CN101200193A - 行走台车及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供行走台车及其系统。用编码器(11、12)根据行走台车(2)的行走车轮(8、9)的旋转次数求出行走距离，用线性传感器(13、14)求出台车(2)的绝对位置。将预定的时间间隔内编码值的变化量与线性传感器值的变化量之差作为滑动量，为了消除打滑通过行走控制部(16、17)控制行走电动机(6、7)。消除打滑，减小对于行走速度曲线的迟滞，防止循环时间变长。

Description

行走台车及其系统
技术领域
本发明涉及行走台车及其系统，尤其涉及检测台车车轮的打滑并反馈给驱动电动机以减少打滑的系统。
背景技术
行走台车系统使行走台车在短时间内行走到目的地并提高停止在目的地的精度地确定行走台车的速度曲线。但是，如果行走台车的车轮产生打滑，则对速度曲线的追随产生滞后，行走时间延长。并且，如果不能在停止到目的地之前消除打滑的话，则行走时间更要延长。因此，即使产生打滑也能够停止在目的地地具有余量来确定速度曲线，增长从减速到停止时的制动距离、延长行走时间。打滑像上述那样使行走台车脱离速度曲线，延长行走时间。
专利文献1中公开了每当行走台车检测出遮蔽板(dog)时与从编码器中求出的坐标进行比较，检测滑动量的技术。专利文献1中，行走台车存储遮蔽板的坐标，用检测到的滑动量修正剩余的行走距离，修正速度曲线。但是，专利文献1由于没有研究反馈行走电动机以消除打滑，即使在以消除打滑为目的的情况下分散设置的遮蔽板也不能连续地检测滑动量，因此难以进行反馈控制。
[专利文献1]日本特开2004-287555
发明内容
本发明的课题就是要提供一种反馈控制驱动电动机以消除打滑，通过这样抑制了相对于目标速度曲线的迟滞的行走台车。技术方案2的追加课题是使行走台车迅速摆脱车轮空转或打滑。技术方案3的发明的课题是要提供一种高精度并且迅速、连续地检测行走台车的绝对位置，实施了准确的反馈控制以便能够消除行走台车打滑的行走台车系统。
本发明的行走台车，设置有以下单元：用于求取行走台车的驱动轮的驱动量及其预定时间内的变化量的单元；用于求取上述行走台车的绝对位置及其预定时间内的变化量的单元；用于将上述驱动量的变化量与上述绝对位置的变化量进行比较从而求取上述行走台车预定时间内的滑动量的检测单元；以及用于为了消除上述求得的滑动量而控制上述驱动轮的驱动电动机的控制单元。
上述控制单元优选这样进行控制：当上述驱动量的变化量比上述绝对位置的变化量大预定值以上时，使上述驱动电动机的旋转次数降低；当上述驱动量的变化量比上述绝对位置的变化量小预定值以上时，使上述驱动电动机的旋转次数增加。
本发明的行走台车系统，沿行走台车的行走路径离散设置有至少2列标记，并且在上述行走台车上设置有以下单元：用于求取其驱动轮的驱动量及其预定时间内的变化量的单元；用于检测上述至少2列标记的至少2个线性传感器；用于由上述至少2个线性传感器的输出求取上述行走台车的绝对位置及其预定时间内的变化量的单元；用于将上述驱动量的变化量与上述绝对位置的变化量进行比较从而求取上述行走台车预定时间内的滑动量的单元；以及用于为了消除上述求得的滑动量而控制上述驱动轮的驱动电动机的控制单元。
另外，本发明的驱动量为驱动行走车轮等车轮的距离，其预定时间内的变化量为从监视车轮旋转的内传感器一侧看去的速度或预定时间内的移动距离。本说明书中有关行走台车的记载直接适用于行走台车系统，反之，有关行走台车系统的记载也直接适用于行走台车。
发明的效果：
本发明将驱动轮的驱动量在预定时间内的变化量与行走台车的绝对位置在预定时间内的变化量进行比较，求出期间产生的滑动量。然后为了消除该滑动量而反馈给驱动电动机。因此能够消除行走台车的打滑，追随目标速度曲线，因此能够缩短移动时间并且准确地停止在目的地。打滑有空转和滑动行走，优选根据驱动量的变化量大于绝对位置的变化量检测到空转，降低驱动电动机的旋转次数；根据驱动量的变化量小于绝对位置的变化量检测出打滑，增加驱动电动机的旋转次数。
优选沿行走台车的行走路径离散地设置至少2列标记，用至少2个线性传感器检测至少2列标记，求出行走台车的绝对位置及其预定时间内的变化量。这样一来，能够准确并且迅速地求出行走台车的绝对位置及其变化量。并且，如果将求得的变化量与驱动轮的驱动量的变化量进行比较的话，则通过高速响应并且准确的反馈控制能够消除打滑。
