本发明属于快递分拣装置技术领域，具体涉及一种能够实现快递件离散、自动摆正和全方位扫描，有效避免快递件堆积，分拣效率高，人力成本低的全自动快递件分拣系统。
背景技术：
随着快递行业的发展，越来越多的企业已经意识到了简单粗放型的经营模式、以及人力操作所带来的高成本低收益，已不再适应当下的企业运营。由此引发的快递业变革，自然而然地把人们的目光转向了对成本的压缩和自动化机器设备的引进上。众所周知，目前在配送中心搬运成本中，分拣作业搬运成本约占90%，而在劳动密集型配送中心，直接参与分拣操作的人力占50%；且整个配送中心作业时间的30%～40%更是被分拣作业所占用。
目前，国内市场的大部分快递公司都是借助人工进行分拣，仅有少部分快递公司能够实现半自动化分拣，即使是国内最先进的顺丰快递使用的分拣系统也仅仅是半自动化分拣：依靠人工将成堆的快递件进行逐一的分开，然后，放入分拣机器中进行分拣，这种分拣方式不但作业效率低、增加人工费用，而且整个分拣线的成本较高，维护困难。
在当今网购盛行的大环境下，对自动化快递件分拣方式和装置的研究，解决菜鸟物流公司严重暴力分拣，自动化程度低，分拣车间包裹满天飞、服务质量差等问题，从而提高分拣效率、满足巨大的市场需求，具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明就是针对上述问题，提供一种能够实现快递件离散、自动摆正和全方位扫描，有效避免快递件堆积，分拣效率高，人力成本低的全自动快递件分拣系统。
本发明所采用的技术方案是：该全自动快递件分拣系统包括滑降分散装置，其特征在于：所述滑降分散装置的出口处设置有振动分散装置，振动分散装置的出口处设置有梯速分离装置，梯速分离装置的前方设置有第一扫描门，第一扫描门的前方设置有翻转传送辊道；翻转传送辊道上设置有用于向侧部分流的分流机构ⅰ，翻转传送辊道的侧部设置有沿分流机构ⅰ分流方向布置的上层传送辊道，上层传送辊道的前方设置有双层分拣装置，且上层传送辊道的输出端与双层分拣装置的上层分拣辊道相连，上层分拣辊道上设置有若干个、用于向侧部进行分拣的分流机构ⅱ；所述翻转传送辊道的前方设置有翻转装置，翻转装置前方的下侧设置有下层传送辊道，下层传送辊道的中部设置有第二扫描门，下层传送辊道的输出端与双层分拣装置的下层分拣辊道相连，下层分拣辊道上设置有若干个、用于向侧部进行分拣的分流机构ⅲ；双层分拣装置的分拣装置架体侧壁上、与分流机构ⅲ对应的位置处分别设置有分拣出口，分拣出口处设置有快递接收装置；双层分拣装置下层分拣辊道的末端设置有残损快递回收装置。
所述滑降分散装置包括滑降斜板，滑降斜板的两侧分别设置有滑降侧挡板，滑降斜板与两侧滑降侧挡板围合构成斜面滑降分散槽；斜面滑降分散槽的下部设置有支撑立柱。以利用滑降斜板的倾斜效果，有效解决大量快递件一同涌入分拣系统时出现的堆叠、阻塞等问题，并为下级振动分散装置再次分散快递件做好前序准备。
所述振动分散装置包括斜面振动台和振动台底座，振动台底座的上部设置有若干个弹簧连接柱，各弹簧连接柱的上端分别设置有竖直布置的振动台弹簧；振动台弹簧的上端则分别与斜面振动台的下部相连；斜面振动台的两侧分别设置有振动侧挡板；斜面振动台的底部设置有振动机构。以与滑降分散装置配合使用，进一步缓解快递件的堆叠、阻塞情况，从而到达高效分散快递件的目的。
