国际函件智能分级分拣系统

摘要

本发明公开了一种国际函件智能分级分拣系统，包括函件整理箱、驱动机构、支撑架、函件输送带、固定架、函件分离机构、红外探测器、异物识别检测器、分拣机械手、分拣传送带、控制集成系统。工作原理：采用自动整理、自动传输、智能定位与自主分拣技术；针对国际函件，通过气动抓取方式进行码放，并进行自动传输与定位；同时集成的异物识别检测设备进行检测并输出结果，采用PLC控制协议进行信号转换与集成，融合智能定位来驱动机械手臂对阳性函件抓取，完成阳性和阴性函件的分拣。本发明结构简单，制造方便，设计巧妙，可以实现高效率大批量自动整理分拣函件，提高自动化程度。

说明书

技术领域

本发明涉及邮政、国际函件分拣设备领域，尤其涉及一种国际函件智能分级分拣系统。

背景技术

国际函件智能分级分拣系统采用自动整理、自动传输、智能定位与自主分拣技术，有效将杂乱堆积的函件自动整理整齐，摆放至传送带自动运输，结合异物识别检测装置识别并分拣出违法函件。随着物流业的快速发展，对物流整理分拣装置的要求也越来越高，不仅要求准确可靠，而且要求快速、经济。而目前国内函件邮递分拣工作主要采用纯手工分拣方式，函件内是否有违禁品也需人工识别，所需劳动力大，作业效率低，不满足其要求。

发明内容

基于上述背景技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种国际函件智能分级分拣系统，采用自动整理、自动传输、智能定位与自主分拣，实现高效率大批量连续分级分拣函件，提高自动化程度。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

国际函件智能分级分拣系统，包括函件整理箱、驱动机构、支撑架、函件输送带、固定架、函件分离机构、红外探测器、异物识别检测器、分拣机械手、分拣传送带、控制集成系统；其特征在于，所述函件整理箱安装在支撑架上方；驱动机构安装在函件整理箱与支撑架之间，用于带动函件整理箱前后左右摆动；函件输送带安装在固定架上，函件输送带的一端靠近函件整理箱，函件输送带的另一端向后方布置；函件分离机构以旋转吸盘组件移动以将位于函件整理箱的函件移动至函件输送带上；红外探测器、异物识别检测器依次设置在固定架靠近函件输送带一侧上，分拣传送带设置在固定架中后方，分拣机械手安装于分拣传送带与固定架夹角处。针对国际函件，所述国际函件智能分级分拣系统通过气动抓取方式进行码放，并进行自动传输与定位；同时集成的异物识别检测设备，进行检测并输出结果，采用PLC控制协议进行信号转换与，通过自动定位来驱动机械手臂，对阳性函件抓取，完成阳性和阴性函件的分拣。

优选地，所述控制集成系统包括控制柜以及控制面板，所述控制柜负责函件自主系统的中央控制，通过总线和PLC控制模块信号连接，控制如下硬件模块：气源、驱动机构电动缸、函件输送带电机、分拣机械手，进行相关计算；总线采用Modbus协议，红外感知信号、触发信号和反馈信号的输入输出，并集成PLC控制信号，实现分布式硬件结构的集成控制。优选PLC控制模块至少进行函件运输相对定位计算。

优选地，所述控制面板可显示系统工作状态，包括项目状态、函件整理箱、旋转吸盘、函件输送带、分拣机械手为运行中或空闲状态；以及函件分拣数量的统计，包括物料余量为充足或不足状态，物料总计数、合格物料计数、不合格物料计数；控制面板还设置有计数清零、启动、复位按钮。

优选地，函件分离机构包括旋转座，旋转电机、物料翻转轴，吸盘组件；所述旋转座安装在函件整理箱及函件输送带中间，所述旋转电机安装在旋转座内部，所述物料翻转轴安装在所述旋转电机的输出端以驱动其转动；所述吸盘组件转动安装在所述物料翻转轴上；所述吸盘组件包括两根转轴、两个十字形支架；所述十字形支架各自安装在转轴上，所述十字形支架末端各安装有一个吸盘；所述两个十字形支架在各自转轴上同方向转动，其中一个吸盘吸取函件整理箱中的函件后旋转，至固定架上方时将函件摆放至函件输送带上。

