一種利用熒光標記的快遞自動掃碼方法

李裕　劉純健　劉萬

摘 要：針對現有的快遞掃碼中所面臨的問題，提出了一種利用熒光標記的快遞自動掃碼方法。在條形碼上加一層熒光涂層作為標記，然后再投入使用，便于檢測條形碼的位置。暗箱內的光敏元件可以用來檢測條形碼的位置，以控制后面的機構的動作。水平旋轉機構使快遞進行水平旋轉，豎直旋轉機構使快遞進行豎直旋轉，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不斷的進行掃描。該方法為自動掃碼，極大的減輕了人的勞動強度，同時，連續不斷的掃描也提高了掃描的效率。

關鍵詞：熒光標記；自動掃碼；機械手；絲桿；旋轉

中圖分類號：TH69 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著電子商務的迅猛發展，物流快遞數量急劇增加，2018年一季度，全國快遞業務量完成99.2億件，同比增長30.7%[1]。快遞數量的迅猛增加使得各個快遞中轉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。條形碼識別技術是一種集合了條碼理論、光電技術、計算機技術、通信技術、條碼印制技術等的自動識別技術[2]，用條形碼標記快遞信息，方便對快遞進行定位和分揀，因而在條形碼技術在快遞行業得到大量運用。現階段，快遞行業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快遞進行掃描。人工掃碼，工作人員勞動量大，而且效率較低。現有的技術中，有一些自動掃碼裝置，但大多應用于其他方面，如用于生產線上的包裝貼標掃碼一體裝置、電子檢測裝置等，應用在快遞行業的較少，其原因是快遞大小不統一，而且貼有條形碼的面難以確定，使得對快遞的自動掃碼較為困難。為解決上述問題，本文提出了一種利用熒光標記的快遞自動掃碼方法，主要適用于六面體的體積在一定范圍的盒裝快遞，現階段比較多的就是正六面體的盒裝快遞。

1 熒光涂層標記

快遞進入中轉站時，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，便于進行后面的操作，條形碼需要在貼到快遞之前進行標記。本文提出一種利用熒光標記的方法，即在生產條形碼時在條形碼表面涂一層無毒的熒光涂層，用來標記條形碼，便于系統的檢測。熒光涂層成本較低，發光后易于檢測。對快遞的標記方法不唯一，也可采用其他的標記方法。

2 機械結構的設計

一種利用熒光標記的快遞自動掃碼方法的機械部分主要由傾斜滑道機構、暗箱機構、傳送帶機構、水平旋轉機構、豎直旋轉機構、掃碼機構組成。定義快遞進入暗箱的一面為暗箱的前面，快遞前進方向為前方，其他方向自然可推。

2.1 傾斜滑道機構

傾斜滑道機構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，便于快遞自動下滑。

2.2 暗箱機構

暗箱機構由暗箱、暗箱電機組成，暗箱為一六面體，每個面內都按有光敏元件，可以感知熒光涂層發出光，以判斷條形碼的位置。暗箱電機可以帶動暗箱的前后兩面旋轉，以控制暗箱的打開與關閉，便于快遞進出，其中暗箱的前面裝有測距傳感器，用來檢測快遞距離，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的，其上表面與滑道表面重合，使得快遞下滑時不會受到阻礙。

2.3 傳送帶機構

傳送帶機構由傳送帶支撐架、傳送帶、傳送帶電機組成，為普通平帶，用來運送快遞。

2.4 水平旋轉機構

水平旋轉機構由旋轉電機、提升電機、機械手、水平旋轉機構支撐架等組成，其中機械手原理為一曲柄滑塊機構，曲柄滑塊機構型機械手結構比多指靈巧手和欠驅動多指桿機器人手更加簡單、緊湊，能減少控制的復雜性，且重量輕，成本低[3]。提升電機通過繩索帶動機械手內的提升套上下運動，使機械手松開或夾緊，旋轉電機可以控制機械手旋轉一定的角度；機械手中的旋轉套與提升套為同心圓的結構，旋轉套可以隨提升套升降，但旋轉套的旋轉不會干擾到提升套，這樣保證機械手在進行旋轉時不會產生干涉。機械手中的抓取板有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。水平旋轉機構的作用是使原本朝向左右兩面的條形碼，旋轉到前面，便于豎直旋轉機構對快遞進行進一步的調整。

