韓瀟 張煒昊 劉暢

摘 要：針對目前國內(nèi)大多數(shù)物流分揀集散中心仍采用成本較高，效率和準(zhǔn)確率較低的人工分揀方式，設(shè)計了一種基于AGV小車的智能物流分揀系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了具有光學(xué)自動引導(dǎo)裝置的無人搬運車，通過光電傳感器對貨物條形碼進行視覺識別，將含有分揀信息的特征信號傳送給AVG小車。最終由小車按照程序指令設(shè)定的路線，實現(xiàn)貨物的分揀搬運工作。相對于傳統(tǒng)的人工分揀裝置，該系統(tǒng)能夠有效的降低分揀出錯率，提高配送中心的運營效率，減少人工成本，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：智能分揀系統(tǒng)；AGV小車；視覺識別

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.098

1 分揀系統(tǒng)控制方案

分揀系統(tǒng)應(yīng)具備自動化、電子信息化、智能化的控制設(shè)計，使貨物在進行集散分揀操作時變得簡單化，這樣就增加了貨物的入庫、出庫速度，準(zhǔn)確率也得到了大大的提高[1]?；贏GV小車的智能物流分揀系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是視覺識別模塊，信息傳輸系統(tǒng)以及小車運輸系統(tǒng)。視覺識別模塊采用CCD影像識別技術(shù)，可將條形碼上的數(shù)據(jù)信息提取出來，通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送至上位機。信息傳輸系統(tǒng)主要在上位機上完成，利用LabVIEW編寫上位機軟件提取條形碼的有效物流信息，再通過藍牙無線通訊，發(fā)送至小車運輸系統(tǒng)。小車運輸系統(tǒng)主要包括路徑識別，運輸調(diào)速，規(guī)避防撞，分揀卸貨等功能模塊。在接受到含有分揀信息的信號后，按照程序指令設(shè)計，完成最終的分揀任務(wù)。

2 視覺識別模塊

為了滿足物流分揀高效性和準(zhǔn)確性需求，視覺識別模塊采用先進的CCD影像識別技術(shù)，具有解碼速度快，傳輸信息穩(wěn)的特點。支持粉刷、紙質(zhì)等主流條碼掃描，即使在掃描磨損、褶皺條碼時也具有良好的表現(xiàn)。同時，該模塊的尺寸的精小，方便嵌入到系統(tǒng)設(shè)備中作為條碼的掃描應(yīng)用。

在具體操作中，模塊利用紅外光線進行掃描，基于條碼中的條和空反射光線亮度的不同。再讓光感應(yīng)接收器對不同亮度額的反射光進行類比，產(chǎn)生不同的類比信息，將類比信息經(jīng)解碼器解碼，最終將條形碼包含的數(shù)據(jù)信息讀取出來[2]。

3 信息傳輸系統(tǒng)

由于視覺識別模塊與控制器的通信協(xié)議不同，信號在傳輸過程中需要進行大量復(fù)雜轉(zhuǎn)換，為了減低信號變換的復(fù)雜性，對信息傳輸系統(tǒng)采用軟件處理方式，整個環(huán)節(jié)由LabVIEW完成，其重點在于對物流分揀信息的讀取、提取和發(fā)送。視覺識別模塊已將掃描獲得的信息傳送至上位機指定文檔。通過文件的訪問和讀取，采用Match pattern模塊逐個識別數(shù)據(jù)，并通過Array subset模塊將數(shù)據(jù)以數(shù)組的形式發(fā)送，再利用VISA配置串行端口，設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位以及起始終止位，最后搭建模塊將提取到的數(shù)據(jù)通過上位機串口發(fā)送至小車運輸系統(tǒng)。

4 小車運輸系統(tǒng)

傳統(tǒng)的自動化物流分揀主要還是依靠大型的物流分揀設(shè)備，雖然具有較高的物流分揀效率，但是物流分揀設(shè)備的大型化就決定了工作場地的大型化，如我國的大型自動分揀機就是一整套極其大型的自動化設(shè)備[3]，由于它的機械傳輸線很長，在配備相應(yīng)的機電設(shè)備，通常需要10000平米以上的占地面積以及10-15米高的立體倉庫，這讓自動分揀機顯得格外臃腫，適用范圍也大大受限。而人工分揀又有低效，不準(zhǔn)確等弊端因素。

為適應(yīng)現(xiàn)代物流行業(yè)需求，可以將AGV小車應(yīng)用到分揀系統(tǒng)上。首先，AGV小車運輸系統(tǒng)的成本相對于傳統(tǒng)的大型分揀機器而言大幅度減低，開銷對于中小型的物流集散中心更易于承受。其次，AGV小車能更靈活地適應(yīng)分揀場地，可以通過程序來設(shè)定小車的行駛路徑，對于場地的大小，設(shè)備的要求也不算苛刻。最后，相對于人工分揀，AGV小車分揀擁有更高的效率以及準(zhǔn)確性。對于應(yīng)用在分揀系統(tǒng)中的AGV小車一般包括循跡運輸、調(diào)速避障、分揀卸貨等模塊。

5 循跡運輸模塊

循跡運輸包括路徑識別以及驅(qū)動單元兩部分，路徑識別模塊主要由光電傳感器組成，采用反射接收原理，配置了一對紅外發(fā)射、接受傳感器。主要功能是識別路線軌道以及路面的特殊標(biāo)識，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的線路為小車提供行駛轉(zhuǎn)向、停車卸貨等動作信號；驅(qū)動單元采用L298N進行直流電機的驅(qū)動，具有驅(qū)動以及閉環(huán)控制的功能[4]，是AGV小車實現(xiàn)物流分揀的基礎(chǔ)模塊。

6 調(diào)速避障模塊

在實際運輸中為了使提高運輸效率，常使用多臺AGV小車協(xié)同完成分揀工作，由于不同小車所攜帶的貨物重量不同，若想獲得較好的控制效果，就需要對電機轉(zhuǎn)速進行閉環(huán)控制，采集小車的速度信息并反饋給控制器[5]，使得整個系統(tǒng)平穩(wěn)運行。為了確保安全系統(tǒng)還加入了紅外避障模塊，防止高速分揀時出現(xiàn)小車相撞的情況。

7 分揀卸貨模塊

舵機是遙控模型、人形機器人控制動作的動力來源[6]，主要由驅(qū)動控制電路、小型電動機、可調(diào)電位器以及多組變速齒輪組成。在小車運輸系統(tǒng)中，采用舵機翻轉(zhuǎn)載物臺的動作，最終實現(xiàn)將貨物分揀到指定位置的功能。

參考文獻：

[1]劉平.基于條形碼技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)[D].華中科技大學(xué)，2005.

[2]戴揚.二維條形碼譯碼原理與應(yīng)用研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2004.

[3]李明，吳耀華，吳穎穎等.人工與自動化雙分揀區(qū)系統(tǒng)品項分配優(yōu)化[J].機械工程學(xué)報，2015，51（10）：197-204.

[4]SHLADOVER.PATH at 20-history and major milestones[J].IEEETransactions on Intelligent Transportation System，2007，8（04）：584-592.

[5]王晨.無人駕駛智能車控制與規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].上海：上海交通大學(xué)，2009：2-19.

[6]姚宇.基于VR和移動機器人的三位空間探測研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2001：12-19.

作者簡介：韓瀟（1996-），男，山東人，本科，研究方向：自動化、控制理論與控制工程。