一種利用熒光標(biāo)記的快遞自動(dòng)掃碼方法

李裕　劉純健　劉萬

摘 要：針對(duì)現(xiàn)有的快遞掃碼中所面臨的問題，提出了一種利用熒光標(biāo)記的快遞自動(dòng)掃碼方法。在條形碼上加一層熒光涂層作為標(biāo)記，然后再投入使用，便于檢測(cè)條形碼的位置。暗箱內(nèi)的光敏元件可以用來檢測(cè)條形碼的位置，以控制后面的機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使快遞進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)，豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使快遞進(jìn)行豎直旋轉(zhuǎn)，兩者共同作用，使快遞條形碼朝向上方。常開的掃碼器就可以連續(xù)不斷的進(jìn)行掃描。該方法為自動(dòng)掃碼，極大的減輕了人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)，連續(xù)不斷的掃描也提高了掃描的效率。

關(guān)鍵詞：熒光標(biāo)記；自動(dòng)掃碼；機(jī)械手；絲桿；旋轉(zhuǎn)

中圖分類號(hào)：TH69 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）23-0125-03

Abstract： In order to solve the problems in the existing express code scanning， an automatic code scanning method based on fluorescence labeling is proposed in this paper. A layer of fluorescent coating is added to the bar code as a marker， and then put into use to facilitate the detection of the bar code position. The light-sensitive kit in the box can be used to detect the position of the bar code to control the movement of the mechanism behind it. The horizontal rotating mechanism causes the express to rotate horizontally and the vertical rotating mechanism causes the express to rotate vertically. Both of them work together to make the express bar code face upward. The normally open code sweeper can scan continuously. The method is automatic code scanning， which greatly reduces the labor intensity of human beings. At the same time， continuous scanning also improves the efficiency of scanning.

Keywords： fluorescent labeling； automatic scanning code； manipulator； screw； rotation

引言

隨著電子商務(wù)的迅猛發(fā)展，物流快遞數(shù)量急劇增加，2018年一季度，全國(guó)快遞業(yè)務(wù)量完成99.2億件，同比增長(zhǎng)30.7%[1]?？爝f數(shù)量的迅猛增加使得各個(gè)快遞中轉(zhuǎn)站每天都有大量的快遞入庫和出庫，快遞的入庫和出庫都需要掃描快遞上的條形碼。條形碼識(shí)別技術(shù)是一種集合了條碼理論、光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、條碼印制技術(shù)等的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)[2]，用條形碼標(biāo)記快遞信息，方便對(duì)快遞進(jìn)行定位和分揀，因而在條形碼技術(shù)在快遞行業(yè)得到大量運(yùn)用?，F(xiàn)階段，快遞行業(yè)的掃碼工作仍主要依靠人工操作，由工作人員拿著掃碼器對(duì)快遞進(jìn)行掃描。人工掃碼，工作人員勞動(dòng)量大，而且效率較低?，F(xiàn)有的技術(shù)中，有一些自動(dòng)掃碼裝置，但大多應(yīng)用于其他方面，如用于生產(chǎn)線上的包裝貼標(biāo)掃碼一體裝置、電子檢測(cè)裝置等，應(yīng)用在快遞行業(yè)的較少，其原因是快遞大小不統(tǒng)一，而且貼有條形碼的面難以確定，使得對(duì)快遞的自動(dòng)掃碼較為困難。為解決上述問題，本文提出了一種利用熒光標(biāo)記的快遞自動(dòng)掃碼方法，主要適用于六面體的體積在一定范圍的盒裝快遞，現(xiàn)階段比較多的就是正六面體的盒裝快遞。

1 熒光涂層標(biāo)記

快遞進(jìn)入中轉(zhuǎn)站時(shí)，快遞放置具有隨意性，貼有條形碼的那一面的朝向不能確定，為了能確定條形碼的位置，便于進(jìn)行后面的操作，條形碼需要在貼到快遞之前進(jìn)行標(biāo)記。本文提出一種利用熒光標(biāo)記的方法，即在生產(chǎn)條形碼時(shí)在條形碼表面涂一層無毒的熒光涂層，用來標(biāo)記條形碼，便于系統(tǒng)的檢測(cè)。熒光涂層成本較低，發(fā)光后易于檢測(cè)。對(duì)快遞的標(biāo)記方法不唯一，也可采用其他的標(biāo)記方法。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

