1、智慧物流裝備與應用武漢工商學院物流學院 王猛TELQ ：535150201第八章智慧包裝裝備京東物流推出全鏈路智能包裝系統京東依托智能耗材推薦系統精衛，包括磁懸浮打包機、氣泡膜打包機、枕式打包機、對折膜打包機等18種智能設備，實現了針對氣泡膜、對折膜、紙箱等各種包裝材料的統籌規劃和合理使用，形成了軟件硬件一體化的智能打包系統的解決方案。目錄/Contents0102智慧包裝裝備概述智慧包裝機器人03智慧包裝作業線01智慧包裝裝備概述一、包裝裝備的概念與類型包裝裝備是指能完成全部或部分產品和商品包裝過程的機械設備。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及與其相關的前

2、后工序，如清洗、堆碼和拆卸等。充填機灌裝機封口機裹包機多功能包裝機貼標簽機清洗機干燥機殺菌機捆扎機集裝機輔助包裝機二、智慧包裝裝備的概念與特征智慧包裝裝備是在機械化、自動化包裝裝備的基礎上，運用智能感知、智能互聯、智能控制等技術手段，具備自動識別包裝貨品、智能數據采集分析、自主規劃自身行為、智能控制設備運行等功能的包裝裝備。自動化智能化集成化柔性化三、典型智慧包裝裝備智慧包裝機器人是應用于包裝行業的工業機器人。典型包裝機器人包括裝箱機器人、碼垛機器人和貼標機器人。智慧包裝機器人三、典型智慧包裝裝備智慧包裝作業線是將自動包裝機、包裝機器人和有關輔助設備用輸送裝置連接起來，再配以必要的自動檢測、控

3、制、調整補償裝置及自動供送料裝置，成為具有獨立控制能力的包裝作業生產線。主要由控制系統、自動包裝機和包裝機器人、輸送裝置和輔助工藝裝置等部分組成。智慧包裝作業線02智慧包裝機器人一、智慧包裝機器人的概念與特征包裝機器人是工業機器人的一種，是應用在包裝工業領域的自動執行工作的機械設備。目前，包裝機器人多用于大物件的焊接和搬運中，碼垛、打捆、裝箱和拾放機器人相繼問世。機器人越來越多地走入車間，替代枯燥繁重的勞動。靈活性高，能實現產品的快速轉換生產精準度高，產品質量有保障二、智慧包裝機器人的主要類型及原理裝箱機器人通過末端執行器對待裝箱產品采用抓取或吸取方式，將產品送到指定的包裝箱或托盤中。機構形式

4、及自由度是設計機器人時需要考慮的主體部分，將直接關系到機器人的靈活性。用戶可以根據使用環境的具體情況選擇不同結構及自由度的機器人本體來滿足不同的功能需求。裝箱機器人裝箱機器人定位裝置檢測待裝箱貨品是否到位；到位后裝箱機器人通過末端抓手抓?。ㄎ。┴浧?；伺服電機通過控制機器人提升、旋轉等動作將貨品搬運至空箱中；末端執行器松開貨品，并返回等待；重復以上步驟。工作原理：裝箱機器人裝箱機器人適用并聯機器人作為執行機構，能夠實現柔性自動化生產過程；裝箱機器人擁有集成視覺系統，自動完成貨品的識別、定位和編號；裝箱機器人可以用于食品、醫藥、化工等多個領域的后端工序的生產加工包裝；裝箱機器人可以代替人工，提升

5、生產效率的同時還能降低企業人工成本。特點優勢：碼垛機器人碼垛機器人，是機械與計算機程序有機結合的產物。為現代生產提供了更高的生產效率。碼垛機器在碼垛行業有著相當廣泛的應用。碼垛機器人大大節省了勞動力，節省空間。碼垛機器人運作靈活精準、快速高效、穩定性高，作業效率高。碼垛機器人貨品裝箱封箱后進入輸送線，到達緩沖區；緩沖區上方為碼垛機器人，碼垛機器人配備有特殊定制設計的多功能抓取器，不管包裝箱尺寸或重量如何，機器人都可以使用真空吸盤牢固地夾持和傳送包裝箱；機器人通過機械手吸盤將箱子（可一次完成多箱操作），整體提升垂直提升，再水平運行，經過安全通道后垂直放置在碼垛區；放置完成后，機械臂按照原路徑返回

