快递智能分拣机

罗晓清 蒋莎 马立虎 陈延斌

摘 要：在科技迅速发展的今天，网上购物成了人们生活中必不可少的一部分，快递以及其周边行业也随之兴起壮大，然而，因网络购物的出现，新兴的快递行业自身承载业务能力低下，尤在购物量暴涨时期，频频出现“爆仓”和“错件”等问题继而导致了“快递不快”，使得快递行业的发展止步不前。传统的人工快递分拣已经难以应对庞大的物流，人工分拣不仅效率低且耗费较大的人力，因此，为了减轻人工劳动力设计了一款体积小，成本低，高效率的中小型自动分拣系统。研制出代替落后人工分拣方式的自动分拣物流包裹控制系统，成为了我们的关注焦点。本文设计了基于ARM的物流包裹分拣机控制系统，它实现了自动分拣包裹并即时显示信息以及实时监控的功能，具有成本低、效率高的優势。

关键词：快递 ARM 物流包裹分拣机

一、引言

据资料显示，世界上有220多个厂家生产330多种PLC产品，而我国PLC生产厂有约33家，由此可见我国的生产能力和品牌产品极其匮乏，大多数存在中国制造并非中国创造。面对这一局势，对我国PLC生产厂家来说，高效的生产出有自主知识产权的产品并大规模生产成了我们面临的一重要难题。20世纪20年代，荷兰尔玛公司研发了世界第一台信件分拣设备，这为现在的自动分拣设备打下了良好的基础。20世纪40年代第一台计算机的诞生给大家带来了启蒙，经过不断的研究，20世纪70年代后，电子计算机、广电文字识别等先进技术的广泛应用，使得自动分拣技术得到了进一步提高。中国在此方面也取得了巨大的突破，济南蓝剑物流科技有限公司研制的自动分拣系统软件在中国玉溪红塔集团、广东大长江集团、中国轻骑等知名企业得到应用。我国在2016年上半年也突破了10万亿的交易。根据《2016年（上）中国电子商务市场数据监测报告》显示，上半年电子商务交易额为10.5万亿元，同比增长37.6%，刷新了新纪录。网购量的暴增让快递行业发家致富也使其压力巨大。根据相关人士估计，每日至少30%以上的快递在分拣中心无法及时配送。企业是一个以盈利为目的的组织，并将效益大于成本作为运营主旨。各快递公司已在某些区域分点使用，是否要大规模的普及使用成了目前备受关注的问题之一。

二、国内快递分拣机主要特点

（1）能连续、大批量地分拣货物。快递智能自动分拣系统在正常情况下不受气候干扰，无时间限制以及人工疲劳工作的限制，大大减少了快递在站点的堆积同时也提高了工作效率，由此看来自动分拣系统的分拣具有人工分拣系统无可比拟的优势。

（2）分拣误差率极低。快递智能自动分拣系统的分拣误差率主要取决于所输入的分拣信息的准确性，而准确性与输入对象息息相关，如采用条形码扫描输入，除非条形码印刷本身有差错，否则不会出错。目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物。

（3）分拣作业本实现无人化。 建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻工员的劳动强度，提高人员的使用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。

1.目前技术的结构特点。

1.1物流包裹分拣机的种类。物流包裹分拣机由输送机械部分、电气自动控制部分以及计算机信息系统联网组合而成，根据不同要求可将包裹送至分拣道口上。根据用户要求、场地大小、商品特点、体重及体积已研制出多类型的分拣机。按照其结构不同可分为以下几种类型：挡板式分拣机、浮出式分拣机、倾斜式分拣机、滑块式分拣机托盘式分拣机、悬挂式分拣机和滚柱式分拣机。

1.2包装标识识别技术。包装识别技术是快递件追溯系统中的重要一环，主要通过条形码、二维码及射频识别标签，使物流与信息流同步进行，以便用户进行物流查询。二维码和射频识别技术是目前主流的快递件配送中的自动识别技术，射频识别技术又称无线射频识别，是一种通信技术，俗称电子标签，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。由于该技术具有快速扫描、体积小型化、形状多样化、抗污染能力和耐久性、可重复使用、穿透性和无屏障阅读、数据的记忆容量大、安全性高的特点，使快递在运行识别重提高了信息采集的准确性和效率。条码和二维码特点也十分鲜明，如数据容量更大、超越了字母数字的限制、条形码相对尺寸小、具有抗损毁能力。因此被广泛应用。在产品配送过程中，通过读取设备对产品包装上的条码及二维码进行扫描，迅速读取快递件所有的配送信息。这样就大大地提高了快递件配送的效率，降低了快递件在配送过程中的运营成本。

1.3信息交换和处理技术。

（1）无线局域网技术。近几年，网络技术发展迅速，为快递件配送管理带来了极大的便利，物流信息系统通过网络技术将分散在不同地理位置的分支机构、供应商和客户联系起来，使得供应链上的节点信息可以实时交互和共享。无线局域网是相当便利的数据传输系统，它利用射频的技术，使用电磁波，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线所构成的局域网络，在空中进行通信连接，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到"信息随身化、便利走天下"的理想境界。如今人们利用他的特性将其运用于分拣机各大系统中。这些系统在物流信息的交换和处理能够实时而准确的进行，并将所储存数据与处理结果进行共享，使快递件在配送过程中更加便利地进行收发、盘点、分拣等工作。