优选地，驱动机构包括第一电动缸、第二电动缸、第三电动缸、第四电动缸；所述第一电动缸、第二电动缸分别安装于函件整理箱下部前后两端；所述第三电动缸、第四电动缸分别安装于函件整理箱下部左右两端；各个电动缸缸体端固定安装于所述支撑架上表面，推杆端连接于所述函件整理箱底部，通过电动缸的伸缩移动带动函件整理箱前后左右摆动，使得杂乱堆积的函件整理整齐。

优选地，还包括支撑板、支撑轴、齿轮、齿条、竖向挡板、横向挡板；所述函件整理箱前部上方接近中心处左右端各安装有所述支撑板，所述支撑板上安装有支撑轴，所述支撑轴上安装有齿轮，所述齿轮下方配合安装有齿条，所述齿条一端竖直连接有竖向挡板，所述竖向挡板设置在所述齿条上远离齿轮的一端并分别抵在函件整理箱两侧，所述横向挡板固定安装在竖向挡板上，横向挡板与函件整理箱底面之间的高度高于国际函件的宽的长度。利用齿轮齿条机构，配合可以相向运动的横向挡板以及竖向挡板，将横向或竖向摆放的整理整齐的函件推送至函件整理箱的中心位置，以方便吸盘组件对函件的拾取。

优选地，还包括下料活动板，支撑凸起，所述函件整理箱前部设有下料口，所述下料活动板转动安装在所述下料口处，所述函件整理箱内部在下料口上下左右中点处各安装有支撑凸起，下料口处设置左支撑凸起与右支撑凸起支撑横向摆放的函件，下料口处设置上支撑凸起与下支撑凸起支撑竖向摆放的函件。

优选地，还包括红外信号发射器、红外信号接收器，无线信号接收器、无线信号发射器。所述固定架在函件输送带初始位置内部一侧安装有红外信号发射器，另一侧安装有红外信号接收器；所述固定架靠近异物识别检测器内部一侧安装有红外信号发射器，另一侧安装有红外信号接收器；所述无线信号发射器、无线信号接受器安装在控制柜上；所述红外信号发射器和红外信号接受器均通过无线信号发射器和无线信号接受器与控制柜相连接。智能定位系统采用绝对定位与相对定位方式。相对定位，是位于传送带初始位置的无线信号探测器识别函件的初始位置，结合控制系统对函件输送带速度进行的在线传输实时位置计算，从而保证系统能够实时“感知”函件在传输带上的位置，为后续异物识别检测机构和分拣机械手提供位置信号；再融合位于分拣机械手旁的红外探测器对函件进行绝对定位的触发感知，实现每一封函件的身份识别和检测信号触发，控制和驱动异物识别检测机构进行在线函件阴性和阳性检测，形成函件在线信号队列和检测队列信号，实现大批量队列函件风险标识的检测，即阴性函件和阳性函件的检测。

优选地，安装在固定架上的函件输送带为分体式传送带，异物识别检测信号不需要透过传送带，保证信号不被干扰。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著的技术进步：

1.本发明国际函件智能分级分拣系统由函件整理箱、驱动机构、支撑架、函件输送带、固定架、函件分离机构、红外探测器、异物识别检测器、分拣机械手、控制集成系统构成，所述函件在函件整理箱中由驱动机构工作使得函件整齐叠放，接着由函件分离机构完成函件的拾取并旋转摆放至函件输送带上；

2.本发明所述智能定位系统采用绝对定位与相对定位方式。通过带传动方式，进行函件的自动传输；利用红外传感绝对定位与系统自主计算相对定位相融合的方式，进行函件在线智能实时定位；

3.采用高速分拣机械手方式，根据异物识别检测器所传送的信号(阴性和阳性信号)，结合智能定位信号，分拣系统能够有效跟踪在线的每一封函件，并针对阳性函件，触发抓取信号，进行国际函件的自主分拣；