所述振动分散装置的振动机构包括振动电机，振动电机旋转主轴的端部设置有偏心凸轮；振动电机的下部与电机固定平台的上部相连，电机固定平台则通过平台连接架与斜面振动台的底部相连。以通过振动电机旋转主轴两端偏心凸轮的转动，来驱动斜面振动台产生一定频率的振动。
所述梯速分离装置包括分离装置架体，分离装置架体上部、靠近振动分散装置的一端设置有低速辊轴组，低速辊轴组的末端设置有中速辊轴组，中速辊轴组的末端设置有斜向高速辊轴组，且斜向高速辊轴组的转速大于中速辊轴组的转速，中速辊轴组的转速大于低速辊轴组的转速；所述依次布置的低速辊轴组、中速辊轴组和斜向高速辊轴组的两侧分别设置有摆正侧挡板。以利用三段辊轴组之间存在的速度差，通过差速原理对快递件起到很好的分离作用；并经由辊筒轴线具有一定布置角度的斜向高速辊轴组、以及两侧摆正侧挡板，将杂乱无章的快递件一一调直摆正，便于后续的扫描。
所述梯速分离装置斜向高速辊轴组各辊筒轴线、与摆正侧挡板之间的夹角为60～80度。以确保快递件的摆正效果。
所述第一扫描门和第二扫描门的结构相同，均包括开口朝下布置的u型扫描架，u型扫描架的两侧分别设置有侧部扫描模块，u型扫描架的上部设置有上部扫描模块。以利用上部扫描模块和两个侧部扫描模块，对通过扫描门的快递件的邮递标签进行拍照，从而读取快递件的详细信息，实现快递件的按区分拣。
所述分流机构ⅰ、分流机构ⅱ和分流机构ⅲ的结构相同，均包括位于辊道上方的分流推板、以及位于辊道下方的传动丝杠，传动丝杠的两端分别与辊道两侧的辊道支撑架体转动连接，分流推板则通过竖直布置于辊道两个辊筒之间的推板连接杆、与布置在传动丝杠上的丝杠螺母相连；传动丝杠的驱动端设置有伺服电机。以通过伺服电机驱动传动丝杠旋转，使其上的丝杠螺母带动分流推板将快递件快速分流，从而使快递件进入到分拣辊道或快递接收装置。
所述翻转装置包括十字翻转板，十字翻转板由布置在翻转转轴上的四个依次呈90度角布置的平板构成；十字翻转板通过翻转转轴分别与两侧的翻转架体转动连接；翻转转轴的驱动端设置有翻转驱动装置。以通过快递件在翻转装置十字翻转板上的旋转，将快递件原来的底面翻转为顶面，并且使快递件依靠自身的重力滑落至下层传送辊道上，进行输送。
本发明的有益效果：由于本发明采用出口处设置振动分散装置的滑降分散装置，振动分散装置的出口处设置梯速分离装置，梯速分离装置的前方设置第一扫描门，第一扫描门的前方设置翻转传送辊道；翻转传送辊道上设置分流机构ⅰ，翻转传送辊道的侧部设置上层传送辊道，上层传送辊道的输出端与双层分拣装置的上层分拣辊道相连，上层分拣辊道上设置有用于向侧部进行分拣的分流机构ⅱ；翻转传送辊道的前方设置翻转装置，翻转装置前方的下侧设置下层传送辊道，下层传送辊道的中部设置第二扫描门，下层传送辊道的输出端与双层分拣装置的下层分拣辊道相连，下层分拣辊道上设置有用于向侧部进行分拣的分流机构ⅲ；双层分拣装置的分拣装置架体侧壁上的分拣出口处，设置有快递接收装置；双层分拣装置下层分拣辊道的末端设置残损快递回收装置的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，利用振动分散装置的振动分散原理，自动有效地将堆叠、挤压的快递件进行分离，避免了快递件的堆积现象；利用梯速分离装置的惯性原理，对快递件进行有效的离散；通过斜向高速辊轴组与两侧摆正侧挡板对快递件的摆正，以及翻转装置对快递件的旋转翻面，实现经由第一扫描门和第二扫描门，完成对快递件六个面全方位、无遗漏的扫描。该全自动快递件分拣系统，避免了现有依靠人力分散快递的弊端，可实现快递件分拣的全自动化，降低人力成本，提升分拣效率；有效地解决了“暴力分拣”的问题，进而实现文明分拣，加快物流行业进入全自动化时代的步伐。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是图1的a向视图。
