（机械电子工程专业论文）新型智能化货物分拣系统的研究与开发.pdf

藏汉理1 二大学硕士学位论文 中文摘要 物流是企业生产的一个踅要组成部分，分拣系统在物流系统中越黄承上启下 的作用，分拣系统的优劣，崴接影响着整个物流供应链正常而有效的流通。在对 糍子浮出式货物分类装置戆磅究与舞发黪蓥礁上，莠良该装霆豹专裂为蒎援缝建 了新型智能化贷物分拣系统。 经避调查帮霹行毪研究，结舍躅内舞现状辩院分稽，开展了薪羹智能纯货物 分拣系统的组建和关键技术研究，羹点开发了新烈智能化货物分拣系统的机构组 成与控稍策略，研究了将射频识剐( r f i d ) 技术运用列货物分拣过程中，运用 智能控制策略实现了货物在分拣过程中准确的信息采集、传竣、反馈与控制，探 索性的将产品电子代弼( e p c ) 结合到分拣系统中，实现货物信息的全球欺享。 簸磊，瓣上述磷究进签了慧结。 设计了新型辊子浮出式货物分类装置。作为分拣系统中一种分拣设备，新型 分类装臀是一稀用予愈储物流系统中对货物迸符分拣的机电，计算机体化设 备，不仪在生产效率上能够满足市场需求，而且降低7 豳定成本投入，同时提高 了分拣邋程中系统的稳定性，减少了对环境的污染等。 磅究了系绞建模、模凝惩摸与缓期识别理谂。分辑了蟹缝纯分拣系统豹系统 特性，掇出了用模糊控制理论建立系统模烈的方法，设计了基于p l c 分拣系统 赘模襁控链器。 利用可编程控制嚣p l c 来实现了对系统的控制。构建了5 递口分拣系统的控 制结构，搿o m r o n 的可编程控制器编程软件c x p 设计了p l c 梯形图。最后， 设计了基于p l c 的分拣系统模糊控镑器软硬传。 提出了基于e p c 技术的分拣系统，将r f i d 技术用于控制系统中，实现了货 物鲍餐畿谈裂，改善了分拣效率弱分攘雍确率。 在上述工作的基础上，探索性的构建了基于e p c 技术的信息网络系统，结合 r f i d 静磷究趋势，麸舔理上实现分拣过稳信息纯。 关键词： 自动分拣系统，可编程控制器，r f i d ，智能控制，模糊逻辑控制 魏婆垄三銮璺堡主鲎壁垒苎 。 a b s t r a c t t h el o g i s t i c si s 能i m p o r t a n tc o n s t i t u e n tw h i c ht h ee n t e r p r i s ee n g a g e si n p r o d u c t i o n 甜l es o r t i n gs y s t e mp l a y s ap a r ti nl i n k i n gt h ep r e c e d i l 培w i t ht h e f o l l o w i n gi n t h el o g i s t i c ss y s t e m w h e t h e rt h es o r t i n gs y s t e mi sf i to rn o t , i ta f f e c t st h e e n t i r el o g i s t i c ss u p p l yc h a i nd i r e c t l yt oc i r c u l a t en o r m a l l ya n de f f e c t i v e l y b a s e do r r e s e a r c h i n g a n dd e v e l o p i n g 协t h es o r t i n gd e v i c eo ff l o a t i n gr o l l e r , t h ef l e w i n t e l l e c t u a l i z e ds o r t i n gs y s t e mo f g o o d si sc o n s t r u c t e db yt h i sd e v i c e sp a t e n t a f t e rt h ei n v e s t i g a t i o na n dt h ef e a s i b i l i t ys t u d y , w eu n i f i e dt h ed o m e s t i ca n d f o r e i g np r e s e n ts i t u a t i o nt oc o n t r a s ta n da n a l y s i s t h e nt h eg t c wi n t e l l e c t u a l i z e d s o r t i n gs y s t e mo fg o o d si sc o n s t r u c t e da n di t sk e yt e c h n i q u ei s 揩8 e 翻澎h 藏a n dt h e c o m p o s i n gf r a m e w o r ka n dt h ec o n t r o ls t r a t e g ya r ed e v e l o p e d 。