快遞智能分揀機

羅曉清 蔣莎 馬立虎 陳延斌

摘 要：在科技迅速發展的今天，網上購物成了人們生活中必不可少的一部分，快遞以及其周邊行業也隨之興起壯大，然而，因網絡購物的出現，新興的快遞行業自身承載業務能力低下，尤在購物量暴漲時期，頻頻出現“爆倉”和“錯件”等問題繼而導致了“快遞不快”，使得快遞行業的發展止步不前。傳統的人工快遞分揀已經難以應對龐大的物流，人工分揀不僅效率低且耗費較大的人力，因此，為了減輕人工勞動力設計了一款體積小，成本低，高效率的中小型自動分揀系統。研制出代替落后人工分揀方式的自動分揀物流包裹控制系統，成為了我們的關注焦點。本文設計了基于ARM的物流包裹分揀機控制系統，它實現了自動分揀包裹并即時顯示信息以及實時監控的功能，具有成本低、效率高的優勢。

關鍵詞：快遞 ARM 物流包裹分揀機

一、引言

據資料顯示，世界上有220多個廠家生產330多種PLC產品，而我國PLC生產廠有約33家，由此可見我國的生產能力和品牌產品極其匱乏，大多數存在中國制造并非中國創造。面對這一局勢，對我國PLC生產廠家來說，高效的生產出有自主知識產權的產品并大規模生產成了我們面臨的一重要難題。20世紀20年代，荷蘭爾瑪公司研發了世界第一臺信件分揀設備，這為現在的自動分揀設備打下了良好的基礎。20世紀40年代第一臺計算機的誕生給大家帶來了啟蒙，經過不斷的研究，20世紀70年代后，電子計算機、廣電文字識別等先進技術的廣泛應用，使得自動分揀技術得到了進一步提高。中國在此方面也取得了巨大的突破，濟南藍劍物流科技有限公司研制的自動分揀系統軟件在中國玉溪紅塔集團、廣東大長江集團、中國輕騎等知名企業得到應用。我國在2016年上半年也突破了10萬億的交易。根據《2016年（上）中國電子商務市場數據監測報告》顯示，上半年電子商務交易額為10.5萬億元，同比增長37.6%，刷新了新紀錄。網購量的暴增讓快遞行業發家致富也使其壓力巨大。根據相關人士估計，每日至少30%以上的快遞在分揀中心無法及時配送。企業是一個以盈利為目的的組織，并將效益大于成本作為運營主旨。各快遞公司已在某些區域分點使用，是否要大規模的普及使用成了目前備受關注的問題之一。

二、國內快遞分揀機主要特點

（1）能連續、大批量地分揀貨物?？爝f智能自動分揀系統在正常情況下不受氣候干擾，無時間限制以及人工疲勞工作的限制，大大減少了快遞在站點的堆積同時也提高了工作效率，由此看來自動分揀系統的分揀具有人工分揀系統無可比擬的優勢。

（2）分揀誤差率極低?？爝f智能自動分揀系統的分揀誤差率主要取決于所輸入的分揀信息的準確性，而準確性與輸入對象息息相關，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼印刷本身有差錯，否則不會出錯。目前自動分揀系統主要采用條形碼技術來識別貨物。

（3）分揀作業本實現無人化。 建立自動分揀系統的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強度，提高人員的使用效率，因此自動分揀系統能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。

1.目前技術的結構特點。

1.1物流包裹分揀機的種類。物流包裹分揀機由輸送機械部分、電氣自動控制部分以及計算機信息系統聯網組合而成，根據不同要求可將包裹送至分揀道口上。根據用戶要求、場地大小、商品特點、體重及體積已研制出多類型的分揀機。按照其結構不同可分為以下幾種類型：擋板式分揀機、浮出式分揀機、傾斜式分揀機、滑塊式分揀機托盤式分揀機、懸掛式分揀機和滾柱式分揀機。

1.2包裝標識識別技術。包裝識別技術是快遞件追溯系統中的重要一環，主要通過條形碼、二維碼及射頻識別標簽，使物流與信息流同步進行，以便用戶進行物流查詢。二維碼和射頻識別技術是目前主流的快遞件配送中的自動識別技術，射頻識別技術又稱無線射頻識別，是一種通信技術，俗稱電子標簽，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。由于該技術具有快速掃描、體積小型化、形狀多樣化、抗污染能力和耐久性、可重復使用、穿透性和無屏障閱讀、數據的記憶容量大、安全性高的特點，使快遞在運行識別重提高了信息采集的準確性和效率。條碼和二維碼特點也十分鮮明，如數據容量更大、超越了字母數字的限制、條形碼相對尺寸小、具有抗損毀能力。因此被廣泛應用。在產品配送過程中，通過讀取設備對產品包裝上的條碼及二維碼進行掃描，迅速讀取快遞件所有的配送信息。這樣就大大地提高了快遞件配送的效率，降低了快遞件在配送過程中的運營成本。

