W dzisiejszych czasach dwoma z najważniejszych kryteriów wyboru produktu, obok ceny, są dostępność oraz szybkość dostawy. Czynniki te, w połączeniu ze wzrostem liczby zamówień wynikającym z rosnącego konsumpcjonizmu, przyczyniły się do intensywnego rozwoju automatyzacji centrów logistycznych. Proste, ręczne sortowanie paczek zostało zastąpione systemami zdolnymi do automatycznego przetwarzania i sortowania znacznie większych wolumenów produktów i przesyłek.
System opisany w niniejszym artykule ma charakter półautomatyczny i służy do wspomagania operatorów odpowiedzialnych za zdejmowanie paczek z linii sortującej. Najczęściej stosowaną metodą weryfikacji paczek w przypadku ręcznego sortowania jest ich skanowanie za pomocą ręcznych skanerów, dostępnych przy linii lub przymocowanych do ręki operatora. Rozwiązanie to wiąże się jednak z koniecznością przeprowadzania dodatkowych szkoleń oraz ryzykiem popełniania przez operatorów błędów wynikających z ograniczeń ludzkiej natury.
W celu ograniczenia liczby pomyłek oraz przyspieszenia całego procesu ręczne skanery mogą zostać zastąpione systemem opracowanym przez nas w ramach projektu B+R, zawierającym w sobie zarówno oprogramowanie, jak i sprzęt potrzebny do jego wdrożenia.
Etykiety wyświetlane są na ekranie LED złożonym z mniejszych modułów połączonych szeregowo. Taka konstrukcja umożliwia łatwą rozbudowę ekranu o kolejne moduły oraz jego elastyczne dopasowanie do wymagań linii sortującej. Za obsługę ekranów odpowiada dedykowany sterownik podłączony do komputera. Komputer odbiera sygnały z czujników oraz enkodera, a następnie – z wykorzystaniem odpowiednich algorytmów – generuje i śledzi etykiety zawierające informacje o paczkach.
System zbudowany jest z następujących komponentów:
Na początku systemu zamontowany jest czujnik, który służy do generowania etykiety o odpowiedniej pozycji oraz długości. Odczyt prędkości realizowany jest za pomocą enkodera zamontowanego pod przenośnikiem pasmowym.
Etykiety, które są odwzorowaniem realnej paczki, zawierają następujące informacje:
Informacje te wyświetlane są nad etykietą, co umożliwia skrócenie odległości pomiędzy kolejnymi paczkami przy zachowaniu większej czcionki, a co za tym idzie – lepszej widoczności danych.
Każda z etykiet wraz z dodatkowymi informacjami jest wyświetlana w innym kolorze, dzięki czemu dane są znacznie łatwiejsze do rozróżnienia.
Nasza autorska aplikacja służy do komunikacji ze sterownikiem PLC w celu uzyskania oraz przypisania danych rzeczywistej paczki do jej wirtualnego odpowiednika wyświetlanego na ekranie. Dodatkowo aplikacja zawiera algorytmy do tworzenia, przesuwania oraz usuwania etykiet przypisanych do paczek.
Skrypty stworzono przy pomocy języka Python oraz zintegrowanego środowiska programistycznego PyCharm. Dla lepszej kontroli bibliotek użytych w aplikacji stworzone zostało wirtualne środowisko, do którego przypisano odpowiednie biblioteki:
W celu ułatwienia konfiguracji systemu stworzono graficzny interfejs użytkownika (GUI). Umożliwia on ustawienie nazwy, typu oraz długości przenośnika pasmowego. Dodatkowo pozwala na konfigurowanie nazw czujników oraz enkoderów i ich podłączeń do wyspy IO-Link.
Generacja etykiet odbywa się za pomocą algorytmu wykorzystującego podłączone do wyspy IO-Link enkoder oraz czujnik. Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania wygenerowana etykieta zawsze odzwierciedla rozmiar realnej paczki jadącej poniżej, co znacznie ułatwia pracę operatorom. Ponadto algorytm dopasowuje dane otrzymane od sterownika PLC do odpowiedniej etykiety.
W celu poprawnej synchronizacji etykiety z realną paczką zastosowano algorytm do jej przesuwania. Wykorzystuje on dane prędkości przenośnika otrzymane z enkodera, a następnie oblicza przesunięcie przenośnika w czasie jednego cyklu programu.
W przypadku przesunięcia etykiety względem paczki na przenośniku algorytm eliminuje te różnice przy użyciu czujnika zainstalowanego na końcu obecnego lub na początku następnego przenośnika. Sprawdza on, czy w danym zakresie (na przykład 40 centymetrów) znajduje się etykieta, którą należy wyrównać do fizycznej paczki. Jeżeli nie zostanie wykryta przez algorytm, jest uznawana za zdjętą przez operatora, a następnie usunięta z ekranu.
Takie rozwiązanie pozwala na synchronizację paczek na dłuższych dystansach oraz poprawia czytelność ekranu.
Poprawność opracowanego systemu zweryfikowano poprzez jego realizację, a następnie przeprowadzenie badań w warunkach statycznych i dynamicznych.
W testach statycznych dążono do możliwie najwierniejszego odwzorowania paczek w postaci etykiet wyświetlanych na ekranie. Szczególną uwagę zwrócono na precyzyjne odwzorowanie ich położenia – wartości podane w centymetrach były przeliczane na piksele w taki sposób, aby uzyskać jak najwyższą dokładność pozycjonowania.
Testy dynamiczne przeprowadzono przy różnych prędkościach przenośników pasmowych w zakresie od 0,5 m/s do 2,5 m/s. Pozwoliło to na weryfikację poprawności działania algorytmów generowania, przesuwania oraz korygowania etykiet zarówno przy wolniejszym, jak i znacznie szybszym tempie pracy systemu, a także na ocenę jego stabilności w warunkach zwiększonego obciążenia dynamicznego.
Do głównych zalet systemu należą:
Ograniczenia techniczne – system, w porównaniu z w pełni zautomatyzowanymi rozwiązaniami sortującymi, charakteryzuje się niższą prędkością, co skutkuje ograniczoną wydajnością.
Opracowany system stanowi skuteczne rozwiązanie w zakresie półautomatycznego sortowania. Charakteryzuje się prostą budową oraz przejrzystą logiką działania, co przekłada się na łatwość obsługi, utrzymania i ewentualnej rozbudowy. Istotną zaletą systemu jest jego elastyczność – możliwość szybkiej i prostej adaptacji zakresu oraz rodzaju danych wyświetlanych na etykietach, w zależności od aktualnych potrzeb użytkownika. Dzięki temu rozwiązanie może być z powodzeniem dostosowane do różnych zastosowań i wymagań operacyjnych.
Projekt: „Opracowanie inteligentnego systemu transportowego dla branży logistycznej.” Nr: FENG.01.01-IP.02-0420/23-00. Projekt współfinansowany w ramach Działania Ścieżka Smart realizowane przez przedsiębiorstwa w ramach Priorytetu „Wsparcie dla przedsiębiorców” Programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki
