淺談棉包自動(dòng)碼垛系統(tǒng)的應(yīng)用

■ 雷 鵬 陳從華 王智慧

〔河南京聯(lián)四合棉花科技有限責(zé)任公司，河南鄭州450004〕

一、引言

在棉花加工企業(yè)，棉花加工生產(chǎn)線生產(chǎn)出來(lái)的棉包會(huì)通過(guò)人工小推車(chē)或者夾包車(chē)運(yùn)送至?xí)捍尕泩?chǎng)，然后由人工駕駛夾包車(chē)進(jìn)行棉包碼垛作業(yè)，因?yàn)槊薨鼉蓚€(gè)端面刷有嘜頭并縫有條形碼數(shù)據(jù)標(biāo)簽，夾包車(chē)的夾具會(huì)損傷端面和條形碼數(shù)據(jù)標(biāo)簽，造成棉包的信息丟失，所以?shī)A包車(chē)只能夾持棉包的側(cè)面來(lái)完成碼垛作業(yè)。暫存貨場(chǎng)的棉包碼垛完成后，由于棉包兩個(gè)端面的信息還需要人工核對(duì)無(wú)誤后才能組批出廠運(yùn)往儲(chǔ)棉庫(kù)，因此棉包只有以垂直側(cè)面的方向進(jìn)行碼垛，才能保證每個(gè)棉包的端面完全露出來(lái)。為了完成這樣碼垛形式且不損壞棉包的信息，夾包車(chē)只能采取垂直于碼垛方向的側(cè)面作業(yè)，每個(gè)棉包堆放過(guò)程中，需要反復(fù)不斷地轉(zhuǎn)向、前進(jìn)或倒車(chē)，雖然這一過(guò)程會(huì)由經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員操作，但是碼垛效率依然很低。

夾包車(chē)夾具打開(kāi)放下棉包時(shí)容易觸碰到其他棉包，易造成碼垛歪斜、垮塌，存在安全隱患。為此，在碼垛過(guò)程中，夾包車(chē)需要不斷地從碼垛方向側(cè)面轉(zhuǎn)向到碼垛方向，用夾具從棉包端面整理位置不合適的棉包，不僅進(jìn)一步降低了碼垛效率，而且增大了碼垛成本，同時(shí)留出的夾包車(chē)轉(zhuǎn)向、運(yùn)行通道降低了暫存貨場(chǎng)的利用率。這一工作過(guò)程需要人員與機(jī)械工具配合共同完成，由于每位操作者的水平參差不齊，棉包碼垛的規(guī)整性也存在著差異，還存在棉包碼垛過(guò)程中從夾包車(chē)夾具中脫落的現(xiàn)象，因此具有一定的危險(xiǎn)性。因?yàn)槊藁庸て髽I(yè)是24小時(shí)生產(chǎn)的，所以?shī)A包車(chē)駕駛員在晚上進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候難度要比白天大得多，如果再遇上惡劣天氣，操作難度就會(huì)進(jìn)一步增加，危險(xiǎn)系數(shù)也隨之升高。

棉包碼垛是棉花加工很重要的一道工序，這一工序的自動(dòng)化程度將直接影響著棉花加工的整體工作進(jìn)度，甚至影響加工期的時(shí)間，如果能將這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，將為棉花生產(chǎn)行業(yè)實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化加工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。棉包自動(dòng)碼垛系統(tǒng)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了這一重要工序的自動(dòng)化作業(yè)。