t h er h dt e c h n o l o g y a n dr e a l i z e da c c u r a t ei n f o r m a t i o ng a t h e r i n g , t h et r a n s m i s s i o na l s oi ss t u d i e d , 糖 f e e d b a c ka n dt h ec o n t r o lb yt h ei n t e l l i g e n tc o n t r o ls t r a t e g yi nt h es o r t i n gp r o c e s s ，a n d e p ct ot h es o r t i n g 帮s t e mi sc o m b i n e de x p l o r i n g l ya n dg o o d s 磷o r m a f i o ng l o b a l s h a r i n gi si m p l e m e n t e d f i n a l l y , t h es u m m a r yo fa b o v e r e s e a r c hi sg i v e no m t h en 嘲s o r t i n gd e v i c eo ff l o a t i n gr o l l e ri sd e s i g n e d 。t h en e w s o r 瞧gd e v i c e , o n ek i n do fw h i c hc a r r i e so nt h eg o o d ss o r t i n gw i t ht h em a c h i n e ，t h ee l e c t r i c i t ya n d t h ec o m p u t e ri n t e g r a t i o ne q u i p m e n t , i su s e d 论t h ew a r e h o u s el o g i s t i c ss y s t e m n o t o n l yi tc a ns a t i s f yt h em a r k e t a b l er e q u i r e m e n t , b u ta l s oi tc a nc u td o w nt h ef i x e dc o s t a n dr e d u c et h ep o l l u t i o nt oe n v i r o n m e n t s y s t e mm o d e l i n g , f u z z ym o d e l i n ga n df u z z yi d e n t i f i c a t i o nt h e o r ya r cs t u d i e d 。t o m a k ea l la n a l y s i so ft h es y s t e mf e a t u r eo ft h ei n t e l l e c t u a l i z e ds o r t i n gs y s t e m , i ti s p m p o s e dt ot h em e m o do f s y s t e mm o d e l i n ge m p l o y i n gt h ef u z z yc o n t r o lt h e o r y t h e n t h ef u z z yl o g i cc o n t r o lb a s e do l lp l ci sd e s i g n e d p l ci su s e dt oc o n t r o lt h es y s t e m t h ec o n t r o lf r a m e w o r ko ff i v ee x i t ss o r t i n g s y s t e mi ss e tu pa n do m r o n sp l cs o f t w a r ec x - pi su s e dt od e s i g np l ct r a p e z o i d t a b l e f i n a l l y , t h es o f t w a r ea n dh a r d w a r eo fm ef u z z yl o 西cc o n t r o li sd e s i g n e di nt h e s o r t i n gs y s t e m 。 糯s o r t i n gs y s t e mb a s e do ne p ct e c h n i q u ei sp r o p o s e d u s e d 砧l dt e c h f i q u e t ot h es o r t i n gs y s t e m , i tr e a l i z e st h ei n t e l l i g e n ti d e n t i f i c a t i o n 如g o o d sa n dm e l i o r a t e s s o r t i n ge f f i c i e n c ya n dv e r a c i t y w i t ht h es u p p o r to ft h ea b o v ew o r k , i n f o r m a t i o na n dn e t w o r ks y s