自动分拣系统仿真

自动化仓储物流系统的可视化仿真与优化研究摘要：本文基于3D物流仿真技术，针对一种兼具出入库及分拣功能、采用道岔堆垛机的自动化立体仓储物流系统进行了仿真与研究,并针对仿真结果对该立库系统的控制逻辑进行了优化。

关键词：智能物流、3D仿真、优化2023年中国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的目标。

基于此目标，一大批新能源企业如雨后春笋般蓬勃发展起来。

原料库、极片库和化成分容库作为新能源企业实现自动化储存、物流和生产的三种重要的自动化立体仓库，其设备布局和系统控制策略合理与否、流量能否满足生产需求，直接影响到新能源企业的产能和发展。

本文基于物流系统的3D建模仿真技术对某原料库物流系统进行了仿真分析，并对自动仓储控制逻辑进行了优化。

一、新能源企业原料库基本描述本文所分析的原始模型是坐落于某南亚国家的新能源企业工厂的原材料自动化立体仓库物流系统。

该立库系统集合了原料及母托盘垛入库、原料整托出库、原料分拣回库、分拣原料出库和盘点等功能，该立库的鸟瞰图如图1所示，图中展示了其各个功能分区。

图1新能源原料库鸟瞰图由于该立库需要储存的不同原料采用了多种尺寸的托盘，所以在储存过程中，利用相同尺寸的塑料母托盘作为库内周转载具。

由于原料库的流量需求并不高，仅为：入库50盘/小时，拣选20盘/小时,出库50盘/小时，所以为了节约成本、方便维修并实现堆垛机的可替换性，立库中8个巷道共用4台道忿式堆垛机，在库尾实现巷道切换功能，见图2。

图2道岔堆垛机该存储系统的输送设备包括：辐道机、链条机、顶升移载机、转台、牙叉升降机、子母托盘自动组盘机以及拆叠盘机，以实现子母托盘自动组盘入库、自动拆盘出库，母托盘自动供给、母托盘垛回收以及人工拣选等功能。

各主要流程的物流流向如图3所示。

图3各流程物流流向示意图(a)入库流程(b)出库拣选流程(c)拣选入库流程(d)出库流程该存储系统的8个巷道分为A、B、C三个区，分别存储辅料、极片和隔离膜/极片，如图4所示。

基于PLC的物料分拣控制系统设计一、引言随着工业自动化的发展和智能制造的推进，物料分拣是生产线上一个重要的环节。

物料分拣控制系统的设计和实施，将大大提高生产效率和质量。

本文将重点介绍基于PLC（可编程逻辑控制器）的物料分拣控制系统的设计。

二、系统需求分析物料分拣控制系统的设计旨在实现对多种不同物料的准确分拣和定位。

系统需要满足以下功能要求：1.可以识别并准确分辨多种不同物料的属性和特征，如尺寸、形状、颜色等。

2.可以通过PLC控制多个机械手和传送带等设备，实现物料的抓取和移动。

3.可以根据设定的优先级和规则，对物料进行分拣和分类，并且能够处理异常情况。

4.可以与其他系统集成，如上位机、仓储管理系统等，实现数据传输和互通。

三、系统设计方案基于上述需求，我们提出以下物料分拣控制系统的设计方案：1.硬件部分（1）传感器：利用视觉传感器和激光传感器等，获取物料的属性信息。

（2）执行器：采用电磁阀、气缸、伺服机械手等，实现物料的抓取和移动。

（3）PLC：选择合适的PLC进行控制，具备足够的输入输出点数、计算能力和通信功能。

（4）传送带：设置适当的传送带来实现物料的输送和分拣。

2.软件部分（1）PLC程序：通过Ladder Diagram或者Structured Text语言编写PLC程序，根据传感器信号来判断物料的属性，控制执行器对物料进行抓取和移动，实现分拣功能。

（2）图像处理算法：利用计算机视觉技术，对物料的图像进行处理和识别，提取出物料的特征信息。

（3）规则引擎：根据设定的规则和优先级，对物料进行分类和分拣。

（4）数据库：根据需要，设计数据库来存储物料的属性信息、分拣结果和异常情况等数据。

四、系统实施和测试在实施物料分拣控制系统之前，需要进行细致的系统测试和调试。

首先，通过对传感器和执行器的测试，验证其正常工作。

然后，编写PLC程序，并进行模拟仿真，验证分拣功能的正确性。

接下来，与其他系统进行集成测试，确保数据传输和互通的可靠性。

基于Factory IO的视觉分拣系统仿真
周丽霞;龚勤慧;周树强
【期刊名称】《成都航空职业技术学院学报》
【年(卷),期】2022(38)3
【摘要】对于PLC学习者,FactoryIO仿真可以帮助理解自动化生产线程序控制过程。

通过设计视觉分拣控制流程,配置FactoryIO场景中传感器、开关、传送带、推送机构等的I/O信号,进行PLC程序设计与调试,实现生产线视觉分拣操作。

系统视觉传感器检测到物料并将物料特征转化为编码,不同种类物料有不同的编码值,通过比较编码值进行识别分拣。

实时观察场境中的动画,直观地监测PLC程序的执行过程和运行结果,弥补PLC实验设备缺乏问题。

【总页数】4页(P54-56)
【作者】周丽霞;龚勤慧;周树强
【作者单位】成都航空职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于Factory IO的物料分拣和组装虚拟仿真实验设计
2.基于Factory IO的高低物料自动化分拣系统仿真
3.基于虚拟仿真工厂(Factory IO)的工程实践研究
4.Factory IO仿真软件在三菱PLC编程教学中的应用
5.基于Factory IO的自动抢位系统仿真
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基于Webots的工业机器人分拣仿真作者：舒胜刘丽焕赵宁波来源：《山东工业技术》2016年第16期摘要：针对工业机器人分拣目标存在的问题，搭建一个基于Webots的工业机器人分拣系统平台，对目标进行颜色和形状的识别，由机器人完成分拣任务。

