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智能物料仓储管理柜
栏目:技术文章 发布时间:2026-06-13
   1.一种智能物料仓储管理柜,其特征在于:包括主柜(1)和副柜(5),主柜(1)的正面安  装有主控系统触控模块和指纹传感器模块(4),主控系统触控模块包

  

智能物料仓储管理柜(图1)

  1.一种智能物料仓储管理柜,其特征在于:包括主柜(1)和副柜(5),主柜(1)的正面安

  装有主控系统触控模块和指纹传感器模块(4),主控系统触控模块包括主机(19)和可触控

  LED液晶屏幕(20),主控系统触控模块中的可触控LED液晶屏幕(20)的可触控表面固定外露

  设置,主柜(1)与副柜(5)分别由单个存储单元结构组成,单个存储单元结构由单元箱体

  (32)和单个存储单元控制模块(21)构成,所有单个存储单元结构相同,单元箱体(32)均由

  尺寸规格统一的单元箱体(32)以横向或竖向排列的方式通过柜体框架(33)固装在一起,每

  一单元箱体(32)的前端开设有箱门(3)且包括箱盖(7),并且在靠近主柜(1)、副柜(5)正面

  的位置均架空配装有视频监控摄像头(2),在每个单元箱体(32)内设置有单个存储单元控

  制模块(21),单个存储单元控制模块(21)包括第二精密称重传感器模块(10)、第一精密称

  重传感器模块(11)、开门检测传感器模块(13)、电磁柜锁、12V隔离供电节点(22)、3.3V线)、模拟‑数字转换模块(ADC)(28)及信号调

  理模块(29),电磁锁销座(6)固装在箱盖(7)另一端内表面上,当箱盖(7)受人工驱使而围绕

  门轴(8)转动直至箱盖(7)整体全部接触箱门(3)时,电磁锁(14)固装在柜体框架(33)前部

  壁体内表面靠近电磁锁销座(6)的部位,柜体框架(33)前部壁体靠近门轴(8)的部位贯穿开

  设有安装孔(34),锁芯(31)经安装孔(34)穿过柜体框架(33)前部壁体并配合传动连接电磁

  锁(14),锁芯(31)具有的锁孔前端孔口从锁芯(9)前端外露,锁芯(31)的后端与电磁锁(14)

  配套机械连接的锁芯(31),箱盖(7)的另一端内表面通过门轴(8)可转动地配装在柜体框架

  (33)前部壁体外表面靠近门轴(8)的部位上,门轴(8)隐藏设置于箱盖(7)一端内表面,底板

  (12)通过第一精密称重传感器模块(11)和第二精密称重传感器模块(10)安装在每个单元

  箱体(32)内的底面上,第一精密称重传感器模块(11)安设在每个单元箱体(32)内的矩形底

  面的中心部位,第二精密称重传感器模块(10)分别安设在每个单元箱体(32)内的矩形底面

  的四角部位,三脚电源插头(30)依次通过漏电保护模块(16)、交流(AC)‑直流(DC)转换降压

  压模块(17)和12V线性稳压模块(LDO)(18)共同接地,主机(19)有线通信连接数据传输模块

  (DTU)(25)和可触控LED液晶屏幕(20),并通过RS485通信总线)有线),交流(AC)‑直流(DC)转换降压模块(17)有线)有线供电连接电磁锁控制模块(27)的发射极,同时通过3.3V线性稳压模块

  (27)的集电极有线),开门检测传感器模块(13)有线),精密称重传感器模块分别依次通过信号调理模块(29)、模拟‑数字转换模块(ADC)