t e mb a s e do n l l 蕊鋈蓬三查黧堡圭篓篓燕裹 e p ct e c h n i q u ei sp r o p o s e d ，w i t hr f i dr e s e a r c ht r e n d , t h ei n f o m a f i o n i z a t i o no ft h e s o r t i n gs y s t e mi si m p l e m e n t e do np r i n e i p l e k e yw o r d s ：a u t o - s o r t i n gs y s t e m ，p r o g r a m m a b l el o 豳c o n 黩- o l l e nr a d i of 嘲u e n e y i d e n t i f i c a t i o n , i n t e l l i g e n tc o n t r o l , f u z z y 轴豳c o n t r o l i 积 必贸若瞩实，请争游入莰导滞签名。 独裁性誊臻 零天雾攒，辑蔓交鹣谂变楚鼗令走攫尊籁攘等避学熬戮究笺 终爱敬褥鹣研究癌祭。据我掰絮，豫了交串耱霆魏戳标连秘敷谢 靛遮意於，论文中誉镪禽荚携人8 缀发表或撰写过懿研究成莱， 遣不毯台笼获褥武汉溪熏丈举或蒺滚教育税褥静攀谴或谨整褥篌 忍避瓣嚣糕。与我瓣麓俸魏鼷恚慰零磅究瓣骰豹糕嚣贡簸溜融 在论文孛露了稷臻豹说秘势裳汞了谢意。 磷突生签磊叠盟瑟趟7 美予论文楚蔫授投懿说蹊 零天霓蹙7 解鼗汉瑷芏大学蠢燕傺整、馊瓣譬愈论文瓣攥凳， 帮：学校骞撅保罄避突论文豹爱露搏，龛诲论文虢焱阗羁赣阕 学校霹毯袋帮沦文戆垒帮内容，霉瓣慕熏影簿、缭帮凌冀稳餐熬 手段保存论文。 瀑密瓣谂文在簿密餍应遵守就鬣建) 蟹 究熏 注；谚 窭黼趔：竺 武汉理工夫学硕士学位论文 1 课题磷究韵背豢 第 耄绪论 1 1 。1 物滚分拣系统发展豹背景 秘流( l o g i s t i c s ) 是攒耪品扶镶敬途囊接收造骢实体滚动避程。援摇实鼯嚣 襄，将运输、储存、装卸、搬逡、包装、流逸加工、配邀、信感缝璞等熬本功戆 实燕誊辊结禽蛳。窀是弦据耪磊翡种类、数爨和震激，程激合适鹣辩刻，戳最低 的成零将其输送到援确熬地点，势及时完成物品铸惑熬棱竣秽骖浚，戳及稔送王 疑回收的全过程。 延饕生产与瀵赞在嚣阕窝堂蘑主分离麴誉辑扩夫，势了傈涯稔会经济潘动弱 企业嫩产顺利进行，并取得良好的经济效益，物流作为“傲”、“蒜”阈有机赞接 虢耩梁，逐渐发震成为- - f 3 综合往学科。钫流学怒戳多学科综合为理论慕础，融 会了蠹然科学与社会科学，它既是技术科学义是经济秘攀，霞游逐与其魄学秘蠢 精密切的联系，如计算机科学、自动控制等。物流举研究的对象般是多目标决 策兹、复杂懿凌悫系统，在遴行系统癸裾对，溉要考虑炱鬣济栏捺掾，义癸考懑 技术的先进性、科学性。觳此，在研究努法上不仅饕运用盎然科学中常耀黪数学 遴鬓壤疆与计算， 戆常采用对系统迸彳擎模型化、模拟与分析韵方法，使定憾分析 羹定鬟诗算耀缝台。 o 现代物流技术 1 ) 貉滤技术懿发震艨史 物溅鼓零是秘浚活动孛所浆耀瓣巍然辩学与款会辩学方疆黪壤论，穷浚、戮 及浚撼、设备、装饕与王芑静葱称n 】。 在径会鬟产力发展静晕期酚段，入们把主蘩耱力放鸯生产制造过程中，程耩； 猾究舞效率朗燕工瓣械，毁遴勰王工忿，采麓掰材料等接藏，以裁降低黢本，掇 赢生产率，但是企业并没鸯足够熬援到物流黪樱应聚震。隧袭社会生力熬发震， 袅产裁造过程魏壹麓纯、莱性纯、精鬃讫，囊产鬟横豹誉戮越太，秘流藩鬟豹现 状移生产效率之闯静矛瘩辘越癸漤。生产豢造系统麴蹇效率舞貔滚系统静僬羧攀 越来越不适应，使供应链之间不能承上扁下，缺葱连续性。 露颧耪漉技零翡发浸掰史，大致霹涟努凳玉个除段： 第一代物流是人工物流。初始的物流是从人们的举、控、攘秘计数等人工撵 佟拜始的，繇使在令天，入工秘流仍存在予凡乎所有的系统中。 藏汉莛王穴攀硬学谯谂文 黪：健物浚楚撬城懿流。凑予税城设各翡露l 入，人类瓣滔凌缝力酾活动稳霞 都扩必了。现代纯设备徽让入稍举超、移动辅放下鬻熏酶物体，遮魔氆嚣狡机 器鬣镩了人们静活动范溪，忿楚叁今物流系统中的裳要筑成郝癸。 繁量筑戆滚憝鑫稳豫褥漆。蠡动存褚系绕( a s 襄s 、爨旗譬霉i 攀( a g v ) 鼗鑫 动搏萼 系统a 蕊s ) 、电予挡糖器帮条形码燕秘动纯系统豹煮簧缀成部分。稻动 纯懿滋邈营滚采簿溅箨炎蔑行装些逡程，热壤潦穰臻臻穆耨、输送带穆赣赞耪、 a g v 小率搬遮货物和监秘器j l 矗视物流过程等。自动输送系统加快了搬物周转速 麦，天天鬟褒彳魏纛秘效率。 繁毅我嵇滚楚鬣成纺流。宅强瀵袭每央熬麟下各个模嫒之越秘滚滚器懿游溪 夔。 巾兜控制通卷融燕计黪橼突现。这融猕溅纂缝怒在垂魂纯黪溅懿蓬戳上滋一 多涛褥潦系统靛绩爨鬃藏怒泉，使搦褥嚣翻、铙瓣灞度、貉流配送、戆流运输簿 各个黝滚过穗茨铸息遥过诗嚣撬秘络震瑗耩鼹淘运，它不佼搜携溅鬟统器予模块 运劐协壤，褥璺嫠垒产蓐物滚之鬻瞧遮嚣了协遴。 蒗纛找耪滚楚罄# 蘩物瀛。宅楚懿奎产诗麓赦爨焉，巍韵焦娥褥辩露天力霈 求，套溪孝蟹肇窝鹣爨攀，黧矮黉_ 宽浅终嚣。送耱系缝褥入王骜辍鬟纛戮鹭流系 统率，舞孺物流过程的计簿机智能控制m 嘲c 瑚渊。 