结果表明，此方法可行。

关键词：Webots；工业机器人；分拣；图像识别DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.16.0031 概述视觉系统因摄取信息量多，非接触等特点，在工业生产中得到到了广泛的应用。

Webots 是一种优秀的机器人模拟软件，由瑞士联邦技术研究所开发，可实现建模、编程、仿真，并支持五种开发语言[1]。

目前已经在全世界超过1028所大学及科研院所中使用，为全使用者节省了大量的开发时间。

Webots开发环境界面由四个部分组成：场景树、3D仿真界面，程序代码界面和控制台编译界面。

北京理工大学在Webots建立仿生六足机器人，通过仿真验证机构的合理性和运动灵活性[2]。

针对工业机器人分拣目标的问题，本文在Webots环境中，添加一个摄像机，搭建一个基于Webots的工业机器人分拣系统平台，并进行仿真。

2 分拣流程如图1所示是分拣流程图。

此分拣系统包括工业机器人、传送带、摄相机、工件放置槽等。

系统运行后，工件在传送带以恒定的速度从右向左移动，当运行至光电传感器位置时，触发上方的摄像机进行图像采集，并发送给机器人控制器，通过颜色和形状进行识别，形状的识别使用Hu不变矩，将圆形目标物体就放置在工件槽中，将方形的目标放置桌面上，由机器人完成分拣任务。

3 图像识别3.1 颜色识别图像识别分颜色识别和形状识别。

颜色识别：逐行对图像进行扫描，获取图像每个像素点的颜色分量，将这些个分量都进行分别求和，设定一个阀值，当某一分量总值超过设定的阈值则判断是相对应的颜色。

3.2 形状识别Hu不变矩主要能体现图像几何特征，具有平移、旋转和尺度不变性。

利用图像的Hu不变矩描述图像特征，可以识别常规几个形状。

一、实验目的和要求（一）实验目标本实验课程是物流管理专业实践类课程，具有较强的操作性，是物流专业的学生需要掌握的重要内容之一，运用仿真软件构建系统仿真模型，有助于学生加深对物流系统的结构、功能以及物流系统分析与优化等方面知识的了解，对学生物流行业的认知及其实务操作具有指导作用。

通过仿真软件的操作，加速学生对专业知识的理解与基本技能的应用，提高学生在专业学习的主动性，思考能力,有助于提高学生解决实际问题的能力。

（二）实验要求1、对物流系统仿真理论知识有比较全面的了解。

2、熟练操作实验指定软件RaLC乐龙软件。

3、掌握部件生成器、分拣、分流装置、入库和出库控制设备的参数设定、系统运行状态显示以及仿真模型的视频输出方法、初级作业指示文件的制作等基本仿真操作方法.4、掌握如何根据实际单证数据进行现实模拟，如何利用仿真软件的分析和优化功能对系统进行分析和优化。

本实验课程是一种综合性的实验，以实验室模拟操作为主，教师课前做好实验设计，模拟实际操作环境，明确每次实验的内容及目的,紧密结合理论教学内容。

每个实验项目结束要求学生撰写实验报告。

所有实验项目结束后要求撰写一份实训总结报告。

本实验以教师指导和学生练习相结合的方式进行。

指导教师在本实验的每个环节中首先进行实验讲解和实验指导，然后学生自己在实验室中进行模拟操作。

实验以集中指导和学生分散练习相结合的形式进行。

二、实验内容本实验教程共分三篇：第一篇主要介绍物流系统仿真的基本知识和目前常用的几种仿真软件。

第二篇为基础实验部分，主要介绍如何运用RaLC（乐龙）仿真软件“RaLC-Pro”构建物流配送中心的演示模型，共分为7个实验，由简及繁。

第三篇为高级实验部分,介绍如何利用RaLC（乐龙)仿真软件“RaLC-Brain”构建物流配送中心的模拟模型。

具体实验内容如下：实验一:分拣、分流功能模拟通过对通过型物流中心的例子来学习了解分拣、分流的控制方法，了解模型中的部件生成器、传送带、部件消灭器、智能人、笼车等设备的功能和特点，加深学生对分流点的设置规则及控制方法的掌握，并对通过型物流中心有一个整体的了解.实验二：仓储型物流中心模拟通过对仓储型物流中心模型的构筑，学习了解自动立体仓库、装货平台、卸货平台、传送带、机器人、托盘供应器等设备的功能特点，加深对托盘上货物的堆码规则及控制方法的了解，并对仓储型物流中心有一个更深刻的认识。

