利用伺服控制，提高分揀效率

分揀是將需要運(yùn)送到特定的目的地的產(chǎn)品進(jìn)行匯集、識別、導(dǎo)入和分離的動作。以下討論集中在對于容器

包裝產(chǎn)品的分揀上，如紙箱、盒子和塑料袋，而忽略了對散裝料分揀的討論，因?yàn)橥ǔＩ倭康倪\(yùn)動控制就

可完成散裝料的分揀。 

分揀系統(tǒng)通常由四個系統(tǒng)組成。每個系統(tǒng)執(zhí)行一個特定的操作：匯集、導(dǎo)入、分揀和分揀后運(yùn)走。在匯集

過程中，已包裝產(chǎn)品從集放式輸送線上的挑選區(qū)開始移動，在導(dǎo)入?yún)^(qū)經(jīng)過整理，以進(jìn)行展示。 

導(dǎo)入過程包括：確定每個產(chǎn)品的目的地（通過檢查），然后，當(dāng)將產(chǎn)品放到分揀裝置上時，在產(chǎn)品間留出

適當(dāng)?shù)拈g隙。常見的檢查方法包括：外觀檢查、自動識別、條形碼、重量和機(jī)器視覺。 

在分揀過程中，產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到分揀后發(fā)送或運(yùn)走系統(tǒng)（分揀線）上。很容易將全部分揀作業(yè)與分揀過程的這

一步驟等同起來，但是沒有前面和后來的步驟，分揀步驟只能簡單的視為分離或轉(zhuǎn)移。 

分揀系統(tǒng)的最后操作（分揀后或運(yùn)走）將產(chǎn)品移動，以進(jìn)行裝運(yùn)、用貨盤裝運(yùn)、分段運(yùn)輸，或繼續(xù)移動產(chǎn)

品，以進(jìn)行額外的分揀。 

分揀出產(chǎn)品 

匯集和分揀作業(yè)中通常有轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向器需要合理的運(yùn)動控制。轉(zhuǎn)向器將產(chǎn)品從一個路徑（或者輸送機(jī)）

移到另一個路徑上。轉(zhuǎn)向器必須非?？?，以便在不擾亂其他產(chǎn)品的情況下改變所選產(chǎn)品的路徑。 

可以把這一要求比作將火車從一個軌道轉(zhuǎn)換到另一個軌道上。當(dāng)允許其它火車通過主軌道時，一些火車轉(zhuǎn)

移到側(cè)軌上。但是，在高速分揀機(jī)械中，“火車”（產(chǎn)品）彼此的距離相對比較近，而且運(yùn)動速度非常快

。因此轉(zhuǎn)向器必須同樣快、同樣動作，然后返回到起始位置，這樣只有所選產(chǎn)品的路徑發(fā)生了改變。 

在大多數(shù)高速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向器的通道由伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動，伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)由三角形運(yùn)動曲線命令控制。三

角形運(yùn)動曲線沒有保持時間。這樣使得轉(zhuǎn)向器在下述過程中的間隔減到最?。恨D(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向，然后返回到起

始位置，起始位置是轉(zhuǎn)向器等待進(jìn)行下一個操作的位置。 

導(dǎo)入操作也包括運(yùn)動控制。高速導(dǎo)入系統(tǒng)通常使用伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)品間的間隙。這里使用火車作類比

，假設(shè)有一系列火車（包裝箱）在主軌道上。目標(biāo)是將領(lǐng)頭的火車轉(zhuǎn)移到側(cè)軌上，同時考慮到這樣的可能

性：那里已經(jīng)有其它火車了（可能是積累的產(chǎn)品，等待從分揀線上運(yùn)走）。如果我們在主軌道的火車間保

持恒定的距離，則也許不能將領(lǐng)頭火車轉(zhuǎn)移走了。所以，我們降低領(lǐng)頭火車和它后面火車的速度，以增加

后面火車的間隙，直到側(cè)軌空出為止。 

在這樣的定時操作中所使用的運(yùn)動曲線通常是梯形的，因?yàn)檎{(diào)整產(chǎn)品的間隙就是調(diào)整產(chǎn)品以特定速度運(yùn)動

過程中的保持時間。在許多情況下，加入一定程度的S型曲線，以使產(chǎn)品對加速和減速的反應(yīng)平穩(wěn)。降低

或消除梯形運(yùn)動曲線的急動度對保持產(chǎn)品的正確方向會是非常重要的，對機(jī)器/系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)還具有額外的

好處：更容易。 

面對挑戰(zhàn) 

設(shè)計(jì)一個分揀系統(tǒng)時所面臨的一個挑戰(zhàn)是：知道如何為每個子系統(tǒng)選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。根據(jù)所需的速度，技

術(shù)可能涉及下面的全部范圍：從交流感應(yīng)電機(jī)到步進(jìn)和伺服裝置，到機(jī)械裝置（例如，離合器/制動器）

，到氣壓缸。分揀作業(yè)越來越多的使用伺服機(jī)構(gòu)反映了下述內(nèi)容的上升趨勢：系統(tǒng)速度和需要建立“全電

氣”系統(tǒng)的要求，消除車間氣源和其他輔助設(shè)備的需要。 

另一個挑戰(zhàn)是必須管理分揀線上的好幾個產(chǎn)品，這些產(chǎn)品需要不同的速度和運(yùn)動曲線。在許多情況下，要

求分揀機(jī)械管理這些運(yùn)送中且變化的產(chǎn)品。這使得基于電氣的伺服和步進(jìn)系統(tǒng)更可取，因?yàn)榭梢詫@些系

統(tǒng)進(jìn)行配置，以產(chǎn)生快速和自動的變化。從分揀線上傳感器所發(fā)出的信息可以識別產(chǎn)品，告訴運(yùn)動控制器

如何操作伺服放大器和電機(jī)。 

分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者還有使性能最優(yōu)的任務(wù)，使給定產(chǎn)品的速度達(dá)到最大，同時對產(chǎn)品進(jìn)行正確的處理。這

要求為每個子系統(tǒng)和待處理產(chǎn)品選擇并使用合適的運(yùn)動曲線。 

產(chǎn)生差別 

用伺服控制的轉(zhuǎn)向器替代機(jī)械的或氣動的轉(zhuǎn)向器，這是提高速度和產(chǎn)量的一種方法。使用伺服控制的轉(zhuǎn)向

器還消除了對車間氣源（氣動）的需要，同時在操作中具有更高的靈活性，包括對變化產(chǎn)品補(bǔ)充的運(yùn)送響

應(yīng)。 

通過使用復(fù)雜的運(yùn)動曲線（例如S型曲線），導(dǎo)入系統(tǒng)受益于更平穩(wěn)的運(yùn)行，同時使系統(tǒng)速度達(dá)到最大，

還保持了產(chǎn)品的準(zhǔn)確排列。不僅產(chǎn)品的運(yùn)動狀況更好了，而且機(jī)器的機(jī)構(gòu)所受應(yīng)力更小了，這樣提高了整

個系統(tǒng)的可靠性。