CN105436104B - 一种基于rfid智能分拣系统的自动上料设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于RFID智能分拣系统的自动上料设备。本发明包括扫件识别区、快速分类区、上料退回区。该设备中主体框架采用铝型材搭建；其中的扫件识别区包括载物台、识别控制箱。快速分类区位于设备的中间位置，能够根据识别控制箱中所反馈的信息，快速响应进行动作，把物品进行的分类。右侧半圆传送带、中间传送带、左侧半圆传送带构成了该设备的上料退回区。同时电力控制系统集中位于识别控制箱中。本发明结构简洁，易于布局且自动化程度高，采用人性化设计，操作简单。

Description

一种基于RFID智能分拣系统的自动上料设备

技术领域

本发明属于自动分拣系统制造业中机械传动设备领域，具体涉及一种基于RFID智能分拣系统的自动上料设备。

背景技术

自动分拣系统目前在国外大型物流业、服装厂等涉及物品分装的行业得到广泛应用。目前国内现状是，在物品分装过程中，绝大部分企业仍然采用人工分拣，以快递公司为例，通常在每个中转站都会配备几十名分拣员，把包裹进行集中分拣，由于工作强度比较大，人工的投放分拣容易出现暴力分拣现象，随着劳动力价格不断上涨，招工难越发普遍，快递业急需寻找针对快递包裹分拣的自动化解决方案。但目前国内的自动分拣系统的专利较少，且现存的分拣系统的机械输送部分多为皮带机输送，然而，针对快递包裹的上料的专业设备更是少之又少。即使有分拣上料的传输设备，功能也相对比较简单，对包裹的识别准确度比较低，直接降低了整体的快递分拣的效率。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供了一种基于物联网系统采用RFID技术可实现自动扫描、自动识别、自动上料、实时显示上料信息等功能的新型高效分拣上料系统。

本发明解决技术问题所采取的技术方案是：

本发明包括扫件识别区、快速分类区、上料退回区，以及一套自动控制系统。

该设备中主体框架采用铝型材搭建；其中的扫件识别区包括载物台、识别控制箱。快速分类区位于设备的中间位置，能够根据识别控制箱中所反馈的信息，快速响应进行动作，把物品进行分类。右侧半圆传送带、中间传送带、左侧半圆传送带构成了该设备的上料退回区。同时电力控制系统集中位于识别控制箱中。

所述的扫件识别区，包括电子承重器、托物板、动力滚筒单元、RFID扫描识别终端、电力控制箱体、红绿报警灯、显示屏、电源开关及急停开关。

托物板位于最前方，动力滚筒单元紧接其后布置，所述动力滚筒单元由多个单独的滚筒元件、同步带、单排同步带轮、驱动电机、电机支板组成，电子承重器位于电力控制箱的下方，RFID扫描识别终端固定安装在电力控制箱的两侧的内壁上。红绿报警灯固定安装在电力控制箱的顶部外侧面板上。显示屏、电源开关及急停开关镶嵌在电力控制箱的外右侧面板上。显示屏上会显示出识别出包裹的信息，包括包裹的订单号、目的地、重量以及当前统计的包裹数量。同时，也会显示当前系统信息，包括系统的当前的工位号、上料运行速度。

所述的快速分类区，包括托辊、可移动传输单元、丝杠导轨安装槽、斜面皮带传输单元、可旋转挡板、平面皮带传输单元。托辊安装在铝型材搭建的倾斜面上，可移动传输单元安装在丝杠导轨安装槽上，丝杠导轨安装槽固定安装在主体支架上。

当包裹通过扫描识别区后，若为“合格”信号时，可移动传输单元在丝杠移动导轨的带动下，向前快速移动，移动到和扫描识别区相接的位置，包裹会直接从识别扫描区滑动到可移动传输单元上，在可移动传输单元的传输带的带动下包裹继续滑落至动力滚筒单元上，然后经由斜面皮带传输单元的传送至中间传送带上，最终运至分拣线上。

