托盘式分拣机 邮政托盘包裹分拣机系统的改造

　　摘要:针对旧式托盘分拣机由于老化磨损等问题造成设备收容率高的问题,提出了一种技术改造方案,通过分割缩小分拣区域以达到降低累积误差,从而提高分拣的准确率。 　　关键词:托盘 邮件分拣 光电开关
　　
　　1 引言
　　 常州邮区中心局包裹分拣机自1999年投入使用至今,工作运转超过10年,设备零部件特别是链条造成了极大的磨损,设备的性能也出现了较大的降低,特别是在上包台与落包格口处。上包台处有时会发生没有按要求传送到指定小车上的现象,造成邮件无法落入相应的落包格口;落包格口处的落包顶杆起跳时间不对,又容易造成顶杆折断和托盘小车无法翻转,造成邮件无法落入相应的落包格口,这些问题都不同程度的导致收容率指标增加至约4%。高收容率不仅大大增加了包裹班工作人员的工作量,而且成为以后使用包分机分拣特快邮件的一个障碍。
　　包裹分拣机简介
　　 分拣机系统是以托盘分拣机为核心的,它担负着邮件的分拣和传送工作,分拣机系统示意图如图2.1所示,其中为On-load point为上包台,Transport car为托盘小车,Sorting area为落包格口,Barcode reader为条码扫描器。邮件或邮包从上包台送上分拣机系统,经条码扫描器获取邮件地址信息后,由传送带送上托盘小车,主控机控制小车在环形轨道上作往复运动,最后根据地址信息将邮件或邮包放入相应的落包格口。
　　 小车运行的基本单位是大同步S,S等于原托盘距离50cm,同时设定小同步s=S/8,每个供包台或格口均有一个独立固定的采样点,采样点以小同步s为单位表示,如1#供包台采样点为1s,10#落包格口采样点为2s。供包台工作时,通过条码扫描器扫描邮件获取条码信息并转换为格口号码,待采样点到时,读托盘值,若托盘值不为零,则继续等待下一个采样点到;若托盘值不为零,则把格口号赋给托盘。托盘小车到达指定格口采样点时,读托盘值,比较托盘值与格口号,若不相等,则继续等待下一个采样点到;若相等,则落包顶杆工作。
　　 目前情况下,由于链条磨损,托盘间距不等于初始距离50cm,在实际运行中,各个供包台和格口的采样点不再固定,经检测1#格口采样点最小值为2s,最大值为5s,这就造成供包台和落包格口工作时间或早或晚,使得邮件无法准确落入相应的格口。因此有必要进行相应的技术改造。
　　3 邮政托盘包裹分拣机改造方案
　　 由于因磨损造成的累积误差使得各采样点波动幅度为4个小同步距离,为保证供包台和落包格口工作稳定,各个供包台和格口的采样点的波动幅度不应该大于1个小同步距离,因此需要对托盘分拣机的工作区域(即落包格口)进行一个分割,同时对托盘分拣机的分拣功能进行相应的调整。
　　3.1 落包区域划分设计
　　 在停机状态下测量托盘实际长度L,L约50.5cm,且14L-14S=7cm>s,可知由于链条磨损14个托盘小车与14个大同步之间产生的累积误差有1个小同步距离。为了保证累积误差造成的工作波动幅度不大于1个小同步距离,分割的每一落包格口区域中托盘数要小于14。统计得,托盘分拣机落包格口侧分为3个部分,其中A区107个格口(1个格口=10s=62.5cm),B区18个格口,C区105个格口,计算得需要将包分机分成24个区域(每个区域包括10或11个落包格口),其中A区10个区域,B区2个区域,C区10个区域,可以保证各区域内工作稳定可靠。
　　3.2 落包区域划分实现
　　 为了实现托盘分拣机上24个区域的划分,在每一个托盘正中定位孔处安装一金属片,用于每一个托盘进入各落包区域的基准定位,利用光电开关接收金属检测片信号作为区域判断信号。其中,每个光电开关可以负责两个相邻区域的检测,共计需要11个光电开关负责落包格口区域的划分从而保证邮件准确的入格。另外,为保证邮件经上包台上托盘位置准确,在上包台区域也安装1个光电开关。
　　 光电开关的安装位置处于两相邻区域之间,特别注意的是所有托盘小车经过任意一个光电开关时所得采样点值不能越界(采样点值在同一个大同步周期内),否则检测开关采集托盘小车格口值时会出现错误。
　　 系统仍使用OMRON公司C200HGPLC进行流程控制,加装1个输入模块用于导入12个光电开关信号。
　　3.3 分拣功能模块设计与实现
　　 分拣功能模块包括供包模块,托盘运行模块,落包器工作模块,检测开关状态检测模块四部分组成。
　　 (1)供包模块:供包台工作时,通过条码扫描器扫描邮件获取条码信息并转换为格口号码,检测开关测到托盘到来信号同时,采集该托盘携带格口信息,若为零,则赋扫描邮件获得的格口号给托盘,保证邮件上托盘位置固定不变。
　　 (2)托盘运行模块:托盘运行模块主要是在PLC中使用一段连续的寄存器(存放托盘对应的格口号数据)块模拟400个托盘小车的运行,保证大同步信号出现一次,即整体前进一个托盘位置时,寄存器值整体移位一次。
　　 (3)落包器工作模块:实际运行过程中,当托盘小车经过区域划分检测开关时,采集该托盘小车的格口值,若所得格口值位于该检测开关负责的格口区域范围内,则对该托盘小车加赋一个值,表示检测开关到该落包格口的距离,该距离用小同步s表示。以1#落包格口为例,距离值为10s,由于托盘小车的前进,不断产生小同步信号,随着小同步信号的出现该距离值不断递减,当距离值为7s时,1#落包顶杆工作,当距离值为0时,1#落包顶杆复位。
　　 (4)检测开关状态监视模块:由于光电开关性能的好坏,检测位置是否恰当(即采样结果是否越界)等因素都会直接影响到邮件供包和邮件入格的质量,因此需要对光电开关的状态进行实时的监视,并对错误状态进行相应的告警输出,以提醒技术人员注意维护。
　　结论
　　 邮政托盘分拣机系统改造已经完成投入运行。系统功能完善,使用方便,满足了用户的需求。该系统的改造降低了邮件的分拣差错率,降低了设备的收容率,经测试收容率由4%降低到1%以下,大大减轻了分拣工作人员的劳动强度。
　　
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