6、；碼垛區完成碼垛后，由叉車等搬運裝備將其運走，再放置空閑碼盤。工作原理：碼垛機器人機器人碼垛系統是智能高效的碼垛機器，因其靈巧輕便的機械機構及靈活的作業動作等諸多特點，而明顯勝過框架機械式的碼垛機，成為越來越多工廠的明智選擇。碼垛機器人主要針對包裝應用設計，關節式手臂結構精巧，占地面積小，能便捷的集成于包裝環節。同時，機器人通過手臂的擺動實現物品搬運，而使前道來料和后道碼垛柔和銜接，大幅縮短了包裝時間，提高了生產效率。機器人碼垛機具有極高的精度，抓放物品精準，且動作響應速度極快。機器人碼放動作及驅動通過專用伺服及控制系統實現，可通過示教器或者離線編程方式重復編程，針對不同批次產品實現不同碼垛模

7、式的快速切換，并可實現1臺機器人對多條生產線的碼垛作業。特點優勢：貼標機器人貼標機器人運用視覺技術，追蹤定位搬送線上產品位置的同時，為產品自動精準貼付標簽。其打印，定位，貼標，傳送一體整合，空間占位小。貼標機器人貼標機器人系統主要包括：工業 PC機、工業相機、打印貼標機構、視覺檢測模塊、人機交互界面、光電傳感器、機械臂及末端執行器、電源、傳送帶等。其工作過程是：傳送帶將待貼標產品送至視覺檢測工位；光電傳感器響應后，工業相機自動抓拍，以獲取目標物原始圖像；通過以太網將圖像傳至上位機，上位機圖像處理模塊對圖像進行處理，并得到相關控制指令；將控制指令作用于運動控制模塊，對機械臂及末端執行器進行操作；

8、末端執行器根據指示完成打印和貼標操作；此時，工業相機再次抓拍，以判斷實際貼標效果，如果出現“標簽不清”等情況，則剔除重新進行貼標，如果合格，則進行下一工序。工作原理：貼標機器人非接觸可持續性高精度功能多樣性高效率特點優勢：（1）在作業精度、速度及可靠性方面不斷提高，用戶操作方面趨于簡單和人性化，同時價格方面也不斷下降。（2）在機器人結構方面向著模塊化、可重構化方向發展，機器人控制系統的體積上也越來越小。（3）在機器人控制器方面向著開放式的結構方向發展，實現標準化和模塊化，便于系統的升級與維護，同時也提高了系統的可靠性。（4）在傳感器方面，使用的傳感器的種類也越來越多，包括位置傳感器、壓力傳感器

9、、視覺傳感器、觸覺和聲覺傳感器等，這些傳感器的應用不僅提高了機器人的智能化程度，也提高了其工作能力。（5）在虛擬現實技術方面，使用遙控機器人作業，改善勞動者的作業環境。三、包裝機器人的應用與發展國外：沈陽新松機器人自動化股份有限公司是機器人技術國家工程研究中心，“863”產業化基地，是國內機器人產業的領先企業。其自主研發的 SRB360/500A 系列機型作為重載級的機器人提供了非常大的作業空間。適應惡劣生產環境，在粉塵較大的室內外均可正常運行，尤其適合重負載高效的搬運、碼垛等領域。哈爾濱博實自動化設備有限責任公司和哈工大機器人研究所基于產學研的合作模式，針對石化、化工行業勞動環境差、勞動強度

