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  • 自動分揀系統開題報告 - 下載本文

    自動分撿系統設計開題報告

    一、 課題介紹

    1. 課題名稱:自動分撿系統設計 2. 課題背景:

    自動分揀系統(Automated Sorting System)是二次大戰后率先在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動化作業系統,該系統目前已經成為發達國家大中型物流中心不可缺少的一部分。該系統的作業過程可以簡單描述如下:流動中心每天接收成百上千家供應商或貨主通過各種運輸工具送來的成千上萬種商品,在最短的時間內將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲位或發送地點進行快速準確的分類,將這些商品運送到指定地點(如指定的貨架、加工區域、出貨站臺等),同時,當供應商或貨主通知物流中心按配送指示發貨時,自動分揀系統在最短時間內從龐大的高層貨架存儲系統中準確找到要出庫的商品所在位置,并按所需數量出庫,將從不同儲位上取出的不同數量的商品按配送進點的不同運送到不同的理貨區域或配送站臺集中,以便裝車配送。

    3. 國內外發展現狀:

    縱觀國內外物料自動分揀系統的應用情況可以發現,國外發達國家的物料自動分揀系統傾向于采用自動化程度很高的物料自動分揀系統。而在我國,由于起步晚,物料自動分揀系統中人工作業的比例也較高。國外物料自動分揀系統的廣泛使用,以美國、日本及歐洲為代表的發達國家,在物料自動分揀系統的應用上呈現出自動化程度越來越高的特點。物料自動分揀系統已成為發達國家工業自動化不可缺少的一部分。主要應用在大中型物流中心、配送中心、流通中心、郵局分揀信件等等隨著交流自動控制技術的發展,特別是電子技術的迅速發展,計算機的廣泛應用。自動分揀技術在20世紀70年代被引入國內,我國的郵政系統最早并已多年使用自動分揀設備,并在長期的實踐中不斷創新、不斷進步。例如,郵電部相關部門相繼開發和研制出具國際水平的CORE-NT物料自動分揀系統,性價比很高的扁平郵件高速物料自動分揀系統;上海郵政通用技術設備公司研制成功了速遞郵件網絡化物料自

    動分揀系統等。郵政系統還推出了新的信封標準以更好的配合自動化的信件物料自動分揀系統。

    3.1 國內發展現狀

    在物流中心分揀系統的研究中,主要有三方面內容。一方面是物流分揀設備和控制技術的研究,如用于郵政系統的交叉帶式分揀機研究、應用于煙草行業的通道式分揀機研究等等。第二方面是對物流中心存儲策略和分揀路徑優化的研究,如用BOM表進行倉儲位置優化的研究,用蟻群算法實現分揀路徑的優化等等。第三方面是對分揀作業數據信息與分析決策問題,華南理工大學、中國人民大學、華中科技大學、浙江大學等國內高等院校的學者都進行了定性與定量的研究。如馬士華、文堅的分批策略根據時間延遲思想,綜合考慮了揀貨作業環節和分揀包裝環節的工作效率,提出了一種消除因時窗分批不平衡而導致的等待時間和閑忙不均的動態時窗設計與判斷方法,從而保證分揀系統的連續性和均衡性。李凱就卷煙分揀的幾種優化模型展開了較深入的探討,并以仿真的手段進行了驗證。朱巖就卷煙分揀機的控制策略和不同設備參數下的分揀系統整體性能進行了研究,并通過仿真程序模擬驗證。

    如今,國際競爭日益加劇,為了發展我國物流業,國內的許多企業和政府部門也在做更大的努力,也已取得了一定的成效。例如,郵電部相關部門相繼開發和研制出具國際水平的CORE-NT物料自動分揀系統,性價比很高的扁平郵件高速物料自動分揀系統;上海郵政通用技術設備公司研制成功了速遞郵件網絡化物料自動分揀系統等。郵政系統還推出了新的信封標準以更好的配合自動化的信件物料自動分揀系統。太原剛玉倉儲設備公司和貴陽普天通信機械廠已設計生產貨架電子標簽揀選系統、小車式數字顯示揀選系統、郵件自動分揀系統等;珠海普天慧科信息技術有限公司研發出PTL(Pick-to-light&Put-to-light)電子標簽揀選系統,除具備電子標簽揀選系統的一般優點之外,還具有彈性控制揀貨作業流程、即時現場監控、緊急訂單處理和缺貨通知等強大的功能。

    雖然在郵政系統外的其它行業,國內對物料自動分揀系統的使用還非常少,但有關部門和企業正在為此做出不懈的努力。可以肯定,隨著物流大環境的逐步改善,物料自動分揀系統在我國流通領域一定會大有用武之地。

