自动分捡系统设计开题报告一、课题介绍1. 课题名称：自动分捡系统设计2. 课题背景：自动分拣系统（Automated Sorting System)是二次大战后率先在美国、日本的物流中心中广泛采用的一种自动化作业系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。
该系统的作业过程可以简单描述如下：流动中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点(如指定的货架、加工区域、出货站台等)，同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短时间内从庞大的高层货架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品按配送进点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。
3.国内外发展现状：纵观国内外物料自动分拣系统的使用情况可以发现，国外发达国家的物料自动分拣系统倾向于采用自动化程度很高的物料自动分拣系统。
而在我国，由于起步晚，物料自动分拣系统中人工作业的比例也较高。
国外物料自动分拣系统的广泛使用，以美国、日本及欧洲为代表的发达国家，在物料自动分拣系统的使用上呈现出自动化程度越来越高的特点。
物料自动分拣系统已成为发达国家工业自动化不可缺少的一部分。
主要使用在大中型物流中心、配送中心、流通中心、邮局分拣信件等等随着交流自动控制技术的发展，特别是电子技术的迅速发展，计算机的广泛使用。
自动分拣技术在20世纪70年代被引入国内，我国的邮政系统最早并已多年使用自动分拣设备，并在长期的实践中不断创新、不断进步。
例如，邮电部相关部门相继开发和研制出具国际水平的CORE-NT物料自动分拣系统，性价比很高的扁平邮件高速物料自动分拣系统;上海邮政通用技术设备公司研制成功了速递邮件网络化物料自动分拣系统等。
邮政系统还推出了新的信封标准以更好的配合自动化的信件物料自动分拣系统。
3.1国内发展现状在物流中心分拣系统的研究中,主要有三方面内容。
一方面是物流分拣设备和控制技术的研究,如用于邮政系统的交叉带式分拣机研究、使用于烟草行业的通道式分拣机研究等等。
第二方面是对物流中心存储策略和分拣路径优化的研究,如用BOM表进行仓储位置优化的研究,用蚁群算法实现分拣路径的优化等等。
第三方面是对分拣作业数据信息和分析决策问题,华南理工大学、中国人民大学、华中科技大学、浙江大学等国内高等院校的学者都进行了定性和定量的研究。
如马士华、文坚的分批策略根据时间延迟思想,综合考虑了拣货作业环节和分拣包装环节的工作效率,提出了一种消除因时窗分批不平衡而导致的等待时间和闲忙不均的动态时窗设计和判断方法,从而保证分拣系统的连续性和均衡性。
李凯就卷烟分拣的几种优化模型展开了较深入的探讨,并以仿真的手段进行了验证。
朱岩就卷烟分拣机的控制策略和不同设备参数下的分拣系统整体性能进行了研究,并通过仿真程序模拟验证。
如今，国际竞争日益加剧，为了发展我国物流业，国内的许多企业和政府部门也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。
例如，邮电部相关部门相继开发和研制出具国际水平的CORE-NT物料自动分拣系统，性价比很高的扁平邮件高速物料自动分拣系统;上海邮政通用技术设备公司研制成功了速递邮件网络化物料自动分拣系统等。
邮政系统还推出了新的信封标准以更好的配合自动化的信件物料自动分拣系统。
太原刚玉仓储设备公司和贵阳普天通信机械厂已设计生产货架电子标签拣选系统、小车式数字显示拣选系统、邮件自动分拣系统等;珠海普天慧科信息技术有限公司研发出PTL（Pick-to-light&Put-to-light）电子标签拣选系统，除具备电子标签拣选系统的一般优点之外，还具有弹性控制拣货作业流程、即时现场监控、紧急订单处理和缺货通知等强大的功能。
虽然在邮政系统外的其它行业，国内对物料自动分拣系统的使用还非常少，但有关部门和企业正在为此做出不懈的努力。
可以肯定，随着物流大环境的逐步改善，物料自动分拣系统在我国流通领域一定会大有用武之地。
3.2国外研究现状以美国、日本及欧洲为代表的发达国家，在分拣系统的使用上呈现出自动化程度越来越高的特点。
自动分拣系统已成为发达国家大中型物流中心、配送中心或流通中心不可缺少的一部分。
在分拣系统等物流中心子系统规划设计中,各发达国家的规划原则有很大的差异。
日本的物流中心大都规模适中,采用先进的自动分拣系统和无线通讯设备,美国主要采用立体仓库以节约地价支出,但分拣等设备大都采用机械化或半自动化,不盲目采用全自动设备。
他们共同的特点是均实现较成熟的电脑网络化管理,保证了配送的及时准确性,节约劳动力成本。
国外的学者专家如Goetschalckx和Ratliff提出利用动态规划法来求解宽通道内的拣货路径问题,Roodbergen和Koster研究在多横向通道仓储系统环境下,针对各种分拣策略比较在不同通道数目、不同货物品项及不同通道宽度的拣货路径的问题,Elizabeth Jewkes等对商品储存位置等对分拣的影响展开研究,Loon C.Tang等论述了分批和存储分配策略对分拣的影响,Richard L.Daniels等对仓库订单分拣的研究,M.I.Johansson对货物存储位置的分配对减少分拣时间的作用进行了研究,美国麻省理工学院Dimitris.Bertsimas和Robert.M.Freund和March.J.G.A),W.L.Winston,Jeremy.Shapiro,Lacksonen T).Whitley等学者也做了部分相关内容的研究工作。
