高毅，錢冬杰，渠超穎，張愛書無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于RFID的智能物流分揀系統(tǒng)

高毅，錢冬杰，渠超穎，張愛書
無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院

為了提高物流分揀的效率設(shè)計(jì)了基于RFID的智能物流分揀裝置。分為三個(gè)模塊：觸摸屏人機(jī)交互界面用來采集輸入物流信息、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理中心和機(jī)械結(jié)構(gòu)物流分揀裝置。主要的工作流程是：寄件時(shí)通過觸摸屏人機(jī)交互界面把目的地信息錄入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)把地址信息通過標(biāo)簽讀寫裝置寫入到RFID標(biāo)簽中。分揀時(shí)把包裹放入輸送機(jī)上，傳送至機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行分揀，分揀裝置讀取標(biāo)簽中的地址信息，然后將包裹送入不同的通道從而完成了智能化分揀操作。

物流分揀；RFID標(biāo)簽；撥動(dòng)結(jié)構(gòu)

1.研究背景

隨著社會(huì)的進(jìn)步，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，傳統(tǒng)的人工分揀由于效率低、成本高等缺點(diǎn)，已經(jīng)跟不上時(shí)代的步伐，物流企業(yè)迫切需要一種先進(jìn)的分揀裝置來提高整個(gè)物流分揀的效率，從而機(jī)械式的分揀裝置成為快遞中轉(zhuǎn)站的必備。順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的大趨勢(shì)，設(shè)計(jì)了一種基于RFID的智能物流分揀裝置。

基于RFID的物流分揀裝置是利用現(xiàn)有的RFID技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可以全年全天無(wú)休連續(xù)不間斷進(jìn)行大量的分揀工作而不像人力那樣有疲勞期，從而可以節(jié)省大量的人力，提高物流分揀企業(yè)的生產(chǎn)效率和速度。分揀裝置主要分為三個(gè)模塊：觸摸屏人機(jī)交互界面、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理中心和機(jī)械結(jié)構(gòu)物流分揀裝置。本系統(tǒng)的可以分為兩個(gè)部分：寄件系統(tǒng)和分揀系統(tǒng)。

2.寄件系統(tǒng)

寄件裝置是用來實(shí)現(xiàn)用戶寄件操作的設(shè)備，最終是為了產(chǎn)生一個(gè)含有目的地址編碼的RFID標(biāo)簽。當(dāng)用戶需要寄件時(shí)，點(diǎn)擊觸摸屏進(jìn)入寄件操作界面。界面將顯示收件有關(guān)省市區(qū)的選項(xiàng)。用戶選擇好目的地后點(diǎn)擊確認(rèn)，單片機(jī)會(huì)把地址信息進(jìn)行編碼，通過讀寫器寫入RFID標(biāo)簽中，標(biāo)簽將隨用戶包裹進(jìn)入分撿裝置。

3.分揀系統(tǒng)

分揀裝置是用來實(shí)現(xiàn)包裹分揀操作的設(shè)備。該部分包括硬件部分和用來執(zhí)行分揀的機(jī)械結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)遠(yuǎn)行過程中，用戶將需要分揀的包裹放置在輸送機(jī)傳送帶上，輸送機(jī)將包裹運(yùn)輸至RFID讀取模塊下，單片機(jī)將存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽中的代表目的地編碼的數(shù)據(jù)讀出，單片機(jī)接收到RFID讀寫裝置傳輸來的目的地?cái)?shù)據(jù)后，將會(huì)使用數(shù)據(jù)處理函數(shù)將數(shù)據(jù)處理成代表著目的地點(diǎn)的參數(shù)并在觸摸屏上顯示該件包裹的信息。在RFID讀寫裝置完成對(duì)RFID標(biāo)簽的讀取操作后，傳送帶將繼續(xù)載著包裹運(yùn)動(dòng)，直到將包裹運(yùn)輸?shù)街付ǚ謷跁r(shí)，隸屬于該出口的到位傳感器將會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機(jī)告訴單片機(jī)包裹已經(jīng)到達(dá)，單片機(jī)在接收到包裹到達(dá)指定分揀口的標(biāo)志數(shù)據(jù)后將會(huì)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)將包裹推送到分道口。一次分揀工作及完成，單片機(jī)會(huì)將該件包裹的相關(guān)信息進(jìn)行記錄并在觸摸屏上進(jìn)行顯示，用戶可以在觸摸屏上查看最近分揀的包裹的信息。

