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转台式分拣实验装置及分拣信号自动识别系统研究
发布时间：2013-08-18 08:36 来源：未知
1、前 言
科技的不断进步，使得工业自动化的应用越来越广泛，其中自动分拣技术也在发展中不断成熟与完善，特别是感测技术（激光扫描）、条码及计算机控制技术等的导入使用，使得自动分拣机已被广泛用于配送中心。比较而言，国内在自动分拣技术的应用与研究和国外还有不小的差距，为了能尽快赶超国外先进水平，中国矿业大学研制了一系列分拣实验装置。这些实验装置是将传感器识别技术（如颜色传感器、条形码扫描等）、单片机控制技术和电机控制技术融为一体，既可以培养本科学生综合运用上述知识的能力，又可供研究人员进行相关研究、设计应用的自动分拣设备。本文介绍的是一种转台式分拣实验装置及其条形码分拣信号识别系统。
2、工作原理
1、条码识别技术。
由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光经光学器件使光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整形电路。将光电转换器输出的电信号送放大器放大，再通过一个整形电路，把模拟信号转换成数字电信号，以便计算机系统能准确判读。整形电路的脉冲数字信号经译码器译成数字、字符信息。它通过识别起始、终止字符来判别出条形码符号的码制及扫描方向；通过测量脉冲数字电信号0、l的数目来判别出条和空的数目。通过测量0、1信号持续的时间来判别条和空的宽度。这样便得到了被辩读的条形码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制，根据码制所对应的编码规则，便可将条形符号换成相应的数字、字符信息，通过接口电路送给计算机系统进行数据处理与管理，便完成了条形码辨读的全过程。
条码的线性扫描器和全方位扫描器已成为自动化物料搬运系统的重要组成部分。应用它们能减少由人工处理产生的误差，提高记录数据的精确度，保证货物的发运时间，降低劳动成本。线性扫描器的出现，使物料搬运自动化得以实现，全方位扫描器的应用使自动化程度进一步提高。它还允许用把条码标签贴在包装箱的任何侧面和位置，并允许用户降低条码高度，减小标签尺寸，使费用变得更低。
2、分拣原理
分拣装置是自动分拣机的主体，包括传送装置和分拣装置两部分。前者的作用是把被拣商品送到设定的分拣道口位置上：后者的作用是把被拣商品送入分拣道口。在物品的去向上我们引入计算机控制器，它是传递处理和控制整个分拣系统的指挥中心，自动分拣的实施主要靠它把分拣信号传送到相应的分拣道口，并指示启动分拣装置，把被拣商品送入道口。
3、机械部分
由于胶带输送机的广泛应用，这套实验装置的主要输送机构采用胶带输送机，包括前端输送和分拣转台都是在电动滚筒的带动下，通过胶带的运动来运送物品。如下为分拣装置的整体效果图如图1所示（该装置可以在输送机3后面重复一整套2、3、4的分拣机，使得分拣道口增加）：
识别分拣过程如下：当贴好条形码的物品沿输送机以一定的速度运动，经过台式条形码阅读器9时，条形码阅读器识别出物品的类别（设为A），并将此信号传递给计算机控制器8，计算机控制器主要由单片机组成，单片机进行判断，并与设定好的物品的去向相对照（例如A流向输送机4，B流向输送机5，无法识别流向3），则物品在继续向前运动的同时由单片机判断出物品的去向应为输送机4，那么计算机控制器给处于2下面的步进电机向输送机4方向旋转的预处理信号。当物品运动到溜槽6时，溜槽是无驱动的钢珠填充而成，物品的运动速度得到一定程度的减慢。当接近开关7接收到物品到达分拣装置2时，接近开关将此信号传递给步进电机，电动机开始向4旋转，物品运动到输送机4后（物品在输送机2上的运动时间是可以根据胶带的运动速度计算出来的，假设时间为t），则设定单片机的延迟时间t后步进电机向反方向旋转复位。若物品标号为B，则单片机控制步进电机的转动方向相反就可以了。
由于胶带输送机的应用技术的成熟，故这里不对这部分做详细的阐述。下面主要从转台的设计思想和如何解决转台式分拣机的后续物品易掉落的问题。
1、转台的设计
转台的示意图如图2所示：
其中驱动装置采用电动滚筒，带动胶带起货物输送作用。简易支架3的作用是减轻转台部分旋转部分的重量，使得整个系统消耗的功率减小，钢珠4的作用是使转动部分在一定的轨道内运动，防止旋转部分位置不稳定，同时，还可以减小上下两部分的摩擦力，降低功率。步进电机5的作用是在单片机和接近开关的控制下，实现向左或者向右旋转以及复位。
2、溜槽的设计：
溜槽分为两个部分，如图3所示：
1是和胶带输送机相接，2和转台相接，其上黑色示意内部是通过钢珠的有规则的排列排列，钢珠能自由滑动，物品在上面运行无障碍。其作用：(1)防止后续物品在转台旋转过程中滑落；(2)减慢物品冲上转台的速度，防止物品在转台上在两个速度的作用下飞出。
4、控制系统的组成
计算机控制器采用MSP430系列单片机，电气连接示意图4所示：
美国TI(Texas Instruments)公司推出的混合信号微控制器MSP430系列，是一款低电压( 1.8V。3.6V)、低功耗、高性能的芯片系列，并且它还自带1到2个串行通信口，因此在使用它的过程中就不可避免的要碰到不同电压、电平的接口问题，故我们采用MSP430。程序流程图如图5所示：
5、结束语
该装置的优点在于由于准确、可靠。这种准确和可靠来源于条形码识别的准确与可靠，可以保证分拣的差错率为零。当然，如果条形码受到损坏，或者其他不可抗拒的外力因素导致的不能识别也是存在的，而且也可能存在有的条形码不在计算机控制器的内存中，所以必须有一个分拣口作为不能识别的物品的分流，防止物品在输送机上的停滞而影响分拣。该分拣装置若在工业上应用，则必须保证货物的包装上有条形码标签。如果货物本身没有条形码，则可以在前端加上喷码机再使用。
该实验装置应用了工业自动化、测控技术专业课的知识，其先进性是运用了现阶段教材上介绍较少的条形码识别技术，同时对单片机控制技术、接口技术、传感器以及数据采集等传统技术都有较好的体现，是工科学生学习的好工具。使用结果表明：故障少，使用方便，是本科生培养的优良实验设备。