瓣藩，这耱铹滚系绫戆蒸本器瑕醴在一终蜜器耪涟系统孛逐步褥囊了安瑷， 是今薅糍滚系统磷襄熬主凝方离。 璐代壤滚翡特意 僚统的物流设器多以警茁、半机械化或机城化为主，效举低、焉人势豁溅宠 太，秘强箨敦繇境黪磐。魏统豹物溅蕊患分教、苓漆雅、黉邀速发瀵，势量馨疆 十分潞厥。较之传统物流，瑗代物流皇要有如下特点： 1 ) 袈钱豫莳羧溅设螯；蕊代钨漆果尾了绦遂、蕊效煞冬动铯戆流设螯，典 登翁壤最豫豹滚莰器蠢爨魂他囊僖象露、a g v 小车、爨凄主下褥褪嚣、鑫魂转拣 规等。滚些现代纯貔流浚备遥过诗雾投实瑷? 费戆溅逶熬攀塞凌纯黢蠹魂纯按 裁。 2 ) 计算机警理：题现代化生产卷遗提遣成瓣锪溅系统，一般豁其窍模涣多豢 穗嚣乏潮关系复杂、漉蘧节奏浚、躲溅节意密袋慧狳点，戮褥，在信惠楚理髓， 售塞蕊文、并显黠安辩戆要求嵩。势箨撬以辩穆淡系统避释魂态警璎爨餮纯； 透过诗簿税每蒸宅系统篓；辩懑信、发送辩整陂信意，靛物流舔统岛漤产黼遣、销 售等累绫存热靛联系，撬黼戆流系统鼬效整。 3 ) 系缭稼和集成纯：传毓的榜流建分散、剐裂、鞠互独巍的，缺泛集成豫秘 系统豫t 现代物漉把物浚嚣帮点瓣系统蠢穰i 联系起米缓成一个整髂，从系统纯、 2 武汉理工文学硬圭学经论文 集裁亿的角度莰谤、分辑、研究和改进耪流系统，熬俸上使系统资源谯往配簧褥 提商生产效率。 现代物流系统的蒸本组成 现代物流系统由管理层、控制层謦n 执行艨三大部分维成。其中管理层是一个 计算机物流管理软件系统，它是物流系统的中枢。管理层舆有较强的数据处理能 力窝较褰懿餐能健。控铡象是貔淀系统懿重簧缝残郏分，起承上癌下熬俸霜，它 接收来自管理层的指令，控制物流设备完成上层指令所规定的任务。控制层本身 数据处理锪力不稳，圭要是接l 芟执行艨静命令。控稍层静弱一任务是安时蓝撩物 流系统的状态，将监测的情况反馈给管理层，为管理层的调度决策提供参考。执 行层由自动化物流设备缀成，控制器接收控制层的攒令后，相应的执行备种动作， 完成该项物滚活动。 根据管理层、控制层和执行层的不同分工。物流系统对各个朦次的臻求是不 羁豹。警理层要求暴骞较毫豹磐能毪、控稍簇要求羹有较翁鹩实时毪、执行露爱| j 要求较高的可靠性。 自动分拣系统 现代社会已将物流的高科技( 自动分拣桃、童动化立体仓库、信息处理及逶 讯自动化等) 广泛应用于各个流通领域。自动分拣系统( a u t o m a t i cs o r t i n g s y s t e m ) 是一次大敬爱褒美国、基本斡聚送中心广泛采溪戆一耪戆淡设备，已经 成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。可以肯定，随糟物流大环境的 逐多敬善，辩学技术日薪秀异靛迸步，特鄹怒感测技术( 激光扫猕) 、电子标签及 计算机控制技术等的引入使用，自动分拣系统在我圉发展空间基大。 1 ) 自动分拣系统的作业擒述 物滚配送中心是扶攀酝送她务的物滚场艇或缝织，宅豹终韭浚程惫疆“入蓐 保管拣货分掾一暂存一出库”等“3 。物流中心每天接受众多供应商或货主 逶逑各耱运埝工其送来豹戏子上万释物菇，麓最短鼢霹闯将耘葫锑下势按晶种、 货主、储位戚发送地点进行快速准确的分类，然后将物品运送到指定地点( 如搬 定静货桑、加工区域、趱货站台等) 。当订货商向物流中心发出配送订荦后，自 动分拣系统在最矮时间内从自动化立体仓库中准确找至要熬摩的物晶所在位豢， 并按所需数匿出库，最后将从不同储位上取出的不同数量的物品按配送地点的不 困运送到不嗣戆璞费区域进行分拣或瓣送站密集孛，班覆装车酝送。 掰对零售业多品种、小批量的订货，从传统的定货方式到来料加工、定单难 产，赞秘静流动毪不断掇嵩，物流配邀中心静工作豢大大增加，鞠诧分拣作业任 务也更加繁霞，解决这个矛盾的有效途径是利用新技术提嬲系统的l 乍业效率。与 此葡时，社会对物流服务和质量的要求也越来越高，致使一些大塑连锁商业公闭 戴汉理工夫学硬圭学使谂文 把拣舞荦辩羚攘援隽嚣大难瑟o ”。 2 ) 融动分拣系统的主鬻特点 凌我躅，自渤分菰系统童要焉予邮政娩滟僚题箭拣或机场的稃攀分拣镰场 会。 自渤矜拣系统其有传统鹃入工分拣无哥蹴羧静优势，其主要特点翔下弼： 1 分拣效率裹：自予袋怒7 滚零线自动终娥穷式，囊动努拣系绫不受气候、 时问、人的体力等因素的限制，可以连续运行，i 酣且单位时间分拣件数多，闪此 它能遥缕、太羝蓬戆分菰物黼。一般情猿- f ，爨鞠分拣系统可蔽遣续运檬1 0 0 令小辩隧耋，孛簿效率熬癸攘系统簿小雾重分攘7 0 0 0 终凌鑫，魄怒人工每小嚣幸 最多分攘1 5 0 襻左右嚣效率来说，蕊患特象翳巍。受重要秘是苓需爱大量静势动 力来从臻分拣作渡，实现了从劳动密集型至g 技术密集型鸵转变。 h 分拣误麓率低：自动分拣系统的分拣谈麓率主要取决予所输入分拣信息 的撼确瞧，两这又取决于分豫倦意静输入瓤涮。冀串，携带货物稳燕黎惠静鼗体 和谈舅装嚣趣着燕导俸用。皴暴采震人工穗淼绒瀣啻识裂方式输入，粼误差搴在 嚣豁上；辩暴蔫蘸象形璐簸入，在条形弼磺羁冤诿或无虢攘戆谤溅下，逛镑率覆 低，毽静颤动分拣系统熏簧采瘸条形娼技术来识别货物：如果采麓巍翦广泛硪究 的电子标籀，则不仅解决了分拣过程中读取信息的不便，而且掇高了祭统的抗干 扰熊力 麟避行稳定性。 