汽车物流灯光拣选系统电子标签的设计

汽车物流灯光拣选系统电子标签的设计
摘要：电子标签是汽车物流灯光拣选系统的组成部分之一，直接置于拣选现场的货架上，它的功能性和可靠性设计在整个系统中尤为重要。

所设计的电子标签由补货检测电路、显示电路、按键电路及声光报警电路组成，能够可靠实现拣选数量、拣选状态、补货需求的提示与报警功能。

个性化、效率高、简单易学、实用性强的电子标签，对提高拣选环节的效率及操作人员的优化具有重要的实际意义。

关键词：灯光拣选电子标签光电开关
在全部汽车物流作业时间当中，拣选时间大约占了30%～40%，拣选环节的工作效率对于整个汽车物流业的运作效率具有决定性的影响。

目前，汽车物流业正逐步引入自动化、半自动化设备应用于拣选环节，使作业效率得到显著提高，其中灯光拣选（Pick to Light，PTL）系统是能够满足汽车物流拣选需求的一套无纸化、半自动辅助拣选系统。

灯光拣选系统可分为四部分：主控计算机（PC）、主控制器、从控制器和电子标签[1]。

本文将针对电子标签这一部分进行硬件与软件设计。

1 灯光拣选系统电子标签的设计方案
在灯光拣选系统中，主控计算机（PC）负责产生订单信息并传输至主控制器；主控制器以微处理器为核心，负责对信息进行存储、转换并发送给多个从控制器；从控制器同样以微处理器为核心，根据
收到的信息对多个电子标签进行控制[2]。

从控制器与电子标签的数目应根据货位需要调整。

电子标签直接置于货架上，用于指导操作人员进行拣选操作，每一个电子标签对应一种汽车零部件，用于实现该零件拣选数量、拣选状态、补货需求的提示与报警功能等。

每个电子标签主要由补货检测电路、显示电路、按键电路及声光报警电路组成。

电子标签原理框图如图1所示。

2 电子标签硬件电路设计
2.1 补货检测电路设计
系统通过光电开关检测货位是否需要补货。

光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射检测目标物体有无的。

光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。

电子标签显示的某种零件总箱数是由订单给出的，操作人员每次取走货架上的空零件箱时，系统可通过光电开关检测并自动更新剩余零件总箱数。

为了提高补货检测电路的稳定性，采用三级反向器实现补货检测的去抖。

光电开关及其去抖电路如图2所示。

2.2 显示与按键电路设计
每个电子标签含4位数码管显示，数码管前两位显示货架上某货位剩余总箱数，后两位显示此货位当前拣选零件个数。

此外，电子标签需要使用按键控制整个拣选流程，每个电子标签配备3个按键：拣
选完毕按键、待补货按键、补货完成按键。

HD7279A控制芯片可同时驱动8位共阴式数码管，同时还可连接多达64键的键盘矩阵。

在设计中采用单片HD7279A控制芯片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。

该芯片与微处理器之间采用串行方式通信，能够实现数码管的硬件扫描，占用资源较少，外围电路相对简单。

显示与按键电路如图2所示。

2.3 声光报警电路设计
每个电子标签含有1个蜂鸣器和红、绿、黄3个指示灯。

蜂鸣器和黄色指示灯用于补货检测声光报警，红色指示灯用于指示待拣货位，绿色指示灯用于指示货位拣选完毕。

3 电子标签模块化程序设计
从控制器对电子标签的控制程序使用C语言编写，采用模块化思想，将整个功能的实现划分为若干子模块实现。

主程序模块：完成相关初始化操作，对各功能子模块进行调用。

显示子模块：根据订单信息，将需要拣选货位的电子标签编号标记在显示子程序中，依据这些编号决定哪些电子标签工作。

将订单上的相关信息作为实参置于显示处理子模块中，经过取整、取余等分离处理后送给数码管显示相应拣选信息。

按键与声光报警子模块：拣选完毕按键用于控制每个货位拣选后将待拣选数量归零，清空订单信息，同时红色待拣指示灯熄灭，绿色拣选完毕指示灯点亮。

当货位处于低储状态时，蜂鸣器报警、黄色补货指示灯亮，此时按下待补货按键用于停止蜂鸣器鸣响，并提示从控制器发出补货申请。

补货完成后，按下补货完成按键更新货物总箱数并熄灭黄色补货指示灯。

补货检测子模块：采用外部硬件中断方式实现补货检测功能。

在某货位清除空货箱时，光电开关输出信号引起外部中断，货物总箱数自动减1，同时检测货物剩余箱数是否低于设定低储报警值，低于则声光报警（蜂鸣器报警，黄色补货指示灯亮）。

4 结语
将系统中的电子标签安装于拣选现场货架上，可实现无纸化作业，拣选正确率可至少提高10倍，拣选作业效率相比于普通人工按单拣选可提高至少1倍，可大幅降低从订单收取至发货的准备时间，可减少拣选操作人员的数量和培训时间。

在汽车物流业高速发展的今天，电子标签的现场应用能够很好的满足汽车物流高效、低失误率的需求，具有广阔的发展前景。

参考文献
[1]段春辉,赵景波,李梦婷.仓储电子标签辅助拣货系统的研究与设计[J].微型机与应用,2011,30(11):116-118.
[2]刘国松,李强,郑可心,等.基于汽车物流的电子标签辅助拣选系统的研究[J].华章,2013(18):320.。