    3.2 國外研究現狀

    以美國、日本及歐洲為代表的發達國家,在分揀系統的應用上呈現出自動化程度越來越高的特點。自動分揀系統已成為發達國家大中型物流中心、配送中心或流通中心不可缺少的一部分。在分揀系統等物流中心子系統規劃設計中,各發達國家的規劃原則有很大的差異。日本的物流中心大都規模適中,采用先進的自動分揀系統和無線通訊設備,美國主要采用立體倉庫以節約地價支出,但分揀等設備大都采用機械化或半自動化,不盲目采用全自動設備。他們共同的特點是均實現較成熟的電腦網絡化管理,保證了配送的及時準確性,節約勞動力成本。國外的學者專家如Goetschalckx和Ratliff提出利用動態規劃法來求解寬通道內的揀貨路徑問題,Roodbergen和Koster研究在多橫向通道倉儲系統環境下,針對各種分揀策略比較在不同通道數目、不同貨物品項及不同通道寬度的揀貨路徑的問題,Elizabeth Jewkes等對商品儲存位置等對分揀的影響展開研究,Loon C.Tang等論述了分批與存儲分配策略對分揀的影響,Richard L.Daniels等對倉庫訂單分揀的研究,M.I.Johansson對貨物存儲位置的分配對減少分揀時間的作用進行了研究,美國麻

    Dimitris.Bertsimas

    Robert.M.Freund

    March.J.G.A),W.L.Winston,Jeremy.Shapiro,Lacksonen T).Whitley等學者也做了部分相關內容的研究工作。

    就目前來講,國外的自動分揀系統發展極為迅速。如:Aughan,Mark將分揀系統歸納為5個子系統:訂單挑選、感應、合并前聚集、合并、搬運分揀,以此使訂單與不同傳送帶有機地的結合起來,形成一個高效的物料分揀系統。MaselD.T研究了如今關于評估環形物料分揀系統的分揀時間的解析公式,這個類型的分揀系統主要是用來分揀固定形狀的貨物;NormanSaeneJR從配送中心里物料搬運這個方面研究了如何構建物料分揀系統傳送帶、如何搭配傳送帶以及如何構建一個良好的物流分揀搬運系統。

    4. 工作內容和要求:(擬設計方案)

    系統利用各類傳感器對待測材料進行識別并分類。當材料經由下料裝置進入傳送帶,依次由各類傳感器檢測。如果被某種傳感器測中,通過相應的氣動裝置將其推入料箱;否則,繼續前行。其控制要求有如下9個方面:

    (1)系統送電后,光電編碼器便可發生所需的脈沖

    (2)電機運行,帶動傳輸帶傳送物體向前運行 (3)有物料時,下料汽缸動作,將物料送出 (4)當電感傳感器檢測到鐵物料時,推汽缸1動作 (5)當電容傳感器檢測到鋁物料時,推汽缸2動作 (6)塑料物料在傳送帶運動到尾端時,掉入料槽; (7)汽缸運行應有動作限位保護 (8)下料槽內無下料時,延時后自動停機

    4.1本課題的研究思路和方法

    本系統能對不同的材料如物料性質(鐵、鋁、塑料)的材料進行傳送和分揀。整個系統的控制由一只可編程控制器,可以實現自動控制和無人化管理。傳送帶用一只三相異步電機拖動,電機使用變頻器驅動,可以實現無級調速,加快分揀時的效率。物料性質的判斷及機械部件的情況由傳感器檢測出并將信息傳送給PLC。分揀部件使用氣缸,結合氣動系統的優勢。本設計加入了人機界面,充分實現與自動化設備相接軌。

    4.2.本課題的預期效果

    1、研究物料自動分揀系統的特點及主要應用的場合;

    2、本系統可以完成的任務要求:物料自動分揀系統能高速對不同的材料如物料性質(鐵、鋁、塑料)的材料進行傳送和分揀;

    3、本系統制作完成后的實物示意圖1;

    圖1

    4、制作并調試,使之能完成規定的工作任務及要求; 5、整理制作調試過程資料,完成畢業論文的編寫。

    5. 課題的重點和難點:

    主要解決問題: 1、控制系統設計;

    2、解決三相異步電動機變頻調速控制的原理,會設置變頻器的參數; 3、了解氣壓傳動的原理和特點; 4、機械安裝;

    5、了解傳感器的原理及分類;

    6. 可能用到的主要知識和技能:

    設計過程中電動機的控制需用到單片機和計算機編程的知識,結構設計及零件設計需用到機械原理和機械設計等知識,部件圖及裝配圖繪制需用到工程圖學和CAD,三維模型建立需掌握CATIA建模技能

    工作計劃(進度安排)

    第七學期

    第10教學周:完成并提交外文翻譯; 第15教學周:完成并提交文獻綜述; 第20教學周:完成并提交開題報告。 第八學期

    第7教學周:完成總體設計、計算或數學、仿真模型; 第12教學周:完成圖紙繪制或仿真分析; 第14教學周:完成設計說明書或論文撰寫; 第15教學周:準備答辯。

    二、 參考文獻

    (1) 黃啟明貴州大學機械工程學院2010..3.2

    王海華物流分揀系統的設計碩士學位論文,鞍山鞍山鋼鐵學院,2001

    (2) 范啟印.成品煙配送中心分揀系統的研究【碩士學位論文】,昆明:昆明理工大學,2004 (3) 游道明。物流系統中的路由規劃和存儲規劃問題研究:【碩士學位論文】,上海:上海海運





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