若为“超重”或者“异常”的信号时，从扫描识别区出来的包裹直接滑落至托辊上，顺势从斜面下滑至平面皮带传输单元上。经由平面皮带传输单元继续向前滑动，此时系统还会根据具体的信号驱动可旋转挡板，若为“超重”，则可旋转挡板向右侧旋转至右侧边缘，阻挡了包裹右侧的传输路线，顺势只能移动到左侧半圆传送带。若为“异常”信号，可旋转挡板向左侧旋转至左侧边缘，则包裹最终只能移动到右侧半圆传送带。

所述的上料退回区是传输单元的延长，将中间传输带延长至分拣设备，即完成上料的功能，同时针对超重和异常的包裹分别反向延长左侧半圆传输带、右侧半圆传送带，退回待分拣区域，等待进一步处理。

进一步说，所述可移动传输单元由丝杠、四个丝杠螺母、四个皮带辊子、辊子支架、辊子电机、滑块、导轨等组成。每个皮带辊子的两段分别安装轴承座，轴承座固定在辊子支架上，第一个皮带辊子的一端安装有同步带轮，前面两个皮带辊子之间安装有辊子电机，辊子电机固定在电机安装支架上，电机安装支架焊接在辊子支架上，辊子电机的转轴上安装有单排同步带轮，通过皮带连接第一个皮带辊子上的同步带轮，将动力传输至皮带辊子。四个皮带辊子的外围仅仅包围着传送带，皮带辊子的转动带动传输带的运动。左侧辊子支架固定安装在四个丝杠螺母上，四个丝杠螺母同时安装在同一根丝杠上。丝杠通过螺栓固定安装在丝杠导轨安装槽上。右侧辊子支架固定安装在四个滑块上，四个滑块统一安装在导轨上，导轨固定在丝杠导轨安装槽上。这样安装完成后，丝杠的转动通过丝杠螺母转换为直线移动，完成往复移动的功能。

本发明的有益效果：

系统结构简洁，易于布局。

自动化程度高，人性化设计，操作简单。

采用型材搭建，兼容性好。

实现数据同步联网，实时共享，杜绝了丢件。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为扫件识别区结构示意图。

图3为动力滚筒单元的结构图。

图4为滚筒元件的结构图。

图5为快速分类区一个状态结构示意图。

图6为可移动传输单元结构图。

图7为快速分类区另一个状态结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

总体结构布局：

本发明包括了扫件识别区、快速分类区、上料退回区，以及一套自动控制系统。如图1所示。

该设备中主体框架1的设计采用了铝型材搭建，铝型材质量轻、不易氧化腐蚀、色泽度好，同时标准型材成本低，各方面比较具有优势。扫件识别区包括载物台2、识别控制箱3等组成。快速分类区位于设备的中间部分4，包含了一套简单的分类机构。能够根据识别控制箱3中所反馈的信息，快速响应进行动作，把物品进行简单的分类，保证下一步的分拣设备工作有序可靠的进行。右侧半圆传送带5、中间传送带6、左侧半圆传送带7等构成了该设备的上料退回区。同时电力控制系统集中位于识别控制箱3中，包括控制箱表面的电器原件等。

扫件识别区

所述的扫件识别区，包括电子承重器8、托物板9、动力滚筒单元10、RFID扫描识别终端11、电力控制箱体12、红绿报警灯13、显示屏14、电源开关及急停开关15等，如图2所示。

托物板9位于最前方，通过螺钉安装在铝型材搭建的主体框架1上，动力滚筒单元10紧接其后布置，方便物件传输，动力滚筒单元的结构如图3所示，其是由多个单独的滚筒元件20、同步带19、单排同步带轮18、驱动电机17、电机支板16等组成，通过螺栓安装在铝型材主体框架1上的。