1.3信息交換和處理技術。

（1）無線局域網技術。近幾年，網絡技術發展迅速，為快遞件配送管理帶來了極大的便利，物流信息系統通過網絡技術將分散在不同地理位置的分支機構、供應商和客戶聯系起來，使得供應鏈上的節點信息可以實時交互和共享。無線局域網是相當便利的數據傳輸系統，它利用射頻的技術，使用電磁波，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線所構成的局域網絡，在空中進行通信連接，使得無線局域網絡能利用簡單的存取架構讓用戶透過它，達到"信息隨身化、便利走天下"的理想境界。如今人們利用他的特性將其運用于分揀機各大系統中。這些系統在物流信息的交換和處理能夠實時而準確的進行，并將所儲存數據與處理結果進行共享，使快遞件在配送過程中更加便利地進行收發、盤點、分揀等工作。

（2）電子數據交換技術。EDI 就是按照商定的協議，將商業文件標準化和格式化，并通過計算機網絡，在貿易伙伴的計算機網絡系統之間進行數據交換和自動處理。俗稱"無紙化貿易"。在快遞發送系統中，電子數據交換技術使得每天的發貨和運貨定單清晰明了有計劃。系統通過電子數據交換技術進行分揀配貨，將物流條碼標簽貼在貨物包裝箱上，同時把運送貨物品種、數量、包裝等信息發送給物流運輸業主和接收貨物業主。利用車載掃描讀數儀讀取貨物標簽的物流條形碼，核實與先前收到的貨物運輸數據是否一致，以確認運送貨物使得物流運輸業主對貨物進行整理、集裝、制作送貨清單并發送發貨信發送完成運送業務信息和運費請示信息。利用掃描讀數儀讀取貨物標簽的物流條碼，并與先前收到的貨物運輸數據核對確認，開出收貨發票，貨物入庫，同時通過電子數據交換技術向物流運輸業主和發送貨物業主發送收貨確認信息。因此快遞件配送過程中的信息處理系統是快遞件配送管理的核心與中樞神經。在快遞件配的送管理過程中，集成使用了條碼（二維碼）技術、射頻識別的技術、3S技術、電子數據交換技術、網絡技術等，實現了物流和資金流以及信息流的實時交互和共享，并且對信息進行實時的處理，極大的提高了快遞件配送管理水平。

2.物流的發展和趨勢。

2.1國內物流系統設備的發展。中國物流系統設備從起步到發展，經歷了40年。1975～1984 年，經過學習國外技術研制出了我國的第一個自動化立體倉庫，有了重大的的突破。1985～1994 年，陸續公布了相關技術標準，加快了物流業的發展。1995～2004 年，物流技術行業發展迅速，市場需求的推動與行業規模不斷擴大，使得供應商通過引入各國先進技術，為國產物流業提供系統化和自動化的物流系統服務。同時，還向國外出口了中國制造的設備，使國產設備走向國際市場。2005～2014 年，中國物流行業的發展處于提升期和體系形成期的重要階段，再次我們需要轉變模式和調整工作結構。經過了 40 年的探索與學習，中國的物流業不斷發展與完善，至今擁有了全世界最大的物流市場之一。雖然取得了矚目的成效，但還是暴露了一些小問題：（1）系統結構缺少高精尖核心技術；（2）物流企業分布不均勻，結構不完善，同時可供選擇的專業設備局限性很大；（3）國內多數企業對其認識膚淺，低價競爭現象極為普遍，混亂的競爭影響了行業的高效發展；（4）企業數量但是規模小，企業間缺少交流，產品模仿化嚴重，使有限的行業資源不能集中使用，使行業整體利潤下降。

2.2 現代物流系統的特點及發展趨勢。據資料顯示，2015 年我國物流業收益漲幅超過百分之五十，物流業的發展將會是呈現出現代化、特色化和創新化?，F如今運用的自動化物流系統都是建立在電、光、聲、傳感和超級處理器等技術的基礎上，它擁有可與 ERP 系統無縫對接的信息顯示系統、無人運輸系統、強大的存儲系統和分揀系統等。