4.本发明所述控制集成系统，通过该控制柜以及控制面板，工作人员可以交互式控制整个自主分拣系统，根据任务需求进行国际函件的整理、传输、识别和分拣：进行相关控制参数设置，包括函件整理速度、输出速度；以及函件分拣数量的统计，包括总数量、阳性数量和阴性数量等；以及系统的启停、清零复位控制；

5.本发明整理分拣装置结构简单，制造方便，设计巧妙，可以实现高效率大批量连续分级分拣函件，提高自动化程度。

附图说明

图1为本发明优选实施例的国际函件智能分级分拣系统的结构示意图。

图2为本发明优选实施例的控制柜的结构示意图。

图3为本发明优选实施例的函件分离机构的结构示意图。

图4为本发明优选实施例的驱动机构的结构示意图。

图5为本发明优选实施例的函件整理箱内部正视图。

图6为本发明优选实施例的红外探测器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过优选实施例结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例一

参见图1，一种国际函件智能分级分拣系统，包括函件整理箱1、驱动机构2、支撑架3、函件输送带4、固定架5、函件分离机构6、红外探测器7、异物识别检测器8、分拣机械手9、分拣传送带10、控制集成系统；其特征在于，所述函件整理箱1安装在支撑架上方；驱动机构2安装在函件整理箱1与支撑架3之间，用于带动函件整理箱1前后左右摆动；函件输送带4安装在固定架5上，函件输送带4的一端靠近函件整理箱1，函件输送带4的另一端向后方布置；函件分离机构6以旋转吸盘组件移动以将位于函件整理箱1的函件移动至函件输送带4上；红外探测器7、异物识别检测器8依次设置在固定架5靠近函件输送带一侧上，分拣传送带10设置在固定架5中后方，分拣机械手9安装于分拣传送带10与固定架5夹角处。针对国际函件，所述国际函件智能分级分拣系统通过气动抓取方式进行码放，并进行自动传输与定位；同时集成的异物识别检测设备，进行检测并输出结果，采用PLC控制协议进行信号转换与，通过自动定位来驱动机械手臂，对阳性函件抓取，完成阳性和阴性函件的分拣。

本实施例国际函件智能分级分拣系统，采用自动整理、自动传输、智能定位与自主分拣，实现高效率大批量连续分级分拣函件，提高自动化程度。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述驱动机构2包括第一电动缸21、第二电动缸22、第三电动缸23、第四电动缸24；所述第一电动缸21、第二电动缸22分别安装于函件整理箱1下部前后两端；所述第三电动缸23、第四电动缸24分别安装于函件整理箱1下部左右两端；各个电动缸缸体端固定安装于所述支撑架3上表面，推杆端连接于所述函件整理箱1底部。通过电动缸的伸缩移动带动函件整理箱1前后左右摆动使得杂乱堆积的函件整理整齐。

本实施例中，还包括支撑板11、支撑轴12、齿轮13、齿条14、竖向挡板151、横向挡板152；所述函件整理箱1前部上方接近中心处左右端各安装有所述支撑板11，所述支撑板11上安装有支撑轴12，所述支撑轴12上安装有齿轮13，所述齿轮13下方配合安装有齿条14，所述齿条14一端竖直连接有竖向挡板151，所述竖向挡板151设置在所述齿条14上远离齿轮13的一端并分别抵在函件整理箱1两侧，所述横向挡板152固定安装在竖向挡板151上，横向挡板152与函件整理箱1底面之间的高度高于国际函件的宽的长度。利用齿轮齿条机构，配合可以相向运动的横向挡板152以及竖向挡板151，将横向或竖向摆放的整理整齐的函件推送至函件整理箱1的中心位置，以方便吸盘组件对函件的拾取。

本实施例中，还包括下料活动板17，支撑凸起18，所述函件整理箱1前部设有下料口16，所述下料活动板17转动安装在所述下料口16处，所述函件整理箱1内部在下料口16上下左右中点处各安装有支撑凸起18，下料口16处左支撑凸起182与右支撑凸起181支撑横向摆放的函件，下料口处上支撑凸起184与下支撑凸起183支撑竖向摆放的函件。

