淺談原煙煙包自動(dòng)收儲(chǔ)系統(tǒng)

文/柳智磊

原煙即為原煙煙葉的簡(jiǎn)稱，是煙葉復(fù)烤企業(yè)一種重要的加工原料，將一定數(shù)量的原煙煙葉采用麻片包裝起來(lái)即為原煙煙包（見(jiàn)圖1）。目前大多數(shù)煙葉復(fù)烤企業(yè)的原煙煙包收儲(chǔ)模式較為傳統(tǒng)，多采用人工將原煙煙包從貨車上卸下，通過(guò)人工抽樣的方式實(shí)現(xiàn)煙包的水分檢測(cè)、化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)和重量檢測(cè)，檢測(cè)完成后再由人工堆碼到煙筐入庫(kù)或直接將煙包堆碼到倉(cāng)庫(kù)備用。

從傳統(tǒng)的煙包收儲(chǔ)模式不難看出以下幾個(gè)缺點(diǎn)：1.由于搬運(yùn)一包約40kg的煙包較為費(fèi)力，長(zhǎng)時(shí)間人工搬運(yùn)會(huì)導(dǎo)致搬運(yùn)人員疲勞，降低搬運(yùn)效率，復(fù)烤企業(yè)為保證工作效率，只有增加勞動(dòng)力，從而提升勞動(dòng)力成本，現(xiàn)在每卸1車原煙煙包最少需要6～10人；2.為節(jié)省體力，卸車工人多采取將煙包直接從高4～5米的卡車上拋到地面，再由車下的工人抬走，此種方式直接導(dǎo)致原煙煙包造碎十分嚴(yán)重。3.抽樣檢測(cè)代表性差，不能反映整車煙葉的真實(shí)情況。

因此，為了降低復(fù)烤企業(yè)的人力成本，提升煙包收儲(chǔ)效率，減少煙葉造碎，保證收儲(chǔ)煙葉的質(zhì)量，對(duì)原煙煙包自動(dòng)收儲(chǔ)系統(tǒng)的研究勢(shì)在必行。原煙煙包自動(dòng)收儲(chǔ)系統(tǒng)大致可分為卸車系統(tǒng)、自動(dòng)化輸送系統(tǒng)、在線檢測(cè)系統(tǒng)、堆碼系統(tǒng)、智能搬運(yùn)系統(tǒng)等，接下來(lái)讓我們一起詳細(xì)分析各個(gè)系統(tǒng)。

1.卸車系統(tǒng)需要將原煙煙包從卡車車廂內(nèi)轉(zhuǎn)移進(jìn)入自動(dòng)化輸送系統(tǒng)，那么應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)呢？

最容易讓人想到的一種卸車系統(tǒng)是由直角坐標(biāo)機(jī)器人將原煙煙包直接從貨車車廂內(nèi)抓取后放置到后續(xù)的自動(dòng)化輸送系統(tǒng)中。另一種卸車系統(tǒng)是由一臺(tái)一端安裝有水平皮帶輸送機(jī)，另一端安裝有傾斜角度可調(diào)的斜坡皮帶輸送機(jī)的穿梭車、電控系統(tǒng)和2名操作工人組成。安裝有水平皮帶輸送機(jī)的一端與后續(xù)的自動(dòng)化輸送系統(tǒng)對(duì)接，安裝有傾斜角度可調(diào)的斜坡皮帶輸送機(jī)一端與2名操作工人對(duì)接，具體實(shí)現(xiàn)步驟是：首先2名操作工人根據(jù)當(dāng)前的卸貨位置通過(guò)手持式操作終端調(diào)整斜坡皮帶輸送機(jī)到合適位置（即：便于人工放置煙包的位置），然后人工將車廂內(nèi)的煙包逐個(gè)放置在操作工人周圍的斜坡皮帶輸送機(jī)上，按一定規(guī)則放置好4個(gè)煙包（即：1層煙包）后皮帶輸送機(jī)運(yùn)行，將此4個(gè)煙包輸送進(jìn)入后續(xù)的自動(dòng)化輸送系統(tǒng)，從而完成原煙煙包的卸車工序。

