1 前言
随着自动化技术在商业物流的持续推广，机械手的广泛应用也应势而生。在物流配送中心卷烟出入库系统中，真空吸盘型机械手负责将件烟按30件/垛组盘或拆盘（件烟入库时组盘，件烟出库时拆盘），是出入库系统中的一项核心设备。作为整个卷烟分拣系统的上游，机械手的出入库效率需要充分满足卷烟分拣的补货要求，然而机械手的频繁掉件故障会导致分拣线缺烟，严重制约出入库乃至整个分拣系统生产效率的提高。本文以衡阳烟草物流配送中心为例，介绍降低真空吸盘型机械手掉件故障的几项策略。
2 机械手掉件故障的影响
2.1 制约卷烟分拣效率的提升
卷烟出入库系统如图1所示，在物流配送中心卷烟出入库系统中，作为系统主体设备的出入库机械手频繁掉件时，因为无法采用人工干预的手段代替，从而引发下游区域缺烟，严重制约了出入库系统乃至下游的高速缓存、卷烟分拣系统生产效率的提升。统计数据显示，2018年元月份出库机械手日均掉件82次，掉件故障率高达1.76%，影响分拣线日均缺烟时间达到37min，这也直接导致卷烟分拣效率仅有20 000条/h，与设计值24 000条/h相距甚远。
图1 卷烟出入库系统
2.2 造成人员受伤卷烟受损
机械手掉件以后，需要设备操作员手工将该件烟从地面或托盘上搬运至输送辊道，频繁掉件导致操作员工作强度异常繁重，容易因身体劳累而刮擦输送辊受伤。同时，部分件烟在掉落时因砸碰现场设备边缘棱角，造成卷烟受损形成残次烟。
3 机械手掉件原因分析
机械手作业所涉及的要素主要有垛烟烟箱、码垛托盘以及供气压力、真空吸盘等，因此机械手掉件故障主要由烟箱因素（循环烟箱表面破损）、托盘因素（托盘因承重变形）、供气因素（空气流量不足）以及其他因素（如程序设置不合理、吸盘堵塞）等几个方面原因所致，如图2所示。
试验台的采集卡采集到数据之后需要对其按照一定的换算关系式进行运算处理；与此同时，在工厂环境中模拟信号采集卡采集到的数据含有噪声信号，为减少噪声信号对试验台控制的影响，不仅需要从硬件上对其进行隔离，而且软件上也需要使用相应的滤波算法进行处理；此外，随着新的需求出现，今后可能需要对采集卡采集到的数据进行校准等操作。因此，DAS的软件模块应该具备在不影响整个程序结构的前提下应对今后新需求的能力。
图2 机械手掉件故障原因分析图
3.1 机械手供气流量不足
经过长期观察发现：机械手待机状态时，气压表显示为8.0bar，可以满足机械手正常工作时所需的压力（6.0bar）要求；而机械手真空吸盘形成负压抓取件烟的瞬间，压力表指针由8.0bar突降至4.0bar，持续2-3s直至机械手抓取件烟动作完成，再缓缓升回至8.0bar。这说明机械手抓烟动作耗费的空气流量很大，当无外接气流补充时，输气管内的空气流量难以完成后续动作从而造成掉件故障频发。
3.2 循环烟箱表面破损严重
烟箱表面严重受损会直接影响机械手抓取成功率，而循环烟箱由于多次回收必然会造成不同程度损伤。根据掉件统计数据显示，衡阳烟草循环次数较多的省内畅销品牌如白沙（精品）、芙蓉王（硬）掉件次数远高于其他品牌。同时，烟箱表皮湿度大对真空吸盘型机械手掉件也有明显影响，比如在衡阳地区4-5月份的梅雨季节，因库区湿度升高而导致卷烟出库时掉件现象明显增加。
3.3 因负重导致托盘变形所致
机械手作业要求塑料托盘技术参数满足如下条件：（1）托盘表面平整，两平面翘曲变形不大于3mm，两对角线误差不大于4mm；（2）在各种承重工况下，满载的变形量小于5mm；（3）额定承载能力为700kg。实际工作中，因塑料托盘持续受到卷烟重力作用而出现不可恢复的变形，实测结果表明部分使用3年以上的塑料托盘变形量甚至超过13mm，而托盘因承重变形使得机械手抓烟高度发生变化，影响机械手抓烟的准确性。
3.4 其他原因所致
（1）程序设置不合理：机械手从抓取件烟到在输送辊上端静止的过程中，如果程序设置的加速度过快，将导致惯性过大，容易发生掉件故障。
（2）真空吸盘或真空发生器堵塞：从空压机输出的高压气流经管道输送时会在管道内壁产生冷凝水，如输送管道采用普通钢而非不锈钢材料，冷凝水会锈蚀管道内壁产生铁锈，从而导致真空吸盘和真空发生器堵塞，直接导致机械手工作时吸盘压力不足，引发掉件故障。
农产品生产过程监控系统的人机交互的接口包括PC机和智能手机平台，数据模型、人机界面的开发采用Microsoft Visual Studio.NET2008实现，如图8为智能手机上视频远程监控系统界面。该系统能够实现的功能有：①通过发送手机短信获取农作物的生长图片/视频信息；②能够控制摄像头云台的水平360°连续旋转和垂直90°自动翻转；③嵌入式专家系统提供智能分析决策；④通过放大和缩小窗口监控整体和局部视野。
（3）烟箱尺寸变更导致掉件：烟箱外形尺寸特别是高度方向尺寸发生变更时，如程序内未及时作出修改，会直接影响机械手抓烟成功率。
