淺談原煙煙包自動收儲系統

文/柳智磊

原煙即為原煙煙葉的簡稱，是煙葉復烤企業一種重要的加工原料，將一定數量的原煙煙葉采用麻片包裝起來即為原煙煙包（見圖1）。目前大多數煙葉復烤企業的原煙煙包收儲模式較為傳統，多采用人工將原煙煙包從貨車上卸下，通過人工抽樣的方式實現煙包的水分檢測、化學指標檢測和重量檢測，檢測完成后再由人工堆碼到煙筐入庫或直接將煙包堆碼到倉庫備用。

從傳統的煙包收儲模式不難看出以下幾個缺點：1.由于搬運一包約40kg的煙包較為費力，長時間人工搬運會導致搬運人員疲勞，降低搬運效率，復烤企業為保證工作效率，只有增加勞動力，從而提升勞動力成本，現在每卸1車原煙煙包最少需要6～10人；2.為節省體力，卸車工人多采取將煙包直接從高4～5米的卡車上拋到地面，再由車下的工人抬走，此種方式直接導致原煙煙包造碎十分嚴重。3.抽樣檢測代表性差，不能反映整車煙葉的真實情況。

因此，為了降低復烤企業的人力成本，提升煙包收儲效率，減少煙葉造碎，保證收儲煙葉的質量，對原煙煙包自動收儲系統的研究勢在必行。原煙煙包自動收儲系統大致可分為卸車系統、自動化輸送系統、在線檢測系統、堆碼系統、智能搬運系統等，接下來讓我們一起詳細分析各個系統。

1.卸車系統需要將原煙煙包從卡車車廂內轉移進入自動化輸送系統，那么應該如何實現呢？

最容易讓人想到的一種卸車系統是由直角坐標機器人將原煙煙包直接從貨車車廂內抓取后放置到后續的自動化輸送系統中。另一種卸車系統是由一臺一端安裝有水平皮帶輸送機，另一端安裝有傾斜角度可調的斜坡皮帶輸送機的穿梭車、電控系統和2名操作工人組成。安裝有水平皮帶輸送機的一端與后續的自動化輸送系統對接，安裝有傾斜角度可調的斜坡皮帶輸送機一端與2名操作工人對接，具體實現步驟是：首先2名操作工人根據當前的卸貨位置通過手持式操作終端調整斜坡皮帶輸送機到合適位置（即：便于人工放置煙包的位置），然后人工將車廂內的煙包逐個放置在操作工人周圍的斜坡皮帶輸送機上，按一定規則放置好4個煙包（即：1層煙包）后皮帶輸送機運行，將此4個煙包輸送進入后續的自動化輸送系統，從而完成原煙煙包的卸車工序。

第一種方式如果能實現，那么它的優點是顯而易見的，煙包卸車工序可完全實現自動化，解放了勞動力，提升了作業效率，另外機器人抓取可實現輕拿輕放，有效地避免了煙葉的造碎。但實現起來有兩大難題：1.由于原煙煙包在貨車中的堆碼并非整齊有序，這就給機器人抓取機構的自動定位帶來了很大的難度，如采用視頻識別等方式定位或能實現，但會造成抓取機構在每個煙包的定位上都要做定位位置的微調整，從而造成效率下降且易產生運行不可靠的情況；2.由于經過貨車長途運輸，煙包之間相互擠壓，原煙煙包的形狀、尺寸和軟硬程度均不一致且差別較大，機器人抓取機構較難實現抓取。我們再來分析第二種卸車系統，此系統的優點是系統構成簡單，運行穩定可靠，利用現有技術易于實現，盡量縮短了人工作業位置與自動化對接設備之間的距離，有效地減少了煙葉造碎和縮減了人力成本。但其缺點還是不可避免地需要人工搬抬煙包，工人勞動強度還是較大。

基于上述分析，第二種卸車方式需要降低工人勞動強度，相對來說還是易于實現的，如可在人工搬抬煙包過程中增加機械助力系統輔助人工完成煙包搬抬動作，此方式可大大降低工人勞動強度，提升工作效率。而第一種卸車方式是我們今后繼續努力的目標，隨著技術水平的發展，希望今后能完全實現卸車系統的自動化。

2.自動化輸送系統和在線檢測系統主要由水平輸送皮帶機、在線皮帶秤、微波水分儀和不合格品剔出滑道等組成，煙包從卸車系統進入自動化輸送系統后，通過在線皮帶秤、微波水分儀等實現煙包的在線檢測，檢測完成后工作人員將不合格品推入滑道，從而實現不合格煙包的剔除。合格煙包通過水平皮帶輸送機進入后續的堆碼系統。自動化輸送系統和在線檢測系統的實現相對于傳統的入庫方式而言，提升了入庫煙包的質量，提升了煙包檢測的工作效率，降低了人力成本。