图3是图2中的滑降分散装置的一种结构示意图。
图4是图2中的振动分散装置的一种结构示意图。
图5是图4中的振动机构的一种结构示意图
图6是图1中的梯速分离装置的一种结构示意图。
图7是图1中的第一扫描门和分流机构ⅰ的一种结构示意图。
图8是图7的b向视图。
图9是图1中的翻转装置的一种结构示意图。
图10是图9的内部结构剖视图。
图11是图1中的双层分拣装置的一种结构示意图。
图12是本发明的分拣路线示意图。
图13是本发明的扫描分拣原理图。
图中序号说明：1滑降分散装置、2振动分散装置、3梯速分离装置、4第一扫描门、5分流机构ⅰ、6翻转传送辊道、7翻转装置、8上层传送辊道、9第二扫描门、10下层传送辊道、11分流机构ⅱ、12双层分拣装置、13分拣出口、14下层分拣辊道、15快递接收装置、16上层分拣辊道、17残损快递回收装置、18分流机构ⅲ、19支撑立柱、20滑降侧挡板、21滑降斜板、22振动台底座、23弹簧连接柱、24振动台弹簧、25斜面振动台、26振动侧挡板、27振动机构、28振动电机、29旋转主轴、30偏心凸轮、31电机固定平台、32平台连接架、33低速辊轴组、34中速辊轴组、35斜向高速辊轴组、36分离装置架体、37摆正侧挡板、38u型扫描架、39侧部扫描模块、40上部扫描模块、41分流推板、42辊道支撑架体、43推板连接杆、44丝杠螺母、45伺服电机、46传动丝杠、47十字翻转板、48翻转转轴、49翻转架体、50分拣装置架体。
具体实施方式
根据图1～13详细说明本发明的具体结构。该全自动快递件分拣系统包括用于防止快递件堆叠、阻塞的滑降分散装置1，滑降分散装置1由滑降斜板21构成，滑降斜板21的两侧分别设置有用于快递件导向的滑降侧挡板20；滑降斜板21与两侧滑降侧挡板20，围合构成了用于容置快递件的斜面滑降分散槽。斜面滑降分散槽的下部设置有四个用于支撑斜面滑降分散槽的支撑立柱19。以利用斜面滑降分散槽滑降斜板21的倾斜效果，有效地解决大量快递件同时涌入分拣系统时，出现的堆叠、阻塞等问题；并且，为下级振动分散装置2再次分散快递件，做好前序步骤的准备和铺垫。
滑降分散装置1前部的出口处，设置有用于高效分散快递件的振动分散装置2。振动分散装置2由上部的斜面振动台25，以及下部的振动台底座22构成；振动分散装置2振动台底座22的上部，设置有四个用于布置振动台弹簧24的弹簧连接柱23，各弹簧连接柱23的上端分别设置有竖直布置的振动台弹簧24；四个振动台弹簧24的上端则分别与斜面振动台25的下部相连接。振动分散装置2的斜面振动台25的两侧，分别设置有用于快递件导向和限位的振动侧挡板26；斜面振动台25的底部设置有用于驱动斜面振动台25振动的振动机构27。振动机构27由振动电机28构成，振动电机28旋转主轴29位于外侧的两个端部，分别设置有可通过旋转产生离心力的偏心凸轮30。振动机构27的振动电机28下部与电机固定平台31的上部相固定连接，电机固定平台31则通过位于上侧的平台连接架32、与振动分散装置2斜面振动台25的底部相连接。以利用振动电机28旋转主轴29两端偏心凸轮30的转动，来驱动斜面振动台25产生所需频率的振动；并通过振动分散装置2与上级滑降分散装置1的配合使用，来进一步缓解快递件的堆叠、阻塞情况，从而到达高效分散快递件的目的。
