智能包裹分揀生產(chǎn)線運(yùn)用探索

（重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所，重慶 401123）

由于電商的飛速發(fā)展，帶動(dòng)我國的物流行業(yè)、快遞行業(yè)飛速發(fā)展，物流快遞包裹的數(shù)量日益增加，傳統(tǒng)的人工分揀已經(jīng)趕不上快遞增長(zhǎng)的數(shù)量，傳統(tǒng)人工分揀生產(chǎn)線就只有一條生產(chǎn)線，兩側(cè)都是分揀工人，進(jìn)行對(duì)包裹進(jìn)行分揀，這樣快遞分揀人員數(shù)量龐大，分揀速度較慢，從而智能包裹分揀生產(chǎn)線投入生產(chǎn)運(yùn)用。智能包裹分揀生產(chǎn)線投入生產(chǎn)，能夠通過視覺系統(tǒng)（或PLC控制系統(tǒng)）對(duì)包裹自動(dòng)識(shí)別分區(qū)，智能包裹分揀生產(chǎn)線的投入，使物流快遞行業(yè)的發(fā)展更加迅速。貨物通過視覺系統(tǒng)窗口，數(shù)據(jù)被錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)讀取和處理，數(shù)據(jù)上傳和更新，通過網(wǎng)絡(luò)可以查詢自己快遞包裹運(yùn)送更加清楚，實(shí)現(xiàn)物流的智能化。視覺系統(tǒng)廣泛運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，智能包裹分揀采用高效工業(yè)相機(jī)識(shí)別，DSP運(yùn)用于分揀系統(tǒng)，它具有高效計(jì)算能力；TMS320C6678圖像處理系統(tǒng)，提高數(shù)據(jù)提取和傳輸?shù)哪芰?；通過網(wǎng)絡(luò)或者IO接口，直接對(duì)上位機(jī)及PLC進(jìn)行傳遞，進(jìn)而降低包裹分揀的出錯(cuò)率。

1 生產(chǎn)線的方案探討

1．1 方案與設(shè)計(jì)探討過程

（1）實(shí)地考察。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，廠房的尺寸，廠房尺寸為50×10×5m，中間豎有立柱，立柱尺寸為400×400mm，外墻設(shè)置門洞，尺寸為8×5m，貨車將包裹送至門洞口，人工下貨，下貨后參與包裹分揀，分揀完成整個(gè)動(dòng)作，快遞員將每個(gè)端口的快遞包裹送貨到家。

（2）設(shè)計(jì)要求。依據(jù)當(dāng)?shù)亟值?、村莊及社區(qū)的數(shù)量進(jìn)行端口設(shè)置，設(shè)置6個(gè)有效分揀端口，一個(gè)包裹異常端口；包裹異常端口需要人工進(jìn)行處理相關(guān)未知識(shí)別的包裹；使用皮帶輸送，分揀機(jī)進(jìn)行快速分揀；分揀能力能夠達(dá)到5000件/小時(shí)，能夠連續(xù)24小時(shí)進(jìn)行分揀；控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在設(shè)備安全運(yùn)行的情況下，不出現(xiàn)分揀錯(cuò)誤（異常包裹除外）的情況，分揀機(jī)能夠快速分揀，數(shù)據(jù)傳輸能力及數(shù)據(jù)保護(hù)等功能。

（3）數(shù)據(jù)測(cè)定與方案設(shè)計(jì)。①需求分析。依據(jù)場(chǎng)地及整個(gè)物流的運(yùn)行流程，設(shè)計(jì)方案布局設(shè)置1個(gè)掃碼上件投包位、6個(gè)包裹下線下包位、1個(gè)異常包裹收集區(qū)。通過對(duì)貨車運(yùn)送的快遞包裹進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，每車貨運(yùn)量在5000件/車，包裹的尺寸≤800mm的占整個(gè)的比例為97.5%，故設(shè)定輸送線有效寬度為800mm。