3.堆碼系統主要實現將自動輸送系統輸送過來的原煙煙包堆碼到煙筐中，堆碼系統主要由煙包碼包前預處理部分，垂直升降部分、自動碼包部分，空煙筐補給站臺，實煙筐輸出站臺以及相應的電、氣控制系統等組成。最初的堆碼方式為：首先空煙筐通過空框欄補給站臺進入垂直升降部分并到達帶碼垛工位，同時由自動輸送系統輸送過來的4個煙包（即：1層煙包）進入煙包碼包前預處理部分且自動碼包部分水平伸入垂直升降部分并與煙包碼包前預處理部分對接，然后1層煙包輸送進入自動碼包部分， 輸送到位后自動碼包部分回縮將1層煙包轉移進入空煙筐，此時煙筐下降一層煙包的高度，至此完成第一層煙包的堆碼，同理可實現第二、第三、第四層煙包的堆碼，堆碼完成后實煙筐從實煙筐輸出站臺輸出。按以上方式經實驗驗證，煙包堆碼時存在嚴重的掉包現象，整筐煙包堆碼完后也易出現散垛現象。下面讓我們一起來分析為什么會出現掉包現象和散垛現象，首先觀察煙包(見圖1)和煙筐（見圖2），堆碼的各層煙包形狀、尺寸、軟硬程度差異較大。煙筐是兩面敞口，底平面承載的半框結構且外形尺寸是統一的，那么首先第一層煙包如果變形較大就不能很好地適應煙筐的承載空間，易出現掉包現象。另外煙筐底部承載面是平面，如果第一層煙包中有個別煙包底部形狀凸凹不平，也易出現掉包現象。接著由于第二層煙包堆碼后再放置在第一層煙包的上表面，因此如果第一層煙包上表面和第二層煙包下表面都是凸凹不平或尺寸差異較大，那么在第二層煙包堆碼過程中也易出現掉包現象，且堆積層數越多，累積的誤差越大，從而出現散垛現象。經以上分析為了避免掉包現場和散垛現象，需規范煙包規格和形狀，但煙包規格即使統一了，煙包形狀也很難做到差異很小的長方體形，原因是原煙煙葉經過初烤后由于分級、扎把時回潮不勻，加之各地氣候和存放條件不同，含水量很不一致，這就導致了打包后的原煙煙包的膨松度不一致。再經過一定時間的堆碼和運往各復烤企業的堆積式貨運過程，許多煙包外形和尺寸不可避免地要發生很大變化，凸凹不平。因此在現有的煙包儲運模式下只能盡量減少煙包堆碼過程中的掉包率和散垛率，并不能完全避免，那又應該如何實現呢？首先為了解決第一層煙包掉包的問題，在現有煙筐底承載面敞口的兩端分別增加傾斜支撐，這樣第一層煙包在一定范圍內的尺寸變化和底面凸凹不平也會因為重心落在了斜坡支撐面以內而不會發生掉包現象，經實驗驗證，可有效地減少掉包現象。其次為了減少第二、第三、第四層煙包堆碼過程中的掉包現象和散垛現象，在碼包部分增加整形機構，對煙筐兩個敞口面方向的煙包進行整形，盡量保證第二、第三、第四層煙包重心在經過整形后都落在煙筐承載范圍內，減少誤差累積，最大程度地減少了掉包現象和散垛現象。

圖1 原煙煙包

圖2 煙筐

4.智能搬運系統主要由：RGV或AGV智能搬運小車、自動尋址系統、小型拖掛車系統等組成。堆碼完成后的實煙筐進入RGV或AGV智能搬運小車,同時小型拖掛車進入指定位置，自動尋址系統將幫助RGV或AGV智能搬運小車自動尋找到拖掛車的位置并將實煙筐放置到小型拖掛車上，然后小型拖掛車將實煙筐運送到入庫區，從而實現原煙煙包的自動收儲。

綜上所述，原煙煙包自動收儲系統有效地改變了原煙煙包初放型的入庫方式，降低了勞動強度，提升了工作效率，降低了煙葉在收儲過程中的造碎率，保證了收儲煙葉的質量，解放了勞動力，促進了生產力的發展。同時帶動了煙葉復烤行業的自動化發展，具有廣泛的推廣使用價值，獲得了很好的經濟效益和社會效益。隨著今后技術水平的不斷發展，應大力推廣和持續改進。

參考文獻：

名稱：《一種麻包自動卸貨車》 專利號：ZL201420784662．8

名稱：《一種原煙麻包自動碼包機》 專利號：ZL201420784815．9

名稱：《一種原煙麻包自動卸車系統》 專利號：ZL201520303027．8