根据具体的使用需要，振动分散装置2斜面振动台25的振动斜面、与水平面之间的倾斜角度可以在15°～35°之间；斜面振动台25振动斜面的表面设置有耐磨胶板（例如：sbr丁苯橡胶），耐磨胶板的滚动摩擦系数可以在0.4～0.6之间，以提升快递件的振动分散效果；振动分散装置2的振动台弹簧24，可以采用由60sizmna钢制造的、直径为12.0mm的td级钢丝材料制成。
振动分散装置2前部的出口处，设置有用于分离和摆正快递件的梯速分离装置3，梯速分离装置3包括用于固定各辊轴组的分离装置架体36。梯速分离装置3的分离装置架体36上部、靠近振动分散装置2的一端设置有低速辊轴组33，低速辊轴组33的末端设置有转速大于低速辊轴组33转速的中速辊轴组34，中速辊轴组34的末端设置有转速大于中速辊轴的转速的斜向高速辊轴组35；能够理解的是，为了辊轴组之间的顺畅衔接，斜向高速辊轴组35可以布置于中速辊轴组34末端的下方。依次布置的低速辊轴组33、中速辊轴组34和斜向高速辊轴组35的两侧，分别设置有用于辅助快递件运动过程中摆正的摆正侧挡板37。梯速分离装置3上的低速辊轴组33、中速辊轴组34和斜向高速辊轴组35的各辊筒驱动端之间，通过齿轮啮合的传动方式相互连接；并且，三个辊轴组分别通过带传动方式进行驱动，以实现各辊轴组之间不同速度的梯速传动。
通过梯速分离装置3三段辊轴组之间存在的速度差，利用差速原理对快递件起到很好的分离作用；并经由辊筒轴线具有一定布置角度的斜向高速辊轴组35、以及两侧摆正侧挡板37，将杂乱无章的快递件一一调直摆正，便于后续的扫描。为了进一步提升快递件的分离效果，梯速分离装置3的低速辊轴组33、中速辊轴组34以及斜向高速辊轴组35的布置长度比为1:1:1。出于确保快递件摆正效果的目的，梯速分离装置3的斜向高速辊轴组35各辊筒轴线、与侧部的摆正侧挡板37之间的夹角在60°～80°之间。
梯速分离装置3的前方设置有用于读取快递件详细信息的第一扫描门4，第一扫描门4包括开口朝下布置的u型扫描架38；u型扫描架38的两侧，分别设置有用于扫描快递件左、右两侧的侧部扫描模块39；u型扫描架38的上部，则设置有用于依次扫描快递件前侧、上侧和后侧的上部扫描模块40。根据应用需要，上部扫描模块40和侧部扫描模块39均可以采用市面上现有的高清摄像头。通过第一扫描门4的上部扫描模块40和两个侧部扫描模块39，对快递件的邮递标签进行拍照、进而读取快递件上的详细信息（例如：条形码、二维码、手机号、邮寄地址、发件人和收件人等）；然后，将照片信息传送到控制系统主机，再由控制系统主机进行数据分析、划分所属区域，并驱动相应的传送辊道及分流机构，实现快递件的按区、按位分拣。设置的第一扫描门4，可同时对快递件的五个面（前、上、后、左、右）实现扫描。
第一扫描门4的前方，设置有用于将快递件传送到翻转装置7的翻转传送辊道6；翻转传送辊道6的上部，设置有用于向辊道侧部进行快递件分流的分流机构ⅰ5。分流机构ⅰ5由位于翻转传送辊道6上方的分流推板41、以及位于翻转传送辊道6下方的传动丝杠46构成；传动丝杠46的两端分别与辊道两侧的辊道支撑架体42转动连接，分流推板41则通过竖直布置于辊道两个辊筒间隔缝隙之间的推板连接杆43、与布置在传动丝杠46上的丝杠螺母44相连；分流机构ⅰ5传动丝杠46的驱动端设置有伺服电机45。以通过伺服电机45驱动传动丝杠46旋转，使其上的丝杠螺母44带动分流推板41将快递件快速分流，从而使快递件经由上层传送辊道8进入到上层分拣辊道16。
