用機(jī)器人從事自動化分揀已是老生常談，迄今為止卻很少得到成功實踐。圖像處理及相應(yīng)軟件的定制開發(fā)為我們開辟了新的視野。

文/SABINE MüHLENKAMP

“每個人都希望他的牛奶或巧克力棒口味俱全，因此超市的貨架必須表現(xiàn)得琳瑯滿目”，CSI首席執(zhí)行官Norbert Zuckermann這樣描述。在暢銷消費(fèi)品領(lǐng)域里，幾乎每個生產(chǎn)商的產(chǎn)品種類都在不斷擴(kuò)大，為客戶提供小訂單商品已是當(dāng)務(wù)之急。對分揀業(yè)務(wù)而言小批量備貨意味著新的挑戰(zhàn)。此外，客戶的驗收錯誤率大幅減少，而對服務(wù)的要求越來越高。這為機(jī)器人從事傳統(tǒng)碼垛開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

生產(chǎn)后分揀還是倉庫分揀

另一個例子是銷售點(diǎn)（Point of Sales - POS）分揀。“對于零售業(yè)，如一家折扣店可以通過分揀的開放式陳列柜不斷增加，使顧客在最小的零售空間里得到自己所需要的商品”，這是ABB Automation公司消費(fèi)品部門經(jīng)理Ralf Nassmacher的經(jīng)驗之談。他以不同的袋裝成品和混合裝箱的酸奶和奶制品為例。生產(chǎn)商可以有如下選擇：要么生產(chǎn)后直接分揀，要么在倉庫進(jìn)行分揀。Nassmacher由此看到對機(jī)器人的要求越來越高，在高度靈活的同時還需保持性能不變。“包含光學(xué)識別系統(tǒng)的機(jī)器人既要揀取同類產(chǎn)品，產(chǎn)品的提取還要在高速運(yùn)動中進(jìn)行”。

揀貨仍是目前物流領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。以前，在這一領(lǐng)域人無法被取代，而這一點(diǎn)現(xiàn)在正在發(fā)生根本性的改變。SSI Schäfer Peem公司銷售總監(jiān)Manfred PreiВ堅信：“趨勢就是定單規(guī)模越來越小，更多的是需要為B2C領(lǐng)域的電子商務(wù)最終用戶供貨（圖1）。組合供貨的拆分使得人工無法再有效地工作，如批量揀貨。”對目標(biāo)明確已完成發(fā)貨準(zhǔn)備的堆垛進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的揀取，機(jī)器人在此方面顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢。對于PreiВ來說，退貨處理可不是一般的挑戰(zhàn)。在他看來，這一方面尤其對郵購業(yè)務(wù)來說越來越重要，并已通過對事先無法排序的貨品處理顯現(xiàn)出來。“一個機(jī)器人可以有針對性地抓取貨物，通過掃描儀識別，重新優(yōu)先交付發(fā)貨或分門別類地存放進(jìn)例如一個塑料容器的分格里”，PreiВ解釋說。

圖像識別和軟件間的互動

發(fā)展自動揀選技術(shù)的先決條件是機(jī)械手、圖像識別和軟件開發(fā)的飛躍。Zuckermann強(qiáng)調(diào)說：“只有良好的圖像識別技術(shù)配以合適的軟件才有可能實現(xiàn)自動分揀。”他認(rèn)為機(jī)械手的發(fā)展遠(yuǎn)不及圖像識別和相關(guān)軟件的開發(fā)速度。圖像識別不僅僅事關(guān)掌握一件產(chǎn)品的長、寬和高，還要在輔助貨臺上找到產(chǎn)品的位置。除了定位和圖像識別技術(shù)，對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢驗也變得越來越重要。操作流程和機(jī)器人通過軟件獲取這些信息。“新的機(jī)械手制造工藝，如塑料激光焊接和快速成型使由產(chǎn)品決定的機(jī)器人搬運(yùn)設(shè)計成為可能”，Nassmacher補(bǔ)充說。