其中单一的滚筒元件20的结构如图4所示。由滚筒25、端盖螺母21、短轴套22、轴承座23、双排同步带轮24、长轴套26等组成。滚筒25的结构是带有台阶空心圆柱体。两头端部分别攻有一定长度的螺纹，双排同步带轮24安装在其一端，通过钉紧螺母进行周向定位，接着安装轴承座23，轴承座23的内圈和轴的外圆面之间过盈配合，轴承座23的一个端面和双排同步带轮24的一个端面相贴合。短套筒22同样安装在轴中，一个端面和轴承座23的另一端面相互贴合，然后端盖螺母21通过滚筒25的一端头的螺纹配合旋入轴中压紧，保证每个零部件的轴向定位。滚筒25的另一端头，首先将长轴套26装配在滚筒25的另一端头上，长轴套26的宽度与双排同步带轮24的宽度相同，这样可以保证两段对称，然后分别装入轴承座23，短轴套22,装配后使得轴承座23与滚筒24的端轴之间为过盈配合，位于长轴套26和短轴套22的中间，最后旋入端盖螺母21压紧，将每个零部件轴向定位。

将多个组装好的滚筒元件20依次排好在铝型材主体框架1上，通过螺栓穿过滚筒25两端的轴承座23固定在主体框架1上。则滚筒元件20也就固定在主体框架1上，只能完成旋转运动。任意相邻的两个滚筒元件20之间通过同步带19进行两两相接，同步带19和双排同步带轮24进行配合，将转动依次传递给每个滚筒25，使其转动。第一个滚筒元件20的动力来自于驱动电机17，首先驱动电机17通过螺栓固定在电机支板16上，然后电机支板17又通过螺栓固定在主体框架1上。单排同步带轮18通过平键和电机17的转轴相配合，单排同步带轮18和双排同步带轮24中一排同步带轮通过同步带19进行配合，将驱动电机17的动力传递给第一根托辊25，然后依每根滚筒都会转动起来。

操作人员把快递包裹搬运在托物板9上，然后推动快递包裹至动力滚筒单元10上，接触到动力滚筒单元10的包裹在每个托管元件20的转动下，向前不断移动。电子承重器8位于电力控制箱的12下方，RFID扫描识别终端11通过螺钉固定安装在电力控制箱12的两侧的内壁上。而红绿报警灯13通过螺钉固定安装在电力控制箱12的顶部外侧面板上，便于给操作人员以提示。显示屏14以及电源开关15等镶嵌安装在电力控制箱12的外右侧面板上。 即就是操作人员的正前方，便于操作人员进行调节和控制。显示屏14上会显示出识别出包裹的信息，包括包裹的订单号、目的地、重量以及当前统计的包裹数量等信息。同时，也会显示当前系统信息，包括系统的当前的工位号、上料运行速度等信息。

当包裹移动至电力控制箱体12内部时，正下方的电子称重器8立即开始承重，承重的质量会直接显示在显示屏14上。此时，控制系统还会对当前承重的质量做出判断，判断其结果是否超重。判断的标准质量是根据分拣设备的承载质量人为进行设定的。若遇到超重的包裹，显示屏14会显示“超重”的信息，同时位于控制机箱顶部的红绿报警灯13中的红色报警灯会闪亮。

在此移动的过程中，只要位于两侧的RFID的识别终端11中的任何一个终端识别到包裹的信息，都会把识别出的包裹信息也直接显示在显示屏14上。如果两个RFID的识别终端11均未能识别其邮寄信息，则系统会按照异常包裹处理，显示屏14上会显示“异常”的信息，同时位于控制机箱顶部的红绿报警灯13中的红色报警灯也会闪亮。

只有在此移动过程中，重量判断和信息识别都顺利完成的情况下，显示屏14上会显示“合格”信息，同时位于控制机箱顶部的红绿报警灯13中的绿色报警灯也会闪亮。整个过程中，控制系统始终连接服务器，每组数据都会上传至服务器端，可以查询到每个包裹所在的状态，从而在根源上就杜绝了丢失包裹的可能。

快速分类区

所述的快速分类区，包括由铝型材搭建的结构主体1，以及其他各种传送零部件，分别是动力滚筒单元10、托辊25、可移动传输单元27、丝杠导轨安装槽28、斜面皮带传输单元29、支架外侧板30、可旋转挡板31、平面皮带传输单元32等组成。如图5所示。