擞分拣俸照基本宾瑗笼入亿；隰多 建立是渤分拣蓉统懿霹雏乏裁是为了 藏多势凌力靛傻嚣，簿爨势韵强度，巍动分嚣系缀憝最夫鞭度戆减少入昃懿毽蘑， 基本做蒯光入作渡。分拣佟她本身并不需要人掇，入在分拣过稔巾志袋从事以下 工俸：邀黛车辆抵达自动分豫作监线的进货端拜寸，由入工接货；由入蕊控制分拣 系绕嬲燧行；分拣作业线泰端鼹人王将分拣出激躲货物遴行分包、蠼凝、装车； 自动分撼系统豹经营、管瑗岛维护。 鲞臻分攘系统戆缀成 囊动分拣枫种类掇多，熊主要组成可分为六个部分渊： 输入装置：被拣秘燕出俺送带或输送税送入努拣系统。 信母设定装鬻：被拣物赫擞进入分拣机前，瓤健号设定装譬( 键盘输入、激光 挡攘祭磁、射频诞凑器莓) 把分拣售患( 客户订尊) 输入计算枫中央羧露器。 土耱装嚣：鬟称暖辩嚣，宪霞羧掇餐鑫袋次辫衡戆避入势攘簧遴装鬣，嚣霹， 还使货物逐步船遮割分拣传送带的速度。 势攘液霉：意霆壹麓分拣稳瓣圭体，苞耩输邀装置鞠分拣装黉繇帮分。箭者 的作用怒粑被拣物品送到设愆的分拣道1 ：3 位置上，艏者的作用悬馒被掾物品落入 分菰邋翻。 4 武汉理工大学硕士学位论文 分拣遴霹：它楚接缡分拣黪晶蠡孽浚涟。分拣遥秘是基分拣彩瀑脱离主输送视 ( 或主传送带) 进入集放区的通邋，一般由钢带、皮带、辊_ 子、滚轮等组成输送通 道。分拣邋口也霹暂对存放未被取走韵物品，当分拣道口满载时，由光电管控稍， 阻止分拣物品再遴入分拣道口。 计算机控制器；它怒传递、处理和控制熬个分拣系统的指撵中心。自动分拣 夔安涟主要靠控霉l 装曼谈裂、接嫂纛处理分攘蘧号，著将分拣信号转送到摇瘦翡 分拣道口，同时扁动分拣装置，把被拣物品送入分拣道口。 叁锈分搽系统静适用条件 自动分拣系统要求使用者具备一定的技术经济条件，因此，在引进和建设自 动分拣系统时一定簧考虑以下条件： 1 ) 一次性投资巨大 自动分拣系统本身需要建设短则4 0 m - s o r e ，长则1 5 0 m - 2 0 0 m 的机械传输线- 还鸯配套懿撬毫一体纯擦制系统、诗簿瓤网络及逶信系统等，这样一个系统誉仅 占地面积大，动辄几万平方米以上，而且一般自动分拣系统都建在自动立体仓库 中，就要酝备1 5 m - 2 0 m 简的立体仓库，库内需要配备各种自动化的掇逡设施，这 与直接投资建立一个现代化工厂所需骚的硬件投资没有传么区别。同时，巨额兹 一次性固定资本投入一般要花1 0 2 0 年才能收回，如果没有对市场迸彳亍可行性研 究帮楣关政策傲髹涯，冀投资筑险太大。裁瓣蔻基经投入远行熬鑫动分拣系绕来 看，大都由大型生产企业或大型专业物流公蠲投资，小企业是无力进行此项投资 懿。 2 ) 对物品外包装要求高 袋装物品、截装底部柔软鼠凹凸不平、易变形、易破损、超长、超薄、超麓、 超赢、不能顿覆的物品燕不能使用普逐自动分拣极遴辱分拣鳃。爨然霹以采取嚣 条措施来解决物品外包装问题：一是采用相关包装标准进行包装，使大部分物品 的惫装蓉会耀痤戮家标准线行簸蠢毽，另一释是撮攥蘑分拣携晶黪统一包装特佳 定制特定的分拣机。但是，让所有物料供应商都执行国家相关包装标准也不太符 合实际叟主酌鬻隶；定割分拣祝又会增加成本投入，怒特殊的设备箕通用俄就 越熬。因此，企业要根掇所经麓货物特性来确定建照相应的自动分拣系统。 1 1 2 自动分拣系统发展的现状 自动分拣系统最早襁我国邮政部门使用，分拣机的主要功能是将包裹或印刷 品按邮寄地址进行分拣。自动分拣系统的使用，改变了传统的手工分拣作业方式， 大大减轻了笨重的体力劳动，嚣且更必重要驰是提赢了分攘终数准确饯。 我国在3 0 多年的成用过程中，自动分拣机的机械结构、控制方式、性能都 武汉理工大学硬士学位论文 零譬戮7 苓鞭鹣羧遴秘完罄。鼬年戎苏蔫，我藿瘟耀戆自幼分攘梳分攘效率缀低， 其瑷论分拣效率为8 0 0 件d , 时- 1 8 0 0 件4 , 时，托盘承载能力农5 千克以下，托 盘鞠格舀足专均较夺。筏盘夺荦韵结构多为伞齿轮翻转橇构，牵簪1 链条为片式链a 这种机构无法适应更赢的分拣速度和更大的承载爨，整机的分拣水乎很低。8 0 年代以后，我国陆续开发出一些新型自动分拣机，可以分拣最长边为5 0 0 毫米， 最大重量是1 5 母克的色装货物，其分拣效搴也捷蹇至2 4 0 0 孛，l 、髓一5 4 0 01 攀小 时。 嚣饕，广泛经滔静鑫动分拣梃主要毽捺维涣式分拣辘、瓣静轮式分拣祝、轨 道螽车式分拣机、摇臂式分拣机、垂直式拣选系统和交叉带式分拣系统等。 推块成分拣钒由链板式输送枫和具有独特形状韵滑块在链板闻藏右滑动进 彳亍商品分拣的推块等组成。推块式分拣系统是由掺块式分拣杌，供终枫，分流枫， 信患采集系统，控制系统、网络系统等组成。其优点体现在：可适应不同大小、 重爨、形状懿各擎 不慰蹇最；分拣露轻柔、准确；胃囊度、袁嚣德分攘，占箍空 间小；分拣时所需商品间隙小，分拣能力高达1 8 0 0 0 个时：机身长，最长达1 1 0 米，出舀多。餐跫分拣系统静浚施笺杂，投资及营运成本高，并且需簧一个筠之 相邋应的外部条件( 计算机信息系统，作业环境，配置设施等) 。 斜导轮式分拣机是由转动着的斜导轮，在平行排列的主窄幅皮带间隙中浮上 和下沉蔼达到货物分拣曩鲍。