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第七章物流自动化设备第一节条码自动识别设备一、条码识读的基本原理条码识读系统的功能组成条码符号是图形化的编码符号，条码符号的识读必须借助一定的专用设备，将条码符号中所表示的编码信息转换成计算机可识别的数字信息。因而条码识读系统应该由扫描系统、信号整形、译码三个功能部分组成。二、条码识读设备简介1．条码识读设备的分类按照条码识别设备能够识别码制的能力和识读原理，可将其分为光笔与卡槽式、激光式、CCD图像式三类条码扫描器。光笔与卡槽式条码扫描器只能识读一维条码。激光式条码扫描器只能识读一维条码和行排式二维码（如PDF417码）。图像式条码扫描器不仅可以识读一维条码，而且还能识读行排式和矩阵式二维条码。2．常用识读设备简介（1）手持激光扫描器手持激光扫描器又称激光枪，是一种被广泛应用的远距离条码阅读设备。全向激光扫描器。对于标准尺寸的商品条码以任何方向通过扫描器识读区域时都能被准确的识读。这种扫描器一般用于商业超市的收款台，可以安装在柜台下面，也可以安装在柜台侧面。激光扫描技术的基本原理如图所示，先由机具产生一束激光，再由转镜将固定方向的激光束形成激光扫描线（类似电视机的电子枪扫描），激光扫描线扫描到条码上再反射回机具，由机具内部的光敏器件转换成电信号。激光扫描器的优点是识读距离适应能力强，且具有穿透保护膜识读的能力，识读的精度和速度比较容易做得高些。缺点是对识读的角度要求比较严格，而且只能识读层叠式二维码（如PDF417码）和一维码。（2）CCD扫描器CCD扫描器是一种图像式扫描器，它是采用CCD元件作为光电转换装置，CCD元件也叫CCD图像感应器。CCD扫描器在扫描条码符号时，其内部结构不需要任何驱动机构，便可实现对条码符号的自动扫描。如图7-5是手持式CCD扫描器，图7-6是固定式CCD扫描器，这是两种基本结构形式。（3）光笔和卡槽式扫描器光笔和大多数卡槽式条码扫描器都采用手动扫描的方式。扫描器内部没有扫描光束驱动装置，发射的照明光束的位置相对于扫描器是固定的，完成扫描的过程需要人工手持扫描器扫过条码符号，属于固定光束式扫描器。光笔扫描过程见图7-8。卡槽式扫描器也属于固定光束扫描器，其内部的结构和光笔类似，它上面有一个槽，手持带有条码符号的卡从槽中滑过实现扫描。这种识读器广泛用于时间管理和考勤系统。它经常和带有液晶显示和数字键盘的终端集成为一体。3．条码扫描设备的主要技术指标（1）首读率首读率是指首次读出条码符号的数量与识读条码符号总数量的比值，一般要求首读率在85％以上。（2）误码率是指错误识别次数与识别总次数的比值，误码率低于0.01％。（3）拒识率拒识率是指不能识别的条码符号数量与条码符号总数量的比值，拒识率低于1％。（4）分辨率扫描器的分辨率是指扫描器在识读条码符号时，能够分辨出的条(或空)宽度的最小值。对于激光式扫描器而言，它与扫描光点（扫描系统的光信号的采集点）的尺寸有关。扫描光点尺寸的大小则是由扫描器光学系统的聚焦能力决定的，聚焦能力越强，所形成的光点尺寸越小，则扫描器的分辨率越高。对于CCD扫描器而言，如果要提高其分辨率，必须增加成像处CCD元件的单位元素数量。（5）扫描景深根据扫描器与被扫描的条码符号的相对位置，扫描器可分为接触式和非接触式两种。所谓接触式扫描器是指扫描条码时，扫描器直接接触被扫描的条码符号；非接触式扫描器是指在扫描条码时，扫描器与条码符号之间要有合适的距离，这一距离可在一定范围内变化，这一变化范围称为扫描景深。（6）扫描频率扫描频率是指条码扫描器进行多重扫描时每秒的扫描次数。选择扫描器的扫描频率时应充分考虑到扫描图案的复杂程度及被识别的条码符号的运动速度。不同的应用场合对扫描频率的要求不同。单向激光扫描的扫描频率一般为40线／秒；POS系统用台式激光扫描器(全向扫描)的扫描频率一般为200线／秒。