其中可移动传输单元27为一个重要的部件，其需要完成一定范围内可自由移动同时自身一直保持运转状态完成传输功能。其结构如图6所示。

由丝杠38、4个丝杠螺母33、4个皮带辊子37、辊子支架34、辊子电机35、电机安装支架36、输送带39、4个滑块40、导轨41等组成。每个皮带辊子37的两段分别安装轴承座，轴承座通过螺栓固定在辊子支架34上，第一个皮带辊子的一端安装有同步带轮，前面两个皮带辊子之间安装有辊子电机35，辊子电机35通过螺栓固定在电机安装支架36上，电机安装支架36直接焊接在辊子支架34上，辊子电机35的转轴上安装有单排同步带轮，通过皮带连接第一个皮带辊子37上的同步带轮，将动力传输至皮带辊子37。4个皮带辊子35的外围仅仅包围着传送带39，皮带辊子37的转动带动传输带的运动。左侧辊子支架34通过螺栓固定安装在4个丝杠螺母33上，4个丝杠螺母33同时安装在同一根丝杠38上。丝杠38通过螺栓固定安装在丝杠导轨安装槽28上。右侧辊子支架34通过螺栓固定安装在4个滑块40上，四个滑块40同一安装在导轨41上，导轨41通过螺栓固定在丝杠导轨安装槽28上。这样安装完成后，丝杠38的转动通过丝杠螺母33转换为直线移动，完成往复移动的功能。

铝型材的结构主体1搭建了所有零部件安装基体。托辊25通过铝型材卡槽安装在铝型材搭建的倾斜面上，可移动传输单元27安装在丝杠导轨安装槽28上，丝杠导轨安装槽28通过螺栓固定安装在主体支架1上。斜面皮带传输单元29、平面皮带传输单元32的结构与可移动传输单元27的传输部分的结构相同，都通过螺栓固定轴承座安装在主体支架1上，支架外侧板30直接通过螺钉安装固定在主体支架1。

当包裹通过扫描识别区后，系统根据每个包裹的情况分别发出信号，此信号分三种，分别是“合格”“超重”“异常”。当快速分类区接收到不同信号后，则表现出不同动作。当为“合格”信号时，可移动传输单元27在丝杠移动导轨28的带动下，向前快速移动，移动到和扫描识别区相接的合适位置，包裹会直接从识别扫描区滑动到可移动传输单元27上，在可移动传输单元27的传输带的带动下包裹继续滑落至动力滚筒单元10上，然后经由斜面皮带传输单元29的传送至中间传送带6上，最终运至分拣线上。如图5所示。

当“超重”或者“异常”的信号产生后，可移动传输单元27则在丝杠螺母移动33的带动下退回动力滚筒单元10的正上方。从扫描识别区出来的包裹自然会滑落至普通托辊25上，顺势从斜面下滑至平面皮带传输单元32上。经由平面皮带传输单元32继续向前滑动，此时系统还会根据具体的信号驱动可旋转挡板31，若为“超重信号”，则可旋转挡板31向右侧旋转至右侧边缘，阻挡了包裹右侧的传输路线，顺势只能移动到左侧半圆传送带7。

以此类推，若为“异常”信号，可旋转挡板31向左侧旋转至左侧边缘，则包裹最终只能移动到右侧半圆传送带5。如图7所示。

上料退回区

所述的上料退回区，图1中即就是对传输单元的延长，将中间传输带6延长至分拣设备，即完成上料的功能，同时针对超重和异常的包裹分别反向延长左侧半圆传输带7、右侧半圆传送带5，退回待分拣区域，等待进一步处理。

综上，该自动上料设备在一般扫面包裹的同时把特殊包裹进行特殊对待，将所有的包裹进行了预分拣，把合格包裹直接运输至分拣中心进行区域分拣，同时也将不合格的包裹进行了分类，分成超重和识别异常两类。以便进行后续处理，为提高分拣效率做好了充分的准备工作。

Claims (2)