一種利用熒光標(biāo)記的快遞自動(dòng)掃碼方法的機(jī)械部分主要由傾斜滑道機(jī)構(gòu)、暗箱機(jī)構(gòu)、傳送帶機(jī)構(gòu)、水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、掃碼機(jī)構(gòu)組成。定義快遞進(jìn)入暗箱的一面為暗箱的前面，快遞前進(jìn)方向?yàn)榍胺?，其他方向自然可推?/p>

2.1 傾斜滑道機(jī)構(gòu)

傾斜滑道機(jī)構(gòu)由滑道支撐架和滑道組成，支撐架支撐著滑道，滑道與水平面成一角度，該角度要大于摩擦角，便于快遞自動(dòng)下滑。

2.2 暗箱機(jī)構(gòu)

暗箱機(jī)構(gòu)由暗箱、暗箱電機(jī)組成，暗箱為一六面體，每個(gè)面內(nèi)都按有光敏元件，可以感知熒光涂層發(fā)出光，以判斷條形碼的位置。暗箱電機(jī)可以帶動(dòng)暗箱的前后兩面旋轉(zhuǎn)，以控制暗箱的打開與關(guān)閉，便于快遞進(jìn)出，其中暗箱的前面裝有測(cè)距傳感器，用來檢測(cè)快遞距離，判斷是否要打開前面；暗箱的其余四面為固定的，其中暗箱的下底面是嵌入滑道內(nèi)的，其上表面與滑道表面重合，使得快遞下滑時(shí)不會(huì)受到阻礙。

2.3 傳送帶機(jī)構(gòu)

傳送帶機(jī)構(gòu)由傳送帶支撐架、傳送帶、傳送帶電機(jī)組成，為普通平帶，用來運(yùn)送快遞。

2.4 水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)、提升電機(jī)、機(jī)械手、水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支撐架等組成，其中機(jī)械手原理為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)比多指靈巧手和欠驅(qū)動(dòng)多指桿機(jī)器人手更加簡(jiǎn)單、緊湊，能減少控制的復(fù)雜性，且重量輕，成本低[3]。提升電機(jī)通過繩索帶動(dòng)機(jī)械手內(nèi)的提升套上下運(yùn)動(dòng)，使機(jī)械手松開或夾緊，旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以控制機(jī)械手旋轉(zhuǎn)一定的角度；機(jī)械手中的旋轉(zhuǎn)套與提升套為同心圓的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)套可以隨提升套升降，但旋轉(zhuǎn)套的旋轉(zhuǎn)不會(huì)干擾到提升套，這樣保證機(jī)械手在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干涉。機(jī)械手中的抓取板有90°的張角，抓取板為鉸連接，可隨快遞大小的不同改變與彎連桿之間的角度，使抓取的快遞的大小范圍適量增大。水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用是使原本朝向左右兩面的條形碼，旋轉(zhuǎn)到前面，便于豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)快遞進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。

2.5 豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，主要有提升絲桿、中間連接件、相關(guān)的一系列電機(jī)、雙螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支撐架等組成。雙螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是等螺距的左右雙螺旋絲桿驅(qū)動(dòng)夾緊元件的結(jié)構(gòu)，具有自動(dòng)定心的功能[4]。當(dāng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與兩端夾緊元件會(huì)同時(shí)向中間或同時(shí)向兩邊運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到夾緊與放松的狀態(tài)。雙螺旋夾緊機(jī)構(gòu)內(nèi)的電機(jī)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，使夾緊圓盤向中間運(yùn)動(dòng)，以夾緊快遞；提升絲桿在其電機(jī)的帶動(dòng)下，可將雙螺旋夾緊機(jī)構(gòu)略微提升，避免快遞旋轉(zhuǎn)時(shí)與傳送帶發(fā)生干涉；夾緊圓盤可以在電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)指定角度。雙螺旋夾緊機(jī)構(gòu)內(nèi)的夾緊圓盤內(nèi)有彈簧，啟到一定的緩沖作用， 可以避免將快遞壓壞，同時(shí)彈簧的存在也使該機(jī)構(gòu)可夾緊的快遞的大小范圍得到適量的增大。豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用是使原本朝向前、后、下三面的條形碼，旋轉(zhuǎn)到正上面，同時(shí)雙螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自動(dòng)定心功能使快遞處于機(jī)構(gòu)中心，便于掃碼器進(jìn)行掃描。