  物料/物品存储柜多工作于车间、仓库或物资中转站等场所,对物料/物品流通与

  管理起着至关重要的作用。尤其是对于严格安全管控的物料/物品,如涉密资料、危险物料/

  物品或贵重原材料等,如若出现丢失或外泄,轻则会造业财产损失,重则造成人员伤亡甚至

  目前,智能物料/物品存储柜主要通过RFID卡,密码条或物联网远程通信技术实现

  物料/物品的存取与保管。虽然随着技术的发展,其安全性与便捷性都在不断增强,但该方

  式在物资精细化管理与准确管控方面依旧存在漏洞,安全性难以保障,而且,对于柜内存储

  物料/物品的数量也无法做到准确管理。然而,对于特殊物料/物品的精细化管理,往往需要

  精确到个人,以及每一个存取的时间点。因此,采用生物特征密码对物料/物品存储人员进

  行识别的技术得到了较好的发展,但其在存储空间的快速扩展、柜内物料/物品数量准确计

  数等方面依旧存在一定欠缺,在需要精细化管理与准确管控行业中,还存在较大发展空间。

  展,从而实现集中化统一管理;同时,应以生物特征密码作为存取密钥,实现存取过程管理

  精确到个人;并且,还能够实现柜内物料/物品重量准确计数,从而实现不开柜统计数量,减

  系统的结构更加合理、优化、完善,不但可实现对每一单元箱体内的物料/物品自动称重计

  块和指纹传感器模块,主控系统触控模块包括主机和可触控LED液晶屏幕,主控系统触控模

  块中的可触控LED液晶屏幕的可触控表面固定外露设置,主柜与副柜分别由单个存储单元

  结构组成,单个存储单元结构由单元箱体和单个存储单元控制模块构成,所有单个存储单

  元结构相同,单元箱体均由尺寸规格统一的单元箱体以横向或竖向排列的方式通过柜体框

  架固装在一起,每一单元箱体的前端开设有箱门且包括箱盖,并且在靠近主柜、副柜正面的

  位置均架空配装有视频监控摄像头,在每个单元箱体内设置有单个存储单元控制模块,单

  个存储单元控制模块包括第二精密称重传感器模块、第一精密称重传感器模块、开门检测

  传感器模块、电磁柜锁、12V隔离供电节点、3.3V线性稳压模块、单片机、电磁锁控制模块、模

  拟‑数字转换模块及信号调理模块,电磁锁销座固装在箱盖另一端内表面上,当箱盖受人工

  驱使而围绕门轴转动直至箱盖整体全部接触箱门时,电磁锁固装在柜体框架前部壁体内表

  面靠近电磁锁销座的部位,柜体框架前部壁体靠近门轴的部位贯穿开设有安装孔,锁芯经

  安装孔穿过柜体框架前部壁体并配合传动连接电磁锁,锁芯具有的锁孔前端孔口从锁芯前

  端外露,锁芯的后端与电磁锁配套机械连接的锁芯,箱盖的另一端内表面通过门轴可转动

  地配装在柜体框架前部壁体外表面靠近门轴的部位上,门轴隐藏设置于箱盖一端内表面,

  底板通过第一精密称重传感器模块和第二精密称重传感器模块安装在每个单元箱体内的

  底面上,第一精密称重传感器模块安设在每个单元箱体内的矩形底面的中心部位,第二精

  密称重传感器模块分别安设在每个单元箱体内的矩形底面的四角部位,三脚电源插头依次

  通过漏电保护模块、交流‑直流转换降压模块、12V线性稳压模块有线供电连接主机,交流‑

  直流转换降压模块和12V线性稳压模块共同接地,主机有线通信连接数据传输模块和可触

  控LED液晶屏幕,并通过RS485通信总线有线通信连接单片机,交流‑直流转换降压模块有线V隔离供电节点有线供电连接电磁锁控制模块的发射极,同

  的集电极有线供电连接电磁锁,开门检测传感器模块有线通信连接单片机,精密称重传感

  本实用新型在传感器模块布设及电路系统的结构更加合理、优化、完善,不但可实

  现对每一单元箱体内的物料/物品自动称重计量功能,而且具备防漏电功能,其采用电压更

  低的直流弱电驱动电磁柜锁工作,用电安全性能得到进一步提升,为物料/物品自动仓储化

  图中所示:1‑主柜;2‑视频监控摄像头;3‑箱门;4‑指纹传感器模块;5‑副柜;6‑电

