【正文】 式幾種的裝置對(duì)分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。 主要優(yōu)點(diǎn) /性能參數(shù) 分揀能力 ，一般達(dá) 6000~7700 個(gè) /時(shí)。 適用于大批量產(chǎn)品的分揀，如報(bào)紙捆，米袋等。任何損傷部分都可被極快和極方便地替換。 國(guó)內(nèi)外目前的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 縱觀國(guó)內(nèi)外分揀系統(tǒng)的應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)外的物流配送中心傾向于采用自動(dòng)化程度很高的分揀系統(tǒng)。就國(guó)外進(jìn)行配送業(yè)務(wù)的行業(yè)或企業(yè)來(lái)說，自動(dòng)揀選系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥行業(yè)、化妝品制造等行業(yè)，如日本資生堂、花王、大木等株式會(huì)社 。 因此，除自動(dòng)揀選系統(tǒng)外，國(guó)外配送中心對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助揀選系統(tǒng)的利用也相當(dāng)普遍。自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的價(jià)格問題也是另一個(gè)阻礙因素 ，小企業(yè)一般無(wú)力購(gòu)進(jìn)高價(jià)設(shè)備。 Puttolight）電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu) 點(diǎn)之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強(qiáng)大的功能。它對(duì)國(guó)名經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了很發(fā)大的作用。 所以自動(dòng)分揀系統(tǒng)的核心內(nèi)容就是如何使大量的不同類型的物品自動(dòng)的放到 相應(yīng)的貨架上去而不出現(xiàn)差錯(cuò)，還有如何識(shí)別不同類型的物品。因此合理的應(yīng)用傳感器是本課題所必須的。 3）啟?？刂疲焊鶕?jù)貨物運(yùn)行情況和位置對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟停控制，避免貨物堵塞以及傳送鏈在沒有貨物的情況下空轉(zhuǎn) 。 A) DCS 或 TDCS `分散控制系統(tǒng) DCS 與集散控制系統(tǒng) TDCS 是集 4C（ Comunication， Computer，Control， CRT）技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)。 B) PLC 從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)送處理，是從下往上的。 主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型 PLC 也兼有閉環(huán)控制功能。 由現(xiàn)場(chǎng)電腦操縱，還可掛上位機(jī)，接同總線的上一級(jí)計(jì)算機(jī)。 PLC 是模塊化結(jié)構(gòu)、開關(guān)量順序控制、 10ms巡檢周期、 擁有多種通訊模式。在 1987年國(guó)際電工委員會(huì)（ International Electrical Committee）頒布的 PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義 ： “ PLC 是一種 專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。 21 3） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。如可驅(qū) 動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。 5） 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。本系統(tǒng)可選擇 PLC 型號(hào)為：FX2N— 64MR— 001，合計(jì)總數(shù) 64點(diǎn) — 32點(diǎn)輸入， DC24V， 32點(diǎn)繼電器輸出；尺寸（ mm）：220 87 90，其性能、價(jià)格都優(yōu)于其他 PLC。 本設(shè)計(jì)所用的就是氣動(dòng)式的機(jī)械手，拾取和釋放材料都是由氣壓控制。 因此我選用的是該型號(hào)的電動(dòng)機(jī)。 光電式接近開關(guān) ,利用光電效應(yīng)制成的傳感器稱為光電式傳感器。其原理和外形如 下 圖 所示： （ 反射式光電接近開關(guān)的工作原理及其外形圖 ） 漫射式光電接近開關(guān) 漫射式光電接近開關(guān)是利用光照射到被測(cè)物體上后反射回來(lái)的光線而工作的，由于物體反射的光線為漫射光，故該種傳感器稱為漫射式光電接近開關(guān)。 （光纖式傳感器外形圖） 光電傳感器在自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用 對(duì)射式光電傳感器的應(yīng)用 用兩個(gè)對(duì)射式光電傳感器檢測(cè)傳送帶的張力，如圖所示。如圖所示。這些傳感器可直接安裝于驅(qū)動(dòng)器上也可通過特定的安裝附件進(jìn)行安裝。當(dāng)活塞往外運(yùn)動(dòng)到最外端時(shí)，傳感器 A就發(fā)出信號(hào)（一般傳感器上有指示燈），當(dāng)活活塞往內(nèi)運(yùn)動(dòng)到最內(nèi)端時(shí)，傳感器 B 就發(fā)出信號(hào)。