快遞大信封自動(dòng)封裝分揀一體化設(shè)備研發(fā)

黃其智，符吉林

（1.中科院廣州電子科技有限公司，廣東廣州 510070；2.國家食品藥品監(jiān)督管理局廣州醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，廣東廣州 510663）

近年來，快遞物流業(yè)爆發(fā)式發(fā)展，業(yè)界迫切需要一種快遞大信封自動(dòng)封裝分揀設(shè)備。國內(nèi)外主流企業(yè)在傳統(tǒng)郵政掛號小信封自動(dòng)封裝和分揀設(shè)備研發(fā)制造已經(jīng)比較成熟，技術(shù)比較高，例如上海郵政科學(xué)研究院與美國必能寶（Pitney Bowes）公司的相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到15 000/h的處理能力。但是，與傳統(tǒng)郵政掛號小信封自動(dòng)封裝和分揀設(shè)備不同，快遞大信封由于體積大、插封物料內(nèi)容多樣性以及不規(guī)則分頁等問題，嚴(yán)重影響其封裝分選速度和設(shè)備動(dòng)作的成功率。目前國內(nèi)外還沒有成熟的相關(guān)一體化設(shè)備產(chǎn)品報(bào)道[1]。上海郵政科學(xué)研究院、美國（Pitney Bowes）必能寶公司、德國博威(BOWE)公司和奧托（Otto）公司等行業(yè)巨頭正在加快研發(fā)快遞大信封的自動(dòng)封裝分揀一體化設(shè)備[2]。如果這些廠家沒有在總體設(shè)計(jì)上有革命性理念創(chuàng)新，他們很難在短時(shí)間內(nèi)有所突破[3][4]。

快遞大信封規(guī)格長×寬×厚為324 mm×229 mm×9 mm，如圖1所示。

圖1 快遞大信封

設(shè)計(jì)目標(biāo)：

（1）研發(fā)一套快遞大信封自動(dòng)封裝分揀一體設(shè)備，設(shè)備采用分立式模塊式結(jié)構(gòu)，便于安裝維護(hù)和使用。

（2）錯(cuò)封和漏封率0.05%以下。

（3）稱重校驗(yàn)誤差小于±1g。

（4）水平進(jìn)料容量超過1 000封，以降低工人操作勞動(dòng)強(qiáng)度。

（5）適應(yīng)不規(guī)則物料分頁插封。

（6）大信封采用雙面膠封舌。

（7）雙熱轉(zhuǎn)印工業(yè)打印引擎的快遞標(biāo)簽打印方式[1]。

設(shè)備大信封處理速度大于2 000封。工作效率是人工操作的10倍以上，人力減少90%以上。

1 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)郵件自動(dòng)封裝、郵件分揀、業(yè)務(wù)管理信息控制。自動(dòng)化系統(tǒng)在EMS郵件交掛號信函后收寄端環(huán)節(jié)的生產(chǎn)處理和生產(chǎn)管理如圖2所示。實(shí)現(xiàn)EMS處理銀行卡郵件自動(dòng)供料、封裝、稱重、熱敏詳情單打印、自動(dòng)分揀格口處理，時(shí)限卡廠與EMS掛號信交接后所有環(huán)節(jié)由工藝設(shè)備自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，提高整個(gè)作業(yè)流程的自動(dòng)化和信息化處理能力。

圖2 信息流程圖

（1）自動(dòng)封裝分揀設(shè)備一次性完成信封條碼讀取、抓取、插封、封裝、自動(dòng)稱重、信息比對、打印收件人名址、粘貼收件人名址、按封發(fā)格口關(guān)系自動(dòng)分揀、郵件自動(dòng)上傳到EMS收寄系統(tǒng)的一個(gè)作業(yè)等動(dòng)作。整個(gè)流程須按照指定的業(yè)務(wù)規(guī)則確保封裝內(nèi)件與封裝信封表面粘貼的名址保持一一對應(yīng)的關(guān)系。

（2）所有物料的進(jìn)入模塊均滿足在正常生產(chǎn)狀態(tài)下連續(xù)添加物料而不導(dǎo)致中斷生產(chǎn)需求。

（3）信息讀取模塊采用非接觸式讀取c5信封上的條碼信息，并正確解析信息。

（4）信息讀入模塊信息讀取速度4 500條/h，信息讀取準(zhǔn)確率100%。

（5）動(dòng)態(tài)穩(wěn)重模塊檢測封裝是否空卡或重復(fù)多卡錯(cuò)誤，將不匹配郵件剔除入廢件收集箱，由人工校對處理。

（6）按照熱敏標(biāo)簽的粘貼方式粘貼在信封的指定位置自動(dòng)封裝分揀設(shè)備及其配套系統(tǒng)不得以任何形式復(fù)制、泄露證件和郵寄信息。