4 机械手掉件对策分析
从前述分析中我们知道造成机械手掉件故障频发的主要原因是空气流量不足、循环烟箱表面破损严重以及托盘变形等，因此解决机械手掉件故障亦是针对这几项原因开展。
4.1 机械手前端增加储气罐，补充机械手工作时的空气流量
储气罐能够存储一定的压缩空气，可以短时内保障机械手在抓烟的过程中拥有充足的空气流量，从而保证机械手真空发生器产生负压的稳定性；同时也能实现进一步冷却空气、分离和清除压缩空气的水分、油污等杂质的作用。储气罐的尺寸选择需要因地制宜考虑安装空间、制作成本以及机械手实际工作时的空气流量，过大容易造成浪费，太小则发挥不了补充空气流量的作用。
4.2 加强空压机管理，改善输气管道内空气品质
烟草行业绝大多数企业选择进口品牌的空气压缩机提供气源，目的是希望保障正常生产的需要，但忽略了压缩空气品质的好坏对生产品质及生产效率的巨大影响。压缩空气的净化主要分干燥和过滤两个部分，用过滤器去除油和尘，用干燥机去除压缩空气中的水分，但水分的去除是较难的技术，因此，需要从管理上要求设备维护人员定时对空压机进行排水处理，定期进行过滤器清理作业，从而保障管道内空气品质。
4.3 加强烟箱回收管理，保障烟箱表面质量完好
加强烟箱回收管理，规范卷烟烟箱的初次回收到重复利用各个环节，严格把控循环烟箱质量，及时剔除破损严重的烟箱，保证烟箱质量完好。
4.4 做好库区温湿度管理，防止湿度过高使烟箱受潮
梅雨季节到来时，仓库管理员需要增加库区的日常巡检次数，根据巡查结果及时做好通风除湿、设备除湿工作，调整库区湿度在合理区间。
4.5 提高库区卷烟周转率，降低卷烟在库存放时间
物流中心与营销部门联动做好卷烟的库存管理，特别是营销部门需要衔接工业公司控制卷烟到货时间，提升库存卷烟周转率，防止卷烟在库时间过长产生表面积尘以及箱皮返潮。
用于运行微处理器的5V恒定电压(VC电压)是由电源电压在电控单元ECU内部产生的。这个恒定电压，是专门用于传感器的电源，也是VC端子电压。在这类传感器中，从图8中可以看到，ECU的恒定电压电路给VC和E2端子之间提供了一个恒定电压值(5V)。于是，为了输出电压信号，这个传感器用0～5V的电压变化来代替被检测的节气门开度或进气歧管压力。维修提示：如果恒定电压电路失灵或VC电路短路，那么用于微处理器的电源供应中断，将会使发动机ECU停止工作、发动机失速。
4.6 做好托盘日常管理，及时剔除变形严重的托盘
出入库日常作业过程中细致观察托盘的变形情况，及时剔除变形量大的托盘。
天挨黑的时候，终于到了文城。荧火虫是黑暗中唯一的亮色，不多，三五只，稀稀拉拉的，在远处诡秘地闪着光。这一场大水，荧火虫怕是也要绝种了吧？以前，离老远就能看到它们在河坝上热热闹闹的景象。荧火虫明显少了，天上的星星却又亮又稠。奶奶说过，地上的人死了，天上就会多一颗星星。死了这么多人，天上得增加多少颗星星啊？奶奶说这话的时候杨小水还小，没听明白奶奶的意思。她问奶奶，赶明儿你要是死了，也会变成星星？奶奶肯定地回答，会。杨小水还是不明白，奶奶，我咋知道哪颗星星是你变的啊？奶奶说，到时候你自然就知道了。想到这儿，杨小水停下脚步，认真地抬头看了看天。天上没有哪颗星星像奶奶，像爹，像娘，像弟弟。
4.7 研究程序设置，改善机械手运行参数设置
根据设备实际使用情况调整机械手运行参数，如衡阳烟草将机械手取烟步骤中的吸取时间由0.6s提高到1.2s，将机械手旋转步骤的加速度降低至初始值的80%，提高了取烟与放烟过程中设备的稳定性。
一旦进入剧组，巩俐就会忘记自己的真实身份，立刻化作剧中人，为了演活角色，为了拍出最真实的效果，她愿意付出一切。巩俐的骨子里自带倔劲，她能享受最好的，也能承受最差的，在她的人生字典里，没有将就，尤其对拍戏，她眼睛里容不得半点沙子。
无论是陈琛的业绩还是农户的信任，在我们眼里这些都是他人生中闪亮的一页，而在他眼里这些只是普通人最为平凡的履历。一个脚印一首歌，陈琛用他的踏实与真诚在农资路上一路前行一路放歌。
4.8 做好机械手定期维护，按时清理机械手真空吸盘与真空发生器
先进的设备需要先进的管理，定期清洁机械手真空吸盘与真空发生器，一方面可以提高配件的使用寿命，另一方面也可以充分保障机械手工作压力输出。
5 总结
近年来，真空吸盘机械手在烟草行业的件烟自动码垛与拆垛方面得到了广泛的运用，它可以轻松地完成烟箱抓取、搬运、平移、升降等动作，降低作业人员劳动强度，但随着瓦楞烟箱的循环利用大幅增加，一方面降低了件烟成本支出，但另一方面也造成件烟自动抓取故障率不断升高。衡阳烟草依据现实需要开展课题研究，理清了真空吸盘机械手掉件故障的原因，并采取针对性的方案实施解决，机械手掉件故障率得到了较好控制，日均掉件次数降低至11.8件，掉件故障率降低至0.22%。