工业型激光扫描器可达1000线/秒（7）抗污染和抗皱折能力在一些应用环境中，条码符号容易被水迹、手印、油污、血渍等弄脏，也可能因某种原因出现皱折，使得表面不平整，致使在扫描过程中发生信号变形。因此要求条码扫描器能够适应这种情况，在信号整形过程中给予充分考虑。三、数据采集器数据采集器也称为数据终端，它是手持式扫描器与掌上电脑（手持式终端）的功能组合为一体的设备单元。数据采集器与扫描器相比多了自动处理、自动传输功能。根据数据传输的方式，数据采集器可分为便携式数据采集器（批处理方式）和无线数据采集器（实时处理方式）两大类。3.数据采集器的主要性能指标由于大多数据采集器的使用环境较差，周围的湿度、温度等环境因素对手持终端的操作影响比较大。尤其是液晶屏幕、RAM芯片等关键部件，低温、高温特性都受限制。因此用户要根据自身的使用环境情况选择手持终端产品。高档的手持终端产品要求必须经过严格的防水测试，以便产品性能可靠，使用方便。抗震、抗摔性能也是手持终端产品的一项操作性能指标。四、条码打印设备条码的打印设备大致分为两类，即通用打印机和专用条码打印机。通用打印机有点阵式打印机、喷墨式打印机、激光打印机等。使用通用打印机打印条码标签一般需专用软件，通过生成条码的图形进行打印，其优点是设备成本低，打印的幅面较大，用户可以利用现有设备。专用条码打印机主要有热敏式条码打印机和热转印式条码打印机两种类型。五、条码检测设备条码符号本身必须符合质量要求，这就需要条码检测设备对条码质量进行检测。专用条码检测设备一般分为两类：便携式条码检测仪和固定式条码检测仪。1．便携式条码检测仪2．固定式条码检测仪固定式条码检测仪是一种专门设计的安装在印刷设备上的检测仪，它对条码符号的制作和生成条码的主要参数进行连续的检测和分析，以便使操作者及时地掌握和控制印刷过程。一些智能化的检测设备还能自动反馈控制指令以提高符号的生成质量，并重新印刷有缺陷的条码标签。这样可以大大提高条码印制的生产效率、降低成本，保证条码的生成质量。六、条码信息采集设备在超市管理中的应用在超市管理中，应用的条码设备主要有两类：条码印制设备和条码识读设备。条码印制设备主要为标签打印机，用于为少数没有原印条码的商品打印条码标签，制作超市使用的条码员工卡、会员卡等。条码阅读设备分为以下几种类型：（1）直接与PC或POS机相连接的固定式或手持式识读器；（2）便携式数据采集器；（3）无线手持数据终端。在超市管理中，条码的使用方式主要体现在以下几个方面：（1）商品流通的管理；（2）客户的管理；（3）供应商的管理；（4）员工的管理。1．商品流通的管理超市中商品的流通程序：收货→入库→盘点→出库→价格查询→销售→盘点等2．客户管理使用条码对客户进行管理主要应用在会员制超市中。3．供应商管理使用条码对供应商进行管理，主要是要求供应商供应的货物必须有条码，以便进行货物的追踪服务。供应商必须把条码的内容含义清晰反映给超市，超市将逐渐通过货品的条码进行订货。供应商也可通过超市的实时数据了解自己产品的销售状况，来进行生产企业的管理决策。4．员工管理使用条码对员工进行管理，主要是应用在行政管理上。超市将会用已有的条码影像制卡系统为每个员工制出一张员工卡，卡上有员工的彩色照片、员工号、姓名、部门、ID条码及各项特有标记。第二节自动导向车自动导向车(AGV)用于自动导向车系统,按照设定的路线自动行驶或牵引着载货台车,将物料搬运到制定的地点.一.自动导向车系统自动导向车系统(AGVS)是使车辆按照设定的路线自动行驶到指定的场所,完成物料搬运作业的系统.1.自动导向车系统的构成无人驾驶小车为主体由导向系统,自动寄送系统,数据传输系统,管理系统,安全保护装置及周边设备等组成.1)自动导向车(AGV)自动导向车是无人驾驶的,能自动导向运行的搬运车辆,大多数采用由蓄电池供电的直流电动机驱动.承载量一般为50～5000kg.