CN101664740A

CN101664740A - 基于rfid技术的物品分拣系统

Info

Publication number: CN101664740A
Application number: CN200910182900A
Authority: CN
Inventors: 殷新春; 赵荣
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: CN101664740B

Abstract

本发明提供一种基于RFID技术的物品分拣系统，主要特点是输送机构的传输带一端设置物品分时投放器，传输带下设置若干物品下带器，系统控制中心通过RS232串口与输送机构传输带的PLC控制器的编程口相连、通过RS232串口与各物品下带器的PLC控制器的编程口相连，对应各物品下带器的传输带两侧及传输带尽头的回收桶上固定物品测试器，各物品测试器的信号线连接设置的带有报警功能的液晶显示器；本发明中整个系统只需要一个RFID识别系统，成本小，结构简单；只要工作人员设置好信息后，所要做的工作就是等待回收检测器的通知去更换回收桶，工作效率提高；本发明适用于零售、仓库管理、图书管理等需要做物品分类工作的技术领域。

Description

基于RFID技术的物品分拣系统

技术领域

本发明提供一种基于RFID技术的物品分拣系统，涉及到零售、仓库管理、图书管理等需要做物品分类工作的技术领域。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)是一种非接触式的识别技术，由于其识别距离远、准确率高、速度快、可批量阅读、具有穿透性等特点，因而运用范围极广，目前在物流、零售、防伪、军事等各种应用场景中都发挥着重要的作用。在国外RFID技术深受科研界和工业界的重视，我国也将RFID技术列为“十一五”国家电子信息技术发展六大重要领域之一。

一个完整的RFID系统一般由三部分组成：

标签：由耦合芯片(分为电感耦合和电磁反向散射耦合两大类)、天线两部分组成。

读写器：读取写入标签携带的信息。

读写器天线：在标签和读写器之间传递信息。

标签分为主动式标签和被动式标签，一般在物品管理的应用中采用被动式标签，下面如无特别说明，标签统指被动式标签。当把标签放到读写器天线工作范围内，在电磁波照射下，标签获得能量，激活芯片工作，将标签携带的信息通过某种编码方式返回给读写器，读写器可以通过RS232或RS485接口与计算机系统相连，将读取到的信息传递给计算机进行进一步处理工作。

随着各行业办公管理自动化改革的进程，RFID发挥了重要作用，在图书馆管理领域中基于RFID技术的图书自助借还系统、图书防盗系统等一系列应用系统相继问世，在物流、防伪等多个领域也有很多应用。

目前物品分拣操作一般有2种方式，一种是依靠人工分拣，此方式工作量大，容易造成分拣错误；另一种是采用条形码采集信息的分拣系统，由于条形码需要精确定位，无法批量识别，条形码标签容易受到污损和条码信息不可更改等缺点，已经不能满足现代化生产和管理需求，RFID技术的特点正好可以弥补这些不足之处，所以将RFID技术应用到物品分拣领域可以有效的减少工作量，提高精度，降低成本，改善管理，提高效率。

目前已有的RFID分拣系统，要么功能不够完善，要么价格高昂，如ITG公司的Vista^TM图书分拣系统，虽然能够很好的实现图书分拣功能，但是高昂的费用是众多中小型图书馆难以承受的；要么功能简单，不能满足实际应用的需求。

因此本发明提出一种功能完善的、简单易用、可以广泛推广的低成本RFID分拣系统。

本系统涉及主要技术包括：RFID识别、自动控制、机械设计、软件设计以及数据库设计。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于RFID技术的物品分拣系统，克服现有RFID分拣系统要么功能不够完善、要么价格高昂的不足，本发明能够高效的解决物品分拣问题，且具有灵活管理，成本低，容易推广的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种基于RFID技术的物品分拣系统，包括系统设置中心，系统控制中心，系统设置中心和系统控制中心共用的数据库，具有RFID读写器和天线的RFID识别系统，由可编程逻辑控制器的电机驱动的输送机构和若干回收桶；系统控制中心通过以太网与数据库连接、通过RS232串口与RFID识别系统的RFID读写器连接，其特征是，本分拣系统中输送机构的传输带一端设置物品分时投放器，传输带下设置若干物品下带器，系统控制中心通过RS232串口与输送机构传输带的PLC控制器的编程口相连、通过RS232串口与各物品下带器的PLC控制器的编程口相连，对应各物品下带器的传输带两侧及传输带尽头的回收桶上固定物品测试器，各物品测试器的信号线连接设置的带有报警功能的液晶显示器。