物流系统仿真应用案例一、电商物流系统仿真应用案例电商物流系统是指在电子商务平台上实现的当日配送、次日达等快速物流服务。

通过对电商物流系统进行仿真，可以有效地评估其运作效率和服务质量，为其优化提供参考意见。

某电商公司的物流系统仿真应用案例如下：该电商公司的物流系统主要分为以下环节：订单受理、订单处理、分拣、配送、签收、回单、投诉处理等。

通过仿真软件进行模拟，对电商物流系统进行优化改进，主要包括：1.人员调配：通过模拟程序来进行物流人员的调度和管理，优化人员的使用效率，提高配送速度和服务质量。

2.车辆调配：通过模拟程序来进行物流车辆的调度和管理，优化车辆的使用效率，提高配送速度和服务质量。

3.仓库调度：通过模拟程序来进行物流仓库的调度和管理，优化仓库作业流程，提高配送速度和服务质量。

4.货物路线规划：通过模拟程序来实现货物路线规划，优化配送路线，减小配送成本，提高配送速度和服务质量。

5.业务流程管理：通过模拟程序来规划业务流程，优化业务流程，规范配送服务流程，提高配送速度和服务质量。

通过对电商物流系统进行仿真优化，加速了物流流程，提高了客户体验，为企业提供了更为优秀的电商物流服务。

二、快递物流系统仿真应用案例快递物流是指通过快递公司实现的物品寄送服务，其中包括取件、分拣、运输、派送等环节。

通过对快递物流系统进行仿真，可以有效地提高运作效率和服务质量，为其优化提供参考意见。

某快递公司的物流系统仿真应用案例如下：该快递公司的物流系统主要分为以下环节：订单受理、订单处理、分拣、运输、派送等。

通过仿真软件进行模拟，对快递物流系统进行优化改进，主要包括：1.自动化仓储：通过模拟程序来实现仓储自动化，减少人力成本，提高仓库作业效率。

2.物流单元合理配备：通过模拟程序对不同物流单元进行配置，配备不同的人员和设备，以实现高效快速的配送服务。

3.路线规划：通过模拟程序设计路线和优化配送路线，降低配送成本，提高配送速度和服务质量。

实物虚拟仿真对象的传送带物料分拣系统方案方案概述：实物虚拟仿真对象的传送带物料分拣系统是一种利用数字化技术和仿真技术来模拟真实物理环境中传送带系统的运行过程，以实现物料分拣的自动化系统。