第一種方式如果能實(shí)現(xiàn)，那么它的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，煙包卸車工序可完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，解放了勞動(dòng)力，提升了作業(yè)效率，另外機(jī)器人抓取可實(shí)現(xiàn)輕拿輕放，有效地避免了煙葉的造碎。但實(shí)現(xiàn)起來(lái)有兩大難題：1.由于原煙煙包在貨車中的堆碼并非整齊有序，這就給機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)的自動(dòng)定位帶來(lái)了很大的難度，如采用視頻識(shí)別等方式定位或能實(shí)現(xiàn)，但會(huì)造成抓取機(jī)構(gòu)在每個(gè)煙包的定位上都要做定位位置的微調(diào)整，從而造成效率下降且易產(chǎn)生運(yùn)行不可靠的情況；2.由于經(jīng)過(guò)貨車長(zhǎng)途運(yùn)輸，煙包之間相互擠壓，原煙煙包的形狀、尺寸和軟硬程度均不一致且差別較大，機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)較難實(shí)現(xiàn)抓取。我們?cè)賮?lái)分析第二種卸車系統(tǒng)，此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，利用現(xiàn)有技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)，盡量縮短了人工作業(yè)位置與自動(dòng)化對(duì)接設(shè)備之間的距離，有效地減少了煙葉造碎和縮減了人力成本。但其缺點(diǎn)還是不可避免地需要人工搬抬煙包，工人勞動(dòng)強(qiáng)度還是較大。

基于上述分析，第二種卸車方式需要降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，相對(duì)來(lái)說(shuō)還是易于實(shí)現(xiàn)的，如可在人工搬抬煙包過(guò)程中增加機(jī)械助力系統(tǒng)輔助人工完成煙包搬抬動(dòng)作，此方式可大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提升工作效率。而第一種卸車方式是我們今后繼續(xù)努力的目標(biāo)，隨著技術(shù)水平的發(fā)展，希望今后能完全實(shí)現(xiàn)卸車系統(tǒng)的自動(dòng)化。

2.自動(dòng)化輸送系統(tǒng)和在線檢測(cè)系統(tǒng)主要由水平輸送皮帶機(jī)、在線皮帶秤、微波水分儀和不合格品剔出滑道等組成，煙包從卸車系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)化輸送系統(tǒng)后，通過(guò)在線皮帶秤、微波水分儀等實(shí)現(xiàn)煙包的在線檢測(cè)，檢測(cè)完成后工作人員將不合格品推入滑道，從而實(shí)現(xiàn)不合格煙包的剔除。合格煙包通過(guò)水平皮帶輸送機(jī)進(jìn)入后續(xù)的堆碼系統(tǒng)。自動(dòng)化輸送系統(tǒng)和在線檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)相對(duì)于傳統(tǒng)的入庫(kù)方式而言，提升了入庫(kù)煙包的質(zhì)量，提升了煙包檢測(cè)的工作效率，降低了人力成本。

