有巷軌道堆垛機運行系統(tǒng)定位方式設(shè)計

劉廣東， 卞希多

（黑龍江省機械科學(xué)研究院，哈爾濱150040）

0 引言

有巷軌道堆垛機在自動化立體倉庫中扮演著重要的角色，它相當于計算機中的中央處理器，堆垛機是整個系統(tǒng)是否能夠?qū)崟r、自動、快速、準確地完成既定命令的基礎(chǔ)。在研究堆垛機運行系統(tǒng)時，搬運設(shè)備是否具有高性能的停準定位能力，也就是能自動認址并精確定位，這是為后續(xù)完成調(diào)速的基礎(chǔ)。

1 絕對認址與相對認址

堆垛機在進行存取貨物動作時，計算機要知道堆垛機當前所處位置，然后下達指令到達指定的位置。堆垛機進行橫向（X坐標）和縱向（Y坐標）移動來準確定位貨格位置，通過貨叉前后移動完成取送需要。

計算機把命令傳遞給軌道堆垛機，并給定貨物的存取地址，堆垛機會進行自動認址作業(yè)，來到目標地址。根據(jù)堆垛機的工作原理有絕對認址與相對認址兩種之分。

1）絕對認址。該認址類似查詢方式的一種，就像將標簽貼到各個貨格上，類似每個貨格的位置名片。絕對認址所需要的硬件設(shè)備：認證擋板（安裝于堆垛機側(cè)端）、紅外光電開關(guān)（安裝于每列貨格）、光電開關(guān)（安裝于升降臺），以上是堆垛機檢測和自動尋址所必備硬件設(shè)備。我們熟悉的一個簡單的二進制編碼就可以通過堆垛機移動時，對光電開關(guān)的遮擋與否而產(chǎn)生。通過被PLC所記錄來換算出YZ的坐標。此類認址方法編程相對簡單（只記變換數(shù)量，不記前后狀態(tài)），且準確度高，這是其優(yōu)點；缺點是使用光電開關(guān)較多，成本較高，安裝調(diào)試復(fù)雜。

2）相對認址。遵循的是一種計數(shù)法，與絕對認址相對應(yīng)。所需硬件設(shè)備：固定認址擋板需要安裝每層每列貨格上，作用與絕對認證相同，不同的是在堆垛機側(cè)邊安裝一個，在升降臺上安裝一個，指定其中之一作為停準開關(guān)使用，照此法，通過計算光電脈沖的增減就可知道堆垛機的移動形態(tài)，準確率不是很高是其缺點，原因在于后者地址是依賴前者地址準確基礎(chǔ)之上的。當使用兩個及以上光電開關(guān)時，使它們相互效驗承認，不一致時報警，但是會增大任務(wù)量，增加系統(tǒng)負擔(dān)。分段檢測的辦法可以解決不可靠的問題，當隔一段貨格的光電開關(guān)技術(shù)對比發(fā)現(xiàn)不同時，警報響起。這里又分兩種情況而定，貨格多時，以5個貨格倍數(shù)為基準；貨格少時，以3個貨格為基準，分別進行檢測，得到的結(jié)果應(yīng)該是3或者5的倍數(shù)，反之，出現(xiàn)錯誤，需手動修正或進入修正程序。正常下在PLC上位機軟件中進行設(shè)置檢測程序。

2 認址方案比較

這主要是一些國內(nèi)外常用的認址方式，根據(jù)對位置精確檢測的原理，將認址方式分成兩種，即絕對認址方式和相對認址方式。需要說明的是，像我們熟悉的利用激光的精度高、距離遠、方向性好、亮度高等特性測距認址（激光測距認址）和利用旋轉(zhuǎn)測距的旋轉(zhuǎn)軸編碼器認址以及常見的利用光電是否被遮擋的光電開關(guān)認址等。列舉了以上3種方式進行一些數(shù)據(jù)對比，如表1所示。