该系统通过建立虚拟的传送带模型，并结合物料分拣的逻辑算法，实现对物料的自动分拣和处理。

方案细节：1. 传送带模型的建立：首先，根据实际物料分拣系统的尺寸和设计要求，使用计算机辅助设计（CAD）软件建立传送带的三维模型。

模型中需要考虑传送带的长度、宽度、高度、速度等参数，并确保与实际物料分拣系统的一致。

同时，还要模拟传送带的运动，包括启动、加速、减速和停止等过程。

2. 物料分拣算法：根据实际应用需求，设计物料分拣的逻辑算法。

该算法可以基于传送带上的传感器检测物料的属性，比如尺寸、颜色等，并根据预设的规则对物料进行分类和分拣。

同时，还可以将物料的信息通过网络传输给后台管理系统，实现对物料分拣过程的实时监控和管理。

3. 仿真环境的搭建：借助于虚拟仿真技术，创建传送带物料分拣系统的虚拟环境。

通过将传送带模型引入仿真软件，可以模拟传送带的运行过程，并且使用物理引擎模拟物料在传送带上的运动和碰撞等。

同时，还可以设置不同的物料输入和输出条件，以模拟不同应用场景下的物料分拣过程。

4. 系统性能评估：在虚拟仿真环境中，可以对传送带物料分拣系统的性能进行评估。

可以通过调整传送带的运行速度、物料分拣算法的参数等，对系统的吞吐量、准确性和效率等进行测试和分析。

同时，还可以利用仿真软件提供的数据统计功能，对物料的分拣结果和产出进行统计和分析。

5. 系统优化和改进：通过对虚拟仿真环境中的实验结果进行分析，可以发现系统中的潜在问题和改进空间。

可以进行算法的优化，如提高分拣准确性和效率，降低误判率等。

同时，还可以优化传送带的设计，如增加物料输入和输出口，提高系统的吞吐量等，以提升传送带物料分拣系统的整体性能和稳定性。

总结：实物虚拟仿真对象的传送带物料分拣系统方案利用数字化技术和仿真技术，通过建立虚拟的传送带模型和优化物料分拣算法，实现了传送带物料分拣系统的自动化和智能化。

实验2 自动分拣系统仿真1。

实验目的通过建立一个传送带系统,学习Flexsim提供的运动系统的定义；学习Flexism提供的conveyor系统的建模,进一步学习模型调整与系统优化。

2.实验内容（1)系统描述与系统参数分拣系统的流程描述和系统参数如下。

①四种货物A，B，C，D各自独立到达高层的传送带入口端：A的到达频率服从正太分布函数normal（400，50)s。

B的到达频率服从正态分布函数normal（200，40）s。

C的到达频率服从正态分布函数normal（500,100）s。

D的到达频率服从正太分布函数normal(500，100）s。

D的到达频率服从均匀分布函数uniform（150，30）s。

②四种不同的货物烟一条传送带，根据品种的不同由分拣装置将其推入到四个不同的分拣道口，经各自的分拣道到达操作台。

③每个检验包装操作台需操作工一名，货物经检验合格后打包,被取走。

④没检验一件货物占用时间为uniform(60,20)s.⑤每种货物都可能有不合格产品。

检验合格的产品放入箱笼；不合格的通过地面传送带送往检修处修复;A的合格率为95％，B为96%，C的合格率为97％,D的合格率为98％。

传送带的传送速度采用默认速度。

(2)实验要求对上述传送分拣系统进行建模,仿真系统一天8h的运行状况，并完成思考。

3。

实验步骤(1)构建模型布局.打开Flexism3。

0，新建一个模型。

从对象库中拖放所需的对象到建模视图中并根据实验内容的描述修改各实体的名字，如图1。

图1（2)定义工件流程.按住A键，同时用鼠标左键点击SourceA对象并且按住鼠标左键不放，然后拖动鼠标至Queue1对象。

此时会出现一条黄线连接SourceA 和Queue1对象。

然后松开鼠标左键，黄线将变成一条黑线，表示SourceA对象和Queue1对象的端口已经连接上。

如上所述将SourceB，SourceC,SourceD与Queue1相连接；Queue1与Conveyor1相连；Conveyor1与ConveyorA 相连；Conveyor1与ConveyorB相连；Conveyor1与ConveyorC相连;Conveyor1与ConveyorD相连；ConveyorA与ProcessorA相连；ConveyorB与ProcessorB相连;ConveyorC 与ProcessorC相连；ConveyorD与ProcessorD相连；ProcessorA与Conveyor2、QueueA 相连；ProcessorB与Conveyor2、QueueB相连；ProcessorC与Conveyor2、QueueC相连，ProcessorD与Conveyor2、QueueD相连；Conveyor2与Sink相连.按住S键将ProcessorA与OperatorA相连；同理将ProcessorB与OperatorB相连；ProcessorC与OperatorC相连；ProcessorD与OperatorD相连。

十大物流仿真软件汇总 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.十大物流仿真软件汇总目录(一)FlexsimFlexsim是美国的三维仿真软件,能应用于系统建模、仿真以及实现业务流程可视化.Flexsim中的对象参数可以表示基本上所有的存在的实物对象,如机器装备、操作人员、传送带、叉车、、等,同时数据信息可以用Flexsim丰富的模型库表示出来.Flexsim具有层次结构,可以使用继承来节省开发时间.而且它还是面向对象的开放式软件.对象、视窗、图形用户界面、菜单列表、对象参数等都是非常直观的.由于Flexsim的对象是开放的,所以这些对象可以在不同的用户、库和模型之间进行交换,再结合对象的高度可自定义性,可以大大提高建模的速度.Flexsim的用户性和可移植性扩展了对象和模型的生命周期.(二)RaLC(乐龙)RaLC(乐龙)软件,是上海乐龙人工智能软件有限公司(日本人工智能服务有限公司在华子公司)提供的.它是面向对象的,物流配送中心所使用的基本搬运器械设备即对象事物,包括各种传送带、自动立体仓库、平板车等,以及工作人员的装卸、分拣、叉车搬运等,全部以按钮的形式摆放在工具栏上,而且可以对对象物体的配置来进行设计,用于对各类对象物体的形状和规格建模也十分直观.RaLC乐龙系列软件在建模速度、建模操作简便性、模拟和仿真精确度等方面都处于世界领先水平.(三)Witness(SDX)Witness(SDX)由英国Lanner集团用数十年系统仿真经验开发出的,它是面向工业系统,商业系统流程的动态系统建模仿真软件平台,是离散型的仿真软件,流程的仿真动态演示是三维的,是世界上该领域的主流仿真软件之一.它提供了大量描述工业系统的模型元素,如生产线上的加工中心、传送设备、缓冲存储装置等.(四)AutomodAutomod是由Autosumulation旗下的Brooks软件部门开发的,它由AutoMod、AutoStat和AutoView三个模块组成.AutoMod模块提供给用户一系列的物流系统模块来仿真现实世界中的物流自动化系统.主要包括输送机模块、自动化存取系统、基于路径的移动设备、起重机模块等.AutoStat模块为仿真项目提供增强的统计分析工具,由用户定义测量和实验的标准,自动在AutoMod的模型上执行统计分析.AutoView可以允许用户通过AutoMod模型定义场景和摄像机的移动,产生高质量的AVI格式的动画.用户可以缩放或者平移视图,或使摄像机跟踪一个物体的移动.AutoView可以提供动态的场景描述和灵活的显示方式,是目前市面上比较成熟的三维物流仿真软件.(五)ShowFlowShowFlow是来自英国的仿真软件,可为制造业和物流业提供建模、仿真、动画和统计分析工具,可以提供生产系统的生产量,确定瓶颈位置,估测提前期和报告资源利用率,还可以被用来支持投资决定,校验制造系统设计的合理性,通过对不同的制造策略进行仿真实验来找出最优解.主要包括系统建模、仿真、统计分析、动画和文档输出等模块.(六)SIMAnimationSIMAnimation是美国3i公司设计开发的集成化物流仿真软件,其基于图象的仿真语言,用以简化仿真模型的建立.不同于其他的仿真系统,它可以处理系统物理元素和逻辑元素.SIMAnimation具有多方面特点:①建模能力强,具有精确性较高的建模功能;②在仿真软件开发和终端用户实用方面,具有较高的灵活性;③参数化建模是SIMAnimation较之其他软件的独特优势,它可以通过多元非线性参数设置,建立精确度较高的三维实体;④SIMAnimation仿真运行结束后可根据统计数据生成仿真报告,仿真报告以表格、直方图、饼状图等形式表示,显示了各个物流设备的利用率、空闲率、阻塞率等数据.用户可根据仿真报告提供的数据对物流系统的优缺点进行判断,做出科学决策.(七)ArenaArena是美国System Modeling公司开发的可视化的通用交互集成的仿真软件,很好地解决了计算机仿真与可视化的有机集成,具备高级仿真器的易用性和专用仿真语言的柔性.它是一种集成的仿真软件,在物流中的主要运用有:①在生产过程中,进行设备布置,实现工件加工轨迹的可视化仿真等;②在生产管理中,进行生产计划、库存管理、生产控制和产品市场的预测和分析等;③在生产价值分析方面,可进行生产系统经济性、风险性分析,从而改进生产、降低成本或辅助企业投资决策;④可实现企业流程再造可视化仿真优化,实现敏捷供应链管理的可视化仿真决策等.(八)Supply chain guruSupply chain guru是来自美国的供应链战略规划仿真软件,它允许用户输入或导入供应链网络信息,并使用人工智能和嵌入的知识库,用以自动建立强大的离散事件仿真和网络优化模型.用户可以测定改变供应链结构或策略所带来的影响,优化模型以选择改进的供应源关联,仿真多个供应链设计方案以评估服务和费用之间的折中,预测库存投资、费用以及生产情况,为企业提供预算功能.(九)ClasswarehouseClasswarehouse是来自英国的仓库物流仿真软件,一种专门用于仓库设计的仿真软件.通过在虚拟的计算机环境来进行设计、改进和测试复杂的仓库解决方案.它还能帮助公司评估产品的产量、人员的组织以及设备情况,来量化成本、效率以及服务水平.Classwarehouse所解决的实际问题范围很广,从对新建仓库的设计、评估,到对已有仓库的某个具体生产工艺的改进,再到如何在改变供应链和客户需求时保证成本、服务和效率三者间的平衡和优化.除了Arena和Supply chain guru,其他都为三维软件,其中Flexsim和RaLC有很好的面向对象性,Supply chain guru是专门的供应链仿真软件,Classwarehouse是专门的仓库仿真软件.物流系统仿真软件(十)SimLabSimlab是来自于中国上海百蝶公司的教学应用软件，一种专门以教学实验实训为目的物流仿真软件，Simlab可以让使用者以物流系统中不同的角色进入虚拟的场景中进行任务实训，分单人任务和多人协同完成任务两种，让学生以游戏对抗的方式来达到实训的目的，是一种比较新颖的教学手段，Simlab的主要功能有：①真实再现物流企业运作环境；②逼真的物流相关设备操作体验；③交互功能：人机互动与人人互动；④极其精确朴实的数据仿真，信息系统与虚拟现实系统无缝对接；⑤实验过程中灵活可控，教师备课极其方便；⑥配有科学的实验评价体系和自动综合评分系统。

