 证优先相应出药动作请求；伺服运动控制卡41控制上药机械手和出药升降机， 其中两个通道做平面插补运动、控制机械手定位，两个通道做同步伺服运动、 控制升降机同步运动；两张步进运动控制卡421、 422，控制上药输送带步进电 机4213、升降机挡门步进电机4212及三个分拣翻板步进电机4221、 4222、 4223; 数据采集卡43，实时采集上药输送系统中药盒的长度尺寸、宽度尺寸和高度尺
7寸；可编程逻辑控制器44，控制上药机械手翻板电磁铁442、出药机构电磁铁 443和用来记录药盒数量的光电开关444，在通过出药电磁铁443控制出药机构 翻板动作的同时，采集光电开关信号，获取储药槽当前的出药量；上位机与下 位控制器协调动作，使自动化药房自动上药、密集存储和自动发药。
另外，可以理解，本发明的技术方案并不限于用于自动化药房，其也可以 用于其它标准尺寸物品的出入库控制，通过作为上位机的工业控制计算机与作 为下位控制器的伺服运动控制卡、步进运动控制卡、数据釆集卡和可编程逻辑 控制器等的协调动作，实现标准尺寸物品的自动入库、密集存储和按需自动出 库。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。 凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围 之内。
权利要求
1、一种标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于，包括一台工业控制计算机，与上述工业控制计算机相连接的伺服运动控制卡，与上述工业控制计算机相连接的第一步进运动控制卡(421)，与上述工业控制计算机相连接的第二步进运动控制卡(422)，与上述工业控制计算机相连接的数据采集卡，以及与上述工业控制计算机相连接的可编程逻辑控制器。
2、 根据权利要求l所述的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于， 所述伺服运动控制卡中的两个通道做平面插补运动、控制自动入库装置中的机 械手定位，另外两个通道做同步伺服运动、控制自动出库装置中的升降机同步 运动。
3、 根据权利要求1或2所述的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在 于，所述伺服运动控制卡选择通用型运动控制卡。
4、 根据权利要求l所述的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于， 所述第一、第二步进运动控制卡为两块4通道的步进运动控制卡。
5、 根据权利要求4所述的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于， 所述两块步进运动控制卡分别控制自动出库装置中的升降机挡门步进电机、自 动入库装置中的入库输送带步进电机和自动分拣装置中的三个分拣翻板步进电 机。
6、 根据权利要求l所述的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于， 所述数据采集卡通过三个传感器分别采集入库之前的标准尺寸物品的长、宽、 高信息。
7、 根据权利要求6所述的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于， 所述传感器采用超声波传感器。
8、 根据权利要求l所述的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于， 所述可编程逻辑控制器对自动入库装置中的入库电磁铁、自动出库装置中的升 降机输送带电机、第1至第n出库电磁铁和第1至第n光电开关进行控制。
9、 根据权利要求8所述的标准尺寸物品的出入库控制装置，其特征在于， 所述光电开关用于记下所出库盒的数量，其为光电传感器。
全文摘要
本发明提供一种标准尺寸物品的出入库控制装置，其包括工业控制计算机以及与之通信、协作的伺服运动控制卡、步进运动控制卡、数据采集卡和可编程逻辑控制器。本发明通过作为上位机的工业控制计算机与作为下位控制器的伺服运动控制卡、步进运动控制卡、数据采集卡和可编程逻辑控制器等的协调动作，实现标准尺寸物品的自动入库、密集存储和按需自动出库。
文档编号G05B19/418GK101581929SQ20081011178
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者刘相权, 伟 王, 超 贠, 赵雪峰 申请人:北京航空航天大学