：为了解决武汉卷烟厂出库环节的效率瓶颈和质量挑战，本研究引入了一种基于多品规的柔性打码技术。该技术集成了万向轮输送线与自动化打码装置，确保了不一样的规格卷烟的高效、精准打码。流程的自动化大幅度减少了人工操作，明显提升了打码的准确性与速度。实验多个方面数据显示，条码扫描准确率提升至99%，贴码合格率100%，大幅优化了出库效率并增强了质量追溯能力，为烟草物流自动化树立了新的标杆。
随着高速打码设备研究的深入，柔性打码技术作为一项创新解决方案，在工业应用中逐渐取代了传统的离线打码及补贴流程，这一技术变革旨在提高生产效率和准确性[1-3]。然而，在卷烟制造业，尤其是醇化烟的出库环节，由于技术局限，产品仍需从自动化高架存储系统物理转移到其他库区进行离线打码和补贴，这一过程涉及人工或敷贴机操作[4]，如图1所示。这种模式虽在特定场景中普遍，但存在贴码响应延迟、效率低下、人力资源浪费和操作失误等问题，严重制约了生产流程的效率和企业的经济效益[5]。
面对这些挑战，武汉卷烟厂物流车间正寻求突破，以提高成品烟出库的物流效率并减少相关成本。本研究旨在分析现有出库流程中的瓶颈问题，并提出有效的修改完善策略。本文设计了一种自动打码装置，目标是实现连续的柔性打码，以期优化物流过程，减少人为干预，提升整体的打码效率和准确性，从而为卷烟制造业带来长远的技术与经济效益。
根据一号工程件烟出库行业管理规定要求，为满足件烟出库过程中多品规打码贴标自动切换，本文设计了一种柔性在线打码控制管理系统，其结构组成如图2所示。
本文基于一套在线打码控制管理系统设计了符合武汉卷烟厂件烟出库的柔性打码装置。现阶段，件烟出库仍采用离线打码方式。由于人工将件烟投放在输送线上，烟箱位置多变，存在贴码不规范操作，这导致扫码识别率低。因此，我们设计了万向输送体，它可以自动校正烟箱的姿态 ，从而便于规范贴码。由于成品烟包括异型烟、软包、硬包等多品规，且不同的品规烟对应不同的码段，在实际出库过程中，件烟投放往往无序，导致需要人工找相应码段，这极度影响了贴码速度和出库效率。为解决这一问题本文设计了一种柔性打码装置，能够准确的通过不同品规件烟，经过控制系统自动分配相应的码段，实现柔性贴码，这不仅达到了物流快速、准确和高效搬运效果，还提升了信息化程度并降低了人力成本[6]。
目前出库过程中，存在着多批次、流程复杂等问题。通过开展相关打码流程研究，保障一号工程码精准、高效打码，提升整体作业效率。本文提出了一种柔性打码装置的设计，该装置基于一套在线打码控制管理系统，满足武汉卷烟厂件烟出库的多品规自动切换需求，通过优化原有打码流程，设计了柔性打码流程如图3所示。
在柔性打码流程中，烟箱的定位和移动遵循一系列精确控制的步骤，打码流程示意图如图4所示。烟箱触发质量追溯码扫描光电时，自动扫描设备捕获信息，软件随即解析数据并指令打码机打印相应的一号工程码。烟箱沿输送线移动，经过贴标光电点时，贴标机接收信号，执行贴标操作，并反馈完成信号。打码机随后打印标签，并通过扫描光电确认打印任务完成。标签信息被吸附至贴标板。完成贴标后，扫描枪读取烟箱上的条码，并将数据上传至打码软件进行比对。数据一致性确认后，系统将自动进入下一个打码循环，若数据存在一定的差异，系统将发出报警并通知操作人员介入。此流程不仅优化了物流搬运效率和信息化水平，还有实际效果的减少了人力成本，为柔性打码技术的实施提供了坚实的技术支撑。
重构的打码系统完全满足多品规任务的打码处理，对一号工程工业打码软件的计划管理、件烟打码、后扫描管理等关键环节进行功能改造和优化，以实现对多品规打码计划的任务执行和结果校验处理，具有更好的扩展能力。
万向输送体是输送系统的重要组成部分，其设计对提高系统稳定性和通用性至关重要。本文介绍一种创新的万向输送体结构，如图5所示。其机械结构最重要的包含：输送体、可伸缩万向节、十字型导轨滑台、摆架体、同步带组件及支撑结构等。
采用单元模块化设计，9个可伸缩万向节和输送体呈3×3等距排列。该结构具有可调间距大小，适应不一样外形规格货物的输送需求。一个电机输入带动9个输送体动作，通过双列同步带组轮连接实现紧凑结构，保证各输送体同步运动[7]。为满足传动可靠性要求，采用刚性传动替代软轴传动，可伸缩万向节通过花键实现刚性传动。输送体角度变化通过十字交叉滑台控制摆架体实现，简化控制并提高准确性。输送体采用杯状设计，利用边缘线速度实现角度指向和运动，轻量化结构满足线）万向输送机工作原理