信號(hào)輸入回路主要讀取運(yùn)行過程中的各種位置及壓力信號(hào)，由各種傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的開關(guān)量信號(hào)，通過 I/O 接線端口輸入端用數(shù)據(jù)電纜連接PLC相應(yīng)的 I端口。 。 33 （數(shù)字量仿真盒） 使用時(shí)把數(shù)字量仿真盒與 I/O 模塊的電纜線接頭連接，首先接通電源（暫不接通氣源），由于推料缸兩端安裝有磁感應(yīng)開關(guān)在兩個(gè)極限位置，在兩個(gè)極限位置時(shí)，傳感器上 LED 指示燈、 I/O 接線端口及數(shù)字量仿真盒相應(yīng)指示亮，表示位置到達(dá)及能進(jìn)行檢測(cè)，磁傳感器安裝位置可以進(jìn)行調(diào)整。機(jī)械手是由各種機(jī)構(gòu)組成的裝置，它通過感知器的內(nèi)部傳感器實(shí)現(xiàn)本體和環(huán)境狀態(tài)的檢測(cè)和信息交互；環(huán)境即指機(jī)械手所處的周圍環(huán)境；任務(wù)是指機(jī)械手要完成的操作，它需要適當(dāng)?shù)某绦蛘Z(yǔ)言描述，并把它們存入控制機(jī)中，隨著系統(tǒng)的不同，任務(wù)的輸入可能是程序方式，或文字、圖形或聲音方式；控制器包括軟件和硬件兩大部分，相當(dāng)于機(jī)械手的大腦，它以計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ每刂破鬟\(yùn)行程 序的方式來(lái)完成給定的任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小，說明控制精度越高。動(dòng)作過程分為 8步：從原點(diǎn)→①下降→②夾緊（ T）→③上升→④右移→⑤下降→⑥放松（ T）→⑦上升→⑧左移到原點(diǎn)結(jié)束一個(gè)動(dòng)作循環(huán)，時(shí)間（ T）為可自定，本例為 1秒。 單周期運(yùn)行 在原點(diǎn)位置按動(dòng)啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)運(yùn)行一遍再在原定停止。 回原點(diǎn) 該方式按動(dòng)回原點(diǎn)按鈕時(shí)，機(jī)械自動(dòng)向原點(diǎn)回歸。手動(dòng)按鈕無(wú)效。 (2)過渡過程性能 描述過渡過程性能可以用平衡性和快速性加以衡量，平衡性指系統(tǒng)由初始狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到新的平衡狀態(tài)時(shí)具有較小的超調(diào)和震蕩性；系統(tǒng)由初始狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到新的平衡狀態(tài)經(jīng)歷的時(shí)間表示系統(tǒng)過渡過程的快速程度。 34 第四章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4． 1 控制系統(tǒng)的組 成結(jié)構(gòu) 機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般是使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)為目的，包括高性能的計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的系統(tǒng)硬件和控制軟件。數(shù)字量仿真盒具有模擬 MPS 工作站或 PLC 輸入信號(hào)，顯示輸出信號(hào)數(shù)字的功能，可完成下列操作： 1． 測(cè)試 PLC程序時(shí)，模擬輸入。 ，應(yīng)先切斷電源。 （壓力傳感器外形及符號(hào)圖） 傳感器的連接方法 本單元機(jī)械零部件及氣動(dòng)控制回路安裝無(wú) 誤后，進(jìn)行電氣回路的安裝。如 下 圖所示。 氣爪活塞上集成有磁鐵，隨著距離 的變化磁場(chǎng)強(qiáng)度也在發(fā)生變化，于是傳感器產(chǎn)生一個(gè)模擬量電信號(hào)（與磁場(chǎng)強(qiáng)度成比例關(guān)系），通過信號(hào)值比較單元模擬量信號(hào)被轉(zhuǎn)換成 數(shù)字量信號(hào)。如果傳感器檢測(cè)到可感應(yīng)的介質(zhì)工件經(jīng)過，則有相應(yīng)的信號(hào)輸出， 如圖所示。在光纖內(nèi) ,光被不斷來(lái)回反射 , 產(chǎn)生全內(nèi)反射 ,因而光能通過曲線路徑。光發(fā)射器和光接收器也有一體式和分體式兩種 對(duì)射式光電接近開關(guān) 對(duì)射式光電接近開關(guān)是指光發(fā)射器（光發(fā)射器探頭或光源探頭）與光接收器（光接收器探頭）處于相對(duì)的位置工作的光電接近開關(guān)。光電式傳感器的種類很多，按照其輸出信號(hào)的形式，可以分為模擬式、數(shù)字式、開關(guān)量輸出式。Y系列電機(jī)的轉(zhuǎn)速有雙速、三速、四速三種。隨著機(jī)器人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機(jī)械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。 PLC 的分類與選擇 PLC 種類較多，主要有西門子、三菱、 OMRON、 FANAC、東芝等，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子、三菱、 OMRON 的 PLC。 PID處理一般是運(yùn)行專用的 PID子程序。 3） 運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。而且由于 PLC 技術(shù)較為成熟，編程也較為簡(jiǎn)單直觀，介紹 PLC 的書籍較多，最終決定選用 PLC 控制。核心是總線協(xié)議，基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化。 