二、工作過(guò)程

棉包自動(dòng)碼垛系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）主要由總控制臺(tái)、智能充電車(chē)庫(kù)、棉包智能搬運(yùn)小車(chē)、棉包自動(dòng)碼垛車(chē)等部分組成?？偪刂婆_(tái)可以設(shè)置在棉花加工企業(yè)總控制室，也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置；智能充電車(chē)庫(kù)一般建在棉包暫存貨場(chǎng)的旁邊，容量可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，包含不少于兩個(gè)充電位的智能充電系統(tǒng)，停車(chē)位可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置；棉包自動(dòng)碼垛車(chē)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)作業(yè)，由蓄電池為其提供電源，蓄電池由電源智能管理系統(tǒng)進(jìn)行控制，每個(gè)暫存貨場(chǎng)的棉包自動(dòng)碼垛車(chē)不少于兩輛；棉包智能搬運(yùn)小車(chē)同樣由電機(jī)驅(qū)動(dòng)作業(yè)，由蓄電池為其提供電源，蓄電池由電源智能管理系統(tǒng)進(jìn)行控制，運(yùn)動(dòng)路線由智能導(dǎo)航系統(tǒng)和主動(dòng)避讓系統(tǒng)共同完成控制，每條棉花生產(chǎn)線到暫存貨場(chǎng)之間的棉包智能搬運(yùn)小車(chē)的數(shù)量不少于兩輛。

圖1 棉包自動(dòng)碼垛系統(tǒng)

因?yàn)槊藁庸さ闹芷谥挥袔讉€(gè)月，所以棉包自動(dòng)碼垛系統(tǒng)一年中大部分時(shí)間是在“休假”狀態(tài)，“休假”期間棉包自動(dòng)碼垛車(chē)和棉包智能搬運(yùn)小車(chē)會(huì)停放在智能充電車(chē)庫(kù)，系統(tǒng)將會(huì)對(duì)所有的棉包智能搬運(yùn)小車(chē)和棉包自動(dòng)碼垛車(chē)進(jìn)行維護(hù)，定期對(duì)兩種車(chē)輛進(jìn)行電池充放電，對(duì)車(chē)輛其他指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)并反饋給總控制臺(tái)，如出現(xiàn)輪胎欠壓、硬件故障等必須人工進(jìn)行處理的問(wèn)題，系統(tǒng)將會(huì)向工作人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)，由人工及時(shí)進(jìn)行處理。這種維護(hù)措施有效地保護(hù)了設(shè)備，使其處于良好的待運(yùn)行狀態(tài)。

智能充電系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定在用電低谷時(shí)對(duì)棉包自動(dòng)碼垛車(chē)和棉包智能搬運(yùn)小車(chē)（見(jiàn)圖2）進(jìn)行充電作業(yè)，降低充電的成本。

圖2 棉包智能搬運(yùn)小車(chē)

在生產(chǎn)過(guò)程中每輛棉包智能搬運(yùn)小車(chē)作業(yè)的順序和任務(wù)都是由總控制臺(tái)統(tǒng)一調(diào)配，通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)劃其行駛路線，當(dāng)路線中出現(xiàn)行人、作業(yè)車(chē)輛等障礙時(shí)會(huì)提前減速避讓?zhuān)划?dāng)行駛過(guò)程中車(chē)輛的參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，棉包智能搬運(yùn)小車(chē)將會(huì)自動(dòng)返回智能充電車(chē)庫(kù)并將故障反饋給總控制臺(tái)，由總控制臺(tái)進(jìn)行判斷并處理；若執(zhí)行運(yùn)載任務(wù)的過(guò)程中出現(xiàn)故障不能繼續(xù)行駛，并且無(wú)法向總控制臺(tái)發(fā)出反饋信息，總控制臺(tái)會(huì)主動(dòng)向搬運(yùn)小車(chē)發(fā)巡檢信號(hào)，若收不到故障車(chē)輛的反饋信號(hào)，總控制臺(tái)會(huì)發(fā)出該車(chē)輛的故障信號(hào)并通知工作人員處理；行駛過(guò)程中電源智能管理系統(tǒng)會(huì)在電量低于警戒值的時(shí)候?qū)⑿畔⒎答伣o總控制臺(tái)，然后完成本次作業(yè)任務(wù)后，暫停作業(yè)并行駛到智能充電車(chē)庫(kù)進(jìn)行充電，待充電完成后將信息反饋至總控制臺(tái)，隨時(shí)等待系統(tǒng)調(diào)配作業(yè)任務(wù)。