Flexsim实训报告一、基本简介Flexsim是美国flexsim 公司开发的，迄今为止世界上第一个在图形环境中集成了C++IDE 和编译器的仿真软件。

在这个软件环境，C++不但能够直接用来定义模型，而且不会在编译中出现任何问题。

这样，就不再需要传统的动态链接库和用户定义变量的复杂链接。

Flexsim 应用深层开发对象，这些对象代表着一定的活动和排序过程。

要应用模板里的某个对象，只需要用鼠标把该对象从库里拖出来放在模型视窗即可。

每一个对象都有一个坐标（x，y，z）速度（x，y，z），旋转以及一个动态行为（时间）。

对象可以创建、删除，而且可以彼此嵌套移动，它们都有自己的功能或继承来自其他对象的功能。

这些对象的参数可以把任何制造业、物料处理和业务流程快速、轻易、高效的描述出来。

同时Flexsim 的资料，图像和结果都可以与其它软件公用（这是其它仿真软件不能做到的），而且它可以从Excel 表读取资料和输出资料（或任何ODBC DATABASE），可以从生产线上读取现时资料以作分析功能。

Flexsim也允许用户建立自己的实体对象（Objects）来满足用户自己的要求。

二、Flexsim功能通过一周的学习，学习的Flexsim的功能主要有分拣，控制合格率，加工处理，搬运功能，储存功能等。

1.分拣功能。

Flexsim中的分拣功能主要学习的是通过设置发生器的个参数，使之产生不同颜色的实体，而不同颜色的实体通过分拣带，对分拣带分拣端口的设计，从不同的出口输送到不同的输送带上，就类似于物流中心中不同地区的货物分见到不通的出口上，完成分拣作业。

2.控制合格率功能Flexsim中合格率的控制是通过设置处理器中by percentage来完成的，控制合格率的百分比，合格品与不合格品分别放入不同货架，完成合格品的人控制。

3.加工处理功能Flexsim的加工处理功能可以通过设置处理器实体的颜色和形状等对实体进行改变来完成实体的处理加工工作，可以设置其加工处理时间来模拟仿真现实生活中的加工处理工作，得知现实生活中的工作效率。

Flexsim系统仿真在物流中的应用综述摘要：物流仿真借助计算机技术对物流系统进行真实模仿，通过仿真实验得到各种动态活动及过程瞬间仿效记录，进而验证物流工程项目建设的有效性、合理性和优化效果。

本文通过对Flexsim软件在物流配送中心、自动化立体仓库、物流仓储系统、生产线管理等多方面的应用进行综述，借此反映Flexsim软件系统仿真在物流发展现状以及带来的强大、灵活、可靠的决策效果。

关键词：FLexsim系统仿真物流引言：系统仿真是系统分析的有效工具，它以建模理论、计算方法、评估理论为理论基础；以计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理、自动控制及系统工程等相关技术为支撑。

