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        一種貨物自動分揀運送系統(tǒng)的設(shè)計分析與機電設(shè)計

        2017-04-19 08:52:19郭楚寧馬帥郭子興
        卷宗 2016年12期
        關(guān)鍵詞:循跡

        郭楚寧+馬帥+郭子興

        摘 要:設(shè)計并實現(xiàn)一種貨物自動分揀系統(tǒng),在區(qū)級倉庫向客戶派發(fā)快遞過程中能夠把流水線傳送帶上的快遞經(jīng)掃描分放至指定運載車,再由運載車自行送至派件貨車上。此設(shè)計不僅可以減少人工成本,更可以提高貨物的安全性,保障了快遞物品的完整與可靠。

        關(guān)鍵詞:小型倉庫;自動分揀;運載;升降;循跡

        1 問題提出與設(shè)計分析

        社會經(jīng)濟的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步衍生了電子商務(wù),給物流行業(yè)創(chuàng)造了一個全新的發(fā)展契機,同時這也對傳統(tǒng)的物流分揀操作來說無疑是一個巨大挑戰(zhàn)。而快遞員的快速的市場經(jīng)營節(jié)奏要求有高效、快捷的分揀流程。自動化的分揀系統(tǒng)成本不低于千萬,所以對于一般的小型物流倉庫來說并沒有能力承受成本的壓力,那對于中小型物流倉庫如何才能調(diào)高派送效率是我們要解決的問題。

        通過資料查閱和實際調(diào)研分析可以看出,對于快遞員目前的工作,分揀為快遞員工作中的最重要一部分,因此對于現(xiàn)在對提高物流中心的運作效率和服務(wù)水平有著決定性的影響。根據(jù)目前關(guān)于分揀系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃的理論研究,大多是針對集散中心,而我們所提出的方案貨物分揀運送系統(tǒng),用來解決物流系統(tǒng)中快遞員容易出現(xiàn)的暴力分揀、裝卸不文明、出錯率高效率低等等問題。

        目前國內(nèi)外針對大型集散中心的倉庫分揀研究較多,如Stingray shuttle穿梭車揀貨系統(tǒng)、Pick-Center One 貨到人揀選系統(tǒng)、KingDrive智能輸送系統(tǒng)等,是目前國內(nèi)外研究的大方向中較為先進的代表,但是國內(nèi)外普遍對于中小型倉庫研究較為欠缺,因此我們針對中小型倉庫來解決問題。 模型制作過程中我們應(yīng)用了一些簡單的機械傳動結(jié)構(gòu)、升降結(jié)構(gòu)及擺動結(jié)構(gòu),應(yīng)用的電子技術(shù)主要為射頻。

        針對目前中小型物流集散中心工作形式,經(jīng)實地調(diào)研后,我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在大多數(shù)物流倉庫存在以下幾個問題:

        a.貨物到貨后由于長時間汽運顛簸和裝貨時人工操作不當,導(dǎo)致貨物外包裝上的條形碼標簽破 損,無法錄系統(tǒng);

        b.發(fā)貨點分揀失誤,將不是收貨點的貨物錯分或者混裝;

        c.發(fā)貨點將貨物裝上貨車過程中一般是將貨物搬上傳送帶,再由傳送帶傳送至貨車車廂內(nèi),但此過程中易造成摔打;

        d.操作工有一部分文化程度不高,卸完貨后將貨物拉至錯誤區(qū)域,無法及時安排分撥;

        e.在從傳送帶旁的隔口搬運至貨車上的過程中,易掉落、擠壓等。

        針對以上問題,我們采用以下幾個主要辦法來解決:

        A.將條形碼替換為RFID射頻識別技術(shù),圖形標簽變?yōu)殡娮訕撕?,電子標簽可以貼附于包裝袋內(nèi)表面,不會有破損的危險,并且便于識別;

        B.通過電子識別與機械推桿相結(jié)合,能夠確保電子識別的結(jié)果準確無誤地被機械結(jié)構(gòu)投放至對應(yīng)運載車內(nèi),不會出現(xiàn)“錯認”的情況,大大降低了錯誤率;

        C.由運載車將粉檢出的貨物自動運送至與對應(yīng)貨車車廂相連的傳送帶上,通過自動升降裝置將貨物推送至傳送帶上,此過程保證了貨物的安全;

        D.在傳送帶上自行分揀和識別,避免錯誤的發(fā)生;

        運載車采用光電循跡,每一組運載車都有特定的運動軌跡,因此不會導(dǎo)致裝錯車的情況發(fā)生,并且車身結(jié)構(gòu)平穩(wěn)牢靠,保證貨物安全;

        2 機電設(shè)計

        3 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

        (1)傳送帶部分:

        識別并起到分撥作用的推桿固定于傳送帶上方的架子上,如圖,當識別完成后推桿會根據(jù)信號進行撥動,將其準確地撥動至對應(yīng)運載車內(nèi)。

        (2)運載車部分:

        運載車部分機械結(jié)構(gòu)主要有小車運動底盤、運載升降機構(gòu)(包括升降平臺、調(diào)節(jié)絲桿等)、擋板、以及鑲嵌在內(nèi)部的控制電路等??傮w視圖如下

        a.運動底盤

        模型中底盤采用鋁合金雕刻加工,直流減速電機驅(qū)動。

        b.運載車車身

        底部步進電機帶動絲桿,以調(diào)節(jié)升降平臺高度。

        電子電路設(shè)計

        (1)工作流程:

        循跡部分:根據(jù)四個紅外對管的組合狀態(tài),調(diào)整電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向,完成尋線工作。當最左邊和最右邊的對管同時檢測到黑線,帶表到達卸貨位置,這時,底層單片機將循跡完成通知引腳置高,通知上層單片機開始傾倒貨物

        貨物裝卸部分

        裝貨:上層單片機控制載貨平臺根據(jù)地盤高度監(jiān)測器和滿載檢測器的組合狀態(tài),控制載貨平臺下降,當平臺下降到最低,并且貨物滿載,則上層單片機將循跡開始標志端口寫為有效,通知下層單片機開始循跡

        卸貨:當上層單片機收到下層單片機循跡完成的信號后,控制步進電機,使平臺上升,直到平臺上升到最高,以將貨物傾倒進入貨車傳送帶上。

        (2)控制程序:

        傳送帶部分的控制主要分為傳送帶動力源電機的驅(qū)動和舵機的控制。運載車部分主要為電磁或光電循跡以及升降平臺步進電機控制。

        (3)檢測程序:

        檢測部分程序主要分為兩部分,RFID的信息檢測和紅外開關(guān)的貨物檢測。

        通過RFID對貨物上的標簽內(nèi)容進行讀取,根據(jù)其讀取的內(nèi)容記錄舵機即將采取的工作狀態(tài)。當紅外開關(guān)檢測到貨物時,如果所記錄的舵機工作狀態(tài)與當前的紅外開關(guān)編碼對應(yīng),這個紅外開關(guān)所對應(yīng)的舵機將采取工作,否則貨物將繼續(xù)在傳送帶上傳送,至下一個舵機時,下一個舵機將采取對應(yīng)的工作。

        參考文獻

        [1]賈錦珠. 自動分揀輸送系統(tǒng)—物流邁入自動分揀和輸送系統(tǒng)時代[J].中國儲運,2008.

        [2]蔣蕊聰. 自動分揀系統(tǒng)[J].中國儲運,2007,11:76-78.

        [3張俊濤、劉紅科. 基于ARM的快遞貨物自動分揀系統(tǒng)的設(shè)計[J].化工自動化及儀表,2011, 38(8):968-970.

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