CN111071755A - 一种成品烟高速激光扫码识别分拣系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成品烟高速激光扫码识别分拣系统，属于成品烟高速自动化分拣系统系统，所述的成品烟高速激光扫码识别分拣系统，激光识别系统，上位WCS，码垛输送系统，烟箱回流输送，基于工业计算机平台的滑靴式高速分拣系统。本发明的基于工业计算机平台的成品烟高速扫码分拣系统，革新了传统的基于PLC平台的分拣系统，在使用工业计算机作为分拣的主控制器，PLC作为整个分拣系统的总体控制器，即工业计算机负责分拣机的控制，分拣主控PLC负责与分拣机配合的输送系统，如回流输送系统、合流输送系统以及码垛输送系统。
Description
技术领域
本发明属于成品烟高速自动化分拣系统系统，尤其涉及一种基于激光扫码识别高速分拣系统。
背景技术
由于目前烟草信息化建设不断推进，以及敏捷制造系统在卷烟厂的大量使用，烟厂产能得到极大的提升，由于每个卷烟企业牌号较多,如何能将多个品牌烟箱快速、准确分拣入库，是保障生产顺利进行，以及精确统计库存信息的重要技术保障。同时在中国中烟实行“一号工程”的背景下，为每种牌号成品烟提供了“一号工程码”和“商品码”，分拣机通过识别这两种码，可以快速区分成品烟箱，并且将其分拣至相应的输送通道中，在经过码垛后，实现成品入库，同时将信息上报至上位的仓库管理系统(WMS),以便实现对库存信息的精确管理。
激光扫码识别技术是及编码、识别、数据处理和采集于一体的新技术。激光扫描仪通过一个激光二极管发出一束光线，照射到一个旋转的棱镜或来回摆动的镜子上，反射后的光线穿过阅读窗照射到条码表面，光线经过条或空的反射后返回阅读器，由一个镜子进行采集、聚焦，通过光电转换器转换成电信号，该信号将通过扫描器或终端上的译码软件进行译码,通过译码得出的编码信息进行后续的处理。
商品编码是代表商品的数字信息，而商品条码是表示这一信息的符号，商品码与商品牌号一一对应。2003年，国家局启动行业卷烟生产经营决策管理系统建设，该决策系统在行业被简称为“一号工程”，“一号工程码”是该项工程的基础信息载体。“一号工程码”除了包含有商品码的信息外，还有生产该件烟的机台、班组、生产日期等信息通过读取成品烟箱商品码和“一号工程码”均是由反射率相差较大的一组粗细不同、黑白相间的条与空组成的图形，这些“条”与“空”包含了一组数字信息，商品码中包含的信息有：国别、产品名称。
WMS是仓库管理系统(Warehouse Management System) 的缩写，仓库管理系统是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统，有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现或完善的企业仓储信息管理。该系统可以独立执行库存操作，也可与其他系统的单据和凭证等结合使用，可为企业提供更为完整企业物流管理流程和财务管理信息。
基于工业计算机(IPC)控制平台的高速滑块式分拣机，工业计算机指的是专业运用在工业领域的计算机，在生产领域中也可以作为控制器使用。由于PLC（可编程控制器）的程序运行方式采用的是循环扫描方式，以及PLC的CPU（中央处理器）相对于工业计算机较为落后等原因，使得其程序运行速度远不及工业计算机，因此在对于程序运行速度要求较高的场合，使用工业计算机成为一种发展趋势。滑靴式分拣机是一种特殊形式的条板输送机。输送机的表面用金属条板或管子构成，如竹席状，而在每个条板或管子上有一个用硬质材料制成的导向滑块，能沿条板作横向滑动。平时滑块停止在输送机的侧边，滑块的下部有销子与条板下导向槽联结，导向槽上有气缸,通过气缸升降可以改变导向槽的方向,通过计算机控制，当被分拣的货物到达指定道口时，控制器发出信号,气缸升起改变导向槽方向,使向滑块有序地自动向输送机的对面一侧滑动，通过滑靴把货物推人分拣道口，从而商品就被引出主输送机。这种方式是将商品侧向逐渐推出，并不冲击商品，故商品不容易损伤，它对分拣商品的形状和大小适用范围较广，是目前国外一种最新型的高速分拣机。由于高速分拣机速度快，对控制器运算要求较高，使得传统的PLC不能满足在高速分拣机的使用要求，因此，目前大多数高速分拣机采用工业计算机作为自己的控制平台。
