倾翻式托盘分拣机光电扫描与安全监控探析

    王丹浩

    摘 要：通过化整为零的方法，依次介绍了分拣系统光电扫描系统，安全监控系统以及分拣控制逻辑的具体内容，细致而又全面的探讨了行李分拣系统这一民用机场行李系统核心部位的基本运行逻辑。

    关键词：分拣机;扫描器;传感器;控制逻辑

    西安咸阳机场T3航站楼行李处理系统（BHS），是针对进入咸阳机场的到港离港旅客进行行李托运提取服务的全过程的设备总称。而其核心部位之一，是从丹麦伯曼公司采购的两台LS-4000E型倾翻盘式托盘分拣机（Tilter tray sorter）。该倾翻盘式自动分拣机通过光电扫描系统以及安全监视系统，以CMC（PLC）为分拣机核心，控制分拣机各个环节的动作执行以及信息交互。

    1 光电扫描系统

    1.1 ATR扫描器

    分拣机所使用的扫描器按照结构分90°ATR与270°ATR两种，270°ATR是安装在主电柜旁边的多个扫描头，其按顺序固定在分拣扫描门的不同位置，对分拣机上通过的行李条码进行无漏扫描;90°ATR安装在导入台转移皮带机与导入皮带机间隙下方。ART扫描器扫描行李一维条码并与分拣机系统上层控制系统（SMC）服务器通讯获得行李分拣的出口。不同位置的多角度扫描器，可保证分拣识别率接近百分之九十。

    1.2 导入同步光电

    在分拣机轨道下方钢结构上，每个导入台之前安装，由光眼与反光板构成，导入台导入行李之前，系统会指定处于就绪状态的小车，当这个小车的TCB盒触发光眼后，导入台加速将行李导入分拣机托盘。

    1.3 通讯发射板CTB

    CTB拥有红外发射功能，CTB.DC设置在轨道钢架上，滑槽前方位置，用于发送倾翻信号：CTB.ICI设置在轨道钢架上，导入台后方位置，用于导入行李后发送信息使小车被标记为占用状态，如果是双托盘行李则同时标记两个连续的小车：CTB.CC&CRB.CC，设置在轨道钢架上，SPS位置，用于接收小车TCB反馈的实时状态信息（占用、空闲、错误、禁用）。

    1.4 时钟脉冲单元CPLU

    时钟脉冲单元是分拣机控制的核心部件，由25个光眼和接口模块组成，当TCB盒扫过脉冲单元产生为分拣机自动控制产生时钟脉冲，每个脉冲代表5CM，在单元首部有一个反向照射的光眼为同步光眼，当001小车安装的反光板触发同步光眼时，开始同步，通过固定的脉冲偏移量定位每个小车以及每个分拣部件的位置。

    1.5 倾翻控制板TCB

    TCB安装在每个小车的下方，是分拣机倾翻电机的伺服控制器，控制倾翻的相关参数以及记录托盘现在的状态，通过红外线与CTB/CRB通讯。

    1.6 分拣配置套组CCA&CCT

    CCT是用来对倾翻控制板TCB进行参数下载，校验的系统，由4根CCA和一个4口交换机组成，使用RS422通讯。CCA由8对红外收发端组成的运载通讯列阵。

    2 安全监控系统

    安全监控系统是用来监视分拣机运行时每个小车的实时状态，其中包括：

    2.1 迷失包裹监管传感器SPS

    一台分拣机有两组SPS;SPS01位于分拣机导入台起点位置，用来监测托盘上是否存在物品，此外未经过导入台进入分拣机的物品也由SPS01进行识别;SPS02位于分拣机滑槽末端位置，用于倾翻后托盘的检测，如倾翻后仍检测到物品系统会提示报警。

    2.2 托盘丢失监管传感器MTS

    MTS传感器位置与SPS一致，位于轨道段的一侧，用于监控托盘实时状态，如托盘丢失或者损坏会触发MTS报警。

    2.3 水平位置监管传感器NAT

    NAT传感器作用是检测托盘是否水平，位于分拣机每次转弯之前，两个一组，在轨道外侧左右两边各一个，以固定角度安装于托盘下方，通过向上照射，检测托盘水平位置是否偏移。

    3 分拣控制逻辑

    3.1 导入台接口控制

    导入台与紧邻的输送机存在逻辑控制，当处于运行模式下的分拣机启动导入台后会产生IR（Induction Ready）信号，当导入台处于运行状态时会给上游输送机发送RNI（Ready Next Item）信号，收到信號的输送机才允许导入行李;当行李触发输送机光眼后会给导入台发送NIP（Next Item Proceeding）信号唤醒休眠导入台进行行李导入。

    3.2 导入行李控制

    行李在导入台转移皮带之前触发光眼后需要等待导入，系统根据检测行李长度判断占用一或两个托盘来搬运，随后系统会就近预定托盘，当预定的托盘触发导入同步光眼时，导入台开始加速导入行李，同时触发CTB.ICI在系统中将对应托盘TCB标记为占用状态。

    3.3 扫描控制

    每个导入台到270°扫描器的时间都有对应固定的脉冲数，每当行李导入分拣机，扫描头触发队列都会加入一个减数计算的脉冲变量，当减数至0时270°扫描器开始触发将读到的条码10位数反馈至CMC，CMC通过与SMC通讯获得行李对应的分拣滑槽，如无条码信息或者有多个有效读取的信息，系统都将行李直接分配按SMC规则分配至人工编码站或者无识别行李滑槽。

    3.4 分拣控制

    分拣机每个滑槽距离SPS01都有对应固定的脉冲数，行李通过SPS01时系统对托盘行李进行检测，同时CTB&CRB通过与小车TCB通讯，确认托盘现状;通过SPS01后对应目的滑槽CTB.DC触发队列加入一个减数计算变量，当减数至0后，触发CTB.DC发送倾翻信息给运行至滑槽的目标小车TCB，托盘倾翻卸货，同时标记TCB为卸载状态;待小车运行至SPS02处时对卸载小车进行检测，如无行李通过CTB&CRB将小车标记为空状态，如仍检测到行李，CTB&CRB将小车标记为错误状态，并返回“可能TCB/CTB故障”信息。

    3.5 托盘下载/标定控制

    分拣机托盘程序维护主要通过CCT完成，当对选定托盘进行“下载”操作时，PLC将四台CCA处于激活状态，当目标小车经过CCA时，CCA发送红外射线给小车TCB下载参数，下载完毕后CCA停止激活;当对选定托盘进行“标定”工作后，对应小车运行至CCA02处时，其托盘完成向左倾翻及向右倾翻各一次后，恢复水平，标定结束。

    4 结束语

    伯曼的倾翻式托盘分拣机作为西安咸阳机场T3航站楼行李系统的核心部位之一，承担日均万件以上的行李分拣工作，缜密的分拣逻辑，全面的分拣扫描监控，是高效完成分拣工作的充分必要条件。