翻转传送辊道6的侧部，设置有沿分流机构ⅰ5的分流推动方向、向下倾斜布置的上层传送辊道8；上层传送辊道8的前方设置有用于分拣快递件的双层分拣装置12，且上层传送辊道8的输出端与双层分拣装置12的上层分拣辊道16侧部相连接。双层分拣装置12的上层分拣辊道16上设置有若干个、用于向侧部进行快递件分拣的分流机构ⅱ11，分流机构ⅱ11与分流机构ⅰ5的结构相同，由位于上层分拣辊道16上方的分流推板41、以及位于上层分拣辊道16下方的传动丝杠46构成；并通过伺服电机45驱动传动丝杠46旋转，使其上的丝杠螺母44带动分流推板41对快递件进行推动，从而使快递件经由上层分拣辊道16进入到相应的快递接收装置15内，实现快速分拣。
翻转传送辊道6的前方，设置有用于将快递件进行翻转、便于再次扫描的翻转装置7。翻转装置7包括十字翻转板47，十字翻转板47由布置在翻转转轴48上的四个依次呈90度角布置的平板构成。十字翻转板47通过中部的翻转转轴48，分别与两侧的翻转架体49转动连接；十字翻转板47翻转转轴48的驱动端设置有翻转驱动装置。以在快递件经由第一扫描门4未扫描成功时，通过快递件在翻转装置7十字翻转板47上的旋转，将快递件原来的底面翻转为顶面，以便于第二扫描门9扫描第一扫描门4未扫描到的快递件底面；并且使快递件依靠自身的重力滑落至下层传送辊道10上，进行输送。
翻转装置7前方的下侧，设置有用于将快递件输送至双层分拣装置12下层分拣辊道14上的下层传送辊道10；下层传送辊道10的中部设置有用于对快递件进行二次扫描的第二扫描门9。第二扫描门9与第一扫描门4的结构相同，包括开口朝下布置的u型扫描架38，u型扫描架38的两侧分别设置有侧部扫描模块39，u型扫描架38的上部设置有上部扫描模块40。下层传送辊道10的输出端、与双层分拣装置12的下层分拣辊道14相连接，并且，下层分拣辊道14上、与上方上层分拣辊道16分流机构ⅱ11的布置位置相对应的位置处，设置有若干个、用于向侧部进行快递件分拣的分流机构ⅲ18；分流机构ⅲ18与分流机构ⅰ5的结构相同，由位于下层分拣辊道14上方的分流推板41、以及位于下层分拣辊道14下方的传动丝杠46构成；并通过伺服电机45驱动传动丝杠46旋转，使其上的丝杠螺母44带动分流推板41对经由第二扫描门9二次扫描的快递件进行推动，进而使快递件从下层分拣辊道14进入到相应的快递接收装置15内。
双层分拣装置12的分拣装置架体50侧壁上、与各个分流机构ⅲ18相对应的位置处，分别设置有用于将快递件从下层分拣辊道14分拣出来的分拣出口13；分拣出口13处则设置有用于接收相应快递件的快递接收装置15。双层分拣装置12的下层分拣辊道14的末端，设置有用于回收经由第二扫描门9二次扫描后、还未扫描出快递信息的快递件的残损快递回收装置17；再将这些残损快递件进行人工扫描、分配。根据具体的使用需要，双层分拣装置12可设计成如图1、2所示的直线结构，也可以设计成空间利用率较高的环形结构。
当购买者在网上购买物品后，卖家会根据物品所具有的信息反馈给储存物品的大仓库，仓库员（或卖家）将物品所具有的信息再次反馈给快递服务站；快递服务站会将物品收件方所具备的名字和手机号码等信息进行编码，编辑所得的物品条码具有单一的、特有的信息，快递服务站人员并将物品条码所具有的信息进行存储录入电脑；从而，建成庞大的客户资料数据库。快递服务站人员会将当天大批录好信息的快递件进行包装，并在指定时间里将其运送至快递公司的分拣中心。该全自动快递件分拣系统可适用于快递公司物流中心的大、中、小型分拣站；亦可拓展应用于实验室或生产车间内的物品分拣。