附图说明
图1是实施例的行走台车系统的框图。
图2是实施例使用的线性传感器的框图。
图3是表示实施例中从线性传感器的值到绝对位置的变换的图。
图4是实施例中打滑检测部的框图。
图5是表示实施例的滑动控制的算法的流程图。
具体实施方式
下面说明实施本发明的优选实施例。
[实施例]
图1-图5表示实施例的行走台车系统。图中2为行走台车，既可以是有轨台车也可以是无轨台车，采用例如堆装起重机或有轨台车、无人搬运车、桥式吊车等。并且，行走台车还包括进行水平行走以外的运动的台车。行走台车2由图中没有表示的行走速度曲线生成部生成从出发点到目的地的行走速度曲线，依该速度曲线行走。4为行走路径，行走台车2沿行走路径4转圈或往复运动，行走台车2具备例如前后行走电动机6、7，分别驱动行走车轮8、9。10为驱动轴，连接行走电动机6、7和行走车轮8、9，沿驱动轴10设置编码器11、12，检测其转动量即行走车轮8、9的驱动量。实施例中的驱动量为编码器11、12等内传感器检测到的行走车轮8、9等的总计旋转次数。
在行走路径4的例如左右两侧设置例如2列磁标记L1～L5、R1～R5。另外，磁标记也可以设置3列以上、例如4列，也可以不设置在行走路径4的左右两侧而在左右一侧设置2列以上。在行走台车2上设置至少2个线性传感器13、14，用线性传感器13检测磁标记L1～L5，用线性传感器14检测磁标记R1～R5。另外，实际的磁标记的数量比图1所示的10个多。线性传感器13、14输出以磁标记L1～L5、R1～R5为基准的相对坐标，其检测区域部分重叠，例如图1的磁标记L3即将离开线性传感器13的检测区域，此时磁标记R3进入线性传感器14的检测区域。另外，线性传感器13、14的种类可以是任意的，只要是连续并且线性地输出以标记为基准的相对坐标的传感器就可以。实施例使用磁铁作为磁标记L1～L5、R1～R5，但既可以使用其他的磁性体，也可以使用磁以外的标记。
行走台车2具备打滑检测部15，使用线性传感器13、14的信号(传感器值)和编码器11、12的信号(编码值)检测前后行走车轮8、9各自的滑动量。打滑检测部15例如求出每预定的单位时间内编码值的变化量——即编码值之差或时间的微分，同样求出线性传感器13、14的传感器值在单位时间内的差分或时间的微分。求取差分等的时间间隔既可以一定，也可以改变。并且，打滑检测部15将编码器11的编码值的差分或时间微分与由线性传感器13、14求得的行走台车2的绝对位置的差分或时间微分进行比较，检测行走电动机6一侧的行走车轮8在上述预定的单位时间产生的滑动量。同样，打滑检测部15将编码器12的编码值在单位时间内的差分或时间微分与由线性传感器13、14求得的绝对位置的差分或时间微分进行比较，检测行走车轮9预定时间内的滑动量。
行走台车2具备从出发地行走到目的地的行走速度曲线的生成部，行走控制部16依行走速度曲线控制行走电动机6，并用打滑检测部15求得的预定时间的滑动量修正行走速度曲线。行走速度曲线按能够在短时间内且抑制震动的同时行走到目的地、能够准确地停止在目的地的要求确定。同样，行走控制部17依行走速度曲线控制行走电动机7，并且按打滑检测部15求得的行走车轮9的滑动量修正行走速度曲线。换言之，用于消除打滑的控制循环相当于行走速度曲线进行的控制的局部循环。用滑动量进行的反馈控制也可以实施一种PID控制，所述PID控制为使用预定时间产生的滑动量、并且将预定时间的滑动量的积分值或预定时间的滑动量的变化率加入控制输入中，将预定时间的滑动量作为控制输入的比例项P时的控制。
图2表示线性传感器13(14)的结构，20为交流电源，输出电流的相位为sinωt。21为串联连接的多个线圈，将施加到各线圈的电压输入运算电路22中，求出磁标记Li(Ri)相对于线性传感器13的检测区域(-A～+A)的相对位置。如果假设磁标记相对于检测区域(宽度2A)的相位为θ，运算电路22利用每个线圈的电感随磁标记位置的不同而变化输出sinθ·sinωt和cosθ·cosωt等信号。运算电路24由此求出相位θ，输出磁标记相对于检测区域的位置作为传感器值。线性传感器13、14以检测区域的中央部作为传感器原点，离开该位置的位移作为传感器值。
