转台式自动分拣系统设计Word格式文档下载.doc

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1.7自动分拣系统的适用条件 10

2分拣系统的总体方案设计 11

2.1分拣系统在场地中的布置形式 11

2.2输送货物的参数及分拣要求 12

2.2.1输送货物的参数 12

2.2.2分拣要求 12

2.3分拣系统方案确定 13

3分拣系统部分设备参数确定 13

3.1固定输送机的选型 13

3.2固定输送机基本参数的确定 14

3.2.1带宽的确定 14

3.2.2带速的确定 14

3.2.3输送量 14

3.2.4固定输送机电动滚筒功率的确定 14

3.3固定输送机的设计 16

3.3.1电动滚筒的选用 16

3.3.2胶带的选用 16

3.3.3固定输送机电动滚筒及胶带的校核 17

3.4该向滚筒选择及尾部张紧装置的设计 19

3.5转台输送机的设计思路 19

3.6转台输送机转动驱动形式的方案确定 21

3.6.1液压传动形式 21

3.6.2气压传动形式 22

3.6.3步进电机驱动形式 23

3.6.4步进电机的选用计算及原理 24

3.7信号控制形式的选择 29

4分拣装置的结构设计及计算 30

4.1分拣台的输送机设计 30

4.1.1分拣台电动滚筒 30

4.1.2分拣台用胶带 32

4.2转台驱动轴的最小直径确定及校核 33

4.2.1键的长度确定及校核 33

4.3分拣装置旋转部分 33

4.3.1旋转装置的设计 33

4.3.2旋转方案的校核 34

4.4联轴器的选用与校核 35

4.5各设计零件的确定 36

4.5.1中间箱体 36

4.5.2箱体支腿 36

4.6零件加工的公差确定 36

4.6.1轨道和钢珠之间的配合 36

4.6.2轴与键的配合 37

4.6.3其他各形位公差的确定 37

5信号控制系统的设计 37

5.1条形码识别器的选用及其接口电路 37

5.1.1条形码概述 37

5.1.2条形码识别系统的组成 38

5.1.3条形码的识别原理 38

5.1.4条码扫描器与单片机的接口设计 38

5.1.5条形码扫描器的选用 40

5.2光电开关的选用 41

5.2.1光电开关的原理 41

5.2.2光电开关的分类及术语解释 41

5.2.3光电开关的选用 43

5.3单片机的选用 44

5.3.1主要特性 44

5.3.2引脚说明 45

5.4步进电机的单片机控制 46

5.4.1脉冲分配 47

5.4.2步进电机的速度控制方案 48

5.4.3步进电机的位置控制方案 49

5.5步进电动机的正反转编程 52

5.5.1各参数的确定 52

5.5.2正反转程序编写 53

5.5.2程序流程图 56

参考文献 57

翻译部分 58

英文原文 58

中文译文 63

致谢 67

第69页

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1概述

1.1自动分拣系统的概念

进入20世纪90年代后，随着货品品种的增多与配送中心的增多，多品种、高频次、随机性的货品分拣作业得到迅速发展。

出错率高、费时费力的人力分类作业，很快被自动分拣设备及自动分拣系统替代。

尤其在近年来，随着分拣技术的迅速发展，分拣系统的规模越来越大，分拣能力越来越高，应用范围也越来越广，分拣设备已成为现代仓库不可缺少的先进设备。

自动分拣系统是完成出货、配送中心拣选、分货、分放作业的现代化设备，是开展分拣、配送作业的强有力的技术保证。

目前国内外出现的大容量的仓库和配送中心，几乎都配备有自动分拣系统。

自动分拣系统（AutomatedSortingSystem，ASS）是随机的、不同类别、不同去向的货品，按其要求自动进行分类（如按产品类别或产品目的地不同分）的一种物料搬运系统。

它开始于邮政货品分拣系统，是第二次世界大战后在美国、日本的物流中心广泛采用的一种自动化系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分，如图1-1所示。

