激光測距儀在提升機(jī)上的應(yīng)用

張 虎，高 云，王志虎

（東風(fēng)汽車動(dòng)力零部件有限公司，湖北 十堰 442000）

在汽車裝備行業(yè)中，提升機(jī)作為物體移載設(shè)備，因其占用空間小、移載效率高、布置靈活方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于沖壓、焊裝、涂裝、總裝等車間里。傳統(tǒng)提升機(jī)解決方案為使用若干數(shù)量接近開關(guān)檢測提升機(jī)的位置，在定位精確度、安裝維護(hù)便利性上存在天然局限性，對后期設(shè)備改造柔性應(yīng)對差。激光測距作為近年來逐漸普及的高端測量技術(shù)，能很好地克服傳統(tǒng)使用接近開關(guān)進(jìn)行測距定位的局限性。本文介紹激光測距儀在提升機(jī)上的應(yīng)用，詳細(xì)說明激光測距在提升機(jī)上的實(shí)現(xiàn)方案。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件方案（圖1）

圖1 激光測距硬件實(shí)現(xiàn)方案

1.2 應(yīng)用環(huán)境

其應(yīng)用環(huán)境要求如下：①提升機(jī)測距范圍在0.2～30m；②提升機(jī)上移載部件速度小于6m/s；③提升機(jī)定位精度±3mm；④支持RS485通信。

根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用場景需求，選用一款勞易測AMS 300i系列激光測距儀傳感器。AMS 300i系列型號技術(shù)參數(shù)如圖2所示。

圖2 AMS 300i系列型號技術(shù)參數(shù)

1.3 測距實(shí)現(xiàn)

激光測距實(shí)現(xiàn)的相關(guān)元件清單見表1。

表1 激光測距相關(guān)元件

測距信息采集的硬件連接如圖3所示。

圖3 測距數(shù)據(jù)采集拓?fù)涫疽?/p>

RS485通信模塊上有2個(gè)通信端口CH1、CH2，可以同時(shí)外接2路設(shè)備。激光測距儀上有電源POWER端口、通信BUS IN端口、通信BUS OUT端口。當(dāng)RS485通信模塊下只連接一個(gè)激光測距儀時(shí)，BUS OUT信號端口使用終端電阻連接；當(dāng)現(xiàn)場連接多個(gè)激光測距儀時(shí)，BUS OUT信號端口使用通信線連接至后一個(gè)激光測距儀。RS485兩線制通信在同一總線上最多可以掛接32個(gè)節(jié)點(diǎn)。

PLC模塊與RS485通信模塊組態(tài)在一起，使用通信線將RS485通信模塊與激光測距儀連接，并連接好激光測距儀的電源線，配置好RS485通信模塊與激光測距儀的通信參數(shù)，由PLC發(fā)送讀取測距指令，激光測距儀的原始測距數(shù)據(jù)即可傳回PLC模塊，供其進(jìn)行分析處理，進(jìn)而控制提升機(jī)的動(dòng)作。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 通信參數(shù)配置

三菱RS485通信模塊參數(shù)配置如圖4所示。激光測距儀通信參數(shù)配置見表2。配置好通信參數(shù)，RS485模塊與激光測距儀即可實(shí)現(xiàn)通信。

圖4 RS485通信模塊參數(shù)配置

表2 激光測距儀通信參數(shù)配置

2.2 測距指令

AMS 300i系列激光測距儀控制指令詳見表3。PLC模塊發(fā)送激光測距控制指令，可以與激光測距儀進(jìn)行信息交互。

表3 AMS 300i系列激光測距儀控制指令

例如：發(fā)送命令C0F131，可以返回當(dāng)前測量值。其中C為固定位，0為激光測距儀傳感器設(shè)定的默認(rèn)地址，若更改則為實(shí)際地址；F1為返回當(dāng)前測量值指令；31為校驗(yàn)位。

2.3 程序控制思路

通過PLC模塊讀取激光測距儀上的測距信息，獲得了提升機(jī)當(dāng)前高度后，可以判斷提升機(jī)上移載活動(dòng)部件的當(dāng)前位置區(qū)域，進(jìn)而通過控制提升機(jī)上的傳動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)移載活動(dòng)部件進(jìn)行相應(yīng)高速、低速、啟動(dòng)、停止等動(dòng)作。提升機(jī)上位置區(qū)域示意如圖5所示。

圖5 提升機(jī)上位置區(qū)域示意

在PLC模塊讀取的測距信息中，下到位、下減速、上到位、上減速為一個(gè)絕對位置值。在實(shí)際的提升機(jī)動(dòng)作中，考慮到機(jī)械動(dòng)作的慣性，提升機(jī)到位為一個(gè)區(qū)間，而不是一個(gè)絕對位置點(diǎn)，當(dāng)獲得的測距數(shù)據(jù)在此區(qū)間，即表示提升機(jī)運(yùn)動(dòng)到位。區(qū)間的大小由絕對位置與機(jī)械定位精度共同確定，機(jī)械定位精度可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定，滿足現(xiàn)場裝備工藝要求即可。

3 安全性考慮及應(yīng)對

提升機(jī)作為移載設(shè)備，其安全性是非常重要的。使用激光測距儀傳感器時(shí)，提升機(jī)的安全可以從硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、操作理念等方面進(jìn)行處理。提升機(jī)安全性考慮及應(yīng)對見表4。

表4 提升機(jī)安全性考慮及應(yīng)對

4 與傳統(tǒng)解決方案的比較

提升機(jī)傳統(tǒng)解決方案是使用接近開關(guān)進(jìn)行檢測定位，判斷移載活動(dòng)部件位置和控制提升機(jī)運(yùn)作。其在測量定位精度、安裝維修便利性、編程設(shè)計(jì)難度上存在天然局限性。而使用激光測距作為提升機(jī)的解決方案，可以很好克服這些缺點(diǎn)。在成本與應(yīng)用環(huán)境要求上，激光測距解決方案相對較高。提升機(jī)解決方案優(yōu)劣勢對比見表5。

表5 提升機(jī)解決方案優(yōu)劣勢對比

5 結(jié)束語

在汽車裝備行業(yè)中，激光測距以其極具特色的優(yōu)勢，對傳統(tǒng)的測距解決方案加以替代，不僅提高了定位精確性實(shí)時(shí)性，而且產(chǎn)品易于安裝，便于維修，針對客戶的后期改造和新增需求也能柔性地加以應(yīng)對，這是傳統(tǒng)接近開關(guān)解決方案所不能比擬的。

隨著激光測距技術(shù)的進(jìn)一步普及應(yīng)用，相關(guān)產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)，激光測距解決方案在價(jià)格方面必然能進(jìn)一步降低，其優(yōu)勢將更加突出，從而推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)更深更廣泛地應(yīng)用，提升行業(yè)的整體競爭力。