基于二维码的自动化立体仓库管理系统及AGV控制器研制

摘要 ................................................................................................................................... I Abstract .............................................................................................................................II 第1章绪论 .. (1)

1.1 课题研究的目的和意义 (1)

1.2 国内外发展现状 (2)

1.3 课题主要研究内容 (5)

第2章仓储管理QR码生成器的设计 (7)

2.1 QR码生成器的需求分析 (7)

2.2 QR码的符号结构 (7)

2.3 仓储管理QR码编码设计 (8)

2.3.1 QR码编码总体设计 (8)

2.3.2 QR码各模块编码设计 (9)

2.4 仓储管理QR码生成器的实现 (16)

2.5 本章小结 (18)

第3章实验室仓库管理系统设计 (19)

3.1 实验室仓库管理系统需求分析 (19)

3.1.1 功能需求分析 (20)

3.1.2 非功能需求分析 (24)

3.2 实验室仓库管理系统总体设计 (25)

3.2.1 实验室仓库管理系统整体架构设计 (25)

3.2.2 系统静态结构设计 (26)

3.2.3 系统功能模块设计 (27)

3.3 仓库管理数据库系统设计 (30)

3.3.1 概念设计 (30)

3.3.2 逻辑结构设计 (30)

3.4 实验室仓库管理系统的实现 (35)

3.4.1 用户登录模块实现 (36)

3.4.2 基本信息管理模块实现 (36)

3.4.3 库存管理模块实现 (37)

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3.4.3 出入库管理模块实现 (38)

3.4.4 Qt串口通讯模块实现 (40)

3.5 本章小结 (40)

第4章仓库运输AGV控制系统设计 (41)

4.1 实验室仓库运输AGV控制器硬件设计 (41)

4.1.1 AGV控制器硬件系统总体设计 (41)

4.1.2 AGV控制器主控板电路设计 (42)

4.1.3 AGV驱动轮电机驱动器设计 (52)

4.1.4 测速模块与工位检测模块设计 (54)

4.1.5 系统无线通讯模块设计 (55)

4.2 实验室仓库运输AGV控制器软件设计 (58)

4.2.1 AGV控制器软件总体设计 (58)

4.2.2 AGV运输系统各模块初始化设置 (60)

4.2.3 AGV运输系统各模块子程序设计 (60)

4.3 本章小结 (63)

第5章实验室仓库管理与AGV运输系统测试 (64)

5.1 实验室仓库管理运输系统整体实验平台搭建 (64)

5.2 实验室仓库系统各模块单独测试 (65)

5.2.1 管理系统软件测试环境 (65)

5.2.2 二维码生成器测试 (65)

5.2.3 仓库管理系统性能测试 (67)

5.2.4 仓库运输AGV系统性能测试 (69)

5.3 仓库管理及AGV运输系统整体性能测试 (72)

5.4 本章小结 (76)

结论 (77)

参考文献 (78)

攻读学位期间发表的学术论文 (82)

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (83)

致谢 (84)

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第1章绪论

1.1 课题研究的目的和意义

仓库管理系统（Warehouse Management System，简称WMS）是一种具有合理协调单位组织人员分工、调整库存、处理订单、减少人工参与时间和管理硬件设备功能的一种由软件实施工具所构成的系统[1]。传统的仓库管理，由于人工方式的干预过多，主观性因素影响较大，其缺点也逐渐突出出来。最大的问题在于，由于时间的积累，整个管理过程会产生大量的文件和各种各样的数据，不仅容易损坏和丢失，而且对于数据的查询将是极其庞大的工作量[2,3]。因此，随着计算机技术的发展，建立一个良好的仓库管理系统对于一个企业来说显得很有必要。

目前自动化立体仓库管理技术的应用基础大部分采用的是一维条码，像超市的商品仓储运营和各大物流公司的货件跟踪管理等，采用一维条码技术确实可以解决数据获取与录入问题，给数据库系统的管理提供了极大的便利[4]。但是一维条码只是对产品进行标记，而不能对物品信息进行描述[5]，一旦条码破损或者系统数据丢失，将会造成数据采集中出现错误或者失败，造成很多虚假数据的传输，这也是目前很多企业在仓库管理系统的过程中产生故障的很大一部分原因。可想而知，当基础数据都发生错误，后面的管理决策就会变得没有意义。

对于上述问题的解决，目前有一种解决方案，就是是利用RFID射频技术，现在国内外很多大企业都在使用该技术，但是这种技术有一个最大的问题对于一般的中小型企业来说，成本太高，一个普通的射频芯片就要几美分到几十美分不等[6]。而目前比较流行的二维码技术，恰恰可以解决一维条码容易数据传输错误和数据依赖性的问题，还能弥补对于射频技术的成本高的劣势。二维条码在存储内容、容错纠错能力、数据容量和数据依赖性方面有极大的优势[7]，特别是它的容纠错能力，可以在不增加成本的基础上几乎可以达到99.9%以上的数据正确率；同时其二维码数据的独立性，可以让很多小型企业单位也能够方便的享用仓库管理系统的优势。二维条码不仅可以存储字母、数字等基本信息数据，还能够方便的存储汉字等信息；不仅能检测错误，还可以对信息进行纠错，即使条码破损也可以正确识别，这对于解决当前企业的基础信息录入错误问题得到有效的改善[8,9]。同时，二维码不依赖数据库单独存在，即可以完整的描述商品信息，而不像一维条码那样只能依靠数据

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