就目前来讲,国外的自动分拣系统发展极为迅速。
如：Aughan,Mark将分拣系统归纳为5个子系统:订单挑选、感应、合并前聚集、合并、搬运分拣，以此使订单和不同传送带有机地的结合起来，形成一个高效的物料分拣系统。
MaselD.T研究了如今关于评估环形物料分拣系统的分拣时间的分析公式，这个类型的分拣系统主要是用来分拣固定形状的货物；NormanSaeneJR从配送中心里物料搬运这个方面研究了如何构建物料分拣系统传送带、如何搭配传送带以及如何构建一个良好的物流分拣搬运系统。
4.工作内容和要求：（拟设计方案）系统利用各类传感器对待测材料进行识别并分类。
当材料经由下料装置进入传送带，依次由各类传感器检测。
如果被某种传感器测中，通过相应的气动装置将其推入料箱；否则，继续前行。
其控制要求有如下9个方面：(1)系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲(2)电机运行，带动传输带传送物体向前运行(3)有物料时，下料汽缸动作，将物料送出(4)当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1动作(5)当电容传感器检测到铝物料时，推汽缸2动作(6)塑料物料在传送带运动到尾端时，掉入料槽；(7)汽缸运行应有动作限位保护(8)下料槽内无下料时，延时后自动停机4.1本课题的研究思路和方法本系统能对不同的材料如物料性质（铁、铝、塑料）的材料进行传送和分拣。
整个系统的控制由一只可编程控制器，可以实现自动控制和无人化管理。
传送带用一只三相异步电机拖动，电机使用变频器驱动，可以实现无级调速，加快分拣时的效率。
物料性质的判断及机械部件的情况由传感器检测出并将信息传送给PLC。
分拣部件使用气缸，结合气动系统的优势。
本设计加入了人机界面，充分实现和自动化设备相接轨。
4.2．本课题的预期效果1、研究物料自动分拣系统的特点及主要使用的场合；2、本系统可以完成的任务要求：物料自动分拣系统能高速对不同的材料如物料性质（铁、铝、塑料）的材料进行传送和分拣;3、本系统制作完成后的实物示意图1;图14、制作并调试，使之能完成规定的工作任务及要求;5、整理制作调试过程资料，完成毕业论文的编写。
5.课题的重点和难点：主要解决问题：1、控制系统设计；2、解决三相异步电动机变频调速控制的原理，会设置变频器的参数；3、了解气压传动的原理和特点；4、机械安装；5、了解传感器的原理及分类；6.可能用到的主要知识和技能：设计过程中电动机的控制需用到单片机和计算机编程的知识，结构设计及零件设计需用到机械原理和机械设计等知识，部件图及装配图绘制需用到工程图学和CAD，三维模型建立需掌握CATIA建模技能工作计划（进度安排）第七学期第１０教学周：完成并提交外文翻译；第１５教学周：完成并提交文献综述；第２０教学周：完成并提交开题报告。
第八学期第７教学周：完成总体设计、计算或数学、仿真模型；第１２教学周：完成图纸绘制或仿真分析；第１４教学周：完成设计说明书或论文撰写；第１５教学周：准备答辩。
二、参考文献(1)黄启明贵州大学机械工程学院2010..3.2王海华物流分拣系统的设计硕士学位论文,鞍山鞍山钢铁学院,2001(2)范启印.成品烟配送中心分拣系统的研究【硕士学位论文】,昆明:昆明理工大学,2004(3)游道明。
物流系统中的路由规划和存储规划问题研究：【硕士学位论文】,上海：上海海运学院,2002(4)李庆磊,吴耀华.物流中心存储策略.物流月刊,,2005,11:76～78(5)Che-Hung Lin,Luan-Yuan Lu.The procedure of determining the order pickingstrategies in distribution center.International Journal of production Economics,1999,60:301～307(6)S.Hsieh and K.C.Tsai,“A BOM Oriented Class-Based Storage Assignment in an AutomatedStorage/Retrieval Syatem”,the international journal of advance manufacture technology.2001,(17):683～691(7)宁春林.基于蚁群算法立体仓库分拣路径优化问题的研究.[硕士学位论文],济南:山东大学,2002(8)宁春林,田国会,尹建芹等.Max-Min蚁群算法在固定货架拣选路径优化中的使用,山东大学学报[工学版],2003,33(6):676～680(9)叶广宇,徐学军.生产运作战略实施和监控方法探讨.工业工程和管理,2001,(2):42～44(10)诸福灵.美国配送中心类型和作业流程.中国流通经济,1997,(3):38～40(11)姚颖颖,朱民富.生产监控和管理系统.工程建设和设计,2003,(1)30～31(12)扬明辉,熊容,韩斌.基于网络的数据查询和生产监控.自动化和仪器仪表,2001,(6)20～21(13)文坚,马士华.基于时间延迟的订单分批策略研究.物流技术和使用,2005,(4):92～95(14)马士华,文坚.基于时间延迟的订单分批策略研究.工业工程和管理,2004,(6):1～4(15)李凯.自动卷烟分拣机的控制策略优化和仿真.[硕士学位论文],济南:山东大学,2006(16)朱岩.卷烟分拣系统协同工作策略研究和仿真分析:【硕士学位论文】,济南:山东大学,2007(17)栗野赖明.