一種輔助認(rèn)址系統(tǒng)在小型堆垛機(jī)上的應(yīng)用研究

張可義，吳 雙，徐 健，袁 碩

ZHANG Ke-yi, WU Shuang, XU Jian, YUAN Shuo

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所，北京 100120）

0 引言

傳統(tǒng)堆垛機(jī)的認(rèn)址方式有：編碼器和認(rèn)址片結(jié)合的相對認(rèn)址、激光測距認(rèn)址和BPS（條碼定位）的絕對認(rèn)址。采用傳統(tǒng)的認(rèn)址方式時，由于設(shè)備制造、安裝和變形等因素產(chǎn)生的累計誤差，往往使得堆垛機(jī)定位精度不高，一般在5mm～8mm，而貨架系統(tǒng)采用小型堆垛機(jī)時，對定位精度要求很高，誤差一般在1mm～2mm范圍內(nèi)，一般若提高設(shè)備制造和安裝精度及防止貨架變形所需的費用會很高，這就要求一種新的方式來解決精確定位的問題，本文提出了一種相對于貨位的輔助認(rèn)址系統(tǒng)，此系統(tǒng)的定位方式是，在每個貨位的固定位置粘貼一組特殊條碼，堆垛機(jī)通過傳統(tǒng)的定位方式到達(dá)對應(yīng)的貨位位置后，通過讀取這組特殊的條碼來確定初次定位后的誤差，再通過伺服控制器控制堆垛機(jī)進(jìn)行微調(diào)整，從而到達(dá)精確定位的目的。

1 堆垛機(jī)傳統(tǒng)認(rèn)址方式

編碼器認(rèn)址方式，是通過編碼器把堆垛機(jī)距離值轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)值，傳送給高速計數(shù)模塊，控制系統(tǒng)得到堆垛機(jī)距離值，從而實現(xiàn)認(rèn)址。當(dāng)行走輪在地軌上打滑時或者產(chǎn)生的累計誤差，會影響定位精度從而影響堆垛機(jī)的效率，此時堆垛機(jī)的可靠性也受到影響，而把編碼器安裝在被動輪上或者使用齒形帶，把編碼器值作為認(rèn)址片的輔助校驗功能，是現(xiàn)在工程實際中比較常見的方式，此種方式是屬于性價比比較高的，但這種方式要求堆垛機(jī)的速度一般在120m/min以下。

激光測距認(rèn)址方式在堆垛機(jī)上也比較常用。激光測距器由激光頭和反射板兩部分組成，通常在堆垛機(jī)水平方向上，是把激光頭安裝在堆垛機(jī)立柱上，反射板安裝端頭的支架上，當(dāng)堆垛機(jī)在巷道內(nèi)來回運(yùn)行時，激光頭與反射板之間的距離隨之發(fā)生變化，控制器讀取激光測距器的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實現(xiàn)對堆垛機(jī)的定位。采用激光測距認(rèn)址，可以極大地提高堆垛機(jī)的運(yùn)行效率。當(dāng)堆垛機(jī)收到控制器下發(fā)的命令時，算出與目標(biāo)位置的距離，再由距離算出速度曲線，隨著距離的變化，速度跟隨著變化，從而實現(xiàn)堆垛機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行曲線，實現(xiàn)平穩(wěn)啟停，能夠滿足高速堆垛機(jī)高實時性和高可靠性的要求。值得注意的是，激光測距信號容易受到干擾，對安裝和使用的要求比較高，同時激光的特殊性決定了它適合應(yīng)用于直線運(yùn)行軌跡上。

BPS（Barcode Positioning System）條碼定位系統(tǒng)由條碼讀取頭和條碼帶組成，通過讀取行條碼帶上條碼來定位。當(dāng)條碼讀取頭讀到條碼信息后，通過內(nèi)置的解碼器將之轉(zhuǎn)換成距離信息并傳遞到控制器中，從而實現(xiàn)對堆垛機(jī)的準(zhǔn)確定位，具有高實時性、高可靠性和高精確性。特別對于曲線軌跡和同一軌道多臺堆垛機(jī)的定位，是最佳選擇，同時不易受到遠(yuǎn)處障礙物等影響，也能避免設(shè)備高速運(yùn)行時振動引起的誤差，集合了激光測距和編碼器定位的優(yōu)點，得到越來越廣泛的應(yīng)用。