2.6 掃碼機(jī)構(gòu)

掃碼機(jī)構(gòu)，由掃碼器支撐架和掃碼器組成，掃碼器固定在掃碼器支撐架上，掃碼器為常開的，可以連續(xù)不斷地掃描下方經(jīng)過的快遞。

3 裝置運(yùn)行過程

（1）首先，在貼條形碼之前，在條形碼表面涂一層熒光涂層。當(dāng)快遞進(jìn)入中轉(zhuǎn)站后，經(jīng)過按大小分類的分揀機(jī)后進(jìn)入機(jī)械部分。

（2）快遞通過傳送帶將快遞送到傾斜滑道機(jī)構(gòu)后，快

遞沿滑道下滑，暗箱前面的距離傳感器監(jiān)測(cè)到快遞進(jìn)入相應(yīng)范圍后，暗箱電機(jī)控制暗箱的前面打開，使快遞進(jìn)入暗箱中，暗箱電機(jī)控制暗箱的前面關(guān)閉，此時(shí)暗箱處于完全封閉狀態(tài)，快遞貼有條形碼的一面的熒光涂層會(huì)發(fā)出光，位于暗箱相對(duì)面上的光敏元件會(huì)接收到光信號(hào)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)經(jīng)過處理，可判斷出條形碼的位置；然后暗箱電機(jī)控制暗箱的后打開，快遞繼續(xù)下滑。

（3）快遞滑到傳送帶，進(jìn)入水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。當(dāng)快遞貼有條形碼的面朝向左或右時(shí)，快遞需要進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)，提升電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)械手抓緊快遞；然后旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)，快遞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°或270°角度，使貼有條形碼的面朝向前方，然后提升電機(jī)反轉(zhuǎn)，機(jī)械手放松，快遞回到傳送帶上；當(dāng)快遞貼有條形碼的面朝其他方向時(shí)，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)無需運(yùn)動(dòng)。

（4）傳送帶將快遞送至豎直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，當(dāng)快遞貼有條形碼的面朝向于前、后、下時(shí)，快遞需要豎直方向的旋轉(zhuǎn)，電機(jī)帶動(dòng)雙螺旋絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)夾緊圓盤向中間運(yùn)動(dòng)，將快遞夾緊，提升絲桿電機(jī)帶動(dòng)提升絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使整體向上平移，隨后夾緊圓盤的電機(jī)帶動(dòng)夾緊圓盤和快遞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°或180°或270°，使貼有條形碼的面朝向上方；水平絲桿電機(jī)反轉(zhuǎn)，夾緊圓盤分開，將快遞放回傳送帶，各機(jī)構(gòu)回到初始位置。

（5）傳送帶將快遞運(yùn)至掃碼機(jī)構(gòu)，經(jīng)過兩次旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)后，快遞的條形碼必定朝向正上方且位于傳送帶中央，即正對(duì)著掃碼器的方向，掃碼器為常開的，此時(shí)掃碼器就可以連續(xù)掃描下方通過的快遞的條形碼。

4 結(jié)束語

本方法是針對(duì)大小相差不大的六面體盒裝快遞包裹設(shè)計(jì)，利用熒光標(biāo)記條形碼，暗箱檢測(cè)條形碼位置，機(jī)械手和雙螺旋夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)快遞進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，使貼有條形碼的一面朝向上方，以便于掃碼器的自動(dòng)掃描。本裝置與快遞自動(dòng)分揀系統(tǒng)相連，就可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的掃描分揀一體，實(shí)現(xiàn)全線的自動(dòng)化。本裝置原理簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，極大的節(jié)省了人力，減輕了勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度。

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