万向输送机工作原理参照万向输送体设计图（如图5所示），电机5驱动同步带，带动同步带轮组6实现同步运转。动力经可伸缩万向节传递至输送体，后者通过双列角接触轴承在轴承座内实现灵活定位。轴承座支撑结构利用陀螺仪原理，确保输送体在球心进行精确空间定位。扫描装置捕捉货物信息并发送至控制管理系统，控制管理系统计算后输出指令至十字交叉滑台，通过步进电机精确控制X、Y轴的直线运动，实现输送体角度的调整。十字交叉滑台通过直线轴承适应输送体行程变化，并通过摆架体和向心关节轴承实现角度控制，满足动态输送要求。此机制明显提升了输送效率和定位精度，为物流自动化提供了强有力的技术支持。
针对现有多品规件烟出库打码现状，无需考虑件烟投放至输送线上的方向、位置等因素，符合多品规打码模式，万向输送体可纠正件烟输送姿态，实现规范打码，降低人力成本，提高输送效率，适应任何不同的生产环境和需求。此外，万向轮还具有精确定位和避障功能，能够尽可能的防止在搬运过程中出现的碰撞和损伤，保证物料的完整性和安全性，达到柔性生产效果。
现阶段的打码贴码装置存在一些问题。首先，由于件烟品规不同，烟箱尺寸存在一定的差异，受限于固定的高度打码贴码装置；其次，针对不同品规的件烟对应的打码贴码位置不同，故在件烟输送过程中，常需要调整烟箱的位置和方向，导致出库效率的大幅度降低。基于以上问题，本文提出了一种柔性打码装置设计。
打码装置集成了置物台、活动杆、活动板和控制台，以实现对件烟箱的精准打码。置物台顶部用于放置件烟，而控制台则内嵌打码器，如图6所示。该装置的设计允许活动杆沿置物台纵向滑动，活动板沿活动杆垂直移动，从而带动控制台在活动板上横向调整位置。通过这种复合运动，打码器能适应不同高度和宽度的件烟箱，实现高度调节和精确定位。活动板的垂直移动直接调节打码器的作业高度，使其能够匹配各种尺寸的件烟箱，确保打码的适用性和一致性。此外，控制台的水平移动进一步优化了打码器在件烟宽度方向上的定位精度。这种设计不仅提高了打码效率，还保证了打码质量，满足了工业自动化中对柔性和精确度的双重要求。
本研究的打码装置核心在于其精确的控制系统，该系统负责协调活动板、活动杆和控制台的动态调整，确保打码器对不同尺寸的件烟进行准确定位和打码。控制系统通过接收来自传感器的实时数据，如件烟的尺寸和位置信息，自动计算并调整活动板的竖向移动和控制台的水平移动，实现打码器的精确高度和位置调整。
活动板的竖向移动由控制系统精确控制，以适应件烟顶部的高度，确保打码器在进行打码作业时保持最优的相对位置。活动杆的纵向移动则由控制系统根据件烟的宽度和长度信息进行调节，确保打码器能够平滑地接近并覆盖件烟的打码区域。控制台的横向移动进一步增强了打码装置的灵活性，允许打码器在件烟宽度方向上进行精确定位，以适应不一样品规的打码需求。控制管理系统通过集成的软件算法，实现了对打码器位置的精确控制，消除了传统手工打码过程中的效率低下和劳动强度问题。
为了提高打码精度和效率，本研究采用了小型激光打码器，其固定在控制台上，由控制管理系统根据实时数据自动调整打码位置和参数。与传统的手持式打码器相比，激光打码器的使用显著提高了打码速度和质量，减少了人为错误，确保了工业生产中的高效率和一致性[9]。控制管理系统的关键在于其能够实时响应件烟尺寸的变化，通过精确的机械调整和软件控制，实现快速、准确的打码作业。这一系统的应用不仅提升了生产效率，还保障了产品质量，满足了现代制造业对自动化和智能化的需求。
柔性打码装置可以依据品规代码精准对应，实现多个品规的打码，具备校验纠错功能特性，具有较强的适应能力。新系统在底层控制上可根据计划指令调用匹配的打印模板，运行中只需确认计划信息，无需切换模板，从源头上避免工人操作失误造成的错码问题。
为了验证基于多品规柔性打码装备使用性能，根据现场设定测试过程如图7所示。
本文探讨了烟草行业中基于多品规的柔性打码装备设计与应用，介绍柔性打码在件烟出库的应用优势，详细分析了柔性打码装备的技术探讨研究。实验和实际应用根据结果得出，该系统具有高效性、准确性和可靠性的特点，能适应各种不同的生产环境和需求，提高了烟草行业的物流和仓储管理上的水准，降低了成本并提高了效率。因此，基于多品规柔性打码装备的成功研制具有广泛的应用前景。
制造业柔性生产与硬件结合的未来发展将更看重人机协同、智能化、集成化、可重构性和精益制造等方面的提升。这将为制造业带来更高效、更灵活、更具有竞争力的生产模式，以满足一直在变化的市场需求。同时，也将为制造业带来新的机遇和挑战，需要行业内的企业和研究人员不断探索和创新。