表1 認址方式對比

3 認址方式選擇

堆垛機能夠自動地找到系統(tǒng)規(guī)定好的貨格位置，這一過程被稱為堆垛機的自動認址。整個過程中堆垛機需要完成兩項任務(wù)：第一，接到命令按照一定的軌跡運動準確找到貨格位置，這是尋址過程；第二，確定貨格位置，在一定精度范圍內(nèi)準確停在貨格位置。通過以上的對比，結(jié)合實際，我們使用激光測距傳感器利用它的精度高、方向性好，并且還采用與之相互配合的絕對認址方法。其方法如下：

1）水平方向認址。采用激光測距傳感器，足可以實現(xiàn)測量水平位置距離，安裝于堆垛機前段，對應(yīng)擋板安裝軌道末端，貨格的寬高作為距離單位存入系統(tǒng)，系統(tǒng)通過類似查表方式對傳回的實時數(shù)據(jù)進行比對，是否為貨格寬度的倍數(shù)來判斷堆垛機位置。整個過程中激光光線不能被遮擋，否則會使堆垛機內(nèi)部產(chǎn)生誤差，出現(xiàn)啟動報警并停止運行，需工作人員手動解除報警。

2）垂直方向認址。采用絕對光電認址擋片認址，安裝在堆垛機立柱上，與每層貨架相對應(yīng)，完成上下運行的光電開關(guān)共3個，不論升降臺完成的是水平運動還是垂直運動都需要這3個光電開關(guān)與之一起完成作業(yè)任務(wù)，需要共用的光電開關(guān)安裝在中間部位，分開使用的光電開關(guān)則分別安裝在軌道堆垛機的上部和下部位置。這種認址方式的配合可以滿足系統(tǒng)要求的精度范圍，達到設(shè)計要求。

4 相位式激光傳感器工作原理

激光測距是光波測距范圍的一種方式，在軍事科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)等方面都有很重要的作用。測量精度高、測量距離遠、方向性好、亮度高，波長單一等都是激光的特點。在甲、乙兩個點間大氣中光速v往返一次的時間記做T，假如甲、乙兩點之間距離記做L，則

因此，只要測量出光在大氣中的傳播時間T，根據(jù)式（1）就可得到甲、乙之間的距離。激光測距傳感器是以測量時間方法的不同分為脈沖式和相位式，兩者之間的區(qū)別在于脈沖式比較適合運動物體之間距離的測量，缺點是測距精度不是很高，相位式比較適合做線性運動物體，對靜止、移動較慢物體很有效果。

激光測距原理圖如圖1所示。

圖1 激光測距原理圖

經(jīng)過系統(tǒng)地尋找國內(nèi)、國外的各類測量距離傳感器，在此基礎(chǔ)之上，全面地比較其優(yōu)缺點、性價比，選用了德國SICK智能傳感器DME5000（用作水平）和ISD400（用作升降）。

5結(jié)語

介紹了有巷堆垛機的認址方式，就有巷軌道堆垛機能否準確無誤地定位表達了觀點。經(jīng)過比對和探討認為，采用激光測距傳感器來測量距離和絕對認址的辦法是最理想的，可以充分保證有巷軌道堆垛機的精確定位。為滿足水平與升降方位的位置檢測精度，選用了德國SICK公司生產(chǎn)的DMS5000及ISD400激光測距傳感器來完成運行檢測目的。

［1］ 劉昌棋，董良．自動化立體倉庫設(shè)計［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2004：13-21，132-138，166-168．

［2］ 楊繼志，郭敬．自動化立體倉庫的關(guān)鍵技術(shù)［J］.起重運輸機械，2007（1）：42．

［3］ Fong T，Nourbakhsh I.A Survey of Socially Interactive Robots［J］.Robotics and Autonomous Systems，2003（2）：143-166.

［4］ 王勇軍，周奇才．自動化倉庫堆垛機的高速運行控制技術(shù)研究［J］．起重運輸機械，2003（1）：27-29．

［5］ 何獻忠，李衛(wèi)萍，劉穎慧,等．可編程控制器應(yīng)用技術(shù)［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2007：5-7．

［6］ 李正軍．現(xiàn)場總線及其應(yīng)用技術(shù)［M］．北京：機械工業(yè)出版社，2005：76-87．

［7］ 張保軍，曹永華.激光測距技術(shù)研究［J］.湛江師范學(xué)院學(xué)報，2006，27（6）：42-43．