棉花加工生產(chǎn)線在車(chē)間內(nèi)，而棉包暫存貨場(chǎng)在車(chē)間外一定安全距離的地方。當(dāng)生產(chǎn)開(kāi)始的時(shí)候，棉包自動(dòng)碼垛車(chē)（見(jiàn)圖3）會(huì)按照程序設(shè)定好的位置待命，當(dāng)棉包由生產(chǎn)線通過(guò)棉包智能搬運(yùn)小車(chē)運(yùn)送到暫存貨場(chǎng)指定位置時(shí)，由棉包自動(dòng)碼垛車(chē)通過(guò)懸臂機(jī)構(gòu)將棉包智能搬運(yùn)小車(chē)上的棉包取走，然后移動(dòng)到指定位置，按照程序設(shè)定的棉包層數(shù)和堆放長(zhǎng)度將棉包有序的堆放，一批碼垛完成會(huì)將信息反饋給控制臺(tái)，控制臺(tái)會(huì)將信息反饋給倉(cāng)庫(kù)管理人員，倉(cāng)庫(kù)管理人員可以及時(shí)安排棉包信息的核對(duì)，方便加工廠下一步工作的順利開(kāi)展。

圖3 棉包自動(dòng)碼垛車(chē)

三、應(yīng)用前景

因?yàn)槲覈?guó)棉花的主產(chǎn)地在新疆，并且棉花加工具有很強(qiáng)的季節(jié)性，一般是在當(dāng)年的九月中旬到次年的一月中旬，所以在非加工時(shí)間棉花加工企業(yè)除維修保養(yǎng)人員和廠區(qū)管理人員外，不需要其他的生產(chǎn)人員。這個(gè)時(shí)間棉花加工企業(yè)的經(jīng)營(yíng)者如果為了做好生產(chǎn)季節(jié)的人員儲(chǔ)備，將生產(chǎn)期的臨時(shí)員工都作為企業(yè)的正式員工，將會(huì)有很大一筆支出。但是如果不這樣維系員工，則容易造成人才的流失，導(dǎo)致生產(chǎn)季節(jié)遇到招工難的問(wèn)題，尤其是打包機(jī)操作員和夾包車(chē)駕駛員這種需要一定專(zhuān)業(yè)水平和工作經(jīng)驗(yàn)的人才，想臨時(shí)找到合適的更難，難以保證加工企業(yè)生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行，更難保證加工的質(zhì)量。

針對(duì)棉花加工企業(yè)這種季節(jié)性生產(chǎn)的企業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度越高越能保證加工質(zhì)量，生產(chǎn)成本也會(huì)越低，企業(yè)的利潤(rùn)率越高。棉包自動(dòng)碼垛系統(tǒng)的出現(xiàn)將會(huì)改變這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，因?yàn)樗膽?yīng)用將取代人工從生產(chǎn)線將棉包運(yùn)送至?xí)捍尕泩?chǎng)，取代人工駕駛夾包車(chē)將棉包在暫存貨場(chǎng)進(jìn)行有序的堆放，既能節(jié)省成本，又能保證加工進(jìn)度，降低人工操作的危險(xiǎn)性，所以，棉包自動(dòng)碼垛系統(tǒng)在棉花加工行業(yè)將會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用前景。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，棉花加工行業(yè)的自動(dòng)化程度將會(huì)越來(lái)越高，像棉包自動(dòng)碼垛系統(tǒng)這種取代人工進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的設(shè)備將會(huì)越來(lái)越多，它們不僅可以降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)危險(xiǎn)性，而且會(huì)推進(jìn)行業(yè)加工工藝的進(jìn)步，從根本上保證季節(jié)性加工企業(yè)產(chǎn)品的加工質(zhì)量。智能化、自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的出現(xiàn)不僅可以改變現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，還可以節(jié)省人工成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤(rùn)。智能化、自動(dòng)化的設(shè)備將會(huì)取代當(dāng)前人機(jī)配合的生產(chǎn)工藝，成為加工企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的主流設(shè)備，為行業(yè)更好的發(fā)展提供有力的保障。