发明内容
本发明提供了一种基于工业计算机平台的成品烟高速扫码分拣系统，革新了传统的基于PLC平台的分拣系统，在使用工业计算机作为分拣的主控制器，PLC作为整个分拣系统的总体控制器，即工业计算机负责分拣机的控制。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现的：激光识别系统，WCS仓库控制系统，码垛输送系统，烟箱回流输送，基于工业计算机平台的滑靴式高速分拣系统；WCS仓库控制系统为将上位仓库管理系统(WMS)和底层的电控系统联系在一起，同时负责分拣信息的处理，将激光识别系统采集到的成品烟信息收集到该系统中，同时根据仓库管理（WMS）下达给WCS系统的分拣信息，实时根据当前高速分拣系统的状态，实时产生分拣任务，并下达给高速分拣系统，高速分拣系统在完成分拣任务后，将相应的分拣信息反馈给WCS，WCS再将相应的分拣数据打包后，发送给上位WMS(仓库管理系统)。
优选的，所述激光识别系统，安装在分拣机首部，两条输送带交接处，通过多个激光扫码器组成阵列，可以识别烟箱上方、下方、以及侧面的商品码和一号工程码。
优选的，所述的码垛输送系统,该系统由10条小型辊子输送机和一台烟箱翻转机组成，该输送机按照机器人在进行成品烟码垛的要求，将分拣机分拣出的成品烟箱，进行输送和排列，并输送至机器人抓取工位，确保机器人能准确抓取烟箱。
优选的，所述的烟箱回流输送系统，该系统与分拣机组成一个近似于椭圆形的闭环，当出现烟箱未能被分拣至相应的分拣出口时，烟箱将会通过回流线，重新进入扫码识别站，重新进行识别后，进入分拣机进行分拣。
优选的，所述的烟箱合流输送系统，该系统将各个输送的的成品烟，合流输送到一条输送带中，使成品烟箱依次通过扫码站，进入分拣机，便于分拣机分拣。
优选的，为了提高数据传递效率和稳定性，在激光识别系统中的扫码头之间构件了一个采用主从模式的局域网，即使用其中一个扫码头为主站，各子站在获取数据后，将相应数据传送至主站中，再通过主站将相应的数据传送至上位WCS（仓库控制系统）。
本发明有益效果：
本发明的基于工业计算机平台的成品烟高速扫码分拣系统，革新了传统的基于PLC平台的分拣系统，在使用工业计算机作为分拣的主控制器，PLC作为整个分拣系统的总体控制器，即工业计算机负责分拣机的控制，分拣主控PLC负责与分拣机配合的输送系统，如回流输送系统、合流输送系统以及码垛输送系统，这样不但提高了控制精度，同时也提高了设备生产运行效率。同时没有采用传统的单台套识别系统，而是采用多个激光扫码器组成一个整体的扫码系统实现可以360度全方位识别，提高了扫码识别的效率，以及极大的避免了由于条形码粘贴位置不一致而产生读取失败的问题。
附图说明
图1为分拣系统控制结构图；
图2为分拣系统设备现场布局图；
图3为激光扫码站俯视图；
图4为扫码站布局图；
图5为成品烟高速激光扫码识别分拣系统系统结构图。
图中，1、顶部扫码器；2、侧方位扫码器；3、触发光电检测；4、底部照相器；5、编码器；6、通讯模块；7、通讯模块；9、皮带输送机；10、扫码站支架。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明的成品烟高速激光扫码识别分拣系统可以对各种规格成品件烟进行精确识别,并进行分拣,同时将相应的成品烟分拣信息实时传送给上位的仓库管理系统(WMS)，为了进一步说明本发明的原理和结构,现结合本发明的实施例进行详细说明。
由图五成品烟高速激光扫码识别分拣系统结构图可知，该系统由合流输送系统、分拣机、激光扫码站、WCS（仓库控制系统）、回流线、码垛输送系统组成。合流输送系统负责将各个输送带上的成品烟合流到一条输送带上，激光扫码站通过读取成品烟上的条形码，将信息通过PLC传送给WCS系统、WCS负责生成目标地址并将该地址下达给分拣机，分拣机完成分拣，码垛输送系统按码垛要求将成品烟输送给下一工位，回流线负责将未能正常分拣的成品烟重新输送至合流系统，重新识别分拣。