图1-1自动分拣系统

自动分拣是从货品进入分拣系统到送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动装置来完成的。

这种装置是由接受分拣指示信息的控制装置、计算机网络、搬运装置（其功能是将到达分拣位置的货品搬运送到别处）、分支装置（其功能是在分拣位置对货品进行分送）、缓冲站（分拣位置临时存放货品的储存装置）等构成。

上述装置构成了自动分拣系统。

组成自动分拣系统的分拣设备主要是自动分拣机。

除了用终端的键盘、鼠标或其他方式向控制装置输入知识信息的作业外，由于全部采用自动控制作业，因此，分拣处理能力较强，分拣分类数量也较大。

自动分拣系统常与大型自动化仓库连接在一起，配合自动导引车等其他物流设备组成复杂的大型系统，协同作业。

1.2国内外自动分拣系统的应用现状

随着经济和生产的发展，货品趋于“短小轻薄”，流通趋于小批量、多品种和准时制（JustInTime），各类配送中心的货品分拣任务十分艰巨，分拣作业已成为一项重要的工作环节。

在物流技术与设备不断发展的基础上，发达国家逐渐改变了传统的分拣方式，大量采用了各种类型的分拣系统来完成这一烦琐而又枯燥的工作。

到目前为止，按照分拣手段的不同，分拣可分为传统的分拣方式和自动分拣方式。

传统的分拣方式包括人工分拣与机械分拣。

人工分拣基本上是靠人力搬运，或利用最简单的器具和手推车等把所需的货品分门别类地送到指定的地点。

人工分拣方式的劳动强度大，分拣效率低。

机械分拣也叫输送机分拣，它以机械为主要输送工具，拣选作业仍然依靠人工来完成。

这种分拣方式用得最多的是输送机，有链条式输送机、传送带、辊道输送机等，其原理是利用设置在地面上的输送机传送货品，在分拣位置配备的作业人员根据货品上的标签、色标、编号等分拣标志，将符合货单要求的货品拣选出来，放到手边的简易传送带或场地上。

不论是人工分拣，还是机械分拣，都需要大量劳动力，效率较低、拣错率较高。

并且，传统的分拣方式成本较高，有数据表明，物流成本约占货品最终售价的30%，其中包括配送、搬运和储存等成本。

而一般拣货成本约是其他堆叠、装卸和运输等成本总和的9倍，占物流搬运成本的绝大部分。

另外，拣货作业所需的时间又占物流中心作业时间的40%。

为此，要降低物流搬运成本、节约时间、提高物流中心的效率，首先应从分拣作业着手改进，将分拣作业从传统的方式转变为现代的自动分拣方式。

世界各国的大型物流中心都十分注重发展先进的自动分拣技术和设备，计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。

虽然在多数的分拣系统中，某些作业环节还需要有人工的参与，但作业强度已越来越小，完全有机械完成分拣作业的自动分拣系统也应运而生。

机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点和发展趋势。

以美国、日本及欧洲为代表的发达国家和地区，在分拣系统的应用上呈现出自动化程度越来越高的特点。

自动分拣系统中人员的使用仅局限于进货时的接货、系统的控制、系统的经营、管理和维护等，这恰好适应了国外企业对减少人员使用、减轻员工劳动强度、提高人员使用效率的要求，因此受到了他们的广泛重视。

与整个物流业的大环境相比，我国在分拣系统和技术方面相对于发达国家还比较落后，多数配送中心和物流企业还处于人工分拣阶段。

电子标签、RF技术等辅助拣选系统的生产和使用还不多，自动拣选系统更是寥寥无几。

在20世纪80年代，我国最初是一些邮政局采用小型的半自动翻盘分拣机，用于邮包分拣。

目前，随着分拣量的增加、分送点的增多、配货响应时间的缩短和服务质量的提高，单凭人工分拣将无法满足大规模配货配送的要求，我国对自动分拣技术的要求越来越大。

阻碍自动化拣选系统发展的因素有很多，有些则是与我国整个物流也存在的问题相一致的。

物流标准化就是我国物流业长期关注的一个问题。

货品的条码化、包装的标准化等是自动化拣选系统得以顺利运行的保证，而在我国，由于货品包装箱（指运输包装）上基本没有印刷条码，商业系统至今尚没有认真研究过运用自动分拣机。

