基于RFID的智能物流分揀系統(tǒng)

高毅，錢冬杰，渠超穎，張愛書無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于RFID的智能物流分揀系統(tǒng)

高毅，錢冬杰，渠超穎，張愛書
無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院

為了提高物流分揀的效率設(shè)計了基于RFID的智能物流分揀裝置。分為三個模塊：觸摸屏人機交互界面用來采集輸入物流信息、單片機數(shù)據(jù)處理中心和機械結(jié)構(gòu)物流分揀裝置。主要的工作流程是：寄件時通過觸摸屏人機交互界面把目的地信息錄入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)把地址信息通過標簽讀寫裝置寫入到RFID標簽中。分揀時把包裹放入輸送機上，傳送至機械結(jié)構(gòu)進行分揀，分揀裝置讀取標簽中的地址信息，然后將包裹送入不同的通道從而完成了智能化分揀操作。

物流分揀；RFID標簽；撥動結(jié)構(gòu)

1.研究背景

隨著社會的進步，市場競爭日益激烈，傳統(tǒng)的人工分揀由于效率低、成本高等缺點，已經(jīng)跟不上時代的步伐，物流企業(yè)迫切需要一種先進的分揀裝置來提高整個物流分揀的效率，從而機械式的分揀裝置成為快遞中轉(zhuǎn)站的必備。順應(yīng)時代發(fā)展的大趨勢，設(shè)計了一種基于RFID的智能物流分揀裝置。

基于RFID的物流分揀裝置是利用現(xiàn)有的RFID技術(shù)和單片機技術(shù)相結(jié)合，可以全年全天無休連續(xù)不間斷進行大量的分揀工作而不像人力那樣有疲勞期，從而可以節(jié)省大量的人力，提高物流分揀企業(yè)的生產(chǎn)效率和速度。分揀裝置主要分為三個模塊：觸摸屏人機交互界面、單片機數(shù)據(jù)處理中心和機械結(jié)構(gòu)物流分揀裝置。本系統(tǒng)的可以分為兩個部分：寄件系統(tǒng)和分揀系統(tǒng)。

2.寄件系統(tǒng)

寄件裝置是用來實現(xiàn)用戶寄件操作的設(shè)備，最終是為了產(chǎn)生一個含有目的地址編碼的RFID標簽。當用戶需要寄件時，點擊觸摸屏進入寄件操作界面。界面將顯示收件有關(guān)省市區(qū)的選項。用戶選擇好目的地后點擊確認，單片機會把地址信息進行編碼，通過讀寫器寫入RFID標簽中，標簽將隨用戶包裹進入分撿裝置。

3.分揀系統(tǒng)

分揀裝置是用來實現(xiàn)包裹分揀操作的設(shè)備。該部分包括硬件部分和用來執(zhí)行分揀的機械結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)遠行過程中，用戶將需要分揀的包裹放置在輸送機傳送帶上，輸送機將包裹運輸至RFID讀取模塊下，單片機將存儲在RFID標簽中的代表目的地編碼的數(shù)據(jù)讀出，單片機接收到RFID讀寫裝置傳輸來的目的地數(shù)據(jù)后，將會使用數(shù)據(jù)處理函數(shù)將數(shù)據(jù)處理成代表著目的地點的參數(shù)并在觸摸屏上顯示該件包裹的信息。在RFID讀寫裝置完成對RFID標簽的讀取操作后，傳送帶將繼續(xù)載著包裹運動，直到將包裹運輸?shù)街付ǚ謷跁r，隸屬于該出口的到位傳感器將會發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機告訴單片機包裹已經(jīng)到達，單片機在接收到包裹到達指定分揀口的標志數(shù)據(jù)后將會驅(qū)動機械臂運動將包裹推送到分道口。一次分揀工作及完成，單片機會將該件包裹的相關(guān)信息進行記錄并在觸摸屏上進行顯示，用戶可以在觸摸屏上查看最近分揀的包裹的信息。

4.分揀機械結(jié)構(gòu)

基于RFID的智能物流的的關(guān)鍵問題就在于分揀裝置這一塊。在數(shù)據(jù)處理的支持下，我們還需要一個機械結(jié)構(gòu)來真正意義上去實現(xiàn)分揀這個操作。在設(shè)計此次項目前，我們參閱了大量的資料，分析了常用的分揀機構(gòu)：推動模式和拖動模式。

推動模式是指將一個由氣泵或其他效應(yīng)機制所帶動的伸縮結(jié)構(gòu)安裝至傳送帶的一側(cè)，動作時將一個推桿向傳送帶的另一側(cè)，從而推動包裹進入放置在傳送帶另一側(cè)的包裹收納箱中。這種推動模式的分揀裝置的動作可以很迅速，力道也很大，推動大型的包裹也不會有問題。但是問題就在于其推動的結(jié)構(gòu)要做恢復(fù)動作。這就徒增了一個周期的運動。其次就是這種推動結(jié)構(gòu)雖然可以達到很快的速度，但是它的動作過于突然，不夠平緩，這會使包裹受到較大的沖擊力，就成就了所謂的“暴力快遞”。過于突然地動作造成的沖擊力在效應(yīng)在包裹上的同時也會作用在整個支撐結(jié)構(gòu)上，造成整個機械結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。

拖動模式的結(jié)構(gòu)就是與傳送帶類似的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以使貨物底部受力，從而帶動貨物運動，這樣的結(jié)構(gòu)相對于推動模式的動作要平緩的多，作用在貨物上的力量也相對較小。保證了貨物不會因裝置的沖擊力造成損壞，同時也消除了推動結(jié)構(gòu)對整個裝置的支撐結(jié)構(gòu)所造成的沖擊力。而且拖動裝置還有一個推動裝置遙不可及的優(yōu)點，那就是它可以雙向運動，也就是說可以在傳送的兩側(cè)都設(shè)立貨物的出口，這樣節(jié)約了傳送的長度和整個裝置的占地面積，且使裝置的利用更加的合理了。但是對于這種模式的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。因為系統(tǒng)本身就存在一個物體傳送方向的運動，如果再加裝一個拖動的裝置，這就涉及到了另一個方向的運動，這樣的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在大型的智能物流分揀系統(tǒng)中雖然已經(jīng)應(yīng)用成熟，但是若是應(yīng)用于中小型的分揀裝置上，那就不再是低成本的裝置了。

我們本次所涉及的基于RFID的智能物流分揀裝置其主要是面向于小型的物流分揀裝置，那么這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顯然是不利于我們減少成本的，在參閱相關(guān)資料后，大膽的設(shè)計了一種新分揀結(jié)構(gòu)，我們稱之為“撥動結(jié)構(gòu)”?！皳軇咏Y(jié)構(gòu)”，顧名思義，我們就是利用一種裝置將貨物撥入分揀出口。該結(jié)構(gòu)由支架、電機和撥動桿組成。我們將電機安裝至傳送帶的正上方也就是包裹運動的正上方。撥動桿是一根根據(jù)要求制作的規(guī)定長度的鐵桿。桿子的中心具有相應(yīng)的固定裝置可以將其與電機的輸出軸固定。在工作時，系統(tǒng)檢測到貨物到位后，單片機將驅(qū)動電機帶動撥動桿轉(zhuǎn)動一次轉(zhuǎn)動180度在電機轉(zhuǎn)動的同時，分揀的機械裝置就會將貨物撥入分揀口，完成分揀操作。該種結(jié)構(gòu)具備了上文所說的推動模式的快速性且不會對結(jié)構(gòu)進行沖擊，也具備了拖動模式的不需要恢復(fù)動作的特性，且還做到了結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點。