基于RFID的智能物流分揀系統

高毅，錢冬杰，渠超穎，張愛書無錫職業技術學院

基于RFID的智能物流分揀系統

高毅，錢冬杰，渠超穎，張愛書
無錫職業技術學院

為了提高物流分揀的效率設計了基于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、單片機數據處理中心和機械結構物流分揀裝置。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中，系統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，傳送至機械結構進行分揀，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；撥動結構

1.研究背景

隨著社會的進步，市場競爭日益激烈，傳統的人工分揀由于效率低、成本高等缺點，已經跟不上時代的步伐，物流企業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站的必備。順應時代發展的大趨勢，設計了一種基于RFID的智能物流分揀裝置。

基于RFID的物流分揀裝置是利用現有的RFID技術和單片機技術相結合，可以全年全天無休連續不間斷進行大量的分揀工作而不像人力那樣有疲勞期，從而可以節省大量的人力，提高物流分揀企業的生產效率和速度。分揀裝置主要分為三個模塊：觸摸屏人機交互界面、單片機數據處理中心和機械結構物流分揀裝置。本系統的可以分為兩個部分：寄件系統和分揀系統。

2.寄件系統

寄件裝置是用來實現用戶寄件操作的設備，最終是為了產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省市區的選項。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

分揀裝置是用來實現包裹分揀操作的設備。該部分包括硬件部分和用來執行分揀的機械結構。系統遠行過程中，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據讀出，單片機接收到RFID讀寫裝置傳輸來的目的地數據后，將會使用數據處理函數將數據處理成代表著目的地點的參數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，傳送帶將繼續載著包裹運動，直到將包裹運輸到指定分揀口時，隸屬于該出口的到位傳感器將會發送數據給單片機告訴單片機包裹已經到達，單片機在接收到包裹到達指定分揀口的標志數據后將會驅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.分揀機械結構

基于RFID的智能物流的的關鍵問題就在于分揀裝置這一塊。在數據處理的支持下，我們還需要一個機械結構來真正意義上去實現分揀這個操作。在設計此次項目前，我們參閱了大量的資料，分析了常用的分揀機構：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機制所帶動的伸縮結構安裝至傳送帶的一側，動作時將一個推桿向傳送帶的另一側，從而推動包裹進入放置在傳送帶另一側的包裹收納箱中。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構要做恢復動作。這就徒增了一個周期的運動。其次就是這種推動結構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在包裹上的同時也會作用在整個支撐結構上，造成整個機械結構的不穩定。

拖動模式的結構就是與傳送帶類似的結構，該結構可以使貨物底部受力，從而帶動貨物運動，這樣的結構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構對整個裝置的支撐結構所造成的沖擊力。而且拖動裝置還有一個推動裝置遙不可及的優點，那就是它可以雙向運動，也就是說可以在傳送的兩側都設立貨物的出口，這樣節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構非常復雜。因為系統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，這樣的結構過于復雜，在大型的智能物流分揀系統中雖然已經應用成熟，但是若是應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，那么這種復雜的結構顯然是不利于我們減少成本的，在參閱相關資料后，大膽的設計了一種新分揀結構，我們稱之為“撥動結構”。“撥動結構”，顧名思義，我們就是利用一種裝置將貨物撥入分揀出口。該結構由支架、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。撥動桿是一根根據要求制作的規定長度的鐵桿。桿子的中心具有相應的固定裝置可以將其與電機的輸出軸固定。在工作時，系統檢測到貨物到位后，單片機將驅動電機帶動撥動桿轉動一次轉動180度在電機轉動的同時，分揀的機械裝置就會將貨物撥入分揀口，完成分揀操作。該種結構具備了上文所說的推動模式的快速性且不會對結構進行沖擊，也具備了拖動模式的不需要恢復動作的特性，且還做到了結構簡單，成本低廉的特點。