本文通过对Flexsim仿真在物流多个领域的应用研究以及现有的研究设计成果，我们认为Flexsim 等模拟设计软件还有很大的潜力可以挖掘，若能充分地应用于实际，将会给企业和社会带来极大的效益。

一、Flexsim 系统仿真（一）、Flexsim 系统仿真软件简介Flexsim 由位于美国犹他州奥勒姆市的Flexsim Software Products 公司出品，是一款商业化离散事件系统仿真软件。

Flexsim 已成功地应用在多个领域，特别适合于生产制造、仓储配送、交通运输等物流系统领域。

Flexsim采用面向对象技术，并具有3D 显示功能。

建模快捷方便和显示能力强是Flexsim 仿真软件的重要特点。

该软件提供了原始数据拟合、输入建模、虚拟现实显示、运行模型进行仿真实验、对结果进行优化、生成3D 动画影像文件等功能，也提供了与其他工具软件的接口。

Flexsim 提供了仿真模型与ExperFit 和Microsoft Excel 的接口，通过ExperFit对输入数据进行分布拟合，可以同时在Microsoft Excel 中方便地实现和仿真模型之间的数据交换，包括输出在运行模型过程中动态修改的运行参数。

收稿日期:2022 11 04项目基金:山西大同大学校级项目:煤矸石智能分拣机器人的结构设计与仿真(21CX14)作者简介:李㊀浩(1997-),男,山西孝义人,在读硕士研究生,研究方向为矿山机电方面㊂doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2023.04.006煤矸石分拣机械手的系统设计及实验模拟李㊀浩1,文㊀彪1,左学海1,祝莉娜2(1.山西大同大学煤炭工程学院,山西大同㊀037000;2.西北大学,陕西西安㊀710069)摘㊀要:在煤炭开采的同时会产生大量的煤矸石,其产量约占原煤的1/6,严重降低了煤炭的质量,因此煤矸石的分选是煤炭生产过程中必不可少的环节㊂当前,国内研究出多种小㊁中㊁大型煤矸石不同的原料分选设备的工作原理,而煤矸智能分选是我国煤炭企业实现煤矿智能化的重难点之一㊂文章设计的矸石分拣机器人是一种用于中小型分选原料的悬挂多臂式分选装置㊂矸石分拣机器人采用自动识别分选矸石的工作原理,对矸石进行智能自动分选,能满足分选粒径为80~300mm 的小㊁中㊁大煤矸石的分选要求㊂该设计将会大幅度降低工人的工作强度,极大地提高煤矸分选的效率,从而提高原煤的质量㊂关键词:煤矸分选;多臂式分选装置;机械臂设计;机器人中图分类号:TD94;TP242㊀㊀㊀文献标识码:B㊀㊀㊀文章编号:1005 2798(2023)04 0021 03System Design and Experimental Simulation ofGangue Sorting ManipulatorLI Hao 1,WEN Biao 1,ZUO Xuehai 1,ZHU Lina 2(1.College of Coal Engineering ,Shanxi Datong University ,Datong ㊀037000,China ;2.Northwest University ,Xi 'an ㊀710069,China )Abstract :In the process of coal mining,a large amount of gangue will be produced,and its output accounts for about 1/6of the rawcoal,which seriously affects the quality of coal,so the sorting of gangue is an indispensable link in the coal production process.At pres-ent,there are a variety of small,medium and large coal gangue different raw material sorting equipment working principle in China.In view of the unique main geological structure,structural characteristics and particle size of gray coal in China's mines,intelligent sorting of coal gangue is one of the main work difficulties for coal enterprises in China to realize intelligent coal mines.In this paper,a suspen-ded multi arm sorting device for small and medium sized sorting raw materials is designed.The main feature of the gangue sorting robot is the working principle of automatic identification and sorting of gangue,and the intelligent automatic sorting of gangue,so as to achieve the effect of coal gangue separation.Suitable for small,medium and large gangue with particle size 80~300mm.The design and applica-tion of the robotic arm will greatly reduce the working intensity of workers,meet the operation requirements,and improve the efficiency of coal gangue sorting.Key words :coal gangue sorting;multi arm sorting device;robotic arm design;robot㊀㊀室内的原煤洗选排出了大量的混杂在煤炭中的煤矸石㊂一般来说,排出的煤矸石占原煤总产量的15%左右㊂如果煤炭夹杂煤矸石燃烧,不仅会大大降低煤的持续燃烧寿命,影响煤的发热效率,污染环境,还会浪费煤炭运输资源[1]㊂在以前的煤矸分选工艺中,手工分选工艺有生产效率低㊁工人工作强度大㊁工作环境恶劣等缺点;跳汰分选虽工艺简单㊁相对成熟,但生产效率低;利用重金属介质方法对煤矸石进行分选,虽已得到广泛应用,但造成了煤炭资源的大量浪费㊂随着我国对原煤入选率要求的不断提高,也要求煤炭企业加快洗煤厂建设,提高煤炭质量㊂由于产煤地区早期投入大量资金,运营成本高昂,迫切需要一种高效率㊁低成本㊁低耗水的新型煤矸石分选方法[2-5],因此,研发高效的干法选煤技术和智能化机械设备是现阶段分选矸石的当务之急,也符合我国煤炭行业的发展趋势㊂本文所设计的煤矸分选系统主要采用了图像识别㊁信号传输处理㊁机械臂智能分选等技术,能实现对小㊁中㊁大不同粒度12的煤矸石进行智能自动识别与分拣,有效提高了煤矸分拣效率,提升了煤炭的产量和质量㊂1㊀煤矸石分拣系统的设计本设计主要针对井上原煤处理车间工作中的煤矸石分拣㊂井下开采出来的部分原煤原料通过主斜井管道胶带运输后,到达煤矸分拣预处理车间,经振动机和筛选机的震动筛选后,粒度小于80mm 