目前我國各大物流中心基本在運用快遞智能分揀機，實現了用計算機控制搬運車來完成包裹的收發，這使物流企業的整體運作實現了自動化。在此基礎上再結合高新技術實現了可視化物流管理，從而達到了資源有效循環的目的。

3.技術改進及分析。本項目采用嵌入式 ARM 處理器，設計了一個具有體積小、效率高、成本低及節約人工資源成本等優點的快遞智能自動分揀機控制系統，實現了準確快捷的自動分揀包裹的功能。此分揀系統提高了工作的效率，縮短了從下訂單到收取包裹之間多余的等待時間，節省了分揀快遞時的的人力資源，并可以對揀區的情況實時監控，物流跟蹤可隨時查詢包裹所到達的站點，便于信息的管理。本項目中分揀部分的主要內容是：

3.1分類裝置的設計：采用激光掃描技術來對包裹的條形碼進行識別，在識別后，由此掃描器下方相對應的推塊器件進行順勢動作，將被識別的包裹推入相應的滑道。掃描器、推塊、分揀滑道這三部分是分揀包裹的一個整體流程，三者缺一不可。以此類推，根據包裹來設定分類，根據分類來設置分類裝置。

3.2輸送裝置的設計：設計直流電機來驅動環形輸送帶以勻速運轉，負責運送待揀的包裹到可識別條形碼的掃描器前。將已識別包裹運送至指定位置，未識別包裹繼續進行掃描識別，實現經過條形碼掃描進行區域分揀。

3.3分揀道口設計：是將已分揀出的商品經過主輸送機（或主傳送帶）進入到集貨區域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成的滑道，將商品從主輸送裝置送至集貨站臺，到達后由工作人員將該道口的所有商品集中后入庫儲存或者組配裝車進行配送。

三、結語

計算機所控制的搬運車自主完成了包裹出入庫，使物流企業的整體運作達到了自動化。將標準的物流箱單元化，并建立統一的以物聯網基礎的平臺，上接托盤，下借助條形碼掃碼系統，實現智慧物流箱物聯網系統。再結合高新技術實現物流管理的可視化，達到資源循環與共享的目的。我國是物流業的大國，但不是物流業的強國。資源共享化水平低、產業支撐能力低、人才得不到保障以及安全性和環境保護等軟實力較弱，不能滿足我國部分物流在國際市場競爭中的生存需求，因此掌握物流業發展的新趨勢尤為重要。當今物流系統正朝著多方面發展：（1）環?；?，隨著社會的發展，生態環境污染嚴重，為了響應低碳生活我們需建立低碳物流體系；（2）信息化，在信息高速發展的今天，我們應利用無線通訊與數據辨別等高新信息技術，來實現對物流設備的實時監控；（3）一體化，我們將硬件器件和軟件程序靈活組合，從而增強了系統的靈活性；（4）智能化，根據快遞智能分揀機設計來降低人工成本，使物流邁向智能化；（5）柔性化，我們采用柔性化技術從而提高其適應性及應用性；（6）多樣化，滑道、分揀設備及立體倉庫等物流設備將按用途、環境、材質和規模等方面的不同劃分標準細分出了多種產品，實現了多樣化。

參考文獻：

[1]趙靜.基于 ARM 的物流分揀系統控制系統研究[D].青島理工大學碩士學位論文，2010.

[2]湯念念.快遞企業分揀作業研究[D].大連海事大學碩士學位論文，2012.

[3]于磊.郵件分揀過程中的信息融合技術研究[D].東北大學碩士學位論文，2010.

[4]陳丹輝，劉紅.條碼技術與應用[M].化學工業出版社，2012：1～14.

[5]張成海，張鐸.條碼技術與應用[M].清華大學出版社，2010：28～78.

[6]沈連豐，宋鐵成，葉芝慧.嵌入式系統及其開發應用[M].電子工業出版社，2005：151～152.北大學學位論文

[7]張俊濤，劉紅科.基于 ARM 的快遞貨物自動分揀系統的設計[J].化工自動化及儀表，2011.

[8]許勝余.自動分揀系統及其應用[J].物流科技，2010.

[9]《2016年（上）中國電子商務市場數據監測報告》發布.

[10]唐四元、魯艷霞，現代物流技術與裝備。清華大學出版社，2008.11.

[11]王金萍，物流設施與設備，東北財經大學出版社，2006.11.