10、大等特點，開發了一套集稱重、取袋、裝料、封口、碼垛等于一體的全自動包裝機器人碼垛生產線。三、包裝機器人的應用與發展國內：03智慧包裝作業線一、智慧包裝作業線的概念與特征智慧包裝作業線主要是按照包裝的工藝過程，將自動包裝機、包裝機器人和有關輔助設備用輸送裝置連接起來，再配以必要的自動檢測、控制、調整補償裝置及自動供送料裝置，成為具有獨立控制能力，同時能使被包裝物料與包裝材料、包裝輔助材料、包裝容器等按預定的包裝要求和工藝要求與工藝順序，完成物料包裝全過程的工作系統。一、智慧包裝作業線的概念與特征包裝自動化設備成套性強通用性較強技術含量高二、智慧包裝作業線的分類按包裝機之間連接特征分剛性包裝作業線

11、柔性包裝作業線半柔性包裝作業線按包裝機的組合布局分串聯包裝作業線并聯包裝作業線混聯包裝作業線三、智慧包裝作業線的系統構成在包裝作業線中，控制系統起著類似于人類大腦的作用，它將生產線中所有的設備聯結成一個有機的整體。控制系統主要是由工作循環控制裝置、訊號處理裝置以及檢測裝置組成。隨著科學技術的發展，各種高新技術，如數控技術、光電控制、電腦控制等被大量采用到智慧包裝作業線中，從而使控制系統更加完善、可靠，效率也更高。1.控制系統三、智慧包裝作業線的系統構成自動包裝機和包裝機器人是一種無需操作人員直接參與、主要由操作系統控制、在規定時間內各機構自動化、智能化實現協調動作并完成包裝作業的機器設備，包裝

12、機器人相比自動包裝機來說加入視覺識別、智能控制等人工智能技術，具有更高的智能化特征。自動包裝機和包裝機器人是智慧包裝作業線上最基本的工藝設備，是智慧包裝作業線的主體，主要包括完成包裝材料（或包裝容器）與被包裝物料的輸送、供料、計量、充填、包封、貼標簽等作業的設備，如灌裝機、充填機、裝箱機、捆扎機、封口機等等。2.自動包裝機和包裝機器人三、智慧包裝作業線的系統構成輸送裝置是將各臺完成部分包裝的自動包裝機和包裝機器人連接起來，使之成為一條自動線的重要裝置，擔負著包裝工序間的傳送任務，并且使包裝材料（或包裝容器）和被包裝物料進入智慧包裝作業線，以及成品離開智慧包裝作業線。常用的輸送裝置大致分為重力式

13、和動力式兩種，其中動力式輸送裝置是利用動力源（如電動機）的驅動作用，使物料得以輸送的裝置，是智慧包裝作業線中最常用的輸送裝置，不但可實現由高處向地處的輸送，而且可實現由低處向高處的輸送，并且輸送速度穩定可靠。3.輸送裝置三、智慧包裝作業線的系統構成轉向裝置，是為了滿足包裝需要，用于改變被包裝物體輸送狀態或改變被包裝物料的輸送方向的裝置。轉向裝置結構形式多樣，應根據不同物料、不同要求進行選擇。分流裝置，是為了平衡生產節拍、提高生產率，在前臺包裝機完成其包裝作業后，將被包裝物分流給其他包裝機來完成后續工序的裝置。常用的分流裝置有擋臂式、二直角式、搖擺式、活門式、導軌滑板式等等。合流裝置，是為了達到合流作用，用于連接前道工序多臺包裝機與后道工序一臺包裝機的裝置，常用的合流裝置有導板式、推板式、回轉圓盤式等種類。4.輔助工藝裝置三、智慧包裝作業線的應用與發展（1）滿足工序的集中與分散（2）平衡工序的節拍（3）設備布局的優化（4）包裝作業效率的提升1. 智慧包裝作業線的設計與應用三、智慧包裝作業線的應用與發展（1）對包裝生產效率要求越來越高。（2）對包裝設備靈活性要求越來越高。（3）對包裝機械智能化要求越來越高。2. 智慧包裝作業線的發展趨勢本章小結智慧包裝裝備是在機械化、自動化包裝裝備的基礎上，運用智能感知、智能互聯、智能控制等技術手段，具備自動識別包裝貨品、智能數據采集分析、自主規