的煤块和矸石会掉落到另一条煤矸较带,粒度在80~300mm 之间的煤和矸石的混合物会经过本文所设计的煤矸分选系统进行煤矸分离㊂煤矸石分拣处理系统主要由原煤分流排队机构㊁预处理视觉系统㊁总控台控制系统及煤矸分选分拣机器人执行机构等组成,如图1所示㊂图1㊀煤矸石分拣系统结构80~300mm 的煤矸混合物进入煤矸胶带后,首先经过排队机构,在输送带上自动排列,避免出现分拣过程中煤矸漏分拣的现象㊂经过排列的煤矸石进入图像识别视觉系统,视觉系统中的摄像头将胶带上的煤矸石信息反馈给上位机,上位机对胶带上的煤矸石图像进行识别定位,并将矸石的图像信息处理后转化为输送信号自动发送到识别分拣处理总控制系统中㊂接收信号后由总控制系统对分拣机械手的控制器发送相对应的信号,分拣处理机器人接收抓取矸石的指令后自动协同执行分拣矸石的输送动作,将分拣的矸石分别抓取进旁边的专用矸石胶带中㊂为了避免因视觉识别定位系统与总控制系统反应速度过快而导致分拣机器人分拣失漏,将选矸机械臂分为3组,每组有3个机械臂进行抓取㊂同样的,控制系统也分为3个,每个控制系统控制1个组别中的3个机械臂,而3个小型控制系统由1个总控制系统传输信号进行控制㊂9个选矸机器人自动协同完成任务,大大降低了矸石的分拣失漏率,实现了煤矸的高效分拣㊂2㊀机械手的设计煤矸石分拣机器人采用龙门式二自由度机械滑台,内置两个并排的带式输送机㊂当左侧带式输送机上的煤矸石进入视觉识别系统,采集图像后,通过煤矸石的颜色㊁外形和物理特征进行高效识别并定位㊂针对已经识别与定位的煤矸石,机械手沿Z 轴方向移动快速拣取煤矸石,在电机的驱动下沿Y 轴方向移动并将分拣出的煤矸石放到右侧带式输送机上,由此实现煤矸石分拣机器人的智能化分拣㊂机械臂主要由电动手臂焊接后的机械手臂支架㊁电动起重组装机组㊁减速器㊁大臂组㊁小臂组及电动末端定向转动机构分拣机和末端执行器等部件组成㊂本文所设计的机械手手部机构一共由9种零部件组成,分别是:电机㊁拉杆㊁衬套㊁连杆㊁支架㊁支撑架㊁转轴㊁圆盘㊁手爪等㊂该机械手结构如图2所示㊂图2㊀煤矸石分拣机器机械臂机械手的手爪结构如图3所示,主要执行煤矸石的抓取工作㊂由于其长时间与煤矸石接触易磨损,应选择耐磨的材料(综合考虑选取45钢)㊂传动部分的设计包括电机的选型㊁拉杆㊁圆盘和连杆㊂由电机将驱动力通过滚珠丝杠带动连杆传递到手爪上,从而实现手爪的张合㊂其中附在拉杆上的衬套起到了减少磨损的作用㊂图3㊀爪子结构示意3㊀实验验证根据井上室内拣矸车间的实际操作工况,搭建如图4所示的实验平台,主要由自动带式煤矸输送机㊁煤矸分拣机器人㊁视觉控制系统及总控制系统等部分组成㊂㊀㊀实验选用500块原煤矸石及200块煤炭作为检测对象㊂煤矸石的粒度均为80~300mm,运输煤矸石流的胶带运输机工作速度设定为0.6m /s,选用其中两组中左右两列的4个机械手进行模拟抓取,实验统计结果见表1.222023年4月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李㊀浩等:煤矸石分拣机械手的系统设计及实验模拟㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第32卷第4期图4㊀煤矸石分拣系统实验台㊀㊀由表1可知,4个煤矸分拣机器人的矸石分拣识别率和矸石分拣准确率最高分别为98.29%和98.03%,平均矸石识别率和矸石分拣率更是达到了90%以上,分拣工作精度和分拣性能相对较高,分拣机器人左右两侧矸石分拣的工作情况基本一致㊂煤矸分拣机器人矸石分拣准确率能大幅度提高,主要有以下原因:推动的分拣形式会将大体积矸石周围的小体积煤炭也推入矸石胶带,降低煤矸分拣的准确率㊂自动抓取进行矸石分拣提高了矸石抓取的准确率,同时加快了矸石的分拣工作速度㊂此外,煤矸石流带式输送分拣机每列只需设置前后3套分拣装置即可相互配合,3组分拣机器人进行分拣,有效降低了分拣容错率;分拣机器人运行时的运动路线㊁轨迹规划及分拣速度均由总控制系统规划好后再反馈给分拣机器人,即自动保持固定;总控制器只需接收一次图像识别的信号处理,同时只需向控制系统发出一次分拣信号,再由每组的控制系统对分拣机器人执行分拣动作,每个分拣机器人自主完成单次矸石分拣任务只需3~5s,与传统的人工分拣相比,大大缩短了矸石的分拣工作周期㊂通过对分拣机器人进行轨迹速度规划,使得分拣加速度位置变化平稳㊁连续㊂因频繁地进行分拣启动㊁暂停操作对分拣电动机组的冲击较大,因此做轨迹规划确保了分拣系统长时间地稳定连续运行,延长了煤矸分选机器人的使用寿命[6-9]㊂表1㊀煤矸分拣机器手的实验模拟结果机械臂矸石总数/块矸石识别数/块矸石分拣数/块矸石识别率/%矸石分拣率/%矸石漏检率/% L112810210079.6998.0321.87 L211711511098.2995.65 5.98 L313112411594.6592.74 4.58 L41241099587.9087.1523.38合计500450420平均值125112.58590.1393.3914.004㊀实验总结本文设计多臂并联分选机器人采用单手爪的机械抓取分拣代替人工手工移动抓取,具有工作速度快㊁精度高㊁刚性高㊁准确率高㊁承载能力大等优点㊂在粒度为80~300mm范围内的单粒煤矸石分选中,每组分选机械臂可进行平行自动分选,互不干涉㊂而且分选机器人在分选煤矸的过程中,操作精度高㊁稳定性好,矸石的分选工作平均移动速度能达到设计基本要求,相对于传统的人工分拣以及其他方式的机械分选,大大缩短了工作周期㊂参考文献:[1]㊀张永超,于智伟,丁丽林.基于强化学习的煤矸石分拣机械臂智能控制算法研究[J].工矿自动化,2021,47(1):36-42.[2]㊀赵明辉.双臂并联煤矸石分拣机器人及其轨迹规划研究[J].工矿自动化,2020,46(9):57-63. [3]㊀王㊀鹏,曹现刚,马宏伟,等.基于余弦定理-PID的煤矸石分拣机器人动态目标稳准抓取算法[J].煤炭学报,2020,45(12):4240-4247.[4]㊀王㊀鹏,曹现刚,夏㊀晶,等.基于机器视觉的多机械臂煤矸石分拣机器人系统研究[J].工矿自动化,2019,45(9):47-53.[5]㊀曹现刚,刘思颖,王㊀鹏,等.面向煤矸分拣机器人的煤矸识别定位系统研究[J].煤炭科学技术,2022,50(1):237-246.[6]㊀亢健东.煤矸分拣机器人控制系统研究[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(6):155-157. [7]㊀夏㊀晶,张㊀昊,周世宁,等.煤矸分拣机器人动态拣取避障路径规划[J].煤炭学报,2021,46(S1):570-577.[8]㊀李㊀莹.基于深度学习的煤矸石目标检测方法研究[D].西安:西安科技大学,2020.[9]㊀商德勇,章㊀林,牛艳奇,等.煤矸分拣机器人设计与关键技术分析[J].煤炭科学术,2022,50(3):232-238.[责任编辑:常丽芳]322023年4月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀李㊀浩等:煤矸石分拣机械手的系统设计及实验模拟㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第32卷第4期。