“一直以來，利用機(jī)器人自動揀選的所有嘗試都因為圖像處理不夠靈活而失敗了”，PreiВ提及困難時這樣說道，但隨著Schäfer Robo Pick（SRP）的推出這一難題已成為歷史。該系統(tǒng)可以分揀種類龐雜，規(guī)格、形狀和重量各異的產(chǎn)品，同時動作輕柔、準(zhǔn)確無誤。（圖2）Schäfer Robo Pick的第一個自動分揀單元，可以無縫集成于現(xiàn)有的倉儲結(jié)構(gòu)，可以說是全新開發(fā)的一套兩級圖像處理系統(tǒng)。3D和2D圖像處理方法相結(jié)合，省去了耗時的產(chǎn)品標(biāo)識或位置輸入。“無論是產(chǎn)品標(biāo)簽還是傾斜的產(chǎn)品邊角，或是極深或過亮的產(chǎn)品色彩都不會使系統(tǒng)受到干擾”，PreiВ如此描述該系統(tǒng)的特點(diǎn)。

分揀錯誤率減少百倍

圖像處理單元識別到裝滿商品的容器不用一秒便能判定出需要分揀的貨物位置，并能操控全方位分揀機(jī)器人。“可以同時處理10到20個訂單。相比較手工揀貨，該系統(tǒng)可以將分揀錯誤率減少十至百倍”，PreiВ指出了該系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢。通過圖像對比后的攝像系統(tǒng)可檢測出商品有否損壞。機(jī)器人的抓手可以根據(jù)揀選要求進(jìn)行更換，由此使得Robo-Pick幾乎無所不能。危險、有毒或是易碎品以及貴重或沉重的物品同樣可以得到輕松處理。

由于紙箱及其他容器的尺寸重量不一，混合碼垛便顯得格外困難。有些規(guī)定往往又增加了事情的難度，如為了超市貨架配貨容易而需要特定的排序，或是敏感商品必須放在貨架最上面。CSI為衛(wèi)生用品裝備商Viega圓滿地解決了這些問題。盡管Attendorn配送中心有一個擁有若干揀貨區(qū)的內(nèi)部物流系統(tǒng)，但工業(yè)機(jī)器人的引進(jìn)還是讓其配送水平上了一個新臺階。迄今為止，所揀選的貨品，從密封件、接頭到馬桶水箱等，都在同一個包裝場地進(jìn)行包裝、碼垛以及加裝發(fā)貨信息。如今，最新的機(jī)器人技術(shù)解決了一切難題，不僅能將最重的產(chǎn)品輕松取下來，還能考慮到衛(wèi)生用具零售商為貨架上貨排序的特殊要求。同時，穩(wěn)固和高密度的堆垛處理也是很重要的。

其基礎(chǔ)是一種高度復(fù)雜的特殊的包裝演算法，能準(zhǔn)確適應(yīng)Viega的要求。機(jī)器人系統(tǒng)工作效率為450包/h，能同時處理兩份訂單，還可以在三個不同的方向進(jìn)行包裝件的碼垛，可使用性高達(dá)98%。該系統(tǒng)既可以處理大小如鞋盒的小包物品，也可以處理同一個托盤上規(guī)格為400 mm × 600 mm的大件物品。

內(nèi)部物流對機(jī)器人的應(yīng)用不斷增加

根據(jù)VDMA（德國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會）的調(diào)查顯示，每年新投入使用的工業(yè)機(jī)器人中約有5%應(yīng)用于包裝領(lǐng)域，包括揀選和碼垛環(huán)節(jié)。2004～2008年德國的機(jī)器人應(yīng)用從206上升至683。行業(yè)協(xié)會期待機(jī)器人在內(nèi)部物流中的所占份額能夠進(jìn)一步增加。ABB公司也感覺到了用戶方面日益增長的需求。“我們在物流業(yè)的合作伙伴向我們顯示出全球性的應(yīng)用增長。他們掌控住了當(dāng)今的挑戰(zhàn)，而在不久前這些挑戰(zhàn)還被認(rèn)為是難以解決的”，Nassmacher這樣表示。

“決定支持還是反對應(yīng)用機(jī)器人要視情況而定，對于機(jī)器人產(chǎn)品投資的回報期也有著不同的評估。平均而言，現(xiàn)在的機(jī)器人可以按照兩到三年賺回成本來考慮”，這是Zuckermann的估計。他還指出了一些軟性決策標(biāo)準(zhǔn)，如減少事故風(fēng)險或人體工程學(xué)或?qū)θ斯ど÷实目紤]，甚至連特殊的衛(wèi)生要求或是危險品作業(yè)等因素都為機(jī)器人的應(yīng)用投了贊成票。