根据用途不同自动导向车分为:自动导向搬运车(使用最广约占85％左右),自动导向牵引车,自动导向叉车等.1)自动导向车(AGV)自动导向车是无人驾驶的,能自动导向运行的搬运车辆,大多数采用由蓄电池供电的直流电动机驱动.承载量一般为50～5000kg.根据用途不同自动导向车分为:自动导向搬运车(使用最广约占85％左右),自动导向牵引车,自动导向叉车等.2)导向系统分为外导式导向系统和自导式导向系统.(1)外导式导向系统外导式导向系统是在车辆的运行路线上设置导向信息媒体,如导线,磁带,色带等等.由车上的导向传感器接受线路媒体的导向信息,信息经实时处理后控制车辆沿正确路线行驶,应用最多的是电磁导向和光学导向.电磁导向:在运行线路的地面上设置一条宽5mm,深15mm的地沟,在地沟中敷设导线,馈以5到30Hz的变频电流,形成沿导线扩展的交变电磁场.2)导向系统分为外导式导向系统和自导式导向系统.(1)外导式导向系统外导式导向系统是在车辆的运行路线上设置导向信息媒体,如导线,磁带,色带等等.由车上的导向传感器接受线路媒体的导向信息,信息经实时处理后控制车辆沿正确路线行驶,应用最多的是电磁导向和光学导向.电磁导向:在运行线路的地面上设置一条宽5mm,深15mm的地沟,在地沟中敷设导线,馈以5到30Hz的变频电流,形成沿导线扩展的交变电磁场.2)导向系统分为外导式导向系统和自导式导向系统.(1)外导式导向系统外导式导向系统是在车辆的运行路线上设置导向信息媒体,如导线,磁带,色带等等.由车上的导向传感器接受线路媒体的导向信息,信息经实时处理后控制车辆沿正确路线行驶,应用最多的是电磁导向和光学导向.电磁导向:在运行线路的地面上设置一条宽5mm,深15mm的地沟,在地沟中敷设导线,馈以5到30Hz的变频电流,形成沿导线扩展的交变电磁场.光学导向系统光学导向系统有识别式和反射式两种.在线路上敷设一种有稳定反光率的色带,导向车上装有发光源和接受反射光的光电传感器.通过对传感器检测到的光信号进行计算,调整小车运动位置,使小车正确的导向运行.(2)自导式导向系统在车辆上预先设定运行线路的坐标信息,在车辆运行时,实时的测出实际的车辆位置坐标,再将二者进行比较后控制车辆的导向运行.(3)寄送系统寄送系统包括认址,定位两部分.(4)数据传输系统自动导向车系统中,在地面设施之间一般采用有线传输方式.而在流动车辆和地面固定设施之间,有时必须采用无线传输方式.2.自动导向车系统的控制自动导向车系统的控制和管理一般分为三级:计划管理级,过程处理级和作业执行级.模块化层次结构如下:(1)自动导向车控制一般采用单片机,PLC等作为自动导向车的控制器.这个控制器可以分别对自动导向车的导向运行,认址定位,载荷移交,完全作业以及指令数据传输进行控制管理.(2)运行线路控制(3)移载及周边设备的控制二.自动导向车概述1.自动导向车的分类按作业方式分:自动导向搬运车,自动导向牵引车,自动导向叉车.按移载方式分:自动移载手动移载按转向方式分:舵轮,两轮速差,独立多轮.舵轮转向两轮速差转向独立多轮转向按导向方式分:线路导向和非线路导向2.自动导向车的主要参数(1)承载量,牵引质量(2)车体尺寸(3)运行速度(4)认址精度(5)最小弯道半径(6)蓄电池容量三.自动导向车的结构1.自动导向车的构成和总体布置自动导向车由机械系统,动力系统,控制系统三大部分组成.2.自动导向车的机械系统(1)车体(2)车轮与转向系统(3)移载装置驱动轮驱动/转向轮固定从动轮随动轮转向轮3.自动导向车的动力系统大多数自动导向车以蓄电池为能源,用直流电动机驱动.1)蓄电池(1)铅—酸蓄电池(2)镍---镉蓄电池2)电动机和液压系统4.自动导向车的控制系统四、自动导向车的作业安全1、自动导向车安全保障措施1）车辆构造与功能（1）急停按钮和警示灯（2）障碍探测和接触缓冲（3）弯道自动减速2）货物搬运和移载（1）车辆运行时，车上的移载装置及其上的货物必须锁紧和固劳；车辆进行移载时，车体不能移动。（2）自动移载时，保证车上的移载装置与地面上承载装置联动