饯点体现在对囊最冲壹力夺，分练轻柔；分拣捩速 准确；适应各类商品，只要是硬纸箱、塑料箱等平底面商品；分拣出口数量多 软遭套车式分拣橇皱分探豹物菇藏置袭瀣魏遂运季于麴夺车托盘上，当翻这分 拣阴时，螽车托盘倾斜3 0 度，物品被分拣到指定的目的地；可三维立体布局， 遥纛 筝堑蠢程需簧；可靠耐焉，易维修保养；适用于大批藿产晶的分拣，如报纸 捆，米袋镰。 摇臂斌分拣机被分拣的物品放置在钢带式或链板式输送机止，当货物到达分 拣翻黠，援譬转动，耱鹣沿摇甓耪斜嚣滢至l 指定黪嚣戆戆，瑟装置绪构餐萃，徐 格较低。 垂壹箴拣逸系绕( 又称辑板式垂轰连续拜降输送系统) 是不同楼鼷闽平黼输 送系统的避接装j l 蠹! 。根搬用途和结构的不同，有从某楼层分拣输送至浆楼层；从 菜楼层分拣输送楚不同的各楼层；从某楼层分拣输送至浆楼层的不同出1 ：3 方向。 交叉带式分拣系统出主驱动带式竣送樵和载鸯小型豢式竣送规熬螽车( 麓嚣 “小车”) 联接在一起，当“小车”移动到所规定的分拣位置时，转动皮带，完 成恕蠢交分拣送爨戆任务。因为主驱渤带式输送梳每“小车”土鹩带式输送梳至 交叉状，故称交叉带式分拣机。适宜予分拣各类小件商晶，如食品、化妆品、衣 貔等t 箕特点包括：分拣出叠多，可左右两侧分攘；分练能力6 0 0 0 - 7 7 0 0 件小 武汉理芏太学磺士学位论文 露；丈鹫交叉黪式分掩祭统一般应愆予壤缓行李分搽窝蜜硷系统。 努辕瓤的控铺部分怒设备静大藤秘神经。8 g 车伐驻蘸，分拣杭豹控裁蒸统 戳分立元件、小规模纂媛电路为主，移采用继电器涟锁的方式谶行输送控制，实 现分拣机动作的逻辑连续性和安全保护。这秘方式对各嗽气元撵及线路连接的可 靠瞧要慕较鑫、王痒繁瑗、苓镬手程澎谖凌秘穆羧，哭憝实臻由入工貉藏叁撬盘 至榛日联攀的筵攀分攘姥姥。嚣寒发腥到慰建攀砖瓿作失控粼煮糗，大大髭辩了 控制系统的性能，但大部分i o 接口殿驱动电路由厂家自制，缺迈统一的技术规 范秘羲滩采嫂鏊，系统静逶躜缝、稳窥性及穗互协谈缝琴够，露星这类设备在现 场後瑁对抗于挠能力毽较差。避入辨年代，各秘疋业控制辊、可编耩控铡嚣的 出蕊极犬的改善了控制上爱襻驻环境影响的因素，使分拣机控制系统的功能、质 量、可靠性达到了一个耢水平。髫前犬部分情况都浆爆掰壤程控制器佟势控涮生 撬，宅蜀塞接驱凌秘辜赣磁锾、毫磁褒会器莓魏撑蠢箨，不嚣厂客鑫京l 疆动奄貉， 并蔻缡程方式赞纯，疆黪爨亏：骖改，檄夹缝掇离7 控潮系统韵帮嚣经帮荔维护性。 通常主机都各有杨雒的上位机接口，遮给上位机管理、数据采集、现场监视掷提 镶了莛好黪硬谗舔凌。 分拣机的发曩方尚是：女2 够分拣麓大、怒重魏甑裹，分攘效率离，分攘瓿处 理速度系剐化。高速分拣机除应用在邮政上，还虚阿用予其它流通彳亍北。分拣物 品的信息辕入形浅应掇据实球情提是孬选取人工键入、条形璎入王据揍、条形褥 童麓努攒，射频谈羽毅拳等。瓣霹，袋重褫分拣设备各零都终的曩换镌，熬减少 维爹量或维护交磐曼饕苹。分拣凝缒涮系绕不佼液蒸有联弼功能，其窬与弱域两 及缀洽网交换数据的能力。还应使分攘机具有全自动供 孛、分拣过程智能搬餐、 鼓鼯翔叛及誊警、货秘逡符鼹径自动粼裂、囊动努露涛摹彝鼹攀及冬耪篷务数蕹 统计等功熊，实现奏茏意义上鲢垂魂他分攘。藏慰健系绕毙够灸程遂纛控裁，实 时跟踪货物的物流状态。 基嚣，在锯滚监务中大终赞秘国分拣越寒越多，莲足专耧鬟爨超檬薅誉缝上 祝努拣稳黛物蔗壤土羚，这部分大箨爨物主舞是遴过手工来憝瑷。为了扩大分稼 辊熬逶雳撼隧，减轻舅渤强度，应磷镧开发麓够分练尺寸大、璧蓬重的物品的通 用分拣机“n 。 本文磷究戆糍子浮凑式势撬稳辘在兼籁藏本黟效益瓣萋麓土，充努俸瑗7 当 前囊动势练系统懿发袋趋势。 1 1 。3 自劫识别系统信息化发装的国惠羚残状 自动识别技术在彩流工程、供应链警理、链营管理、瑷量蛰璎孛缮蘩越索邃 广泛的应掰- 自动识别拽术是在计算机技术、信息技术和自动化技术基础上的实 7 鼗没理工大学臻士学位论文 现数摄采集、识爨、分褥、抟输、羧露l 戆技笨。 商磊代粥兹载铬一般有条形玛括鏊翻毫予标签，条形璐一黢努一维码秘= 雏 羁。维条褥是爨瓣商菇标谈，熬麓遴过连接丽络数据库，珂查阕冀它信息；二 维象褥静密浚耪容鬃缀大，褥表示图像、文警等数撵，霹赫密。 射频识剿 、家庭雕络、b 3 g 4 g ( 趑三健磐露霞移渤懑谖技术 等赣妊技术襁国外蟊三蓬勃发鼹，但国内市场谶有待罐育。即便如此，国内在r f i d 技本上还是俸了穗疲熬努力，避溜发震壤嚣懿下。 2 0 0 5 年1 1 月，信息产业部公布了一份蔟于成藏电子标签标准工作组的决 定，赣鲍羔作缝将联会技会各方力爨，嚣黢毫子搽签蠢疆体系鹣磷究，舞溺绕 该标缎进行帽关的研究和修订工作。 串冒电子谈怠技术蠡穗纯磷爱掰往稳荧入余缓称，孛藿r f i d 枣场徐壤 将达5 0 亿元，在r f i d 标溉他的铡定过程，中国的战略是在巍分照顾国馈秘涮瘸 我爨馋势的黻赂考虑下，参照或弓l 惩i s o 、i e c 等嚣际标准势透过本地德修改来 割是我舀魏r f i d 嚣窳标臻，默避受弓| 怒镪谈产投争议，掌攘蓬家畿电孑稼簸领 域发殿的主渤权。 2 0 0 6 筝3 秀，鸯藏少铮李灞运，锾运_ 糨丢失等饔俘，酋都杭场将筏今年瀚 际出港流程巾率先使用无线射频识瓤( r f i d ) 技术，实时监接每传露搴黪位爨袭 每繁簸班酌装载清狨。 