另外，由于一家公司或企业往往无法左右整个行业的进展，一些大企业倾向于开发适合自己业务特点的系统，这又进一步造成了实际中接口的障碍。

自动化设备和系统的价格问题也是另一个阻碍因素，小企业一般无力购进高价设备。

如今，国际竞争日益加剧，为了发展我国物流业，国内的许多企业和政府部门也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。

例如，随着科技的日新月异，国内的一些物流配送中心也开始结合自身特点、采用高技术含量的设备和系统来提高分拣配送效率。

可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，自动分拣系统在我国流通领域一定会大有用武之地。

1.3自动分拣系统特点

总体上，自动分拣系统必须具有以下特点：

1.3.1自动分拣系统能够连续地、大批量地分拣货品

由于采用流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力的限制、可以连续运行；

同时由于自动分拣及单位时间分拣货品件数多，因此其分拣能力是人工分拣无法比拟的。

目前，世界上一般的ASS可以连续运行100个小时以上，每小时可以分拣7000件包装货品。

如用人工分拣，则每小时只能分拣150件左右，同时分拣人员也不可能高强度地连续工作8小时。

因此自动分拣系统的分拣能力是人工分拣系统的几十倍甚至是上百倍。

1.3.2分拣误差率低

分拣误差率是分拣系统的重要指标，其大小取决于所输入分拣信息的准确率的高低，而这又取决于分拣信息的输入机制。

采用人工键盘方式输入，虽然设备简单、投资较省，但操作人员注意力要高度集中，否则易出差错，有统计显示误差率在3%以上；

采用语音识别输入则需要配备计算机语音识别系统，当被分拣货品经过输入装置时，由操作者读出信息，由计算机识别输入。

这种输入方式要求环境安静，操作者的语音标准，否则也会产生较高的误差率。

上述两种方式都不适用于自动分拣系统。

目前，激光扫描条码输入的精度非常高，除非条码的印刷有误或条码受污损，否则是不会出错的。

据美国一项调查显示，采用激光扫描条码输入126.6万项信息，仅错4项，出错率仅为0.003%；

扫描速度较高，与输送带的传送速度相当，最大可达每小时7500件。

1.3.3分拣基本实现无人化

自动分拣系统作业本身并不需要人员直接参与，基本做到无人化，达到了减少人员的使用、减轻劳动强度、提高效率、减少误差的目的。

自动分拣系统使用人员只限于以下工作：

（1）送货车辆抵达自动分拣线的进货端时，有人工接货。

（2）由人工控制分拣系统的运行。

（3）分拣线末端用人工将分拣出来的货品进行集载、装车。

（4）自动分拣系统的经营、管理与维护。

例如，美国一公司配送中心面积为10万平方米左右，每天可分拣近40万件货品，仅使用400名左右员工，这其中部分人员都在从事上述3项工作，自动分拣线上做到了无人化作业。

1.4自动分拣系统分类

由于自动分拣系统应用在各行各业，分拣对象不论是在尺寸重量上海市在外形上都有很大差别，小的可以分拣信件，大的可以分拣长度1500毫米的大型货品，因此种类十分繁多。

各种自动化分拣系统的差别主要在于所用的分类装置。

根据自动分拣系统中的分类装置分拣货品移出的方式不同，可将自动分拣系统分为如下几种类型。

1.4.1推块式分拣系统

1.推块式分拣系统的原理

推块式分拣系统（PusherSortingSystem）是由推块式分拣机、