3.堆碼系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)將自動(dòng)輸送系統(tǒng)輸送過(guò)來(lái)的原煙煙包堆碼到煙筐中，堆碼系統(tǒng)主要由煙包碼包前預(yù)處理部分，垂直升降部分、自動(dòng)碼包部分，空煙筐補(bǔ)給站臺(tái)，實(shí)煙筐輸出站臺(tái)以及相應(yīng)的電、氣控制系統(tǒng)等組成。最初的堆碼方式為：首先空煙筐通過(guò)空框欄補(bǔ)給站臺(tái)進(jìn)入垂直升降部分并到達(dá)帶碼垛工位，同時(shí)由自動(dòng)輸送系統(tǒng)輸送過(guò)來(lái)的4個(gè)煙包（即：1層煙包）進(jìn)入煙包碼包前預(yù)處理部分且自動(dòng)碼包部分水平伸入垂直升降部分并與煙包碼包前預(yù)處理部分對(duì)接，然后1層煙包輸送進(jìn)入自動(dòng)碼包部分， 輸送到位后自動(dòng)碼包部分回縮將1層煙包轉(zhuǎn)移進(jìn)入空煙筐，此時(shí)煙筐下降一層煙包的高度，至此完成第一層煙包的堆碼，同理可實(shí)現(xiàn)第二、第三、第四層煙包的堆碼，堆碼完成后實(shí)煙筐從實(shí)煙筐輸出站臺(tái)輸出。按以上方式經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，煙包堆碼時(shí)存在嚴(yán)重的掉包現(xiàn)象，整筐煙包堆碼完后也易出現(xiàn)散垛現(xiàn)象。下面讓我們一起來(lái)分析為什么會(huì)出現(xiàn)掉包現(xiàn)象和散垛現(xiàn)象，首先觀察煙包(見(jiàn)圖1)和煙筐（見(jiàn)圖2），堆碼的各層煙包形狀、尺寸、軟硬程度差異較大。煙筐是兩面敞口，底平面承載的半框結(jié)構(gòu)且外形尺寸是統(tǒng)一的，那么首先第一層煙包如果變形較大就不能很好地適應(yīng)煙筐的承載空間，易出現(xiàn)掉包現(xiàn)象。另外煙筐底部承載面是平面，如果第一層煙包中有個(gè)別煙包底部形狀凸凹不平，也易出現(xiàn)掉包現(xiàn)象。接著由于第二層煙包堆碼后再放置在第一層煙包的上表面，因此如果第一層煙包上表面和第二層煙包下表面都是凸凹不平或尺寸差異較大，那么在第二層煙包堆碼過(guò)程中也易出現(xiàn)掉包現(xiàn)象，且堆積層數(shù)越多，累積的誤差越大，從而出現(xiàn)散垛現(xiàn)象。經(jīng)以上分析為了避免掉包現(xiàn)場(chǎng)和散垛現(xiàn)象，需規(guī)范煙包規(guī)格和形狀，但煙包規(guī)格即使統(tǒng)一了，煙包形狀也很難做到差異很小的長(zhǎng)方體形，原因是原煙煙葉經(jīng)過(guò)初烤后由于分級(jí)、扎把時(shí)回潮不勻，加之各地氣候和存放條件不同，含水量很不一致，這就導(dǎo)致了打包后的原煙煙包的膨松度不一致。再經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的堆碼和運(yùn)往各復(fù)烤企業(yè)的堆積式貨運(yùn)過(guò)程，許多煙包外形和尺寸不可避免地要發(fā)生很大變化，凸凹不平。因此在現(xiàn)有的煙包儲(chǔ)運(yùn)模式下只能盡量減少煙包堆碼過(guò)程中的掉包率和散垛率，并不能完全避免，那又應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)呢？首先為了解決第一層煙包掉包的問(wèn)題，在現(xiàn)有煙筐底承載面敞口的兩端分別增加傾斜支撐，這樣第一層煙包在一定范圍內(nèi)的尺寸變化和底面凸凹不平也會(huì)因?yàn)橹匦穆湓诹诵逼轮蚊嬉詢?nèi)而不會(huì)發(fā)生掉包現(xiàn)象，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可有效地減少掉包現(xiàn)象。其次為了減少第二、第三、第四層煙包堆碼過(guò)程中的掉包現(xiàn)象和散垛現(xiàn)象，在碼包部分增加整形機(jī)構(gòu)，對(duì)煙筐兩個(gè)敞口面方向的煙包進(jìn)行整形，盡量保證第二、第三、第四層煙包重心在經(jīng)過(guò)整形后都落在煙筐承載范圍內(nèi)，減少誤差累積，最大程度地減少了掉包現(xiàn)象和散垛現(xiàn)象。

圖1 原煙煙包

圖2 煙筐

4.智能搬運(yùn)系統(tǒng)主要由：RGV或AGV智能搬運(yùn)小車、自動(dòng)尋址系統(tǒng)、小型拖掛車系統(tǒng)等組成。堆碼完成后的實(shí)煙筐進(jìn)入RGV或AGV智能搬運(yùn)小車,同時(shí)小型拖掛車進(jìn)入指定位置，自動(dòng)尋址系統(tǒng)將幫助RGV或AGV智能搬運(yùn)小車自動(dòng)尋找到拖掛車的位置并將實(shí)煙筐放置到小型拖掛車上，然后小型拖掛車將實(shí)煙筐運(yùn)送到入庫(kù)區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)原煙煙包的自動(dòng)收儲(chǔ)。

綜上所述，原煙煙包自動(dòng)收儲(chǔ)系統(tǒng)有效地改變了原煙煙包初放型的入庫(kù)方式，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了工作效率，降低了煙葉在收儲(chǔ)過(guò)程中的造碎率，保證了收儲(chǔ)煙葉的質(zhì)量，解放了勞動(dòng)力，促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展。同時(shí)帶動(dòng)了煙葉復(fù)烤行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展，具有廣泛的推廣使用價(jià)值，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著今后技術(shù)水平的不斷發(fā)展，應(yīng)大力推廣和持續(xù)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

名稱：《一種麻包自動(dòng)卸貨車》 專利號(hào)：ZL201420784662．8

名稱：《一種原煙麻包自動(dòng)碼包機(jī)》 專利號(hào)：ZL201420784815．9

名稱：《一種原煙麻包自動(dòng)卸車系統(tǒng)》 專利號(hào)：ZL201520303027．8