2 0 0 6 年6 月，上海现代物溅扇髑r f i d 裂缝透来物滚信惠摹鑫，该矮妥实缝 使得蕊代物流公司鼹可褫纯地为供成链上游制造企北赢至最终消费者，提供及时 “遴鳃”戆颦晶级德惠黢务，劳逶避对象按零静应耀，扩大供应链簧理“一体 耗”虢务静葫麓环节与深度，优纯企娩肉部渡务流穗，提高熬体供应链的反映效 率等巍争力。r f i d 系统瀚窳施使该公瑚的收贷速度加快了避5 0 倍，收货人员从 嚣 藏没理王大学颈士学整谂文 原卷的3 8 入减少裂2 7 久。 2 0 0 6 荦l o 旁1 8 磊，全球供应镳解决方寨供应薄美国易麟遄公蠲( i n t e r m e c ) 宣麝，香港国际祝场选爝了该公司掰提供静第二代l i f i d 行摩标签打邵系统，此 类系统将藏安装子税场翁各个办理纛穰手续桓叁，协魏瑶强箕r f i d 霉李分舔系 统的处理能力。香港国簖机场率先予2 0 0 5 年安装胖i d 行李分拣系统，它是套球 黄个实整灞瓣臻r f i d 霉枣标签努搽系统酶辊矮。番港橇繇管理最遂次掰慕麓熬 i n t e r m e c 方案包含榘成第二代r f i d 模块的i n t e r m e ce a s y c o d e r 睁p f 2 i 行漆标 签嚣露氛，它攘套淡入式第二钱嚣l 务蓉冀。在香港瀚舔橇场静系统实嚣运律爨， 这教先进打印机将把航班及行攀数攒以条形码的形式打印线行李标链上。此於， 抒露掇匏集羧第二我r f i d 模琰把霄荚羧器编码存教在萁第二筏r f i d 蕊片鼓，裕 印出来的标签附在所有文经如妥登规攀续驰行李上，这些露李毒冬会按照英瓣i 叠 数爨救癸臻及主载。 我国鼓灏和支持在公焚蜜全、生产警毽麓控裁、现代秘瀛与供应涟管理、交通 警毽、嚣跨疯惩、耋大王程每溪羲等镁域孛键建疲熏鼯i 蚤羧零，尧冀大褒撰广泛 应掰狡蒙经验。我嚣分3 个阶段来发展： 篾一除羧为培裔麓( 2 0 0 6 - 2 0 0 8 冬) 。崧产鳖豫棱惑按寒疆茨、舔准爱定镣方 面取得突碱，通过典型行业示范应用，初步形成r p i d 产业链及良好的产业发展 骂缓。 第二阶段为成长期( 2 0 0 8 2 0 1 2 年) 。扩展r f i d 应用领域，形成规模生产缝 克，建立公共骚务体系，攘凌并影娥筑摸识带场，德避r p i d 产效l 誊续发曩。 篇三阶段为成熟期。整念产业链，适应赫一代技术的发鼹，辍射多个皮熙领 蠛，提高黔i d 应弼效率帮效蔻。 随着r f i p 技术戆不断发展号宠罄，r f i d 标签黪使溺数襞也会越来越犬，英 价糖媳会逐溉降低，擐接鬏溅，r f i d 标签鼓零垮在零来2 _ s 年逐濒器娥大娆搂 应瓣，弱2 0 0 8 年r f i d 搽签纹在全球供应键镶域蓊帮场需臻，裁瑟达到4 0 亿美 元，这是一个极其吸号l 力的市场数掇。 禽羚发震获糯 凝国外生要是出丈型企业_ 秘硬究机橇在从事物溅信息纯方瑶煞研究每痘耀， 蓓前蠢经进入信息他的实施阶段。 2 0 0 5 年8 月，东豪塞士通有限公司瑟发了一套基予r f i d 标签懿赞黪配送警 理系统，这标签瀚工作频段是u h f 9 5 2 - 9 5 4m h z 。r f i d 标蕊信息能够在4 米开 乡 被添读，z 律距离是簧绕1 3 6 5 瓣z 下鹣r f i d 耪漤静8 僚。利蘑这特瞧， 富壬遁模叛溺试了2 米距识读援距离的货物黼送管理系统。遮令缀躐离弼娃使大 守 武汉理工夫学硬士学位论文 宗费物逶过磊被象礁谈读。这令模登系统奄溺一辩闯嗣籍尊能正确读取1 0 0 矮货 物。公司鼹在年求推出用于仓库和工厂的应用版本r f i d 货物配送管理系统 2 0 0 5 年l o 嗣，毙捌时布鲁塞尔撮道e p c g l o b a l 予2 4 翻宣布发表一篇名 为( e p c g l o b a l 体系极构框架的报经，广泛定义了原瑗、标准以及成功开发和 应用e p c g l o b a l 网络的必需要索。贸易伙伴将能够依据该报告更有效地管理他们 数供应镳秘亵业运撂。擐告定义蒡阐述了e p c g l o b a l 弼终体系掇梅撂絮，包括了 对在供应链上移动的目标进行自动识别的硬件、软件和核心服务的相关标准集 会。撰痰链上蠡劝识剐技术撬供了供应链串产磊受龆及时可靠豹数据、更薪瓣的 产龋、更安全的药物，降低了由盗窃带来的损失并提高了全球供应链的效率，能 够为公司节省更多的时间和金钱并改善客户服务。 2 0 0 6 年3 月，为空中运竣露业掇供i t 服务懿箕l ；士国际舷空电识袋匿( s i t a ) 公布了一组调查数据，全球航空业去年为罴失和延误的行李支付的费用竞高达 2 5 钇美元，行李狻误遴或秀靛窆公霹最大熬偌日，在行李丢失案 牟串占爨6 l 篱。 从旅客对行李进行报失剔找到行李花费的平均时间为3 1 2 小时，2 0 0 5 年美豳各 大航空公弼国内航线丢失、损坏、延谈和被盗窃的彳亍李数麓为9 年来最多的一年， 去簪乘客为丢失 亍李进行的投诉共计3 5 0 万次。为此，谗多靛空公司融经采照了 无线射颓识剐系统( r f i d ) 来加强对行李的追踪、分配和传输，提高寰全管理， 以避免误送情撼瓣发生。 2 0 0 6 年3 月，阿肯色州大学去年六月开设了r f i d 研究中心，该中心被认 为怒美国最残熬兹r f i d 实验塑之一，已经深究了r f i d 懿俺能够改迸零售供应链 运作的问题。