高速自动分拣系统.中国储运,2003,(2):46～50(18)吴泽锋.对日本大规模配送中心的事例研究.物流科技,2005,28(7):93～95(19)Willian Hoffman.rolling the dice.United States,Las Vegas Nevada:TrafficWorid,2005(20) A literature survey on planning and control of warehousing systems.IIETransacrtion,1999,31(21)Goetschalckx,M. and Ratliff,H.D.,“An efficient algorithm to cluster orderpicking items in a wide aisle,”Engineering Costs and Production Economics,1998.263～271(22)Kees Jan Roodbergen. Routing order pickers in a warehouse with a middle aisle.European Journal of Operational Research. 2001，133:32～43(23)Elizabeth Jewkes, Chulung Lee，Ray Vickson. Product location, allocation andserver home base location for an order picking line with multiple servers. Computers and Operations Research. 2004, 31:623～636(24)Ek Peng Chew, Loon Ching Tang. Travel time analysis for general item locationassignment Research in a rectangular warehouse .European Journal of Operational Research.1999, 112: 582～597(25)Charles G. Petersen, Gerald Aase. A comparison of picking, and routing policiesin manual order picking. International Journal of Production Economic. 2004, 92:11~19(26)Loon Ching Tang, Ek Peng Chew. Order Picking Systems: Batching and Assignmentputers&Industrial Engineering.1997, 33:817～820(27)Richard L. Daniel, Jeffrey L. Rummel, Robert Schantz. A model for warehouseorder picking. European Journal of Operational Research. 1998, 105: 1～17 (28)H. Brynzer, M. I. Johansson. Storage location assignment: Using the productstructure to reduce order picking times .International Journal of Production Economics. 1996, 46～47: 595～603(29)Dimitris Bertsimas David Gamarnik Jay Sethuraman. From fluid relaxations topractical algorithms for high-multiplicity job-shop scheduling: the holding cost objective. Operations Research 2003(30)Dimitris. Bertsimas} Rober. M. Freund} Data. Models and Decisions: theFundamentals of Management Science.北京:中信出版社，2001(31)March. J. G. A. Primer on Decision Making: How Decisions Happen. New York: TheFree Press 1994(32)W·L.Winston .Operations research:Applications and Algorithms .3d ed. Belmont.CALF: Duxbury Press 1994(33)Lacksonen T. Empirical comparison of search algorithms for discrete eventsimulation. Computers&Industrial Engineering 2001，40: 133148(34)Whitley D. An overview of evolutionary algorithms: practical issues and commonpitfalls. Information and Software Theory 2001，43:817～831。