请参阅图一所示，本发明的高速激光扫码分拣系统包括置于现场的激光扫码站、分拣机、仓库控制系统（WCS）、合流输送系统、回流系统、码垛输送系统。控制系统分为三个层级，位于最顶层的是TIMMS仓库管理系统，位于中间层级的是WCS系统、合流输送PLC系统、分拣控制PLC系统、码垛输送PLC系统以及激光高速扫码站，这五个系统通过工业以太网连接，位于第三层的是分拣机，该系统接受分拣控制PLC系统控制，完成分拣控制PLC系统下达的指令，并将完成的信息反馈给上一级系统，分拣机由一台工业计算机作为控制器。。
请参阅图二所示，高速扫码分拣系统现场安装的设备主要有合流输送系统，扫码站，分拣机，回流线输送机，码垛输送机，这几部分组成。分拣机、合流线输送机、回流线输送机组成一个如图二所示的环线。扫码站安装在合流线合流完成后的输送线上，位于分拣机入库，每条码垛输送机安装在分拣机出库处。
请参阅图三、图四所示，为了保证烟箱六个外表面上的条形码均能被扫码器识别，以及提高数据传输的速度和稳定性，整个扫码站是由六个高速激光扫码头组成一个全向高速扫码站，由图三、图四所示，这六个扫码头分别安装在与烟箱六个面所对应的方向，为了保证烟箱底部能也能正常的识别，底部的扫码头安装在两条输送机交界处，扫码头可以通过输送机之间的间隙，识别烟箱底部的条形码。为了保证位于侧面的扫码头能处于最大扫码有效识别区，因此每个侧面的扫码头要与侧面保持45度夹角。
为了保证扫码头数据在传输过程中，数据传输的效率和稳定性，六个扫码头组成了一个主从模式（M/S）的小型局域网，即以位于扫码站顶部的扫码器1作为主站，其余四个位于侧面扫码头2和底部的照相器4为子站，他们分别用于识别不同的条形码，侧面找码头2识别的未商品码，位于底部的照相器4和顶部扫码器1识别“一号工程码”，当子站2、4识别到条形码时，通过局域网将相应的数据传输给主站1，主站1将收集到的数据统一发送给主控制PLC，再通过PLC将相应的数据通过通讯接口模块4传输给上位WCS系统。为了保证该扫码识别系统能够在生产过程中，不会因为烟箱数量多，而出现读取得条形码和烟箱对应不一致的错误，该扫码站采用了PackTrack的工作模式，PackTrack™是Datalogic全向读取站的专利操作模式，当不同的烟箱出现在同一个扫码读取区域是，扫码器能正确的将读取的码对应至正确的烟箱上。为了保证PackTrack™能正确运行，在系统设计时安装了一个编码器5和一个触发光电检测3，当光电检测3发现烟箱后，触发扫码站工作，读取条形码并且通过编码器5记录下当前编码器的相位，通过相位使条形码与烟箱实现一一对应，以保证条形码同实物一一对应。
扫码站具体工作描述如下：两台输送机电机带有编码器，由变频器驱动，变频器的工作频率由上位PLC设定，编码器将电机的速度实时反馈给变频器，变频器根据反馈信号，调整输出频率，以保证电机按照PLC设定的速度运行，并且保证每台输送机的速度匹配，以免造成烟箱追踪错误，输送机9之间有一个光电检测3，该检测用以触发扫码站，即当检测发现烟箱后，发出触发信号，触发扫码站工作，此时，主扫码头1和子扫码头2同时工作，读取所对应面的条形码，读取后，将相应的结果传送给主扫码头1，由主扫码头1将相应的数据通过通讯接口模块传送给PLC的CPU模块，再由该模块将数据
实时的传送给上位WCS系统。
WCS系统在接收到读取的“一号工程码”和“商品码”后，对该成品烟进行判断其牌号，同时根据上位TIMMS管理系统下达的任务信息，实时生成分拣目标地址并下达给分拣机系统主控制PLC，主控制PLC再将具体的分拣目标地址传送给分拣机工业计算机，由图二可以发现，分拣机有15个出口和一个剔除口，在同一生产时间内每个分拣口对应一个品牌的成品烟，也可以多个分拣口对应一个品牌，如果只有一个牌号对应一个分拣口时，只有一个目标地址；如果当有多个分拣口对应一个牌号的成品烟时，WCS系统会给分拣机多个目标地址，该地址最多给4个，供分拣机工业计算机根据设备运行情况，自主选择。分拣目标地址工业计算机在接到分拣目标地址后，对目标地址进行检测，确定那个分拣口为最佳分拣口，再计算当前要分拣烟箱的当前位置，待烟箱到达分拣口时，通过分拣滑靴将成品烟分拣出去。如果该箱成品烟识别出的牌号，当前各个分拣口没有与该牌号成品烟对应，则从剔除口剔除该箱成品烟。如果未能正确识别牌号或者是因为数据丢失等原因，造成该成品烟不能被分拣，则该成品烟会被输送至回流线，供分拣机重新识别分拣。