②運(yùn)用功能。智能包裹分揀生產(chǎn)線是將每次貨車運(yùn)來成千上萬的包裹進(jìn)行分選；然而分選是按照地區(qū)進(jìn)行逐級(jí)分區(qū)。由于貨車運(yùn)輸?shù)陌禽^大地區(qū)的所有快遞包裹，就會(huì)導(dǎo)致每個(gè)地區(qū)的快遞包裹混雜，需要對(duì)該地區(qū)的包裹進(jìn)行分區(qū)分選，達(dá)到下一級(jí)的分街道、區(qū)縣，最終由快遞員將分區(qū)好的包裹分別送貨到家。

③設(shè)備組成。智能包裹分揀生產(chǎn)線由輸送系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。A.輸送。輸送系統(tǒng)的設(shè)備組成：3米傳輸皮帶1、90°輸送皮帶轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)、5.4米傳輸皮帶1、90°斜輪式分揀機(jī)1、5.4米傳輸皮帶2、90°斜輪式分揀機(jī)2、5.4米傳輸皮帶3、90°斜輪式分揀機(jī)3、3米傳輸皮帶2、無動(dòng)力輸送線；傳輸皮帶采用優(yōu)質(zhì)鋁合金作為骨架，防靜電優(yōu)質(zhì)綠色PVC輸送皮帶，驅(qū)動(dòng)采用西門子的伺服電機(jī)及控制器。B.分揀。分揀系統(tǒng)由90°斜輪式分揀機(jī)及每個(gè)分揀機(jī)的控制系統(tǒng)組成，分揀機(jī)采用斜擺輪分揀形式，設(shè)備主要由聚氨酯輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、“O”型帶和控制柜等部件組成。系統(tǒng)核心器件采用連桿驅(qū)動(dòng)，其內(nèi)部采用推力球軸承變換方向，同規(guī)格的聚氨酯輪、“O”型帶、U型支架、組合形成擺向機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)縱向輸送時(shí)，由聚氨酯輪與“O”型帶傳送接觸產(chǎn)生輸送；由連桿驅(qū)動(dòng)與推力球軸承接觸產(chǎn)生左向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，控制包裹分揀的流動(dòng)方向，從而實(shí)現(xiàn)包裹單向、雙向多角度的轉(zhuǎn)向。在系統(tǒng)中即可實(shí)現(xiàn)分流、合流功能，又能對(duì)輸送包裹進(jìn)行分揀。C.視覺。視覺系統(tǒng)可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和控制部分。設(shè)備組成：LED照明擴(kuò)展單元、16倍速彩色工業(yè)相機(jī)、7核XG-X200高速型DSP圖像處理控制器、PLC、觸摸屏、光纖傳感器以及服務(wù)器組成。DSP在視覺圖像領(lǐng)域的運(yùn)用DSP是一種嵌入式高性能處理器，廣泛用于聲吶，雷達(dá)，遙控、導(dǎo)航、無線電、軍事工業(yè)運(yùn)用等領(lǐng)域。在視覺上主要是運(yùn)用于缺陷檢測(cè)、尺寸測(cè)量、顏色分選、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)或跟蹤、字符、二維碼、條碼的識(shí)別、視覺定位等職能圖像處理分析等。D.控制工藝流程。人工卸車，將包裹放置到傳輸送線上，且將訂單信息朝上，使相機(jī)能夠清晰的拍照，通過傳輸帶的傳輸將包裹輸送到每個(gè)相機(jī)位，相機(jī)拍照通過網(wǎng)絡(luò)端口將圖片信息傳輸給圖像處理系統(tǒng)，經(jīng)過圖像處理識(shí)別條碼（二維碼），將條碼信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)將與訂單比對(duì)，比對(duì)完成包裹運(yùn)輸?shù)膮^(qū)域代碼（貨物代碼），由上位機(jī)將貨物代碼傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的包裹代碼為分揀命令信號(hào)，傳輸給相應(yīng)的分揀機(jī)構(gòu)，最終分揀機(jī)安裝對(duì)應(yīng)的分揀命令進(jìn)行分揀，完成整個(gè)生產(chǎn)線的自動(dòng)分揀。在包裹的上件傳輸皮帶上安裝一個(gè)光電計(jì)數(shù)器，會(huì)對(duì)總的快件數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，未能自動(dòng)識(shí)別的包裹通過光電計(jì)數(shù)器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，且會(huì)通過異常口集中處理，以上為整個(gè)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及工藝流程。傳統(tǒng)的采用人工掃描錄入數(shù)據(jù)，及確認(rèn)分揀出口端位置；若在操作的過程中出現(xiàn)誤操作，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)線亂碼及相關(guān)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤；且數(shù)據(jù)保護(hù)及傳輸存在較大問題，傳統(tǒng)分揀線，不能實(shí)時(shí)的將數(shù)據(jù)傳輸給控制中心及網(wǎng)絡(luò)客戶端。然而此設(shè)計(jì)可以將數(shù)據(jù)與上位機(jī)和下位機(jī)對(duì)接，操作工人可以及時(shí)打印包裹的訂單數(shù)據(jù)，及網(wǎng)絡(luò)管理此包裹的物流訂單詳情，即時(shí)更新數(shù)據(jù)。