首次将e p c 对功能型商店商品供应的影响进行比较，研究人员选取 了特定盼存货单彼，由沃尔玛顶级供应商在包装箱和托盘放置了e p c 标签，之后 分橛标签对这些产品的影响。疆究结果表弱，e p c 使贻鸯标签翡产品缺货率鞠对 未贴标签的产品降低了1 6 。 2 0 0 6 年6 露，全球蔷懿臻出黪l 亿令5 美分r f i d 标签秀大鬟餮采蔫耨i d 提供了重要途径。沃尔玛、美国国防部、t a r g e t 公司、a l b e r t s o n s 、英国泰斯 辩藕德翟麦德龙的珙货商们现在有了可靠的低成本r f i d 标签来源，用来给货盘、 货箱和商品加上标签，并确保在r f i d 上投资有所网报。 2 0 0 6 年7 月，r e d p r a i r i e 公司已经公布了新的仓库管理软件，其目的怒帮 助公司使他们的r f i d 褒供应链程配送监务巾瓣应惩更瓣完整。 所开发的d l x 仓库管理软件包含应用予物流的本地r f i d 项目，因此企业可 戳锭震r f i d 标签及褪关数据，豫产菇“身份证”一样豫为谴 f j 拣选镶装流耩、 仓库流程、订单及库存流程的一部分。也可以使用d l x 仓库管理软件真接与r f i d 编褥打钎祝连通进行打嚣i j 、编礴、测试e p e 盼i d 标签。 1 0 武汉理工夫学矮士学位论文 嚣嚣，正在疆r f i d 囊w m s 完全结合莛寒，这释整合将会簸不霞方瑟疆舞黠 仓库的操作管理。用r f i d 标签将会把现有流程有机结合起来，消除了扫描条码 时需要疆准方囱的麻斌，提赢了工人工作效率。翻于r f i d 持久稳定的识读麓力 也提高了订单和库存的准确性。 2 0 0 6 年9 月，全球第4 大零售商麦德姹与宝沽和i b m 公司在2 0 0 3 年策划实 施一今r f i d 巍蛙寨铡，l l 客r e a l 瘙、掰家麦镶龙瑷鼹叁运痿( c a s h 袭c a r r y ) 和三家麦德龙物流配邀仓库都参与其中。在研究在这个项目上麦德统还联合吉 囊、卡夫、宝涪等近弱家供应裔蔽及徽软、s a p 、英特尔、番辩系统、i b m 、飞 利浦半导体和i n t e r m e c 等技术合作伙伴开展了l c f i d 的研究。 1 2 课题的来源及研究意义 1 2 + 1 课题的来源 新型锼能化费物分拣系统是在对辊子浮出式赞纺分类装嬖的磅究与开发鲍 基础上，并以该装置的驽利为依托，结合电予标签组建起来的智能控制分拣系统。 1 2 2 课题的研究意义 本谦遂的研究不仪对自动化立体仓库中货物分拣系统的柔性化、高效化产生 影响，还对物流肇点仓锉起羞羹要戆作用，在“或零+ 效蕊”上提供一瑗填 补豳内空白的分拣方式优化解决方案。因此，该课题不仅有经济效益，还有较深 远瓣桂会效盏。 l 。3 论文研究的主要内容 本论文黻叁劝亿立体仓蓐虚配鬣的处壤设备和管理系统为研究对象，综食运 用模糊控制理论与系统原理、可编程控制嚣原理及应用、徽电予技术、系统物流 理论及网络最优化方法、信息阿络与数据库技术等相关基础理论和专业知识，从 经游挂会发展需求秘企业实嚣馈猿戡发，碍 究了系统设诗过程及管理浆控方法关 键技术的可行性和实施方案。其研究内容对我国物流设备的新产品开发具有煎要 静瑗实意义。本论文磷究豹圭要内容胃藏旗翔下： 通过研究机构运动和动力学原理，设计一种新型的用予货物分拣的分类 装鬻。 研究新型鼗能化货物分拣系统魄工作原理及控卷避程，剃曩运筹学、瑗饯 控制理论等相关理论知识建立恰当的智能控制数学模型，使整个系统的分拣方案 戴汉理王丈学礤士学位论文 这戮最馕，提裹分拣效率。磅究糗毫系统豹没诗溅灌，对系统控篱l 逶纾模耧建援， 并对所建模型进行简化，使模型更适于模糊控制系统的建立。 稍嗣模猢控铺溪论与系统琢疆对控稍系统各参数进行缁分，傻模型形象、 直观、具有可实施性。 通过对各种控制方案的比较，设计一种较为合理的控制方案，从而达到 实时监控整令系统分撼动终款曩的。 采用多进程监控方式，解决信息在整个系统中传递的同步和统一问题。 磷究卷l 遗系统审静霹络技零每现场藩线与分帮式控翎，建立蕤好静信塞 管理系统，以便于系统信息进行管理。 编写警煞纯货物分攘系统的控锚4 指令程序。对分拣系统中各动作部件进 行相应触点布置采用o m r o n 的c 跚l a 系列p l c 进裙控制，系统控制台采用o m r o n 的视窗编程软件c x - p ，实现系统的实时控制、数据采集、信息存储、自检、运 转检测、叛电爨护等功戆。 研究r f i d 射频技术和产品电予代码e p c 技术，探讨将分拣过程信息联接 戮物联两麴原莲、方式秘饶煮。 武汲理乏文学醺士学位谂文 第2 耄模糊控涮与模糊建模技术 2 1 模糊控剽的基本原理 2 。 ， 模糊控潮瑾论 鑫2 0 憷纪鼹年代辨寒，溪筏控制理论器经嶷王韭受产过稷、军褰耪学以及 靛空羲夭等方嚣褥弱了簸殛翡痤惩，铡懿缀枣整淼理建寒鬃决策釜爱往控魏| 、蠡 题；稻篱书尔蔓滤波器辩其有有色噪疹靛系统进行状态嵇计：预铡控制理论对太 滞质过程进行有效的控制。但是它们蜜一个熬同的特点就是：器瓣建巍放控瓣象 魏麓确数学模銎瓣。 疆着瑰代工致窥控制技零瓣发袋，备令壤域黠巍动控裁系统熬控粼藉庭、翡 应速度，