菜鸟驿站作业流程仿真与优化随着电商行业的迅速发展和物流需求的增加，菜鸟驿站作为物流配送的关键环节之一，承担着重要的作业任务。

为了提高作业效率和准确性，减少作业时间和成本，对菜鸟驿站作业流程进行仿真与优化显得尤为重要。

本文将从作业流程的优化需求出发，并结合具体的实际问题，探讨如何进行流程仿真和优化。

一、流程需求分析在进行流程仿真和优化之前，我们首先需要对菜鸟驿站作业流程进行全面的需求分析。

具体包括以下几个方面：1. 作业内容：包括入库、分拣、打包、出库等各个环节的作业任务以及作业人员的工作流程。

2. 作业规模：包括规定时间内需要处理的包裹数量、人员数量等，考虑到不同时间段的作业量差异。

3. 作业时限：包括作业时限的要求，如到岗时间、处理时间、送达时间等。

4. 作业质量要求：包括准确性、完整性、时效性等要求，以保障顾客满意度。

通过全面的需求分析，我们可以明确作业流程的具体要求和关键指标，为后续的仿真和优化提供依据。

二、流程仿真的意义流程仿真是通过模拟和重现实际作业流程，分析作业瓶颈和问题，并通过优化方案来提高作业效率和准确性。

对于菜鸟驿站来说，流程仿真具有以下几个重要的意义：1. 现实模拟：通过模拟真实作业环境，使仿真结果更加可信，能够准确地反映出现实中的问题和瓶颈。

2. 问题诊断：通过对作业流程的仿真分析，可以准确地定位和诊断作业中存在的问题，如瓶颈环节、不合理的作业安排等。

3. 优化方案验证：通过对不同的优化方案进行仿真实验，可以评估和验证其效果，选择出最佳的优化方案。

4. 人员培训：通过仿真模拟，可以为作业人员提供培训和指导，提高他们的作业技能和效率。

基于以上意义，流程仿真能够为菜鸟驿站的作业流程优化提供科学依据和参考，从而提高整体作业效率和客户满意度。

三、流程优化的方法基于流程仿真的分析结果，我们可以确定具体的流程优化方法。

根据问题的不同，我们可以采取以下几个方面的优化措施：1. 优化作业安排：通过合理的作业安排，减少环节之间的等待时间和资源浪费，提高整体的作业效率。