所述的物品分时投放器由电子称重器、电子称重器一侧的定时控制器和推进器构成，电子称重器的输出接定时控制器，定时控制器的输出接推进器；定时器控制器采用8523芯片，8523芯片的信号输出接推进器中的马达；推进器由马达和其连接的伸缩杆构成。

所述的物品下带器由若干根相互间隔平行的由电机驱动的滚轴、各滚轴两端连接的支撑架及其固定平台和平台下方连接的起落架、起落架连接的PLC控制器构成；PLC控制器采用SIMATIC S7-200 PLC，其输出接电机，系统控制中心的信号输出接PLC控制器。

所述的输送机构中的传输带由若干条相互间隔平行的传输条构成，两相邻传输条的间隔大于物品下带器中滚轴的直径。

所述的输送机构中的传输带采用分节拼接结构。

所述的回收桶为双层结构，外桶套置内桶，外桶上沿固定物品测试器。

所述的物品测试器由红外感应器和计时器构成，红外感应器的输出连接计时器，计时器与带有报警功能的液晶显示器连接。

所述的带有报警功能的液晶显示器由液晶显示器和蜂鸣器构成，计时器的输出分别接液晶显示器和蜂鸣器。

所述的若干回收桶中的某些回收桶部位设置分拣子系统，所述的分拣子系统均由系统控制中心，具有RFID读写器和天线的RFID识别系统，由可编程逻辑控制器的电机驱动的输送机构和若干回收桶；系统控制中心通过以太网与数据库连接、通过RS232串口与RFID识别系统的RFID读写器连接，输送机构的传输带一端设置物品分时投放器，传输带下设置若干物品下带器，系统控制中心通过RS232串口与输送机构传输带的PLC控制器的编程口相连、通过RS232串口与各物品下带器的PLC控制器的编程口相连，对应各物品下带器的传输带两侧及传输带尽头的回收桶上固定物品测试器，各物品测试器的信号线连接设置的带有报警功能的液晶显示器，系统控制中心与共用的数据库连接。

本发明的积极技术效果是：

1)、整个系统只需要一个RFID识别系统，成本小，结构简单；

2)、传送带的拼接设计和物品分类信息的动态设置可以灵活的管理物品的分类和分拣；

3)、物品回收桶带有物品回收检测器，当回收桶装满的时候通知工作人员，既省时又及时；

4)、采用物品分时投放器投放物品，可以一次向系统放入多本物品，减少使用人员的操作；

5)、只要工作人员设置好信息后，所要做的工作就是等待回收检测器的通知去更换回收桶，工作效率提高。

附图说明

图1是本发明系统示意图；

图2是本发明中物品分时投放器结构示意图；

图3是本发明中物品下带器结构示意图；

图4是本发明中输送机构传输带与物品下带器的滚轴结构示意图；

图中，1系统设置中心，2数据库，3系统控制中心，4 RFID识别系统，5物品分时投放器，6传输带，7物品下带器，8物品回收桶，9物品测试器，10具有报警功能的液晶显示器，11电子称重器，12定时控制器，13推进器，14滚轴，15支撑架，16平台，17起落架，18 PLC控制器。

具体实施方式

结合附图和实施例进一步说明本发明，如图1所示，本发明包括系统设置中心1，系统控制中心3，系统设置中心1和系统控制中心3共用的数据库2，具有RFID读写器和天线的RFID识别系统4，由可编程逻辑控制器的电机驱动的输送机构和若干回收桶8；RFID识别系统4的输出接系统控制中心3，输送机构的传输带6一端设置物品分时投放器5，传输带6下设置若干物品下带器7，系统控制中心3的信号输出分别连接各物品下带器7，对应各物品下带器7的传输带6两侧及传输带6尽头的回收桶8上固定物品测试器9，各物品测试器9的信号线连接设置的带有报警功能的液晶显示器10。