2 新型輔助認(rèn)址系統(tǒng)特點、原理和功能

此新型輔助認(rèn)址系統(tǒng)主要由安裝在堆垛機(jī)載貨臺兩側(cè)的條碼閱讀器（圖1）和安裝在貨架每個貨位指定位置特殊條碼組（圖2）組成。

在載貨臺兩側(cè)各安裝一個特殊的條碼閱讀器，此條碼閱讀器的激光線的長度可調(diào)，長度調(diào)整到左右兩個定位條碼邊緣距離再加上誤差值即可，此特殊條碼正中間是代表貨位位置的層列排的信息，左右各一組條碼，用于判斷左右有沒有偏差。

圖1 載貨臺兩側(cè)的條碼閱讀器

圖2 貨位處的特殊條碼組

在每個貨位上特定位置貼上如圖所示的一組條碼，此組條碼是由若干個獨立的具有特殊編碼的條碼組成，中間的條碼代表本貨位的層列排地址碼，中間條碼的上下部分是一系列等間距的條碼，每個條碼均是含有特殊編碼，中間條碼左右各設(shè)置一個特殊編碼條碼（也可根據(jù)項目的實際情況設(shè)置成類似于上下部分的一組條碼，此項目設(shè)置的是左右各一個）。

圖3 流程圖

如圖3流程圖所示，當(dāng)堆垛機(jī)通過傳統(tǒng)的定位方式到達(dá)貨位時，安裝在載貨臺側(cè)面的特殊條碼閱讀器觸發(fā)讀碼，若所讀條碼是所貼的特殊條碼組的中間條碼，則表明垂直方向定位在規(guī)定范圍內(nèi)，若同時也讀到了左右的兩個條碼，表明水平方向定位也在規(guī)定的范圍內(nèi)，此時說明堆垛機(jī)定位準(zhǔn)確，可以進(jìn)行伸叉動作。若沒有讀到中間條碼，說明上下定位不準(zhǔn)確，根據(jù)所讀的垂直方向的碼值，結(jié)合前期設(shè)置的差值參數(shù)給出堆垛機(jī)垂直方向微調(diào)量，直到讀出中間條碼，若沒有同時讀到左右兩個條碼，說明水平方向定位不準(zhǔn)確，根據(jù)所讀的左右碼值，按照設(shè)置的水平調(diào)整間距進(jìn)行調(diào)整，直到左右兩個條碼都讀到才認(rèn)為定位完成，堆垛機(jī)開始伸叉取放貨。

3 工程應(yīng)用

在某銀行保管庫的應(yīng)用中，在每個貨位上特定位置貼上如圖2所示的一組條碼，此組條碼是由13個獨立的具有特殊編碼的條碼組成，中間的條碼代表本貨位的層列排地址碼，中間條碼的上下部分是一系列等間距的條碼，每個條碼均是含有特殊編碼，中間條碼左右各設(shè)置一個特殊編碼條碼（也可根據(jù)項目的實際情況設(shè)置成類似于上下部分的一組條碼，此項目設(shè)置的是左右各一個）。

在此應(yīng)用中，垂直調(diào)整和水平調(diào)整是同時進(jìn)行的，若貨位沒有偏差時，讀到中間條碼和左右兩個條碼，認(rèn)為定位準(zhǔn)確，不需要調(diào)整，直接取放貨即可，個別需要調(diào)整的，一般一到兩次就能夠定位準(zhǔn)確了。當(dāng)條碼閱讀器同時讀到中間條碼和左右兩邊的定位條碼，說明堆垛機(jī)已經(jīng)定位準(zhǔn)確，堆垛機(jī)貨叉可以對此貨位進(jìn)行取貨或放貨操作了。

4 結(jié)束語

此新型輔助認(rèn)址系統(tǒng)應(yīng)用于小型堆垛機(jī)上，作為傳統(tǒng)定位方式的補(bǔ)充，進(jìn)行二次精確定位，可以消除因設(shè)備制造、安裝產(chǎn)生的累計誤差，也可以解決由于地基不均勻沉降帶來的規(guī)模限制和影響，具有更高的可靠性和高性價比，可滿足任意箱數(shù)規(guī)格的需求。在某銀行保管庫的應(yīng)用中，通過一年多的運(yùn)行測試，證明了此新型輔助認(rèn)址系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性，對于工程項目中的小型堆垛機(jī)的設(shè)計和應(yīng)用具有一定的借鑒價值。

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