1.一种基于RFID智能分拣系统的自动上料设备，包括扫件识别区、快速分类区、上料退回区，以及一套自动控制系统，其特征在于：

该设备中主体框架采用铝型材搭建；其中的扫件识别区包括载物台、识别控制箱；快速分类区位于设备的中间位置，能够根据识别控制箱中所反馈的信息，快速响应进行动作，把物品进行分类；右侧半圆传送带、中间传送带、左侧半圆传送带构成了该设备的上料退回区；同时电力控制系统集中位于识别控制箱中；

所述的扫件识别区，包括电子承重器、托物板、动力滚筒单元、RFID扫描识别终端、电力控制箱体、红绿报警灯、显示屏、电源开关及急停开关；

托物板位于最前方，动力滚筒单元紧接其后布置，所述动力滚筒单元由多个单独的滚筒元件、同步带、单排同步带轮、驱动电机、电机支板组成，电子承重器位于电力控制箱的下方，RFID扫描识别终端固定安装在电力控制箱的两侧的内壁上；红绿报警灯固定安装在电力控制箱的顶部外侧面板上；显示屏、电源开关及急停开关镶嵌在电力控制箱的外右侧面板上；显示屏上会显示出识别出包裹的信息，包括包裹的订单号、目的地、重量以及当前统计的包裹数量；同时，也会显示当前系统信息，包括系统的当前的工位号、上料运行速度；

所述的快速分类区，包括托辊、可移动传输单元、丝杠导轨安装槽、斜面皮带传输单元、可旋转挡板、平面皮带传输单元；托辊安装在铝型材搭建的倾斜面上，可移动传输单元安装在丝杠导轨安装槽上，丝杠导轨安装槽固定安装在主体支架上；

当包裹通过扫描识别区后，若为“合格”信号时，可移动传输单元在丝杠移动导轨的带动下，向前快速移动，移动到和扫描识别区相接的位置，包裹会直接从识别扫描区滑动到可移动传输单元上，在可移动传输单元的传输带的带动下包裹继续滑落至动力滚筒单元上，然后经由斜面皮带传输单元的传送至中间传送带上，最终运至分拣线上；

若为“超重”或者“异常”的信号时，从扫描识别区出来的包裹直接滑落至托辊上，顺势从斜面下滑至平面皮带传输单元上；经由平面皮带传输单元继续向前滑动，此时系统还会根据具体的信号驱动可旋转挡板，若为“超重”，则可旋转挡板向右侧旋转至右侧边缘，阻挡了包裹右侧的传输路线，顺势只能移动到左侧半圆传送带；若为“异常”信号，可旋转挡板向左侧旋转至左侧边缘，则包裹最终只能移动到右侧半圆传送带；

所述的上料退回区是传输单元的延长，将中间传输带延长至分拣设备，即完成上料的功能，同时针对超重和异常的包裹分别反向延长左侧半圆传输带、右侧半圆传送带，退回待分拣区域，等待进一步处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于RFID智能分拣系统的自动上料设备，其特征在于：所述可移动传输单元由丝杠、四个丝杠螺母、四个皮带辊子、辊子支架、辊子电机、滑块、导轨等组成；每个皮带辊子的两段分别安装轴承座，轴承座固定在辊子支架上，第一个皮带辊子的一端安装有同步带轮，前面两个皮带辊子之间安装有辊子电机，辊子电机固定在电机安装支架上，电机安装支架焊接在辊子支架上，辊子电机的转轴上安装有单排同步带轮，通过皮带连接第一个皮带辊子上的同步带轮，将动力传输至皮带辊子；四个皮带辊子的外围仅仅包围着传送带，皮带辊子的转动带动传输带的运动；左侧辊子支架固定安装在四个丝杠螺母上，四个丝杠螺母同时安装在同一根丝杠上；丝杠通过螺栓固定安装在丝杠导轨安装槽上；右侧辊子支架固定安装在四个滑块上，四个滑块统一安装在导轨上，导轨固定在丝杠导轨安装槽上；这样安装完成后，丝杠的转动通过丝杠螺母转换为直线移动，完成往复移动的功能。