物品分时投放器5由电子称重器11、电子称重器11一侧的定时控制器12和推进器13构成，电子称重器11的输出接定时控制器12，定时控制器12的输出接推进器13；定时器控制器采用8523芯片，8523芯片的信号输出接推进器13中的电机；推进器13由电机和其连接的伸缩杆构成。

物品下带器7由若干根相互间隔平行的由电机驱动的滚轴、各滚轴14两端连接的支撑架15及其固定平台16和平台16下方连接的起落架17、起落架17连接的PLC控制器18构成；PLC控制器采用SIMATIC S7-200 PLC，其输出接电机，系统控制中心的信号输出接PLC控制器。

滚轴里面使用电机提供动力，PLC控制器具有计时功能，它可以决定一个信号持续多长时间或者过多长时间发送一个信号。PLC(SIMATIC S7-200 PLC)是一种单片机，它可以处理逻辑操作，PLC接收到信号以后，接通滚轴中的电机，比如计时过了10秒钟，然后PLC切断电机电源，滚轴停止运动。至于滚轴滚动方向可以通过电机电源的正负极转换来达到这个目的。

系统设置中心1首先设置好系统参数、物品的分类和下带位置的对应信息。

系统设置中心1采用B/S结构，对管理员的身份进行严格认证，采用https协议通信。数据库2采用Oracle 9i数据库管理系统，采用数据表分表设计，提高信息检索速度，减少系统响应时间。

系统控制中心3采用C/S结构，收集数据，查询数据库2，并计算时间，确定对应物品下带器的启动时间。

RFID识别系统4的RFID阅读器放在传输带6起始位置上方，与传输带6平面平行，俯视传输带6，阅读距离约50cm，使用屏蔽装置限制阅读范围，避免误读。采用860～960MHz的超高频RFID标签和读写器，保证信息读取速度和标签的隐蔽性。

传输带6以及物品下带器7所用的控制装置采用PLC，PLC的型号为SIMATIC S7-200 PLC。

物品回收桶8采用内桶和外桶的双层设计，内桶装载物品，外桶上沿带有一个物品测试器9。物品测试器9由红外线感应器和计时装置构成，当红外线被阻隔一定时间发出报警信息，并在液晶显示器上显示该桶编号，工作人员只需要更换回收桶8的内桶。

RFID分拣系统运行之前，制定分类规则并将分类信息写入RFID标签，将RFID标签贴到需要分拣的物品上，可以同时将多个贴有RFID标签的物品放入物品分时投放器5，物品分时投器5将同时放入的多个物品一件一件的放到传输带6上，传输带6的设计采用多节拼接式设计，可以根据物品分类多少拼接传送输带6。携带RFID标签的物品经过RFID识别系统4的时候，将信息传送到系统控制中心3，系统控制中心3获取物品分类信息并开始计时，控制中心3根据数据库中的设置信息和传输带6设定速度决定在某一时刻激活某个物品下带器7将该物品卸载到物品回收桶8中。物品回收桶8带有一个物品测试器9，该装置检测到桶里已经装满书的时候通知液晶显视器10提醒工作人员回收物品。物品的分类信息存放在物品携带的标签中，但是分成多少类别以及某一类别的信息应该在哪个地方下带是由系统设置模块动态设置的，设置信息保存在数据库中。传输带6两侧都放置物品回收桶8，可以通过控制物品下带器7的方向将物品卸载到两侧物品回收桶8中的任何一个，传输带6尽头可放置一个物品回收桶8，接收没有标签或者不符合任何分类的物品；

所述系统设置模块设定设备工作参数并存入数据库，系统启动时系统控制中心从数据库读取参数并初始化系统，控制整个系统的运行；

所述系统控制中心3通过以太网与数据库相连，通过RS232串口与RFID阅读器相连，通过RS232串口与传送带的PLC编程口相连，通过RS232串口与多台物品下带器的PLC编程口相连。系统启动时，控制中心读取数据库中设置的参数启动传送带，当控制中心接收到物品的分类信息时，查询数据库的分类与物品下带器的对应信息，根据传送带的速度计算某一个时间间隔后通知该物品下带器卸载物品，物品下带器受PLC控制启动，根据指令选择向左或者向右卸载物品，物品落入放在两边的物品回收桶中；