  磁锁销座;7‑箱盖;8‑门轴;9‑锁孔(钥匙孔);10‑第二精密称重传感器模块;11‑第一精密称

  重传感器模块;12‑底板;13‑开门检测传感器模块;14‑电磁锁;15‑市政交流电电源

  块(LDO);19‑主机;20‑可触控LED液晶屏幕;21‑单个存储单元控制模块;22‑12V隔离供电节

  27‑电磁锁控制模块(开关三极管);28‑模拟‑数字转换模块(ADC);29‑信号调理模块;30‑三

  清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的

  实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下

  请参阅图1~5,智能物料仓储管理柜,包括主柜1和副柜5,主机19与主柜1、副柜5

  储单元控制模块21按照Modbus协议实现主机19与单个存储单元控制模块21之间的控制信

  号与数据的相互传递,其中,仅主柜1具备主控系统触控模块和指纹传感器模块4,主柜1的

  正面安装有主控系统触控模块和指纹传感器模块4,主控系统触控模块包括主机19和可触

  控LED液晶屏幕20,主控系统触控模块中的可触控LED液晶屏幕20的可触控表面固定外露设

  置,主柜1和副柜5均由单个存储柜单元—单元箱体32构成,副柜5只能起到对主柜1的扩展

  作用,无法独立运行,如图1、图2所示,主柜1与副柜5分别由单个存储单元结构(单元箱体32

  +单个存储单元控制模块21)组成,单个存储单元结构由单元箱体32和单个存储单元控制模

  块21构成,所有单个存储单元结构相同,单元箱体32均由尺寸规格统一的单元箱体32以横

  向或竖向排列的方式通过柜体框架33固装在一起,每一单元箱体32的前端开设有箱门3且

  包括箱盖7,并且在靠近主柜1、副柜5正面的位置均架空配装有视频监控摄像头2,当相关工

  作人员(管理人员/使用人员/用户)通过操作可触控LED液晶屏幕20且其手部指纹经指纹传

  感器模块4识别以打开或闭合本实用新型的主柜1和/或副柜5中的任一单元箱体32时,主机

  19会自主控制视频监控摄像头2采集相关工作人员的图像信息,便于日后通过记录的视频

  本实用新型的物料/物品存储功能主要通过单个存储单元—单元箱体32实现,如

  图3、图4所示,在每个单元箱体32内设置有单个存储单元控制模块21,单个存储单元控制模

  块21包括第二精密称重传感器模块10、第一精密称重传感器模块11、开门检测传感器模块

  13、电磁柜锁(包括电磁锁14)、12V隔离供电节点22、3.3V线、模拟‑数字转换模块(ADC)28及信号调理模块29,本实用新型采用的电磁柜

  锁为已有市售产品,其包括配装有锁芯31的电磁锁14、电磁锁销座6及匹配于相应锁芯31的

  可应急手动开锁的应急开锁钥匙,电磁锁14以插接电磁锁销座6的方式和电磁锁销座6一起

  完成箱盖7的闭锁操作并以脱开电磁锁销座6的方式和电磁锁销座6一起完成箱盖7的开锁

  操作,电磁锁销座6固装在箱盖7另一端内表面上,当箱盖7受人工驱使而围绕门轴8转动直

  至箱盖7整体全部接触箱门3时,电磁锁14固装在柜体框架33前部壁体内表面靠近电磁锁销

  座6的部位,柜体框架33前部壁体靠近门轴8的部位贯穿开设有安装孔34,锁芯31经安装孔

  34穿过柜体框架33前部壁体并配合传动连接电磁锁14,锁芯31具有的锁孔前端孔口从锁芯

  9前端外露,便于人工在电磁锁14失电时将应急开锁钥匙插入锁孔9内,使电磁锁14解锁箱

  盖7,锁芯31的后端与电磁锁14配套机械连接的锁芯31,箱盖7的另一端内表面通过门轴8可

  转动地配装在柜体框架33前部壁体外表面靠近门轴8的部位上,门轴8隐藏设置于箱盖7一

  端内表面,门轴8也可以是合页,安设于箱盖7一端内表面与柜体框架33前部壁体外表面之