是互聯(lián)的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。 大系統(tǒng)同 DCS/TDCS， 如 TDC3000、 CENTUMCS、 WDPFI、 MOD3000。 DCS是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場(chǎng)儀表（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站）的 3級(jí)結(jié)構(gòu)。如果此段不布置電機(jī)，使升降臺(tái)上的水平運(yùn)動(dòng)與水平傳送鏈上的運(yùn)動(dòng)相一致，理論上來(lái)說也是可以的，但這種方法使升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng)必須 與水平傳送鏈的運(yùn)動(dòng)一致，效率太低，故在此布置電機(jī)。 具體結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 、 電容開關(guān) 電感開關(guān) 光電開關(guān) 限位開關(guān) 可編程控制器 滑臺(tái)電磁閥 下料氣缸電磁閥 傳送帶電機(jī) 機(jī)械手電磁閥 13 系統(tǒng)框 圖 系統(tǒng)功能圖如下： 開始 檢查機(jī)械手位置是否在原點(diǎn) 啟動(dòng)電機(jī) 放置貨物 判斷體積 判斷重量 是否到輸送帶末端 電機(jī)停止 分揀 是否到輸送帶末端 電機(jī)停止 分揀 回到原點(diǎn) 判斷模式 回到原點(diǎn) 按下開始按鈕 14 傳感 器與電動(dòng)機(jī)的布置 傳感器的布置 根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，傳感器的分類如下： 1)對(duì)貨物進(jìn)行跟蹤：與計(jì)數(shù)器相連，探測(cè)到貨物之后，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。 機(jī)械手動(dòng)作的時(shí)機(jī)需要傳感器來(lái)給予，本設(shè)計(jì)所要用到的傳感器包括：電感接近開關(guān)，電容接近開關(guān)，光電傳感器，滑臺(tái)限位開關(guān)。根據(jù)實(shí)際需要，將運(yùn)輸，儲(chǔ)存，裝卸，搬運(yùn) ， 包裝，流通加工，配送，信息處理等基本功能實(shí)施有機(jī)的結(jié)合?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，自動(dòng)分揀系統(tǒng)在我國(guó)流通領(lǐng)域一定會(huì)大有用武之地。例如，太原剛玉倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備公司和貴陽(yáng)普天通信機(jī)械廠已設(shè)計(jì)生產(chǎn)貨架電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)、小車式數(shù)字顯示揀選系統(tǒng)、郵件自動(dòng)分揀系統(tǒng)等 。商品的條碼化、包裝的標(biāo)準(zhǔn)化等是自動(dòng)化揀選系統(tǒng)得以順利運(yùn)行的保證，而在我國(guó)，由于商品包裝箱（指運(yùn)輸包裝）上基本沒有印刷條碼，商業(yè)系統(tǒng)至今尚沒有認(rèn)真研究過運(yùn)用自動(dòng)分揀機(jī)。為使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)分揀，需要采取諸如推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝、根據(jù)分揀商品統(tǒng)一的包裝特性定制分揀機(jī)等二次措施。其主要特點(diǎn)有三 : 能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率極低，分揀作業(yè)基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人化。 （ 3） 高效率低噪 獨(dú)特的設(shè)計(jì)達(dá)到了高效率和低噪音的水平，可在限定的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)能集中處理幾萬(wàn)件物 7 品。由于在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中消除了機(jī)械接觸，并在系統(tǒng)與交叉帶單元的數(shù)據(jù)交換中采用了紅外通訊，整個(gè)系統(tǒng)的磨損被降低到最小。 分 類 可三維立體布局，適應(yīng)作業(yè)工程需要。 交叉帶式分揀系統(tǒng) （ Carbel Sorting） 5 由主驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)和載有小型帶式輸送機(jī)的臺(tái)車 (簡(jiǎn)稱 “ 小車 ”) 聯(lián)接在一起，當(dāng) “ 小車 ” 移動(dòng)到所規(guī)定的分揀位置時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶，完成把商品分揀送出的任務(wù)。這些分揀 4 需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測(cè)、語(yǔ)音識(shí)別、高度檢測(cè)及形狀識(shí)別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去，根據(jù)對(duì)這些分揀信號(hào)判斷，來(lái)決定某一種商品該進(jìn)入哪一個(gè)分揀道口。 立體倉(cāng)庫(kù)是一種設(shè)置有高層貨架，并配置有倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械和自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，