4.分揀機(jī)械結(jié)構(gòu)

基于RFID的智能物流的的關(guān)鍵問題就在于分揀裝置這一塊。在數(shù)據(jù)處理的支持下，我們還需要一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)來真正意義上去實(shí)現(xiàn)分揀這個(gè)操作。在設(shè)計(jì)此次項(xiàng)目前，我們參閱了大量的資料，分析了常用的分揀機(jī)構(gòu)：推動(dòng)模式和拖動(dòng)模式。

推動(dòng)模式是指將一個(gè)由氣泵或其他效應(yīng)機(jī)制所帶動(dòng)的伸縮結(jié)構(gòu)安裝至傳送帶的一側(cè)，動(dòng)作時(shí)將一個(gè)推桿向傳送帶的另一側(cè)，從而推動(dòng)包裹進(jìn)入放置在傳送帶另一側(cè)的包裹收納箱中。這種推動(dòng)模式的分揀裝置的動(dòng)作可以很迅速，力道也很大，推動(dòng)大型的包裹也不會(huì)有問題。但是問題就在于其推動(dòng)的結(jié)構(gòu)要做恢復(fù)動(dòng)作。這就徒增了一個(gè)周期的運(yùn)動(dòng)。其次就是這種推動(dòng)結(jié)構(gòu)雖然可以達(dá)到很快的速度，但是它的動(dòng)作過于突然，不夠平緩，這會(huì)使包裹受到較大的沖擊力，就成就了所謂的“暴力快遞”。過于突然地動(dòng)作造成的沖擊力在效應(yīng)在包裹上的同時(shí)也會(huì)作用在整個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上，造成整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。

拖動(dòng)模式的結(jié)構(gòu)就是與傳送帶類似的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以使貨物底部受力，從而帶動(dòng)貨物運(yùn)動(dòng)，這樣的結(jié)構(gòu)相對(duì)于推動(dòng)模式的動(dòng)作要平緩的多，作用在貨物上的力量也相對(duì)較小。保證了貨物不會(huì)因裝置的沖擊力造成損壞，同時(shí)也消除了推動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)裝置的支撐結(jié)構(gòu)所造成的沖擊力。而且拖動(dòng)裝置還有一個(gè)推動(dòng)裝置遙不可及的優(yōu)點(diǎn)，那就是它可以雙向運(yùn)動(dòng)，也就是說可以在傳送的兩側(cè)都設(shè)立貨物的出口，這樣節(jié)約了傳送的長(zhǎng)度和整個(gè)裝置的占地面積，且使裝置的利用更加的合理了。但是對(duì)于這種模式的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。因?yàn)橄到y(tǒng)本身就存在一個(gè)物體傳送方向的運(yùn)動(dòng)，如果再加裝一個(gè)拖動(dòng)的裝置，這就涉及到了另一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這樣的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在大型的智能物流分揀系統(tǒng)中雖然已經(jīng)應(yīng)用成熟，但是若是應(yīng)用于中小型的分揀裝置上，那就不再是低成本的裝置了。

我們本次所涉及的基于RFID的智能物流分揀裝置其主要是面向于小型的物流分揀裝置，那么這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顯然是不利于我們減少成本的，在參閱相關(guān)資料后，大膽的設(shè)計(jì)了一種新分揀結(jié)構(gòu)，我們稱之為“撥動(dòng)結(jié)構(gòu)”?！皳軇?dòng)結(jié)構(gòu)”，顧名思義，我們就是利用一種裝置將貨物撥入分揀出口。該結(jié)構(gòu)由支架、電機(jī)和撥動(dòng)桿組成。我們將電機(jī)安裝至傳送帶的正上方也就是包裹運(yùn)動(dòng)的正上方。撥動(dòng)桿是一根根據(jù)要求制作的規(guī)定長(zhǎng)度的鐵桿。桿子的中心具有相應(yīng)的固定裝置可以將其與電機(jī)的輸出軸固定。在工作時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到貨物到位后，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)撥動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)一次轉(zhuǎn)動(dòng)180度在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，分揀的機(jī)械裝置就會(huì)將貨物撥入分揀口，完成分揀操作。該種結(jié)構(gòu)具備了上文所說的推動(dòng)模式的快速性且不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖擊，也具備了拖動(dòng)模式的不需要恢復(fù)動(dòng)作的特性，且還做到了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的特點(diǎn)。