（7）系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要有有效的核查與糾錯(cuò)功能或處理方案。一是要對每環(huán)節(jié)物料的物理缺損進(jìn)行核查，要保證對每一個(gè)不合格的物料都能夠從生產(chǎn)系統(tǒng)中得到核查并剔除出來，并對這些物料有后續(xù)的處理方案；二是要確保封裝內(nèi)容與名址100%匹配；三是設(shè)備要能夠自動(dòng)甄別每一環(huán)節(jié)因糾錯(cuò)所引起的數(shù)據(jù)和實(shí)物順序打亂的狀況，確保糾錯(cuò)后的各環(huán)節(jié)實(shí)物與數(shù)據(jù)100%匹配。

（8）系統(tǒng)須對每一環(huán)節(jié)有監(jiān)控和事后追溯功能，能確保在處理過程中和處理后對具體的每一個(gè)郵件、地址標(biāo)簽和完整郵件的處理過程的任一環(huán)節(jié)可調(diào)取作業(yè)記錄。

（9）系統(tǒng)在物料進(jìn)入模塊預(yù)留可添加模塊的接口功能。

（10）設(shè)備有安全保護(hù)設(shè)計(jì)，安全罩和設(shè)備門裝配有接觸開關(guān)，安全罩打開時(shí)，系統(tǒng)將暫停工作；設(shè)備是分立式設(shè)計(jì)，便于維修保養(yǎng)。

（11）設(shè)備及部件有吸音設(shè)計(jì)處理；設(shè)備配備噪聲吸收通風(fēng)口，有利于熱空氣散發(fā)。

（12）通過每個(gè)分揀格口設(shè)計(jì)光電傳感計(jì)數(shù)器，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和復(fù)核每個(gè)格口信封數(shù)目與總分揀信封數(shù)目，對比與系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否一致，及時(shí)發(fā)現(xiàn)分揀過程的錯(cuò)誤；格口設(shè)置滿格報(bào)警，提醒操作人員及時(shí)收集成品郵件。

（13）系統(tǒng)自動(dòng)生成日志文件，包含所有在任務(wù)中發(fā)生的信件、事件等信息。

設(shè)備由掛號信及其他物料輸入站、大信封輸入站、插封模塊、封舌模塊、稱重校驗(yàn)?zāi)K、打印貼標(biāo)模塊、廢料和分揀模塊等組成。采用分立式獨(dú)立模塊設(shè)計(jì)。圖3最右邊是大信封入料站，緊接著旁邊是4個(gè)掛號信及其他物料輸入站。

圖3 設(shè)備總體設(shè)計(jì)

（1）信封及物料輸入站

圖4為掛號信輸入站和大信封輸入站，采用水平入料方式，使物料容量從傳統(tǒng)垂直分頁結(jié)構(gòu)[5]的300份增加到1 000份以上。減少了人工上料次數(shù)。

圖4 輸入站

（2）物料站（EMS信封插入）

為了提高插封速度，圖5所示的物料站的插封機(jī)構(gòu)采用三工位輪換式送料插封。

圖5 物料站

圖6 封口模塊

（3）封口模塊

根據(jù)實(shí)際作業(yè)流程需要，圖6所示的封口機(jī)構(gòu)沒有采用常見的涂膠水封口方式[6-7]，而是保留了雙面膠封口工藝。撕雙面膠設(shè)計(jì)如圖：

（4）稱重校驗(yàn)?zāi)K

圖7所示為稱重校驗(yàn)?zāi)K采用國產(chǎn)高精度動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，精度達(dá)到±1 g。

（5）打印機(jī)模塊

圖8為打印模塊打印貼標(biāo)采用雙引擎技術(shù)，既可以提高速度，又可以便于不停機(jī)上標(biāo)簽材料。

（6）收容格口

10個(gè)收容格口（圖9），其中一個(gè)作為廢料收容倉，每個(gè)格口有光電計(jì)數(shù)器，統(tǒng)計(jì)每個(gè)格口分揀數(shù)量。保證分揀速度和分揀準(zhǔn)確性。

（7）控制中心

控制中心上位機(jī)和PLC操作界面都采用可見即可得操作界面。包括配置、啟動(dòng)/停止、連續(xù)/單步、貼標(biāo)啟動(dòng)、真空泵啟動(dòng)、數(shù)據(jù)清零和自動(dòng)供料等按鍵功能。

圖7 稱重校驗(yàn)?zāi)K

2 結(jié)論

作為國內(nèi)首套大信封封裝分揀一體化設(shè)備，設(shè)備經(jīng)過安裝、調(diào)試、測試，于2017年7月15日正式投入生產(chǎn)使用，累計(jì)運(yùn)行超過4個(gè)月，用戶反映良好：

圖8 打印模塊

圖9 收容格口

（1）設(shè)備由1到2位工人操作，處理速度超過2 000份/h，按80%效率計(jì)算，超過12個(gè)人作業(yè)量。

（2）郵件的錯(cuò)封和漏封率0.05%以下，破損率小于0.1%，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

（3）設(shè)備操作便利界面友好，需要人工干預(yù)或故障時(shí)，控制平臺(tái)在相對應(yīng)的位置有提示，排除故障簡單，人工干預(yù)時(shí)間在秒級。

該相關(guān)技術(shù)已經(jīng)取得專利保護(hù)。將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)，做好行業(yè)內(nèi)市場推廣。