一种货物自动分拣运送系统的设计分析与机电设计

郭楚宁+马帅+郭子兴

摘 要：设计并实现一种货物自动分拣系统，在区级仓库向客户派发快递过程中能够把流水线传送带上的快递经扫描分放至指定运载车，再由运载车自行送至派件货车上。此设计不僅可以减少人工成本，更可以提高货物的安全性，保障了快递物品的完整与可靠。

关键词：小型仓库；自动分拣；运载；升降；循迹

1 问题提出与设计分析

社会经济的发展和网络技术的进步衍生了电子商务，给物流行业创造了一个全新的发展契机，同时这也对传统的物流分拣操作来说无疑是一个巨大挑战。而快递员的快速的市场经营节奏要求有高效、快捷的分拣流程。自动化的分拣系统成本不低于千万，所以对于一般的小型物流仓库来说并没有能力承受成本的压力，那对于中小型物流仓库如何才能调高派送效率是我们要解决的问题。

通过资料查阅和实际调研分析可以看出，对于快递员目前的工作，分拣为快递员工作中的最重要一部分，因此对于现在对提高物流中心的运作效率和服务水平有着决定性的影响。根据目前关于分拣系统设计规划的理论研究，大多是针对集散中心，而我们所提出的方案货物分拣运送系统，用来解决物流系统中快递员容易出现的暴力分拣、装卸不文明、出错率高效率低等等问题。

目前国内外针对大型集散中心的仓库分拣研究较多，如Stingray shuttle穿梭车拣货系统、Pick-Center One 货到人拣选系统、KingDrive智能输送系统等，是目前国内外研究的大方向中较为先进的代表，但是国内外普遍对于中小型仓库研究较为欠缺，因此我们针对中小型仓库来解决问题。 模型制作过程中我们应用了一些简单的机械传动结构、升降结构及摆动结构，应用的电子技术主要为射频。

针对目前中小型物流集散中心工作形式，经实地调研后，我们发现现在大多数物流仓库存在以下几个问题：

a.货物到货后由于长时间汽运颠簸和装货时人工操作不当，导致货物外包装上的条形码标签破 损，无法录系统；

b.发货点分拣失误，将不是收货点的货物错分或者混装；

c.发货点将货物装上货车过程中一般是将货物搬上传送带，再由传送带传送至货车车厢内，但此过程中易造成摔打；

d.操作工有一部分文化程度不高，卸完货后将货物拉至错误区域，无法及时安排分拨；

e.在从传送带旁的隔口搬运至货车上的过程中，易掉落、挤压等。

针对以上问题，我们采用以下几个主要办法来解决：

A.将条形码替换为RFID射频识别技术，图形标签变为电子标签，电子标签可以贴附于包装袋内表面，不会有破损的危险，并且便于识别；

B.通过电子识别与机械推杆相结合，能够确保电子识别的结果准确无误地被机械结构投放至对应运载车内，不会出现“错认”的情况，大大降低了错误率；

C.由运载车将粉检出的货物自动运送至与对应货车车厢相连的传送带上，通过自动升降装置将货物推送至传送带上，此过程保证了货物的安全；

D.在传送带上自行分拣和识别，避免错误的发生；

运载车采用光电循迹，每一组运载车都有特定的运动轨迹，因此不会导致装错车的情况发生，并且车身结构平稳牢靠，保证货物安全；

2 机电设计

3 机械结构设计

（1）传送带部分：

识别并起到分拨作用的推杆固定于传送带上方的架子上，如图，当识别完成后推杆会根据信号进行拨动，将其准确地拨动至对应运载车内。

（2）运载车部分：

运载车部分机械结构主要有小车运动底盘、运载升降机构（包括升降平台、调节丝杆等）、挡板、以及镶嵌在内部的控制电路等。总体视图如下

a.运动底盘

模型中底盘采用铝合金雕刻加工，直流减速电机驱动。

b.运载车车身

底部步进电机带动丝杆，以调节升降平台高度。

电子电路设计

（1）工作流程：

循迹部分：根据四个红外对管的组合状态，调整电机转速和转向，完成寻线工作。当最左边和最右边的对管同时检测到黑线，带表到达卸货位置，这时，底层单片机将循迹完成通知引脚置高，通知上层单片机开始倾倒货物

货物装卸部分

装货：上层单片机控制载货平台根据地盘高度监测器和满载检测器的组合状态，控制载货平台下降，当平台下降到最低，并且货物满载，则上层单片机将循迹开始标志端口写为有效，通知下层单片机开始循迹

卸货：当上层单片机收到下层单片机循迹完成的信号后，控制步进电机，使平台上升，直到平台上升到最高，以将货物倾倒进入货车传送带上。

（2）控制程序：

传送带部分的控制主要分为传送带动力源电机的驱动和舵机的控制。运载车部分主要为电磁或光电循迹以及升降平台步进电机控制。

（3）检测程序：

检测部分程序主要分为两部分，RFID的信息检测和红外开关的货物检测。

通过RFID对货物上的标签内容进行读取，根据其读取的内容记录舵机即将采取的工作状态。当红外开关检测到货物时，如果所记录的舵机工作状态与当前的红外开关编码对应，这个红外开关所对应的舵机将采取工作，否则货物将继续在传送带上传送，至下一个舵机时，下一个舵机将采取对应的工作。

参考文献

[1]贾锦珠. 自动分拣输送系统—物流迈入自动分拣和输送系统时代[J].中国储运，2008.

[2]蒋蕊聪. 自动分拣系统[J].中国储运，2007，11：76-78.

[3张俊涛、刘红科. 基于ARM的快递货物自动分拣系统的设计[J].化工自动化及仪表，2011， 38（8）：968-970.