该全自动快递件分拣系统使用时，首先，将大批量杂乱无章的快递件倾倒入本分拣系统输入端的滑降分散装置1内，快递件依靠各自所受的不同重力、经由滑降分散装置1的滑降斜板21进行初步分散；接着，初步分散的快递件进入到振动分散装置2内，并利用振动分散装置2斜面振动台25的振动，高效分散快递件、避免快递件的堆叠和阻塞。然后，经过高效分散的快递件，依次经过梯速分离装置3的低速辊轴组33、中速辊轴组34和斜向高速辊轴组35；并利用梯速分离装置3三段辊轴组之间存在的速度差（速度逐级递增），实现快递件的离散。快递件在经过梯速分离装置3末端的斜向高速辊轴组35时，由于斜向高速辊轴组35具有一定布置角度的辊筒、以及两侧摆正侧挡板37的共同作用，使杂乱无章的快递件一一调直摆正；另外，经过梯速分离装置3后，各快递件之间均间隔有了一定距离，故便于后续的扫描作业。
经过梯速分离和摆正的快递件，通过第一扫描门4对快递件（前、上、后、左、右）五个面进行拍照，进而读取快递件上的详细信息（例如：条形码、二维码、手机号、邮寄地址、发件人和收件人等）；之后，将照片信息传送到控制系统主机，再由控制系统主机进行数据分析、划分所属区域。快递件经过第一扫描门4后，会出现如下两种情况：一、第一扫描门4正常扫描出快递件的信息；二、第一扫描门4未能扫描出快递件的信息（包括信息残缺的快递件）。
当快递件属于第一种情况，即第一扫描门4扫描出了快递件的信息；扫描的信息会传送到控制系统主机，主机经过对快递件数据的综合分析后，会启动翻转传送辊道6上的分流机构ⅰ5，带动分流推板41将已扫描到信息的快递件快速分离出翻转传送辊道6，使快递件经由向下倾斜布置的上层传送辊道8，进入到双层分拣装置12的上层分拣辊道16内、进行输送；再由上层分拣辊道16上相应的分流机构ⅱ11，将快递件推送到相应的快递接收装置15处，实现快递件的按区、按位分拣。
当快递件属于第二种情况，即第一扫描门4未扫描出快递件的信息；此时，翻转传送辊道6上的分流机构ⅰ5不会启动，快递件将在翻转传送辊道6上继续前行。快递件进入到翻转装置7十字翻转板47的两个相邻平板之间的容置腔内，并触动红外线感应器,进而驱动翻转驱动装置带动十字翻转板47旋转；十字翻转板47的旋转致使快递件进行翻转，将原来位于快递件下部的底面（第一扫描门4无法扫描到的一面）翻转为位于上部顶面，并且使快递件依靠自身的重力滑落至下层传送辊道10上，进行输送；下层传送辊道10上的快递件经过第二扫描门9，进行二次扫描。第二扫描门9同样可以实现快递件前、上、后、左、右五面的扫描，并完成信息的上传；第二扫描门9与第一扫描门4的配合使用，实现了快递件全方位无死角、无遗漏的扫描。
经过第二扫描门9的快递件在下层传送辊道10上继续前行，最终进入到双层分拣装置12的下层分拣辊道14上、进行输送；控制系统主机经过对再次扫描的快递件数据的综合分析，通过下层分拣辊道14上相应的分流机构ⅲ18，将扫描出信息的快递件经由分拣出口13、推送到相应的快递接收装置15处，实现快递件的按区、按位分拣。然而，一些经过第二扫描门9也未能扫描出其信息的残缺快递件，则沿着下层分拣辊道14一直被输送到末端的残损快递回收装置17处，再进入到人工处理区，实施人工扫描和分配。