快递分拣机器人的研究

蒋坤 江世明 李建祥 凌匡 邵阳学院信息工程学院

一、前言

中国每年有3 亿万件快递，需要分拣，快速送到用户手中。传统用人力分拣方法，已适用不了快递业务的发展速度，尤其遇到电商举办重大促销节活动，会出现爆仓现象，导致货物来不及分拣、转运和派送。如何解决人工分拣效率低、差错率高和暴力分拣等缺陷？本文提出用条形码作为货物的标签（采用CODE128 标准），为此，利用条形码智能识别技术设计了物流自动分拣机器人，通过采集运单上的图像，对条形码识别后查询该快递的目的地，再控制分拣机构的气缸，对包裹进行分拣，从而实现了自动化和智能化的分拣。

二、快递条形码

1. 货物条形码

条形码技术是一种成熟的识别技术，在物流配送作业中得到了广泛应用。现在快递业务均采用条形码作为货物信息，实现物流配送信息化管理。快递信息含“运单号码、发件地点、一级目的地和二级目的地”等，如：265 967 007 324，对应的条形码如图1 所示。

图1 货物条形码

2. 条形码解析

条形码有Code128 和Code39 两种标准，Code128 含数字和字符，而Code39 只有数字，Code128 又分成Code128A、Code128B、Code128C 三种，如表1 所示：

表1 Code128 编码表

Code12A 编码示例：以 95270078 为例

起始编码：每个条形码都有一个起始码，起始编码对应的ID 为103。

数字编码：第1 位数据9 对应的ID 为25，第2 位数据5 对应的ID 为 21,依此类推。

检验编码：检验位=(103+1*25+2*21+3*18+4*23+5*16+6*16+7*23+8*24)%103 = 21。

结束编码：每个条形码都有一个结束码，结束编码对应的ID 为106。

95270078 的条形码：StartA+9+5+2+7+0+0+7+8+ Stop。

按表1，把95270078 对应的编码值查出，b 用黑色线标出，s 用白色表示，一个简单的条形码生成程序就完成了。

三、智能分拣

1. 智能分拣方案

快递智能分拣方案如图2 所示：

图2 快递分拣方案

货物通过传送带输送，在货物入口安装红外传感器，用来检测入口是否有货物。如果无货物，输送机送完输送带上的货物后停止运行。在输送带一侧安装条形码识别传感器MG65，用来感知传送带货物条形码。系统以STM32 为控制中心，传感器检测信号输入到STM32。系统运动控制由PLC 完成。STM32 与PLC 之间通过RS485 总线相连，当检测到某条形码后，STM32 经分析和计算，抽PLC 发出命令，PLC 控制相应的气缸动作，实现货物分拣。

2.GM65 条形码识别模块

GM65 条形码识读模块是在图像智能识别算法及在此基础上开发的条码解码算法，可以非常容易且准确地识读条码符号，主要技术参数：

识读角度 ：旋转360°，偏转±60°，倾斜± 65°；

扫描角度： 水平方面34°，垂直方向26°；

分辨率：≥ 0.1mm；

识读码制 1D ： Code 128, Code 39；

环境光： 环境光： 0 ～86,000 lux；

输出：二进制编码。

3.试验结果

为了验证系统的性能，对快递运单条形码进行识别测试，首先将该运单信息“265 967 007 324”存入计算机信息系统，通过专用软件生成条形码，打印并贴在包裹上（见图1）。测试模拟分拣过程，移动包裹将条形码对正GM65，当包裹遮住红外光时给智能终端触发信号进行图像采集，系统在程序控制下，对采集到的图片进行分割增强预处理，然后再进行二值化和灰度化处理，滤波后得到条形码对应的数字“265 967 007 324”，经验证，与输入的信息一样。测试了多个条形码，所得数据与输入数据一致。

四、结束语

自动分拣是提高物流配送效率的关键环节，采用条形码自动识别技术设计的分拣机器人，能自动识别传送带包裹上的条形码，系统在程序控制下，通过对条形码进行分析，给执行机构发出分拣命令，经测试，在传送带速度10 米/秒，能实现准确、高效将快递推入对应的滑槽，实现了自动化和智能化的分拣，大大提高快递包裹的分拣效率，降低员工的劳动强度，避免了人为暴力分拣的现象。