  间单元箱体32的箱门3边框表面之间,箱盖7一端内表面通过门轴8可转动地铰接单元箱体

  32的箱门3边框表面,只有相关工作人员手部指纹数据通过操控主柜1正面安装有的指纹传

  感器模块4被主机19比对识别成功后,主柜1正面安装有的可触控LED液晶屏幕20才会显示

  其确认其有权限打开相应的主柜1或副柜5中的相应单元箱体32,相关工作人员才能以手动

  触摸主柜1正面安装有的可触控LED液晶屏幕20的方式对主机19进行有效操控,以使操控主

  机19通过单个存储单元控制模块21打开某个单元箱体32,相关工作人员通过操控触摸可触

  控LED液晶屏幕20,即可控制主机19是否电控单个存储单元控制模块21中的单片机26给对

  应于安装在某个单元箱体32上的电磁柜锁中的电磁锁14加电工作,自动驱使电磁锁14脱离

  电磁锁销座6以打开相应的单元箱体32,此时,箱盖7处于可围绕门轴8转动的状态,相关工

  作人员向箱门3外转动箱盖7后便可打开单元箱体32,在打开的单元箱体32内取出一定量的

  物料/物品后,再把箱盖7向箱门3内转动,使箱盖7整体完全闭合箱门3后,单个存储单元控

  制模块21中的开门检测传感器模块13的探头则被箱盖7压触,主机19根据开门检测传感器

  模块13反馈回来的开关量信号自动驱使电磁锁14插接电磁锁销座6以锁闭相应的单元箱体

  32,电磁锁14被单个存储单元控制模块21中的单片机26通电而插接电磁锁销座6或失电时,

  电磁锁14一律保持所有箱盖7处于上锁的状态,继而使所有箱盖7锁闭箱门3,任何人在没有

  匹配于相应电磁柜锁的锁芯31的锁孔9/钥匙孔的应急开锁钥匙的情况下,均无法从单元箱

  体32之外接触门轴8,起到防止非持有应急开锁钥匙的人员通过盗拆、强拆等方式破坏单元

  箱体32而盗取单元箱体32内部物料/物品的作用,电磁柜锁的电磁锁14在失电时始终处于

  闭锁状态,主要起到在本实用新型的电路系统断电失效时,管理人员能够通过应急开锁钥

  匙手动对电磁柜锁进行开锁,只有在管理人员把应急开锁钥匙插入与之匹配的锁芯31的锁

  孔9后,按照应急开锁说明规定的转向正向拧动钥匙,钥匙相应才可转动继而驱使电磁锁14

  中的已插接电磁锁销座6的锁销从电磁锁销座6中抽离,在保持应急开锁钥匙始终插入锁孔

  9的状态中,以对原本锁闭箱门3的箱盖7进行解锁,进而将箱门3打开,以便在紧急或特殊情

  况下抢救物料/物品,此时,在从相应的单元箱体32内取出物料/物品后,手动驱使箱盖7围

  绕门轴8转动直至箱盖7整体受箱门3阻挡而不能再转动时,正向拧动钥匙,驱使电磁锁14中

  的已抽离电磁锁销座6的锁销再次插入电磁锁销座6中,确保箱盖7锁闭箱门3后,将钥匙从

  锁孔9中抽出即可,开门检测传感器模块13固设于柜体框架33前部壁体外表面靠近门轴8的

  部位上,开门检测传感器模块13与箱盖7内壁面靠近门轴8的部位相互压触配合,当箱盖7通

  过相配合的电磁锁销座6和电磁锁14锁闭箱门3时,开门检测传感器模块13的探头则能够与

  箱盖7接触,进而检测箱盖7当前围绕门轴8转动的角度位置是否到位,当其处于锁闭箱门3

  的状态时,开门检测传感器模块13的探头处于被完全压缩的状态,从而使开门检测传感器

  模块13输出一个开关量信号,该信号可被单个存储单元控制模块21中的单片机26直接读

  取,并通过RS485通信总线基于Modbus协议发送给主机19,底板12通过第一精密称重传感

  器模块11和第二精密称重传感器模块10安装在每个单元箱体32内的底面上,第一精密称重

  传感器模块11安设在每个单元箱体32内的矩形底面的中心部位,第二精密称重传感器模块

  10分别安设在每个单元箱体32内的矩形底面的四角部位,即第二精密称重传感器模块10以