（2）电子数据交换技术。EDI 就是按照商定的协议，将商业文件标准化和格式化，并通过计算机网络，在贸易伙伴的计算机网络系统之间进行数据交换和自动处理。俗称"无纸化贸易"。在快递发送系统中，电子数据交换技术使得每天的发货和运货定单清晰明了有计划。系统通过电子数据交换技术进行分拣配货，将物流条码标签贴在货物包装箱上，同时把运送货物品种、数量、包装等信息发送给物流运输业主和接收货物业主。利用车载扫描读数仪读取货物标签的物流条形码，核实与先前收到的货物运输数据是否一致，以确认运送货物使得物流运输业主对货物进行整理、集装、制作送货清单并发送发货信发送完成运送业务信息和运费请示信息。利用扫描读数仪读取货物标签的物流条码，并与先前收到的货物运输数据核对确认，开出收货发票，货物入库，同时通过电子数据交换技术向物流运输业主和发送货物业主发送收货确认信息。因此快递件配送过程中的信息处理系统是快递件配送管理的核心与中枢神经。在快递件配的送管理过程中，集成使用了条码（二维码）技术、射频识别的技术、3S技术、电子数据交换技术、网络技术等，实现了物流和资金流以及信息流的实时交互和共享，并且对信息进行实时的处理，极大的提高了快递件配送管理水平。

2.物流的发展和趋势。

2.1国内物流系统设备的发展。中国物流系统设备从起步到发展，经历了40年。1975～1984 年，经过学习国外技术研制出了我国的第一个自动化立体仓库，有了重大的的突破。1985～1994 年，陆续公布了相关技术标准，加快了物流业的发展。1995～2004 年，物流技术行业发展迅速，市场需求的推动与行业规模不断扩大，使得供应商通过引入各国先进技术，为国产物流业提供系统化和自动化的物流系统服务。同时，还向国外出口了中国制造的设备，使国产设备走向国际市场。2005～2014 年，中国物流行业的发展处于提升期和體系形成期的重要阶段，再次我们需要转变模式和调整工作结构。经过了 40 年的探索与学习，中国的物流业不断发展与完善，至今拥有了全世界最大的物流市场之一。虽然取得了瞩目的成效，但还是暴露了一些小问题：（1）系统结构缺少高精尖核心技术；（2）物流企业分布不均匀，结构不完善，同时可供选择的专业设备局限性很大；（3）国内多数企业对其认识肤浅，低价竞争现象极为普遍，混乱的竞争影响了行业的高效发展；（4）企业数量但是规模小，企业间缺少交流，产品模仿化严重，使有限的行业资源不能集中使用，使行业整体利润下降。

2.2 现代物流系统的特点及发展趋势。据资料显示，2015 年我国物流业收益涨幅超过百分之五十，物流业的发展将会是呈现出现代化、特色化和创新化。现如今运用的自动化物流系统都是建立在电、光、声、传感和超级处理器等技术的基础上，它拥有可与 ERP 系统无缝对接的信息显示系统、无人运输系统、强大的存储系统和分拣系统等。

目前我国各大物流中心基本在运用快递智能分拣机，实现了用计算机控制搬运车来完成包裹的收发，这使物流企业的整体运作实现了自动化。在此基础上再结合高新技术实现了可视化物流管理，从而达到了资源有效循环的目的。

3.技术改进及分析。本项目采用嵌入式 ARM 处理器，设计了一个具有体积小、效率高、成本低及节约人工资源成本等优点的快递智能自动分拣机控制系统，实现了准确快捷的自动分拣包裹的功能。此分拣系统提高了工作的效率，缩短了从下订单到收取包裹之间多余的等待时间，节省了分拣快递时的的人力资源，并可以对拣区的情况实时监控，物流跟踪可随时查询包裹所到达的站点，便于信息的管理。本项目中分拣部分的主要内容是：

3.1分类装置的设计：采用激光扫描技术来对包裹的条形码进行识别，在识别后，由此扫描器下方相对应的推块器件进行顺势动作，将被识别的包裹推入相应的滑道。扫描器、推块、分拣滑道这三部分是分拣包裹的一个整体流程，三者缺一不可。以此类推，根据包裹来设定分类，根据分类来设置分类装置。

3.2输送装置的设计：设计直流电机来驱动环形输送带以匀速运转，负责运送待拣的包裹到可识别条形码的扫描器前。将已识别包裹运送至指定位置，未识别包裹继续进行扫描识别，实现经过条形码扫描进行区域分拣。

3.3分拣道口设计：是将已分拣出的商品经过主输送机（或主传送带）进入到集货区域的通道，一般由钢带、皮带、滚筒等组成的滑道，将商品从主输送装置送至集货站台，到达后由工作人员将该道口的所有商品集中后入库储存或者组配装车进行配送。

三、结语

计算机所控制的搬运车自主完成了包裹出入库，使物流企业的整体运作达到了自动化。将标准的物流箱单元化，并建立统一的以物联网基础的平台，上接托盘，下借助条形码扫码系统，实现智慧物流箱物联网系统。再结合高新技术实现物流管理的可视化，达到资源循环与共享的目的。我国是物流业的大国，但不是物流业的强国。资源共享化水平低、产业支撑能力低、人才得不到保障以及安全性和环境保护等软实力较弱，不能满足我国部分物流在国际市场竞争中的生存需求，因此掌握物流业发展的新趋势尤为重要。当今物流系统正朝着多方面发展：（1）环保化，随着社会的发展，生态环境污染严重，为了响应低碳生活我们需建立低碳物流体系；（2）信息化，在信息高速发展的今天，我们应利用无线通讯与数据辨别等高新信息技术，来实现对物流设备的实时监控；（3）一体化，我们将硬件器件和软件程序灵活组合，从而增强了系统的灵活性；（4）智能化，根据快递智能分拣机设计来降低人工成本，使物流迈向智能化；（5）柔性化，我们采用柔性化技术从而提高其适应性及应用性；（6）多样化，滑道、分拣设备及立体仓库等物流设备将按用途、环境、材质和规模等方面的不同划分标准细分出了多种产品，实现了多样化。

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