2.5 豎直旋轉機構

豎直旋轉機構，主要有提升絲桿、中間連接件、相關的一系列電機、雙螺旋夾緊機構、豎直旋轉機構支撐架等組成。雙螺旋夾緊機構是等螺距的左右雙螺旋絲桿驅動夾緊元件的結構，具有自動定心的功能[4]。當絲桿轉動時，與兩端夾緊元件會同時向中間或同時向兩邊運動，從而達到夾緊與放松的狀態。雙螺旋夾緊機構內的電機帶動絲桿旋轉，使夾緊圓盤向中間運動，以夾緊快遞；提升絲桿在其電機的帶動下，可將雙螺旋夾緊機構略微提升，避免快遞旋轉時與傳送帶發生干涉；夾緊圓盤可以在電機的帶動下旋轉指定角度。雙螺旋夾緊機構內的夾緊圓盤內有彈簧，啟到一定的緩沖作用， 可以避免將快遞壓壞，同時彈簧的存在也使該機構可夾緊的快遞的大小范圍得到適量的增大。豎直旋轉機構的作用是使原本朝向前、后、下三面的條形碼，旋轉到正上面，同時雙螺旋夾緊機構的自動定心功能使快遞處于機構中心，便于掃碼器進行掃描。

2.6 掃碼機構

掃碼機構，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，可以連續不斷地掃描下方經過的快遞。

3 裝置運行過程

（1）首先，在貼條形碼之前，在條形碼表面涂一層熒光涂層。當快遞進入中轉站后，經過按大小分類的分揀機后進入機械部分。

（2）快遞通過傳送帶將快遞送到傾斜滑道機構后，快

遞沿滑道下滑，暗箱前面的距離傳感器監測到快遞進入相應范圍后，暗箱電機控制暗箱的前面打開，使快遞進入暗箱中，暗箱電機控制暗箱的前面關閉，此時暗箱處于完全封閉狀態，快遞貼有條形碼的一面的熒光涂層會發出光，位于暗箱相對面上的光敏元件會接收到光信號，將光信號轉變成電信號經過處理，可判斷出條形碼的位置；然后暗箱電機控制暗箱的后打開，快遞繼續下滑。

（3）快遞滑到傳送帶，進入水平旋轉機構。當快遞貼有條形碼的面朝向左或右時，快遞需要進行水平旋轉，提升電機轉動，使機械手抓緊快遞；然后旋轉電機帶動機械手轉動，快遞順時針旋轉90°或270°角度，使貼有條形碼的面朝向前方，然后提升電機反轉，機械手放松，快遞回到傳送帶上；當快遞貼有條形碼的面朝其他方向時，水平旋轉機構無需運動。

（4）傳送帶將快遞送至豎直旋轉機構，當快遞貼有條形碼的面朝向于前、后、下時，快遞需要豎直方向的旋轉，電機帶動雙螺旋絲桿轉動，兩個夾緊圓盤向中間運動，將快遞夾緊，提升絲桿電機帶動提升絲桿轉動，使整體向上平移，隨后夾緊圓盤的電機帶動夾緊圓盤和快遞順時針旋轉90°或180°或270°，使貼有條形碼的面朝向上方；水平絲桿電機反轉，夾緊圓盤分開，將快遞放回傳送帶，各機構回到初始位置。

（5）傳送帶將快遞運至掃碼機構，經過兩次旋轉運動后，快遞的條形碼必定朝向正上方且位于傳送帶中央，即正對著掃碼器的方向，掃碼器為常開的，此時掃碼器就可以連續掃描下方通過的快遞的條形碼。

4 結束語

本方法是針對大小相差不大的六面體盒裝快遞包裹設計，利用熒光標記條形碼，暗箱檢測條形碼位置，機械手和雙螺旋夾緊機構對快遞進行姿態調整，使貼有條形碼的一面朝向上方，以便于掃碼器的自動掃描。本裝置與快遞自動分揀系統相連，就可以實現全自動的掃描分揀一體，實現全線的自動化。本裝置原理簡單，易實現自動化控制，極大的節省了人力，減輕了勞動者的工作強度。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家郵政局.國家郵政局關于2018年一季度郵政行業經濟運行情況的通報[EB/OL].http：//www.spb.gov.cn/sj/tjjd/201804/t20180424_1549785.html，2018-04-24.

[2]田常青，張艷冬.自動掃碼貼標機中PLC實現條形碼識別的應用設計[J].自動化技術與應用，2017，36（01）：70-74.

[3]范雄飛，葉軍，毛偉偉.一種曲柄滑塊機構型機械手的設計[J].中國西部科技，2010，9（14）：42-43.

[4]樊偉杰，李利敏.雙螺旋自定心夾緊機構的擴展應用[J].金屬加工（冷加工），2011（18）：48-50.