  第一精密称重传感器模块11为中心对称布设,第一精密称重传感器模块11和第二精密称重

  传感器模块10在底板12下方的共同配布设不仅可有效提高对放置在底板12上的物料/物品

  的最大承重量,而且,尤其在底板12上盛放的物料/物品较多时,能保持底板12基本处于水

  平状态,防止底板12受物料/物品重力作用而明显倾斜,所有精密称重传感器模块可确保底

  板12仅具有沿其轴向/竖向运动的自由度,从而实现对放置在单元箱体32内与底板12放置

  如图1、图5等所示,本实用新型电路系统的控制部分主要由主控系统触控模块和

  单个存储单元控制模块21组成,其中只有主柜1安装有主控系统触控模块和和指纹传感器

  模块4,电路系统内部采用12V安全直流电进行供电,外部采用220V  50Hz通用的市政交流电

  电源15供电,其中,电路系统通过三脚电源插头30与市政交流电电源15连接,三脚电源插头

  30通过漏电保护模块16连接交流(AC)‑直流(DC)转换降压模块17,漏电保护模块16实现对

  人体的安全保护,杜绝市政交流电电源15漏电,防止导致人员触电,市政交流电电源15经过

  交流(AC)‑直流(DC)转换降压模块17的隔离转换与降压后得到对人体安全的12V  10A独立

  隔离直流电源VCC3(即给单个存储单元控制模块21供电的12V隔离供电节点22),该电源作

  为单元箱体32内部精密称重传感器模块11、开门检测传感器模块13、可触控LED液晶屏幕20

  主机19是已有市售的通用型硬件工控处理器,依靠其自带预设安装好的Linux+QT

  开发框架系统运行,进行数据运算与通信,该主机19现成具备用户管理,物料/物品存、取、

  查与管理,Modbus通信、用户身份鉴别,视频监控、日志记录,界面显示以及通过数据传输模

  单个存储单元控制模块21采用ARM架构的单片机(MCU)26,单片机26可与主机19相

  互有线通信,实现对精密称重传感器模块与开门检测传感器模块13的数据的检测,检测频

  率为10Hz,利用RS485通信总线总线实现Modbus协议通信以及利用电磁锁控制模块(开关

  三极管)(27)控制电磁柜锁(电磁锁14)的闭锁与开锁;电路系统中的开门检测传感器模块

  13输出为开关量信号,属于高低电平信号,该类型信号可被单片机26的GPIO接口直接读取,

  因此,在无需其它信号调理模块29及模拟‑数字转换模块(ADC)28的情况下,由单片机26直

  接便可实现对开关量信号的检测,而电路系统中的精密称重传感器模块输出信号为模拟量

  信号,属于微弱的电压信号,其电压值与所测物料/物品重量呈一定比例关系,因此需要信

  号调理模块29对其进行信号滤波与放大,以便于检测,同时还需通过模拟‑数字转换模块

  如图5所示,三脚电源插头30依次通过漏电保护模块16、交流(AC)‑直流(DC)转换

  和可触控LED液晶屏幕20,并通过RS485通信总线有线,交流(AC)‑直流

  电磁锁控制模块(开关三极管)27的发射极,同时通过3.3V线V线接地,电磁锁控制模块(开关三极管)27的集电极

  模块10/11分别依次通过信号调理模块29、模拟‑数字转换模块(ADC)28有线]

  电源经过漏电保护模块16后进入交流(AC)‑直流(DC)转换降压模块17,之后得到隔离的12V

  10A直流电源,作为本电路系统的直流供电电源接入本电路系统中的电源总线(VCC),供各

  单个存储单元控制模块21中的3.3V线、模拟‑数字转换模块(ADC)28及信号调理模块29等电子器件集成配装在PCB基板上,与电

  模块17的直流电源输出端通过12V隔离供电节点22供电连接集成配装在PCB基板上的上述

  主控系统触控模块为独立封装的工控一体机,包括主机19和可触控LED液晶屏幕

  20,主机19通过12V线)与电源总线)连接,并与可触控LED液晶屏幕20