码垛输送系统，由图二高速扫码分拣系统设备布局图可知与15个分拣道口以及一个剔除道口对接的为码垛输送系统，通过该布局图我们可以发现，整个码垛系统有15条码垛输送通道，以及剔除通道组成。当成品烟进入合流系统并被分拣机分拣后，成品烟箱进入分拣下滑道口，成品烟箱首先会经过皮带输送机。之后，成品烟箱将经过滚筒靠边输送机，在这条输送带省通过辊筒和其他机械装置，使烟箱能靠输送机的一侧输送，为下一输送机以及其上安装的设备对烟箱进行旋转和翻起做准备。成品烟箱将会在缓冲段里排序，等待旋转和翻起。缓冲堆积段能把件烟箱逐一的放进入旋转装置。经过旋转装置的件烟箱将会在翻起装置前等待。若翻起装置已经到位，件烟箱就会进入翻起装置。翻起装置被安装在输送机之间，由电机驱动，并通过变频调速来达到平稳顺畅的翻起。翻起后的件烟箱将逐一进入码垛工位，此时根据所码烟箱垛型的工序，当数量达到码垛要求时，定位推杆装置就向右侧移动，把件烟箱推靠到输送机的右边挡板进行定位，并向机器人发出可以抓取烟箱的信号，以便机械手能准确抓取，并进行码垛任务。如果分合流系统发现当前分拣任务与某些牌号成品烟不匹配时，会将这些牌号的成品烟从剔除通道剔除。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1.一种成品烟高速激光扫码识别分拣系统，其特征在于：激光识别系统，WCS仓库控制系统，码垛输送系统，烟箱回流输送，基于工业计算机平台的滑靴式高速分拣系统；WCS仓库控制系统为将上位仓库管理系统(WMS)和底层的电控系统联系在一起，同时负责分拣信息的处理，将激光识别系统采集到的成品烟信息收集到该系统中，同时根据仓库管理（WMS）下达给WCS系统的分拣信息，实时根据当前高速分拣系统的状态，实时产生分拣任务，并下达给高速分拣系统，高速分拣系统在完成分拣任务后，将相应的分拣信息反馈给WCS，WCS再将相应的分拣数据打包后，发送给上位WMS(仓库管理系统)。
2.根据权利要求1所述的一种成品烟高速激光扫码识别分拣系统，其特征在于：所述激光识别系统，安装在分拣机首部，两条输送带交接处，通过多个激光扫码器组成阵列，可以识别烟箱上方、下方、以及侧面的商品码和一号工程码。
3.根据权利要求1所述的一种成品烟高速激光扫码识别分拣系统，其特征在于：所述的码垛输送系统,该系统由10条小型辊子输送机和一台烟箱翻转机组成，该输送机按照机器人在进行成品烟码垛的要求，将分拣机分拣出的成品烟箱，进行输送和排列，并输送至机器人抓取工位，确保机器人能准确抓取烟箱。
4.根据权利要求1所述的一种成品烟高速激光扫码识别分拣系统，其特征在于：所述的烟箱回流输送系统，该系统与分拣机组成一个近似于椭圆形的闭环，当出现烟箱未能被分拣至相应的分拣出口时，烟箱将会通过回流线，重新进入扫码识别站，重新进行识别后，进入分拣机进行分拣。
5.根据权利要求1所述的一种成品烟高速激光扫码识别分拣系统，其特征在于：所述的烟箱合流输送系统，该系统将各个输送的的成品烟，合流输送到一条输送带中，使成品烟箱依次通过扫码站，进入分拣机，便于分拣机分拣。
6.根据权利要求2所述的一种成品烟高速激光扫码识别分拣系统，其特征在于：为了提高数据传递效率和稳定性，在激光识别系统中的扫码头之间构件了一个采用主从模式的局域网，即使用其中一个扫码头为主站，各子站在获取数据后，将相应数据传送至主站中，再通过主站将相应的数据传送至上位WCS（仓库控制系统）。
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