工作时，将杂乱堆积的函件全部立向放入函件整理箱1中，利用第一电动缸21、第二电动缸22、第三电动缸23、第四电动缸24活塞杆的伸缩移动带动函件整理箱1前后左右摆动，从而实现函件整理箱1中杂乱堆积的函件在函件整理箱1整齐码放，不过函件存在横竖摆放不齐的情况；接着第一电动缸21推杆端伸长使得整理整齐的函件滑动至函件整理箱1靠近函件输送带4的一端；然后对称布置的齿轮13转动带动相应齿条14和挡板15相向运动，横向挡板152推动整理整齐后的横向函件至下料口16处，竖向挡板推动整理整齐后的竖向函件至下料口16处，以方便吸盘组件6对函件的准确拾取；最后下料活动板17转动180°，函件由下料口16处上下左右四个支撑凸起支撑，保持在函件整理箱1上的原来位置。

实施例三：

本实施例与实施例二基本相同，特别之处如下：

本实施例中，函件分离机构6包括旋转座18，旋转电机、物料翻转轴19，吸盘组件；所述旋转座18安装在函件整理箱1及函件输送带4中间，所述旋转电机安装在旋转座18内部，所述物料翻转轴19安装在所述旋转电机的输出端以驱动其转动；所述吸盘组件转动安装在所述物料翻转轴19上；所述吸盘组件包括两根转轴20、两个十字形支架21；所述十字形支架21各自固定安装在转轴20上，所述十字形支架21末端各安装有一个吸盘22。两个所述十字形支架21在各自转轴20上同方向转动，其中一个吸盘22吸取函件整理箱1中的函件后旋转，至固定架5上方时将函件摆放至函件输送带4上。

为提升国际函件的分拣效率，针对堆叠式大批量函件，开发旋转气动式吸盘码放系统，通过旋转结构实现不间断函件的码放，气动吸盘22能够有效吸附函件来实现函件的抓取。该码放系统的吸附结构，采用柔性可调方式，能够根据函件尺寸进行吸盘22位置调节；气动装置可根据函件材质、重量等参数，设定不同的吸附力和旋转转速，保障函件有效吸附的情况下避免函件破损、吸附时间过长影响码放效率等问题；不同的转速设定实现函件码放的速度和间隔距离。

工作时，旋转电机运行带动物料翻转轴19及吸盘组件顺时针转动，吸盘组件中的两根转轴20同步顺时针转动，两个十字形支架21在各自转轴20上保持同方向不变。其中一个吸盘22吸取函件整理箱1中的函件后，所在十字形支架21在转轴20作用下旋转，旋转电机工作使得吸盘组件旋转，函件在两者旋转轴20作用下旋转至固定架5上方，此时，吸盘22停止工作，将其摆放至函件输送带4上，接着吸盘22继续顺时针旋转至函件整理箱1处吸取下一封函件。

实施例四：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

本实施例中，还包括红外信号发射器、红外信号接收器，无线信号接收器、无线信号发射器。所述固定架6在函件输送带4初始位置内部一侧安装有红外信号发射器71，另一侧安装有红外信号接收器72；所述固定架6靠近异物识别检测器8内部一侧安装有红外信号发射器73，另一侧安装有红外信号接收器74；所述无线信号发射器、无线信号接受器安装在控制柜23上；所述红外信号发射器和红外信号接受器均通过无线信号发射器和无线信号接受器与控制柜23相连接。智能定位系统采用绝对定位与相对定位方式。相对定位，是位于传送带初始位置的无线信号探测器识别函件的初始位置，结合控制系统对函件输送带速度进行的在线传输实时位置计算，从而保证系统能够实时“感知”函件在传输带上的位置，为后续异物识别检测器8和分拣机械手9提供位置信号；再融合位于分拣机械手9旁的红外探测器对函件进行绝对定位的触发感知，实现每一封函件的身份识别和检测信号触发，控制和驱动异物识别检测器8进行在线函件阴性和阳性检测，形成函件在线信号队列和检测队列信号，实现大批量队列函件风险标识检测，包括阴性和阳性检测。