2 生產(chǎn)線的特性

2．1 智能化

智能包裹分揀生產(chǎn)線的生產(chǎn)全程采用人工智能技術(shù)、自動(dòng)化分揀技術(shù)、信息工程與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠解決庫存水平的確定、運(yùn)輸?shù)缆返倪x擇、自動(dòng)跟蹤的控制、自動(dòng)分揀的運(yùn)行、物流配送中心的管理等問題。

2．2 高效性

智能分揀系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)和控制，可以靈活組裝，能完美對(duì)接各環(huán)節(jié)軟硬件，分揀效率達(dá)5000件/小時(shí)，廣泛應(yīng)用于電商、快遞、食品、醫(yī)藥、物流等行業(yè)。

2．3 柔軟化

實(shí)現(xiàn)智能包裹分揀系統(tǒng)的柔軟化，必須以顧客為中心的理念運(yùn)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，即真正地根據(jù)消費(fèi)者的需求變化來靈活調(diào)節(jié)生產(chǎn)工藝。智能包裹分揀的發(fā)展也應(yīng)該如此，必須按照客戶的需要提供高度可靠的、特殊的、額外的服務(wù)?！耙灶櫩蜑橹行摹狈?wù)的內(nèi)容將不斷增加，服務(wù)的重要性也將越來越高，如果沒有智能包裹系統(tǒng)的柔性化是不可能達(dá)到的。

2．4 信息一體化

利用信息化系統(tǒng)管理系統(tǒng)，智能分揀系統(tǒng)既包括企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)過程中的全部物流活動(dòng)，也包括企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與個(gè)人之間的全部物流過程。智能物流分揀的信息一體化是指智能物流活動(dòng)的整體化、信息化和系統(tǒng)化，它是以智能管理為核心，將物流過程中分揀、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、包裝、裝卸等諸換屆集合成一體化系統(tǒng)。以最低的成本向客戶提供最滿意的物流服務(wù)。智能物流分揀系統(tǒng)無論其規(guī)模大小，都會(huì)使用一些軟件來進(jìn)行訂單管理、倉庫管理、物料控制與設(shè)備控制等。信息一體化的智能物流分揀系統(tǒng)、倉庫管理系統(tǒng)與倉庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的在于通過管理任務(wù)信息，都可以顯示于一個(gè)訂單、一個(gè)的用戶、一個(gè)批次、一次運(yùn)輸、一次存儲(chǔ)、一次裝卸等都可以做到單獨(dú)的界面，不論是工業(yè)生產(chǎn)，還是智能研究，關(guān)于智能物流分揀系統(tǒng)一般采用的是WMS或ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）系統(tǒng)

3 結(jié)語

伴隨著物流的國際化、物流技術(shù)的全球化和物流服務(wù)的全面化，物流活動(dòng)并不僅僅局限于一個(gè)企業(yè)、一個(gè)地區(qū)或一個(gè)國家，智能物流涌進(jìn)這個(gè)大家庭中，智能包裹分揀作為智能物流的一個(gè)環(huán)節(jié)，為實(shí)現(xiàn)貨物在國際間的流動(dòng)和交換，以促進(jìn)各個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源優(yōu)化配置，一個(gè)社會(huì)化的智能物流體系已經(jīng)形成。構(gòu)建智能物流體系對(duì)于降低商品流通成本起到?jīng)Q定性的作用，并成為智慧化社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。