所述采用多套分拣子系统，分拣子系统均由系统控制中心，具有RFID读写器和天线的RFID识别系统，由可编程逻辑控制器的电机驱动的输送机构和若干回收桶；RFID识别系统的输出接系统控制中心，输送机构的传输带一端设置物品分时投放器，传输带下设置若干物品下带器，系统控制中心的信号输出分别连接各物品下带器，对应各物品下带器的传输带两侧及传输带尽头的回收桶上固定物品测试器，各物品测试器的信号线连接设置的带有报警功能的液晶显示器；系统控制中心与共用的数据库连接。

Claims

1、一种基于RFID技术的物品分拣系统，包括系统设置中心，系统控制中心，系统设置中心和系统控制中心共用的数据库，具有RFID读写器和天线的RFID识别系统，由可编程逻辑控制器的电机驱动的输送机构和若干回收桶；系统控制中心通过以太网与数据库连接、通过RS232串口与RFID识别系统的RFID读写器连接，其特征是，本分拣系统中输送机构的传输带一端设置物品分时投放器，传输带下设置若干物品下带器，系统控制中心通过RS232串口与输送机构传输带的PLC控制器的编程口相连、通过RS232串口与各物品下带器的PLC控制器的编程口相连，对应各物品下带器的传输带两侧及传输带尽头的回收桶上固定物品测试器，各物品测试器的信号线连接设置的带有报警功能的液晶显示器。

2、根据权利要求1所述的基于RFID技术的物品分拣系统，其特征是，所述的物品分时投放器由电子称重器、电子称重器一侧的定时控制器和推进器构成，电子称重器的输出接定时控制器，定时控制器的输出接推进器；定时器控制器采用8523芯片，8523芯片的信号输出接推进器中的电机；推进器由电机和其连接的伸缩杆构成。

3、根据权利要求1所述的基于RFID技术的物品分拣系统，其特征是，所述的物品下带器由若干根相互间隔平行的由电机驱动的滚轴、各滚轴两端连接的支撑架及其固定平台和平台下方连接的起落架、起落架连接的PLC控制器构成；PLC控制器采用SIMATIC S7-200PLC，其输出接电机，系统控制中心的信号输出接PLC控制器，

4、根据权利要求1所述的基于RFID技术的物品分拣系统，其特征是，所述的输送机构中的传输带由若干条相互间隔平行的传输条构成，两相邻传输条的间隔大于物品下带器中滚轴的直径。

5、根据权利要求1所述的基于RFID技术的物品分拣系统，其特征是，所述的输送机构中的传输带采用分节拼接结构。

6、根据权利要求1所述的基于RFID技术的物品分拣系统，其特征是，所述的回收桶为双层结构，外桶套置内桶，外桶上沿固定物品测试器。

7、根据权利要求1或6所述的基于RFID技术的物品分拣系统，其特征是，所述的物品测试器由红外感应器和计时器构成，红外感应器的输出连接计时器，计时器与带有报警功能的液晶显示器连接。

8、根据权利要求1所述的基于RFID技术的物品分拣系统，其特征是，所述的带有报警功能的液晶显示器由液晶显示器和蜂鸣器构成，计时器的输出分别接液晶显示器和蜂鸣器。

9、根据权利要求1所述的基于RFID技术的物品分拣系统，其特征是，所述的若干回收桶中的某些回收桶部位设置分拣子系统，所述的分拣子系统均由系统控制中心，具有RFID读写器和天线的RFID识别系统，由可编程逻辑控制器的电机驱动的输送机构和若干回收桶；系统控制中心通过以太网与数据库连接、通过RS232串口与RFID识别系统的RFID读写器连接，输送机构的传输带一端设置物品分时投放器，传输带下设置若干物品下带器，系统控制中心通过RS232串口与输送机构传输带的PLC控制器的编程口相连、通过RS232串口与各物品下带器的PLC控制器的编程口相连，对应各物品下带器的传输带两侧及传输带尽头的回收桶上固定物品测试器，各物品测试器的信号线连接设置的带有报警功能的液晶显示器，系统控制中心与共用的数据库连接。