本实施例中，国际函件自动传输，以PLC信号为控制驱动，通过高精度驱动卡控制伺服电机运转，带动分体式带传动，一方面分体式传送带能够保证异物识别检测机构进行信封检测时，检测信号不需要透过传送带，保证信号不被干扰，从而保证识别的准确性和可靠性；另一方面高精度伺服传动，能够根据系统输出的PLC控制信号，按照设定的传输速度、通过自主计算与函件分离机构相配合，保证所码放的函件能够按照规定的传输效率和传送间隔进行在线检测。此外，为保障传送的精准性，采用牵拉式带传动安装模式，由于传输带随着使用强度和时间会逐渐松弛，牵拉式张紧结构能够保证恒定的张紧力，进而保证带传动的稳定性和可靠性。

实施例五：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

函件输送带上的的每一封函件，在经过异物识别检测器8后，函件分成阴性和阳性两类，分拣机械手9只针对阳性函件进行抓取，阴性函件随函件输送带4整理到阴性收纳箱。阳性函件的精准定位，仍然采用绝对定位和相对定位相结合的策略，经过异物识别检测前置的红外传感器，绝对定位函件在线位置，然后根据传送速度计算，分拣系统通过PLC反馈的异物识别检测信号，能够有效跟踪阳性函件。通过大量试验来计算系统响应时间，包括信号往返传输、系统执行机构、PLC控制处理等时间，结合分拣机械手9响应时间，计算出分拣机械手9驱动器接收到阳性函件信号到有效抓取的实际时间，反馈函件在线传输的速度及相对定位，分拣系统就能够进行函件的有效抓取。抓取结构采用气动吸附方式，能够保证单个函件在分体式传输带平铺放置时的有效抓取，该方式能够保证信封内可能存在不同物品导致信封表面不平整、重心位置随机性等情况下，仍然能够有效抓取函件。

在函件抓取之后，机械手臂根据设定角度进行旋转，将阳性函件放置到分拣传送带10，分拣传送带10能够根据分拣机械手9实施抓取阳性函件信号，开始自动传输，将其输送到阳性函件收纳盒中。

实施例六：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

本实施例中，所述控制集成系统包括控制柜23以及控制面板24，所述控制柜23负责函件自主系统的中央控制，通过总线技术和PLC控制模块，控制气源、驱动机构2电动缸、函件输送带4电机、分拣机械手9等硬件模块，以及相关计算，进行函件运输相对定位计算。总线采用Modbus协议，红外感知信号、触发信号和反馈信号等的输入输出，并集成PLC控制信号，实现分布式硬件结构的集成控制。

本实施例中，所述控制面板24可显示系统工作状态，包括项目状态、函件整理箱1、旋转吸盘、函件输送带4、分拣机械手9为运行中或空闲状态；以及函件分拣数量的统计，包括物料余量为充足或不足状态，物料总计数、合格物料计数、不合格物料计数；控制面板还设置有计数清零25、启动26、复位27按钮。

通过该控制面板24，工作人员可以交互式控制整个自主分拣系统，根据任务需求进行国际函件的码放、传输、识别和分拣。

由上可知，在本发明中，在函件整理箱1中直接放置杂乱堆积的函件，利用驱动机构2对函件整理箱1进行前后左右摆动，使得整理箱中的函件在靠近函件输送带4一端整齐叠放。利用齿轮齿条机构将整理整齐的函件推送至函件整理箱1前部的中心位置。接着函件分离机构工作，完成函件从函件整理箱1到函件输送带4的一一分拣，函件在输送带上经过红外传感器时及异物识别检测器8时，完成函件的智能定位以及阴性以及阳性标识，针对阳性函件，分拣机械手9抓取并移送至分拣传送带10上。该函件整理分拣装置结构简单，制造方便，设计巧妙，可以实现高效率大批量连续进行国际函件的自主分拣，提高自动化程度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。