图3表示使用了左右磁标记的行走台车绝对位置的检测。打滑检测部判别当前正在检测哪个磁标记，存储传感器原点(线性传感器值为0的点)相对于各磁标记的绝对位置(绝对坐标)作为偏移量。因此，将来自线性传感器的传感器值相加到传感器原点的绝对坐标中判明行走台车的绝对位置。为了执行这一处理，需要判别当前正在检测哪个磁标记。例如，当行走台车从预定的位置起动时，起动时的磁标记的编号是已知的。接着，由于行走台车的行走方向已知，因此当每次改变检测的磁标记时求出下一个检测的磁标记的编号并存储。这样一来，总能判别检测中的磁标记的编号。
图4表示打滑检测部15的结构。41为处理部，42为补偿表，43为追踪表。补偿表42中记录了传感器原点相对于各磁标记的绝对位置，将线性传感器值相加到其中求出绝对坐标。并且，每次切换磁标记时追踪新的磁标记的编号。追踪表43中记录了当前检测中的磁标记的编号以及与该磁标记有关的传感器值，并记录了以此为基准确定的绝对坐标的时序数据。另外，为了简便，在追踪表43更新时序数据的同时求出编码值的差分。处理部41检测前后编码器11、12的编码值的差分以及追踪表43的上一次的绝对坐标与本次绝对坐标的差分。另外，也可以使用例如过去的几次差分的加权平均值等取代上一次与本次之间的单纯的差分。处理部41将编码值的差分与绝对坐标的差分进行比较，检测出行走车轮8、9预定时间内的滑动量。
图5表示行走台车的防滑控制算法。打滑检测部从线性传感器中获取传感器值，将其变换成绝对坐标并加以存储。并且获取编码值并加以存储。根据从线性传感器获取的绝对坐标和编码值求出本次数据与上一次数据的差分。将编码值的差分与绝对坐标的差值进行比较，检测有无打滑。例如，当这些差值在预定值以下时，认为不打滑。当编码值的差分比绝对坐标的差分大预定值以上时，认为存在空转，为了降低电动机的旋转次数而减小转矩。当绝对坐标的差分比编码值的差分大预定值以上时，认为行走车轮打滑，提高电动机的旋转次数、减小转矩。这些处理对前后行走车轮单独进行。并且，用于检测有无空转或打滑的预定值既可以是单一的一定值，也可以是随行走台车的速度或加速度等改变的值。反复进行防滑控制直至停止在目的位置。
实施例能够获得以下效果。(1)能够检测预定时间内产生的滑动量。(2)能够据此反馈控制行走电动机，消除打滑。(3)由于打滑的检测能够对前后行走车轮单独进行，因此能够对打滑的行走车轮实施准确的控制。(4)这些结果能够抑制行走台车相对于行走速度曲线的迟滞，能够在预定的行走时间内准确地行走到目的地并准确地停止在目的地。(5)由于能够追随行走速度曲线行走，因此不需要为了不容易产生打滑而限制最大加速度，或者为了即使产生打滑也能够停止在目的地而增加制动距离。(6)由于一般是能抑制行走台车的震动地确定行走速度曲线，因此能够通过减小对行走速度曲线的迟滞来减小行走台车的震动。

Claims (3)

1.一种行走台车，设置有以下单元：用于求取行走台车的驱动轮的驱动量及其预定时间内的变化量的单元；用于求取上述行走台车的绝对位置及其预定时间内的变化量的单元；用于将上述驱动量的变化量与上述绝对位置的变化量进行比较从而求取上述行走台车预定时间内的滑动量的检测单元；以及用于为了消除上述求得的滑动量而控制上述驱动轮的驱动电动机的控制单元。
2.如权利要求1所述的行走台车，其特征在于，上述控制单元这样进行控制：当上述驱动量的变化量比上述绝对位置的变化量大预定值以上时，使上述驱动电动机的旋转次数降低；当上述驱动量的变化量比上述绝对位置的变化量小预定值以上时，使上述驱动电动机的旋转次数增加。
3.一种行走台车系统，沿行走台车的行走路径离散设置有至少2列标记，并且在上述行走台车上设置有以下单元：用于求取其驱动轮的驱动量及其预定时间内的变化量的单元；用于检测上述至少2列标记的至少2个线性传感器；用于由上述至少2个线性传感器的输出求取上述行走台车的绝对位置及其预定时间内的变化量的单元；用于将上述驱动量的变化量与上述绝对位置的变化量进行比较从而求取上述行走台车预定时间内的滑动量的单元；以及用于为了消除上述求得的滑动量而控制上述驱动轮的驱动电动机的控制单元。
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